JPH11172011A - 架橋ポリオレフィン組成物の製造方法 - Google Patents

架橋ポリオレフィン組成物の製造方法

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JPH11172011A
JPH11172011A JP34523097A JP34523097A JPH11172011A JP H11172011 A JPH11172011 A JP H11172011A JP 34523097 A JP34523097 A JP 34523097A JP 34523097 A JP34523097 A JP 34523097A JP H11172011 A JPH11172011 A JP H11172011A
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JP
Japan
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polyolefin
crosslinking agent
mixer
polyolefin composition
oxygen
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JP34523097A
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Satoshi Kunimura
智 國村
Nozomi Natori
望 名取
Yasuo Suzuki
康雄 鈴木
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリオレフィンに架橋剤を含浸して架橋ポリ
オレフィン組成物を製造する方法において、架橋剤の酸
化による該組成物の劣化を防止すると共に、安全に該組
成物を製造する方法を提供する。 【解決手段】 上記架橋剤を含浸する工程を、酸素不存
在下、若しくは低濃度の酸素存在下密閉系で行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、架橋ポリエチレン
絶縁電力ケーブル(CVケーブル)の絶縁体に用いられ
る架橋ポリエチレン組成物等の架橋ポリオレフィン組成
物を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの絶
縁体を形成するには、低密度ポリエチレン(LDPE)
に老化防止剤、架橋剤を添加して、これを混練して混和
物とし、このものを導体上に直接又は内部半導電層を介
して押出被覆し、次いで架橋設備にて加熱して低密度ポ
リエチレンを架橋させる方法が採られている。
【0003】この低密度ポリエチレンに老化防止剤、架
橋剤を添加する方法としては、特開昭57−65726
号公報、同57−149342号公報、同63−207
627号公報等にあるように、低密度ポリエチレンにま
ず老化防止剤を添加し、老化防止剤の融点以上の温度で
混練し、老化防止剤を分散させたペレットとする。次い
で、架橋剤を加熱溶融して液状化し、これを上記ペレッ
トに添加し、混合して架橋剤をこれに含浸させる方法が
ある。
【0004】昨今の電力ケーブルの高電圧化に伴い、絶
縁体に異物が混入すると、絶縁破壊を起こすことから、
用いる材料のクリーン化が計られている。そのため、上
記混練、混合のために用いられる混合機は、密閉型のも
のが多く使用されるようになってきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、密閉型
の混合機にポリオレフィンと架橋剤を入れて混合、含浸
させると、混合機内部に存在する空気中の酸素により、
架橋剤が酸化されてポリオレフィン組成物の架橋特性が
変化してしまうという問題があった。又、混合機内でし
ばしば発生する静電気により架橋剤蒸気に引火し、最悪
の場合は爆発する恐れがあった。
【0006】本発明は、上記のような架橋剤の酸化によ
るポリオレフィン組成物の劣化を防止すると共に、安全
に架橋ポリオレフィン組成物を製造する方法を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究を行
った結果、上記含浸工程を酸素が存在しないか、低濃度
下で行うことにより、本発明の目的が達成し得ることを
見出して、本発明を完成した。
【0008】すなわち、本発明は、ポリオレフィンに架
橋剤を含浸することによって架橋ポリオレフィン組成物
を製造する方法において、該含浸処理を酸素不存在下、
若しくは低濃度の酸素存在下密閉系で行うことを特徴と
する架橋ポリオレフィン組成物の製造方法を要旨とす
る。又、本発明の方法は、混合機にポリオレフィン及び
架橋剤を入れた後、該混合機内部を不活性ガスで置換し
て、該混合機を密閉して両者を混合することを特徴とす
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明で用いられるポリオレフィ
ンとしては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレ
ン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポ
リプロピレン、エチレン−プロピレンランダム共重合
体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン
−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸
エステル共重合体等の1種又は2種以上を混合して用い
ることができるが、電力ケーブルの絶縁体等の用途に
は、低密度ポリエチレンが好ましく、特にエーテル化合
物等の不純物を含まないものが好ましい。
【0010】又、架橋剤としては、有機過酸化物、例え
ば、メチルエチルケトンパーオキサイド、アセチルアセ
トンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類、1,
1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメ
チルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(t−
ブチルパーオキシ)バレレート等のパーオキシケタール
類、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイド
ロパーオキサイド、p−メンタンハイドロパーオキサイ
ド等のハイドロパーオキサイド類、ジ−t−ブチルパー
オキサイド、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミ
ルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t
−ブチルパーオキシ)ヘキサン等のジアルキルパーオキ
サイド類、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパー
オキサイド等のジアシルパーオキサイド類、ジイソプロ
ピルパーオキシジカーボネート、ジミリスチルパーオキ
シジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシ
ル)パーオキシジカーボネート等のパーオキシジカーボ
ネート類、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ブチ
ルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチル
パーオキシベンゾエート等のパーオキシエステル類が挙
げられる。これらは、1種類、又は2種類以上混合して
用いることができる。これらの過酸化物の中でも、ジク
ミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド
が好ましい。
【0011】架橋剤のポリオレフィンへの配合量は、特
に限定されるものではないが、通常ポリオレフィン10
0重量部に対して0.5〜5重量部の範囲とされる。な
お、架橋剤は、再結晶等の精製処理を施して不純物、特
にエーテル化合物を除去したものを用いることにより、
得られる組成物の電気的特性が良好となって好ましい。
【0012】本発明に係るポリオレフィン組成物は、架
橋剤を必須成分とするが、架橋剤と共に、老化防止剤も
成分とすることができる。該老化防止剤としては、4,
4′−チオビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノー
ル)、N,N′−ジ−β−ナフチル−p−フェニレンジ
アミン、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノー
ル、n−オクタデシル−3−(3′,5′−ジ−t−ブ
チル−4′−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、テ
トラキス[メチレン−3−(3′,5′−ジ−t−ブチ
ル−4′−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタ
ン、トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ
ベンジル)イソシアヌレート、ジラウリル−3,3′−
チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3′−チオ
ジプロピオネート、ジステアリル−3,3′−チオジプ
ロピオネート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−
ラウリルチオプロピオネート)、トリス(ノニルフェニ
ル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトール
ジホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェ
ニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブ
チルフェニル)−4,4′−ビフェニレン−ジホスファ
イト等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を混合し
て用いることができる。
【0013】老化防止剤の配合量は限定されるものでは
ないが、通常ポリオレフィン100重量部に対して0.
