專利名稱：消弧用絕緣材料成型體及使用該成型體的電路斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于消除在電路斷路器等的電流斷路時從接點產(chǎn)生的電弧的消弧用絕緣材料成型體及使用它的電路斷路器。
背景技術(shù)：
配線用斷路器及漏電斷路器是用于在因過載或短路等原因在二次側(cè)的電路(負(fù)載，電路)中流過異常的電流時將電路開放、切斷自一次側(cè)的電源供給，由此避免損傷負(fù)載電路或電線的裝置。在這樣的配線用斷路器及漏電斷路器中，在過剩電流或者額定電流通電時，當(dāng)使可動接觸元件的接點和固定接觸元件的接點分離時，在兩者之間就會有電弧產(chǎn)生。在圖1(a)及圖1(b)中示意性地表示出在斷路時電弧產(chǎn)生附近的可動接觸元件和固定接觸元 件。圖1(b)為沿著圖1(a)中的Ib-Ib的剖面，一部分也表示在圖1(a)中表示的消弧裝置的側(cè)面。由于電弧會成為對于電路斷路器的構(gòu)成部件的熱及電磁力的負(fù)擔(dān)，因此，需要迅速消弧。如圖1(a)及圖1(b)中所示，為了迅速地推進電弧的消弧，在可動接觸元件I的可動接點2和固定接觸元件3的固定接點4的周邊部，配置有助于電弧的消弧的消弧用絕緣材料成型體5。如圖1(a)所示，消弧用絕緣材料成型體5例如以從兩邊夾住可動接觸元件I和固定接觸元件3的方式而配置。當(dāng)消弧用絕緣材料成型體暴露在電弧中吋，構(gòu)成該成型物的材料自身就會分解而產(chǎn)生氣體，通過產(chǎn)生的氣體進行的電弧的冷卻或產(chǎn)生的氣體的吹刮帶來的電弧的延伸等，有助于電弧的消弧。圖2中表示的消弧裝置是包括磁性體的金屬的多個消弧板6 (柵片)相互介由空隙層壓排列而成，在各消弧板6具備缺ロ部7。消弧用絕緣材料成型體以夾住可動接點2和固定接點4的方式配置(參照圖I)，起到將在可動接點和固定接點之間產(chǎn)生的電弧8拉イ申，并壓入具備消弧板的消弧裝置的作用，另外，也具有通過產(chǎn)生電極壓降或?qū)﹄娀∵M行冷卻而限制過電流(抑制得更低)的作用。作為消弧用絕緣材料成型體的材料，例如，在專利文獻I (特開2007-149486號公報)中，公開了將尼龍、特氟隆(注冊商標(biāo))等材料作為消弧用的絕緣材料成型體使用。另夕卜，在專利文獻2 (特開平7-302535公報)中，公開有為了提高耐壓強度在耐熱性高的樹脂中配合了無機礦物的消弧用絕緣材料成型體。但是，這些消弧用絕緣材料成型體，關(guān)于強度、耐熱性或耐壓性等，雖然確認(rèn)到了提高，但從斷路性能的耐久性的觀點考慮，在實施的過載斷路試驗中，存在不能實現(xiàn)規(guī)定次數(shù)的連續(xù)斷路的問題。另外，存在不能抑制在消弧時產(chǎn)生的熱分解氣體引起的消弧裝置內(nèi)的內(nèi)壓上升，由于消弧時的內(nèi)壓上升，電路斷路器的框體容易損壞的問題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題本發(fā)明的目的是提供消弧用絕緣材料成型體，以及使用它的電路斷路器，其可產(chǎn)生足夠的熱分解氣體以為了消除在電路斷路時產(chǎn)生的電弧，且抑制產(chǎn)生的氣體量以為了消除框體損壞，具有經(jīng)得住此時發(fā)生的溫度上升的耐熱性及可經(jīng)得住內(nèi)壓上升的耐壓性。用于解決問題的手段本發(fā)明提供用于電路斷路器的消弧用絕緣材料成型體，其包含在350°C 1400°C下分解的無機填充材料Al、針狀的無機填充材料BI和基體樹脂，上述無機填充材料Al及上述無機填充材料BI的含量的合計為5 50重量％。優(yōu)選所述無機填充材料Al為針狀或者纖維狀。上述無機填充材料Al可以兼作上述無機填充材料BI。此時，優(yōu)選上述無機填充材料Al為針狀的碳酸·丐。
上述無機填充材料BI也可以是在1400°C以下不分解的材料。此時，優(yōu)選上述無機填充材料BI為針狀的硅酸鹽礦物。優(yōu)選上述基體樹脂包含聚酰胺樹脂。另外，優(yōu)選上述基體樹脂包含尼龍46。另外，本發(fā)明還涉及電路斷路器，其具備具有固定接點的固定元件、具有可動接點的可動元件、使可動元件動作的開閉機構(gòu)以及消弧裝置，所述消弧裝置包含用于消除在所述固定接點和所述可動接點分離時產(chǎn)生的電弧的上述消弧用絕緣材料成型體。另外，本發(fā)明提供用于電路斷路器的消弧用絕緣材料成型體，其包含在1500°C以下不分解的無機填充材料A2和基體樹脂，所述無機填充材料A2的至少一部分由在1500°C以下分解的無機表面處理劑覆蓋，所述無機填充材料A2為針狀或者纖維狀，或者包含不同于所述無機填充材料A2的針狀的無機填充材料B2。優(yōu)選所述無機表面處理劑在300°C 1500°C下發(fā)生分解。