JP2010093956A - Solid insulation switchgear with improved insulation reliability - Google Patents
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Abstract
【課題】固体絶縁方式によるスイッチギヤでは、長期使用により主回路部と注型樹脂との界面で、注型樹脂の劣化が徐々に進行し絶縁破壊に至ることがある。
【解決手段】本発明は、少なくとも主回路部が、ナノ粒子が分散されたエポキシ系注型樹脂により絶縁されていることを特徴とするスイッチギヤを提供する。またさらに、前記真空バルブ及び／又は前記金属導体が、表面を粗面化され、カップリング剤、プライマー剤、表面改質剤から選ばれる少なくとも１種類の地塗り剤が塗布されていることを特徴とする。
【選択図】 図１In a switchgear using a solid insulation system, deterioration of the casting resin gradually proceeds at the interface between the main circuit portion and the casting resin due to long-term use, leading to dielectric breakdown.
The present invention provides a switchgear characterized in that at least a main circuit portion is insulated by an epoxy-type casting resin in which nanoparticles are dispersed. Furthermore, the vacuum valve and / or the metal conductor is roughened on the surface, and at least one kind of ground coating agent selected from a coupling agent, a primer agent, and a surface modifier is applied. And
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、真空遮断器、真空断路器などの真空バルブを有する開閉機構を収納し、開閉機構を金属導体で接続することで構成され、電力及び受配電系統の遮断・通電や開閉に用いられるイッチギヤに関するものである。 The present invention accommodates an opening / closing mechanism having a vacuum valve such as a vacuum circuit breaker, a vacuum disconnector, etc., and is configured by connecting the opening / closing mechanism with a metal conductor, and is used for shutting off, energizing and opening / closing power and a power distribution system It relates to the switch gear.
発電所から需要家までの電力流通網では、電力及び受配電系統の遮断・通電や開閉のため真空バルブを用いた真空遮断器、真空断路器などの開閉機構を有するスイッチギヤが設置されている。従来のスイッチギヤでは、開閉機構とそれを接続する金属導体を収納する金属容器内に六弗化硫黄ガス（以下、ＳＦ6ガス）を封入することで、開閉機構と金属導体の電位を維持するガス絶縁方式が採用されていた。しかしながら、ＳＦ６ガスは、温暖化寄与率が炭酸ガスより約２万４千倍高いことが確認され、１９９７年１２月に京都で開催された地球温暖化に関する国際会議（ＣＯＰ３）おいて、排出削減目標の対象ガスとして加えられ、２００５年２月にこの京都議定書が発効されている。 In power distribution networks from power plants to consumers, switchgears with open / close mechanisms such as vacuum circuit breakers and vacuum disconnectors using vacuum valves are installed to shut off, energize and open / close power and distribution systems. . In the conventional switchgear, the potential of the open / close mechanism and the metal conductor is maintained by sealing sulfur hexafluoride gas (hereinafter referred to as SF 6 gas) in a metal container that houses the open / close mechanism and the metal conductor connecting the open / close mechanism. Gas insulation method was adopted. However, SF 6 gas was confirmed to have a contribution to global warming about 24,000 times higher than that of carbon dioxide, and was released at the International Conference on Global Warming (COP3) held in Kyoto in December 1997. The Kyoto Protocol was entered into force in February 2005 as a target gas for reduction.
この温室効果ガスの一種であるＳＦ６ガスを用いないスイッチギヤとして、特許文献１及び特許文献２において開示されているような、開閉機構とそれを接続する金属導体を注型樹脂でモールドすることで、開閉機構と金属導体の電位を維持した固体絶縁方式によるスイッチギヤが開発されている。固体絶縁方式によるスイッチギヤは、ＳＦ６ガスを全く使用しない環境調和型のスイッチギヤであるだけではなく、固体絶縁方式に用いる注型樹脂は、ガス絶縁方式に用いるＳＦ６ガスと比較して高い絶縁性能を有するため、小型・縮小化を達成したスイッチギヤでもある。
しかしながら、上述の特許文献１及び特許文献２に記載されているような固体絶縁方式によるスイッチギヤでは、ＳＦ６ガスを用いないため環境調和性が高く、小型・縮小化が可能であるが、敷設後30年以上の長期に渡って使用されるスイッチギヤでは、真空遮断器、真空断路器などの真空バルブを有する開閉機構及びそれを接続する金属導体と注型樹脂との界面で、注型樹脂の劣化が徐々に進行し絶縁破壊に至ることがある。絶縁破壊に至ったスイッチギヤでは、電力及び受配電系統の遮断・通電や開閉の役割を果たすことができなくなるため、基幹エネルギーとして我々の生活を支えている電気エネルギーの供給に支障をきたす重大な問題に発展する可能性がある。
However, the solid-insulated switchgear described in
上述の課題を解決するための手段として、本発明のスイッチギヤでは、真空遮断器、真空断路器などの真空バルブを有する開閉機構が金属導体により接続されて構成されるスイッチギヤにおいて、少なくとも主回路部が、ナノ粒子が分散されたエポキシ系注型樹脂によりモールドされていることを特徴とする。 As means for solving the above-mentioned problems, in the switchgear of the present invention, at least the main circuit in the switchgear constituted by connecting a switching mechanism having a vacuum valve such as a vacuum circuit breaker or a vacuum disconnector by a metal conductor. The portion is molded with an epoxy-type casting resin in which nanoparticles are dispersed.
