JP6870898B2 - 高圧直流適用のための絶縁体の製造のためのシリコンゴム組成物の使用 - Google Patents

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Description

本発明は、高圧直流適用のための絶縁体および電界グレーディング集合体の製造のためのシリコン組成物の使用に関し、これでは、別個の電気抵抗性の温度係数を有するシリコン組成物が使用され、ならびに誘電性活性充填剤の最適量を決定する方法に関する。
本発明の組成物を含む絶縁体は、特に、高圧直流電力ケーブル適用のためのような、高圧直流適用におけるケーブルジョイントまたはケーブル終端材料としてのケーブルアクセサリーのための使用を対象とする。
技術問題
交流電流(AC)の代わりに高圧直流(HVDC)が使用される場合には、900kmを上回る距離にわたる電気エネルギーの輸送が、より効率的である。
その結果、HVDCにおける新規ケーブルおよびケーブルアクセサリーの必要条件は、最大1000kVに届くことである。交流電流技術において導入される絶縁材料を、高圧直流(HVDC)技術に簡単に適用できない。高圧DC適用のますます増大する分野では、特に、電圧の増大を伴う場合には、古典的な絶縁材料の適応性は制限されている。ケーブルジョイントのようなケーブルアクセサリーには、EPDMゴムおよびシリコン(VMQ)のような材料が、適当な位置に取り付けるための高レベルの体積抵抗率および望ましい機械的特性を提供するので、それらが広く受け入れられている。
特に、ケーブルジョイントは、取り付けのための機械的特徴および高圧直流条件に耐えるための特別な誘電性特徴を維持しなくてならない。液体シリコンゴムのようなケーブルジョイントの構成のために現在使用される材料は、それ自体、およそ1016〜1018Ohm・cmの桁のバルク抵抗率を有する完全な電気的絶縁体である。しかし、このような絶縁体においてHVDCが適用される場合の電場の分布は、極端な電気的ストレスのためにほぼ不可能である。理論に捉われるものではないが、材料における電気プロセスは、電荷の容量が、電子または原子または分子レベルでのポリマーの分極につながり、空間および表面電荷の形成をもたらす、抵抗率および容量の合計として説明することができると考えられる。自然放電は、ケーブルジョイントの不具合を引き起こし得る。
ACおよびDC条件下での電気的ストレスは、大幅に異なる。したがって、交流電流にとって有用な絶縁体材料は、直流には容易に使用できず、同様に、特に、高圧適用(HVDC)においても使用できない。
より低い比誘電率を有する絶縁材料は、AC条件下でより高いストレスに曝されるのに対し、より低い電気伝導率を有する材料は、DC条件下でより高いストレスに曝される。
例えば、シールドされたまたは導電性もしくは半導電性ケーブル絶縁材料に対する直接的接触および共有インターフェースを有するケーブルジョイントの製造のために、ジョイント材料の誘電性パラメータは、注意深く選択され、調整されなくてはならない。
したがって、非線形抵抗率を含む電場勾配絶縁体などの修飾された材料が導入されているが、取り扱い、適用することは容易ではなく、高価である。
技術水準
特許文献1には、コピー機およびプリンターなどの電子写真機器の一部として有用である、比較的高い体積抵抗率を有する導電性液体シリコンゴム組成物を調製するための方法が記載されている。
高圧DC絶縁体内の電気的ストレスおよび分極のいくつかの問題を克服するために、多数の提案がなされてきた。あるグループは、異なる層が各々、異なる比誘電率または異なる抵抗率を有する多層材料を含む。先行技術の発明者および著者は、大多数において、例えば、1012から10Ohm・cmに低減する0.5〜10kV/mm間の範囲の体積抵抗率が開示される、特許文献2において、非線形または電場勾配材料を適用した。導電性または半導電性充填剤は、抵抗率のこの非線形挙動を達成するために、より高濃度、最大40重量%またはそれ以上で使用されてきた。
設計の側で、約1010Ohm・cmの体積抵抗率および半導電性特性を示す、このような絶縁材料を第2の導電性層と組み合わせることもあった。このような概念の不利点は、半導電性電場勾配充填剤を適当な粒径および誘電性特性の点で各個々の熱可塑性またはゴム材料に対して調整する必要があることである。さらに、絶縁ケーブル上での変形下でのジョイントの組み立てのための十分な機械的強度および伸びなどの機械的特性が大幅に劣っている。このような材料を有するケーブルジョイントは、組み立て下で破壊され得る。さらに、電気抵抗性のレベルは、絶縁のための唯一の材料としてこの材料を使用するには低すぎる。他方、誘電性充填剤を有さない純粋な材料が、十分に高い電気抵抗性を有する最終絶縁体として使用される場合には、このような絶縁材料は、1kV/mm超の高圧直流条件を何日にもわたって耐えることはない。これは、HVDC条件下で適用されたシリコンゴム絶縁体についても観察されている。
したがって、高圧直流条件のための、特に、高圧直流電力ケーブル適用のための所与の比誘電率の存在下で、適当な機械的特性および十分な電気抵抗性および強度を有する、特に、電界グレーディング集合体のための絶縁材料を見出すことが継続して必要であった。
欧州特許出願公開第1425760号明細書 国際公開第2008/076058号
この目的は、以下に示されるような組成物の提供によって解決された。
本発明者らは、驚くべきことに、シリコンゴムの機械的特性および十分な電気抵抗性の間の良好なバランスを提供するシリコン組成物を発見した。本発明者らは、これらの組成物が、伸縮可能な弾性変形可能ケーブルジョイント、ケーブル終端、その他の絶縁アクセサリーの製造に適した材料であるような方法で、これらのゴム中の誘電性活性化合物の量を最適化する方法をさらに見出した。本発明によれば、誘電性活性化合物の「最適化された量」は、好ましくは、良好な絶縁特性(体積抵抗率>1×1011Ohm・cm)を提供するが、同時に、体積抵抗率が好ましくは、例えば、ケーブルアクセサリー集合体における絶縁体として、特に、このようなケーブルアクセサリー集合体における可能性ある電界グレーディング材料に加えて使用される場合でさえ、HVDC適用における高い電気的ストレスを最小化するために1016Ohm・cm未満で維持されるような極めて小さい伝導率を提供するシリコン組成物をもたらす量である。したがって、本発明のシリコン組成物の使用は、驚くべきことに、HVDC適用における電気的ストレスの低減に寄与し、それによって、HVDCケーブルシステムの寿命の増大に寄与する。さらに、シリコン組成物は、低い抵抗率の温度係数を提供し、硬化シリコン組成物は、同時に、弾性であり、伸縮可能である(200%より大きい伸び)。選択された材料のために、これらの絶縁体は、高レベルの難燃性、同様に耐トラッキング性を提供し、少なくとも150kV DCの電圧で適用され得、30kV/mmを超えるDCの電気強度に耐える。
本発明のシリコン組成物は、絶縁アクセサリーの一部に、形作られ、成形され得る。これらの絶縁アクセサリーは、例えば、射出成形または注入プロセスによって効率的に製造され得る。
技術的解決法−詳細な説明
本発明は、直流の高圧(HVDC)条件下で低い温度係数で高い電気抵抗性を有するシリコン組成物を開示する。同一基本ポリマーを含んでも、電気抵抗性が、既知電場勾配材料よりも高いレベルであるということが、発明の材料の特徴である。
本発明の組成物はまた、好ましい実施形態では、非ハロゲン含有難燃性ポリオルガノシロキサン組成物を提供する。本発明は、HVDC下で適用するためのケーブルジョイント、ケーブル終端およびケーブルコネクターのようなケーブルアクセサリーを製造するためのプロセスをさらに提供する。さらに、本発明は、絶縁材料中の誘電性活性化合物の最適量を決定するための方法を開示する。このような方法は、完成品で実際の条件下での試験の高価な方法および時間のかかる方法を避ける。
本発明に従って、高圧直流(HVDC)適用のための絶縁体の製造のための、
a)100重量部の、アルケニル基を有する少なくとも1種のポリオルガノポリシロキサンと、
b)0〜100重量部の、1種以上のポリオルガノヒドロゲンシロキサンを含むクロスリンカー成分と、
c)0〜100重量部の、1種以上の強化シリカまたは樹脂を含む充填剤成分と、
d)0.1を超え2重量部までの、少なくとも1種の誘電性活性化合物と、
e)成分a)〜d)の量の合計に各々関連して、0〜1000ppmのヒドロシリル化を可能にする化合物および0.1〜2重量%の有機過酸化物からなる群から選択される硬化触媒と、
f)0〜50重量部の、1種以上の補助的添加物と、
を含むシリコン組成物の使用が提供される。
この適用では、用語「高圧直流(HVDC)適用」とは、36kVを超える、好ましくは、50kVを超える、より好ましくは、100kVを超える、さらにより好ましくは、150kVを超える、さらにより好ましくは、200kVを超える、さらにより好ましくは、250kVを超える、さらにより好ましくは、300kVを超える、さらにより好ましくは、350kVを超える電圧を適用する直流適用を指す。
本発明における使用のために、シリコン組成物は、熱または光の補助の下で硬化される。
本発明の好ましい実施形態では、成分a)は、アルキル、フェニルおよびトリフルオロプロピル基からなる群から選択される有機置換基Rならびにビニル基などのアルケニルからなる群から選択される置換基Rならびに100から12000シロキシ単位の間の平均重合度(P)を有するポリオルガノシロキサンである。
本発明の好ましい実施形態では、任意選択のクロスリンカー成分b)は、式RHSiOおよびRHSiO0.5の単位を含み、成分b)のポリオルガノヒドロゲンシロキサンのすべてのシロキサン単位と関連して、1〜100mol.%のSiH単位の濃度を有し、Rが上記で定義されるとおりであるポリオルガノヒドロゲンシロキサンからなる群から選択される。
本発明の好ましい実施形態では、充填剤成分c)は、50〜400m/gのBETに従う表面積を有するヒュームドシリカからなる群から選択される。
本発明の好ましい実施形態では、誘電性活性化合物d)は、導電性または半導電性充填剤からなる群から選択される。
誘電性活性化合物d)は、好ましくは、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、フラーレン、カーボンナノチューブ;Ti、Al、Zn、Fe、Mn、Mo、Ag、Bi、Zr、Ta、B、Sr、Ba、Ca、Mg、Na、KおよびSiの酸化物、炭化物、フェライトまたはスピネル;ならびにそれらの塩化物、硫酸塩などの無機塩;ならびにイオン性液体およびイオン性ポリマーからなる群から選択される。より好ましくは、誘電性活性化合物d)は、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ;Ti、Al、Zn、FeおよびSiの酸化物、炭化物、フェライト;イオン性液体およびイオン性ポリマーからなる群から選択される。最も好ましくは、誘電性活性化合物d)は、カーボンブラックである。さらにより好ましくは、誘電性活性化合物d)は、もっぱらカーボンブラックである。好ましい実施形態では、シリコン組成物は、5重量%未満のZnO、より好ましくは、1重量%未満のZnOを含み、さらにより好ましくは、シリコン組成物は、ZnOを含まない。
好ましい実施形態では、誘電性活性化合物d)は、30〜1000m/gのBET表面および0.001から50μmの間のD50の平均粒径を有する導電性充填剤である。
好ましい実施形態では、誘電性活性化合物d)は、>30m/gのBET表面および5から500nmの間のD50の平均粒径を有する導電性カーボンブラックである。
別の好ましい実施形態では、成分d)は、アンモニウム、ホスホニウム、カルボン酸、リン酸またはスルホン酸基を含む有機化合物またはポリマーからなる群から選択されるイオン性ポリマーまたはイオン性液体であり得る。
本発明の好ましい実施形態では、硬化触媒e)は、Pt、Pd、Rh、Co、Ni、IrまたはRuの金属または金属化合物からなる群から選択されるヒドロシリル化触媒から選択される、ヒドロシリル化を可能にする化合物である。
本発明の好ましい実施形態では、硬化触媒e)は、置換または非置換ジアルキル−、アルキルアロイル−、ジアロイル−過酸化物からなる群から選択される有機過酸化物である。
本発明のさらに好ましい実施形態では、補助的添加物f)は、色素、接着プロモーター、可塑剤、難燃性添加物および充填剤処理の加工助剤からなる群から選択される。
本発明に従って、硬化シリコン組成物によって形成される絶縁体は、好ましくは、1×1011Ohm・cm超、好ましくは、1×1012Ohm・cm超、より好ましくは、1×1013Ohm・cm超、さらにより好ましくは、1×1014Ohm・cm超の10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の体積抵抗率を有する。本発明に従って提供される絶縁体は、通常、電界グレーディング材料とは異なり、一般に、低い体積抵抗率ならびに体積抵抗率および適用される電場の非線形依存性を有する。したがって、本発明に従って提供される絶縁体は、通常、電界グレーディング集合体において、電界グレーディング材料としてではなく絶縁体として作用する。しかし、本発明に従って提供される絶縁体は、特定の電界グレーディング集合体において、特に、抵抗性電界グレーディング材料におけるように、電界グレーディング特性を提供する層として作用し得る。本発明のシリコン組成物は、電界グレーディング材料と一緒に使用される場合には、電界グレーディング材料とは異なる組成を有する。本発明の好ましい実施形態では、硬化シリコン組成物の絶縁体と、特に、絶縁体シリコン組成物よりも高い伝導率または低い体積抵抗率を提供する異なる組成を有する硬化シリコン組成物から同様に形成される電界グレーディング材料を含む電界グレーディング集合体が提供される。
本発明のさらに好ましい実施形態では、
a)100重量部の、アルケニル基を有する少なくとも1種のポリオルガノポリシロキサンと、
b)0〜100重量部の、1種以上のポリオルガノヒドロゲンシロキサンを含むクロスリンカー成分と、
c)0〜100重量部の、1種以上の強化シリカまたは樹脂を含む充填剤成分と、
