JPH01319205A - 電気絶縁材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ポリオレフィン系の絶縁性高分子の熱分解特
性と、金属系の脱水性化合物の脱水特性とをほぼ対応さ
せて配合した、耐トラッキング性に特段に優れる電気絶
縁材に関する。

従来の技術及び課題 電線ケーブルやその接続部等における絶縁層の表面に炭
化物が堆積して導電路が形成され、これが絶縁破壊を誘
発するトラッキング破壊の克服が重要な課題となって久
しい。近海地帯や工場地帯では海水飛沫や、電解性の排
ガス・排塵からなる付着物が低電圧で放電して容易に炭
化されるため、かかるトラッキング破壊の問題は頗る深
刻である。

従来、ポリオレフィン系の樹脂ないしゴムからなる絶縁
性高分子のトラッキング対策として、ベンガラ、アルミ
ナ、亜鉛華、マグネシアなどからなる金属の酸化物やそ
の水和物を配合することが知られていた。

−しかしながら、これまでの金属水和物は酸化物と同様
、単に難燃性ないし耐熱性増量剤として用いられてきた
に留まる。そのため、耐トラッキング性が満足に改善さ
れていない。多量配合は、いわばポリオレフィン系絶縁
材のバインダー的使用化であるから、耐トラッキング性
向上の点では有効であるものの硬脆化が大きく、実用に
耐えなくなる。

課題を解決するための手段 本発明者らは、上記したトラッキング問題を克服するた
めに鋭意研究を重ねる中、絶縁性高分子の熱分解温度と
脱水性化合物の脱水温度とが耐トラッキング性に太き（
関係することを見出し、この知見に基づいてさらに研究
を重ねた結果、絶縁性高分子と脱水性化合物との特殊な
組合せにより前記目的の達成に成功し、本発明をなすに
至った。

すなわち、本発明は、ポリオレフィン系の樹脂ないしゴ
ムからなる絶縁性高分子１００重量部に、金属の水酸化
物ないし水和物からなる脱水性化合物５〜２００重量部
を配合してなり、その絶縁性高分子と脱水性化合物との
組合せを、絶縁性高分子の熱分解特性と脱水性化合物の
脱水特性とがほぼ対応するものとしたことを特徴とする
、耐トラッキング性に特段に優れた電気絶縁材を提供す
るものである。

作用 ポリオレフィン系の樹脂ないしゴムからなる絶縁性高分
子の熱分解特性と、金属の水酸化物ないし水和物からな
る脱水性化合物の脱水特性とがほぼ対応する組合せとす
ることにより、耐トラッキング性が特段に向上し、脱水
性化合物の少量配合によってもその特長を発揮する。

発明の構成要素の例示 本発明の電気絶縁材は、絶縁性高分子に脱水性化合物を
配合したものよりなる。

絶縁性高分子としては、例えばポリエチレン、エチレン
・エチルアクリレート共重合体、エチレン・酢酸ビニル
共重合体などの如きポリオレフィン系の樹脂ないしゴム
の単体物、ブレンド物、あるいは含有物などが用いられ
る。

脱水性化合物としては、脱水反応、ないし結晶水の放出
により脱水する金属の水酸化物ないし水和物が用いられ
る。その例としては、ＡＩ（ＯＨ）３、Ｍｇ（ＯＨ）ｚ
　、Ｃａ（ＯＨ）ｚ　、Ｆｅｄ（ＯＨ）などの式で表さ
れる金属水和物ないし金属水酸化物、ホウ酸亜鉛水和物
などがあげられるが、これに限定されずその脱水特性に
応じ種々のものを使用してよい。脱水性化合物も必要に
応じ２種以上が併用される。

絶縁性高分子と脱水性化合物の配合割合は、絶縁性高分
子１００重量部あたり脱水性化合物５〜２００重量部、
好ましくは１５〜１００重量部とされる。脱水性化合物
の配合量が５重量部未満では耐トラッキング性向上の寄
与効果に乏しい。一方、２００重量部を超えると得られ
る絶縁材が可とう性、非吸水性、機械的強度等の諸性能
に乏しくなる。また、耐トラッキング性向上の寄与効果
にも乏しくなる。

