JPS5919143B2 - Polymer composition for electrical insulation - Google Patents

Polymer composition for electrical insulation

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JPS5919143B2
JPS5919143B2 JP12205475A JP12205475A JPS5919143B2 JP S5919143 B2 JPS5919143 B2 JP S5919143B2 JP 12205475 A JP12205475 A JP 12205475A JP 12205475 A JP12205475 A JP 12205475A JP S5919143 B2 JPS5919143 B2 JP S5919143B2
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polymer composition
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electrical insulation
voltage
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寛 加藤
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Dainichi Nippon Cables Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐電圧特性の秀れた電気絶縁用重合体組成物に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electrically insulating polymer composition with excellent voltage resistance properties.

ポリオレフィン等の電気絶縁性重合体は優れた電気特性
、機械特性、化学的安定性を有し、なかでもポリエチレ
ンは誘電損失も少なくかつ架橋させて、その耐熱性を向
上させうるため押出被覆絶縁ケーブル等の電気機器用電
気絶縁材料として広く利用されている。ところが市販重
合体に含まれる微量の不純物あるいは成形加工の際に混
入する不純物、空隙部、空泡部(ボード)などのためポ
リオレフィン本来の耐電圧特性は損われるのが普通であ
る。
Electrically insulating polymers such as polyolefins have excellent electrical properties, mechanical properties, and chemical stability. Among them, polyethylene has low dielectric loss and can be crosslinked to improve its heat resistance, making it suitable for extrusion coated insulated cables. It is widely used as an electrical insulating material for electrical equipment such as. However, the inherent voltage resistance characteristics of polyolefins are usually impaired due to minute amounts of impurities contained in commercially available polymers or impurities mixed in during molding, voids, and voids (boards).

さらにポリオレフィン、特にポリエチレン又は5 架橋
ポリエチレンにおいては絶縁破壊に至る前駆段階でトリ
−現象と呼ばれる重合体の内部での樹木状の劣化侵蝕路
が形成され、該重合体の電気特性が急激に悪化すると共
にこの侵蝕路を介して、絶縁破壊が惹起されるという欠
点がある。
Furthermore, in polyolefins, especially polyethylene or 5-crosslinked polyethylene, a tree-like deterioration erosion path called the tree phenomenon is formed inside the polymer in the precursor stage leading to dielectric breakdown, and the electrical properties of the polymer rapidly deteriorate. Additionally, there is the disadvantage that dielectric breakdown occurs via this erosion path.

10この欠点を改善する目的で、従来、電圧安定剤と称
する物質を重合体に添加する試みがなされている。
10 In order to improve this drawback, attempts have been made to add substances called voltage stabilizers to polymers.

この電圧安定剤としてはある種の芳香族炭化水素、芳香
族アミノ化合物やあるいはある種の界面15活性剤等の
有機物質が用いられている。
As the voltage stabilizer, organic substances such as certain aromatic hydrocarbons, aromatic amino compounds, and certain surfactants are used.

しかし乍ら従来公知の電圧安定剤の重合体の耐電圧強度
改善効果は必ずしも充分であるとは言い難く、特に架橋
ポリエチレンの耐電圧強度を更に向上せしめることが出
来ないという大きな欠点が20ある。本発明は上記に鑑
みてなされたもので、N、N−ジ置換アニリン類が電気
絶縁性重合体、中でも特に架橋ポリエチレンに対して、
電圧安定剤として顕著な効果を有するのみならず、該重
合体に対25して何らの外観上あるいは機械的性質上悪
影響を及ばさないとの本発明者らの新知見に基づき開発
したものであつて電気絶縁性重合体とN、N−ジ置換ア
ニリン類とからなる電気絶縁用重合体組成物を提案する
ものである。
However, it cannot be said that the effect of improving voltage strength of conventionally known voltage stabilizer polymers is necessarily sufficient, and in particular, there is a major drawback in that the voltage strength of crosslinked polyethylene cannot be further improved. The present invention has been made in view of the above, and is based on the fact that N,N-disubstituted anilines are used in electrically insulating polymers, especially crosslinked polyethylene.
It was developed based on the inventors' new findings that it not only has a remarkable effect as a voltage stabilizer, but also has no adverse effect on the appearance or mechanical properties of the polymer. The present invention proposes an electrically insulating polymer composition comprising an electrically insulating polymer and an N,N-disubstituted aniline.