本発明のスイッチギヤによれば、真空バルブなどの開閉機構或いはそれを接続する金属導体を含む課電部を、ナノ粒子が分散されたエポキシ系注型樹脂でモールドすることで、開閉機構或いは金属導体と注型樹脂との界面における注型樹脂の劣化進行が抑制されるため、長期的に優れた絶縁性能を得ることができ、スイッチギヤの信頼性が向上する。 According to the switchgear of the present invention, an opening / closing mechanism such as a vacuum valve or a voltage applying unit including a metal conductor connecting the opening / closing mechanism is molded with an epoxy casting resin in which nanoparticles are dispersed. Since the deterioration of the casting resin at the interface between the conductor and the casting resin is suppressed, excellent insulation performance can be obtained in the long term, and the reliability of the switchgear is improved.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
本発明の一実施形態によるスイッチギヤは、図１に示すように、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂で主回路部の周りにモールド層１を形成していることを特徴としている。ここで、主回路部とは、課電部を意味し、真空バルブなどの開閉機構２及び金属導体３を含む。
As shown in FIG. 1, a switchgear according to an embodiment of the present invention is characterized in that a
本発明の他の実施形態によるスイッチギヤは、真空バルブなどの開閉機構２及び／又は金属導体３の表面を祖面化し、地塗り剤を塗布した後にモールド層１を設けたことを特徴としている。
The switchgear according to another embodiment of the present invention is characterized in that the opening /
真空バルブなどの開閉機構或いは金属導体の周りに、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂でモールド層を形成するための方法としては、一般注型法と加圧ゲル化法の２通りの方法を用いることができる。 As a method for forming a mold layer with an epoxy-type casting resin in which nanoparticles are dispersed around an opening / closing mechanism such as a vacuum valve or a metal conductor, there are two methods, a general casting method and a pressure gelling method. Can be used.
一般注型法では、次のようにナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂によるモールド層を形成することができる。
予め熱した金型内に真空バルブなどの開閉機構或いは金属導体を設置する。ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂を金型温度と同程度の温度まで加熱した後、金型の上部から金型内に流し込む。その後、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂を流し込んだ金型を加熱・真空炉の中に入れ減圧することで、注型樹脂を流し込む際に巻き込まれた泡を除去する。また、金型にナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂を流し込む際に、加熱・真空炉中で減圧した状態でナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂を金型内に流し込むと、注型樹脂中への泡の巻き込みを低減でき、より絶縁信頼性の高いモールド層を形成することができる。その後、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂がある程度硬化したところで、注型樹脂でモールドされた真空バルブなどの開閉機構或いは金属導体を金型から取り外し、更に加熱硬化を行い、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂を完全に硬化させることで、真空バルブなどの開閉機構或いは金属導体の周りに、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂でモールド層を形成可能であり、絶縁信頼性の高い固体絶縁スイッチギヤを実現することができる。
In the general casting method, a mold layer made of an epoxy-based casting resin in which nanoparticles are dispersed can be formed as follows.
An opening / closing mechanism such as a vacuum valve or a metal conductor is installed in a preheated mold. The epoxy-type casting resin in which the nanoparticles are dispersed is heated to the same temperature as the mold temperature, and then poured into the mold from the upper part of the mold. Thereafter, the mold entrained with the epoxy-based casting resin in which the nanoparticles are dispersed is placed in a heating / vacuum furnace to reduce the pressure, thereby removing bubbles entrained when the casting resin is poured. In addition, when pouring an epoxy-type casting resin in which nanoparticles are dispersed into a mold, if the epoxy-type casting resin in which nanoparticles are dispersed is poured into the mold while being decompressed in a heating / vacuum furnace, Bubble entrainment in the resin can be reduced, and a mold layer with higher insulation reliability can be formed. After that, when the epoxy casting resin with dispersed nanoparticles is cured to some extent, the opening / closing mechanism such as a vacuum valve or metal conductor molded with the casting resin or the metal conductor is removed from the mold and further heated and cured to disperse the nanoparticles. By completely curing the epoxy-type casting resin, a mold layer can be formed with an epoxy-type casting resin in which nanoparticles are dispersed around an open / close mechanism such as a vacuum valve or a metal conductor. High solid insulation switchgear can be realized.
加圧ゲル化法では、次のようにナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂によるモールド層を形成することができる。予め熱した金型内に真空バルブなどの開閉機構或いは金属導体を設置する。ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂を金型温度と同程度の温度まで加熱した後、金型内を減圧して金型の下部から、注型樹脂を金型内に流し込む。金型内にナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂が充填された後、金型の樹脂注入口から圧力を加える。この圧力により、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂の硬化に伴う収縮分を補うことができるため、一般注型法よりも短時間で、注型樹脂を硬化させることが可能になる。その後、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂がある程度硬化したところで、注型樹脂でモールドされた真空バルブなどの開閉機構或いは金属導体を金型から取り外し、更に加熱硬化を行い、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂を完全に硬化させることで、真空バルブなどの開閉機構或いは金属導体の周りに、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂でモールド層を形成可能であり、絶縁信頼性の高い固体絶縁スイッチギヤを実現することができる。 In the pressure gelation method, a mold layer made of an epoxy-based casting resin in which nanoparticles are dispersed can be formed as follows. An opening / closing mechanism such as a vacuum valve or a metal conductor is installed in a preheated mold. The epoxy-type casting resin in which the nanoparticles are dispersed is heated to a temperature approximately equal to the mold temperature, and then the pressure in the mold is reduced and the casting resin is poured into the mold from the bottom of the mold. After the epoxy-type casting resin in which nanoparticles are dispersed in the mold is filled, pressure is applied from the resin injection port of the mold. This pressure can compensate for the shrinkage caused by the curing of the epoxy-based casting resin in which the nanoparticles are dispersed, so that the casting resin can be cured in a shorter time than the general casting method. After that, when the epoxy casting resin with dispersed nanoparticles is cured to some extent, the opening / closing mechanism such as a vacuum valve or metal conductor molded with the casting resin or the metal conductor is removed from the mold and further heated and cured to disperse the nanoparticles. By completely curing the epoxy-type casting resin, a mold layer can be formed with an epoxy-type casting resin in which nanoparticles are dispersed around an open / close mechanism such as a vacuum valve or a metal conductor. High solid insulation switchgear can be realized.