優(yōu)選所述無機表面處理劑為氫氧化鋁或者氧化鋁水合物。優(yōu)選所述無機填充材料A2及所述無機填充材料B2為針狀氧化鈦。優(yōu)選所述無機填充材料A2為針狀氧化鈦，所述無機表面處理劑為氫氧化鋁。優(yōu)選所述無機填充材料A2的形狀為短軸長度O. 01 5 μ m，長軸長度O. 05 50 μ m的針狀。優(yōu)選所述基體樹脂包含尼龍46。另外，本發(fā)明涉及電路斷路器，其具備具有固定接點的固定元件、具有可動接點的可動元件、使可動元件動作的開閉機構(gòu)以及消弧裝置，所述消弧裝置包含用于消除在上述固定接點和上述可動接點分離時產(chǎn)生的電弧的上述的消弧用絕緣材料成型體。發(fā)明效果本發(fā)明的消弧用絕緣材料成型體通過包含利用電弧在350°C以上且1400°C以下分解的無機填充材料Al，無機填充材料與樹脂成分因斷路時產(chǎn)生的電弧而一同分解，即便在連續(xù)斷路吋，在消弧用成型體的表面也不會僅僅殘存無機填充材料，樹脂和無機填充材料常?；旌洗嬖?，因此，能夠持續(xù)產(chǎn)生對電弧消弧有效的來自樹脂的熱分解氣體。另外，通過含有針狀的無機填充材料BI，實現(xiàn)了可經(jīng)得住斷路時的內(nèi)壓上升的強度。另外，通過無機填充材料的配合而減少樹脂量，可以遏制斷路時的內(nèi)壓上升，因此能夠抑制電路斷路器等的框體損壞。另外，在無機填充材料BI為在1400°C以下不分解的材料時(例如，為針狀的硅酸鹽礦物時)，樹脂混煉時的針狀形狀的損壞也少，能夠得到高的樹脂強度，能夠得到針對內(nèi)壓上升的耐壓性。另外，在基體樹脂包含聚酰胺樹脂時，能夠持續(xù)產(chǎn)生對電弧消弧有效的來自樹脂的熱分解氣體。另外，在基體樹脂含有尼龍46吋，能夠持續(xù)產(chǎn)生對電弧消弧有效的來自樹脂的熱分解氣體，能夠得到耐熱性優(yōu)異的消弧用絕緣材料成型體。進而，通過將本發(fā)明的消弧用絕緣材料成型體用于電路斷路器，能夠得到過載斷路性能及短路斷路性能等斷路性能優(yōu)異的電路斷路器。
另外，本發(fā)明的消弧用絕緣材料成型體通過含有用利用電弧進行分解(在1500°C以下發(fā)生分解)的無機表面處理劑(包括無機化合物的表面處理劑)進行過表面處理的無機填充材料A2，無機填充材料A2的無機表面處理劑因斷路時產(chǎn)生的電弧而與樹脂成分一同分解，使無機填充材料A2及/或者無機填充材料B2飛散，因此，即使在連續(xù)斷路時，在消弧用成型體的表面也不會僅僅殘存無機填充材料，樹脂和無機填充材料常常混合存在，因此，能夠持續(xù)產(chǎn)生對電弧消弧有效的來自樹脂的熱分解氣體。另外，通過無機填充材料的配合而減少樹脂量，抑制了斷路時的內(nèi)壓上升，因此能夠抑制電路斷路器等的框體損壞。進而，通過將本發(fā)明的消弧用絕緣材料成型體用于電路斷路器，能夠得到過載斷路性能及短路斷路性能等斷路性能優(yōu)異的電路斷路器。


圖I (a)為示意性地表示本發(fā)明的消弧裝置的斷路時的情形的前視圖，(b)為包含沿著圖1(a)的Ib-Ib的消弧裝置的剖面的示意性的側(cè)面圖；圖2為表示本發(fā)明的消弧裝置的斷開狀態(tài)的立體圖；圖3為表示本發(fā)明的電路斷路器的一個實例的接觸時(閉合狀態(tài))的剖面圖；圖4為圖3中表示的本發(fā)明的電路斷路器的一個實例的部分剖面圖，為表示電路斷路器斷路時(斷開狀態(tài))的圖；圖5(a)為示意性地表示固定接觸元件和消弧用絕緣材料成型體的配置關(guān)系的一個實例的側(cè)面圖，(b)為圖5(a)的俯視圖；圖6為表示本發(fā)明的消弧用絕緣材料成型體及比較例的消弧用絕緣材料成型體的過載斷路試驗后的情形的表面圖和剖面圖。
具體實施例方式以下對本發(fā)明詳細(xì)地進行說明。另外，在以下的實施方式的說明中，使用附圖進行說明，但在本發(fā)明的附圖中，帶有同一的附圖標(biāo)記的部分表示同一部分或者相當(dāng)部分?；趫DI 圖6說明本發(fā)明的電路斷路器的實施方式。圖I (a)為示意性地表示本發(fā)明的電路斷路器中的消弧裝置的斷路時的情形的前視圖，圖1(b)為示意性地表示包含沿著圖1(a)的Ib-Ib的剖面的消弧裝置的斷路時的情形的側(cè)面圖。在圖1(a)及圖1(b)中，在可動接觸元件I的固定接觸元件3側(cè)設(shè)有可動接點2，在固定接觸元件3的一端且與可動接點2對應(yīng)的位置設(shè)有固定接點4，以夾住可動接點2及固定接點4的周圍的方式設(shè)有消弧用絕緣材料成型體5。本發(fā)明的電路斷路器的特征在于，在圖1(a)及圖1(b)中，在被曝露于可動接點2和固定接點4之間產(chǎn)生的電弧中的部分，設(shè)有包含特定的化合物的消弧用絕緣材料成型體5。接著，對電路斷路器的動作進行說明。