JP2011514621A - オゾン劣化防止剤を含有するポリマーコーティングを用いた電気絶縁体の製造方法 - Google Patents

Abstract

オゾン劣化防止剤および酸化防止剤を組み込んでいるポリマー材料で製作された保護コーティングを用いた複合絶縁体の製造方法は、オゾン劣化防止剤を０．００５〜１％の最終質量濃度で、および酸化防止剤を０．００５〜１％の最終質量濃度で組み込むことからなる工程を含み、オゾン劣化防止剤はフェニレンジアミン族から選択され、酸化防止剤は多官能フェノール系酸化防止剤族から選択される。

Description

本発明は、オゾン劣化防止剤および酸化防止剤を組み込んでいるポリマー材料で製作された保護コーティングを用いた複合絶縁体の製造方法に関する。

ケーブルまたは受信機の絶縁体として、あるいはその他の電気設備に用いられている複合材料製の電気絶縁体のコーティングは、一般にポリマーまたはエラストマー材料、例えばシリコーン、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンモノマー）、ＥＰＭ（エチレンプロピレンモノマー）、またはその他の適切な材料で製作されている。単純化のため、これらのポリマーまたはエラストマー材料は、以後、「ポリマー材料」と呼ばれる。

このような絶縁体は、回路網または高電圧装置において用いられている。絶縁体は、より詳しくは、周囲の環境からの攻撃を受ける戸外に設置されることが想定されている。あるいくつかの環境条件において、ポリマー材料製のコーティングの表面は変化し、絶縁体の性能に影響を与える。

一方で、戻されたケーブルの絶縁体に対して、他方で、研究所において電気的活動を受けたポリマー材料のサンプルに対して実施された分析は、この変化を引き起こす、ポリマー材料製のコーティングの表面へのオゾンによる攻撃および硝酸による攻撃を明らかにしている。

コーティングの表面のこの変化は、影響を受けやすい外的条件における表面の電気的活動の直接的な結果である。すなわち、周囲の空気中への放電によってオゾンが発生し、窒素、酸素、および空気の湿度とこれとの反応が硝酸の形成を生じる。

文献第ＷＯ−９１／０６１０６号は、環境の影響（これにはオゾンによる攻撃が含まれる）に対する保護コーティングによって被覆することができる複合絶縁体を示している。

文献第ＵＳ−４６３８０２６号から、ポリマー材料を安定化するために、フェノール系酸化防止剤族の酸化防止剤、およびフェニレンジアミン族のオゾン劣化防止剤を用いることが知られている。このような作用剤は例えば、自動車の分野において、タイヤを構成する材料の保護のために用いることができる。

複合材料製の電気絶縁体の分野において、文献第ＵＳ−２００５／０２０９３８４号から、電気絶縁体を外部環境から保護するために、表面をシリコーンエラストマーコーティングで被覆して電気絶縁体を処理する方法が知られている。しかしながら、コーティングの表面の抗オゾン保護について特に触れられているわけではない。

本発明の目的は、外部環境によって引き起こされた、オゾンによる攻撃に抵抗する電気絶縁体の製造方法を提案することである。

このために、本発明は、オゾン劣化防止剤および酸化防止剤を組み込んでいるポリマー材料で製作された保護コーティングを用いた複合絶縁体の製造方法であって、ポリマー材料中に、オゾン劣化防止剤を０．００５〜１％の最終質量濃度で、および酸化防止剤を０．００５〜１％の最終質量濃度で組み込むことからなる工程を含み、オゾン劣化防止剤はフェニレンジアミン族から選択され、酸化防止剤は多官能フェノール系酸化防止剤族から選択されることを特徴とする方法を目的とする。

本発明による方法を用いた場合、研究所試験は、多官能フェノール系酸化防止剤族のこのような酸化防止添加剤を０．００５〜１％の最終質量濃度で、ならびにフェニレンジアミン族のこのようなオゾン劣化防止添加剤を０．００５〜１％の最終質量濃度でポリマー材料中に組み込んで分配することによって、該ポリマー材料の表面における劣化への耐性に対して有利な効果が得られることを証明した。これらの濃度は、以下で、「最適濃度」という用語によって示される。

組み込まれるべき添加剤の量は、オゾン劣化防止剤について特に制御されなければならない。加硫前にポリマー材料中へ組み込まれたオゾン劣化防止剤の高い最終濃度（１％以上）は、ポリマー材料の全体加硫を害し、したがってその性能に害を与える。

例えば、ポリマー材料としてシリコーンを選ぶと、表面劣化への耐性に対する有利な効果は、シリコーン中に組み込まれた約０．０５％の酸化防止剤および約０．１％のオゾン劣化防止剤を用いた場合に得られた。

