JP5095047B2 - ゴムモールド部品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力ケーブルの端末部や中間接続部に使用されるゴムモールド部品に関し、特に大型で厚肉の大容積のゴムモールド部品を得るに適したものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電力ケーブルの端末部や中間接続部に使用されるゴムモールド部品を得るためのゴム組成物としては、ベースポリマーとしてエチレンープロピレンージエン共重合体（以下、ＥＰＤＭと言う。）を使用し、これに軟化油、充填剤、有機過酸化物系架橋剤などを配合したものが主に用いられており、このゴム組成物を射出成形法、プレス成形法などのモールド成形法により、例えば電力ケーブルの中間接続部に用いられる絶縁筒などのゴムモールド部品を製造するのが一般的である。
【０００３】
このゴム組成物の具体的な配合組成は、ＥＤＰＭ１００部（重量部、以下同様とする。）に対して、軟化油５ないし５０部、充填剤５０ないし１００部、有機過酸化物系架橋剤３ないし８部程度を配合するものが多い。
そして、軟化油には、パラフィン系鉱物油、芳香族系鉱物油などが、充填剤としては、炭酸カルシウムやクレー、タルク、シリカなどが、また半導電性を要求されるゴムモールド部品では、カーボンブラックが用いられ、有機過酸化物系架橋剤には、ジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジーｔｅｒｔーブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどが用いられる。
【０００４】
このゴム組成物は、予め混練工程で混練りされ、シート状やリボン状に成形されて射出成形装置などの成形装置に供給される。この射出成形装置は、ゴム組成物を計量する計量部と、計量したゴム組成物を金型内に送り込む射出部と、金型を固定し、これを一定の圧力で締めるプレス部から構成されるものが用いられる。
この射出成形装置では、材料となる混練りされたゴム組成物の規定量を、まず計量部において計量し、射出部から金型内に所定の圧力（例えば、１０００ないし１５００ＭＰａ）で供給、射出する。
【０００５】
この際、金型は予め１３０ないし１８０℃の温度に加熱されており、金型内に射出されたゴム組成物はこの熱によって加熱、架橋されて、所望の形状のゴムモールド部品に成形される。
ところが、金型に供給されるゴム組成物の温度は、通常１００℃以下であるので、ゴム組成物は架橋されると同時に金型との温度差によって熱膨張を生じ金型内のゴム組成物の圧力が上昇する。
【０００６】
金型内の圧力は、ゴムモールド部品のボイド性欠陥を防止するうえで重要な要素であり、架橋反応が開始される初期の圧力が低すぎると、ゴム組成物供給時に巻き込んだ空隙が完全に消滅せず、不良の原因になる。逆に、初期の圧力が高すぎると、架橋反応中に金型内の圧力が高くなりすぎ、ゴムモールド部品の変形などの成形不良を招く。
【０００７】
特に、超高圧電力ケーブルの接続用の絶縁筒などの大型で厚肉の大容積のゴムモールド部品では、厚肉のため、成形時の熱膨張も大きく、金型内の圧力もかなり高くなる傾向にある。
そして、架橋工程終了後、ゴムモールド部品を取り出すために金型の圧力を解放するが、金型を開放した瞬間に金型割れ面から圧力が一気に抜けるため、成形終了時の温度でのゴムモールド部品となる架橋ゴム組成物の機械的強度が低いと、ゴムモールド部品内部の圧力の開放がその部分に集中するため金型割れ面でゴムモールド部品が裂けてしまうことがある。
【０００８】
特に、架橋剤として、有機過酸化物系のものを用いたものでは、ゴムモールド部品の高温下での伸び特性、引き裂き特性が大きく低下する。これは、過酸化物架橋ではベースポリマーの分子鎖同士が直接結合されるため、イオウ架橋のものとは異なり、より完全弾性体に近くなり、エントロピー弾性の効果が高くでるためと考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、高温での機械的強度が高く、モールド成形時の金型開放の際に、ゴムモールド部品がその内圧により金型割れ面で、裂けることがないようなゴム組成物を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題は、ムーニー粘度（１００℃、Ｌロータ）が２０ないし５０であるベースポリマーのＥＰＤＭ１００部に対して、シランカップリング剤処理されたクレーを１６０ないし１８０部と多量に配合し、これに有機過酸化物系架橋剤３ないし８重量部、及び軟化油５ないし３０重量部が配合されたゴムモールド部品用ゴム組成物をモールド成形してなる温度１５０℃での引っ張り強度が、５ＭＰａ以上であるゴムモールド部品によって、高温での機械的強度を高めることで解決される。また、クレーとして、シランカップリング処理されたものを用いることが、ベースポリマーとの相溶性を向上させる。さらに、軟化油を配合して組成物を柔らかくすることで、ゴムモールド部品に可撓性を付与できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のゴム組成物におけるベースポリマーであるＥＤＰＭとしては、エチレン、プロピレン、非共役ジエン類の三成分からなるランダム共重合体であって、エチレンが３０ないし５０モル％、非共役ジエンが５ないし１０モル％を含むものが用いられ、ムーニー粘度（１００℃、Ｌロータ）が、２０ないし５０であるものが好ましい。
【００１２】
また、本発明で使用される充填剤としては、炭酸カルシウム、クレー、タルク、珪藻土、酸化チタン、シリカなどの１種又は２種以上の混合物が用いられる。また、ゴムモールド部品に半導電性が要求されるときには、カーボンブラックが用いられる。これらの充填剤は、そのままあるいはシランカップリング剤によって表面処理されたものが用いられる。シランカップリング処理した充填剤は、ベースポリマーとの相溶性が向上して、好ましい。
なかでも、シランカップリング処理されたクレーが、機械的強度の向上効果が高く、もっとも好ましい充填剤である。
【００１３】
この充填剤の配合量は、ＥＤＰＭ１００部に対して、１００部ないし１８０部とされる。１００部未満ではゴム組成物の機械的強度の向上効果が得られず、１８０部を越えると伸びが低下し、ゴム弾性が失われる。
本発明では、充填剤をベースポリマーであるＥＰＤＭ１００部に対して、１００部ないし１８０部と従来のもの比べて大量に配合する点に特徴があり、これによりゴム組成物の１００ないし１５０℃の高温域における機械的強度が高いものとなる。
【００１４】
ベースポリマーの架橋のための架橋剤としては、従来と同様のジクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジーｔｅｒｔーブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどの有機過酸化物の１種以上を適宜選択して使用することができる。この有機過酸化物系架橋剤の配合量は、ＥＤＰＭ１００部当たり、３ないし８部程度とされる。
このようなゴム組成物は、従来と同様にして予備混練りされた後、射出成形法、プレス成形法などのモールド成形法により、所望の形状にゴムモールド部品とされる。
【００１５】
このようなＥＤＰＭと充填剤と有機過酸化物系架橋剤とからなるゴム組成物にあっては、過酸化物架橋系であるにもかかわらず、温度１００ないし１５０℃の温度範囲において、十分な引張強度、伸び、引裂強度などの機械的強度を有するものとなる。
このため、成形時の金型の開放の際、成形品に大きな圧力が集中しても成形品が引き裂かれることがない。したがって、大容積のゴムモールド部品の成形性が向上する。
【００１６】
また、ゴムモールド部品に良好な可撓性が要求される場合には、軟化油を配合してゴム組成物を油展してもよい。
この軟化油には、パラフィン系鉱物油、芳香族系鉱物油などが使用され、その配合量は、ＥＤＰＭ１００部に対して５ないし５０部の範囲で、ゴムモールド部品に要求される可撓性に応じて決められる。
さらに、本発明のゴム組成物では、必要に応じて、これ以外の老化防止剤、着色剤などの種々の添加剤を適量配合することができる。
【００１７】
以下、具体例を示す。
表１ないし表３に示す配合組成のゴム組成物を用意し、予備混練りした後、射出成形法によって、絶縁層最大厚み３０ｍｍの絶縁筒（容積約３０００ｃｍ³）と、絶縁層最大厚み６０ｍｍｍの絶縁筒（容積約９０００ｃｍ³）とを製造した。各表中の材料は、以下の通りである。また、配合量は重量部である。
ＥＤＰＭ ムーニー粘度（１００℃ Ｌロータ）が２５のもの
充填剤 シランカップリング処理クレー
架橋剤 ジクミルパーオキサイド
軟化油 パラフィン系鉱物油
【００１８】
この製造の際、ゴム組成物の容積を一定とし、金型割れ面での絶縁筒の裂けがないかどうか評価した。裂けがないものを○とし、裂けがあるものを×とした。
また、同様のゴム組成物について、プレス成型法によって厚さ２ｍｍのシートを作製し、ＪＩＳ Ｋ ６３０１に従って引っ張り試験を行い、破断伸びが２００％以上であるかどうかを評価した。伸びが２００％以上のものを○とし、２００％未満のものを×とした。
【００１９】
さらに、高温引張試験を実施し、温度１５０℃での引張強度が３ＭＰａ以上であるかどうかを評価した。３ＭＰａ以上のものを○とし、３ＭＰａ未満のものを×とした。
結果を表１ないし表３に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
【表２】

