JPH0635494B2 - 電気絶縁用エチレン共重合物架橋体 - Google Patents

電気絶縁用エチレン共重合物架橋体

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JPH0635494B2
JPH0635494B2 JP60149677A JP14967785A JPH0635494B2 JP H0635494 B2 JPH0635494 B2 JP H0635494B2 JP 60149677 A JP60149677 A JP 60149677A JP 14967785 A JP14967785 A JP 14967785A JP H0635494 B2 JPH0635494 B2 JP H0635494B2
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ethylene
ethylene copolymer
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巖 石野
武雄 島田
伸一 入江
人司 木村
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Furukawa Electric Co Ltd
Mitsubishi Chemical Corp
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Furukawa Electric Co Ltd
Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気絶縁用エチレン共重合物架橋体に関する
ものである。
本発明の架橋体は、優れた耐インパルス破壊特性、耐A
C破壊特性に加えて、特に水トリ−特性に優れるもので
あるので実使用中の電気的劣化(水トリ−劣化)を防止
できる電力ケーブル用材料となるなど産業上有用なもの
である。
先行技術 低密度ポリエチレンをベースにした架橋ポリエチレンは
優れた電気特性及び耐熱性を有していることから、CV
ケーブル絶縁材料として広く使用されているが、超高電
圧下では絶縁破壊が起り、より高性能の材料が要望され
ている。
このため、超高電圧下での絶縁破壊特性を向上させるべ
く、数多くの検討がなされてきた。
例えば、空孔、水、金属等の不純物が、存在すると電荷
の集中が起こり、絶縁破壊特性が低下するので、主とし
て超高圧ケーブル用の材料としては、不純物除去技術が
検討されており、100μ以上のコンタミを含まないク
リーンポリエチレンとか、空孔を生じさせない乾式架橋
技術が開発されてきた。これらの技術を駆使して275
KVのケーブル迄実用化されるに至つている。
しかし、高電圧下で長期使用した場合の絶縁劣化、例え
ば水トリー劣化(例えば、電気学会技術報告、III部、
95号(昭和55年6月))等を完全に防止することは
不可能であり、そのためステアリン酸カルシウム、各種
芳香族化合物等を電圧安定剤として用いる試みがなされ
たが、これら添加剤を用いる方法は、添加剤のブリード
アウトが起こり、長期の性能保持性に問題があつた(例
えば特公昭48−24809号公報、西独国特許第12
48773号明細書、仏国特許第1464601号明細
書等参照)。
発明の概要 本発明者らは、これら現状に鑑み、絶縁破壊特性、長期
性能保持、柔軟性、金属の触媒残査が無いなどの優れた
エチレン共重合物架橋体の開発に注力した結果、これら
を満足する優れた諸特性を具備したエチレン共重合物架
橋体の開発に成功した。
即ち、本発明は、エチレンと一般式(I)、 (但し、RはH又は−CH3を、nは0又は1をそれぞれ
示す)で表わされるエチレン型α,β不飽和酸のベンゾ
フェノン誘導体との、該ベンゾフェノン誘導体基単位を
0.005〜10モル%含有する、ランダム共重合体を、化
学架橋剤の存在下加熱架橋するか又は電子線架橋するこ
とにより得られる架橋体であって、JIS C3005
で規定される測定法で求めた該架橋体のゲル分率が40
%以上である電気絶縁用エチレン共重合物架橋体を提供
するものである。
発明の効果 本発明の電気絶縁用エチレン共重合物架橋体は、耐電圧
特性、長期的絶縁劣化防止特性(水トリー劣化防止特
性)、柔軟性、成型加工特性等に優れるので、特に高電
圧用電力ケーブル用絶縁材料として極めて優れた性能を
示す。
発明の具体的説明 本発明において用いられるエチレン共重合物は、文献未
記載の新規なエチレン共重合物で、エチレンと一般式
(I)、 (式中、RはH又は−CH3を、nは0又は1をそれぞれ
示す)で表わされるエチレン型α,β不飽和酸のベンゾ
フエノン誘導体との共重合物であつて、ベンゾフエノン