絶縁性高分子と脱水性化合物との配合における組合せは
、絶縁性高分子の熱分解特性と、脱水性化合物の脱水特
性とがほぼ対応したものとなるよう行われる。

ちなみに、絶縁性高分子の熱分解特性と同様、脱水性化
合物の脱水特性は通常、ピーク点を有するカーブを示す
。上記に例示した脱水性化合物の場合には下記の脱水温
度域、及び脱水ピーク点を有する脱水特性を示す。

ＡＩ（ＯＨ）Ｊ　　：　　２１０〜３２０℃、ピーク点
２８５℃Ｍｇ（ＯＨ）ｚ　　：　　３０５〜４２０℃、
ピーク点４００℃Ｃａ（ＯＨ）２　　：　　３１８〜４
６０℃、ピーク点４４０℃Ｆｅｄ（ＯＨ）：　　１８０
〜３２０℃、ピーク点３００℃ホウ酸亜鉛水和物： ３００〜４５５℃、ピーク点３７０℃と４２５℃ なお、前記の測定は、示差走査熱量計（ＤＳＣ−２，０
０、セイコー電子工業社製）を用いて、昇温速度１０℃
／分の条件で行った。

絶縁性高分子の熱分解特性と脱水性化合物の脱水特性と
の対応性は、それらのカーブの合致ないし平行化が理想
である。従って、対応性は温度域、ピーク点、熱分解の
量ないし率と脱水の量ないし率などを基準として判断さ
れる。絶縁性高分子の熱分解特性と脱水性化合物の脱水
特性との対応性における許容差は、一般に絶縁性高分子
の熱分解及び脱水性化合物の脱水における温度域が広範
囲にわたり、かつ温度域が興なること、熱分解率や脱水
率にピーク現象を伴い、かつそれらのピーク点が異なる
ことなどから、前記の基準を中心にして総合的に決定さ
れる。そのため、各基準ごとの許容範囲を一概に決定す
ることが難しい。そのなかで、絶縁性高分子の熱分解特
性におけるピーク点と、脱水性化合物の脱水特性におけ
る、前記熱分解特性のピーク点に最寄りのピーク点との
温度差が約１００℃を超えるときには、耐トラッキング
性に特段の向上が現れない場合がある。この点より、好
ましい当該ピーク点間の温度差は約１００℃以下、就中
約７０℃以下である。一方、温度域の差は前記ピーク点
の差はど重要でない。低温側、あるいは高温側において
、特に高温側において１００℃を超える温度差のあると
きでも耐トラッキング性が特段に向上する場合がある。

この点より、温度域の差の目安としては低温側及び高温
側における温度差の合計量で３００℃以下、就中低温側
で１００℃以下、高温側で１５０℃以下の温度差が適当
である。前記した脱水性化合物の脱水特性におけるピー
ク点、温度域の調節は、脱水性化合物の種類を変えるこ
とにより行うことができる。絶縁性高分子の熱分解温度
域が広範囲にわたるときなど、１種の脱水性化合物では
対応性をもたせにくい場合には２種以上の脱水性化合物
を併用して、脱水温度域の拡大、複数ピーク点の形成、
ないし重畳による合成ピーク点の形成などにより、対応
性の調節を行うことができる。

絶縁性高分子の熱分解量と脱水性化合物の脱水量との対
応性は、絶縁性高分子の熱分解特性、就中そのピーク点
近傍における特性に基づき良好なほど好ましい。脱水量
特性の調節は脱水性化合物の配合量、及び２種以上の脱
水性化合物を使用する場合にあっては、その使用割合を
制御することなどにより行うことができる。なお、絶縁
性高分子の熱分解量に対し、脱水性化合物の脱水量が多
すぎると発泡構造が形成されて絶縁性能が低下するおそ
れがあるので、絶縁性高分子の熱分解ピーク点よりも遥
かに低温側で脱水量の多い特性を付与することは適当で
ない。

本発明の電気絶縁材は、絶縁性高分子と脱水性化合物を
混合する通例の方法により得ることができる。その際、
電気絶縁材の耐候性や難燃性などを向上せしめるべ（、
必要に応じ金属酸化物、カーボン、老化防止剤など、電
気絶縁材に添加されることのある適宜な添加剤を配合し
てもよい。その場合、各添加剤の配合量は絶縁性高分子
１００重量部あたり１０重量部以下が適当である。また
、本発明の電気絶縁材は、過酸化物等の架橋剤を配合し
て、あるいは電子線等の放射線を照射して架橋処理して
もよい。架橋処理は、耐トラッキング性をより向上せし
める点よりも有効である。

