JPS6016902B2 - 鋳造めねじ山をもつポリマ−コンクリ−ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 電線その他の電気部材を絶縁成形体に取りつけるには、
通常、該電気部材を絶縁成形体の中にさし金して締め付
けることが行なわれている。

この絶縁成形体は磁器製であるのが普通であって、かか
る磁器製成形体にねじ山を切ることが非常に困難である
ために、ねじ山を切った絶縁成形体があったとしても極
めてめずらしい。特殊な用途向けに作られるとしても、
ねじ山へ挿入するボルトや他の締め具がねじ山を容易に
すり切らし、取り付け電気部材は碍子本体から容易には
ずれるようになる。通常、電気部材を磁器に取り付ける
ためには、該絶縁碍子に金属キャップをセメント付けし
て電気部村を該金属キャップに取り付ける方法が普通で
あった。該金属キャップ方式は次の三つの欠点をもって
いる。

すなわち、伝導性金属が多面積に拡がっており、かつ、
この金属部分が該絶縁体構造において最も高価な部分を
占め、かつ金属と磁器間の熱的諸性質が違うために種々
の問題をひき起こす。これらの欠点にもかかわらず該金
属キャップは必要不可欠のものとして汎用されている。
このたび、絶縁成形体を特殊な材料から作り、ねじ山を
特殊な方法で製作するならば該金属キャップとそれに付
随する欠点が完全に排除されることが判明した。

この発明によって作られたねじ山部分は絶縁成形体の残
余の部分よりも強度が強い。したがって、この発明の目
的は少なくとも１個またはそれ以上のねじ山を持つ優れ
た絶縁成形体の提供にある。

この発明によるねじ山部分の強度と耐すり切れ性は著し
く大きいので、従来用いられてきた金属キャップを省略
することができる。以上その他の目的は添付図面に基づ
くこの発明の説明から明瞭になろう。

この発明はねじ山をもつ優れた絶縁成形体に関する。

特に振動成形法によって鋳込んだ少なくとも一つのねじ
山を有する優れた絶縁成形体に関し、該成形体が針状骨
材および合成樹脂ボンドから成形されることを特徴とす
るものである。さらにこの発明は該絶縁成形体の製作方
法に関する。この発明のポリマーコンクリートは硬化性
樹脂（以下、ボンドと呼ぶ）と針状骨材との混合物であ
る。このポリマーは架Ｚ耐性であって電気絶縁用の銘柄
の樹脂であればいかなるものでも使用でき、硬化すると
針状骨材を相互に結合して多孔を充てんするような樹脂
であればいかなるものでもよい。したがって、ェポキシ
樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレ
フィン樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フェノー
ル樹脂等が使用可能である。これらのポリマーは、その
物理特性、電気特性、疎水性、粘結性および取り扱い易
さを考慮のうえ市販品から選択することができる。特に
好適なポリマーは電気絶縁用ェポキシ樹脂である。これ
らの樹脂中には常温以外で有効に作用する架橋剤を含ま
せうることは当業者にとり容易に理解できるところであ
る。

たとえばヱポキシ樹脂では酸無水物またはアミンのよう
な高温下でェポキシ樹脂を架橋するような硬化剤および
触媒を配合することが好ましい。さらに、架橋後の弾性
率が約１．４〜７×１ぴｋ９／仇範囲のポリマーを使用
することが望ましい。

なぜなれば該鋳造ねじ山に荷重をかけた場合、該ねじ山
に若干の変形を生じさせ、これによってねじ山のかみ合
い部分の全長にわたって歪が分散される結果、ねじ山に
最大の強度を与えるからである。さらに、第３図から明
らかなように、ねじ山に荷重がかかると針状骨村が圧縮
応力と数断応力を受け、この際最高の強度が達成される
ことになる。