誘導体基単位を0.005〜10モル%、好ましくは0.005〜
5モル%程度含有するものである。
一般式(I)で表わされる単量体として具体的には2−
(4−ベンゾイル−3−ヒドロキシフエノキシ)エチル
メタクリレート、2−(4−ベンゾイル−3−ヒドロキ
シフエノキシ)エチルアクリレート、2−ヒドロキシ−
4−(2−ヒドロキシ−3−メタクリロキシ)プロポキ
シベンゾフエノン、2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロ
キシ−3−アクリロキシ)プロポキシベンゾフエノンが
ある。
該エチレン共重合物のポリマー構造は、ランダム共重合
体が望ましい。
本発明において用いられるエチレン共重合物は、エチレ
ンと一般式(I)で表わされる単量体の他に樹脂の変性の
ために他のモノマーを添加することができ、変性用モノ
マーは10モル%まで含有することができる。変性用コ
モノマーとしては、エチレンと共重合可能であることが
知られているモノマーが使用できる。
例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエ
ステル、エチルアクリレートメチルアクリレート、ブチ
ルアクリレート等のアクリル酸エステル類、メチルメタ
クリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレ
ート等のメタクリル酸エステル類、アクリル酸、メタク
リル酸等のエチレンα,β不飽和酸類である。
本発明において用いられる上記の新規なエチレン共重合
物は数平均分子量が1000以上のものである。分子量
が1000より小さいと長期性能が低下する。好ましく
は分子量が3000以上である。
本発明において用いられるエチレン共重合物は、熱可塑
性樹脂の範疇に入るものであるから、この種の樹脂材料
に慣用されているように他の熱可塑性樹脂たとえば、ポ
リエチレン、ポリプロピレンエチレン−酢酸ビニル共重
合体などとブレンドして使用することもできるし、石油
樹脂、ワツクス、安定剤、帯電防止剤、老化防止剤、電
圧安定剤、カーボンブラック、紫外線吸収剤、合成ゴム
ないし天然ゴム、滑剤、無機充填剤などを配合して用い
ることもできる。
本発明に用いるエチレン共重合物は所定の単量体を共重
合条件に付することによつて製造されるが、公知のラジ
カル重合による高圧法ポリエチレン製造装置での製造が
可能である。
この重合は、連続式で行うのが好ましい。重合装置はエ
チレンの高圧ラジカル重合法で一般的に用いられている
連続撹拌式槽型反応器または連続式管型反応器を使用す
ることができる。
本発明において用いられるエチレン共重合物は、エチレ
ンと一般式(I)で表わされ単量体とを上述の重合装置へ
供給し、上記触媒の存在下にラジカル重合させる。この
場合、エチレンと一般式(I)で表わされる単量体の割合
は、所望の組成のエチレンと共重合物となる様に適宜選
ばれるが、一般式(I)で表わされる単量体の重合能がエ
チレンに比較して大きいので通常一般式(I)で表わされ
る単量体が重合系における全体量基準で0.00065〜1.3モ
ル%、好ましくは0.00065〜0.8モル%を含有するエチレ
ンの状態で重合させる。
採用される重合圧力は500kg/cm2を越える圧力であ
り、好ましくは、1000〜4000kg/cm2の範囲で
ある。また重合温度は、少くとも120℃であるが好ま
しくは150〜300℃の範囲である。
1基または2基以上の反応器中で生成した重合体は、こ
れを未反応の単量体から分離し、普通の高圧法ポリエチ
レンの製造の場合のように処理することができる。未反
応応の単量体の混合物は、追加量の同一単量体と混合
し、再加圧して反応器に循環させる。前記のように添加
する追加量の単量体は、混合物の組成を元の重合系の組
成に戻すような組成のものであり、一般にはこの追加量
の単量体は、重合容器から分離した重合体の組成にほぼ
相当する組成をもつ。
なお、上述の方法においては均一な組成のエチレン共重
合物を得る上で槽型反応器が好ましい。
触媒は、通常連鎖移動効果の小さい溶媒に溶解し、直接
高圧ポンプにて反応器中に注入する。濃度は0.5〜30
重量%程度が望ましい。
適切な溶媒としては、例えばヘキサン、ヘプタン、ホワ
イトスピリツト、炭化水素油、シクロヘキサン、トルエ
ン、高級分枝鎖飽和脂肪酸炭化水素、およびこれらの液
体の混合物があげられる。
また、一般式(I)で表わされる単量体の注入において
は、単独あるいは連鎖移動効果の小さい溶媒に溶解し、
直接高圧ポンプで反応器中に注入する。この溶媒として
は、例えばエチルベンゾエート、トルエン、メチルベン
ゾエート等芳香族化合物あるいは酢酸エチルエステル等