在圖1(a)及圖1(b)中，成為通過開閉機構(gòu)部(參照圖3及圖4)動作,可動接觸元件I轉(zhuǎn)動，可動接點2和固定接點4接觸或者分離的構(gòu)造。通過使接點彼此接觸，將電カ從電源供給到負(fù)載。為了確保通電的可靠性，將可動接點2以規(guī)定的接觸壓カ推壓在固定接點4。當(dāng)短路事故等發(fā)生而在電路中流過過電流時，可動接點2和固定接點4之間的接觸面中的電磁斥力就變的非常強。為了抵消加在上述可動接點2的接觸壓力，可動接觸元件I轉(zhuǎn)動，可動接點2和固定接點4分離，進而通過開閉機構(gòu)部及跳開裝置的動作，隨著固定接點4和可動接點2的分離距離増大，電弧阻力増大，從而電弧電壓上升。在這樣的斷路動作中，在可動接點2和固定接點4之間，由于電弧的作用，在短時 間即數(shù)毫秒內(nèi)會產(chǎn)生大量的能量。此時，通過將設(shè)在消弧裝置的側(cè)面的消弧用絕緣材料成型體曝露在電弧中，產(chǎn)生分解氣體，電弧通過產(chǎn)生的分解氣體被冷卻并消弧。另外，圖2為將作為消弧裝置的金屬制的帶有U字型或V字型的缺ロ部7的多個消弧板6，以一定間隔層合而成的電路斷路器的消弧裝置部分的立體圖。在可動接點2和固定接點4之間產(chǎn)生的電弧8向消弧板6的方向被磁力吸引并伸長，因此，電弧電壓進ー步地上升。進而，通過取入作為消弧裝置的消弧板中使過電流限流，從而將電弧消弧，切斷電路。對上述電路斷路器更詳細(xì)地進行說明。圖3及圖4為本發(fā)明的電路斷路器的ー個實例的示意性剖面圖，圖3表示電路斷路器接觸時(閉合狀態(tài))，圖4為在圖3中表示的電路斷路器的一部分，表示電路斷路器斷路時(斷開狀態(tài))。在圖3及圖4中，電路斷路器具備由銅等導(dǎo)體構(gòu)成的可動接觸元件I、固著在可動接觸元件I的一端的可動接點2、與可動接點2接觸分離的固定接點4、由固著有固定接點4的銅等導(dǎo)體構(gòu)成的固定接觸元件3、在固定接觸元件3的另一端部構(gòu)成的電源側(cè)的端子部9，從外部電源連接配線。消弧裝置100部分中的消弧板6互相地介由空隙層合排列。消弧裝置100由對可動接點2和固定接點4之間產(chǎn)生的電弧進行冷卻并消弧的由磁性體的金屬構(gòu)成的多個消弧板6 (柵極)、在兩側(cè)保持柵極的消弧側(cè)板11 (在圖3及圖4中，表示出消弧側(cè)板的ー側(cè))、消弧用絕緣材料成型體5構(gòu)成。消弧用絕緣材料成型體5及消弧側(cè)板11由絕緣材料構(gòu)成，消弧用絕緣材料成型體5包含后述的特定的材料。消弧用絕緣材料成型體5設(shè)于圖4的狀態(tài)中的可動接點2及固定接點4之間，從上面看吋，以使固定接點4露出、覆蓋住曝露在電弧中的固定接觸元件3的其他的大部分的方式設(shè)置(參照圖5(a)及圖5(b))。進而，上述電路斷路器具備例如，將可動接觸元件I轉(zhuǎn)動并開閉驅(qū)動的開閉機構(gòu)部110、用于以手動操作該開閉機構(gòu)部110的手柄13、跳開裝置部120、負(fù)載側(cè)的端子部10等。罩14及底座15容納及/或者將上述各部件固定，構(gòu)成框體18的一部分。將端子部9與框體18內(nèi)隔離的端板17具有將電弧產(chǎn)生的熱氣排出的排氣孔17a,插入安裝在設(shè)于底座15上的導(dǎo)槽16中。消弧用絕緣材料成型體以分解氣體進行的電弧的消弧、及分解氣體的氣體流對電弧向消弧板的誘導(dǎo)、消弧裝置內(nèi)的絕緣遮蔽為目的而設(shè)置。在本發(fā)明中，作為消弧用絕緣材料成型體的材料，使用包含在限定的溫度范圍分解的無機填充材料Al的樹脂混合物、或者包含用在限定的溫度范圍分解的無機表面處理劑表面處理過的無機填充材料A2的樹脂混合物。關(guān)于上述消弧用絕緣材料成型體和接觸元件對(固定接觸元件及可動接觸元件)的配置關(guān)系，在圖5(a)中表示出接觸元件對的側(cè)面圖，在圖5(b)中表示圖5(a)的俯視圖。在圖5 (a)及圖5 (b)中，消弧用絕緣材料成型體5設(shè)于可動接觸元件I的可動接點2 (未圖示)及固定接觸元件3的固定接點4的接觸元件對的附近，如圖5(b)所示，從上面看吋，以使固定接點4露出且覆蓋曝露于電弧中的固定接觸元件3的其他的大部分的方式設(shè)置。該消弧用絕緣材料成型體也起到用于使電弧不移動到固定接觸元件的固定接點以外的部分的絕緣部件的作用。配合有鈦酸鉀或硅灰石等樹脂強化用填充材料的消弧用絕緣材料成型體，在進行斷路的電容量大的情況下，當(dāng)重復(fù)斷路時，會看到不能斷路的現(xiàn)象。于是，本發(fā)明人對配合了各種無機填充材料的消弧用絕緣材料成型體進行了詳細(xì)地研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了存在不能重復(fù)斷路的消弧用絕緣材料成型體和可以重復(fù)斷路的消弧用絕緣材料成型體，其差異基于無 機填充材料的種類這一事實。