骨材の５０％以上は針状である。特に、骨材の約６５〜
７５％が針状骨材から成るものが好ましい。針状形で入
手できる電気絶縁材料であればいづれも使用可能である
が、粉砕した電気絶縁用磁器は所要のすべての物性を備
えた優れた針状骨村であることが判明した。その他のセ
ラミック骨材類、たとえばステアタィト、アルミナ、チ
タン酸塩（Ｔｉｔａｎａに）、尖晶石（Ｓｐｉｎｅｌｓ
）、ムル石（Ｍ側ｉｔｅｓ）、ケイ線石（Ｓｉｌｌｉｍ
ａｎｔｅｓ）、ジルコン（Ｚｉｒｃｏｎｓ）およびまた
はその他の夫産の骨材が針状形で入手できるか、あるい
は針状に加工できる限り使用が可能である。

その他の骨材としては合成有機高分子絶縁材料において
フィラーとして通常用いられる材料が使用出来る。コン
クリートのボンド部分によって満される容積部分を最小
にするためには、骨材を構成する材料は各種の粒径のも
のが用意されるべきである。

たとえば、ねじ山の寸法に応じて異なった粒径をもつ少
なくとも２種の針状骨材を使用することが好ましい。ポ
リマーコンクリート中の樹脂ボンドは通常、最も高価な
材料であるから、ボンドと骨材から成る混和物中のボン
ドの濃度はできるだけ低く保つことが望ましい。

一般には、混和物中の骨材は約７０〜９５％好ましくは
約８０〜９０％である。

ボンドと骨材は、大きな空どうの発生を避け最終製品中
に気泡が混入するのを防ぎ、かつ骨材が樹脂ボンド‘こ
よって充分湿潤されるように減圧下で混合する必要があ
ることが判明した。

２７インチＨｇ（磯５脚Ｈｇ）以上の減圧度、特に約２
９〜３０インチＨｇ（７３６〜７６２肋Ｈｇ）が好適で
ある。

両者の混合は樹脂ボンドの架橋温度以下の加熱下で実施
することが操作上好ましい。

約１５０３０で架橋するェポキシ樹脂を使用する場合に
は約５００〜１２５ｑＣ，特に約７０ｏ〜９０℃が好適
である。

混合時間は厳密を要しない。

最適時間は簡便な机上実験によって容易に決定できる。
ごく小さな一群の空どうの存在は製品の絶縁特性をそこ
なうものではないので真空鋳造の必要はないが、必要に
応じて空どうを完全に排除しなければならない場合には
真空鋳造を行なってもよい。

骨材とボンドは、別途の装置で混合し次いで該混和物を
金型に入れる。

混和物の充てん以前あるいは以後のいづれかに適当なお
ねじ部材を金型中にセットするかまたは挿入する。この
発明によれば、挿入したおねじ部材もしくは他の金型表
面に隣接する混和物中の針状骨材は、相互に平行に、か
つ挿入物もしくは金型表面に対しても平行に整列する。

ねじ山部分の混和物はその部分で相互に平行して整列す
る針状粒子を有することになり、このことが該ねじ山都
分に予想外の驚くべき強度を付与することになる。

挿入部材近辺における粒状骨材粒子の該整列は、機械的
手段、特に振動を与えることによって達成されるが、遠
心流し鋳込みまたはその他の手段を用いてもよく、それ
らの手段は混和物が硬化する以外に針状骨材粒子に整列
力を与える。この発明の目的を達成するためには、おね
じ部材に対して混和物が振動するようにすることが好ま
しい。

機械的ねじ切りでは、この発明のようなねじ山強度が達
成されず。また骨材の硬さが原因して製作がむづかしく
、かつ高価につく欠点がある。振動の振幅は厳密ではな
く混和物中に空気が連行されるほど激しくない限り自由
に設定が可能である。このことは、観察により容易に確
認できるので、最適の振幅を観察により決定して塊りに
流動を与えるようにする。

振動は、骨材とボンドの混合温度と同じ温度で実施する
のが好ましいが、必要に応じてポンドの架橋温度以下の
いかなる温度を適用してもよい。振幅時間は振動の振幅
と温度条件の函数である。少なくとも混和物の表面え樹
脂ボンドが流出してくるのが観察され、好ましくは該流
出がほぼ終るまで振動を継続すべきである。ボンドが振
動中の混和物表面に鯵出する現象はポートランドセメン
トコンクリートの振動中に見られる現象と類似である。
振動完了後、ボンドの架橋温度まで、またはそれ以上に
昇温して該混和物を努井橋する。公知のように、架橋に
際して混和物を僅かに加圧することにより空どうの発生
を防ぐことができる。混和物は金型中に於て完全に架橋
させるか、またはボンドがゲル化した時点で金型から取
り出しオーブン中で架橋することにより金型の利用度を
高めることもできる。