d)>0.1〜2重量部の、少なくとも1種の誘電性活性化合物と、
e)成分a)〜d)の量の合計に各々関連して、0〜1000ppmのヒドロシリル化を可能にする化合物および0.1〜2重量%の有機過酸化物からなる群から選択される硬化触媒と、
f)0〜50重量部の、1種以上の補助的添加物と、
を含む組成物を硬化することによって得られるシリコン組成物が提供され、
前記シリコン組成物は、
その範囲における最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が<10であるような、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の体積抵抗率の温度依存性を有し、
10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の体積抵抗率は、1×1011から1×1016Ohm・cmの間、好ましくは、1×1012Ohm・cmから1×1016Ohm・cmの間、より好ましくは、1×1013Ohm・cmから1×1016Ohm・cmの間、さらにより好ましくは、1×1014Ohm・cmから1×1016Ohm・cmの間、最も好ましくは、1×1015Ohm・cmから1×1016Ohm・cmの間である。
その範囲における最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が<10であるような、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の体積抵抗率の温度依存性の特徴とは、本発明の硬化シリコン組成物の体積抵抗率が、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲でほとんど一定である、すなわち、10の1乗または10倍を超えて変わらないことを意味する。本発明の硬化シリコン組成物は、この特性を有することで、高圧直流(HVDC)適用のための絶縁体にとって最良に適しており、高圧直流ケーブルまたはケーブルアクセサリーにおける電気的ストレスを避けることに寄与する。
本発明のさらに好ましい実施形態では、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲において1×1013から1×1016Ohm・cmの間の体積抵抗率を有する、より好ましくは、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃において1×1014から1×1016Ohm・cmの間の範囲の体積抵抗率を有する、最も好ましくは、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲において1×1015から1×1016Ohm・cmの間の体積抵抗率を有する、硬化シリコン組成物が提供される。
本発明のさらに好ましい実施形態では、最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が、<9.0、より好ましくは、<8.5、より好ましくは、<8.0、より好ましくは、<7.5、より好ましくは、<7.0、より好ましくは、<6.0、さらにより好ましくは、<5.0であるような、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の体積抵抗率の温度依存性を有する硬化シリコン組成物が提供される。
本発明のさらに好ましい実施形態では、高圧直流(HVDC)適用における電気的ストレスの低減のために使用される硬化シリコン組成物が提供される。上記のように、本発明の硬化シリコン組成物は、通常、高圧直流(HVDC)適用において絶縁体として使用される。絶縁体としてでさえ、高圧直流(HVDC)適用における電気的ストレスの低減に寄与する。硬化シリコン組成物はまた、高圧直流(HVDC)適用のための電界グレーディング集合体において使用され得、これでは、電界グレーディング材料に加えて電気的ストレス低減にさらに寄与する絶縁体として絶縁層において、本質的に、またはもっぱら作用する。特定の場合には、特に、抵抗性電界グレーディング集合体において電界グレーディング材料としても作用し得る。
本発明に従う硬化シリコン組成物は、高圧直流(HVDC)適用のための幾何的、容量性、屈折性、抵抗性または非線形電界グレーディング集合体のような、すべての種類の電界グレーディング集合体の構成において使用され得る。
本発明に従う硬化シリコン組成物は、好ましくは、高圧直流電力ケーブル適用のために使用され得る。
本発明に従って、
A)未硬化シリコン組成物を、ノズルを通して押し出すことによってまたは型によって形作るステップと、
B)形作られた組成物を熱または光によって硬化して、形作られた絶縁体または前記絶縁体を含む電界グレーディング集合体を形成するステップと、
を含む、高圧直流(HVDC)適用のための絶縁体または前記絶縁体を含む電界グレーディング集合体を製造するための方法がさらに提供される。
このような方法の好ましい実施形態では、硬化は、絶縁体を含む複合材料を形成するように、少なくとも1種のさらなる材料と接触して実施される。少なくとも1種のさらなる材料は、例えば、シリコン組成物とは異なる組成を有する電界グレーディング材料であり得る。
本発明のさらなる実施形態では、本明細書において記載されるようにシリコン組成物を硬化することによって得られる、高圧直流適用のための絶縁体または前記絶縁体を含む電界グレーディング集合体が提供される。
本発明のさらなる実施形態では、上記のような絶縁体または電界グレーディング集合体を含む高圧直流適用のためのケーブルアクセサリーが提供される。本発明の高圧直流適用のためのケーブルアクセサリーは、好ましくは、ケーブルジョイント、ケーブル終端およびケーブルコネクターからなる群から選択される。好ましい実施形態では、ケーブルジョイントは、熱可塑性ポリオレフィンまたはゴムケーブル絶縁を有するケーブルの末端を密閉する。本発明は、
A1)本発明のシリコン組成物とは異なり、任意選択で硬化される、導電性の形作られたシリコン組成物を提供するステップと、
B1)ステップA1)の導電性の形作られたシリコン組成物の表面の少なくとも一部を、型中で本明細書において記載されたような本発明のシリコン組成物で被包して、ケーブルジョイントまたはケーブル終端を形成し、硬化するステップと、
を含む、上記のようにケーブルジョイントまたはケーブル終端を製造するための方法をさらに提供する。
本発明は、
j)直流絶縁にとって適当な熱可塑性またはエラストマー多層シースおよび裸のワイヤまたはコネクターを有する絶縁ワイヤを提供するステップと、
jj)約0.5cm超える、形作られたシリコンケーブルジョイントおよびワイヤ絶縁上のシースの間の重複が達成され、それによって、シリコンケーブルジョイントが、弛緩されたジョイントの機械的圧力によって絶縁ワイヤのシースのついた絶縁を密閉し、裸のワイヤおよびコネクターの被包絶縁も形成するような方法で、ジョイントの機械的伸張下で、チューブの穴のような上記のような先に成形され、硬化されたケーブルジョイントを、j)の絶縁シースの表面上に置くことによって、裸のワイヤまたはコネクターを被包するステップと、
を含む、上記のようなケーブルジョイントの使用によって、接続されたケーブルまたは閉鎖用ケーブル末端を密閉および/または絶縁するための方法をさらに提供する。
本発明は、
i)前記硬化シリコン組成物の10kV/mm〜30kV/mmの間の電場の間隔で25〜90℃の間の体積抵抗率の温度依存性を測定するステップと、
ii)前記の10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が、少なくとも<10であるように、また10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の体積抵抗率が、1×1011から1×1016Ohm・cmの間、好ましくは、1×1012Ohm・cmから1×1016Ohm・cmの間、より好ましくは、1×1013Ohm・cmから1×1016Ohm・cmの間、さらにより好ましくは、1×1014Ohm・cmから1×1016Ohm・cmの間、最も好ましくは、1×1015Ohm・cmから1×1016Ohm・cmの間であるように、前記の硬化シリコン組成物中の誘電性活性化合物の濃度を調整するステップと、
を含む、高圧直流絶縁体として使用するための、硬化シリコン組成物中の誘電性活性化合物の最適量を決定するための方法をさらに提供する。
硬化シリコン組成物中の誘電性活性化合物の最適量を決定するための前記方法の好ましい実施形態では、硬化シリコン組成物中の誘電性活性化合物の濃度は、最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が最小となるように調整される。
以下の段落は、本発明をより詳細に説明する。
1つの好ましい実施形態では、組成物は、高圧DC−絶縁体の必要条件を満たし、IEC 60587に従う4.5および6kVの耐トラッキング性試験ならびに白金およびカーボンブラックまたはCo、Ti、MnもしくはFeの酸化物などの存在によるUL94(V−0)に従う難燃性などの試験を通過し得る。
広範囲の誘電性活性化合物が、本発明の組成物において使用され得るが、機械的および化学的特性、例えば、シロキサンポリマーの脱重合に対して最小の負の影響しか有さない既定の誘電性活性材料を選択することが好ましい。別の選択基準は、規定のナノサイズの構造を有する導電性材料のコスト面である。
誘電性活性化合物の一般的な定義は、成分d)について以下に示されている。好ましい材料は、カーボンブラック、グラフェン、フラーレン、カーボンナノチューブおよびいくつかの酸化物などの導電性充填剤である。
本発明のシリコン組成物は、導電性誘電性活性化合物が組み込まれているが、それぞれ、高い電気抵抗性または体積抵抗率を有する。これらの特性は、1×1011Ohm・cmを超える、好ましくは、1×1012Ohm・cmを超える、最も好ましくは、1×1013Ohm・cmを超える電気的体積抵抗率の必要なレベルの、電場/ストレスにおける最低のあり得る温度係数を評価するための方法によって発見され得る。
本発明の絶縁体材料の好ましい基本ポリマーとして、ポリオルガノシロキサンがあるが、これは、この材料が多数の効率的なプロセスの選択肢を提供するからである。本発明の組成物の成分a)の適したポリオルガノシロキサンは、液体シリコンゴム(LSR)、2部分/成分室温加硫(Roon Temperature Vulcanizing)(RTV)および高稠度(High Consistency)ゴムの製造のための粘度および鎖長の点で適当なポリオルガノシロキサンの群から選択され得る。液体シリコンゴム(LSR)または2部分室温加硫(Roon Temperature Vulcanizing)RTV 2Kまたは高稠度(High Consistency)ゴム(HCR)のような硬化シリコンゴム組成物は、好ましくは、以下の一般的な特性を提供する:
DIN 53505に従う硬度:20〜60°Shore A
DIN 53504 S2による引張強度:4.5〜12N/mm
ASTM D 624 ダイBに従う断裂:10〜30N/mm
DIN 53504 S2に従う伸び:200〜800%
接触角(水に対する):100〜160°
耐アーク性: 100〜400秒
DIN 53481に従う誘電性強度:15〜50kV/mm
60〜1000kV/mm DC条件の間の絶縁破壊電圧
DIN 53452に従う体積抵抗率:1×1011〜1×1018[Ohm・cm];好ましくは、1×1012〜1×1016[Ohm・cm]
DIN 53483 50 Hzに従う比誘電率:2〜3.5。
特に、液体シリコンゴム(Liquid Silicone Rubber)(LSR)または2部分室温加硫(Room Temperature Vulcanizing)RTV 2Kは、極めて低い粘度および高い硬化速度を示している。
ケーブルジョイントのようなケーブルアクセサリーの好ましい組成物は、好ましくは、5kPa・s未満の、好ましくは、2kPa・s未満の20℃での粘度(D=10s−1のせん断速度で測定される)、より好ましくは、20℃で7〜2000Pa・sの間の粘度を有する液体シリコンゴム(LSR)を含む。
本発明の概念は、マスターバッチ上への誘電性活性化合物の添加を含む、すなわち、例えば、通常の2部分LSRプロセスにおいて本発明の組成物を達成するために、第3のカラーバッチ部分/成分が適用される。
高圧直流絶縁体として使用するためのシリコン組成物中の誘電性活性化合物の最適量を決定するためのさらなる本発明の方法は、
i)10kV/mm〜30kV/mmの間の間隔の25〜100℃の間の体積抵抗率の温度依存を測定するステップと、
ii)1×1011から1×1016Ohm・cmの間の範囲のレベルの体積抵抗率の10の1乗/3倍より小さい体積抵抗率の最小低減を見出すステップと、
iii)ステップii)において検出されたその最小の誘電性活性化合物の関連濃度を決定するステップと、
を含む。
好ましい実施形態では、本発明の材料は、1×1011Ohm・cmを超える、好ましくは、1×1012Ohm・cmを超える、最も好ましくは、1×1013Ohm・cmを超える体積抵抗率を提供する。この方法によって、体積抵抗率の温度係数の決定が可能になる。高い体積抵抗率および低い体積抵抗率の温度係数を有するこのような材料が、実際のケーブルジョイント上にかけられる150kVを超える高い電気的ストレスを最良に耐えることができることは、実際的な試験下で確認され得る。本方法は、誘電性活性化合物の最適濃度を決定するために適用され得る。驚くべきことに、少量の誘電性活性化合物によって、絶縁体として働くように十分に高い体積抵抗率を有する、相対的に低い温度依存性/低い温度係数を同様に有するシリコン組成物を作製することが可能となることがわかった。このような特性は、ケーブルアクセサリーのHVDC耐性にとって重要であるとわかった。HVDC適用に適した本発明の組成物は、以下に定義されるように規定され得る。
絶縁体の製造のための本発明の方法は、
a)100重量部の、アルケニル基を有する少なくとも1種のポリオルガノポリシロキサンと、
b)0〜100重量部の、1種以上のポリオルガノヒドロゲンシロキサンを含むクロスリンカー成分と、