另外，發(fā)現(xiàn)了在包含用在1500°C以下分解的無機表面處理劑表面處理過的無機填充材料的消弧用絕緣材料成型體中，可以重復(fù)斷路。圖6中表示不能重復(fù)斷路的消弧用絕緣材料成型體和可以重復(fù)斷路的消弧用絕緣材料成型體的差異。圖6(al)、圖6(a2)分別表示在過載斷路試驗中，可以重復(fù)斷路的消弧用絕緣材料成型體的表面及剖面。另外，過載斷路試驗是以向電路斷路器通電、切斷超過額定電流的過量的電流，使其成功規(guī)定次數(shù)為合格的試驗，詳細(xì)內(nèi)容后述。在圖6(a2)中，圖的右側(cè)為曝露于斷路時產(chǎn)生的電弧中的表面。同樣地，圖6 (bl)、圖6 (b2)表示在過載斷路試驗中不能重復(fù)斷路的消弧用絕緣材料成型體的表面及剖面。在圖6(bl)、圖6(b2)中表示的消弧用絕緣材料成型體5，在斷路時表面的樹脂成分熱分解，在斷路后僅無機填充材料51殘存在表面。另ー方面，可以重復(fù)斷路的圖6(al)、圖6(a2)所示的消弧用絕緣材料成型體5，其表面成為不僅無機填充材料51而且基體樹脂也混合存在的面。其原因是，由于在電弧暴露時不會僅無機填充材料51殘留，無機填充材料51(在350°C 1400°C下發(fā)生分解的無機填充材料Al)或者無機填充材料51的表面處理層(在無機填充材料51的表面存在的在1500°C以下分解的無機表面處理齊U)曝露在電弧中而發(fā)生熱分解，由此，使無機填充材料51飛散，斷路后在消弧用絕緣材料成型體5的表面也會混在基體樹脂和無機填充材料51，由此可以實現(xiàn)重復(fù)斷路。(實施方式I)本實施方式的消弧用絕緣材料成型體，包含在350°C 1400°C下分解的無機填充材料Al、針狀的無機填充材料BI和基體樹脂，上述無機填充材料Al及上述無機填充材料BI的含量的合計為5 50重量％。以成型體的強度提高為目的而配合的針狀的無機填充材料BI，為有別于在350°C 1400°C下分解的無機填充材料Al的無機填充材料，可以為在1400°C以下不分解的材料。可知，在該情況下，在作為一方的無機填充材料Al熱分解而飛散時，作為另一方的不會熱分解的無機填充材料BI也飛散，消弧用絕緣材料成型體的表面常常成為樹脂和無機填充材料混合存在的面，由此也可實現(xiàn)所述目的。
為了使無機填充材料BI在無機填充材料Al的分解的同時高效地進行飛散，無機填充材料BI的尺寸較小為好，當(dāng)成為較之針狀尺寸大的纖維狀時，無機填充材料Al熱分解而飛散吋，作為另一方的不會熱分解的無機填充材料BI就難以飛散，結(jié)果，斷路性能就會下降。另外，優(yōu)選所謂針狀為縱橫的長寬比大的細(xì)長的形狀，短軸長度為O. 01 50μπι，長軸長度為O. 05 200 μ m。再者，所謂纖維狀為長軸長度比用針狀定義的尺寸長的形狀，或者長軸長度及短軸長度比針狀長的形狀。就本發(fā)明中的無機填充材料Al的分解溫度而言，由于需要與尼龍等樹脂穩(wěn)定地混合，因此需要在350°C以上的足夠高的溫度下進行分解，再者，需要通過斷路時的電弧曝露或者溫度上升而進行分解，因此需要在1400°C以 下的溫度下進行分解。另外，為了經(jīng)得住電弧曝露時的消弧裝置內(nèi)部的內(nèi)壓上升及分解氣體產(chǎn)生的風(fēng)壓，優(yōu)選無機填充材料Al為針狀或者纖維狀。但是，只要針狀的無機填充材料BI的強度提高效果足夠即可，無機填充材料Al并非必須為針狀或者纖維狀。優(yōu)選消弧用絕緣材料成型體中的無機填充材料Al及無機填充材料BI的含量的合計為5 50重量％。當(dāng)不足5重量％時,得不到針狀的無機填充材料BI產(chǎn)生的足夠的樹脂強度的強化效果，另外，在無機填充材料BI為在1400°C以下不分解的材料的情況下，在斷路時曝露在電弧中時，不能使無機填充材料BI充分地飛散。另ー方面，當(dāng)大于50重量％時，消弧用絕緣材料成型體中的樹脂成分的構(gòu)成比率減少，熱分解氣體量減少，因此，得不到足夠的電弧消弧性能。作為在350°C以上且1400°C以下的溫度下分解的無機填充材料Al，可舉出例如，滑石、碳酸鈣、勃姆石等。優(yōu)選無機填充材料Al為針狀或者纖維狀。另外，可以兼作針狀的無機填充材料BI，也可以為有別于無機填充材料BI的材料。當(dāng)無機填充材料Al兼作無機填充材料BI時，作為無機填充材料Al (即，無機填充材料BI)，適宜使用針狀碳酸鈣、針狀勃姆石等。作為無機填充材料Al，也能夠?qū)⒍喾N材料混合使用。針狀的無機填充材料BI可以為在350°C 1400°C下發(fā)生分解的材料，也可以為在1400°C以下不分解的材料。當(dāng)無機填充材料BI為在350°C 1400°C下發(fā)生分解的材料吋，可以兼作無機填充材料Al，也可以為有別于無機填充材料Al的材料。