得られた電気絶縁材は、押出方式による導線の被覆絶縁
処理など通例の方法で適用することができる。

発明の効果 本発明の電気絶縁材は、ポリオレフィン系の絶縁性高分
子と金属系の脱水性化合物を、熱分解特性と脱水特性が
ほぼ対応する組合せで、かつ特定の配合割合で用いたの
で、加工性、可とう性、非吸水性、絶縁性、機械的強度
等に優れるほか、耐トラッキング性に特段に優れている
。

実施例 実施例１ 熱分解温度域が３００〜５３０℃で、そのピーク点が４
０５℃の直鎖型低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）　
１００部（重量部、以下同じ）　、Ｍｇ（ＯＨ）ｚ４０
部、Ｃａ（ＯＨ）２１５部、及びベンガラ５部を、１４
０℃に加熱したロール混練機で混合してシートとし、電
気絶縁材を得た。

なお、熱分解温度の測定は、示差熱・熱重量同時測定装
置（ＴＧ／ＤＴＡ−２００，セイコー電子工業社製）を
用いて、昇温速度ｌＯ℃／分の条件で行った（以下同じ
）。

実施例２ 熱分解温度域が２７０〜５００℃で、そのピーク点が３
９０℃のエチレン・エチルアクリレート共重合体（ＥＥ
Ａ；エチルアクリレート含量１４重量％＞　ｉｏ。

部、Ｍ　ｇ（ＯＨ）ｚ　４９部、ＡＩ（ＯＨ）、６部、
及びベンガラ５部を用いて実施例１に準じ電気絶縁材を
得た。

実施例３ 実施例１で得た電気絶縁材に１０Ｍｒａｄの放射線（Ｃ
ｏ）を照射して架橋系電気絶縁材を得た。

実施例４ 熱分解温度域が２７０〜５４０℃で、そのピーク点が３
３０℃及び４５０℃のエチレン・酢酸ビニル共重合体（
ＥＶＡ−１；酢酸ビニル！　１１１４　を量％）１００
部、Ｃａ（ＯＨ）ａ４０部、Ｍｇ（ＯＨ）ｚ　１５部、
ＡＩ（ＯＨ）１５部、及びベンガラ５部を用いて実施例
１に準じ電気絶縁材を得た。

実施例５ 実施例４で得た電気絶縁材に１０Ｍｒａｄの放射線＜　
ｃ　ｏ６０　＞を照射して架橋系電気絶縁材を得た。

実施例６ 熱分解温度域が２７０〜５１０℃で、そのピーク点が３
４０℃及び４８８℃のエチレン・酢酸ビニル共重合体（
ＥＶＡ−２；酢酸ビニル含量２８重量％）１００部、Ｃ
ａ（ＯＨ）ｚ３５部、Ｍｇ（ＯＨ）２１５部、Ａｌ（Ｏ
Ｈ）３１０部、及びベンガラ５部を用いて実施例１に準
じ電気絶縁材を得た。

実施例７ 老化防止剤；４−４’−チオビス（６−ｔ−ブチル−３
−メチルフェノール）０．５部を追加配合したほかは実
施例２に準じ電気絶縁材を得、これに１０Ｍｒａｄの放
射線（Ｃｏ″）を照射して架橋系電気絶縁材を得た。

実施例８ 実施例１で用いた直鎖型低密度ポリエチレン７０部、実
施例４で用いたエチレン・酢酸ビニル共重合体３０部、
Ｍｇ（ＯＨ）２３５部、Ｃａ（Ｏｆ（）２１５部、Ａｌ
（ＯＨ）３３部、及びベンガラ５部を用いて実施例１に
準じ電気絶縁材を得た。

実施例９ 実施例１で用いた直鎖型低密度ポリエチレン７０部、実
施例２で用いたエチレン・エチルアクリレート共重合体
３０部、ホウ酸亜鉛水和物６５部、ＡＩ（ＯＨ）３５部
、及びベンガラ５部を用いて実施例１に準じ電気絶縁材
を得た。

実施例１０ 実施例１で用いた直鎖型低密度ポリエチレン７０部、実
施例２で用いたエチレン・エチルアクリレート共重合体
３０部、Ｍｇ（ＯＨ）ａ　３５部、Ｃａ（ＯＨ）ａｌＳ
部、Ａｌ（ＯＨ）３５部、及びベンガラ５部を用いて実
施例１に準じ電気絶縁材を得た。