c)0〜100重量部の、1種以上の強化シリカまたは樹脂を含む充填剤成と分、
d)>0.1〜2重量部の、少なくとも1種の誘電性活性化合物と、
e)成分a)〜d)の合計に関連して、0〜1000ppmのヒドロシリル化を可能にする化合物および0.1〜2重量%の有機過酸化物からなる群から選択される硬化触媒と、
f)0〜50重量部の、1種以上の補助的添加物と、
を含む絶縁体材料としてのシリコン組成物の使用を含み、組成物の硬化は、熱または光の補助の下で達成される。
好ましい実施形態では、絶縁体は、高圧直流(HVDC)適用において使用するためのものである。
成分a)ポリマー
本発明の組成物は、好ましくは、アルキル、フェニルおよびトリフルオロプロピル基からなる群から選択される有機置換基Rおよびビニル基などのアルケニルからなる群から選択されるRならびに特に、ASTM D5296−11に従う手順に従って、特に、ポリスチレン標準に対するGPC測定値によって決定され得る数平均分子量から算出される、100から12000シロキシ単位の間の平均重合度(P)を有する、1種以上のポリメチルシロキサンの群から選択されるポリオルガノシロキサンである成分a)として、基本ポリマーを含む。
本発明のシリコン組成物は、アルケニル基、好ましくは、平均で少なくとも2つのアルケニル基を有する成分a)として、少なくとも1種のポリオルガノシロキサンを含む。適した成分a)は、一般式(I)
(M )m (I)
[式(I)中の指数は、ポリオルガノシロキサン中にブロックでまたは無作為に分布され得るシロキシ単位M、D、TおよびQの割合を表す]
によって記載することができる。ポリオルガノシロキサン内で、各シロキサン単位は、同一であっても、異なっていてもよく、
a=0〜10
b=0〜12000
c=0〜50
d=0〜1
e=0〜300
m=1〜1000
ここで、指数a、b、c、dおよびmは、20℃での成分a)の粘度が50kPa・s未満であるようなものであり(20℃でD=1s−1のせん断速度で測定される)、それによってa〜eのすべてではない指数は、0であり得、好ましくは、(a+b)は>0である。
成分a)の粘度は、単一成分a)または成分a)の混合物の粘度を指す。後者の混合物の場合は、20℃で50kPa・sを超える粘度を有し得る個々の成分a1)およびa2)、例えば、QおよびまたはT単位を含む樹脂性成分a3)の存在を含む。
式(I)では、指数の合計は、平均数分子量Mnに基づく平均重合度Pを表さなければならない。
式(I)中:
M=RSiO1/2、またはM
D=RSiO2/2、またはD
T=RSiO3/2、またはT
Q=SiO4/2
二価R、これらは、上記のシロキシ基の間の架橋基であり
各Rは、同一であっても異なっていてもよく、各々、好ましくは、最大12個の炭素原子を有する任意選択で置換されていてもよいアルキル、最大12個の炭素原子を有する任意選択で置換されていてもよいアリールから選択される有機基であり得、基Rは、脂肪族不飽和を含まず、
=R 3−PSiO1/2、D=R 2−qSiO2/2、T=RSiO3/2
ここで、
p=0〜3、好ましくは、1〜3、
q=1〜2、および
は、上記で定義されるとおりであり、
Rは、好ましくは、n−C−C12−、イソ−C−C12−、または第3級−C−C12−アルキル、アルコキシアルキル、C−C12−環状アルキルまたはC−C12−アリール、アルキルアリールから選択され、これらの基は、さらに、1つまたは複数のO−、Cl−、CN−またはF−原子または最大500アルキレンオキシ単位を有するポリ(C−C)−アルキレンエーテルによって置換されていてもよく、基Rは、脂肪族不飽和を含まない。
適した一価炭化水素ラジカルの例として、好ましくは、CH−、CHCH−、(CHCH−、C17−およびC1021−などのアルキルラジカル、およびシクロヘキシルエチルなどの脂環式ラジカル、フェニル、トリル、キシリルなどのアリールラジカル、ベンジル、2−フェニルエチルおよび2−フェニルプロピルなどのアラルキルラジカルが挙げられる。好ましい一価のハロ炭化水素ラジカルは、式C2n+1CHCH−を有し、式中、nは、1〜10の値を有し、例えば、CFCHCH−、CCHCH−、C13CHCH−、C−O(CF−CF−O)1〜10CF−、F(CF(CF)−CF−O)1〜5−(CF0〜2−、C−OCF(CF)−およびC−OCF(CF)−CF−OCF(CF)−などを有する。
本発明の組成物のポリオルガノシロキサンa)中のRの好ましい基は、メチル、フェニル、3,3,3−トリフルオロプロピル基からなる群から選択される。
は、1個もしくは複数のO−またはF−原子によって任意選択で置換されていてもよい、C=C−基を含有する基(アルケニル基)、例えば、n−C−C14−、イソ−C−C14−または第3級−C−C14−アルケニルまたはC−C14−環状アルケニル、C−C14−シクロアルケニル、C−C14−アルケニルアリール、シクロアルケニルアルキル、ビニル、アリル、メタリル、3−ブテニル、5−ヘキセニル、7−オクテニル、エチリデン−ノルボルニル、スチリル、ビニルフェニルエチル、ノルボルネニル−エチル、リモネニルまたは任意選択で1個もしくは複数のO−もしくはF−原子を含むC≡C−基を含有する基(アルキニル基)を含む不飽和基から選択される。
アルケニルラジカルは、好ましくは、末端シリコン原子と結合しており、オレフィン官能基は、アルケニルシロキサンを調製するために使用されるαー、ω−ジエンがより容易に入手可能であるために、より高度なアルケニルラジカルのアルケニル基の末端にある。
の好ましい基として、ビニル、アリル、5−ヘキセニル、シクロヘキセニル、リモニル、スチリル、ビニルフェニルエチルがある。
基Rは、例えば、最大14個の炭素原子、アリーレンまたはアルキレンアリール基を有する二価脂肪族または芳香族n−、イソ−、第3級−(tertiary−)またはシクロ−アルキレンを含む。Rは、2つのシロキシ単位間の架橋要素を形成する。R基の含量は、すべてのシロキシ単位の30mol.%を超えない、好ましくは、20mol.%を越えない。好ましくは、Rは、存在しない。適した二価炭化水素基Rの好ましい例として、好ましくは、−CH−、−CHCH−、−CH(CH)CH−、−(CH−、−CHCH(CH)CH−、−(CH−、−(CH−および−(CH18−などの任意のアルキレン残基;シクロヘキシレンなどのシクロアルキレンラジカル;フェニレン、キシレンなどのアリーレンラジカルおよびベンジレン、すなわち、−CHCH−C−CHCH−、−CCH−などの炭化水素ラジカルの組合せが挙げられる。好ましい基として、α、ω−エチレン、α、ω−ヘキシレン、1,4−フェニレンまたは1,4−エチレンフェニルがある。
さらなる例として、1個以上の水素原子が、フッ素、塩素または臭素などのハロゲンによって置換されている、二価ハロ炭化水素ラジカルR、例えば、任意の二価炭化水素基Rが挙げられる。好ましい二価ハロ炭化水素残基は、式−CHCH(CF1〜10CHCH−、例えば、−CHCHCFCFCHCH−などを有し、または適した二価炭化水素エーテルラジカルおよびハロ炭化水素エーテルラジカルのその他の例として、−CHCHOCHCH−、−C−O−C−、−CHCHCFOCFCHCH−および−CHCHOCHCHCH−が挙げられる。
R、Rおよび/またはRラジカルを含む成分a)としてのこのようなポリマーとして、例えば、ポリ(ジメチル−コ−ジフェニル)シロキサンなどのアルケニルメチルシロキシ基ジメチルシロキシ基以外のシロキサン単位を含有し得る、アルケニル−ジメチルシロキシまたはトリメチルシロキシ末端ポリジメチルシロキサンがある。
本発明の組成物の広く述べられた成分a)は、酸素によって連結された2個以上のシリコン原子および/またはポリオルガノシロキサン化合物が、オレフィンラジカルおよびアセチレンラジカルを含む少なくとも2つのシリコン結合された不飽和炭化水素残基を含有する限り、シリコンが、シリコン原子あたり0〜3個の1価の基と結合している二価の基Rを含有する任意のポリオルガノシロキサン化合物であり得る。
ラジカルRおよび/またはRを有するシロキサン単位は、各シリコン原子について同一である場合も異なっている場合もある。好ましい実施形態では、構造は、
3−pSiO(RSiO)m1(RRSiO)SiR 3−p (1)
[p=0〜3、好ましくは、1、
m1=0〜12000、好ましくは、10〜6000、より好ましくは、100〜1000
n=0〜5000、好ましくは、3〜2000、より好ましくは、5〜500]
である。
本発明の組成物の1つの好ましいポリオルガノシロキサン成分a)は、実質的に直鎖のポリオルガノシロキサンa1)である。表現「実質的に直鎖の」は、0.2mol.%(微量)を超える、TまたはQ型のシロキシ単位を含有しないポリオルガノシロキサンa1)を含む。これは、ポリマーa)が、好ましくは、直鎖の流動可能な流体a1):
3−pSiO(RSiO)m1SiR3−p (1a)
[式中、R、R、pおよびm1は、分子あたり少なくとも2つのアルケニル基があるという条件で上記で定義のとおりである]
であることを意味する。
好ましい構造として、
ViMe3−pSiO(MeSiO)10−12000SiMe3−pVi (1b)
PhMeViSiO(MeSiO)10−12000SiPhMeVi (1c)
が挙げられる。
シロキサンa)を含むアルケニルの基では、成分a2)および/またはa3)としての第2または第3のシロキサンの添加が好ましい。成分a2)およびa3)いわゆるビニルリッチポリマーの目的は、機械的特性および架橋密度を修飾することである。
LSR(液体シリコンゴム)に適したポリマーは、100〜2000シロキシ単位のPを有するシロキサンポリマーの群から選択され、HCRのものは、好ましくは、2000〜12000シロキシ単位のPを有するシロキサンポリマーの群から選択される。
ポリマーa2)は、式(1d)〜(1i)のポリマー、すなわち、さらなるアルケニル側鎖基を有する直鎖ポリオルガノシロキサンからなる群から選択され、TおよびQ−群の濃度は、0.2mol.%未満であるか、またはポリオルガノシロキサンは、これまでのポリマーの種類a1)またはa2)よりも高い濃度のTおよびQ−群を有する。
ポリマーa2)は、式1d)〜1f)によって表される
3−p(RSiO)b1(RRSiO)b1xSiR3−p (1d)
MeSiO(MeSiO)b1(MeRSiO)b1xSiMe (1e)
MeSiO(MeSiO)b1(MeRSiO)b1xSiMe (1f)
これにより、
b1=>0〜12000
b1x=0〜5000
b1+b1x=>10〜12000
、R、pは、上記で定義のとおりであり、
=好ましくは、ビニル、アリル、 ヘキセニル、シクロヘキセニル、リモニル、スチリル、ビニルフェニルエチル。
Rの好ましい基として、メチル、フェニル、3,3,3−トリフルオロプロピルがある。
a2)のその他の好ましい構造として、
ViMe3−pSiO(MeSiO)10−12000(MeViSiO)1−4000SiMe3−pVi (1g)
MeSiO(MeSiO)10−12000(MeViSiO)1−4000SiMe (1h)
PhMeViSiO(MeSiO)10−12000(MePhSiO)1−4000SiPhMeVi (1i)があり、
ここで、Me=メチル、Vi=ビニル、Ph=フェニルおよびp=0〜3、好ましくは、p=1。
ポリマーa)の第3の成分、分岐ポリマーa3)は、好ましくは、アルケニル基を含むポリオルガノシロキサンa3)が、0.2mol.%を超えるT=RSiO3/2またはQ=SiO4/2単位を有する、式(Ia)のものから選択される。
(M0.4〜40〜10000〜500〜11〜1000 (Ia)
これにより
上記で定義されるように、M=RSiO1/2、またはM
D=RSiO2/2、またはD
T=RSiO3/2、またはT
Q=SiO4/2
式中、M、DおよびTは、上記で定義されるとおりであり、不飽和基Rを保持する。このようなM、DおよびT単位の量は、すべてのシロキシ単位に基づいて、好ましくは、0.001〜20mol.%、より好ましくは、0.01〜15mol.%、最も好ましくは、0.1〜10mol.%である。
下付き文字の範囲は、数平均分子量Mに従って可能性ある平均重合度Pの範囲を規定する。
指数は、後に定義されるような適した粘度に関し、粘度調節のためのいかなる溶媒も含まないポリマーを説明する。
好ましい分岐ポリオルガノシロキサンa2)およびa3)は、通常、不飽和基Rのより高い濃度を有する。分岐ポリマーa3)は、例えば、米国特許第5109095号明細書に記載されている。好ましくは、分岐ビニルリッチポリマーa3)は、キシレン>10重量%樹脂に可溶性であり、D:T>10:1、好ましくは、>33:1の範囲および/またはそれぞれ
(M:Q)=(0.5〜4):1、
例えば、(M0.7 0.05Q)10−500 (1j)など
を有する。
すべてのこれらのポリマーは、トリオルガノシロキサン末端ポリジオルガノシロキサンを調製するための従来法のいずれかによって調製され得る。例えば、適切な比の適当な加水分解性シラン、例えば、ビニルジメチルクロロシラン、トリメチルクロロシラン、テトラクロロシラン、メチルトリクロロシランおよびジメチルジクロロシランまたはその対応するアルコキシシランを、同時加水分解し、縮合してもよい。1,3−ジビニルテトラオルガノジシロキサン、例えば、対称的なジビニルジメチルジフェニルシロキサンまたはジビニルテトラメチルシロキサンの平衡反応にわたって、その他の反応経路を交互に実施してもよく、これは、ポリジオルガノシロキサンの末端基を提供し、酸性または塩基性触媒の存在下で、適当なポリジオルガノシロキサン、例えば、オクタメチルシクロテトラシロキサンで平衡化され得る。
ビニルリッチポリマー、特に、MQまたはMDQ構造およびSi−アルケニルまたはSiH基を有する分岐ポリマー。このような分岐ポリマーは、充填剤成分c)と部分的にまたは完全に置き換わり、それにもかかわらず、高い機械的強化を提供することができる。これは、粘度を低下させ、電気的特性を修飾するためのさらなる選択肢であろう。
好ましい実施形態では、ポリマー成分a)は、式(la)の、ならびに/または式(1d)および/もしくは(1j)のポリマーの混合物であり、それによって、混合物は、平均で、好ましくは、混合物a)のすべてのシロキシ単位の2mol.%未満のアルケニル含量を有し、それによって、ポリマーa1)は、a2)またはa3)よりも多量で存在する。
