JPH07126414A

JPH07126414A - 電気絶縁用ポリエチレン体の改質方法

Info

Publication number: JPH07126414A
Application number: JP27717093A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Shimoura; 斉下浦; Masaki Kawahigashi; 正記川東; Hiroshi Kato; 寛加藤
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 1995-05-16

Abstract

(57)【要約】【目的】耐インパルス破壊特性が改善された電気絶縁
用ポリエチレン体を提供すること。【構成】非架橋または架橋した電気絶縁用低密度ポリ
エチレン体を有機溶媒により膨潤し、次いで膨潤したポ
リエチレン体から有機溶媒を除去することを特徴とす
る。【効果】本発明から得られる電気絶縁用低密度ポリエ
チレン体は、非処理ポリエチレン体に比べてたとえば約
４０ kV/mm以上もの高い耐インパルス破壊特性有する。
従って、それは、超高電圧用電力ケーブルの絶縁体とし
て頗る有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気絶縁用ポリエチレ
ン体の改質方法に関し、詳しくは耐インパルス破壊特性
に優れた電気絶縁用ポリエチレン体を得るための新規な
改質方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時における益々増大する電力需要か
ら、電力ケーブル、変圧器などの各種電気機器の稼働電
圧を一層高めて電力損を減少しようとする要求がある。
その場合、機器の電気絶縁層は、従来以上の耐電圧特
性、特に耐インパルス破壊特性が要求される。高圧電気
機器の絶縁体として、耐電圧特性、製造コスト、成型加
工性、その他の面を総合して、現時点において最もよく
使用されているのはポリエチレン、就中、低密度ポリエ
チレンである。ところで通常の、たとえば現在市販され
ている低密度ポリエチレン、及びその架橋体は、インパ
ルス破壊特性において、必ずしも十分とは言えない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、時代
の趨勢に応えるべく、耐インパルス破壊特性が改善され
た電気絶縁用ポリエチレン体を得るための改質方法を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明における電気絶縁
用ポリエチレン体の改質方法は、非架橋または架橋した
電気絶縁用低密度ポリエチレン体を有機溶媒により膨潤
し、次いで膨潤したポリエチレン体から有機溶媒を除去
することを特徴とする。特に、有機溶媒を除去する際
に、ポリエチレン中に含まれている有機溶媒による抽出
可能成分をも除去することを特徴とする。

【０００５】

【作用】非架橋または架橋した電気絶縁用低密度ポリエ
チレン体を有機溶媒中にて膨潤させ、次いで膨潤したポ
リエチレン体から有機溶媒を除去することにより、得ら
れたポリエチレン体の耐インパルス破壊特性が改善され
る。特に上記有機溶媒除去の際に、ポリエチレン中に含
まれている有機溶媒による抽出可能成分をも除去する
と、耐インパルス破壊特性が一層大きく改善される。

【０００６】本発明において、各種の低密度ポリエチレ
ンの非架橋体または架橋体が、有機溶媒により膨潤処理
の対象とされる。また更に、膨潤処理の対象とされるポ
リエチレン体は、所望の形状に成型された既成型体であ
ってもよく、ペレットや粉末のような未成型体であって
もよい。既成型体の場合は、本発明による改質を経たの
ち再成型してもよく、あるいは再成型することなく実用
に供してもよい。一方、未成型体の場合は、本発明によ
る改質を経た後、所望の形状に成型あるいは成型架橋さ
れる。

【０００７】非架橋体、架橋体、あるいは既成型体、未
成型体の各種の形態につき処理を行うにせよ、出発物質
たるポリエチレンとしては、たとえば市販の通常低密度
ポリエチレンが該当するが、密度が０．８７〜０．９２
５、就中０．８９〜０．９２のものであって、特にメト
ルインデックスが０．５〜５．０、就中０．７〜２．
５、破断点伸びは４００〜８００、就中５００〜７００
であるものが好ましい。なお上記した密度、メルトイン
デックス、及び破断点伸びは、ＪＩＳＫ６７６０の方
法によって測定した値である。したがって、高圧法低密
度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰ
Ｅ）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）として市販
されているものなどが対象とされる。これらの低密度ポ
リエチレンは、単独であるいは二種以上の混合物として
用いてよい。

