JPH0812819A - 電気絶縁性組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気絶縁用、特に高圧ケーブル、及びこれら
の接続部、端末部等の高圧電気絶縁性用部材として好適
な電気絶縁性組成物を提供する。 【構成】 低密度ポリエチレン１００重量部に対して、
ポリシクロオクテネマー５〜２０重量部配合してなるこ
とを特徴とする電気絶縁性組成物とすることで、高度な
電気特性を有し、特にインパルス破壊特性、及び高温下
におけるインパルス破壊特性とできる。

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、特に高圧
ケーブル、及びこれらの接続部、端末部等の高圧電気絶
縁部材として好適な電気絶縁性組成物に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術および発明が解決しようとする課題】最近、
電力ケーブルに要求される電圧階級は年々大きく上昇
し、より高度な信頼性が求められている。かかる電力ケ
ーブルの電気絶縁性組成物として、従来まで低密度ポリ
エチレン、または架橋ポリエチレンが汎用されていた。
ところで、当該電力ケーブルには落雷等の事故により、
瞬間的ではあるが、大きな電圧が負荷されることがあ
る。このため、電力ケーブルに用いられる電気絶縁材料
にはこのような事故に対応する強い抵抗力を有すること
が重要となり、衝撃破壊電圧特性（インパルス破壊特
性）が重要な特性となる。

【０００３】また、大容量の電力ケーブルの運転時にお
ける、導体の発熱により９０℃程度の高温となり、これ
ら大容量電力ケーブルの絶縁層は、かかる高温度におい
てもインパルス破壊特性が良好なことが要求される。す
なわち、該電力ケーブルの事故時においては、絶縁層が
９０℃付近の高温の状態においても前記したインパルス
破壊特性に優れることが必要となる。

【０００４】しかしながら、従来までの低密度ポリエチ
レン、または架橋ポリエチレンの絶縁層とする電力ケー
ブルはインパルス破壊特性、特に９０℃のおけるインパ
ルス破壊特性が必ずしも十分とは言えなかった。

【０００５】本発明者らは、インパルス破壊特性が良好
な電気絶縁用、特に高圧ケーブル、及びこれらの接続
部、端末部等の高圧電気絶縁部材として好適な電気絶縁
性組成物について鋭意研究を重ねた結果、低密度ポリエ
チレンに対して、ポリシクロオクテネマーを配合した組
成物は、高度な電気特性を有し、特にインパルス破壊特
性、及び高温下におけるインパルス破壊特性が極めて良
好であることを見出し、本発明するに至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題は、低密度ポリ
エチレン１００重量部に対して、ポリシクロオクテネマ
ーを５〜２０重量部配合してなることを特徴とする電気
絶縁性組成物によって解決される。好ましくはＪＩＳ
Ｋ６７６０によって測定されたメルトインデックス及び
密度がそれぞれ０．２〜３．０ｇ／１０ｍｉｎ、０．９
１５〜０．９２５ｇ／ｃｍ³ である低密度ポリエチレン
１００重量部に対して、ポリシクロオクテネマーを５〜
２０重量部配合してなることを特徴とする電気絶縁性組
成物によって解決される。

【０００７】

【作用】低密度ポリエチレン１００重量部に対して、ポ
リシクロオクテネマーを５〜２０重量部配合した組成物
とすることで、高度な電気特性を有し、特にインパルス
破壊特性、及び高温下におけるインパンルス破壊特性が
極めて良好となる。

【０００８】次に本発明で用いる材料について詳細に説
明する。本発明に用いる低密度ポリエチレンとしては、
いわゆる高圧法による低密度ポリエチレンであって、例
えばエチレンを酸素、ペルオキシド、アゾ化合物等の開
始剤により１０００〜２０００気圧程度、１５０〜２５
０℃程度の条件下にて重合されたものである。