の脂肪族エステル等があげられる。
高圧ラジカル重合では分子量の調整に、特殊な場合を除
いて一般的には、連鎖移動剤を使用する。
上記方法において連鎖移動剤は、通常の高圧ラジカル重
合で用いられるものが全て使用できる。
これらガス状のものは、圧縮機の吸入側に注入され液状
のものはポンプにて反応系に注入される。
反応器で製造された本発明において用いられるエチレン
共重合物は高圧ラジカル重合法の常法に従つて、分離器
にて単量体から分離されそのまま使用してもよいが、既
に高圧ラジカル重合法によつて得られた製品に使用され
ている様な種々の後処理工程を行つてもよい。
かくして得られたエチレン共重合物を単味で、又はこれ
とポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の熱
可塑性樹脂、特にエチレン系熱可塑性樹脂との組成物を
架橋して架橋体とするが、この架橋は通常の化学架橋剤
を該エチレン共重合物100重量部に対して0.5〜4重
量部、好ましくは1〜3重量部配合して行うこともでき
るし、コバルト60又はリニア−アクセレーターなどで
5〜20メガラド程度照射して、電子線架橋してもよい
し、又はエチレン共重合物に予め又はあとからビニルト
リメトキシシラン等のアルコキシシランを有するビニル
モノマーを共重合させたものを架橋させることもでき
る。電気ケーブル用に用いる場合は、上記の中でも化学
架橋法によるのが好ましい。
上記化学架橋剤としては、例えば次の様な遊離基発生剤
を使用することができる。具体的には、ジクミルパーオ
キサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、2,5−ジ
クミル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキ
セン−3、ベンゾイルパーオキサイド等通常化学架橋剤
として用いられるものである。
上述の様にして得られる本発明の架橋体は、エチレンと
一般式(I)で表わされる単量体との共重合物を含み、該
架橋体にはベンゾフエノン誘導体基単位が0.005〜10
モル%、好ましくは0.005〜5モル%含まれるものとな
る。そして該架橋体は、JIS C3005で規定され
る測定法で求めたゲル分率が40%以上である。ゲル分
率がこの値より小さいと、前記測定法によつて求められ
る加熱変形率が大きくなり実用上問題となる。
実験例 参考例1 内容積1.5の撹拌式オートクレーブ型連続反応器を用
いて、エチレンを32kg/時、2−(4−ベンゾイル−
3−ヒドロキシフエノキシエチルメタクリレート(BH
PEMAと略記する)を70g/の割合でトルエンに
溶解させたものを590ml/時、プロピレンを400
/時、触媒としてターシヤリブチルパーオキシイソピバ
レート3g/の割合でn−ヘキサンに溶解した液を5
50ml/時の割合で連続的に供給し、重合圧力2200
℃で重合させエチレン共重合物を製造した。
得られたエチレン共重合物は、MFR=3.0g/10
分、数平均分子量19,900、ポリマー中のBHPE
MAの含量は0.09モル%であつた。
参考例2 参考例1と同じ反応器を用い、BHPEMAを70g/
の割合でトルエンに溶解させたものを3.42/時、プ
ロピレンを330/時、参考例1に用いたと同じ触媒
を590ml/時、重合温度を200℃とした以外は参考
例1と同様に重合させエチレン共重合物を製造した。
得られたエチレン共重合物は、MFR=4.0g/10
分、数平均分子量18,800、ポリマー中のBHPE
MAの含量は0.45モル%であつた。
参考例3 BHPEMAを2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ
−3−メタクリロキシ)プロポキシベンゾフエノン(H
HMPBと略記する)に変え、HHMPBを70g/
の割合でトルエンに溶解させたものを590ml/時供給
し、重合温度を201℃と変えた他は参考例1と同様に
重合させてエチレン共重合物を製造した。
得られたエチレン共重合物は、MFR=3.0g/10
分、数平均分子量20,000、ポリマー中のHHMP
Bの含量は0.08モル%であつた。
実施例1〜3、比較例1 参考例1〜3で製造したエチレン共重合物ならびに市販
の高圧法ポリエチレン「ユカロン ZF30R」〔三菱
油化(株)製、MFR=1.0g/10分〕を試料重合物
として用いて、これら重合物架橋体の特性評価を行つ
た。
重合物架橋体の製造及び特性評価用試料作成は、ブラベ
ンダーミキサーの温度を110℃に設定し、各試料重合
体100重量部、架橋剤としてジクミルパーオキサイド
2重量部及び老化防止剤として「サントノツクスR」0.