當(dāng)無機填充材料BI兼作無機填充材料Al時，如上所述，作為無機填充材料BI ( S卩，無機填充材料Al)，適宜使用針狀碳酸鈣、針狀勃姆石等。作為無機填充材料BI能夠?qū)⒍喾N材料混合使用。當(dāng)無機填充材料BI為在1400°C以下的溫度下不分解的材料吋，作為無機填充材料BI，可舉出例如，針狀的硅灰石等針狀的硅酸鹽礦物、針狀的鈦酸鉀等。消弧用絕緣材料成型體包含的基體樹脂用于實現(xiàn)消弧性能、耐壓強度和耐電弧消耗性的提高以及成形時間的縮短。優(yōu)選在消弧用絕緣材料成型體中包含50重量％以上的基體樹脂。作為基體樹脂包含的成分，使用例如聚烯烴、聚烯烴系共聚物、聚酰胺、聚酰胺系聚合物共混物、聚縮醛及聚縮醛系共混聚合物、脂肪族聚酯樹脂、纖維素系樹脂、聚四氟こ烯等氟樹脂、脲樹脂、密胺樹脂等或它們的混合物。由于聚烯烴不具有芳環(huán)，耐沖擊性優(yōu)異，因此可用于滿足消弧性能及耐壓強度。作為其具體例子，可舉出聚丙烯、聚こ烯、聚甲基戊烯等。其中，從材料的輕量化來看，優(yōu)選聚丙烯、聚甲基戊烯等比重小的材料，尤其因為聚甲基戊烯是熔點240°C的結(jié)晶性樹脂，所以從可得到高耐熱性的觀點來看，優(yōu)選之。聚烯烴系共聚物由于不具有芳環(huán)，因此用于滿足消弧性能。作為其具體例子，可舉出こ烯-こ烯醇共聚物、こ烯-醋酸こ烯酯共聚物等，但從實現(xiàn)耐壓強度提高的觀點來看，優(yōu)選こ烯-こ烯醇共聚物等高強度樹脂。聚酰胺為帶有酰胺鍵的高分子化合物，在本發(fā)明中也包含聚酰胺共聚物。聚酰胺為高強度樹脂，用于滿足耐壓強度。作為其具體例子，可列舉尼龍6T、尼龍46、尼龍66、尼龍MXD6、尼龍610、尼龍6、尼龍11、尼龍12以及尼龍6和尼龍66的共聚物尼龍等。尤其在是含聚酰胺的情況，通過由電弧曝露引起的分解而產(chǎn)生的氣體，對電弧進行冷卻，且提高電弧電壓的能力優(yōu)異，能夠抑制大電流斷路時的過電流，使其較低。在上述聚酰胺樹脂中，優(yōu)選高熔點的結(jié)晶性聚酰胺即尼龍46(熔點290°C)和尼龍66(熔點260°C )，尤其是尼龍46可得到高的熱變形溫度，從可實現(xiàn)進ー步地提高耐熱性的觀點看，優(yōu)選尼龍46。 消弧用絕緣材料成型體根據(jù)需要能夠配合穩(wěn)定劑、抗氧化劑、助氧化劑、紫外線吸收劑、增塑劑、著色劑、填充劑等添加物而成形。作為消弧用絕緣材料成型體的制作方法，能夠使用已有的方法。例如可列舉有注射成形、擠出成形、中空成形(吹塑成型)、熱成形(真空或者壓空成形)、壓延成形、將兩種以上的片材或膜重合，粘貼到一起，加工成一體物的層壓成形、液體成形、鑄塑成形、粉末成形等。也可以對消弧用絕緣材料成型體，進行表面的耐光性提聞、耐氣候性提聞等提聞功能性化學(xué)藥品處理或物理處理等后處理。作為化學(xué)藥品處理，可列舉出藥品處理、溶劑處理、偶聯(lián)劑處理、単體·聚合物涂覆、表面接枝化等。另外，作為物理處理，可舉出紫外線照射處理、等離子處理、離子束處理等。(實施方式2)本實施方式的消弧用絕緣材料成型體包含在1500°C以下不分解的無機填充材料A2和基體樹脂，上述無機填充材料A2的至少一部分由在1500°C以下發(fā)生分解的無機表面處理劑
覆蓋，上述無機填充材料A2為針狀或者纖維狀，或者，包含不同于上述無機填充材料A2的針狀的無機填充材料B2。用無機表面處理劑處理過的無機填充材料介由該無機表面處理材料與基體樹脂粘合。當(dāng)曝露在電弧中且該無機表面處理劑分解時，無機填充材料就會失去與基體樹脂的粘合力。而且，由于起因于表面處理劑分解時的分解氣體的產(chǎn)生或形態(tài)的變化的沖擊或壓力，失去與基體樹脂的粘合力的無機填充材料A2就會從基體樹脂或者鄰接的無機填充材料離開、飛散。在本發(fā)明中，由于僅在無機填充材料A2的表面存在分解溫度低的無機化合物(無機表面處理劑)，因此直至無機表面處理劑飛散期間，至少無機填充材料A2殘留在消弧用絕緣材料成型體中，抑制了成型體的強度下降的速度。另外，僅在成型體的最表面存在的無機表面處理劑飛散，接近成型體的表層的內(nèi)部的無機填充材料A2，其量并不減少地存在，因此，能夠保持消弧用成型體的強度。
