JPS58133702A - 電気絶縁材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に約１０　ｋＶ以上の中高圧用ケーブル及
び導線におけるポリオレフィンをベースとし，ウォータ
ー・ツリーインクの発生を阻止する添加剤を含む電気絶
縁材に関する。

電気的に要求されるポリオレフィン絶縁（オには。

「電気化学ツリー・インクＪ　（ＥＣＴ）又は「ウォー
ター・ツリーインク（　ｗａｔｅｒ　ｔｒｅｅｉｎｇ　
ｌと呼ばれる現象が生じる。特に合成樹脂で絶縁された
中高圧ケーブルの運転安全性に関して重要なこの現象は
樹枝状の形成物の発生，いわゆるＥＣＴ構造を生ぜしめ
る。

適当に着色することによって特にコントンスト（二冨み
また鮮明に観察することのできるようにされたＥＣＴ構
造の外観は極めて多．様である。基本的には次の二形態
に分けられる： ［ヘンテッド−ツリーＪ　　（　ｖｅｎｔｅｄ　ｔｒｅ
ｅｓ　）　　：絶縁材の表面から発し，絶縁材中に広が
るもの。

［（つ・９イ・ツ９−Ｊ　（ｂｏｗ−ｔｉｅ　ｔｒｅｅ
ｓ　）　：１色縁材の内部で生じるもの。

ＥＣＴ発主の機構は長いこと明らかでながった。し力叱
一般に、ＥＣＴ構造の発生には電界と水の存在が必要で
あると考えられ、従ってＥＣＴ構造は・クォーター・ツ
リーイングともいわれる。このウォーター・ツリーイン
グの発生個所は、例えば不純物、＃果した混合物、空洞
１間隙、亀裂又は境界面のような欠陥１刃所であると思
われるが。

そのうちの一部がウォーター・ツリー４ングを生じるに
すぎない。大工業規模で製造された絶縁材の場合完全に
は除去することのできない欠陥個所から、樹枝状構造は
電界の方向に拡がる。

ＥＣＴ構造は絶縁材の局部的な変化を意味することから
、特に電気的な絶縁破壊の強さに関して絶縁材に損傷を
生ぜしめる◎従っテラオーター・ツリー４ングの成長を
阻止するが又は少なくとも遅らせるための数多くの試み
がすぐになされている。

ウォーター・ツリーイングの発生を阻屯する手段の一つ
は、絶縁層に例えば鉛又はアルミニウムから成る金属被
覆又は金属ジャケットを施すことにある。しかしこの種
の水遮蔽層を宵するケーブルは金属被覆を有さないケー
ブルに比して費用が嵩むばかりでなく、重たく、従って
取り扱いが困難である。

このことから、絶縁層（又は境界層）に付加物を添加す
ることによってＥＣＴ構造の発生を阻止することはすで
に試みられている。その際使用された多数の化合物のう
ち、例えばステアリン酸（西ドイツ特許出願公開第２４
２’５７６０号明細書及び英国特許第１４７３８６７号
明細書）、塩化ナトリウム及び硫酸ナトリウム又は他の
強電界液（西ドイツ特許出願公告第２５３７２８３・１
号明細書、及び米国特許第４０４２７７６号明細Ｘ？）
。

安定な水化物形成塩１例えば塩化カルシウム及び塩化マ
グネシウム、並びに塩基性無水物（西ドイツ特許出願公
開第２８１７８０４号明細偶及び英国特許第１５８４５
０１号明細書）、シリカゲル及び五峻化燐（西ドイツ特
許出願公開第２７５４３３６号明細書）、オルガノ７ラ
ン（米国特許第４１４４２０２号、同第４２１２７５６
号及び同第４２６３１５８号明細書並びに西ドイツ特許
出Ｉ顔公開第２８０５８７．５号明細酊）、酸化鉛及び
塩基性鉛化合物（西ドイツ特許出願公開第２５２３８４
４号及び同第２８０６７５２号明細書）。

有機インシアネート（米国特許第４２８２３３３号明細
書）、ポリマー材料上にグラフト重合されたシラン化合
物（西ドイツ特許出１頭公開第２９３５２２４−号明細
書）及びジケトン、サルチル酸又はシッフの塩基の金属
錯体（ヨーロッパ特許出願公開第２７３００号明細書）
を挙げることができる。