実施例（１ 実施例１で用いた直鎖型低密度ポリエチレン１００部、
Ｍｇ（ＯＨ）２５０部、ベンガラ５部及び４−４゛−チ
オビス（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）０．
５部を用いて実施例１に準じ電気絶縁材を得た。

実施例１２ Ｍｇ（ＯＨ）ｚ５０部に代えてホウ酸亜鉛水和物６０部
を用いたほかは実施例１１に準じて電気絶縁材を得た。

実施例１３ Ｍｇ（ＯＨ）２５０部に代えてＣａ（ＯＨ）２５０部を
用いたほかは実施例１１に準じて電気絶縁材を得た。

実施例１４ 実施例１１で得た電気絶縁材に１０　Ｍ　ｒ　ａ　ｄの
放射線（Ｃｏ″）を照射して架橋系電気絶縁材を得た。

比較例１ 実施例１で用いた直鎖型低密度ポリエチレン１００部、
ＡＩ（ＯＨ）り５０部、ベンガラ５部及び４−４゛−チ
オビス（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）０．
５部を用いて実施例１に準じ電気絶縁材を得た。

比較例２ 実施例２で用いたエチレン・エチルアクリレート共重合
体１００部、ＡＩ（ＯＨ）ａ５０部及びベンガラ５部を
用いて実施例１に準じ電気絶縁材を得た。

比較例３ 実施例４で用いたエチレン・酢酸ビニル共重合体１００
部、Ａｌ（ＯＨ）３５０部及びベンガラ５部を用いて実
施例１に準じ電気絶縁材を得た。

比較例４ ＡＩ（ＯＨ）３５０部に代えてＦｅｄ（ＯＨ）３０部を
用いたほかは比較例１に準じて電気絶縁材を得た。

比較例５ Ａｌ（ＯＨ）３の使用量を３０部としたほかは比較例１
に準じて電気絶縁材を得た。

比較例６ Ａ　Ｉ　（ＯＨ）、の使用量を１００部としたほかは比
較例１に準じて電気絶縁材を得た。

比較例７ ＡＩ（ＯＨ）３の使用量を１５０部としたほかは比較例
１に準じて電気絶縁材を得た。

比較例８ 実施例１で用いた直鎖型低密度ポリエチレン１００部、
Ｍｇ０８０部及びベンガラ５部を用いて実施例１に準じ
電気絶縁材を得た。

比較例９ Ｍｇ０８０部に代えてＡ　１２０ｓ　８０部を用いたほ
かは比較例８に準じ電気絶縁材を得た。

比較例１Ｏ 実施例１で用いた直鎖型低密度ポリエチレン１００部、
ＡＩ（ＯＨ）Ｊ５０部及びベンガラ５部を用いて実施例
１に準じ電気絶縁材を得、これにｌＯＭｒａｄの放射線
（Ｃｏ）を照射して架橋系電気絶縁材を得た。

評価試験 実施例、比較例で得た電気絶縁材につき、ＡＳＴＭ−Ｄ
２３０３に準拠して、塩化アンモニウム０．１重量％と
界面活性剤０．０２重量％を含有する汚損水溶液を一定
流量ずつ前記の電気絶縁材（シート、厚さ６−）に流し
ながら電極間の電圧を段階的に上げ、トラッキング破壊
した時の電圧を読み取った。

結果を表に示した。

表より、熱分解特性と脱水特性とがほぼ対応するよう、
ポリオレフィン系の絶縁性高分子と金属系の脱水性化合
物とを配合してなる本発明の電気絶縁材からなるシート
は、耐トラッキング性に特段に優れていることがわかる
。

なお、ロール混練機によるシート化時の加工性も良好で
あり、得られたシートの可とう性、非吸水性、機械的強
度も良好であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．ポリオレフィン系の樹脂ないしゴムからなる絶縁性
   高分子１００重量部に、金属の水酸化物ないし水和物か
   らなる脱水性化合物５〜２００重量部を配合してなり、
   その絶縁性高分子と脱水性化合物との組合せを、絶縁性
   高分子の熱分解特性と脱水性化合物の脱水特性とがほぼ
   対応するものとしたことを特徴とする、耐トラッキング
   性に特段に優れた電気絶縁材。