更に、真空バルブなどの開閉機構及び／又は金属導体を粗面化し、地塗り剤を塗布した後に、ナノ粒子が分散されたエポキシ系注型樹脂でモールドすることで、開閉機構及び／又は金属導体と注型樹脂との界面における接着が強固となり、界面における注型樹脂の劣化進行をより抑制することが可能となる。真空バルブなどの開閉機構及び金属導体の表面を、サンドブラストやサンドペーパーを用いて粗面化した後、カップリング剤、プライマー剤、表面改質剤から選ばれる少なくとも１種類の地塗り剤を塗布し乾燥させる。その後、上述した一般注型法或いは加圧ゲル化法により、ナノ粒子が分散されたエポキシ系注型樹脂によるモールド層を形成することで、開閉機構及び金属導体と注型樹脂との界面における接着が強固となり、より絶縁信頼性の高い固体絶縁スイッチギヤを実現することができる。 Further, the opening / closing mechanism such as a vacuum valve and / or the metal conductor is roughened, and after applying a base coating agent, the opening / closing mechanism and / or the metal conductor is formed by molding with an epoxy-type casting resin in which nanoparticles are dispersed. Adhesion at the interface between the casting resin and the casting resin is strengthened, and the deterioration of the casting resin at the interface can be further suppressed. After roughening the surface of the open / close mechanism such as a vacuum valve and the metal conductor using sandblast or sandpaper, apply at least one kind of groundcoat selected from coupling agents, primer agents, and surface modifiers. dry. After that, by forming a mold layer with an epoxy-based casting resin in which nanoparticles are dispersed by the above-described general casting method or pressure gelation method, adhesion at the opening / closing mechanism and the interface between the metal conductor and the casting resin is performed. The solid insulation switchgear with higher insulation reliability can be realized.
本発明に使用されるエポキシ系注型樹脂としては、炭素原子２個と酸素原子１個からなる三員環を１分子中に２個以上持ったエポキシ化合物と、化学反応によりエポキシ化合物を硬化させることができる化合物の組み合わせであれば、その種類は限定されるものではなく適宜使用可能である。エポキシ化合物としては、例えば、エピクロルヒドリンと、ビスフェノール類などの多価フェノール類や多価アルコールとの縮合によって得られるビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＦ型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリス(ヒドロキシフェニル)メタン型エポキシ樹脂、テトラフェニロールエタン型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂や、エピクロルヒドリンとガルボン酸との縮合によって得られるグリジジルエステル型エポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアネートやエピクロルヒドリンとヒダイトン類との反応によって得られるヒダントイン型エポキシ樹脂のような複素環式エポキシ樹脂などが挙げられ、これらの化合物は単独もしくは２種以上の混合物として使用することができる。 As an epoxy-type casting resin used in the present invention, an epoxy compound having two or more three-membered rings composed of two carbon atoms and one oxygen atom in one molecule is cured by a chemical reaction. As long as it is a combination of compounds that can be used, the type is not limited and can be used as appropriate. Examples of the epoxy compound include bisphenol A type epoxy resin, brominated bisphenol A type epoxy resin, hydrogenated bisphenol A type epoxy resin obtained by condensation of epichlorohydrin with polyhydric phenols such as bisphenols and polyhydric alcohols, Bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, bisphenol AF type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, fluorene type epoxy resin, novolac type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, orthocresol novolac type epoxy resin Glycidyl ether type epoxy resins such as tris (hydroxyphenyl) methane type epoxy resin, tetraphenylolethane type epoxy resin, and epichlorohydrin Examples include glycidyl ester-type epoxy resins obtained by condensation with rubonic acid, and heterocyclic epoxy resins such as triglycidyl isocyanate and epichlorohydrin and hydantoin-type epoxy resins obtained by the reaction of hidaitons. It can be used alone or as a mixture of two or more.
また、化学反応によりエポキシ化合物を硬化させることができる化合物としては、酸無水物系の化合物が好適であり、ドデセニル無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリ（エチルオクタデカン二酸）無水物、ポリ（フェニルヘキサデカン二酸）無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロへキセンジカルボン酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート、無水ヘット酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、無水ポリアゼライン酸などが挙げられる。 Further, as the compound capable of curing the epoxy compound by a chemical reaction, an acid anhydride type compound is suitable, and dodecenyl succinic anhydride, polyadipic acid anhydride, polyazeline acid anhydride, polysebacic acid anhydride, poly (Ethyloctadecanedioic acid) anhydride, poly (phenylhexadecanedioic acid) anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylhymic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, trialkyl Tetrahydrophthalic anhydride, methylcyclohexene dicarboxylic acid anhydride, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, benzophenone tetracarboxylic acid, ethylene glycol bis trimellitate, glycerol tris trimellitate, het anhydride, Toraburomo phthalic anhydride, nadic acid, methyl nadic acid, and the like anhydride poly azelaic acid.
更に、化学反応によりエポキシ化合物を硬化させることができる酸無水物系化合物と併用して、エポキシ化合物の硬化反応を促進或いは制御する目的で硬化触媒を使用することができる。硬化触媒としては、三級アミン又はその塩、四級アンモニウム化合物、イミダゾール、アルカリ金属アルコキシドなどを適宜使用可能である。 Furthermore, a curing catalyst can be used for the purpose of promoting or controlling the curing reaction of the epoxy compound in combination with an acid anhydride compound that can cure the epoxy compound by a chemical reaction. As the curing catalyst, a tertiary amine or a salt thereof, a quaternary ammonium compound, imidazole, an alkali metal alkoxide, or the like can be used as appropriate.
本発明に使用されるナノ粒子としては、１〜１０００ナノメートルの粒径を有し、層状シリケート化合物、酸化物系化合物、及び、窒化物系化合物からなる群から選択される少なくとも１種の化合物からなるナノ粒子であれば適宜使用可能であり、これらのナノ粒子は単独或いは２種類以上の混合物として使用することができる。 Nanoparticles used in the present invention have a particle size of 1 to 1000 nanometers and are at least one compound selected from the group consisting of layered silicate compounds, oxide compounds, and nitride compounds The nanoparticles can be used as appropriate, and these nanoparticles can be used alone or as a mixture of two or more.