本発明の目的上、上記で定義されるポリジオルガノシロキサンa)の粘度は、好ましくは、ポリオルガノシロキサンの環状ポリジオルガノシロキサン部分を本質的に含まない(150℃および20mbarで1時間測定される、1重量%、より好ましくは、0.5重量%未満)。
平均数分子量Mに基づいてポリスチレン標準に対するGPC測定によって測定された、ポリオルガノシロキサンa)のシロキサン単位(M、D、T、Q)の平均重合度Pは、好ましくは、P>10〜12000の範囲にあり、より好ましい範囲は、40〜6000である。このようなポリマーの粘度は、D=10s−1のせん断速度で20℃において、10〜100×10mPa・sの範囲、より好ましくは、10〜50×10mPa・s、より好ましくは、100〜20×10mPa・sである。
いわゆる高稠度ゴム(High Consistency Rubbers)については、関連ポリマー(ゴム(gum))粘度は、D=1s−1のせん断速度で20℃において、5〜100kPa・sの間である。ポリジメチルシロキサンの場合には、これは、大まかに3000〜12000シロキシ単位のP値に関連する。
液体シリコンゴム(LSR)組成物の好ましい実施形態では、ポリジメチルシロキサンに関して1kPa・s未満の粘度を使用することが好ましく、これは、大まかに<2500シロキシ単位のP値に関連する。両実施形態において、ビニル官能基を有するポリジメチルシロキサンが好ましい。
この実施形態のポリオルガノシロキサンa)の粘度は、好ましくは、D=10s−1のせん断速度で20℃において100〜300×10mPa・sであり、Pは、>10〜2500である。
LSRポリマーa)または例えば、成分a)の2〜4種のポリマーの混合物の好ましい実施形態では、ブレンドは、液体シリコンゴム組成物の十分に低い粘度を確実にするために、D=10s−1のせん断速度で20℃において200,000mPa・s未満の粘度を有する。強化充填剤を含む組成物の製造およびLSR射出成形プロセスにおけるこれらの組成物の処理にとって、このような低い粘度は、前提であり、有利である。
成分a)のアルケニル含量は、H NMRによってここで決定され得る−J.D.Winefordnerによって編集されたChemical Analysis中の、A.L. Smith (編):The Analytical Chemistry of Silicones、J.Wiley & Sons 1991年、第112巻、356頁および以降の頁を参照のこと。
クロスリンカー成分b)
好ましい実施形態では、本発明のポリオルガノシロキサン組成物は、ヒドロシリル化反応によって硬化され、次いで、クロスリンカーとして1種または複数のポリオルガノヒドロゲンシロキサンb)を含む。このような場合には、架橋イニシエーターとしての有機過酸化物成分e)が省かれることが好ましい。
本発明の組成物は、好ましくは、式RHSiOおよびRHSiO0.5の単位ならびにすべてのシロキサン単位に関連して1〜100mol.%のSiH単位の濃度を含むポリオルガノヒドロゲンシロキサンの群から選択されるクロスリンカー成分b)を含み、
これによって、Rは、上記で定義され、好ましくは、メチルまたはフェニルである。
成分b)は、少なくとも2つのSi−H基を有する少なくとも1種のポリオルガノヒドロゲンシロキサンである。SiH単位を含む適したポリオルガノヒドロゲンシロキサンb)は、形式上、一般式(II)、
(M a2 b2 c2d2 e2m2(II)
[式中、シロキシ単位、
=上記で定義されるようなMまたはM**
=上記で定義されるようなDまたはD**
=上記で定義されるようなTまたはT**
Qは、上記で定義されるとおりであり、
Rは、上記で定義されるとおりであり、
**=HRSiO1/2、D**=HRSiO2/2、T**=HSiO3/2
a2=0.01〜10、好ましくは、=2〜5、最も好ましくは、=2
b2=0〜1000、好ましくは、=10〜500
c2=0〜50、好ましくは、=0
d2=0〜1、好ましくは、=0または1、最も好ましくは、=0
e2=0〜3、好ましくは、=0
m2=1〜1000、好ましくは、=1〜500、最も好ましくは、=1〜20、
これによって、すべてではないa〜eの指数は、0であり得、好ましくは、(a+b)は=>0であり、
ただし、一般式(II)中に、M**、D**およびT**から選択される少なくとも2つのSiH含有シロキシ単位が存在する]
によって記載され得る。
好ましくは、ポリオルガノヒドロゲンシロキサンb)は、平均で少なくとも4個、好ましくは、少なくとも5個、さらにより好ましくは、少なくとも6個のシリコン原子を有する。
シロキシ単位は、ポリマー鎖中にブロックでまたは無作為に分布され得る。
上記の指数は、上記のような平均数分子量Mに基づく平均重合度Pを表さなくてはならない。
分子中に存在するM−、D−、T−およびQ−単位の範囲は、流体、流動可能なポリマー、液体および固体樹脂を表すほぼすべての値を網羅し得る。液体直鎖、環状または分岐シロキサンを使用することが好ましい。任意選択で、これらのシロキサンは、合成から残存する、微量のC−C−アルコキシまたはSi−ヒドロキシ基をさらに含み得る。
本発明の組成物中の成分b)の好ましい構造は、式(2a)〜(2e)のシロキサンである。
a1(R)3−a1Si(RHSiO)(RSiO)(RRSiO)Si(R)3−a1a1 (2a)
より詳しくは、
HRSiO(RSiO)(RRSiO)(RHSiO)SiRH(2b)
HMeSiO(MeSiO)(RRSiO)(MeHSiO)SiMeH (2c)
MeSiO(MeHSiO)SiMe (2d)
{(HRSiO)(RSiO)} (2e)
[式中、RおよびRは、上記で定義のとおりであり、Rは、好ましくは、メチルおよび/またはフェニルであり、Rは、好ましくは、ビニルであり、指数「a1」は、0〜1、好ましくは、0であり、
x=2〜1000、好ましくは、=2〜500、
y=0〜650、好ましくは、=0〜100、
z=0〜65、好ましくは、=0
好ましくは、3<x+y+z<1000、より詳しくは、4<x+y+z<650、
vは、2〜7であり、
wは、0〜3であり、
3≦v+w≦7である]。
さらに、以下の式の樹脂性ポリオルガノヒドロゲンシロキサンがあり得る:
{(T)(R1/2n2m2 (2f)
{(SiO4/2)(R1/2n2(M0.01〜10(T0〜50(D0〜1000m2 (2g)
[式中、
、M、Dは上記で定義のとおりであり、
n2=0〜3
m2は、上記で定義のとおりであり、
は、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−、イソおよびt−ブチルなどのC〜C25−アルキル、アシル、アリールのようなアルカノイル、ブタノンオキシムなどの−N=CHR、プロペニルなどのアルケニルである]。
化合物(2g)の1つの好ましい実施形態は、式((MeHSiO0.5SiO4/21〜1000(式中、kは、0.3〜4である)によって記載され得る単量体対ポリマー化合物によって提供される。このような液体または樹脂性分子は、相当な濃度のSiOH−および/またはシリコン原子に関連して最大10mol.%の(C−C)−アルコキシ−Si基を含有し得る。
本発明の組成物中の成分b)の好ましい適した化合物の特定の例として、
MeSiO−(MeHSiO)2〜650−SiMe
(MeHSiO)4〜7
HMeSiO−(MeSiO)0〜300(MePhSiO)0〜300(MeHSiO)1〜650SiMeH、
MeSiO−(MeSiO)0〜300(MePhSiO)0〜300(MeHSiO)2〜650SiMe
MeSiO−(MeSiO)0〜300(PhSiO)0〜300(MeHSiO)2〜650SiMe
が挙げられる。
成分b)は、1種のポリオルガノシロキサンポリマーまたはその混合物の単一成分として使用され得る。
硬化速度の増大が必要とされる場合には、より短い時間に硬化速度を調整するために、HMeSiO0.5−単位またはホモMeHSiO−ポリマーを有するいくつかのポリオルガノポリシロキサンb)を使用することが好ましい。
成分b)は、好ましくは、20℃で2〜1000mPa・sの粘度を有する。
好ましくは、クロスリンカーb)は、分子あたり少なくとも3を超える反応性SiH基を有さなくてはならない。さらに、平均で分子あたり>1〜3の反応性SiH基を有する、いわゆる鎖延長剤が存在し得る。
製剤中の成分a)中のおよび存在する場合には、b)中の不飽和ヒドロカルビル残基Rの合計に対する、成分b)中のSiH基の合計のモル比は、0.7から15、好ましくは、0.8〜8、より好ましくは、1.0〜7、最も好ましくは、1.0〜4の間である。RSiO:RHSiO単位のモル比が、>1であるポリオルガノヒドロゲンシロキサンを使用することがさらに好ましい。
ポリオルガノヒドロゲンシロキサン中の好ましいR基は、メチル、フェニルおよび3,3,3−トリフルオロプロピルである。好ましい粘度は、20℃で、1000mPa・s未満であり、より好ましくは、400mPa・s未満である。
成分c)強化充填剤
本発明の組成物は、50〜400m/gのBETに従う表面積を有するヒュームドシリカの群から選択される少なくとも1種の充填剤成分c)を含む。ヒュームドシリカは、適切な場合には、表面修飾された強化充填剤c)である。強化充填剤c)は、50m/g以上のBET表面積および<50nmの主な粒径を特徴とする。本発明との関連で、成分d)は、強化充填剤c)によって含まれない。
好ましくは、これらの充填剤は、表面疎水化されている。成分c)が使用される場合には、その量は、好ましくは、成分a)の100重量部に基づいて、最大100重量部、好ましくは、0〜60重量部、さらにより好ましくは、0〜50重量部、さらにより好ましくは、5〜30重量部である。
50m/gを超えるBET表面積を有する充填剤によって、機械的特性が改善されたシリコンエラストマーの製造が可能となる。強度を考慮して、電気抵抗性および難燃性ヒュームドシリカが好ましいが、さらにより好ましいシリカとして、例えば、Evonik(以前は、Degussa)、WackerまたはCabotなどによって供給される、200m/gを超えるBET表面積を有する、Aerosil(登録商標)200、300、400、HDK(登録商標)N20またはT30、Cab−O−Sil(登録商標)MS7またはHS5がある。
充填剤c)は、補助的添加物f)としての反応性シランまたはシロキサンに属する適した表面処理剤を用いた任意の適した従来表面処理の対象であり得る。表面処理にとって好ましいシランまたはシロキサンは、好ましくは、例えば、水の存在下で、ヘキサメチルジシラザンおよび/または1,3−ジビニル−テトラ−メチルジシラザンなどのシラザンであり、好ましい実施形態では、充填剤表面の「その場」疎水化によって起こり得る。その他の実施形態では、鎖長が2〜50であり、不飽和有機ラジカルを有するポリオルガノシロキサンジオールなどのその他のよく知られた充填剤処理剤を用いて起こり得る。
充填剤処理のための薬剤は、架橋反応のための反応性部位を提供し得る。液体シリコンゴムの好ましい実施形態の場合には、ヘキサオルガノジシラザンおよび水を用いる処理ならびにその反応生成物が好ましい。
種々のシランを用いて事前疎水化された市販のシリカの例として、Aerosil R 972、R 974、R 976もしくはR 812または、例えば、HDK 2000もしくはH30がある。非硬化シリコンゴム混合物のレオロジー特性、すなわち、技術的加工特性は、充填剤の種類の量、その量および疎水化の性質を選択することによって影響を受け得る。
例として、粒径が100μmより小さい、<50m/gのBET表面を有する微粒子充填剤のすべてを含む、半または非強化充填剤と名付けられたその他の充填剤は、成分f)の下で補助的添加物と見なされるか、または成分d)として使用される。
成分d)誘電性活性化合物
本発明の組成物の特定の誘電性特性は、少なくとも1種の誘電性活性化合物d)が、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、フラーレン、カーボンナノチューブ、Ti、Al、Zn、Fe、Mn、Mo、Ag、Bi、Zr、Ta、B、Sr、Ba、Ca、Mg、Na、K、Siの酸化物、炭化物、フェライトまたはスピネル、それらの塩化物、硫酸塩などの無機塩を含む導電性または半導電性充填剤の群から選択され、イオン性液体およびイオン性ポリマーの群から選択される誘電性活性化合物d)と主に関連している。
アルケニル基a)を有する少なくとも1種のポリオルガノポリシロキサン100重量部のあたりの、誘電性活性化合物の量、特に、カーボンブラックの量は、>0.1〜2重量部であり、
好ましくは、>0.15〜2重量部であり、
より好ましくは、>0.2〜1.5重量部であり、
さらにより好ましくは、>0.3〜1重量部である。
特定の誘電性活性化合物は、好ましくは、5〜500nm、好ましくは、5〜200nmの平均直径D50を有する。
50は、ISO22412:2008に従って光散乱によって測定される。125μmを超えるグリット篩分析に従う直径を有する粒子は、特に、ペレット材料中では10重量%未満でなくてはならない。
d)下で適したその他の化合物として、アンモニウム、ホスホニウム、カルボン酸、リン酸またはスルホン酸基およびカチオンまたはアニオンなどの対イオンを含む化合物からなる群から選択されるイオン性液体およびイオン性ポリマーがある。
本発明の組成物の最も好ましい実施形態では、少なくとも1種の誘電性活性化合物d)は、導電性カーボンブラック、好ましくは、ファーネスカーボンブラック、すなわち、ファーネスブラックプロセスによって製造されたものである。
本発明の目的上、適した誘電性活性を達成するために、好ましくは、極めて高い純度を有する超導電性カーボンブラックが使用され、これは、好ましくは、以下の特性のうち少なくとも1つ以上を有するペレットの形態で使用され得る:
・>100〜1500m/g、より好ましくは、>100〜1400m/g、より好ましくは、>100〜1000m/g、より好ましくは、>250〜1000m/g、より好ましくは、>500〜1000m/gのBET表面積、および/または、
