JP7443439B2 - 絶縁特性に優れた電力ケーブル用軟質ポリオレフィン樹脂組成物およびそれにより製造された成形品 - Google Patents
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Description
[ポリオレフィン樹脂組成物]
本発明の一実施例により、成分(A)と成分(B)の総重量を基準に、(A)プロピレン単独重合体またはエチレン-プロピレンランダム共重合体とエチレン-プロピレンゴム共重合体とが、反応器内で段階的に重合され得られるエチレン-プロピレンブロック共重合体60重量%~100重量%と、(B)エチレン-α-オレフィンゴム共重合体0~40重量%と、を含むポリオレフィン樹脂組成物であって、成分(A)と成分(B)100重量部に対して、(C)β晶形成用のβ晶核剤0.02重量部~0.5重量部をさらに含む、ポリオレフィン樹脂組成物が提供される。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、エチレン-プロピレンブロック共重合体(A)を含む。この際、エチレン-プロピレンブロック共重合体(A)は、プロピレン単独重合体またはエチレン-プロピレンランダム共重合体とエチレン-プロピレンゴム共重合体とが、反応器内で段階的に重合され得られるものである。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、エチレン-α-オレフィンゴム共重合体(B)を含み得る。エチレン-α-オレフィンゴム共重合体(B)は、成形品の軟質性を改善する役割を果たし得る。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、β晶核剤(C)をさらに含む。β晶核剤(C)は、成形品を成形する際にβ晶の生成を促進して、耐熱性の低下することなく、軟質性、絶縁特性、耐電圧特性を改善する役割を果たし得る。
本発明の実施例によるポリオレフィン樹脂組成物は、本発明の範囲から逸脱しない範囲内で添加剤(D)をさらに含み得る。具体的に、本発明の実施例によるポリプロピレン樹脂組成物は、成分(A)と成分(B)100重量部に対して、0.3重量部~2.0重量部の含有量で添加剤(D)を含み得る。添加剤(D)の含有量が0.3重量部未満であると、添加剤の効果が期待できず、2.0重量部を超えると、添加剤効果の増加が微々たるもので、製品の経済性が低下することがあり、添加剤が不純物として作用して電気的特性を低下させ得る。
本発明の具体例によるポリオレフィン樹脂組成物を調製する方法に特に制限はなく、本発明が属する技術分野に公知のブレンド法をそのまま、または適宜変形して用い得る。
本発明の他の実施例により、前記ポリオレフィン樹脂組成物を成形して製造されるポリオレフィン樹脂成形品が提供される。
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を例示するためのものであるのみ、本発明の範囲がこれらのみに限定されるものではない。
[エチレン-プロピレンブロック共重合体の調製]
エチレン-プロピレンブロック共重合体の重合は、バルク反応器2基と気相反応器1基とが直列に連結され連続的に重合し得るミツイ(MITSUI)社のハイポール製造プロセス(Hypol process)を用いた。バルク反応器である、1段目反応器の運転温度と圧力は68℃~75℃、25kg/cm2~35kg/cm2であり、2段目反応器の運転温度と圧力は、60℃~67℃、20kg/cm2~30kg/cm2であった。気相反応器である3段目反応器の運転温度と圧力は、75℃~82℃、15kg/cm2~20kg/cm2であった。1、2段目のバルク反応器にてプロピレン単独重合体を重合する場合には、各反応器にプロピレンとともに水素をさらに注入して溶融指数を調整しており、エチレン-プロピレンランダム共重合体を重合する場合には、各反応器にて同量のエチレンが共重合できるように、エチレンとプロピレンとの割合を調整した。
エチレン-プロピレンブロック共重合体の調製後、前記ハイポール製造工程に続く4段目の気相反応器においてエチレン-プロピレンブロック共重合体の存在下で、エチレンとα-オレフィン単量体とをさらに供給してエチレン-α-オレフィン共重合体を連続的に共重合するか、Versify(DOW)、Vistamaxx(ExxonMobil)、Tafmer(MITSUI)、KEP(錦湖石油化学)、Engage(DOW)、Exact(ExxonMobil)、Lucene(LG化学)、Solumer(SK化学)の中から選択されるエチレン-α-オレフィン共重合体をエチレン-プロピレンブロック共重合体にブレンドした。詳細な樹脂の成分と物性は、表1に示す通りである。前記で得られた樹脂にβ晶核剤としてNAB82(GCHテクノロジー)またはα晶核剤としてMillard3988(DMDBS;MILLIKEN)を添加して、ポリオレフィン樹脂組成物を得た。