層状シリケート化合物としては、スメクタイト群、マイカ群、バーミキュライト群、雲母群からなる鉱物群から選択された少なくとも一種であればよい。スメクタイト群に属する層状シリケート化合物としては、モンモリロナイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト、バイデライト、ステブンサイト、ノントロナイト等が挙げられ、マイカ群に属する層状シリケート化合物としては、クロライト、フロゴパイト、レピドライト、マスコバイト、バイオタイト、パラゴナイト、マーガライト、テニオライト、テトラシリシックマイカ等が挙げられ、バーミキュライト群に属する層状シリケート化合物としては、トリオクタヘドラルバーミキュライト、ジオクタヘドラルバーミキュライトが挙げられ、雲母群に属する層状シリケート化合物としては、白雲母、黒雲母、パラゴナイト、レビトライト、マーガライト、クリントナイト、アナンダイト等が挙げられるが、エポキシ樹脂への分散性の点から、スメクタイト群に属する層状シリケート化合物が望ましい。これらの層状シリケート化合物は単独或いは２種類以上の混合物として使用することができる。 The layered silicate compound may be at least one selected from a mineral group consisting of a smectite group, a mica group, a vermiculite group, and a mica group. Examples of the layered silicate compound belonging to the smectite group include montmorillonite, hectorite, saponite, saconite, beidellite, stevensite, nontronite, etc. Examples include layered silicate compounds belonging to the vermiculite group, such as trioctahedral vermiculite and dioctahedral vermiculite, and micabite, biotite, paragonite, margarite, teniolite, and tetrasilicic mica. Examples of layered silicate compounds that belong to muscovite, biotite, paragonite, levitrite, margarite, clintonite, anandite, etc., dispersibility in epoxy resin From the point, the layered silicate compound belonging to the smectite group is desirable. These layered silicate compounds can be used alone or as a mixture of two or more.
また、これらの層状シリケート化合物は、シリケート層が積層した構造を有しており、イオン交換反応(インターカレーション)により、その層間にイオン、分子、クラスターなどの種々の物質を保持することできるため、シリケート層の層間に種々の有機化合物を挿入することができる。層状シリケート化合物の層間に挿入する有機化合物としては、エポキシ樹脂に対する親和性を層状シリケート化合物に付与できる有機化合物であれば適宜使用可能であり、その種類は限定されるものではないが、イオン交換処理により層間挿入される度合を考慮するとアルキルアミン塩及び四級アンモニウム塩が望ましい。 In addition, these layered silicate compounds have a structure in which silicate layers are stacked, and various substances such as ions, molecules, and clusters can be held between the layers by ion exchange reaction (intercalation). Various organic compounds can be inserted between the silicate layers. The organic compound inserted between the layers of the layered silicate compound can be used as long as it is an organic compound that can impart affinity to the epoxy resin to the layered silicate compound, and the type thereof is not limited, but ion exchange treatment In view of the degree of intercalation between the alkylamine salt and the quaternary ammonium salt, it is desirable.
アルキルアミン塩としては、１〜３級のアルキルアミン塩を使用可能であり、１級アルキルアミン塩としては、オクチルアミン塩、ラウリルアミン塩、ミリスチルアミン塩、ステアリルアミン塩、ココアルキルアミン塩、牛脂アルキルアミン塩、硬化牛脂アルキルアミン塩、オレイルアミン塩、硬化牛脂アルキルアミン塩などが、２級アルキルアミン塩としては、ジココアルキルアミン塩、ジ硬化牛脂アルキルアミン塩などが、３級アルキルアミン塩としては、N,N-ジメチルラウリルアミン塩、N,N-ジメチルミリスチルアミン塩、N,N-ジメチルパルミチルアミン塩、N,N-ジメチルステアリルアミン塩、N.N-ジメチルベヘニルアミン塩、N,N-ジメチルココアルキルアミン塩、N,N-ジメチル牛脂アルキルアミン塩、N,N-ジメチル硬化牛脂アルキルアミン塩、N,N-ジメチルオレイルアミン塩、N-メチルジデシルアミン塩、N-メチルジココアルキルアミン塩、N-メチル硬化牛脂アルキルアミン塩、N-メチルジオレイルアミン塩などが挙げられ、これらのアルキルアミン塩は単独或いは２種類以上の混合物として使用することができる。 As the alkylamine salt, a primary to tertiary alkylamine salt can be used. As the primary alkylamine salt, octylamine salt, laurylamine salt, myristylamine salt, stearylamine salt, cocoalkylamine salt, beef tallow Alkylamine salts, hardened beef tallow alkylamine salts, oleylamine salts, hardened beef tallow alkylamine salts, etc. are secondary alkylamine salts such as dicoco alkylamine salts, di-cured tallow alkylamine salts, etc. as tertiary alkylamine salts. N, N-dimethyllaurylamine salt, N, N-dimethylmyristylamine salt, N, N-dimethylpalmitylamine salt, N, N-dimethylstearylamine salt, NN-dimethylbehenylamine salt, N, N- Dimethylcocoalkylamine salt, N, N-dimethyl beef tallow alkylamine salt, N, N-dimethyl-cured tallow alkylamine salt, N, N-dimethyloleylamine salt, N-methyldidecylamine salt, N-methyldicocoalkylamine salt, N-methyl-cured tallow alkylamine salt, N-methyldioleylamine salt, etc. Or it can be used as a mixture of two or more.
四級アンモニウム塩としては、テトラブチルアンモニウム塩、テトラヘキシルアンモニウム塩、ジヘキシルジメチルアンモニウム塩、ジオクチルジメチルアンモニウム塩、ヘキサトリメチルアンモニウム塩、オクタトリメチルアンモニウム塩、ドデシルトリメチルアンモニウム塩、ヘキサデシルトリメチルアンモニウム塩、ステアリルトリメチルアンモニウム塩、ドコセニルトリメチルアンモニウム塩、セチルトリメチルアンモニウム塩、セチルトリエチルアンモニウム塩、ヘキサデシルアンモニウム塩、テトラデシルジメチルベンジルアンモニウム塩、ステアリルジメチルベンジルアンモニウム塩、ジオレイルジメチルアンモニウム塩、N-メチルジエタノールラウリルアンモニウム塩、ジプロパノールモノメチルラウリルアンモニウム塩、ジメチルモノエタノールラウリルアンモニウム塩、ポリオキシエチレンドデシルモノメチルアンモニウム塩、ジメチルヘキサデシルオクタデシルアンモニウム塩、トリオクチルメチルアンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラプロピルアンモニウム塩などが挙げられ、単独或いは２種類以上の混合物として使用することができる。 As quaternary ammonium salts, tetrabutylammonium salt, tetrahexylammonium salt, dihexyldimethylammonium salt, dioctyldimethylammonium salt, hexatrimethylammonium salt, octatrimethylammonium salt, dodecyltrimethylammonium salt, hexadecyltrimethylammonium salt, stearyltrimethyl Ammonium salt, dococenyltrimethylammonium salt, cetyltrimethylammonium salt, cetyltriethylammonium salt, hexadecylammonium salt, tetradecyldimethylbenzylammonium salt, stearyldimethylbenzylammonium salt, dioleyldimethylammonium salt, N-methyldiethanollaurylammonium Salt, dipropanol monomethyl lauryl ammonium salt, Examples include methyl monoethanol lauryl ammonium salt, polyoxyethylene dodecyl monomethyl ammonium salt, dimethyl hexadecyl octadecyl ammonium salt, trioctyl methyl ammonium salt, tetramethyl ammonium salt, tetrapropyl ammonium salt and the like, or as a mixture of two or more kinds Can be used.