・5〜500nm、より好ましくは、10〜200nmの間のD50の粒径、および/または、
・DBP孔容積300〜600ml/100g、より好ましくは、300〜550ml/100g、より好ましくは、300〜400ml/100g、および/または、
・ヨウ素吸着700〜1200mg/g、より好ましくは、700〜1150mg/g、より好ましくは、700〜1000mg/g、より好ましくは、700〜900mg/g、および/または、
・pH8〜11、より好ましくは、pH9〜11、より好ましくは、pH9〜10.5、および/または、
・金属含量<50ppm、および/または、
・硫黄含量<150ppm、および/または、
・水含量<0.5重量%、および/または、
・揮発性物質含量<1重量%、および/または、
・ペレット中<125ミクロンの微粒子が<10重量%、および/または、
・グリット含量:<50mg/kg、および/または
・灰分含量:<0.1重量%。
平均粒径D50は、ISO 13320−1に従う、光子相関分光法としても知られるマルバーンゼータサイザー(Malvern Zetasizer)を用いるレーザー動的光散乱または準弾性光散乱によって特に決定される。
好ましくは、誘電性活性化合物の濃度、好ましくは、カーボンブラック濃度は、組成物のすべての成分a)〜f)、特に、組成物の総重量と関連して、0.01重量パーセント(重量%)〜1.96重量パーセント、好ましくは、0.05〜1.90重量%、より好ましくは、0.1〜1.8重量%、より好ましくは、0.15〜1.7重量%、より好ましくは、0.2〜1.5重量%、より好ましくは、0.3〜1.0重量%、より好ましくは、0.3〜0.7重量%である。
充填剤成分d)の化学的組成および電気的特性が、本発明の組成物の電気的特性に重要な影響を有するだけでなく、充填剤の大きさおよびその分布ならびにポリマーマトリックス中の分布も影響を有する。高圧直流条件下では、誘電体は、非常に多くの電気的ストレスに曝されるので、バルクおよび表面欠陥、混入が、自然放電および本発明の組成物の絶縁特性の不具合につながり得る。粒径が小さいほど、表面積が大きく、ポリマーおよび誘電性活性化合物d)の粒子間の相互作用が近接する。任意の混入または不純物は、低濃度で存在し、シロキサンポリマーのバルク相中に連続的に分布していない、ポリマーマトリックスとは異なる化学的および電気的特徴を有する単一粒子として主に作用する。HVDC条件に関して誘電性特性の改善は、狭いサイズ分布を有し、連続マトリックスポリマー中に均一に分散されている粒子を用いて達成され得る。本発明者らは、好ましい充填剤粒径は、好ましくは、5〜500nmであることを見出した。
その他の好ましい誘電性活性成分d)は、二酸化チタン(TiO)、鉄および亜鉛、特に、スピネルおよびフェライトの酸化物ならびに湿式または沈降シリカの群から選択される。好ましい実施形態では、ZnOの使用は、好ましくない。
このような充填剤は、カーボンブラックのような粒径、サイズ分布、表面積、分散性(dispersability)の匹敵する特性を提供しなくてはならない。充填剤は、>30m/gのBET表面を有さなくてはならない。
主な粒径は、好ましくは、樹脂に包埋された粒子の切断表面の横断面像において、電子顕微鏡を使用して、また、球のような粒子/微結晶の平均直径の評価によって決定され得る数平均粒径D50である。また、Degussa−Evonik法665/T990が適用可能である。
好ましい二酸化チタンは、35〜300m/gのBET表面範囲および30nm未満の粒径を有する。例えば、ヒュームドTiO P25(Degussa−Evonik)は、21nmの数平均主粒径および50m/gのBET表面を有する。別のTiOの種類として、沈殿した鋭錐石(Kronos 7050)があり、例えば、約225m/gのBET表面および15nmの数平均主粒子/微結晶サイズを有する。
成分d)としてのTiOまたはFeの使用は、成分e)としてのPt化合物をベースとする架橋触媒によって達成される難燃性に対する効果を増強するように役立つ。
本発明に従って、誘電性活性化合物d)の量および種類は、本発明の硬化シリコン組成物が、高圧直流(HVDC)適用のための絶縁体として所望の電気的特性を有するように、特に、絶縁体が、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲において、1×1011Ohm・cm超、好ましくは、1×1012Ohm・cm超、より好ましくは、1×1013Ohm・cm超、さらにより好ましくは、1×1014Ohm・cm超、好ましくは、最大でも1×1016Ohm・cmの体積抵抗率を有するように適宜調整される。さらに、本発明に従って、誘電性活性化合物d)の量および種類は、本発明の硬化シリコン組成物が、10kV/mm〜30kV/mmの電場での、25〜90℃の範囲の体積抵抗率の温度依存性を有するように、最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が<10である、および/または10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の体積抵抗率が、1×1011から1×1016Ohm・cmの間、好ましくは、1×1013から1×1016Ohm・cmの間、より好ましくは、1×1014から1×1016Ohm・cmの間、最も好ましくは、1×1015から1×1016Ohm・cmの間であるように適宜調整される。
最終生成物d):マスターバッチのためのプロセス
誘電性活性化合物は、基本ポリシロキサンポリマー成分a)中に明確に定義された量および定義されたパターンで分散されなくてはならない。
したがって、いわゆるマスターバッチの形態で成分d)を添加することが好ましい。
このマスターバッチは、少量の投薬および本発明の誘電性効果にとって重大である成分d)の分散を容易にする。
特に、液体シリコンゴム(LSR)組成物のためには、射出成形プロセスにおける多成分投薬および単位を混合することは、この低い稠度を必要とするので、100Pa・s(20℃、D=10s−1のせん断速度で測定された)未満の粘度を有するマスターバッチが必要である。例えば、このようなバッチは、例えば、LSRのための2成分プロセス技術においてさらなる成分を混合することによって使用される。このようなプロセスにおいて、マスターバッチは、15重量%の前記の2成分を越えてはならない、好ましくは、4重量%を越えてはならない。この添加物バッチは、最高のあり得る濃度ですべての添加物を含まなければならないが、依然として、100Pa・s(20℃、D=10s−1のせん断速度で測定された)未満の粘度を提供しなければならず、沈降に対して安定でなければならない。
好ましい実施形態では、マスターバッチプロセスの製造は、任意選択で、充填剤成分c)と一緒の基本ポリマー成分a)における、3ロールミル、混練機または溶解機での20〜200℃の間の温度での成分d)の分散を含み、それによって、濃度は、好ましくは、a)またはa)およびc)中の3〜40重量%の間の成分d)である。
成分e)架橋触媒
1つの好ましい実施形態では、硬化触媒は、ヒドロシリル化反応による硬化を可能にする、0〜1000ppm(成分a)〜d)の重量の合計に関連して)の化合物からなる群から選択される。
本発明においてヒドロシリル化触媒として適用される硬化触媒e)は、Pt、Pd、Rh、Co、Ni、IrまたはRuの金属または金属化合物からなる群から選択される。本発明の組成物は、成分b)、SiH−ポリオルガノシロキサンが存在し、任意選択で必要とされる難燃性にとって必要である場合には、硬化触媒として作用する、好ましくは、白金または少なくとも1種の白金化合物e)を含有する。可能性あるPt成分e)は、例えば、通常の白金触媒成分から選択され得る、例えば、米国特許第3,159,601号明細書;米国特許第3,159,662号明細書;米国特許第3,419,593号明細書;米国特許第3,715,334号明細書;米国特許第3,775,452号明細書および米国特許第3,814,730号明細書において教示されるような、活性炭、炭素、シリカ粉末などの固体担体を有するまたは有さない、有機白金化合物、白金の塩または金属の群から選択され得る。
ヒドロシリル化による硬化反応は、もちろん、当業者に公知のその他の金属または金属化合物によって開始され得る。その他の金属は、Pd、Rh、Co、Ni、IrまたはRuの金属または金属化合物を含み得る。
適した白金化合物としてまた、(η−ジオレフィン)−(σ−アリール)−白金錯体を含む光活性化可能触媒(例えば、米国特許第4,530,879号明細書または米国特許第2003/0199603号明細書を参照のこと)、ηシクロペンタジエニル白金錯体化合物またはσ結合している配位子、好ましくは、σ結合しているアルキルまたはアリール配位子を有する任意選択で置換されていてもよいシクロペンタジエニル配位子を有する錯体が挙げられる。原則として、反応性が、例えば、米国特許第4,640,939号明細書に開示されるようにアゾジカルボン酸エステルまたはジケトネートを使用する方法によって制御され得るその他の白金化合物も使用され得る。使用され得る光活性化されることが可能な白金化合物として、さらにジケトンから選択されるリガンドを有する群から選択されるものがある。その他のPt−触媒は、例えば、すべて本発明において参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第3,715,334号明細書または米国特許第3,419,593号明細書、欧州特許出願公開第1672031号明細書およびOrganometallics、1995年、第14巻、2202〜2213頁における、Lewis、Colborn、Grade、Bryant、SumpterおよびScottにおける例によって記載されている。
成分e)は、本発明の組成物のヒドロシリル化反応に使用される場合には、成分b)のシリコン結合している水素原子の、成分a)のシリコン結合しているオレフィン炭化水素置換基との反応を触媒する触媒化合物として作用する。金属または有機金属化合物は、任意の触媒的に活性な金属であり得、一般に、白金群金属含有触媒活性成分である。好ましくは、成分e)の金属は、任意の白金錯体化合物である。
本発明のポリオルガノシロキサン組成物中の通常の白金含有触媒成分は、亜リン酸エステルと錯体を形成することができる白金(0)、(II)または(IV)化合物の任意の形態である。好ましい錯体として、ポリオルガノシロキサン組成物におけるその容易な分散性のために、アルケニル、シクロアルケニルのようなPt−(0)−アルケニル錯体、ビニルシロキサンのようなアルケニルシロキサンがある。
白金錯体の特に有用な形態として、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第3,419,593号明細書によって開示されるような、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン(ビニル−MまたはKarstedt触媒)などの脂肪族的に不飽和の有機ケイ酸化合物とのPt(0)−錯体があり、シクロヘキサン−Pt、シクロオクタジエン−Ptおよびテトラビニル−テトラメチル−テトラシクロシロキサン(ビニル−D)が特に好ましい。このような触媒は、本発明の組成物(単数または複数)において最良の分散性を有する。
Pt°−オレフィン錯体は、例として、1,3−ジビニル−テトラメチルジシロキサン(MVi )の存在下でヘキサクロロ白金酸のまたはその他の白金塩化物の還元によって、例として、アルカリ炭酸塩または水酸化物などの塩基性化合物の存在下でアルコールによって(Pt(IV)およびPt(ll)のヒドラジン還元生成物も使用できる)調製される。
難燃性添加物として本発明の組成物において使用される白金を含有する触媒成分の量は、2つの制約によって制限される。
一方では、量は、所望の難燃性を提供しなければならず、他方で、量は、費用の理由および反応性と貯蔵下でのポットライフの間のバランスをとるために、できる限り少なくなければならない。
したがって、白金濃度が、10〜100ppm、好ましくは、14〜70ppm、より好ましくは、15〜38ppm(成分a)〜f)と関連して金属に基づいて)の間であるポリオルガノシロキサン組成物を提供することが好ましい。
一般に、Pt−触媒の反応性は、成分f)の下で補助的添加物として定義される、いわゆる阻害剤による硬化時間の点で制御されなければならない。
本発明の別の実施形態では、硬化触媒e)は、a)〜f)と関連して、0.1〜2重量%の有機過酸化物の群から選択され、それによって、このような有機過酸化物は、置換または非置換ジアルキル−、アルキル−アロイル−、ジアロイル−過酸化物からなる群から選択される。
適した過酸化物は、ジアルキル−、アルキルアロイル、ジアロイル過酸化物の群から選択される高稠度(High Consistency)シリコンゴム(HCR、HV、HTV)においてよく使用される過酸化物である。好ましい過酸化物は、その過酸化物を含む本発明のポリオルガノシロキサン組成物の混合物を、スコーチを伴わずに、25℃で少なくとも10日を超えて、好ましくは、30日を越えて貯蔵することを可能にする半減期期間を有するすべての過酸化物である。スコーチとは、早期硬化、すなわち、20ムーニー単位を超えるムーニー粘度の増大または弾性率G’のレベルまでのレオメータにおいて測定される損失弾性率G’’の増大であるゲル化のいずれかを意味する。
好ましい過酸化物の反応性は、ポリメチル−またはポリメチルビニルシロキサンの硬化が、180℃未満の温度で15分未満内に起こるようなものである。このような硬化剤の好ましい例として、好ましくは、常圧熱空気加硫のために使用される、ビス−ベンゾイル過酸化物、ビスo−メチルまたはp−メチルベンゾイル過酸化物、ビス−2,3−、ビス−2,4−またはビス−2,5−ジクロロ−ベンゾイル過酸化物、ジ−t−ブチル過酸化物などの有機過酸化物および加圧下でのトランスファーまたは射出成形のための、例えば、過安息香酸ブチル、過酸化ジクミルα,α’−ジ−(t−ブチルペルオキシ)ジ−イソプロピルベンゼンおよび2,5−ビス−(t−ブチルペルオキシ)−2,5−ジメチルヘキサンがある。