【０００９】本発明に用いる低密度ポリエチレンは、い
わゆる高圧法による低密度ポリエチレンであれば、公知
の低密度ポリエチレンを用いることができるが、ＪＩＳ
Ｋ６７６０によって測定されたメルトインデックス
（以下、単にメルトインデックスという）が０．１〜
４．０、好ましくは０．２〜３．０、就中０．８〜１．
３ｇ／１０ｍｉｎ、ＪＩＳ Ｋ６７６０によって測定し
た密度（以下、単に密度という）が０．９０５〜０．９
３０、好ましくは０．９１５〜０．９２５ｇ／ｃｍ³ 就
中０．９１８〜０．９２２ｇ／ｃｍ³ である。メルトイ
ンデックスが０．１ｇ／１０ｍｉｎよりも小さい、また
は４．０ｇ／１０ｍｉｎよりも大きいものは成型加工性
に劣る傾向にある。また、密度が０．９０５ｇ／ｃｍ³
よりも小さいもの、０．９３０ｇ／ｃｍ³ よりも大きい
ものはインパルス破壊強度に劣る傾向にある。

【００１０】また、本発明に用いる低密度ポリエチレン
は、破断点伸びは４５０〜８００％、就中５５０〜７５
０％、熱分析（ＤＳＣ）法による融点が１００〜１１５
℃、好ましくは１０５〜１１０℃であるものを用いるこ
とが好ましい。破断点伸びは４５０よりも小さくても、
８００％よりも大きくても機械的強度の点で問題が生じ
る傾向がある。熱分析（ＤＳＣ）法による融点が１００
℃未満のものでは、機械的強度の点で問題が生じる傾向
にあり、１１０℃よりも大きいものはインパルス破壊強
度に劣る傾向にある。なお、熱分析（ＤＳＣ）法による
融点の測定方法は、具体的には昇温速度１０℃／ｍｉ
ｎ、窒素ガス雰囲気（１００ｍｌ／ｍｉｎ）条件下で行
なう。

【００１１】上記の中でも、ＪＩＳ Ｋ６７６０によっ
て測定されたメルトインデックス及び密度がそれぞれ
０．２〜３．０ｇ／１０ｍｉｎ、０．９１５〜０．９２
５ｇ／ｃｍ³ であるものが好ましく、特にＪＩＳ Ｋ６
７６０によって測定されたメルトインデックス及び密度
がそれぞれ０．２〜３．０ｇ／１０ｍｉｎ、０．９１５
〜０．９２５ｇ／ｃｍ³ であって、かつ熱分析（ＤＳ
Ｃ）法による融点が１０５〜１１０℃であるものが好ま
しい。

【００１２】上記低密度ポリエチレンに市販品として
は、三菱油化社製ＺＦ−３０Ｒ（メルトインデックス
１．１ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９２０ｇ／ｃｍ³ ）、
三菱油化社製ＨＥ−３０（メルトインデックス０．３ｇ
／１０ｍｉｎ、密度０．９２０ｇ／ｃｍ³ ）、三菱油化
社製ＺＦ−５０（メルトインデックス０．７ｇ／１０ｍ
ｉｎ、密度０．９２４ｇ／ｃｍ³ ）、宇部興産社製ＵＢ
ＥＣ５３０（メルトインデックス１．１ｇ／１０ｍｉ
ｎ、密度０．９２０ｇ／ｃｍ³ ）、住友化学社製スミカ
センＣ−２１５（メルトインデックス１．４ｇ／１０ｍ
ｉｎ、密度０．９２０ｇ／ｃｍ³ ）、日本石油社製Ｗ−
３００（メルトインデックス２．０ｇ／１０ｍｉｎ、密
度０．９１９ｇ／ｃｍ³ ）等が挙げられる。特に三菱油
化社製ＺＦ−３０Ｒ（メルトインデックス１．１ｇ／１
０ｍｉｎ、密度０．９２０ｇ／ｃｍ³ ）は好適に用いら
れる。