本発明に使用される酸化物系化合物からなるナノ粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、三酸化ビスマス、二酸化セリウム、一酸化コバルト、酸化銅、三酸化鉄、酸化ホルミウム、酸化インジウム、酸化マンガン、酸化錫、酸化イットリウム、酸化亜鉛などが挙げられ、単独或いは２種類以上の混合物として使用することができる。 Nanoparticles comprising oxide compounds used in the present invention include silica, alumina, titanium oxide, bismuth trioxide, cerium dioxide, cobalt monoxide, copper oxide, iron trioxide, holmium oxide, indium oxide, manganese oxide. , Tin oxide, yttrium oxide, zinc oxide and the like, and can be used alone or as a mixture of two or more.
本発明に使用される窒化物系化合物からなるナノ粒子としては、Ti、Ta、Nb、Mo、Co、Fe、Cr、V、Mn、Al、Siなどを原料とする窒化物系ナノ粒子が挙げられ、単独或いは２種類以上の混合物として使用することができる。 Examples of the nanoparticles made of nitride compounds used in the present invention include nitride nanoparticles made from Ti, Ta, Nb, Mo, Co, Fe, Cr, V, Mn, Al, Si and the like. Can be used alone or as a mixture of two or more.
本発明に使用される地塗り剤としては、真空バルブなどの開閉機構及び金属導体と、ナノ粒子を分散したエポキシ系注型樹脂との界面における接着を向上させることができるカップリング剤、プライマー剤、クロム酸などの表面改質剤を使用することができる。特に、カップリング剤が地塗り剤として好適であり、アルコール、水、その他の有機溶剤で希釈して使用することができる。 As the ground coating agent used in the present invention, a coupling agent and a primer agent that can improve adhesion at an interface between an opening / closing mechanism such as a vacuum valve and a metal conductor and an epoxy-type casting resin in which nanoparticles are dispersed Surface modifiers such as chromic acid can be used. In particular, a coupling agent is suitable as a base coating agent, and can be used by diluting with alcohol, water, or other organic solvents.
このようなカップリング剤としては、例えばγ-グリシドオキシ-プロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピル-トリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピル-トリメトキシシラン等のシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。 Such coupling agents include, for example, γ-glycidoxy-propyltrimethoxysilane, γ-aminopropyl-trimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyl-trimethoxy. Examples include silane coupling agents such as silane, titanate coupling agents, aluminum coupling agents, and the like.
本発明に使用されるナノ粒子の表面処理剤は、ナノ粒子とエポキシ系注型樹脂との接着性を改善する、或いは注型樹脂中でのナノ粒子の凝集を抑制する目的で使用する。このような表面処理剤として、カップリング剤、表面改質剤を用いることが可能であり、例えばγ-グリシドオキシ-プロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピル-トリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3-メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピル-トリメトキシシラン等のシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤などのカップリング剤、ラウリン酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸鉄アルミナ、シリカ、ジルコニア、シリコーンなどの表面改質剤を用いることができる。また、これらの表面処理剤は、単独もしくは2種類以上の混合物として使用することができる。 The nanoparticle surface treatment agent used in the present invention is used for the purpose of improving the adhesion between the nanoparticles and the epoxy-type casting resin, or suppressing the aggregation of the nanoparticles in the casting resin. As such a surface treatment agent, a coupling agent and a surface modifier can be used. For example, γ-glycidoxy-propyltrimethoxysilane, γ-aminopropyl-trimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3- Silane coupling agents such as methacryloxypropyltrimethoxysilane and 3-glycidyloxypropyl-trimethoxysilane, titanate coupling agents, coupling agents such as aluminum coupling agents, aluminum laurate, aluminum stearate, stearic acid Surface modifiers such as iron alumina, silica, zirconia, and silicone can be used. These surface treatment agents can be used alone or as a mixture of two or more.
また、本発明の一つの実施形態において、層状シリケート化合物により形成されたナノ粒子は、溶媒により膨潤した状態でエポキシ樹脂系注型樹脂に混ぜられ、剪断力により混練された後、溶媒を除去することにより、エポキシ樹脂系注型樹脂中に分散される。 In one embodiment of the present invention, the nanoparticles formed of the layered silicate compound are mixed with the epoxy resin casting resin in a swollen state with a solvent, kneaded with a shearing force, and then the solvent is removed. Thus, it is dispersed in the epoxy resin-based casting resin.
層状シリケート化合物を膨潤させることが可能な溶媒としては、トリメチルアミン、ピリジン、N,N-ジメチルアセトアミド、エタノール、メタノール、N,N-ジメチルアセトアミド、エチレングリコール、ホルムアミド、テトラヒドロフラン、水、アセトン、プロピレンカーボネート、スルフォラン、アセトニトリル、N-メチルアセトアミド、N-メチルホルムアミドなどを挙げることができ、これらの溶剤は単独或いは２種類以上の混合物として使用することができる。 Solvents that can swell the layered silicate compound include trimethylamine, pyridine, N, N-dimethylacetamide, ethanol, methanol, N, N-dimethylacetamide, ethylene glycol, formamide, tetrahydrofuran, water, acetone, propylene carbonate, Examples include sulfolane, acetonitrile, N-methylacetamide, N-methylformamide, and the like. These solvents can be used alone or as a mixture of two or more.
本発明において、ナノ粒子と一緒にエポキシ系注型樹脂に分散可能なマイクロ粒子としては、１〜１０００マイクロメートルの粒径を有するシリカ粒子、アルミナ粒子、ムライト粒子が挙げられる。これらのマイクロ粒子は単独或いは２種類以上の混合物として使用することができる。 In the present invention, examples of the microparticles that can be dispersed in the epoxy casting resin together with the nanoparticles include silica particles, alumina particles, and mullite particles having a particle diameter of 1 to 1000 micrometers. These microparticles can be used alone or as a mixture of two or more.
