(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰に熱硬化性合成樹脂とともに強化性繊維性物質を、重量比で熱硬化性合成樹脂を１００として、強化性繊維性物質を１０２〜１３０と石炭灰を１７０〜２００の割合で混練し硬化してなることを特徴とする石炭灰を利用した碍子。
【請求項２】
請求項１に記載の石炭灰が、予め、炭酸カルシウムを、重量比で石炭灰１７０〜２００に対し、８５〜１００混練したものであることを特徴とする石炭灰を利用した碍子。
【請求項３】
石炭灰と熱硬化性合成樹脂と強化性繊維性物質との、重量比で熱硬化性合成樹脂を１００として、強化性繊維性物質を１０２〜１３０と石炭灰を１７０〜２００の割合の混練物を加熱手段を具備する上下型によって圧着して、碍子の軸芯を通る平面で２分割された碍子分割体を得た後、この碍子分割体の分割面を互いに接着し一体化することを特徴とする石炭灰を利用した碍子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の碍子分割体の型押し成形のための上下型のうちの下型上面の中央部に、混練物を可及的に高く盛上げて載置し、上下型を圧着することにより繊維性物質を碍子の長手方向に配向させた状態で成形することを特徴とする石炭灰を利用した碍子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は石炭灰の有効利用、とくに、碍子用としての有効利用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭火力発電所では、石炭灰は、微粉炭燃焼ボイラの煙道から除塵される廃棄物として大量に発生する。
【０００３】
この石炭灰の有効利用については、従来から、特公平２−２７１９４４号公報、特公平５−２２９８５８号公報などに開示されているように、コンクリートの増量材や混和材、人口骨材原料、埋立て材料、軽量骨材等の原料として利用を初め種々提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この資源としての石炭灰の有効利用の割合は、全発生量の三分の一程度にすぎず、さらに、その有効利用が望まれる。
【０００５】
従来、発電所や送・配電線等には、陶磁器製の碍子が大量に使用されている。
【０００６】
本発明は、この碍子の製造原料としての石炭灰の利用を思いついたことに基づく。
【０００７】
通常、碍子は、乾燥耐電圧や雷インパルスフラッシュオーバ電圧等の電気的特性とともに、架線張力に耐え得るような機械的性質、とくに、曲げに関する強度が要求される。
【０００８】
また、碍子の製造に際しては、原材料処理のためには、選別、粉砕、篩別・分級等の原材料の調整、混練・脱泡、成形、乾燥、焼成、加工、施釉、焼成等の複雑な工程を経て製造されるため、製造開始から完成まで約１か月を要し、需要に対応するためには多量の在庫を要し、このためのコストがかさむという問題がある。さらに、廃棄物の再利用は発生源あるいはその関連事業で行うのが、社会的にも望ましい。
【０００９】
本発明において解決しようとする課題は、石炭火力発電所で多量に発生する廃棄物である石炭灰を碍子の製造原料としての利用に際して、安価な製造方法を適用し、しかも、得られた碍子が、電気的特性は勿論、機械的強度も通常の碍子と同等程度の優れた性質とするための手段を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題は、石炭灰を重量比で熱硬化性合成樹脂を１００として、ガラス繊維のチョップドストランドのような強化性繊維性物質を１０２〜１３０と石炭灰を１７０〜２００の割合で混練し、硬化することによって達成されるもので、電気的特性は勿論、強度においても満足する碍子が得られる。
【００１１】
使用する石炭灰は増量材として使用されるもので、さらに、その混練に際して、炭酸カルシウムを添加することによって、より充分な強度を得ることができる。その他、増量材としては、珪酸カルシウム、アスベスト、雲母、石英粉等のできる限り球形に近く粒子が細かい無機物を使用できる。石炭灰と他の増量材との併用に際しては、産業資源有効活用の点から増量材の全重量の約２／３を石炭灰で構成している。
【００１２】