3重量部を加えてそれぞれ5分間混練し、この混練試料
を130℃に保つた熱板プレスにて5mm厚に予備成型し
た後、これらを同じく熱板プレスにて180℃、100
kg/cm2ゲージ圧力で20分間加熱加圧して5mm厚のシ
ートの架橋体とした。
この架橋体を用いて行つた特性評価に用いた測定法は、
次の通りである。
(1) 分子量:ゲルパーミエーシヨンクロマトグラフ法
による。
(2) コモノマー含量:赤外分光法による。
(3) MFR:JIS K6760 (4) 密度:JIS K6760 (5) ゲル分率:JIS C3005 (6) 電気トリー特性:5mm厚のシートにそれぞれ成形
したものを20mm×20mmに切出した。この切出片に直
径1mm、先端曲率半径5μの針を15mm挿入した。一
方、針を挿入したのと反対面に銀ペーストを塗り試験片
とした(第1図参照)。
この試験片に交流電圧を昇圧速度500V/secで印加
し、電気トリーの発生開始電圧を測定した。
(7) 水トリー特性:5mm厚のシートにそれぞれ成形し
たものを20mm×20mmに切出した。この切出片に直径
1mmの注射針を20mm挿入した後、蒸留水を注入しなが
ら15mm引抜き、注射針を挿入したのと反対側の側面に
10mm巾のアルミホイルを貼りつけて試験片とした(第
2図参照)。
この試験片に60Hz、10KVの交流電圧を50時間印加
の後、水トリーの成長平均長さを光学顕微鏡にて観察し
た。
架橋体の特性評価結果を表1に示す。
実施例4〜7、比較例2〜3 参考例1〜3で得たエチレン共重合物及び「ユカロンZ
F30R」を各々試料重合体として用い、表2に示す配
合比で6KV級、1×250mm2架橋ポリエチレン絶縁ケ
ーブル(絶縁厚3.5mm)を作成した。尚、内、外部半導
電層には、押出型半導電層コンパウンドを使用した。
得られたケーブルについて製造直後のインパルス破壊試
験を実施した。破壊電圧は200KV/3回印加後、10
KV/3回ステツプアツプして求めた。又得られたケーブ
ルを6KV、1KHzの課電条件で浸水課電した。浸水課電
後、絶縁体を0.5mm厚にスライスし、煮沸後、光学顕微
鏡の400倍にて、絶縁体内のボウタイトリー発生数を
測定した。又、浸水課電後のサンプルについては、40
KV/30分印加後、5KV/30分ステツプアツプの条件
で交流破壊壊値(AC破壊値)を求めた。
表1及び表2に示す結果から、本発明の架橋体は、優れ
た耐インパルス破壊特性、耐AC破壊特性を有すると共
に、高電圧用電力ケーブル用絶縁材料として重要な水ト
リー特性、ボウタイトリー特性が特に優れ、電気絶縁用
として有用であることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、電気トリー特性測定に用いた試験片の、第2
図は、水トリー特性測定に用いた試験片の概略図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08F 220:30) (72)発明者 入江 伸一 千葉県市原市八幡海岸通6番地 古河電気 工業株式会社千葉電線製造所内 (72)発明者 木村 人司 千葉県市原市八幡海岸通6番地 古河電気 工業株式会社千葉電線製造所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エチレンと一般式(I)、 (但し、RはH又は−CH3を、nは0又は1をそれぞれ
    示す)で表わされるエチレン型α,β不飽和酸のベンゾ
    フェノン誘導体との、該ベンゾフェノン誘導体基単位を
    0.005〜10モル%含有する、ランダム共重合体を、化
    学架橋剤の存在下加熱架橋するか又は電子線架橋するこ
    とにより得られる架橋体であって、JIS C3005
    で規定される測定法で求めた該架橋体のゲル分率が40
    %以上である電気絶縁用エチレン共重合物架橋体。
JP60149677A 1985-07-08 1985-07-08 電気絶縁用エチレン共重合物架橋体 Expired - Lifetime JPH0635494B2 (ja)

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