次に、本発明の具体的な実施例および従来技術による比較例を示し、これらの実施例及び比較例の対照評価により、本発明の注型樹脂の作用・効果について更に詳しく説明する。 Next, specific examples of the present invention and comparative examples according to the prior art will be shown, and the operations and effects of the casting resin of the present invention will be described in more detail by comparative evaluation of these examples and comparative examples.
〈実施例１〉
ナノ粒子としてアルキルアミン塩で有機修飾した層状シリケート化合物（粒子径１〜１００ナノメートル）１０重量部を、５倍量のN,N-ジメチルアセトアミドで膨潤させた。その後、この膨潤させた層状シリケート化合物とエポキシシラン系のカップリング剤１重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に剪断力を加えて混練した。十分な混練後、層状シリケート化合物を膨潤させたN,N-ジメチルアセトアミドを完全に除去し、酸無水物系硬化剤８６重量部と硬化触媒1重量部とを添加して、更に混練した。このナノ粒子が分散した混合物を、金属導体に見立てた針状電極が設置された金型内に流し込み、真空脱泡後に100℃×3時間（一次硬化）＋150℃×15時間（二次硬化）の条件で硬化処理を施すことによって、ナノ粒子が分散されたエポキシ系注型樹脂によりモールドした金属導体を模擬したテストピースを作製した。このテストピースを後述する評価試験に供した。
<Example 1>
10 parts by weight of a layered silicate compound (particle diameter: 1 to 100 nanometers) organically modified with an alkylamine salt as nanoparticles was swollen with 5 times the amount of N, N-dimethylacetamide. Thereafter, the swollen layered silicate compound and 1 part by weight of an epoxysilane coupling agent were kneaded with 100 parts by weight of a bisphenol A type epoxy resin by applying a shearing force. After sufficient kneading, the N, N-dimethylacetamide swollen with the layered silicate compound was completely removed, and 86 parts by weight of an acid anhydride curing agent and 1 part by weight of a curing catalyst were added and further kneaded. This nano-particle-dispersed mixture is poured into a metal mold with needle-like electrodes installed on a metal conductor. After vacuum degassing, 100 ° C x 3 hours (primary curing) + 150 ° C x 15 hours (secondary curing) A test piece simulating a metal conductor molded with an epoxy-type casting resin in which nanoparticles were dispersed was produced by performing the curing treatment under the conditions described above. This test piece was subjected to an evaluation test described later.
〈実施例２〉
ナノ粒子としてアルキルアミン塩で有機修飾した層状シリケート化合物（粒子径１〜１００ナノメートル）１０重量部を、５倍量のN,N-ジメチルアセトアミドで膨潤させた。その後、この膨潤させた層状シリケート化合物とエポキシシラン系のカップリング剤１重量部をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に剪断力を加えて混練した。十分な混練後、層状シリケート化合物を膨潤させたN,N-ジメチルアセトアミドを完全に除去し、マイクロ粒子としてシリカ粒子（粒子径２０マイクロメートル）３４０重量部を加えて更に混練した。このナノ粒子とマイクロ粒子が分散した混合物に、酸無水物系硬化剤８６重量部と硬化触媒1重量部とを添加・混練した後、金属導体に見立てた針状電極が設置された金型内に流し込み、真空脱泡後に100℃×3時間（一次硬化）＋150℃×15時間（二次硬化）の条件で硬化処理を施すことによって、ナノ粒子が分散されたエポキシ系注型樹脂によりモールドした金属導体を模擬したテストピースを作製した。このテストピースを後述する評価試験に供した。
<Example 2>
10 parts by weight of a layered silicate compound (particle diameter: 1 to 100 nanometers) organically modified with an alkylamine salt as nanoparticles was swollen with 5 times the amount of N, N-dimethylacetamide. Thereafter, the swollen layered silicate compound and 1 part by weight of an epoxysilane coupling agent were kneaded with 100 parts by weight of a bisphenol A type epoxy resin by applying a shearing force. After sufficient kneading, the N, N-dimethylacetamide swollen with the layered silicate compound was completely removed, and 340 parts by weight of silica particles (particle diameter 20 μm) were added as microparticles, followed by further kneading. After adding and kneading 86 parts by weight of an acid anhydride-based curing agent and 1 part by weight of a curing catalyst to the mixture in which the nanoparticles and microparticles are dispersed, the inside of the mold in which needle-like electrodes that are regarded as metal conductors are installed. After being degassed under vacuum, it was molded with an epoxy casting resin in which nanoparticles were dispersed by applying a curing treatment under conditions of 100 ° C. × 3 hours (primary curing) + 150 ° C. × 15 hours (secondary curing). A test piece simulating a metal conductor was produced. This test piece was subjected to an evaluation test described later.
〈比較例１〉
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００重量部に、酸無水物系硬化剤８６重量部と硬化触媒1重量部を添加して混合した。この混合物を、金属導体に見立てた針状電極が設置された金型内に流し込み、真空脱泡後に100℃×3時間（一次硬化）＋150℃×15時間（二次硬化）の条件で硬化処理を施すことによって、エポキシ系注型樹脂によりモールドした金属導体を模擬したテストピースを作製した。このテストピースを後述する評価試験に供した。
<Comparative example 1>
To 100 parts by weight of a bisphenol A type epoxy resin, 86 parts by weight of an acid anhydride curing agent and 1 part by weight of a curing catalyst were added and mixed. This mixture is poured into a metal mold with needle-like electrodes installed on a metal conductor, and after vacuum degassing, it is cured at 100 ° C x 3 hours (primary curing) + 150 ° C x 15 hours (secondary curing). As a result, a test piece simulating a metal conductor molded with an epoxy casting resin was produced. This test piece was subjected to an evaluation test described later.
次に、実施例１〜２及び比較例１によるテストピースについて、下記に示す方法で破壊信頼性評価、熱膨張率測定を実施した。 Next, about the test piece by Examples 1-2 and the comparative example 1, fracture reliability evaluation and the coefficient of thermal expansion were implemented by the method shown below.