HCRシリコン組成物はまた、成分b)およびヒドロシリル化触媒を用いて硬化され得る。難燃性を考慮して、架橋触媒としてだけでなく、難燃性も改善する二重の添加物としてPtヒドロシリル化触媒を使用することが好ましい。
成分f)補助的添加物
任意選択で、本発明の組成物は、色素、接着プロモーター、可塑剤、難燃性添加物および充填剤処理のための加工助剤からなる群から選択される補助的添加物f)を含み得る。
接着プロモーター
一実施形態では、難燃性ポリオルガノシロキサンは、少なくとも1種の接着プロモーターを含む。これらの化合物は、本発明の組成物の、金属、熱可塑性またはデュロメリック(duromeric)プラスチック表面、ガラス、天然または合成織物繊維その他のセラミック基板などのいくつかの基板の表面上に接着する能力を改善する。
接着プロモーターは、好ましくは、成分a)に関連して0.1〜2重量%の量で使用される。クロスリンカーb)の一部は、SiH単位に加えて、例えば、アリール、アクリル、メチルアクリルまたはエポキシ基のような置換基を示す場合には、接着プロモーターとして働き得る。また、窒素化合物f)の一部も、特に、アルコキシシリル基が存在する場合には、接着プロモーターとして作用し得る。
接着プロモーターの1つの好ましいクラスは、式(3)のシランからなる群から選択される
X−(CR −Y−(CHSiR (OR3−d (3)
[式中、
Xは、ハロゲン、擬ハロゲン、最大14個の炭素原子を有する不飽和脂肪族基、最大14個の炭素原子を有するエポキシ基を含有する脂肪族基、シアヌレート含有基およびイソシアヌレート含有基からなる群から選択され、
Yは、単結合と、−COO−、−O−、−S−、−CONH−、−HN−CO−NH−から選択されるヘテロ原子基とからなる群から選択され、
は、水素および上記で定義されるようなRから選択され、
は、0、1〜8であり、同一であっても異なっていてもよいC−Cアルキル基であり、
dは、0、1〜2である]。
f)の接着プロモーターの好ましい例として、
γ−グリシジルオキシプロピルトリアルコキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)アルキルトリアルコキシシランメタクリルオキシプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトプロピルトリアルコキシシラン、イソシアナトメチルトリアルコキシシランおよびビニルトリアルコキシシランが挙げられる。
その他の任意選択の補助的添加物は、成分a)の100重量部あたり0〜15重量部の量で使用される。補助的または従来添加物として、例えば、20℃で好ましくは、0.001〜10Pa・sである粘度を有する、ポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルジメチルシロキサン油などの可塑剤、遊離油、疎水化油が挙げられる。
さらに、層を、特に外層として存在する場合には、最少量の色素を有する無機または有機色素で着色することが望ましい場合があるが、これは、極めて頻繁に、これらの色素が、機械的または電気的特性を弱めるまたは損なうからである。さらなる離型剤または流動改善剤も使用され得、例として、脂肪酸誘導体または脂肪アルコール誘導体、フルオロアルキル界面活性剤がある。本発明において有利に使用される化合物として、迅速に分離し、表面に移動するものがある。熱空気に対する曝露後の安定性は、例として、Fe−、Mn−、Ti−、Ce−またはLa−化合物および有機塩、好ましくは、ジ−またはトリ−ケトネートなどのその有機錯体などの既知熱空気安定剤を使用して増大され得る。
さらに、補助的添加物f)は、強化充填剤成分c)およびd)の処理のための疎水化剤、例えば、オルガノシラノールまたはオルガノシラザンおよび水、例えば、トリメチルシラノール、ビニルジメチルシラノール、ヘキサメチルジシラザン、1,3−ジビニルテトラメチルジシラザンを含み得る。
補助的添加物はまた、いわゆる、ヒドロシリル化架橋反応を制御するための阻害剤を含み得る。組成物が、ヒドロシリル化反応のすべての成分、すなわち、a)のアルケニル基、b)のSiH基および白金またはその化合物を含有する場合には、反応速度は、好ましくは、コーティングまたは成形品の製造のための所望の硬化および/または成形ステップの前の、25℃での反応性組成物の早期の硬化を避けるために阻害剤によって制御されなければならない。ヒドロシリル化反応において有用な阻害剤は周知である。有利な阻害剤の例として、例えば、ビニルシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチル−ジシロキサンまたはテトラビニル−テトラメチルテトラシクロシロキサンが挙げられる。また、その他の既知阻害剤を使用することが可能であり、例えば、エチニルシクロヘキサノール、3−メチルブチノールなどのアルキノール、ジメチルマレエート、アルキル−、アリール−またはアルキルアリール−ホスフィン、アルキル−、アリール−またはアルキルアリール亜リン酸エステルまたはアルキル−、アリール−アミンが、本発明に従って使用され、それらのPt−化合物と相互作用し、それによって、触媒のヒドロシリル化活性に影響を及ぼし、一方では、貯蔵安定性と、硬化の際の高温下での反応性の間の優れたバランスを提供する。
難燃性を高めるために、Pt化合物の効果を増強し得る窒素またはリン酸化合物を使用することが好ましい。これらの難燃性添加物は、アゾ、ヒドラゾ、トリアゾール、テトラゾール、グアニジン、メラミン、尿素または亜リン酸エステル誘導体の群から選択される。
その他の増量充填剤または色素:
補助的添加物はまた、その他の増量充填剤を含み得る。このようなその他の充填剤は、誘電性活性化合物d)とは異なる。しかし、その使用は、成分d)とともの無活動に関してはあまり好ましくない。さらなる色素または増量充填剤は、成分d)の誘電性特性と相互作用しないまたは損なわないまたは中止しない限り、組み込まれなければならない。
したがって、成分d)と同様の効果を速やかに有し得る、またはd)と相互作用し得るので、増量充填剤または色素のみが使用され得る。したがって、濃度は、1重量%未満で使用される場合には、好ましくは、0.1重量%より低くなければならない。
通常の有機色素は、例えば、ペリレン、フタロシアニン有機色素の群から選択される。
増量充填剤は、ケイ酸、珪藻土、破砕シリカ、石英、雲母、成分d)のものを上回る粒径を有するAl、Ca、Mg、Fe、Znの非晶質炭酸塩、ホウ酸塩、水酸化物/酸化物および酸化物からなる群から選択され得る。これらの研磨充填剤および色素は、好ましくは、粒径が1〜100μmの間であり、<30m/gのBET表面を有する、半または非強化充填剤または色素である。
これらの充填剤の多数がさらに、射出成形または混合機器中の金属ノズルおよび表面または型に向けての研磨剤であることが極めて多いので、これらの充填剤のほとんどは、いくつかのその他の理由のために省略される。射出成形機器中のノズルおよび型自体の寿命を増大するために、研磨充填剤の濃度は、できる限り低くなくてはならないということは、本発明の概念の一部である。このような研磨充填剤は、射出成形プロセスにおけるノズルの金属表面に対する研磨剤ではない場合には、許容され得るが、原則として、これらの充填剤は、避けられなければならない、または成分a)あたり3重量部未満でなければならない。破砕石英またはクリストバル石粉末または珪藻土のような研磨充填剤は、一般にあまり好ましくない。
本発明の組成物のすべては、シリコン技術において知られているプロセスおよび形成された成形品の製造のための関連プロセスのいずれによっても硬化可能である。本発明の組成物の硬化される材料は、高圧直流適用のための絶縁体の製造において使用するためのエラストマーである。好ましくは、本発明の組成物は、ケーブルジョイントまたはケーブルを有する終端の組み立ての前に形成され、硬化されるが、一般に、硬化ステップは、ケーブルアクセサリーの組み立てのプロセス連鎖中の任意の時点で実施され得る、すなわち、硬化および形作りは、同時に起こってはならない。
本発明はまた、高圧適用における適用にとって有用な絶縁体の製造のための方法に関し、それによって、本発明の組成物は、ノズルを通る押出によってまたは型によって形作られ、形作られた絶縁体を形成するための熱または光による形作られた組成物の硬化は、任意選択で、本発明の組成物とは異なる少なくとも1種のその他のシリコン材料の存在下で実施される。このような異なるその他の材料は、少なくとも物理的特性および単一成分a)〜f)の割合および/または濃度の点で異なるシリコン、ゴムまたは熱可塑性材料であり得る。
本発明の組成物は、絶縁材料としてそれ自体で使用され得るが、好ましくは、HVDCケーブルアクセサリーの設計において周知のその他の材料と組み合わせて使用される。例えば、ケーブルジョイントまたはケーブル終端は、マルチレイヤ設計を有することが極めて多く、それによって、高伝導率を提供する材料のうち少なくとも1種は、遮蔽材料、例えば、1×10Ohm・cm未満の体積抵抗率を有する導電性EPDMまたは導電性シリコンゴムまたは導電性熱プラスチックとしてジョイントの一部である。このようなケーブルアクセサリーのいくつかの部分は、チューブまたはチューブのようなトランペットの形態を有し得、従って、押出プロセスによって製造され得る。
最終絶縁体は、2〜4種の異なる材料のより複雑な組み立てを必要とすることが極めて多く、したがって、押し出され、成形された部分の組み立てによって製造され、最終外層は、特に、任意選択で、開放型穴の補助のもと、大容積を有するジョイントのために、低粘度シリコンゴムを注ぐことによって封止剤として適用されることもある。
本発明の組成物は、好ましくは、高圧直流適用のための、また好ましくは、ケーブルジョイント、ブート、スリーブ、フィッティングなど、ケーブルアクセサリー、ケーブル終端の製造のために硬化された組成物として使用するためのものである。
硬化された本発明の組成物は、特に、熱可塑性ポリオレフィンまたはゴムケーブル絶縁を有する1種以上のケーブルのケーブル末端を密閉するよう意図されるケーブルジョイントの製造の使用のためのものであり、これでは、ケーブルジョイントは、熱可塑性ポリオレフィンまたはゴムケーブル絶縁を有する1種以上のケーブルのケーブル末端を密閉する。
本発明はまた、本発明のシリコン組成物とは異なり、任意選択で、硬化される少なくとも1種の導電性の形作られたシリコン組成物を提供するステップA1)と、型中でステップA1)の組成物を本発明のシリコン組成物で被包して、ケーブルジョイントまたはケーブル終端を形成し、硬化するステップB1)を含む、ケーブルジョイントを製造するための方法にも関する。
本発明はさらに、
j)直流絶縁に適当な熱可塑性またはエラストマー多層シースおよび裸のワイヤまたはコネクターの部分を有する絶縁ワイヤを提供するステップと、
jj)約0.5cm超える、形作られたシリコンケーブルジョイントおよびワイヤ絶縁上のシースの間の重複が達成され、それによって、シリコンケーブルジョイントが、弛緩されたジョイントの機械的圧力によって絶縁ワイヤのシースのついた絶縁を密閉し、裸のワイヤおよびコネクターの被包絶縁も形成するような方法で、ジョイントの機械的伸張下で、上記で定義されたような、チューブの穴のような先に成形され硬化されたケーブルジョイントを、j))の絶縁シースの表面上に置くことによって、裸のまたは接続されたワイヤを被包するステップと、
を含む、前記で定義されたようなケーブルジョイントの使用によって接続ケーブルまたは閉鎖ケーブル末端を密閉および/または絶縁するための方法に関する。
この組み立てプロセス、すなわち、1種以上の絶縁ケーブルを密閉するステップは、圧縮空気の補助の下で、またはステント様プラスチックもしくは金属ツールによって、またはジョイントを広げられた形状で維持し、収縮性チューブのように熱の下で弛緩させる手段によって、チューブのような穴を広げることによって、ケーブルジョイントまたはケーブル終端が伸ばされる方法で実施され得る。
別のプロセスは、任意選択で透明な形態の使用を含み、ケーブル(単数または複数)を、0〜200℃の間の温度で、または光および光活性化可能硬化触媒e)の補助の下、その場のすべての材料で被包した後に硬化を開始する。
本発明の好ましい実施形態
実施形態A:
a)100重量部の、3つ以上のアルケニル基を有する少なくとも1種のポリジメチルシロキサンと、
b)0〜10重量部の、1種以上のポリオルガノヒドロゲンシロキサンを含むクロスリンカーと、
c)10〜40重量部の、1種以上の、BET150〜400m/gのヒュームドシリカを含む強化充填剤と、
d)>0.1〜2重量部の、誘電性活性カーボンブラックと、
e)成分a)〜d)の総重量に関連して、Ptとして算出された5〜50ppmの、ヒドロシリル化を可能にする硬化触媒としてのPt−ビニル錯体と、
を含む、ポリオルガノシロキサン組成物および熱の補助の下でのこの組成物の硬化。
実施形態B:
a)100重量部の、3つ以上のアルケニル基を有する少なくとも1種のポリジメチルシロキサンと、
c)10〜40重量部の、1種以上の、BET150〜400m/gのヒュームドシリカと、
d)>0.1〜2重量部の、誘電性活性カーボンブラックと、
e)成分a)〜d)の総重量と関連して、0.1〜2重量%の有機過酸化物と、
を含むポリオルガノシロキサン組成物および熱の補助の下でのこの組成物の硬化。
実施形態C:
a)100重量部の、アルケニル基を有する少なくとも1種のポリオルガノポリシロキサンと、
b)0〜100重量部の、1種以上のポリオルガノヒドロゲンシロキサンを含むクロスリンカー成分と、
c)0〜100重量部の、1種以上の強化シリカまたは樹脂を含む充填剤成分と、
d)>0.15〜2重量部の、少なくとも1種の誘電性活性化合物、好ましくは、>0.2〜1.5重量部の、少なくとも1種の誘電性活性化合物、より好ましくは、>0.3〜1重量部の、少なくとも1種の誘電性活性化合物であって、好ましくは、カーボンブラック、好ましくは、もっぱらカーボンブラックである少なくとも1種の誘電性活性化合物と、
e)各々、成分a)〜d)の重量の合計と関連して、0〜1000ppmのヒドロシリル化を可能にする化合物および0.1〜2重量%の有機過酸化物からなる群から選択される硬化触媒と、
f)0〜50重量部の、1種以上の補助的添加物と、