【００１３】本発明で用いるポリシクロオクテネマーと
しては、公知のポリシクロオクテネマーを用いることが
でき、例えば、密度が通常０．８５０〜０．９５、就中
０．８８〜０．９５ｇ／ｃｍ³ のものである。またＪＩ
Ｓ Ｋ６９１１によって測定した誘電率は２．０〜２．
８、好ましくは２．１〜２．５である。ポリシクロオク
テネマーの配合量は、低密度ポリエチレン１００重量部
に対して、５〜２０重量部配合する。５重量部未満であ
るとインパルス破壊特性が低下する傾向にあり、また２
０重量部よりも大きくてもしてインパルス破壊特性が低
下する傾向にある。

【００１４】上記ポリシクロオクテネマーの市販品とし
ては、例えば、インペックスケミカル社製ペステナマー
８０１２（密度０．９１ｇ／ｃｍ³ ，誘電率２．３６）
等が挙げられる。

【００１５】本発明の絶縁性組成物は必要に応じて架橋
して用いてもよい。この場合、架橋剤として、ジアルキ
ルパーオキサイド、ジアルコキシパーオキサイド、ジア
シルパーオキサイド等の有機過酸化物が用いられる。例
えば、ジクミルパーオキサイド、ジターシャリーブチル
パーオキサイド等を適宜用いればよい。本発明の電気絶
縁性組成物を有機過酸化物によって架橋する場合には、
１５０〜２９０℃、好ましくは１７０〜２５０℃にて、
１０〜１２０分間加熱処理すればよい。

【００１６】また、架橋は、シラン架橋タイプであって
もよい。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルト
リエトキシシランのようなシラン化合物と、ジクミルオ
キサイド、ヒドロキシペプチルオキサイド等のラジカル
発生剤とにより低密度ポリエチレンにグラフトさせ、該
シラングラフト化された低密度ポリエチレンをジブチル
チンジウラレート、ジブチルチンジアセテート等のシラ
ノール縮合触媒を添加混合し、水分存在下で架橋すれば
よい。

【００１７】また、本発明の組成物は電子線照射によっ
て架橋してもよい。電子線の照射量は通常２〜３０Ｍｒ
ａｄ程度である。

【００１８】さらに本発明の組成物を架橋するときには
架橋助剤を配合してもよい。架橋助剤としては、ジビニ
ルベンゼン、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレ
ート、４，４´−イソプロピリデンジフェノールビス
（ジエチレングリコールメタクリレート）エーテル、ト
リアリルトリメリテート、２，２´−ビス（４−アクリ
ロキシジエトキシフェニル）プロパン等の芳香族多官能
性化合物、ｓｙｎ−１，２−ポリブタジエン、１，４−
ブタンジオールジアクリレート、Ｎ，Ｎ´−メチレンビ
スアクリルアミド、エチレングリコールジメタアクリレ
ート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、トリ
メチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリス
リトールテトラメタクリレート、１，６−ヘキサジオー
ルメタクリレート、テトラヘキサンジオールジメタクリ
レート等の脂肪族多官能性化合物、トリアリルイソシア
ヌレート、トリアリルシアヌレート、トリアクリロイル
ヘキサヒドロ−１，３，５−トリアジン、ジアクリルク
ロレンデート等の脂肪族多官能性環状化合物、アルムニ
ウムアクリレート、アルミニウムメタクリレート、亜鉛
アクリレート、亜鉛メタクリレート、マグネシウムアク
リレート、マグネシウムメタクリレート、カルシウムア
クリレート、カルシウムメタクリレート、ジルコンアク
リレート、ジルコンメタクリレート等の含金属多官能性
化合物等を例示され、これらの１種または２種以上を
０．１〜３．０重量部程度添加すれば良い。上記架橋助
剤中、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌ
レート、トリアクリロイルヘキサヒドロ−１，３，５−
トリアジンが好ましい。