第１図および第２図にこの発明の二つの実施態様を示す
。第１図は以上の工程に従って製造したポリマ−コンク
リート製中実ステーションポスト碍子の単一構造体を示
す。

第２図の実施例は磁器製ステ−ションポスト碍子の一例
を示し、成形体１は公知の手段で製作し、この発明の挿
入物３を受けるのに適した受け口２を備え、挿入物３は
適切な接着層４によりその位置でセメント接合されてい
る。この発明のねじ山は黒鉛または銀ベースの導電性ペ
ンキを塗布しておくことが好ましい。か）る塗膜は挿入
された金属ボルト周辺における電気的歪みを分散し、か
つねじ山を潤糟して、挿入と取り外しを容易にする効果
がある。

必ずしも理論に固執の必要はないが、この発明によって
製作されたねじ山が異常に高い機械的強度を持つ原因は
、コンクリート成形体のねじ山部分に存在する針状骨材
の整列の仕方に起因するものと推定される。

第３図はこの特殊な配列を示している。

実施例３の処方を用いてこの発明に従って製作したねじ
山の１び音、２坊音および３の音の顕微鏡写真がそれぞ
れ第４図、第５図および第６図に示されており、これら
の写真は上記の仮説が正しいことを暗示している。

第１図および第２図は単一のねじ山を鋳込んだものであ
るが、必要に応じて複数のねじ山を成形体中に鋳込むこ
ともまた可能である。そのうえ、ねじ山の引張り強さは
ねじ山の高さを変えることにより調節できる。次にこの
発明を実施例にもとづいて更に詳細に説明する。

特記しない限り明細書および特許請求の範囲におけるす
べての部およびパーセントは重量基準であり温度は摂氏
である。〔実施例〕 第１表の処方により４種のステーションポスト碍子を製
作した。

骨材（粉砕磁器および砂）と架橋剤含有ヱポキシ樹脂ボ
ンドとをロース（Ｒｏｓｓ）プレンダーに入れ９０ｑ０
において約３０インチ（７６仇帆）Ｈｇの減圧下で４分
間混合した。

滋型剤を塗布したおねじ山ダィを含む金型を１５０ｑｏ
に予熱し振動板上に置き振動を開始した。振動しながら
金型を混和物で充てんした。次いで湯口を２５ｐｓｉ（
１．７４ｋ９／均）空気圧で加圧した。金型を１５０℃
において３０分間恒温加熱した後、ステーションポスト
を取出し、更に１５０ｑｏで３時間オーブン中に置き、
完全に架橋させた。四つの処方によってすべて強力なね
じ山が得られた。第１表 実施例２による碍子についてビドル式コロナブリッジに
よるバランスサンプル法（ｂａｌａｎｃｅｄｓａｍｐｌ
ｅｍｅｔｈｏｄ）によりコロナ試験を行った。

６歌Ｖ迄はコロナの発生がなく、７０ＫＶに於て該碍子
は１０〜３０ｐＣのコロナを発生した。

これらのすべてのステーションポスト碍子はＮ級（２０
０ｏｏ）以上の熱変形温度を有していた。４種のステー
ションポスト碍子のそれぞれの鋳込みねじ山中にマシン
ボルトを挿入した。

次いでねじ戻さず引張り試験を行った。いづれの場合も
、ねじ山がつぶれる前に碍子本体が破壊した。骨材とし
て砂または他の非針状フィラ−を用いて製作したステー
ションポストではねじ山が容易につぶれたが碍子自体の
損傷はなかった。直径１２．７肌−１３（２５．４柳中
の山数）×山の高さ２５．４脚のめねじ山を持つ直径３
インチ（７６側）の円筒を実施例３の処方に従って製作
した。次いでボルトを挿入し、引張り試験を行った。こ
の円筒を破砕するのに要する引張り力は８９９０ポンド
（４０４５ｋ９）を要した。ねじ山の損傷はみられなか
った。この発明の精神と範囲に反することないこ、この
発明の方法および製品に関して広範に異る実施態様を構
成することが出釆ることは明らかである。