を含む、ポリオルガノシロキサン組成物。
さらに好ましい実施形態として、以下が挙げられる:
1.実施形態
i)10kV/mm〜30kV/mmの間の間隔の25〜100℃の間の体積抵抗率の温度依存を測定するステップと、
ii)1×1011から1×1016Ohm・cmの間の範囲のレベルの体積抵抗率の10の1乗/3倍より小さい体積抵抗率の最小低減を見出すステップと、
iii)ステップii)において検出されたその最小の誘電性活性化合物の関連濃度を決定するステップと、
を含む、高圧直流絶縁体として使用するためのシリコン組成物中の誘電性活性化合物の最適量を決定する方法。
2.実施形態
b)100重量部の、アルケニル基を有する少なくとも1種のポリオルガノポリシロキサンと、
b)0〜100重量部の、1種以上のポリオルガノヒドロゲンシロキサンを含むクロスリンカー成分と、
c)0〜100重量部の、1種以上の強化シリカまたは樹脂を含む充填剤成分と、
d)>0.1〜2重量部の、少なくとも1種の誘電性活性化合物と、
e)成分a)〜d)の合計に関連して、0〜1000ppmのヒドロシリル化を可能にする化合物および0.1〜2重量%の有機過酸化物からなる群から選択される硬化触媒と、
f)0〜50重量部の、1種以上の補助的添加物と、
を含む、絶縁体材料としてのシリコン組成物の使用を含む、絶縁体を製造するための方法、組成物の硬化は、熱または光の補助の下で達成される。
3.実施形態
アルキル、フェニル、トリフルオロプロピル基からなる群から選択される有機置換基R、およびビニル基などのアルケニルからなる群から選択されるR、ならびに100から12000シロキシ単位の間の平均重合度Pを有する、1種以上のポリメチルシロキサンの群から選択されるポリオルガノシロキサンである成分a)として基本ポリマーを含む、実施形態2のシリコン組成物。
4.実施形態
クロスリンカー成分b)が、式RHSiOおよびRHSiO0.5の単位ならびに成分b)のポリオルガノヒドロゲンシロキサンのすべてのシロキサン単位に関連して1〜100mol.%のSiH単位の濃度を含むポリオルガノヒドロゲンシロキサンからなる群から選択され、Rが、実施形態2において定義される、実施形態2のシリコン組成物。
5.実施形態
充填剤成分c)が、50〜400m/gのBETに従う表面積を有するヒュームドシリカからなる群から選択される、実施形態2のシリコン組成物。
6.実施形態
少なくとも1種の誘電性活性化合物d)が、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、フラーレン、カーボンナノチューブ、Ti、Al、Zn、Fe、Mn、Mo、Ag、Bi、Zr、Ta、B、Sr、Ba、Ca、Mg、Na、K、Siの酸化物、炭化物、フェライトまたはスピネル、それらの塩化物、硫酸塩などの無機塩を含む導電性または半導電性充填剤からなる群から選択され、イオン性液体およびイオン性ポリマーの群から選択される、実施形態2のシリコン組成物。
7.実施形態
少なくとも1種の誘電性活性化合物d)が、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、Ti、Al、Zn、Fe、Siの酸化物、炭化物、フェライト、イオン性液体およびイオン性ポリマーからなる群から選択される導電性または半導電性充填剤である、実施形態6のシリコン組成物。
8.実施形態
少なくとも1種の誘電性活性化合物d)が、30〜1000m/gのBET表面および0.001〜50μmの間のD50の粒径を有する充填剤からなる群から選択される導電性充填剤である、実施形態6のシリコン組成物。
9.実施形態
少なくとも1種の誘電性活性化合物d)が、>30m/gのBET表面および5〜500nmの間のD50の粒径を有する導電性カーボンブラックである、実施形態2または6のシリコン組成物。
10.実施形態
成分d)イオン性ポリマーまたはイオン性液体が、アンモニウム、ホスホニウム、カルボン酸、リン酸またはスルホン酸基を含む有機化合物またはポリマーからなる群から選択される、実施形態6のシリコン組成物。
11.実施形態
硬化触媒e)が、Pt、Pd、Rh、Co、Ni、IrまたはRuの金属または金属化合物からなる群から選択されるヒドロシリル化触媒である、実施形態2のシリコン組成物。
12.実施形態
硬化触媒e)が、置換または非置換ジアルキル−、アルキルアロイル−、ジアロイル−過酸化物からなる群から選択される有機過酸化物である、実施形態2のシリコン組成物。
13.実施形態
補助的添加物f)が、色素、接着プロモーター、可塑剤、難燃性添加物および充填剤処理のための加工助剤からなる群から選択される、実施形態2のシリコン組成物。
14.実施形態
A)実施形態2のシリコン組成物を、ノズルを通して押し出すことによってまたは型によって形作るステップと、
B)形作られた組成物を熱または光によって硬化して、形作られた絶縁体を形成するステップであって、任意選択で、実施形態2のシリコン組成物とは異なる少なくとも1種のその他のシリコン材料の存在下で実施されるステップと、
を含む、高圧適用における用途にとって有用な絶縁体を製造するための方法。
15.実施形態
実施形態2〜14のいずれかに従う組成物を硬化することによって得られる、高圧直流適用のための絶縁体。
16.実施形態
実施形態2〜14のいずれか1つに従う組成物を硬化することによって得られる、ケーブルアクセサリー、ケーブルジョイントまたはケーブル終端。
17.実施形態
熱可塑性ポリオレフィンまたはゴムケーブル絶縁体を有するケーブルの末端を密閉する、実施形態16のケーブルジョイント。
18.実施形態
A1)実施形態2のシリコン組成物とは異なり、任意選択で、硬化される、導電性の形作られたシリコン組成物を提供するステップと、
B1)ステップA1)の組成物を、型中で実施形態2の組成物で被包して、ケーブルジョイントまたはケーブル終端を形成し、硬化するステップと、
を含む、実施形態14〜17のいずれかに従うケーブルジョイントまたはケーブル終端を製造するための方法。
19.実施形態
j)直流絶縁に適当な熱可塑性またはエラストマー多層シースおよび裸のワイヤまたはコネクターを有する絶縁ワイヤを提供するステップと、
jj)約0.5cm超える、形作られたシリコンケーブルジョイントおよびワイヤ絶縁上のシースの間の重複が達成され、それによって、シリコンケーブルジョイントが、弛緩されたジョイントの機械的圧力によって絶縁ワイヤのシースのついた絶縁を密閉し、裸のワイヤおよびコネクターの被包絶縁も形成するような方法で、ジョイントの機械的伸張下で、実施形態2および18のいずれかに従うチューブのような穴が先に成形され硬化されたケーブルジョイントを、j)の絶縁シースの表面上に置くことによって、裸のまたは接続されたワイヤを被包するステップと、
を含む、実施形態16または18のいずれかに従うケーブルジョイントの使用によって接続ケーブルまたは閉鎖ケーブル末端を密閉および/または絶縁するための方法。
試験方法
耐トラッキング性試験は、IEC60587またはASTM2303に従って実施する。
体積抵抗率の測定は、直径80mmおよび厚さ2mmのDIN IEC60093またはVDE 0303 パート30試験シートに従って行った。
絶縁破壊電圧/強度は、球−球電極システム(8mm直径)を用いるユニポーラDC絶縁破壊強度試験において測定した。サンプル厚1.5〜2mm、温度が室温から70℃の絶縁操作温度に調整されている、表面フラッシュオーバーを避けるためのオイルに浸漬された電極。電圧は、10、20および30kV/mmで1kV/sec増加する。
比誘電率は、DIN 53483またはVDE 0303 パート4に従って測定した。
表2に示されるさらなるパラメータは以下である:
硬化前の25℃での粘度:D=10s−1のせん断速度で測定される、
DIN 53505に従う硬度、
DIN 53504 S2に従う引張強度、
伸び:DIN 53504 S2に従う、
弾性率50%:DIN 53504 S2に従う、
弾性率100%;DIN 53504 S2に従う、
弾性率200%、DIN 53504 S2に従う、
弾性率300%、DIN 53504 S2に従う、
表面抵抗率:DIN IEC60093または同等の標準。
〔実施例1〕
誘電性活性化合物d)を含むマスターバッチの調製
カーボンブラックの分散品質を改善するために、マスターバッチを以下のとおりに製造した:
20℃で10Pa・sの粘度を有する成分a)としての100kgのビニル末端直鎖ポリジメチルシロキサンを、プラネタリーミキサー中に入れ、12.7kgの、40nmの主粒径を有する、BET表面800m/g(350DBP孔容積ml/100g)を有するカーボンブラックKetjenblack EC 300 J(Akzo)と混合した。この混合物を、ツインブレード混練機中で、45分後に均質混合物が得られるまで撹拌した。
次いで、均質混合物を3ロールミルで30分にわたってさらに分散させて、カーボンブラックのかなり良好な分散物を得た。この処理の後、充填剤バッチ中のすべての粒子は、グラインドメーター評価によって10μmより小さい粒径を示し、混合物は、せん断速度D=10−1で550〜700Pa・sの20℃での粘度を有していた。
Figure 0006870898
〔実施例2〕
2a
透明触媒基本化合物を、以下のとおりに製造した:11.8kgの、20℃で10Pa・sの粘度を有するビニル末端直鎖ポリジメチルシロキサン(U10)成分a)および21.3kgの、20℃で65Pa・sの粘度を有するビニル末端直鎖ポリジメチルシロキサン成分a)を、ツインブレード混練機中に入れ、3.4kgのヘキサメチルジシラザン、0.03kgの1,3−ジビニルテトラメチルシラザンおよび1.4kgの水と混合した。次いで、17kgの、300m/gのBET表面を有するヒュームドシリカ、成分c)を、25〜40℃で徐々に添加し、混合し、均一混合物が得られるまで還流下で分散させた。この混合物を、30分間、撹拌し、還流に加熱した。次いで、揮発性物質を100℃で、次いで、150℃で1時間留去し、続いて、20mbarの真空を適用することによって、30分間引いた。
混合物を、34.4kgの、上記の10Pa・sのポリジメチルシロキサンおよび4.2kgの、ビニル側鎖基および2mmol/gのビニル濃度を有し、0.2Pa・sの成分a2)の粘度を有する直鎖ビニル末端ポリジメチルシロキサン成分a2)を用いて希釈した。最後に、0.21kgの、ビニル末端ポリジメチルシロキサン(1.47% Pt)中のKarstedt型の白金ビニルシロキサン錯体成分e)溶液を混合した。
2b
透明クロスリンカー基本化合物を、以下のとおりに製造した:11.9kgの、20℃で10Pa・sの粘度を有するビニル末端直鎖ポリジメチルシロキサン、21.6kgの、20℃で65Pa・sの粘度を有するビニル末端直鎖ポリジメチルシロキサンを、ツインブレード混練機中に入れ、3.4kgのヘキサメチルジシラザン、0.03kgの1,3−ジビニルテトラメチルシラザンおよび1.4kgの水と混合した。
次いで、23.2kgの、300m/gのBET表面を有するヒュームドシリカを、25〜40℃で徐々に添加し、混合し、均一混合物が得られるまで還流下で分散させた。この混合物を30分間、撹拌し、還流に加熱した。次いで、揮発性物質を、100℃で留去し、150℃で1時間加熱し、続いて、20mbarまで真空を適用して、30分間引いた。
混合物を、成分f)としての、27.4kgの、10Pa・sの上記のポリジメチルシロキサン、0.13kgの、阻害剤1−エチニル−2−シクロヘキサノール(ECH)を用いて希釈し、次いで、混合物を、混合プロセスの最後で、5.9kgの、M20 10直鎖ポリジメチルハイドロゲンメチルシロキサン成分b)および9.5kgのM100 20の直鎖ポリジメチルハイドロゲンメチルシロキサンを用いて完成させた。
〔実施例2c〕
2aおよび2bの化合物を、1:1の比で混合して、実施例2cの混合物を形成する。混合物は、表2に示されるような揮発性物質の蒸発後の全体的な組成を有する。
〔実施例2d〕
本発明の組成物実施例2dは、95重量部の実施例2cに対して、5重量部の実施例1の添加によって作製される。
したがって、実施例2dは、約18重量%のシリル化SiO充填剤、例えば、マスターバッチについて実施例1において示されたように、予め分散されたカーボンブラックを有するバッチによって混合された0.5重量%のカーボンブラックを含む。SiH:SiViのモル比は、3.3:1である。混合物は、15.7ppm白金および650ppmの阻害剤1−エチニル−2−シクロヘキサノール(ECH)を含有する。混合物は、D=10s−1のせん断速度で50Pa・sの粘度を有する。材料は、液体〜ペースト状の稠度を有する。機械的特性は、表3に報告されている。
〔実施例3〕
実施例3は、実施例2dの手順に従って調製した。揮発性物質の蒸発後の組成は、表2に示されている。
〔比較例4〕
比較例4は、実施例2dの手順にしたがって調製した。揮発性物質の蒸発後の組成は、表2に示されている。
試験結果
表3は、実施例および比較例の硬化シリコン組成物について測定された機械的および電気的特性の試験結果のすべてを示している。1.5、2および6mmの間の異なる厚さの試験シートを達成するように、組成物を型中、175℃で10分間硬化し、評価は、上記で定義された試験標準をたどった。
実施例2dの本発明の組成物は、適用された電圧範囲において、極めて小さい体積抵抗率の温度依存性を示し、これは、特に、ケーブルジョイントにおける高圧直流適用にとって好都合である。また、実際のケーブルジョイントにおいて試験を通過した。特に、10kV/mm〜30kV/mmの電場での25〜90℃の範囲の体積抵抗率の温度依存性、すなわち、前記範囲における最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比は、4.8×1015/1.1×1015=4.36である(実施例2d A段階)。
実施例3は、適用された電圧範囲において、体積抵抗率の許容される温度依存性を依然として示したが、10kV/mm〜30kV/mmの電場での25〜90℃の範囲の体積抵抗率の温度依存性、すなわち、前記範囲における最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比は、7.2×1015/8.4×1014=8.57である。いくつかの場合には、実施例3は、破裂放電および耐トラッキング性の喪失による不具合をすでに示すこともあり得る。