〈絶縁信頼性の評価〉
金属導体に見立てた針状電極を埋め込んだテストピースを、針状電極が埋め込まれた面と対向する面に導電性塗料を塗布して、接地した電極の上に設置した。その後、針状電極に、５ｋＶ−６００Ｈｚ、１０ｋＶ−６００Ｈｚ、１５ｋＶ−６００Ｈｚの電圧を印加し、針状電極の先端からエポキシ系注型樹脂によるモールド層が劣化したことを初期的に示す樹枝状の劣化痕（電気トリー）が発生するまでの時間を測定した。
<Evaluation of insulation reliability>
A test piece embedded with a needle-like electrode assumed to be a metal conductor was applied on a surface opposite to the surface embedded with the needle-like electrode, and placed on the grounded electrode. Thereafter, a voltage of 5 kV-600 Hz, 10 kV-600 Hz, 15 kV-600 Hz is applied to the needle-like electrode, and a dendritic shape initially indicating that the mold layer made of the epoxy-based casting resin has deteriorated from the tip of the needle-like electrode. The time until the deterioration mark (electric tree) was generated was measured.
〈熱膨張率測定〉
テストピースから、縦５ｍｍ×横５ｍｍ×高さ１０ｍｍの直方体試験片を用いて、熱機械分析装置（ＴＭＡ）により、ガラス転移温度以下における熱膨張率（α１）を測定した。昇温速度は２℃/分，圧縮荷重は０.０５Ｎとした。
<Measurement of thermal expansion coefficient>
From the test piece, a thermal expansion coefficient (α 1 ) below the glass transition temperature was measured by a thermomechanical analyzer (TMA) using a rectangular parallelepiped test piece of 5 mm length × 5 mm width × 10 mm height. The heating rate was 2 ° C./min, and the compressive load was 0.05 N.
図２に、実施例１及び比較例１における絶縁信頼性の評価結果を、図３に実施例２及び比較例１における熱膨張率測定の結果を示す。本発明の実施例１によるテストピースでは、比較例１によるテストピースと比較して、いずれの電圧においてもエポキシ系注型樹脂によるモールド層が劣化したことを初期的に示す電気トリーが発生するまでの時間が長くなっていることが分かる。つまり、実施例１によるテストピースは、比較例１によるテストピースよりも、長期に渡り絶縁劣化しにくいことを示しており、最終的に優れた絶縁信頼性を有した固体絶縁スイッチギヤを提供することができる。 FIG. 2 shows the evaluation results of the insulation reliability in Example 1 and Comparative Example 1, and FIG. 3 shows the results of thermal expansion coefficient measurement in Example 2 and Comparative Example 1. In the test piece according to Example 1 of the present invention, as compared with the test piece according to Comparative Example 1, until an electrical tree is generated that initially indicates that the mold layer made of the epoxy-based casting resin has deteriorated at any voltage. It can be seen that the time is long. That is, the test piece according to Example 1 is less susceptible to deterioration of insulation over a longer period than the test piece according to Comparative Example 1, and finally provides a solid insulation switchgear having excellent insulation reliability. be able to.
また、実施例２によるテストピースの熱膨張率は、比較例１によるテストピースと比較して非常に小さく、金属導体として汎用されるアルミニウムと同程度となっている。実施例２のように、モールド層の熱膨張率と金属導体の熱膨張率が同程度である場合、スイッチギヤ運転時に発生する熱によりエポキシ系注型樹脂と金属導体の界面での剥離が発生しないため、より絶縁信頼性の高い固体絶縁スイッチギヤを提供することができる。 Moreover, the thermal expansion coefficient of the test piece according to Example 2 is much smaller than that of the test piece according to Comparative Example 1, and is about the same as that of aluminum that is widely used as a metal conductor. As in Example 2, when the thermal expansion coefficient of the mold layer and the thermal expansion coefficient of the metal conductor are approximately the same, peeling at the interface between the epoxy-based casting resin and the metal conductor occurs due to the heat generated during switchgear operation. Therefore, it is possible to provide a solid insulation switch gear with higher insulation reliability.
続いて、実施例と比較例を、比較参照することで本発明の具体的な作用・効果を示す。実施例１による金属導体に見立てた針状電極をナノ粒子が分散されたエポキシ系注型樹脂でモールドしたテストピースでは、５、１０、１５ｋＶのいずれの電圧においても、比較例１によるナノ粒子が分散されていないエポキシ系注型樹脂によるテストピースよりも、エポキシ系注型樹脂によるモールド層が劣化したことを初期的に示す電気トリーが発生するまでの時間が長くなっていることが分かる。これは、エポキシ系注型樹脂に分散されたナノ粒子が、初期的な絶縁劣化を示す電気トリーの発生を抑制していることに起因している。層状シリケート化合物などのナノ粒子は無機物であるのに対し、エポキシ系注型樹脂は有機物である。高電圧における劣化は、無機物よりも劣化に対して弱い有機物において選択的に進行する。しかし、実施例１によるテストピースでは、有機物であるエポキシ系注型樹脂内に無機物である層状シリケート化合物が緻密に分散しているため、劣化が進行し始めるまでの時間が長くなり、最終的に固体絶縁スイッチギヤの絶縁信頼性を向上することができる。また、シランカップップリング剤などによるナノ粒子の表面処理は、ナノ粒子とエポキシ系注型樹脂との界面を化学結合するため、絶縁劣化と弱点となる界面を強固にする。このため、実施例１によるテストピースでは、初期的な絶縁劣化を示す電気トリーが発生するまでの時間が、比較例１よりも長くなっている。 Subsequently, specific operations and effects of the present invention will be described by comparing and referring to Examples and Comparative Examples. In the test piece in which the needle-like electrode assumed to be a metal conductor according to Example 1 was molded with an epoxy casting resin in which nanoparticles were dispersed, the nanoparticles according to Comparative Example 1 were observed at any voltage of 5, 10 and 15 kV. It can be seen that it takes longer to generate an electrical tree that initially indicates that the mold layer made of the epoxy casting resin has deteriorated than the test piece made of the epoxy casting resin that is not dispersed. This is due to the fact that the nanoparticles dispersed in the epoxy-type casting resin suppress the generation of electrical trees that show initial insulation deterioration. Nanoparticles such as layered silicate compounds are inorganic, whereas epoxy-based casting resins are organic. Degradation at high voltage selectively proceeds in organic materials that are weaker to degradation than inorganic materials. However, in the test piece according to Example 1, since the inorganic layered silicate compound is densely dispersed in the organic epoxy resin, it takes a long time until the deterioration starts, and finally The insulation reliability of the solid insulation switchgear can be improved. In addition, the surface treatment of the nanoparticles with a silane coupling agent or the like chemically bonds the interface between the nanoparticles and the epoxy-type casting resin, thereby strengthening the interface that becomes an insulation deterioration and a weak point. For this reason, in the test piece according to Example 1, the time until an electrical tree showing initial insulation deterioration is longer than that in Comparative Example 1.