前記実施例1~3および比較例1~5で調製された組成物および成形品試験片の物性を以下のような方法および基準に従って測定した。その結果を下記表1および表2に示す。
ASTM D 1238の方法により、2.16kgの荷重で230℃にて測定した。
ポリプロピレン樹脂または組成物をキシレンに1%濃度で140℃にて1時間溶かした後、常温にて2時間経過後抽出してその重量を測定し、樹脂または組成物全重量に対する百分率で表示した。
粘度測定器を用いて、135℃のデカリン溶媒にて前記(2)において得られた溶剤抽出物の固有粘度を測定した。
TA Instrument Q2000 示差走査熱量計(DSC)を用いて、サンプルを200℃にて10分間等温に維持して熱履歴を除去した後、200℃から30℃まで毎分10℃ずつ冷却しながら結晶化させ、同じ熱履歴を有するようにした後、30℃にて10分間等温に維持し、さらに毎分10℃ずつ昇温させながらピーク温度から溶融温度(Tm)を求めた。
動的機械分析装置(DMA;TA instrument Q800)を用いて-140℃から2℃/分の速度で145℃まで昇温させ、応力緩和曲線(stress relaxation curve)からゴム成分のガラス転移温度(Tg)を求めた。
ASTM D 790の方法により測定した。射出試験片の規格は100mm×10mm×3mmであった。
射出温度240℃にて長さ30mm、幅15mm、厚さ2mmの試験片を成形し、KS C IEC 60811-508の方法により130℃にて6時間1.6kg荷重を加えて変形された厚さを得て、変形された厚さを初期厚さで除して変形率を得た。
ASTM D 256の方法により-40℃にて測定した。
IEC 60811-501に基づいて25mm/分の条件で測定した。老化後の実験は、同一試験片を140℃のコンベクションオーブンで30日間老化させた後、伸び率を測定し、伸び残率はこの値を初期伸び率で除して求めた。
ポリプロピレン試験片は、実験用押出機(HAAKE extruder)を用いて80μm厚のシートを作製した後、ASTM D 149-92の方法により、直径12.7mmの球対球電極(sphere electrodes)を用いて常温にて直流絶縁破壊電圧を測定した。老化後の実験は、同じ試験片を140℃のコンベクションオーブンで30日間老化させた後、直流絶縁破壊電圧を測定した。
射出温度240℃にて、10cm×10cm、2mm厚の射出試験片を製造し、これを2日間常温にて老化させた後、ASTM D257に従って測定した。老化後の実験は、同一試験片を140℃のコンベクションオーブンで30日間老化させた後、体積抵抗を測定した。
Claims (19)
- 成分(A)と成分(B)との総重量を基準に、
(A)プロピレン単独重合体またはエチレン-プロピレンランダム共重合体とエチレン-プロピレンゴム共重合体とが、反応器内で段階的に重合され得られるエチレン-プロピレンブロック共重合体60重量%~100重量%と、
(B)エチレン-α-オレフィンゴム共重合体5~40重量%と、を含む電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物であって、
前記成分(A)と前記成分(B)100重量部に対して、(C)β晶を形成するためのβ晶核剤0.02重量部~0.5重量部をさらに含み、前記ポリオレフィン樹脂組成物をキシレン溶剤で常温にて抽出する際に抽出されるゴム成分(溶剤抽出物)の含有量が25重量%~45重量%である、電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。 - 前記エチレン-プロピレンブロック共重合体(A)をキシレン(xylene)溶剤で常温にて抽出する際に抽出されるゴム成分(溶剤抽出物)の含有量が1重量%~45重量%である、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- 135℃デカリン溶媒にて測定される前記溶剤抽出物の固有粘度が1.0dl/g~3.0dl/gである、請求項2に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記エチレン-プロピレンブロック共重合体(A)の溶融温度(Tm)が150℃~165℃である、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- ASTM