体積抵抗率値は、実施例2dの温度依存性が、実施例3においてよりも小さいことを示し、これは、ケーブルジョイントにおける高圧適用にとって好都合である。さらに、実施例2d(A段階)における体積抵抗率は、適用される電圧の増大につれて減少するが、実施例3では、体積抵抗率は、すべての特定の所与の温度で電圧の増大につれて増大する。
比較例4は、適当な絶縁体にとって十分に高い体積抵抗率のレベルを提供しない。したがって、最大の測定可能な電圧は、25、60および90℃についてわずか0.3kVまでであった。より高い電圧は、完全な材料絶縁破壊につながる。
Figure 0006870898
Figure 0006870898

Claims (30)

  1. 高圧直流(HVDC)適用のための絶縁体の製造のための、シリコーン組成物の使用であって、
    a)100重量部の、アルケニル基を有する少なくとも1種のポリオルガノポリシロキサンと、
    b)0〜100重量部の、1種以上のポリオルガノヒドロゲンシロキサンを含むクロスリンカー成分と、
    c)5〜100重量部の、50〜400m/gのBETに従う表面積を有するヒュームドシリカを含む充填剤成分と、
    d)0.1〜2重量部の、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、フラーレン、及びカーボンナノチューブからなる群から選択される少なくとも1種の誘電性活性化合物と、
    e)成分a)〜d)の重量の合計に各々関連して、1000ppm以下のヒドロシリル化触媒である白金錯体化合物および0.1〜2重量%の有機過酸化物からなる群から選択される硬化触媒と、
    f)0〜50重量部の、1種以上の補助的添加物と、
    を含む、シリコーン組成物の使用。
  2. 熱または光の補助の下でのシリコーン組成物の硬化を含む、請求項1に記載のシリコーン組成物の使用。
  3. 成分a)として、アルキル、フェニルおよびトリフルオロプロピル基からなる群から選択される有機置換基Rならびにアルケニルからなる群から選択される置換基Rならびに100から12000シロキシ単位の間の平均重合度Pを有するポリオルガノシロキサンを含む、請求項1または2に記載のシリコーン組成物の使用。
  4. 前記クロスリンカー成分b)が、式RHSiO(式中、Rはアルキル、フェニルおよびトリフルオロプロピル基からなる群から選択される有機置換基である)およびRHSiO0.5 (式中、Rはアルキル、フェニルおよびトリフルオロプロピル基からなる群から選択される有機置換基である)の単位を含み、成分b)のポリオルガノヒドロゲンシロキサンのすべてのシロキサン単位と関連して、1〜100mol.%のSiH単位の濃度を有する、ポリオルガノヒドロゲンシロキサンからなる群から選択される、請求項1から3のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  5. 前記e)が成分a)〜d)の重量の合計に各々関連して、5〜1000ppmのヒドロシリル化触媒である白金錯体化合物および0.1〜2重量%の有機過酸化物からなる群から選択される硬化触媒である、請求項1から4のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  6. 前記誘電性活性化合物d)が、カーボンブラックである、請求項1から5のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  7. 前記誘電性活性化合物d)が、30〜1500m/gのBET表面積および0.001から50μmの間のD50の平均粒径を有する、請求項1から6のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  8. 前記誘電性活性化合物d)が、>30m/gのBET表面積および5から500nmの間のD50の平均粒径を有する導電性カーボンブラックである、請求項1から6のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  9. 前記誘電性活性化合物d)が、ペレットの形態を有し、以下の特性:
    >100〜1500m/gのBET表面積、および/または、
    5〜500nmの間のD50の粒径、および/または、
    DBP孔容積300〜600ml/100g、および/または、
    ヨウ素吸着700〜1200mg/g、および/または、
    pH8〜11、および/または、
    金属含量が<50ppm、および/または、
    硫黄含量が<150ppm、および/または、
    水含量が<0.5重量%、および/または、
    揮発性物質含量が<1重量%、および/または、
    前記ペレット中に<125ミクロンの微粒子が<10重量%、および/または
    グリット含量が<50mg/kg、および/または
    灰分含量が<0.1重量%
    のうち少なくとも1つ以上の特性を有する導電性カーボンブラックである、請求項1からのいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  10. 補助的添加物f)が、色素、接着プロモーター、可塑剤、難燃性添加物および充填剤処理のための加工助剤からなる群から選択される、請求項1から9のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  11. 硬化後の前記シリコーン組成物が、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲において、1×1011Ohm・cm超の体積抵抗率を有する、請求項1から10のいずれか1項に記載の使用。
  12. a)100重量部の、アルケニル基を有する少なくとも1種のポリオルガノポリシロキサンと、
    b)0〜100重量部の、1種以上のポリオルガノヒドロゲンシロキサンを含むクロスリンカー成分と、
    c)5〜100重量部の、50〜400m/gのBETに従う表面積を有するヒュームドシリカを含む充填剤成分と、
    d)0.1〜2重量部の、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、フラーレン、及びカーボンナノチューブからなる群から選択される少なくとも1種の誘電性活性化合物と、
    e)成分a)〜d)の重量の合計に各々関連して、1000ppm以下のヒドロシリル化触媒である白金錯体化合物および0.1〜2重量%の有機過酸化物からなる群から選択される硬化触媒と、
    f)0〜50重量部の、1種以上の補助的添加物と、
    を含む組成物を硬化することによって得られるシリコーン組成物であって、
    10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲において、最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が<10であるような、体積抵抗率の温度依存性を有し、
    10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の体積抵抗率が、1×1011から1×1016Ohm・cmの間である、シリコーン組成物。
  13. 10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲において、1×1013から1×1016Ohm・cmの間の体積抵抗率を有する、請求項12に記載のシリコーン組成物。
  14. 10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲において、1×1014から1×1016Ohm・cmの間の体積抵抗率を有する、請求項12または13に記載のシリコーン組成物。
  15. 最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が、<9.0であるような、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲における体積抵抗率の温度依存性を有する、請求項12から14のいずれか1項に記載のシリコーン組成物。
  16. 高圧直流(HVDC)適用における電気的ストレスの低減のための、請求項12から15のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  17. 高圧直流(HVDC)適用のための絶縁体としての、請求項12から15のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  18. 高圧直流(HVDC)適用のための電界グレーディング集合体における、請求項12から15のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  19. 高圧直流(HVDC)適用のための幾何的、容量性、屈折性、抵抗性または非線形電界グレーディング集合体における、請求項12から15のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  20. 高圧直流電力ケーブル適用のための、請求項12から15のいずれか1項に記載のシリコーン組成物の使用。
  21. 高圧直流(HVDC)適用のための、絶縁体または前記絶縁体を含む電界グレーディング集合体を製造するための方法であって、
    A)請求項1および3から11のいずれか1項に記載のシリコーン組成物を、ノズルを通して押し出すことによってまたは型によって形作るステップと、
    B)形作られた組成物を熱または光によって硬化して、形作られた絶縁体または前記絶縁体を含む電界グレーディング集合体を形成するステップと、
    を含む、方法。
  22. 硬化が、絶縁体を含む複合材料を形成するように、少なくとも1種のさらなる材料と接触して実施される、請求項21に記載の方法。
  23. 請求項1および3から11のいずれか1項に記載のシリコーン組成物を硬化することによって得られる、高圧直流適用のための絶縁体または前記絶縁体を含む電界グレーディング集合体。
  24. 請求項23に記載の高圧直流適用のための絶縁体または前記絶縁体を含む電界グレーディング集合体、を含む、高圧直流適用のためのケーブルアクセサリー。
  25. 各々、高圧直流適用のための、ケーブルジョイント、ケーブル終端およびケーブルコネクターからなる群から選択される、請求項24に記載のケーブルアクセサリー。
  26. 前記ケーブルジョイントが、熱可塑性ポリオレフィンまたはゴムケーブル絶縁体を有するケーブルの末端を密閉する、請求項25に記載のケーブルアクセサリー。
  27. 請求項25または26に記載のケーブルアクセサリーを製造するための方法であって、
    A1)請求項1および3から11のいずれか1項に記載のシリコーン組成物とは異なり、任意選択で硬化される、導電性の形作られたシリコーン組成物を提供するステップと、
    B1)ステップA1)のシリコーン組成物の表面の少なくとも一部を、型中で請求項1および3から11のいずれか1項に記載のシリコーン成物で被包して、ケーブルジョイントまたはケーブル終端を形成し、硬化するステップと、
    を含む、方法。
  28. 請求項25または26に記載のケーブルアクセサリーであるケーブルジョイントの使用によって、接続されたケーブルまたは閉鎖用ケーブル末端を密閉および/または絶縁するための方法であって、
    j)直流絶縁にとって適当な熱可塑性またはエラストマー多層シースおよび裸のワイヤまたはコネクターを有する絶縁ワイヤを提供するステップと、
    jj).5cm超える、形作られたシリコーンケーブルジョイントおよびワイヤ絶縁上のシースの間の重複が達成され、それによって、シリコーンケーブルジョイントが、弛緩されたジョイントの機械的圧力によって絶縁ワイヤのシースのついた絶縁を密閉し、裸のワイヤおよびコネクターの被包絶縁も形成するような方法で、ジョイントの機械的伸張下で、チューブの如く先に穴が成形され、硬化されたケーブルジョイントを、j)の絶縁シースの表面上に置くことによって、裸のワイヤまたはコネクターを被包するステップと、
    を含む、方法。
  29. 高圧直流絶縁体として使用するための、硬化シリコーン組成物中の誘電性活性化合物の最適量を決定するための方法であって、
    前記硬化シリコーン組成物が、請求項12から15のいずれか1項に記載のシリコーン組成物であり、
    前記誘電性活性化合物が、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、フラーレン、カーボンナノチューブからなる群から選択される少なくとも1種であり、
    i)前記硬化シリコーン組成物の10kV/mm〜30kV/mmの間の電場の間隔で25〜90℃の間の体積抵抗率の温度依存性を測定するステップと、
    ii)前記i)のステップで、最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が10以上であるような、10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲における体積抵抗率の温度依存性が測定された場合、
    前記の10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が、少なくとも<10であるように、また10kV/mm〜30kV/mmの電場で25〜90℃の範囲の体積抵抗率が、1×1011から1×1016Ohm・cmの間であるように、前記の硬化シリコーン組成物中の誘電性活性化合物の濃度を調整するステップと、
    を含む、方法。
  30. 前記硬化シリコーン組成物中の誘電性活性化合物の濃度が、前記最大体積抵抗率および最小体積抵抗率の比が最小となるように調整される、請求項29に記載の方法。
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