塩様の化合物又は電解液を添加するという上記の提案と
は異なりあるいはそれとは逆に、絶縁材中に細かく配分
された水溶性及び／又は吸湿性塩の着をｌ（ｌ　　ｐ’
ｐｍ及び有利には１０　　ｐｐｍ以下に保持するという
提案もすでになされている（西ドイツ特許出願公開８２
９１１７５６号明細書）。

しかしこれらのすべての手段は部分的に矛盾し。

未だに所望の効果を生じていないことは明らかである。

ＣｉｇｒｅＬ　、すなわち１９８０年の国際高圧会議に
おける報告書には、（高圧）ケーブルに防水金属遮蔽を
設けて水分の浸入を阻止することが推賞された旨記載さ
れ°Ｃいる（　［ｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ　、第７１巻、
１９８１年、第４４８頁以降）。

本発明の目的は、最初（一記載した形式の電気絶縁材に
おいて、ウォーター・ツリーイングの発生を適当な添加
剤によって効果的にまた恒久的に明止し、これにより経
費の嵩む手段１例えば金属ジャケットを省略することに
ある。

この目的は本発明によれば、電気絶縁材が添加に′／２
シ 〔式中Ｘ　−０又ハＳ、　Ｒ−Ｈ又ハフ　ル＋　ル基　
）ｊｌ・　Ｒ”−Ｈ，アルキル基、シクロアルキル基又
はアリール基である〕のバルビッール酸又は２−チオバ
ルビッール酸及び／又はバルビッール酸誘導体を含むこ
とによって達成される。５位のアルキル基及びシクロア
ルキル基は不飽和であってもよく、基Ｒ１及びＲ２は同
−又は異なっていてもよい。

本発明による電気絶縁材において、ウォーター・ツーリ
ーーイングの発生を阻止する添加剤はバルビッール酸又
はチオバルビッール酸及びこれらの化合物の誘導体であ
る。

バルビッール酸の誘導体（前記式参照）のうち次の化合
物を特に使用することができる：Ｒ’　−Ｈ−Ｃｔ　〜
Ｃｔａアルキル基（置換アルキル基例えばベンジル基、
フェネチル基及びシクロヘキンルベンチル基を含ｂ）、
Ｃ，、〜ｃ８アルケニル基、’ｃ３〜Ｃ８シクロアルキ
ル基又は−シクロアルケニル基、フェニル基及びトリル
基；Ｒｔ　−Ｈ−ＣＩ−Ｃｓ　アルキル基（置換アルキ
ル基１例えばベンジル基を含む）、Ｃ１〜ｃ４アルケニ
ル基又はフェニル基；及び Ｒ−Ｈ及びＣ，−Ｃ，アルキル基（置換アＩレキル基１
例えばベンジル基及びフェネチル基を・、１む）。

チオパルどツール酸の誘導体としては特に次の化合物が
挙げられる： Ｒ’−Ｈ，Ｃ，〜Ｃ６アルキル基（置換アルキル基例え
ばベンジル基及びフェネチル基を含む）、Ｃ６〜Ｃ８シ
クロアルキル基及びフェニルＪ・にＲ”−Ｈ，Ｃ，〜Ｃ
，アルキル基（置換アルキル基例えばベンジル基を含む
）及びフェニルノ、にＲ−Ｈ及びＣ１〜Ｃ，アルキル基
（置換アルキル基１例えばベンジル基を含む）。

例えば次の化合物が挙げられる： ５−ステアリルバルビッール酸、５．５−；′エチルバ
ルビッール酸（バルビタール）、５．５−ジアリルバル
ビッール酸（７′ロバルビダール）、５−エチル−５−
フェニルバルビッール酸（ソエノバルビタール）、５−
エチル−５−（１−ンクσ−−キセニル〕−バルビッー
ル酸（シフロバルビタール）、ｌ−メチル−５−エチル
−５−フェニルバルビッール酸（メチルフェノパルビタ
ール）及び１．５−ジメチル−５−（１−シクロへキセ
ニル）　−バルビッール酸（ヘキソパルピ９−／Ｌ／）
。