另外，為了成型體的強度提高，與用熱分解的無機表面處理劑表面處理過的無機填充材料A2不同，通過混合針狀的(樹脂強化用)無機填充材料B2也能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)斷路。這是因為作為一方的無機填充材料A2的無機表面處理劑發(fā)生熱分解而使無機填充材料飛散時，作為另一方的不發(fā)生熱分解的無機填充材料也飛散，從而，消弧用絕緣材料成型體的表面成為樹脂和無機填充材料常常混合存在的面。就本發(fā)明中的無機表面處理劑的分解溫度而言，由于需要通過斷路時的電弧曝露或者溫度上升而進行分解，因此，需要為1500°C以下。另外，分解溫度的下限只要可以進行與樹脂的混煉即可。尤其是為了與尼龍等樹脂穩(wěn)定地混合，優(yōu)選無機表面處理劑在300°C以上的足夠高的溫度下進行分解。另外，關(guān)于在整個寬的溫度范圍分解的無機表面處理劑，通過用熱重量分析法等進行確認(rèn)，可知只要包含在300°C以上的足夠高的溫度下發(fā)生分解的成分，即為在300°C以上的足夠高的溫度下進行分解的無機表面處理劑。作為在300 1500°C的溫度下分解的無機表面處理劑，可舉出氫氧化鋁、氧化鋁 水合物、滑石、碳酸鈣、氫氧化鎂等。作為用無機表面處理劑覆蓋無機填充材料A2的方法，例如可舉出將無機填充材A2懸浮在水等溶劑中制成漿液，或者分散在水等溶劑中制成溶膠，根據(jù)需要進行濕式粉碎或分級處理后，向該溶劑中添加無機表面處理劑的水溶性鹽，當(dāng)水溶性鹽在溶劑中顯示堿性時，用硫酸、鹽酸等酸性溶液、或者在水溶性鹽在溶劑中顯示酸性吋，用氫氧化鈉、氨水等堿性溶液進行中和，使無機表面處理劑沉淀、附著在無機填充材料A2的表面的方法。更具體地說，優(yōu)選的是，ー邊將包含無機填充材料A2的溶劑加熱至優(yōu)選40 90°C的溫度、更優(yōu)選60 80°C的范圍，一邊向其中添加無機表面處理劑的水溶性鹽，其次添加氫氧化鈉、氨水等堿性水溶液進行中和。優(yōu)選中和反應(yīng)是ー邊將體系的pH調(diào)節(jié)到6 8 —邊進行。通過中和后加熱到70°C以上的溫度，能夠用無機表面處理劑將無機填充材料A2覆蓋。無機表面處理劑的添加量可以按照表面處理量的設(shè)定適當(dāng)?shù)剡M行調(diào)整，優(yōu)選相對于無機填充材料A2的量為O. I 100重量％的范圍，更優(yōu)選I 10重量％左右。無機填充材料A2的分解溫度高于1500°C。作為無機填充材料A2，例如可舉出針狀氧化鈦、硅灰石等硅酸鹽礦物等。尤其優(yōu)選針狀氧化鈦、硅灰石。因為在樹脂強化效果方面顯示優(yōu)異的性能?？梢詫⑼瑯拥牟牧献鳛楹笫龅臒o機填充材料B2使用。優(yōu)選無機填充材料A2及上述無機填充材料B2為硅灰石。另外，優(yōu)選無機填充材料A2為針狀或者纖維狀。這是因為消弧用絕緣材料成型體要得到經(jīng)得住曝露于電弧時的消弧裝置內(nèi)部的內(nèi)壓上升及分解氣體產(chǎn)生的風(fēng)壓的強度。尤其從斷路時飛散的性能的觀點看，特別優(yōu)選針狀。但是，作為不同于無機填充材料A2的增強用的無機填充材料，在添加針狀的無機填充材料B2(未被在1500°C以下的溫度下發(fā)生分解的無機表面處理覆蓋的無機填充材料)的情況下，表面處理過的無機填充材料A2無需一定為針狀或者纖維狀。在本發(fā)明中使用的無機填充材料A2 (表面處理前)及無機填充材料B2，為針狀吋，優(yōu)選長軸長度為O. 01 50 μ m，短軸長度為O. 01 5 μ m的材料，為纖維狀時，優(yōu)選長軸長度為5 200 μ m,短軸長度為O. I 30 μ m的材料，在為粒狀時，優(yōu)選粒子徑為O. 5 50 μ m的材料。無機填充材料A2及無機表面處理劑的總量(在包含無機填充材料B2的情況下，為無機填充材料A2、無機表面處理劑及無機填充材料B2的總量)在消弧用絕緣材料成型體中所占比例優(yōu)選5 50重量％。當(dāng)不足5重量％時，得不到足夠的樹脂強度的強化效果，當(dāng)大于50重量％吋，由于消弧用絕緣材料成型體中的樹脂成分的構(gòu)成比率減少，熱分解氣體量減少，得不到充分的電弧消弧性能。根據(jù)以上所述，作為用無機表面處理劑進行了表面處理的無機填充材料A2，優(yōu)選用氫氧化鋁進行了表面處理的針狀氧化鈦或者用氫氧化鋁進行了表面處理的硅灰石。消弧用絕緣材料成型體包含的基體樹脂用于實現(xiàn)消弧性能、耐壓強度和耐電弧消耗性的提高以及成形時間的縮短。優(yōu)選在消弧用絕緣材料成型體中包含50重量％以上的基體樹脂。作為基體樹脂包含的成分，例如使用聚烯烴，聚烯烴系共聚物，聚酰胺，聚酰胺系聚合物共混物，聚縮醛及聚縮醛系共混聚合物，脂肪族聚酯樹脂，纖維素系樹脂，聚四氟こ烯等氟樹脂，脲樹脂，密胺樹脂等或這些的混合物。聚烯烴由于不具有芳環(huán)，耐沖擊性優(yōu)異，因此用于滿足消弧性能及耐壓強度。作為 其具體例子，可舉出聚丙烯、聚こ烯、聚甲基戊烯等。其中，從絕緣材料的輕量化的觀點看，優(yōu)選聚丙烯、聚甲基戊烯等比重小的材料，尤其是由于聚甲基戊烯為熔點240°C的結(jié)晶性樹月旨，因此從得到高耐熱性的觀點看，優(yōu)選聚甲基戊烯。聚烯烴系共聚物由于具有芳環(huán)，因此用于滿足消弧性能。作為其具體例可舉出こ烯-こ烯醇共聚物、こ烯-醋酸こ烯酯共聚物等，從實現(xiàn)耐壓強度的提高的觀點看，優(yōu)選こ烯-こ烯醇共聚物等高強度樹脂。