30本発明で用いる電圧安定剤としては、一般式R_、
/ 、、C” (ここにR_、、R_2は置換基を有する又は有しない
アルキル基であり、かつ置換基中の炭数を加えた合計炭
素数が2〜15のもの、R3は水素、アルキル基、アル
コキシ基、ヒト0キシ基であり、合計炭素数は15以下
である)で表わされるN,N−ジ置換アニリン化合物が
用いられる。
30 The voltage stabilizer used in the present invention has the general formula R_,
/,,C" (here, R_,, R_2 is an alkyl group with or without a substituent, and the total number of carbon atoms including the number of carbon atoms in the substituents is 2 to 15, R3 is hydrogen, alkyl An N,N-disubstituted aniline compound represented by a group, an alkoxy group, a human oxy group, and the total number of carbon atoms is 15 or less is used.

かかるN,N−ジ置換アニリン類の例としては下記1−
のものが挙げられる。
Examples of such N,N-disubstituted anilines include the following 1-
Examples include:

これらN,N−ジ置換アニリン類の単独もしくは2種以
上の混合物が本発明において、電圧安定剤として用いら
れる。
These N,N-disubstituted anilines may be used alone or in combination as a voltage stabilizer in the present invention.

上記N,N−ジ置換アニリン類の配合量はポリオレフイ
ン100重量部に対して0.01〜10重量部とするの
が好ましく、より好ましくは0.1〜3重量部である。
The amount of the N,N-disubstituted aniline compound is preferably 0.01 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyolefin.

本発明においては電気絶縁性重合体として、ケーブル、
トランス等の電気機器の電気絶縁用に通常用いられてい
るポリオ3レフイン類が用いられる。
In the present invention, cables,
Polio-3 reflexes, which are commonly used for electrical insulation of electrical equipment such as transformers, are used.

とりわけ次の一般式(上記中、RはH、又は炭素数7以
下のアルキル基、アルケニル基、アリール基を表わす。
In particular, the following general formula (in the above, R represents H, or an alkyl group, alkenyl group, or aryl group having 7 or less carbon atoms).

)で表わされるオレフインのポリマー コポリマーが好
ましい。かかるポリオレフインの例として、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン−1、エチレンー酢酸
ビニルコポリマー、ポリスチレン等が挙げられる。
) Olefin polymer copolymers are preferred. Examples of such polyolefins include polyethylene, polypropylene, polybutene-1, ethylene-vinyl acetate copolymer, polystyrene, and the like.

就中、ポリエチレンが特に好ましい。更に本発明で用い
るポリオレフイン類は前記代表例の混合物であつてもよ
く、あるいは該ポリオレフインに少量の他種重合体、た
とえばエチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロ
ピレン−ジエン三元重合体、ポリメチルアクリレート、
ポリメチルメタクリレート、1,2−ポリブタジエン、
1,4一ポリブタジエンなどが20重量%以下の範囲で
含まれていてもよい。本発明の組成物は、ポリオレフイ
ンとN,N−ジ置換アニリン類とを通常の混合装置、お
よび混合方法で混合することに依り容易に製造しうる。
Among these, polyethylene is particularly preferred. Furthermore, the polyolefins used in the present invention may be a mixture of the above representative examples, or the polyolefins may be combined with a small amount of other polymers, such as ethylene-propylene copolymer, ethylene-propylene-diene terpolymer, polymethyl acrylate,
polymethyl methacrylate, 1,2-polybutadiene,
1,4-polybutadiene and the like may be contained in an amount of 20% by weight or less. The composition of the present invention can be easily produced by mixing a polyolefin and an N,N-disubstituted aniline using a conventional mixing device and method.