05〜0.5重量部の範囲とされる。なお、老化防止剤
も、再結晶等の精製処理を施して不純物、特にエーテル
化合物を除去したものを用いることにより、得られる組
成物の電気的特性が良好となって好ましい。
【0014】次に、本発明に係る組成物の製造法を説明
する。ここではポリオレフィンの形態としてペレットを
用いた例を示すが、パウダー或いは顆粒であっても同様
である。本発明に係るポリオレフィン組成物は、架橋剤
を配合したものであるが、架橋剤と共に老化防止剤を配
合するときは、老化防止剤を最初に配合するのが望まし
い。すなわち、まず、ペレットに老化防止剤を添加し、
押出機等の溶融混練機に投入して混練した後、冷却して
造粒する。老化防止剤は固体粉末状のままで添加しても
良く、コンパウンドの架橋特性に悪影響を及ぼさなけれ
ば、その融点以上に加熱して融液状として添加しても良
い。混練時間は5〜30分程度で良い。
【0015】次いで、造粒されたペレットに架橋剤を添
加して、架橋剤をペレットに吸収させる含浸工程が行わ
れるが、架橋剤の添加に先立ち、上記の状態のペレット
を、60℃以上の温度で1時間以上、好ましくは3〜1
0時間以上維持するのが望ましい。上記含浸工程は、混
合機、例えば低速攪拌機等に上記ペレットと所定量の架
橋剤を投入して攪拌、混合するすることにより行われ
る。攪拌時間は、10〜60分程度、好ましくは15〜
30分程度である。架橋剤は、固体粉末状のものを投入
してペレットの熱で溶融してペレットに浸透させても良
く、予め加熱溶融し、融液状としてから投入しても良
い。又、常温で液状のものはそのまま投入すれば良い。
この架橋剤を添加混合する際は、60℃以上の温度で行
うのが特に望ましい。
【0016】本発明は、上記含浸工程を酸素不存在下、
若しくは低濃度の酸素存在下密閉系で行うことを特徴と
する。より具体的には、混合機にポリオレフィン及び架
橋剤を入れた後、該混合機内部を不活性ガスで置換し
て、該混合機を密閉して両者を混合する方法が挙げられ
る。上記含浸工程は、酸素不存在下で行われるのが最も
好ましいが、その酸素濃度が5%以下、特に3%以下で
も効果を発揮する。混合機内部をそのような状態にする
際に用いられる不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴ
ンガス等が好適である。
【0017】上記含浸工程を経たペレット内部の架橋剤
を均一に分布させるために、ペレットを加熱して、熟成
しても良い。熟成は、3時間以上、好ましくは5〜48
時間ペレットを加熱するのが望ましい。加熱温度は、特
に上記の造粒温度以上の温度とするのが望ましい。熟成
を特に密閉容器内で行うと架橋剤の揮発、逸散を抑制
し、ポリオレフィンペレットの架橋特性の劣化を防止す
るという効果がある。
【0018】上記のようにして、架橋剤(及び老化防止
剤)が配合されたポリオレフィンペレットは、常法によ
り成型されて電力ケーブルの絶縁体や種々の成形品とさ
れた後、加熱され架橋されて目的の製品とされる。又、
この組成物は、架橋剤及び老化防止剤以外の種々の添加
剤、例えばカーボンブラック等の着色剤、トリアリルイ
ソシアヌレート等の架橋助剤、充填剤、紫外線吸収剤等
を適宜添加することができる。これら必要に応じて添加
される各種の添加物は、上記組成物を製造する際に、架
橋剤、又は老化防止剤を併用する場合は老化防止剤、と
同時に添加しても良く、得られた組成物に添加しても良
い。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 (実施例1,2)低密度ポリエチレンのペレット100
重量部に、老化防止剤としての4,4′−チオビス(6
−t−ブチル−3−メチルフェノール)0.3重量部を
添加し、ヘンシェルミキサーで混合した後、押出機に投
入し、加熱混練後、押出し造粒してペレットとした。こ
のペレットをV型ブレンダーに入れ、架橋剤としてのジ
クミルパーオキサイド2.0重量部を添加し、混合、含
浸を行った。この際、V型ブレンダー内部に窒素ガスを
吹き込んで置換し、その内部の酸素濃度を3%以下又は
5%以下とすると共にV型ブレンダーを密閉して行っ
た。得られたポリオレフィン組成物を加熱架橋して、そ
れらのスコーチングタイム及びゲル分率を下記の方法に
より測定し、比較例1の場合のスコーチングタイム及び
ゲル分率との比率を表1に示した。
【0020】スコーチングタイム 架橋した組成物から直径約45mmでダイス中空部を完
全に満たすに十分な厚さの(通常4〜5mm)円板状の
試料を作成し、この試料とローターを予め150℃に加
熱されたダイスに入れる。150℃で1分間保持した
後、直ちにローターを回転させ、ムーニー粘度と時間と
の関係を表す図に滑らかな曲線が得られるのに十分な数
の読み取りを行った図1のM(ムーニー粘度)−時間曲