更に、層状シリケート化合物を溶媒により膨潤した状態でエポキシ系注型樹脂に混ぜ、且つ剪断力により分散させた後、溶媒を除去することにより、層状シリケート化合物をエポキシ系注型樹脂に分散させることで、層状シリケート化合物はより均一に注型樹脂中で分散するため、分散したナノ粒子が電気トリーの発生を抑制する効果をより顕著なものにすることができる。 Furthermore, after mixing the layered silicate compound in the epoxy-type casting resin in a state swollen with a solvent and dispersing it by shearing force, the layered silicate compound is dispersed in the epoxy-type casting resin by removing the solvent. Since the layered silicate compound is more uniformly dispersed in the casting resin, the effect of the dispersed nanoparticles suppressing generation of electric trees can be made more remarkable.
次に、実施例２によるテストピースでは、ナノ粒子である層状シリケート化合物と一緒にマイクロ粒子であるシリカ粒子がエポキシ系注型樹脂に分散されている。一方、比較例１によるテストピースでは、ナノ粒子もマイクロ粒子もエポキシ系注型樹脂に分散されていない。このため、実施例２によるテストピースでは、ナノ粒子と一緒に分散したマイクロ粒子の作用により、エポキシ系注型樹脂の熱膨張率が、比較例１によるエポキシ系注型樹脂と比較して非常に小さく、金属導体として汎用されるアルミニウムと同程度になっている。シリカ粒子自体の熱膨張率は、エポキシ系注型樹脂と比較して非常に小さいため、シリカ粒子をエポキシ系注型樹脂に分散することで、エポキシ系注型樹脂全体の熱膨張率を小さくすることが可能となる。 Next, in the test piece according to Example 2, silica particles as microparticles are dispersed in an epoxy casting resin together with a layered silicate compound as nanoparticles. On the other hand, in the test piece according to Comparative Example 1, neither nanoparticles nor microparticles are dispersed in the epoxy casting resin. For this reason, in the test piece according to Example 2, the thermal expansion coefficient of the epoxy-type casting resin is much higher than that of the epoxy-type casting resin according to Comparative Example 1 due to the action of the microparticles dispersed together with the nanoparticles. It is small and comparable to aluminum, which is widely used as a metal conductor. Since the thermal expansion coefficient of the silica particles itself is very small compared to the epoxy casting resin, the thermal expansion coefficient of the entire epoxy casting resin is reduced by dispersing the silica particles in the epoxy casting resin. It becomes possible.
スイッチギヤは運転時に、金属導体に電流が流れることで熱が発生する。このため、エポキシ系注型樹脂によるモールド層と金属導体の熱膨張率が異なると、モールド層と金属導体における界面で剥離が生じ、モールド層の絶縁劣化が急速に進行する。このため、エポキシ系注型樹脂の熱膨張率を金属導体と同程度まで小さくすることにより、エポキシ系注型樹脂によるモールド層と金属導体の界面での剥離が発生せず、より絶縁信頼性の高い固体絶縁スイッチギヤを提供することができる。 The switchgear generates heat when a current flows through the metal conductor during operation. For this reason, when the thermal expansion coefficients of the mold layer and the metal conductor are different due to the epoxy casting resin, peeling occurs at the interface between the mold layer and the metal conductor, and the insulation deterioration of the mold layer proceeds rapidly. For this reason, by reducing the thermal expansion coefficient of the epoxy casting resin to the same level as that of the metal conductor, peeling at the interface between the mold layer and the metal conductor due to the epoxy casting resin does not occur, and the insulation reliability is improved. High solid insulation switchgear can be provided.
〈接着強度試験〉
次に、カップリング剤などの効果を、テストピースを用いた比較試験により説明する。真空バルブの主な構成部材であるセラミックスで、図４に示す引っ張り剪断テストピースを２種類作製した。引っ張り剪断テストピースＡでは、２枚のセラミックス４の表面をアルミナ粒子により粗面化したのち、アルコールと水で希釈したカップリング剤を塗布して乾燥した後、実施例１に記載のナノ粒子を分散させたエポキシ系注型樹脂５で接着した。一方、引っ張り剪断テストピースＢでは、２枚のセラミックス４の表面を粗面化を行わず、カップリング剤も塗布せずに、比較例１に記載のエポキシ系注型樹脂５により接着した。
<Adhesive strength test>
Next, effects of the coupling agent and the like will be described by a comparative test using a test piece. Two types of tensile shear test pieces shown in FIG. 4 were made of ceramics which are main constituent members of the vacuum valve. In the tensile shear test piece A, the surface of the two
引っ張り剪断テストピースＡ及びＢの試験結果を表１に示す。引っ張り剪断テストピースＡでは、接着した界面の接合が、セラミックス自体の強度よりも強固であるため、接着界面でなく、セラミックス自体が破壊している（母材破壊）。一方、引っ張り剪断テストピースＢでは、接着した界面の接合が、セラミックス自体の強度よりも弱いため、接着界面で破壊している（界面破壊）。つまり、カップリング剤により、ナノ粒子が分散されたエポキシ系注型樹脂と真空バルブ或いは金属導体との接着を強固なものにすることができるため、注型樹脂と真空バルブ或いは金属導体の界面での絶縁劣化の発生を抑制することができ、より絶縁信頼性の高い固体絶縁スイッチギヤを提供することが可能となる。
１…モールド層、２…開閉機構、３…金属導体、４…セラミックス製テストピース、５…エポキシ系注型樹脂。
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