【０００８】更に、被処理ポリエチレン体は、酸化防止
剤、紫外線吸収剤、加工助剤、銅害防止剤、難燃剤等の
プラスチックに通常使用される各種添加剤が配合されて
いてもよい。被処理ポリエチレン架橋体としては、たと
えば有機過酸化物による化学架橋法、電子線や紫外線な
どの照射による照射架橋方法にて架橋されたものであっ
てよい。その架橋度は特に制限はないが、ＪＩＳＣ３
００５によって測定したゲル分率が６０重量％以上、好
ましくは７５重量％以上である。化学架橋法を採用する
場合の架橋剤としては、ジクミルパーオキサイド、α，
α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｐ−イソプロピ
ル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブ
チルパーオキシ）−ヘキシン−３、などが好ましく用い
得る。その使用量は、ポリエチレン１００重量部あた
り、０．５〜３．５重量部、好ましくは１．５〜２．５
重量部である。また、架橋促進剤を用いる場合は、トリ
アリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジ
アリルフタレート、ジエチレングリコールジメタクリ
レート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート
など多官能性不飽和化合物が好ましい。その使用量はポ
リエチレン１００重量部あたり、０．１〜５．０重量部
である。

【０００９】本発明による膨潤処理に用いる有機溶媒と
しては、処理対象とされる低密度ポリエチレン体を室温
〜ポリエチレンの融点未満の温度において、常圧下ある
いは高圧下で膨潤し得るものであれば特に制限はない。
膨潤度は、下式（１）で定義され、その値が少なくとも
０．５、好ましくは１．５〜１００、特に５〜５０であ
ることが好ましい。膨潤度＝（Ｖ₂−Ｖ₁）／Ｖ₁ （１）式（１）において、Ｖ₁は、試料の膨潤前の初期体積で
あり、Ｖ₂は最大膨潤したときの体積である。膨潤処理
に用いる有機溶媒を例示すると、ベンゼン、トルエン、
キシレンなどのアルキル置換ベンゼン類、ペンタン、ヘ
キサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの低級脂肪族炭
化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトン、などのケトン類、クロロホルム、四塩化
炭素、ジクロルエタン、トリクロルエチレンなどの塩素
系溶剤、ジオキサン、テトラヒドロフランなどの環状エ
ーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどの低級脂肪酸エ
ステル類などであり、就中ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、などのアルキル置換ベンゼン類が好ましい。たとえ
ば、低密度ポリエチレン体を４０〜７０℃、就中５５〜
６５℃のキシレン中に６０〜４８０分、好ましくは１２
０〜３６０分浸漬して膨潤し、次いで脱溶剤する。その
脱溶剤の際に、抽出可能成分を後記する程度に系外に抽
出除去したものが好ましい。

【００１０】本発明においては、低密度ポリエチレン体
は有機溶媒にて膨潤状態とされ、次いで脱溶剤して乾燥
状態とされるだけで発明の目的が達せられるが、好まし
くはたとえばその脱溶剤の際に、ポリエチレン中に含ま
れている有機溶媒による抽出可能成分をも抽出除去する
と、耐インパルス破壊特性の改善が一層向上する。抽出
可能成分の除去量は、少なくとも低密度ポリエチレンの
０．１重量％とするのが好ましく、好ましくは０．１〜
２０重量％、特に２〜１０重量％、更には４〜８重量％
となるようにすると殊に好ましい。分析によれば、抽出
可能成分は、未架橋体の場合は一般に低密度ポリエチレ
ン中に含まれている低分子量成分であるが、架橋体の場
合はそれ以外に、架橋行程において新たに生じた種々の
低分子量成分も含まれる。

【００１１】かくして処理されて得られた乾燥ポリエチ
レン体は、未架橋未成型である場合には、通常の市販ポ
リエチレンと同様の方法で実用に供することができる。
即ち、必要に応じて所望の配合剤、たとえば架橋剤、架
橋助剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加工助剤、銅害防
止剤、難燃剤等のプラスチックに通常使用される各種添
加剤を二本ロールやヘンシェルミキサーなどにより混合
して組成物とし、押出成型、射出成型、鋳型、その他の
方法にて所望形状に成型し、更に必要に応じて前記した
方法などで架橋する。未架橋既成型である場合には、そ
のまま使用してよく、あるいは照射架橋法などにて架橋
してもよい。なお、厚さ１〜２mmの成型体を電子線照射
による架橋の場合は、１０〜５０Mrad, 好ましくは２０
〜４０Mrad程度の電子線照射が好ましい。