ここで開示した種々の実施態様は単なる例示であって、
この発明はこれらだけに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一つの実施態様による絶縁碍子の部
分断面図、第２図は他の実施態様による絶縁碍子の部分
断面図、第３図はこの発明の絶縁碍子の拡大部分断面図
、第４図、第５図及び第６図はそれぞれこの発明による
ねじ山部分の顕微鏡拡大写真である。 １・・・・・・成形体、２・・・・・・受け口、３・・
・・・・挿入物、４・・…・接着層。 ′エ［エ‐Ｊ− ＱＧ・３・ ＺＧ‐３− 鹿韓蝉岬 瀞塙技晩 一博母鞍．曲．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 架橋合成樹脂ボンドによつて粘結せられた針状骨材
   から成る成形体であつて、該成形体中には少なくとも１
   個のねじ山があり、さらに該ねじ山表面に接した針状骨
   材粒子が相互に平行に整列し、かつ該粒子がねじ山表面
   に対してもまた平行に整列してなる成形体。 ２ 該合成樹脂ボンドがエポキシ樹脂から成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の成形体。 ３ ねじ山を複数個、有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の成形体。 ４ 合成樹脂ボンドが成形体の５〜３０重量％であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の成形体。 ５ 合成樹脂ボンドが成形体の１０〜２０重量％である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の成形体
   。６ 架橋合成樹脂ボンドの弾性率が（１．４〜７）×
   １０＾５ｋｇ／ｃｍ＾３であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の成形体。 ７ 該合成樹脂ボンドがエポキシ樹脂から成り、該針状
   骨材の６５〜７５重量％が、電気絶縁用磁器から成り、
   かつ該合成樹脂ボンドが該成形体の１０〜２０重量％で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の成
   形体。 ８ ステーシヨンポスト碍子の形態をなすことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の成形体。 ９ 電気絶縁碍子にセメント付けするのに好適な挿入物
   の形態をなすことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の成形体。 １０ 架橋合成樹脂ボンドによつて粘結せられた針状骨
   材から成る成形体であつて、該成形体中には少なくとも
   １個のねじ山があり、さらに該ねじ山表面に接した針状
   骨材粒子が相互に平行に整列し、かつ該粒子がねじ山表
   面に対しても平行に整列してなる成形体の製造方法であ
   つて、該骨材と未架橋合成樹脂ボンドとを少なくとも２
   ７インチＨｇ（６８６ｍｍＨｇ）以上の減圧度で混合す
   る工程と、少なくとも１個のねじ山ダイを該混合物の一
   部分と接触せしめてねじ山ダイに近接する針状骨材を相
   互に平行に整列せしめる工程と、次いで未架橋樹脂ボン
   ドを架橋せしめる工程とから成る方法。 １１ 該ねじ山が該成形体中に振動鋳造せられたもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の
   方法。 １２ 該合成樹脂ボンドが該混合物の５〜３０重量％で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の
   方法。 １３ 該合成樹脂ボンドが該混合物の１０〜２０重量％
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１２項に記載
   の方法。 １４ 該減圧度が２９〜３０インチＨｇ（７３７〜７６
   ２ｍｍＨｇ）であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １０項に記載の方法。 １５ 該針状骨材が電気絶縁用磁器から成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１０項に記載の方法。 １６ 該該合成樹脂ボンドがエポキシ樹脂であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の方法。 １７ 該架橋合成樹脂ボンドの弾性率が（１．４〜７）
   ×１０＾５ｋｌ／ｃｍ＾３の範囲であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１０項に記載の方法。 １８ 該合成樹脂ボンドがエポキシ樹脂であり、該針状
   骨材の６５〜７５重量％が電気絶縁用磁器から成り、該
   合成樹脂ボンドが該成形体の１０〜２０重量％を占め、
   かつ該減圧度が２９〜３０インチＨｇ（７３７〜７６２
   ｍｍＨｇ）であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ７項に記載の方法。