線を作成する。この曲線によって図1のt5 又はt10
得られたとき試験を終了する。なお、ムーニー粘度は、
JIS K6300に定めたムーニー粘度計を使用して
測定する。図1でムーニー粘度の最低値をVm とする
と、t5 は粘度の読みがVm より5Mだけ上昇するまで
ダイスを閉じた時刻から経過した時間を表し、これをム
ーニー・スコーチ時間(スコーチングタイム)とする。
同様にt10はムーニー粘度の読みがVm より10Mだけ
上昇するまでの経過時間である。実施例及び比較例のス
コーチングタイムは、t5 になるまでの時間比である。
【0021】ゲル分率 ポリオレフィン組成物から作成した厚さ約2mmのシー
トを、160℃で予熱5分間、加圧40分間、又は18
0℃で予熱3分間、加圧15分間プレス架橋する。架橋
した上記のシートから0.40〜0.45g(1mm厚
×約20mm×約25mm)の試験片を切り取り秤量す
る。試験管にキシレン100〜150mlを入れ、この
中に試験片を入れる。試験片が入った試験管を110℃
で24時間保持する。試験片を試験管から取り出し、乾
燥器中80℃で24時間以上乾燥する。乾燥後の試験片
を秤量する。ゲル分率は次式により算出する。 G=W2 ×100/W1 ここで、G :ゲル分率(%) W1 :試験前の試験片の重さ(g) W2 :試験後の試験片の重さ(g)(比較例1)V型ブ
レンダーによるペレットへの架橋剤の混合、含浸を、窒
素ガスを吹き込まずに行った以外は、実施例1と同様に
してポリオレフィン組成物を得た。得られたポリオレフ
ィン組成物を加熱架橋して、そのスコーチングタイム及
びゲル分率を測定した。
【0022】[表1] 表1の結果から、低濃度酸素下にポリオレフィンに架橋
剤を含浸させると、得られる組成物の架橋特性が向上す
ることが判る。
【0023】
【発明の効果】本発明の方法を採用することにより、得
られるポリオレフィン組成物の架橋特性を、従来の方法
により得られるポリオレフィン組成物に比べて向上させ
ることができる。又、密閉型の混合機を使用する架橋剤
の含浸工程における引火、爆発の危険性を低減すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スコーチングタイムを求めるためのM(ムーニ
ー粘度)−時間曲線を表す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01B 3/44 H01B 3/44 D

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオレフィンに架橋剤を含浸すること
    によって架橋ポリオレフィン組成物を製造する方法にお
    いて、該含浸処理を酸素不存在下、若しくは低濃度の酸
    素存在下密閉系で行うことを特徴とする架橋ポリオレフ
    ィン組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】 混合機にポリオレフィン及び架橋剤を入
    れた後、該混合機内部を不活性ガスで置換して、該混合
    機を密閉して両者を混合することを特徴とする請求項1
    記載の架橋ポリオレフィン組成物の製造方法。
JP34523097A 1997-12-15 1997-12-15 架橋ポリオレフィン組成物の製造方法 Pending JPH11172011A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003041069A (ja) * 2001-08-02 2003-02-13 Nippon Unicar Co Ltd 接着性エチレン系樹脂組成物、その製造方法及びそれから得られる押出成形品
JP2012504169A (ja) * 2008-09-30 2012-02-16 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 改質剤を基材に結合させるプロセス
JP2013112787A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Mitsui Chemicals Tohcello Inc 太陽電池封止用樹脂シートの製造方法

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US8975341B2 (en) 2008-09-30 2015-03-10 Dow Global Technologies Llc Process for attaching a modifying agent to a substrate
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