本発明において使用する熱硬化性合成樹脂としては、
【化１】
0003854340.tif 000002
のエステル基を有するものが適しており、主剤として、硬化剤と熱との作用により重合し、立体的架橋によって硬化する不飽和ポリエステル樹脂の適用が好ましい。また、不飽和ポリエステル樹脂のほかに、エポキシ、ジアリルフタレート（アリル樹脂）、シリコン樹脂、ポリウレタン等を用いることができる。
【００１３】
繊維性物質は、碍子の補強材として使用されるもので、電気絶縁性と高強度を有し、熱硬化性合成樹脂との接着性が良いガラス繊維、ポリアミド繊維やアラミド繊維等を好適に使用できる。
【００１４】
この繊維性物質を混練するに際しては、成形後のガラス繊維が無秩序に配向しているよりも、成型した碍子の長手方向に配向させることにより、碍子の長手方向の剛性及び強度を増加させることによって碍子としての強度をさらに満足させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の碍子は、電熱線等の加熱手段を具備する上下型を使用して、それぞれ混練材料を圧着することによって、型押した碍子の軸芯を通る平面で２分割された碍子分割体を得た後、碍子分割体の分割面を互いに接着し、一体化することによって製造される。
【００１６】
その際、碍子分割体の型押し成形のための上下型のうちの下型上面の中央部に、混練した材料をを可及的に高く盛上げて載置し、上下型を圧着することにより繊維性物質を碍子の長手方向に配向した碍子を得ることができる。
【００１７】
【実施例】
表１は、石炭灰を利用した碍子を製造するための原材料の好適な配合例を示す。
【００１８】
【表１】
0003854340.tif 000003
この原材料組成から、プリミックスコンパウンドを調製した。
【００１９】
表１に示す原材料の所定量を、先ず、原材料のうち、熱硬化性樹脂と硬化剤とを、次に、低収縮剤、希釈剤及び内部離型剤を、さらに、石炭灰と炭酸カルシウムを、最後にチョップドストランドをミキサーに投入・撹拌・混練して、碍子成形の前段階としてのプリミックスコンパウンドを作成した。
【００２０】
この石炭灰を含むプリミックスコンパウンドから図１に示すように、略円筒形状の碍子本体３の外周に上下リブ４，５を周設し、下リブ５にはその外周端縁部を略円筒状に下方に延設して沿面距離を増大した碍子Ａの分割体ａを成形した。
【００２１】
図２は、この図１に示す碍子Ａの分割体ａを成形するための上型１と下型２とからなるプレスと、上記プリミックスコンパウンドＰのチャージ状態とを示す。同図に示す上型１と下型２は、それぞれに内蔵した電熱線等の加熱手段を具備している。そして、下型２上に所定量のプリミックスコンパウンドＰを中央にチャージ、すなわち、上記プリミックスコンパウンドＰを塊状にして下型２の中央に可及的に高く盛上げ、油圧等の加圧手段で上型１と下型２を圧着して、下型２上の成形空間中に高く盛上げたプリミックスコンパウンドＰを押し広げて行き渡らせ、この圧着状態を保持して、両型１，２からの熱によりプリミックスコンパウンドＰを硬化させ、所定形状の碍子分割体ａを成形し、上下型１，２を分離し硬化した碍子分割体ａを取り出した。
【００２２】
この際、とくに、プリミックスコンパウンドＰを下型２の中央にチャージすることによって、図３に模式的に示すように、下型２上面に盛上げたプリミックスコンパウンドＰは、上下型１，２の圧着時に略放射状に流動する。
【００２３】
その結果、図４に示すように、プリミックスコンパウンドＰ中のチョップドストランドＣが碍子Ａの長手方向に整列して、チョップドストランドＣの配向性が向上し強度と曲げ剛性とを向上させることになる。
【００２４】
このようにして得た碍子の分割体ａの２個のそれぞれの接着面Ｓをエポキシ系接着剤によって、接合処理して碍子Ａを得た。
【００２５】
なお、成形接合後の碍子Ａの表面となる部分には、耐候性塗料を塗布して、紫外線等による樹脂の劣化を防止することが望ましい。
【００２６】
このようにして得た碍子Ａの強度試験に供するために、上記と同等の成形によって、それぞれ側面とその断面を示す図５と図６のように、円筒形状供試体Ｔの分割体ｔを得て、さらに同等の接合過程を経て供試体Ｔとし、これを強度及び剛性の測定に供した。
【００２７】