挙げられた添加剤の、電気絶縁体のコーティングを構成するポリマー材料の塊体中への組み込みは、ポリマー材料の加硫前（第１方法）または加硫後（第２方法）に行なわれる様々な方法にしたがって実施されうる。

含浸による第１方法において、処理される物品、すなわちポリマー材料製コーティングで被覆された複合絶縁体は、長時間、例えば約２４時間、上に記載された族から選択された酸化防止添加剤およびオゾン劣化防止添加剤を含有する溶剤（例えばｎ−へキサン）中に、例えば上に記載されているような各々の最適濃度において浸される。溶剤の存在下、ポリマー材料は膨張するが、このことによって、ポリマー材料中への溶剤および添加剤の均一な浸透が可能になる。処理された物品は、次いで、ポリマー材料中にこれらの添加剤を残しつつ、ポリマー材料中に導入された溶剤の排出を可能にするために、自由大気またはオーブンで乾燥される。コーティング全体に均一に分配された酸化防止添加剤およびオゾン劣化防止添加剤を含有するポリマー材料製のコーティングで被覆された複合絶縁体が得られる。

組み込みによる第２方法において、酸化防止添加剤およびオゾン劣化防止添加剤は、ポリマー材料それ自体の製造中および加硫前に、ポリマー材料中にそれぞれの最適濃度で組み込まれる。

酸化防止添加剤およびオゾン劣化防止添加剤が低い最終濃度、例えば０．０５％の場合、ポリマー材料のマトリックス中の添加剤の均一な分配または分散を得るのは難しいことがあり、混合物を得るのに必要な時間は長い。

添加剤の低い最終濃度においてでさえポリマー材料全体における該添加剤の均一な分散を確保するために、組み込みによる第２方法の変形例が用いられてもよい。この変形例において、最終ポリマー材料と同じ組成を有するポリマー材料の「マスターバッチ」または主要混合物が作られ、これに、最適な最終濃度よりも高い濃度で酸化防止添加剤およびオゾン劣化防止添加剤が添加される。主要混合物は、次いで、酸化防止添加剤およびオゾン劣化防止添加剤のそれぞれの最適濃度を守ることを可能にする割合で、ポリマー材料の製造中にポリマー材料へ組み込まれてもよい。組み込みによる第２方法のこの変形例によって、ポリマー材料のマトリックス中の上記添加剤の均一な分散を有するポリマー材料を得ることが可能になる。

特に、最適な最終濃度よりも１０倍も高い主要混合物中の酸化防止添加剤およびオゾン劣化防止添加剤の濃度を選択することができる。この場合、ポリマー材料の成分は９０％もの高濃度で組み込まれ、主要混合物は１０％もの高濃度で組み込まれる。

Claims (6)

1. オゾン劣化防止剤および酸化防止剤を組み込んでいるポリマー材料で製作された保護コーティングを用いた複合絶縁体の製造方法であって、前記ポリマー材料中に前記オゾン劣化防止剤を０．００５〜１％の最終質量濃度で、および前記酸化防止剤を０．００５〜１％の最終質量濃度で組み込むことからなる工程を含み、前記オゾン劣化防止剤はフェニレンジアミン族から選択され、前記酸化防止剤は多官能フェノール系酸化防止剤族から選択されることを特徴とする方法。
2. 前記ポリマー材料がシリコーンであり、前記オゾン劣化防止剤が約０．１％の質量濃度で組み込まれ、前記酸化防止剤が約０．０５％の質量濃度で組み込まれる、請求項１に記載の複合絶縁体の製造方法。
3. 前記組み込み工程が、約２４時間、前記オゾン劣化防止剤および前記酸化防止剤を含有する溶剤中に前記複合絶縁体を前記コーティングとともに浸すことからなる、請求項１または２に記載の複合絶縁体の製造方法。
4. 前記組み込み工程を、前記ポリマー材料の加硫前に実施する、請求項１または２に記載の複合絶縁体の製造方法。
5. 前記組み込み工程は、前記ポリマー材料と前記酸化防止剤および前記オゾン劣化防止剤とのそれぞれ高い質量濃度での第１混合の実施、次いで前記酸化防止剤および前記オゾン劣化防止剤を組み込んでいる前記コーティングの前記ポリマー材料を得るための、前記第１混合物の前記ポリマー材料への組み込みを含む、請求項４に記載の複合絶縁体の製造方法。
6. 前記高質量濃度は、前記コーティングのポリマー材料中の前記酸化防止剤および前記オゾン劣化防止剤の最終濃度の約１０倍である、請求項５に記載の複合絶縁体の製造方法。