【００２２】
【表３】

【００２３】
これら表の結果から、充填剤を１００部以上配合することによって、１５０℃での引張強度が３ＭＰａ以上となって、成形時の成形品の裂けを防止できることがわかる。また、充填剤の配合量が１９０部を越えると、伸びが低下しゴム弾性を失うことがわかる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のゴム組成物にあっては、ＥＰＤＭ１００部に対して、充填剤を１００ないし１８０部配合し、これに有機過酸化物系架橋剤を配合したものであるので、温度１００ないし１５０℃での機械的強度が高くなり、成形時の金型割れ面での成形品の裂けを防止することができる。
また、充填剤として、シランカップリング処理したクレーを用いれば、機械的強度の向上効果が大きく、その配合量を低減できる。
さらに、軟化油を５ないし５０部配合したものでは、製品のゴムモールド部品に適度の可撓性を付与することができる。

Claims (1)

1. ムーニー粘度（１００℃、Ｌロータ）が２０ないし５０であるエチレン−プロピレン−ジエン共重合体１００重量部に、シランカップリング剤処理されたクレー１６０ないし１８０重量部が配合され、これに有機過酸化物系架橋剤３ないし８重量部、及び軟化油５ないし３０重量部が配合されたゴムモールド部品用ゴム組成物をモールド成形してなる温度１５０℃での引っ張り強度が、５ＭＰａ以上であるゴムモールド部品。