【００１２】以下、実施例および比較例により本発明を
一層詳細に説明する。以下において特に断らない限り、
部、％は、それぞれ重量部、重量％を意味するものとす
る。

【００１３】実施例１〜３、比較例１密度０．９２０ｇ／cm³ 、メトルインデックス１．１ｇ
／１０分、破断点伸び７４０％の低密度ポリエチレン
（ＺＦ−３０Ｒ、三菱油化社商品）を６０℃のキシレン
中に６０〜４８０分間、浸して膨潤した後、大気中でキ
シレンを十分に除去して、膨潤度及び重量減少率（有機
溶媒による除去抽出成分量の投入低密度ポリエチレン量
に対する百分率）が種々異なる各種の乾燥ポリエチレン
を得た。その際、キシレン中での浸漬時間を変えて膨潤
度及び重量減少率を調節した。次いで、かくして得られ
た各乾燥ポリエチレンを１２０℃で１５分間溶融圧縮成
型して厚さ０．３mmの非架橋ポリエチレンのシート（実
施例１〜３）とした。又、上記の低密度ポリエチレンを
膨潤処理することなく、上記と同様の方法にて０．３mm
のシート（比較例１）とした。

【００１４】実施例４〜５、比較例２実施例２〜３、及び比較例１の各シートの調整に用いた
それぞれのポリエチレン１００重量部あたりジクミルパ
ーオキサイドを２．０重量部添加し、１２０〜１２５℃
で１５分間溶融混合した後、１８０℃にて１５分間プレ
ス成型し、０．３mm厚の架橋シートとした。

【００１５】実施例６〜１１、比較例３実施例１に用いたものと同じ低密度ポリエチレン（ＺＦ
−３０Ｒ，三菱油化）を１２０℃で１５分間溶融圧縮成
型して厚さ０．３mmの非架橋ポリエチレンのシートとし
た。次にこれを６０℃のキシレン中に６０〜４８０分
間、浸して膨潤した後、膨潤度及び重量減少率が種々異
なる各種の乾燥ポリエチレンシートを得た。その際、キ
シレン中での浸漬時間を変えて膨潤度及び重量減少率を
調節した。

【００１６】実施例１２〜１７、比較例４実施例１に用いたものと同じ低密度ポリエチレン（ＺＦ
−３０Ｒ，三菱油化）１００重量部あたりジクミルパー
オキサイドを２．０重量部添加し、１２０〜１２５℃で
１５分間溶融混合した後、１８０℃にて１５分間プレス
成型し、０．３mm厚の架橋シートとした。次にこれを６
０℃のキシレン中に６０〜４８０分間、浸して膨潤した
後、膨潤度及び重量減少率が種々異なる各種の乾燥架橋
ポリエチレンシートを得た。その際、キシレン中での浸
漬時間を変えて膨潤度及び重量減少率を調節した。

【００１７】上記で得た各シート試料につき、下記の方
法でインパルス破壊試験を行い、その結果を表１に示し
た。同表には、キシレン中での浸漬時間、膨潤度、重量
減少率、インパルス耐圧値、及び架橋の有無を示す。〔インパルス破壊試験〕改良型マッケオン（McKeown ）
電極系にて１×４０μsec の負極性インパルス標準波を
予想破壊電圧の７０％値を初期値として、５kV／３回印
加のステップアップ昇圧方式で課電した。。なお、イン
パルス耐圧値は１条件につき１０試料のデータを採取
し、ワイプル解析の後、破壊確率６３．３％における破
壊値をもって、その試料のインパルス耐圧値とした。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により種々
の低密度ポリエチレン体につき簡単な処理を施すことに
より、耐インパルス破壊特性が改善されたポリエチレン
体を得ることができ、それらは、超高電圧用電力ケーブ
ルをはじめ、各種の電気機器の絶縁体として頗る好適で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非架橋または架橋した電気絶縁用低密度
ポリエチレン体を有機溶媒により膨潤し、次いで膨潤し
たポリエチレン体から有機溶媒を除去することを特徴と
する電気絶縁用ポリエチレン体の改質方法。
【請求項２】有機溶媒を除去する際に、ポリエチレン
体中に含まれている有機溶媒による抽出可能成分をも除
去する請求項１記載の電気絶縁用ポリエチレン体の改質
方法。
【請求項３】除去される抽出可能成分の量がポリエチ
レン体の０．１〜２０重量％である請求項２記載の電気
絶縁用ポリエチレン体の改質方法。