ケーブル及び導線以外（二本発明による電気絶縁材はソ
ケット及びケーブル装具にも使用することができる。基
体としてはこの絶縁材の場合ポリオレフィン、すなわち
網状化されているが又はされていない材料を使用する。

特に本発明による絶縁材ではポリエチレン（ＰＥ）及び
網状化ポリエチレン（ＤＰＥ）つ；使用される。この他
にエチレンコポリマー、例エバエチレンープロピレンー
コポリマー（ＥＰＲ）、エチレン−酢酸ヒニルーコポリ
マー（ＥＶＡ）及びエチレンーアルキルアクリンートー
コホリマー（例えばエチレン−エチルアクリレート−及
び−ブチルアクリレート−コポリマ−）並ヒにエチレン
−プロピレン−ジエン−ターボリン−及びこれらのエチ
レン−コポリマー及びターポリマーとポリオレフィン、
特にポリエチレン及びポリプロピレンとの混合物（ブレ
ンド）を使用することができる。これらのポリマー又は
ポリマー混合物は、すでに記載したように網状化されて
いる状態でもまた網状化されていない状態でも使用する
ことができる。この場合網状化は過酸化物で又はエネル
ギーの強い放射線で行うことができる。

添加剤の量は電気絶縁材の全量に対して約０．５〜５重
量％であってよい。ケーブル及び導線の場合、バルビッ
ール酸並びにバルビッール酸誘導体は適当な絶縁層並び
に境界層に、すなわち内部及び外部導電層に添加するこ
とができる。この場合添加剤は一層又は全層内に存在し
ていてよい。有利には添加剤の量は約１〜２重１％であ
る。

ウォーター・ツリー・インクの発生が減少したことを示
すため、高純度の不安定な低密度熱可・ｆ１性ポリエチ
レン（、ＬＤＰＥ）つ・ら、添加剤を用い−ごまた用い
ずに、厚さ３亜のプレートを製造した。この場合本発明
による絶縁材を製造するため、プレート財の一部にプレ
ス前にバルビッール酸又はバルビッール酸誘導体を種々
の濃度で混入した。次いでプレート状の試験体を１０　
ｋＶ　／　６０　Ｈ２で電気的に負荷した。その際両表
面を７０℃に加熱した３％塩化ナトリウム溶液と直接接
触させた。負荷時間はＩ’　３０時間であった。

この実験結果は、バルビッール酸含有プレート試験体が
同じ実験条件下におけるバルビッール酸を含まない試験
体に比して極く僅かなＥＣＴ構造を灯するにすぎないこ
とを示す。更にＥＣＴ−構造体の大きさに著しい差異が
存在する。すなわちバルビッール酸添加剤を含まない試
験体における電界り向へのＥＣＴ構造の長さの伸長は１
５００μ島にまで達するが、バルビッール酸を含有する
試験体は礪めて小さなＥＣＴ構造（部分的には５０μｍ
以ド）を有するにすぎない。

約１％の添加剤で得られる結果を次に例示する。

僅かなバルビッール酸１１度でＥＣＴの発成を芹しく減
少し得ることが明らかである。これは、絶縁材の電気特
性が全く影響されないか又は囁く１吊かに影響されるに
ｒぎないという池の利点を有する。バルビッール酸の塩
又はバルビッール酸誘導体の塩を添加した場合、ＥＣＴ
構造の長さは同様に短縮させることができるが、本発明
による添加剤（例えばバルビッール酸すｌラム５００μ
鶏。

及びシクロパルビタールーカルシウム７００μ痛）の場
合と同程度ではない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ポリオレフィンをベースとし、ウォーターツリーイ
   ンクの発生を阻止する添加剤を含む電気絶縁材において
   、該電気絶縁材が添加剤として次の構造式： 〔式中Ｘ−Ｏ又はＳ、Ｒ−Ｈ又はアルキル、Ｒ’　、Ｒ
   ”−”Ｈ．アルキル基，シクロアルキル基又はアリール
   基である〕のノ（ルＪツール酸又は２−チオパル♂ツー
   ル酸及び／又はバルビッール酸誘導体を含むことを特徴
   とする電気絶縁材。 ２）添加剤の量が全重量（二対して約０．５〜５重１％
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電
   気絶縁材。