(57)【要約】【課題】防爆皮膜としてライニング層を内面に備える防爆碍管において、碍管破壊時の磁器片の飛散を抑制することができる技術を提供すること。【解決手段】磁器製碍管の内周面に防爆皮膜を設けた防爆碍管において、該防爆皮膜が、静的引張試験および動的引張試験の両試験下で、２％ひずみ時において降伏点に達し、かつ、降伏応力が破断応力の８０〜１２０％の高分子原料からなるライニング層２であるものとする。ライニング層は、例えばポリウレア樹脂である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁器製碍管の内周面に防爆皮膜を設けた防爆碍管であって、
該防爆皮膜が、静的引張試験および動的引張試験の両試験下で、２％ひずみ時において降伏点に達し、かつ、降伏応力が破断応力の８０〜１２０％の高分子原料からなるライニング層であることを特徴とする防爆碍管。
【請求項２】
前記の高分子原料が、９０〜１２０℃の高温条件下における破断応力が、２０℃の温度条件下での破断応力を１００％として、９０％以上を維持する樹脂であることを特徴とする請求項１記載の防爆碍管。
【請求項３】
前記の高分子原料が、ポリウレア樹脂であることを特徴とする請求項１記載の防爆碍管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防爆機能を付与した磁器製碍管に関する。さらに詳しくは、磁器製碍管の内周面にライニング層を接着して配設した防爆機能を付与した磁器製の碍管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスブッシングとして碍管を使用する場合、碍管の内面には、常時、絶縁用ガスによる内圧が印加されている。このため地震等の外力によって磁器製の碍管本体に亀裂が入ると、爆発的な破壊に繋がり、破片の飛散による周辺電気設備の損傷といった多重故障を引き起こすリスクがある。
【０００３】
上記リスクを回避する技術として、例えば特許文献１には、碍管本体の内表面に粗面を形成した上で、この粗面上に接着剤層を介して樹脂を防爆皮膜としてライニングさせた防爆碍管が開示されている。防爆皮膜は、碍管本体が破裂する際に生じるエネルギーを吸収して、破片の飛散を最小限に抑える防爆性能を有する。
【０００４】
しかし、従来一般に防爆被膜として用いられてきたウレタン樹脂は、図１に示すように、降伏点を超えて破断点に達するまで、伸びと比例して応力が増大していく性質を有する。このため、碍管に亀裂が入ってライニング層を伸張させる力が加わった際には、図２に示すように、ライニング層が風船のように膨張してしまい、この膨張に伴って、碍管の亀裂が進展するとともに、磁器片に運動エネルギーが与えられてしまうため、ライニング層との接着が剥離した磁器片やライニング層に隣接しない磁器片の飛散を完全には抑制できないという問題があった。
【０００５】
ライニング層を極端に厚く確保する等の措置を講ずることにより、この問題は回避可能であるが、この場合には、ライニング層の層厚増加に起因して、碍管重量が増加して耐震性能が低下する問題や、内部電極との絶縁距離を確保するために碍管内径を大型化せざるを得なくなるという新たな問題が生じる。
【０００６】
また、ウレタン樹脂は、９０℃超の高温条件下で引っ張り強度が低下するため、高温条件下でも十分な防爆性能を維持させるためには、強度低下を補うためライニング層を厚くする必要があり、この場合にも、上記同様のライニング層の層厚増加に起因する新たな問題が生じる。
【０００７】
更に、従来、前記ライニング用の樹脂としてウレタン樹脂が広く用いられているが、ウレタン樹脂を用いた場合、ライニング層成型時に未硬化樹脂の充填作業や加熱硬化（予備硬化に１時間程度、本硬化に１５時間以上）を行う必要がある、生産コストが掛かるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−１４５６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は前記の問題を解決し、防爆皮膜としてライニング層を内面に備える防爆碍管において、碍管破壊時の磁器片の飛散を最小限に抑制することができる技術を提供することである。また、本発明のその他の目的は、ライニング層を厚くすることなく高温条件下でも十分な防爆性能を維持することができ、かつ、短時間で防爆皮膜のライニングを行うことができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、上記課題を解決する手段として、磁器製碍管の内周面に防爆皮膜を設けた防爆碍管において、該防爆皮膜が、静的引張試験および動的引張試験の両試験下で、２％ひずみ時において降伏点に達し、かつ、降伏応力が破断応力の８０〜１２０％の高分子原料からなるライニング層であるものとする構成を採用した。なお、本明細書において、「静的引張試験」とは、試験片に引張・圧縮・曲げなどの力を加え、一定荷重あるいは一定変形毎に各部のひずみや変形の度合いを測定する試験を意味し、「動的引張試験」とは、プラスチック・金属・複合材料などの試験片や部品・完成品などに高速で試験力や変位を与える試験を意味する。