D1238に基づいて2.16kgの荷重で230℃にて測定する際、前記エチレン-プロピレンブロック共重合体(A)の溶融指数が0.5g/10分~20.0g/10分である、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記エチレン-α-オレフィンゴム共重合体(B)中のエチレン含有量が5重量%~90重量%である、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記エチレン-α-オレフィンゴム共重合体(B)が、エチレン-プロピレンゴム、エチレン-1-ブテンゴム、エチレン-ブチレンゴム、エチレン-1-ペンテンゴム、エチレン-1-ヘキセンゴム、エチレン-1-ヘプテンゴム、エチレン-1-オクテンゴム、およびエチレン-4-メチル-1-ペンテンゴムからなる群より選択される少なくとも1つを含む、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記β晶核剤(C)が、ガンマ-キナクリドン、デルタ-キナクリドン、キナクリドンキノン、インディゴゾール、およびチバンチン有機顔料(cibantine organic pigment)、二量体アルミニウム酸塩で変性された炭酸カルシウム、ステアリン酸カルシウムとピメリン酸との混合物、二酸性カルシウム塩および亜鉛塩、アジピン酸またはスベリン酸のジアミン、N,N-ジシクロヘキシル-テレフタルアミドおよびN’,N’-ジシクロヘキシル-2,6-ナフタレン-ジカルボキシ-アミドからなる群より選択される少なくとも1つを含む、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- 酸化防止剤、中和剤、UV安定剤、長期耐熱安定剤、スリップ剤、ブロッキング防止剤、補強剤、充填剤、耐候安定剤、帯電防止剤、滑剤、核剤、難燃剤、顔料、および染料からなる群より選択される少なくとも1つの添加剤をさらに含む、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- 135℃デカリン溶媒にて測定される前記溶剤抽出物の固有粘度が1.0dl/g~3.0dl/gである、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- 前記ポリオレフィン樹脂組成物の溶融温度(Tm)が150℃~165℃である、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- ASTM D1238に基づいて2.16kgの荷重で230℃にて測定する際、前記ポリオレフィン樹脂組成物の溶融指数が0.5g/10分~20.0g/10分である、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- 動的機械分析装置(DMA)により測定する際、前記ポリオレフィン樹脂組成物のゴム成分のガラス転移温度が、-60℃~-40℃と-40℃~-20℃との間でそれぞれ現れる、請求項1に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物。
- 請求項1~13のいずれか1項に記載の電力ケーブル用ポリオレフィン樹脂組成物を成形して製造され、高圧または超高圧電力ケーブルの絶縁層である、ポリオレフィン樹脂成形品。
- 曲げ弾性率が400MPa未満である、請求項14に記載のポリオレフィン樹脂成形品。
- 常温にて測定する際に体積抵抗が1016Ωcm以上であり、同一試験片を140℃にて30日間加熱(aging)した後の体積抵抗も1016Ωcm以上である、請求項14に記載のポリオレフィン樹脂成形品。
- 伸び率が400%以上であり、同一試験片を140℃にて30日間加熱した後の伸び率が、初期(加熱前)伸び率に対して75%以上である、請求項14に記載のポリオレフィン樹脂成形品。
- 前記ポリオレフィン樹脂成形品が80μm厚のフィルム状の場合、直流絶縁破壊強度が300kV/mm以上であり、同一試験片を140℃にて30日間加熱した後の直流絶縁破壊強度が300kV/mm以上である、請求項14に記載のポリオレフィン樹脂成形品。
- 前記ポリオレフィン樹脂成形品が、長さ30mm、幅15mm、厚さ2mmの大きさを有するとき、130℃にて6時間、1.6kgの荷重を加えた後の変形率が50%未満である、請求項14に記載のポリオレフィン樹脂成形品。
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