聚酰胺為帶有酰胺鍵的高分子化合物，在本發(fā)明中也包含聚酰胺共聚物。聚酰胺為高強度樹脂，用于滿足耐壓強度。作為其具體例子可舉出尼龍6T、尼龍46、尼龍66、尼龍MXD6、尼龍610、尼龍6、尼龍11、尼龍12及尼龍6和尼龍66的共聚物尼龍等。尤其是在包含聚酰胺的情況下，利用通過電弧曝露引起的分解而產(chǎn)生的氣體對電弧進行冷卻，再者提高電弧電壓的能力優(yōu)異，能夠抑制大電流斷路時的過電流，使其較低。在上述聚酰胺樹脂中，優(yōu)選高熔點的結(jié)晶性聚酰胺即尼龍46(熔點290°C )和尼龍66 (熔點260°C )。尤其在基體樹脂包含尼龍46的情況下，能夠持續(xù)地產(chǎn)生對電弧消弧有效的來自樹脂的熱分解氣體，能夠得到耐熱性優(yōu)異的消弧用絕緣材料成型體。消弧用絕緣材料成型體能夠能夠根據(jù)需要配合穩(wěn)定劑、抗氧化劑、助氧化劑、紫外線吸收劑、增塑劑、著色劑、填充劑等添加物而成形。作為消弧用絕緣材料成型體的制作方法，能夠使用已有的方法。例如可列舉有注射模塑成形、擠壓成形、中空成形(吹塑成型)、熱成形(真空或者壓空成形)、壓延成形、將兩種以上的片材或膜重合地粘貼到一起，加工成一體物的層壓成形、液體成形、鑄塑成形、粉末成形等。 也可以對消弧用絕緣材料成型體，進行表面的耐光性提聞、耐氣候性提聞等提聞功能性化學(xué)藥品處理或物理處理等后處理。作為化學(xué)藥品處理，可列舉出藥品處理、溶劑處理、偶聯(lián)劑處理、単體·聚合物涂覆、表面接枝化等。另外，作為物理處理，可舉出紫外線照射處理、等離子體處理、離子束處理等。(電路斷路器)根據(jù)包含上述消弧用絕緣材料的消弧裝置的本發(fā)明的電路斷路器，通過設(shè)置在接點附近的上述消弧用絕緣材料成型體的電弧產(chǎn)生的分解氣體的幫助，提高了限流性能，其結(jié)果是，在事故發(fā)生等的過電流斷路時，由于注入電路斷路器自身的能量下降，從而減少了對本電路斷路器的構(gòu)造物的負(fù)擔(dān)，可以實現(xiàn)電路斷路器的大容量化或者小型化。本發(fā)明的電路斷路器在接點附近設(shè)置有如上所述的消弧用絕緣材料成型體，因電弧的作用，從消弧用絕緣材料成型體產(chǎn)生分解氣體，由此，具有在提高限流性能的同時、使接點間產(chǎn)生的電弧伸長并向消弧板誘導(dǎo)的作用。其結(jié)果是，在事故發(fā)生等過電流斷路時，注入電路斷路器自身的能量下降，由此減輕對本電路斷路器的構(gòu)造物的負(fù)擔(dān)。例以下，記載了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明并非限定于此。在以下的實施例及比較例中進行的過載斷路試驗、短路斷路試驗的內(nèi)容如下。(過載斷路試驗) 本試驗是將在包含上述構(gòu)成的消弧用絕緣材料成型體的電路斷路器中，以合閘狀態(tài)將額定電流的六倍的電流(例如在100A用電路斷路器的情況下為600A)通電，以接點分離的距離L (可動接點4和固定接點5的距離)成為15 25mm的方式使可動接點4和固定接點5分離，產(chǎn)生電弧電流，使電弧電流的斷路成功規(guī)定次數(shù)的試驗設(shè)定為合格的試驗。(短路斷路試驗)本試驗是將在合閘狀態(tài)下，通電10 IOOkA的過剩電流，使可動接觸元件分離，產(chǎn)生電弧電流，具有該電弧電流的斷路成功規(guī)定次數(shù)和無損壞的試驗設(shè)定為合格的試驗。作為試驗條件，過載斷路試驗以AC690V/600AU2次斷路為合格，短路斷路試驗以可以440V/50kA、3次斷路，且消弧絕緣材料成型體及電路斷路器容器無損壞為合格。(實施例I 5、比較例I 4)在表I中表示出關(guān)于上述實施方式I的實施例I 5及比較例I 4的消弧用絕緣材料成型體的材料組成。另外，在實施例I中，無機填充材料Al為針狀，兼作無機填充材料BI。在各材料中，使用下面的產(chǎn)品。聚酰胺46 (DSM制TS350)、針狀碳酸鈣(丸尾カルシウム制ウイスカルA :分解溫度600で)、以3Mg0 · 4Si02 · H2O為主成分的滑石(日本滑石(株)制ミクロユースK-I :分解溫度900で)、勃姆石(大明化學(xué)制べ一マイ卜C20 :分解溫度500で)，硅灰石(キンセイマテツク制SH-800S、大塚化學(xué)バイスタル)、玻璃纖維(日東紡制CSX 3J-451)。另外，關(guān)于硅灰石、玻璃纖維在1400°C以下不會分解，一般得不到分解相關(guān)的數(shù)據(jù)。消弧用絕緣材料成型體的制造通過將在表I中所示的樹脂和填充材用側(cè)向進料式樹脂混煉機加熱混煉，通過擠壓機，形成顆粒后，利用注射成形而制造。在圖3及圖4中例示的電路斷路器中，設(shè)置厚度1_的消弧用絕緣材料成型體，進行過載斷路試驗、短路斷路試驗。表I