【００１９】本発明の低密度ポリエチレン１００重量部
に対して、ポリシクロオクテネマー５〜２０重量部配合
してなる電気絶縁性組成物には、本発明の目的を損なわ
ない程度に酸化防止剤、滑剤、安定剤、充填剤、着色剤
等を配合してもよい。

【００２０】酸化防止剤としては、ヒンダードフェノー
ル系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤等が例示される。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、公知もの
を使用でき、例えば、テトラキス［メチレン−３−
（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェ
ノール）プロピオネート］（チバガイギー社製イルガノ
ックス１０１０）、２，２−チオ［ジエチル−ビス−３
−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフ
ェノール）プロピオネート］（チバガイギー社製イルガ
ノックス１０３５）、４，４´−チオビス（３−メチル
−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）（大内新興社製ノ
クラック３００）、４，４´−メチレン−ビス（３，５
−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）（英ＩＣＩ社製ア
イオノックス２２０）、アミン系酸化防止剤としては、
例えばＮ，Ｎ´−ジ−β−ナフチル−ｐ−フェニレンジ
アミン（大内新興社製ノクラックホワイト）、Ｎ，Ｎ´
−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン（大内新興社製
ノクラックＤＰ）、Ｎ，Ｎ´−ジイソプロピル−ｐ−フ
ェニレンジアミン（デユポン社製アンチオキシダントＮ
ｏ．２３）、Ｎ，Ｎ´−ビス（１−メチル−ヘプチル）
−ｐ−フェニレンジアミン（Ｅａｓｔｍａｎ ｃｈｅｍ
社製Ｅａｓｔｚｏｎｅ３０）、フェニル，ヘキシル−ｐ
−フェニレンジアミン（Ｐｅｎｎｗａｌｔ社製ＮＴＯ３
´３´）、Ｎ，Ｎ´−ジ−β−ナフチル−ｐ−フェニレ
ンジアミン（精工化学社製Ｎｏｎｆｅｌｅｘ Ｆ）、
Ｎ，Ｎ´−ビス（１−エチル，３−メチルペンチル）−
ｐ−フェニレンジアミン（ユニロイヤル社製Ｆｌｅｘｚ
ｏｎ８−Ｌ）、２−メルカプトメチルベンズイミダゾー
ル（大内新興社製ノクラックＭＭＢ）、２−メルカプト
メチルベンズイミダゾール亜鉛塩（大内新興社製ノクラ
ックＭＭＢＺ）等を挙げることができる。上記の酸化防
止剤の中でもヒンダードフェノール系酸化防止剤、特に
４，４´−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチ
ルフェノール）が好ましい。

【００２１】滑剤としては、従来公知のものが広く使用
でき、例えばステアリン酸、及びステアリン酸亜鉛、ス
テアリン酸スズ、ステアリン酸カルシウム、ステアリン
酸鉛、ステアリン酸マグネシウム等のステアリン酸金属
塩、イソステアリン酸、酪酸、カプリン酸、カプロン
酸、ラウリン酸、オレイン酸、及びそれらの金属塩、ビ
ニルステアレート、ｎ−ブチルステアレート等の脂肪酸
エステル、ステアリン酸アミド、オキシステアリン酸ア
ミド、オレイン酸アミド、リシノール酸等の脂肪酸アマ
イド、パラフィン等の１種または２種以上が用いられ
る。

【００２２】本発明の電気絶縁性組成物は、通常の混練
手段によって、例えばバンバリーミキサー、ヘンシュル
ミキサー、ニーダ、ロール、ブレンダなどによって混練
され、次いで押出し機、射出成型機などの成型機を用い
て特定の製品形状、例えば電線用電気絶縁層、高圧ケー
ブルの接続部、端末部等の機器用高圧電気絶縁性用部
材、テープ、シート、スペーサー、プラグ、ソケット、
パイプ、絶縁棒、各種電装成型品、回路部品、封止材料
等に加工される。