【００１１】
前記の高分子原料として、９０〜１２０℃の高温条件下における破断応力が、２０℃の温度条件下での破断応力を１００％として、９０％以上を維持する樹脂を用いることが好ましく、ポリウレア樹脂が好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のライニング層は、静的引張試験および動的引張試験の両試験下で、２％ひずみ時において降伏点に達し、かつ、降伏応力が破断応力の８０〜１２０％の高分子原料からなり、図３に示すように、伸びが生じた際、即座に降伏点に達し、しかもこの降伏点は、破断点とほぼ等しい大きい値を持つという性質を有する。防爆皮膜として、このようなライニング層を備えた本発明によれば、碍管に亀裂が入り、ライニング層を伸張させる力が加わった際にも、ライニング層は殆ど膨張しないため、防爆皮膜を厚くするといった手段によらず、従来問題となっていた、ライニング層の膨張に伴ってクラックが網目状に進展したり磁器片が遠方まで飛散したりする現象を、効果的に回避することができる。なお、図３および図１は、下記の試験条件で行った引っ張り試験により、得られたグラフである。碍管破壊時の破片の飛散はごく短時間内に爆発的に行われるため、本発明では、「静的引張試験」だけではなく、「動的引張試験」の値をも取り入れた。
試験条件 ・・・「使用機材：島津製作所製 EHF-U2H-20L 型、引張速度：５［ｍ/ｓ］、サンプル形状：ＪＩＳ引張２号ダンベル形状」
【００１３】
ポリウレア樹脂は、高温９０℃超の高温条件下でも引っ張り強度が低下せず、かつ、常温でも短時間で硬化するという特性を有するため、前記の高分子原料として、ポリウレア樹脂を用いることにより、防爆皮膜を厚くすることなく高温条件下でも十分な防爆性能を維持することができ、かつ、短時間で防爆皮膜のライニングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ウレタン樹脂の強度特性を示したグラフである。
【図２】碍管に亀裂が生じた状態を説明する碍管断面図である。
【図３】ポリウレア樹脂の強度特性を示したグラフである。
【図４】本発明の防爆碍管の前面左側を切り欠いた説明図である。
【図５】ポリウレア樹脂を説明する構造式である。
【図６】ポリウレア樹脂をライニングした磁器製碍管を破壊した際の磁器片飛散距離を表した平面図である
【図７】ポリウレタン樹脂をライニングした磁器製碍管を破壊した際の磁器片飛散距離を表した平面図である
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１６】
図４に示すように、本発明の防爆碍管は、磁器製の碍管本体１と、碍管本体１の内表面に下塗塗料を塗布して形成されたプライマー層２と、プライマー層２に樹脂を吹き付け塗布して形成したライニング層３から構成されている。
【００１７】
プライマー層は、広い温度領域（−３５〜９０℃）において安定した接着性を奏するプライマーを用いて形成することが好ましい。例えば、建築用の上塗り塗料として広く使用されている「ネオシリカ５０００ＧＳクリヤー」は、前記のプライマーとして好適である。
【００１８】
プライマー層２の形成後、プライマーを塗布した面に向けて、２％ひずみ時において降伏点に達し、かつ、降伏応力が破断応力の８０〜１２０％の高分子原料であって、９０〜１２０℃の高温条件下における破断応力が、２０℃の温度条件下での破断応力を１００％として、９０％以上を維持する樹脂を、常温下、スプレーガンで複数回吹き付け塗布し、硬化させて可撓性を有するライニング層３を形成する。
【００１９】