權(quán)利要求
1.用于電路斷路器的消弧用絕緣材料成型體， 其包含在350°C 1400°c下分解的無機填充材料Al、針狀無機填充材料BI和基體樹月旨， 所述無機填充材料Al及上述無機填充材料BI的含量的合計為5 50重量％。
2.如權(quán)利要求I所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述無機填充材料Al為針狀或者纖維狀。
3.如權(quán)利要求I所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述無機填充材料Al兼作所述無機填充材料BI。
4.如權(quán)利要求3所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述無機填充材料Al為針狀的 碳酸鈣。
5.如權(quán)利要求I所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述無機填充材料BI在1400°C以下不分解。
6.如權(quán)利要求5所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述無機填充材料BI為針狀的硅酸鹽礦物。
7.如權(quán)利要求I所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，基體樹脂包含聚酰胺樹脂。
8.如權(quán)利要求I所述的消弧用絕緣材料成型體,其中,基體樹脂包含尼龍46。
9.電路斷路器，其具備具有固定接點的固定元件、具有可動接點的可動元件、使可動元件動作的開閉機構(gòu)以及消弧裝置，所述消弧裝置包含用于消除在所述固定接點和所述可動接點分離時產(chǎn)生的電弧的權(quán)利要求I中所述的消弧用絕緣材料成型體。
10.用于電路斷路器的消弧用絕緣材料成型體，其包含在1500°c以下不分解的無機填充材料A2和基體樹脂， 其中，所述無機填充材料A2的至少一部分由在1500°C以下分解的無機表面處理劑覆至rm.， 所述無機填充材料A2為針狀或者纖維狀，或者，包含不同于所述無機填充材料A2的針狀的無機填充材料B2。
11.如權(quán)利要求10所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述無機表面處理劑在300°C 1500°C下發(fā)生分解。
12.如權(quán)利要求11所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述無機表面處理劑為氫氧化鋁或者氧化鋁水合物。
13.如權(quán)利要求10所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述無機填充材料A2及所述無機填充材料B2為針狀氧化鈦。
14.如權(quán)利要求10所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述無機填充材料A2為針狀氧化鈦，所述無機表面處理劑為氫氧化鋁。
15.如權(quán)利要求10所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述無機填充材料A2的形狀為短軸長度O. 01 5 μ m，長軸長度O. 05 50 μ m的針狀。
16.如權(quán)利要求10所述的消弧用絕緣材料成型體，其中，所述基體樹脂包含尼龍46。
17.電路斷路器，其具備具有固定接點的固定元件、具有可動接點的可動元件、使可動元件動作的開閉機構(gòu)以及消弧裝置，所述消弧裝置包含用于消除在所述固定接點和上述可動接點分離時產(chǎn)生的電弧的權(quán)利要求10所述的消弧用絕緣材料成型體。
全文摘要
本發(fā)明提供用于電路斷路器的消弧用絕緣材料成型體，其包含在350℃2～1400℃下發(fā)生分解的無機填充材料A1、針狀的無機填充材料B1和基體樹脂，上述無機填充材料A1及上述無機填充材料B1的含量的合計為5～50重量％。本發(fā)明還提供電路斷路器使用的消弧用絕緣材料成型體，包含在1500℃以下不分解的無機填充材料A2和基體樹脂，所述無機填充材料A2的至少一部分由在1500℃以下發(fā)生分解的無機表面處理劑覆蓋，所述無機填充材料A2為針狀或者纖維狀，或者包含不同于所述無機填充材料A2的針狀的無機填充材料B2。
文檔編號H01H73/18GK102737920SQ20121009317
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者上元利和, 中田光昭, 久保一樹, 伏見征浩, 大川達也, 江古憲一 申請人:三菱電機株式會社