【００２３】本発明の電気絶縁性組成物を電力ケーブル
の絶縁層として用いる場合には、公知の方法にて形成す
ればよい。例えば、加圧押出、チュービング法によって
導体上に連続形成される。また、６６ｋｖ以上程度の電
力ケーブルでは、内部半導電層、外部半導電層を適宜設
ければよい。導体上にセパレーターテープを施すもの、
絶縁層上にさらにシース層を設ける態様であってよい。

【００２４】本発明の絶縁性組成物を電力ケーブルの絶
縁体として用いる場合には、ケーブルの導体は、純銅、
軟銅、硬銅等の公知の導体を用いればよい。絶縁層の厚
さは、送電容量に応じて適宜設計すればよく、たとえば
１〜３０ｍｍ程度である。

【００２５】（実施例１〜６、比較例１〜４）表１に示
す各成分をロールミルを用いて１２０℃にて混練し、圧
縮成型器中で１２０℃で１５分間溶融成型し、厚さ０．
３ｍｍのシートを得た。なお、架橋の場合は、１８０℃
で２０分間加熱プレス成型を行った。該シートは室温ま
たは９０℃にてインパルス破壊特性試験を行った。

【００２６】なお、実施例、比較例で用いた配合剤は、
以下の通りである。 １）低密度ポリエチレン（三菱油化社製、ＺＦ−３０
Ｒ、密度０．９２０ｇ／ｃｍ³ 、メルトインデックス
１．１ｇ／１０分、破断点伸び７４０％、ＤＳＣによる
融点１０６℃） ２）ポリシクロオクテネマー（インペックスケミカル社
製、ペステネマー８０１２、密度０．９１ｇ／ｃｍ³ 、
誘電率２．３６） ３）ジクミルパーオキサイド（日本油脂製ＤＣＰ） ４）酸化防止剤（大内新興社製、Ｎ−３００、４，４´
−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノ
ール））

【００２７】（インパルス破壊特性試験）改良型ＭｃＫ
ｅｏｗｎ電極系にて１×４０μｓｅｃの負極インパルス
標準波を予想破壊電圧の７０％値を初期値として、室温
及び９０℃にて、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、ワイブル解析後、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、結果を表１に示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】本発明の絶縁性組成物は、非架橋の場合
で、低密度ポリエチレン単独よりもインパルス破壊電圧
が２０〜３０ｋｖ／ｍｍ大きく、また高温（９０℃）に
おいてもインパルス破壊電圧が３２〜４７ｋｖ／ｍｍ大
きい。また、架橋の場合においても、低密度ポリエチレ
ン単独よりもインパルス破壊電圧が１５〜２２ｋｖ／ｍ
ｍ大きく、また高温（９０℃）においてもインパルス破
壊電圧が５１〜１０９ｋｖ／ｍｍ大きい。

【００３０】

【効果】本発明における絶縁性組成物は、電気破壊強度
等の電気特性、特に高温における、電気破壊強度が良好
である。したがって、高圧の電気絶縁体として極めて有
望なものであり、大容量の電力ケーブルの絶縁体として
適用でき、かつその信頼性が高まる。また、電気破壊強
度等の電気特性が優れているが故に、従来までの絶縁層
を低減することができ、電力ケーブルの小型化が図れ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低密度ポリエチレン１００重量部に対し
   て、ポリシクロオクテネマー５〜２０重量部配合してな
   ることを特徴とする電気絶縁性組成物。
2. 【請求項２】 上記低密度ポリエチレンが、ＪＩＳ Ｋ
   ６７６０によって測定されたメルトインデックス及び密
   度がそれぞれ０．２〜３．０ｇ／１０ｍｉｎ、０．９１
   ５〜０．９２５ｇ／ｃｍ³ である特許請求の範囲第１項
   記載の電気絶縁性組成物。