ここで、碍管本体１が破裂した際、ライニング層３に加わる応力は、ライニング層内側の圧力に比例する。理論上、応力の軸方向成分は周方向成分の２分の１であることから、軸方向への伸びを無視すれば、ライニング層内側に封止されたガスの膨張によってガス圧が低下するためライニング層３に加わる応力はライニング層３の内径の２乗に反比例する。ライニング層３は上記応力と樹脂抗力が釣合うまで引き伸ばされ、このときの伸びが破断伸びに達しない場合、ライニング層３は破断しない。上記過程において、碍管本体１の破片は碍管径方向の運動エネルギーを得るが、運動エネルギーが該破片とライニング層３との接着力を上回り双方の接着が剥離した場合または該破片とライニング層３が隣接しない場合には、ライニング層３が破断しなくても該破片が飛散し、十分な防爆効果を得られない。このため、ライニング層３として「２％ひずみ時において降伏点に達し、かつ、降伏応力が破断応力の８０〜１２０％の高分子原料」を用いることにより該磁器片の飛散を最小化することができる。
【００２０】
また、「９０〜１２０℃の高温条件下における破断応力が、２０℃の温度条件下での破断応力を１００％として、９０％以上を維持する樹脂」を用いることにより、高温条件下における防爆性能を、「ライニング層を厚くする」という従来の手段で担保する必要がなくなり、ライニング層を箔肉化しつつ十分な防爆性能を維持することができる。上記特性を備えた樹脂として、ポリウレア樹脂を好適に用いることができる。
【００２１】
ポリウレア樹脂とは、図５に示すように、ポリアミン系架橋剤を使用した熱硬化性樹脂であって、ポリウレタンに比べて、弾性率が高い、硬化速度が速い（常温硬化可能）、対環境性に優れる（ポリウレタンは、重合反応に有機金属系触媒を必要とするが、ポリウレアは無触媒で反応が進行する）、水分による製造不良が発生しない（ポリイソシアネートとの反応性速度は、ポリアミン＞水＞ポリオールであるため、ポリウレタンには空気中の水分との反応で発生したＣＯ２の気泡が混入する恐れがあるが、ポリウレアはこの可能性が低い）、耐薬品性に優れる（加水分解しない）、耐衝撃性に優れる（伸びに対し速やかに復元力を発生する）、高温でも安定して機械的強度を発現する、という特性を有している。
【００２２】
また、図３に示したように、ポリウレア樹脂は、２％ひずみに相当する伸びが生じた際、即座に降伏点に達し、しかもその値が破断点にほぼ等しい大きい値であるという性質を有するため、碍管に亀裂が入り、ライニング層を伸張させる力が加わった際にも、ライニング層は殆ど膨張しないため、ライニング層を厚くするといった手段によらず、従来問題となっていた、ライニング層の膨張に伴ってクラックが網目状に進展したり、磁器片が遠方に飛散する現象を、効果的に抑制することができる。
【００２３】
ライニング層の厚さが増加すると、碍管重量が増加して耐震性能が低下する問題や、内部電極との絶縁距離を確保するために碍管内径を大型化せざるを得なくなるという問題が生じるため、ライニング層は、上記の飛散抑制効果を得られる範囲で、可能な限り箔肉化することが好ましい。
【実施例】
【００２４】
本発明の効果を確認するため、全高１６００ｍｍ、内径１８０ｍｍのガスブッシング用の磁器製碍管の内周面に防爆皮膜を形成し、内圧を加えて磁器製碍管を破壊し、その際の破片飛散状況を観察した。
【００２５】
先ず上記の磁器製碍管の内周面を前記した「ネオシリカ５０００ＧＳクリヤー」を用いて処理してプライマー層を形成したうえ、ポリウレア樹脂を塗布して厚さが３ｍｍのライニング層を形成した。このときライニング層の厚さが均一になるように、磁器製碍管を水平に倒して中心軸の周りにゆっくりと回転させながら、ライニング層を形成した。前記したようにポリウレア樹脂は、２％ひずみ時において降伏点に達し、かつ、降伏応力が破断応力の８０〜１２０％の高分子原料に該当するものである。
【００２６】
また比較例として、ポリウレア樹脂の代りにウレタン樹脂を用い、厚さが４ｍｍのライニング層を形成したものを製造した。ウレタン樹脂は図１に示したように、降伏応力が破断応力の５０％前後の高分子原料である。
【００２７】
これらの実施例と比較例の磁器製碍管を試験台上に直立させ、その内部にそれぞれ０.６ＭＰａのガス圧を印加し、磁器製碍管を破壊した。その結果、実施例の磁器製碍管は破壊後もその体積はほとんど膨張しておらず、磁器の破片は一部直下に落下しただけで、周囲への飛散はなかった。その状況は図６に示す通りである。これに対して比較例の磁器製碍管は破壊時にその体積が大きく膨張し、図７に示すように広範囲に破片が飛散した。この実験により、本発明による防爆機能の向上が確認された。
【符号の説明】
【００２８】
１  碍管本体
２  プライマー層
３  ライニング層
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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