図７は、上記曲げ耐荷重試験と曲げ破壊試験とに用いた強度試験装置２０を示す。供試体Ｔの一端に九州電力（株）配電用品規格高圧ＺｎＯ内蔵通り碍子Ａの規格に準ずる金具２１を取付け、同金具２１を介して強度試験装置２０の固定台２２に固定し、供試体Ｔの他端側で固定台２２の碍子取付面２３から前記碍子Ａの全長に相当する位置に、上方からループ状に垂下したワイヤ２４を引掛け、同ワイヤ２４を上方に引上げることで、供試体Ｔに曲げ荷重を加えて、外側端部の変位及び破壊強度を測定した。
【００２８】
かかる試験は、図８に示すように、接着面２５を垂直にして同接着面２５を曲げの方向と一致させた状態、図９に示すように、接着面２５を４５度傾けた状態、及び、図１０に示すように、接着面２５を水平にして同接着面２５を曲げの方向と直交させた状態の３状態で行うことにより、碍子Ａにかかる各方向からの曲げに対応させた。
【００２９】
【表２】
0003854340.tif 000004
表２は、上記試験の結果を示しており、本供試体Ｔが、曲げ耐荷重試験において２８０ｋｇｆを１分間保持して５°以上の変位角が見られないこと、及び、曲げ破壊荷重試験において７００ｋｇｆ以上であることという碍子Ａに課せられた規格を充分に満たしていることがわかる。
【００３０】
なお、変位角（度）は次式によって算出した。
【００３１】
θ＝  ｔａｎ-1（ｙ／ｘ）
但し、θ：変位角（度）
ｘ：固定台の碍子取付面と実測位置までの距離
ｙ：実測変位である。
【００３２】
その測定結果は、従来の碍子の強度である８００〜１０００ｋｇｆとほぼ同等であることを示し、通常の碍子として充分に供することができることが明らかとなった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によって、以下の効果を奏する。
【００３４】
（１）  発電所において廃棄物として発生する石炭灰を、その関連事業で使用する碍子の製造に再利用することとなり、社会的に望ましい資源のリサイクル形態を実現することが可能となる。
【００３５】
（２）  石炭灰の利用による碍子の成形が容易である。
【００３６】
（３）  強化用の繊維材を有効に利用でき、曲げ剛性及び強度が増加し、碍子としての強度を満足させることができる。
【００３７】
（４）  原材料に樹脂や石炭灰を使うことにより、碍子重量が約１／２に軽量化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によって製造される成形碍子の側面半断面図を示す。
【図２】  碍子の分割体を成形するためのプレスと、プリミックスコンパウンドのチャージ状態とを示す。
【図３】  成形時のプリミックスコンパウンドの流動状態を示す。
【図４】  成形時のプリミックスコンパウンドの繊維材の配列状態を示す。
【図５】  供試体の側面図を示す。
【図６】  同じく供試体の正面断面を示す。
【図７】  強度試験装置の正面図を示す。
【図８】  強度試験の適用状態を示すもので、接着面を垂直にして同接着面を曲げの方向と一致させた状態を示す。
【図９】  同じく、接着面を４５度傾けた状態を示す。
【図１０】  同じく、接着面を水平にして同接着面を曲げの方向と直交させた状態を示す。
【符号の説明】
Ａ  碍子      Ｃ  チョップドストランド
Ｐ  プリミックスコンパウンド      Ｓ  接着面      ａ  碍子分割体
Ｔ  供試体      ｔ  供試用分割体
１  上型      ２  下型      ２０  強度試験装置      ２１  金具
２２  固定台      ２３  碍子取付面      ２４  ワイヤ
２５  接着面
【図１】
0003854340.tif 000005
【図２】
0003854340.tif 000006
【図３】
0003854340.tif 000007
【図４】
0003854340.tif 000008
【図５】
0003854340.tif 000009
【図６】
0003854340.tif 000010
【図７】
0003854340.tif 000011
【図８】
0003854340.tif 000012
【図９】
0003854340.tif 000013
【図１０】
0003854340.tif 000014