更に本発明の組成物は有機過酸化物、あるいは有機過酸
化物一硫黄系架橋剤と必要に応じチウラム系、チアゾー
ル系、ジチオ酸系、イミダゾリン系、チオウレア系ある
いはグアニジン系等の加硫促進剤を添加して、架橋させ
ても、その耐電圧強度向上効果は何ら損われない。また
本発明の組成物には公知の方法に依つて、さらに酸化防
止剤、紫外線吸収剤、カーボンブラツク、充填剤等を配
合することも出来る。
Furthermore, the composition of the present invention contains an organic peroxide or an organic peroxide monosulfur crosslinking agent and, if necessary, a vulcanization accelerator such as a thiuram type, a thiazole type, a dithioic acid type, an imidazoline type, a thiourea type, or a guanidine type. Even if it is added and crosslinked, the effect of improving the withstand voltage strength is not impaired in any way. Furthermore, antioxidants, ultraviolet absorbers, carbon black, fillers, etc. can also be added to the composition of the present invention by known methods.

所で本発明の組成物は次に示す多価アルコール、分散剤
、あるいは界面活性剤の1種又は2種以上の混合物を共
存させると、その耐電圧強度が更に一層向上すると共に
耐電圧強度のバラツキが小さくなつて安定化する。
However, when the composition of the present invention is coexisting with one or a mixture of two or more of the following polyhydric alcohols, dispersants, or surfactants, the withstand voltage strength is further improved and the withstand voltage strength is also increased. Variations become smaller and stabilized.

それら物質の好ましい配合量はポリオレフイン100重
量部当り0.05〜10重量部、特に0.2〜5重量部
である。上記多価アルコールとしては分子内に2ケ以上
の水酸基を有するものが用いられる。かかる多価アルコ
ールを例示するとj 1)脂肪族ポリヒドロキシ化合物、たとえばエチレング
リコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコ
ール、グリセリンなど2)芳香族ポリヒドロキシ化合物
、たとえばビス−レゾルシン−エチレンエーテル、ビス
−2,3−ヒドロキシフエニル尿素、3,5−レゾルシ
ン酸エタノールアミド、2,4−レゾルシン酸エタノー
ルアミドなどが挙げられる。
The preferred amount of these substances is 0.05 to 10 parts by weight, particularly 0.2 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of polyolefin. As the polyhydric alcohol, one having two or more hydroxyl groups in the molecule is used. Examples of such polyhydric alcohols include: 1) Aliphatic polyhydroxy compounds, such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, etc. 2) Aromatic polyhydroxy compounds, such as bis-resorcin-ethylene ether, bis-2,3- Examples include hydroxyphenylurea, 3,5-resorcinic acid ethanolamide, 2,4-resorcinic acid ethanolamide, and the like.

上記分散剤としては、ゴム、プラスチツクに配合される
通常のものが用いうる。
As the above-mentioned dispersant, those commonly used in rubbers and plastics can be used.

たとえば、高級脂肪酸金属塩、高級脂肪酸親水エステル
、ポリエチレングリコールアルキルエーテルなどの構造
のものが挙げられる。
Examples include those having structures such as higher fatty acid metal salts, higher fatty acid hydrophilic esters, and polyethylene glycol alkyl ethers.

市販品としては西独ラインヘミ一社のプラスチコールT
AHl吉富製薬社のアクチングB1淀川化成社のヨドプ
ラスト、日本油脂社のデイスパノールM−4などが挙げ
られる。
A commercially available product is Plasticol T from West Germany's Rhein Hemi.
Examples include Acting B1 from AHL Yoshitomi Pharmaceutical Co., Yodoplast from Yodogawa Kasei Co., Ltd., and Dispanol M-4 from NOF Corporation.

上記界面活性剤としては次に示す系統のものが用いられ
る。
As the above-mentioned surfactant, the following types of surfactants are used.

1)アミン系:たとえばオクチノレアミン、牛月旨アル
キルアミン、ドデシルジメチルアミン、牛脂アルキルプ
ロピレンジアミンなどが挙げられる。
1) Amine type: Examples include octinoleamine, tallow alkylamine, dodecyldimethylamine, tallow alkylpropylene diamine, and the like.

2)非イオン系:たとえばオキシエチレンドデシルアミ
ン、ポリオキシエチレン牛脂アルキルプロピレンジアミ
ン、ポリオキシエチレン・オレイルエーテル、ポリオキ
シエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチ
レングリコールモノステアレート、ゾルビタンモノステ
アレート、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオ
キシエチレンドデシルメルカプトエーテルなどがある。
2) Nonionic: For example, oxyethylene dodecylamine, polyoxyethylene tallow alkylpropylene diamine, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene alkylaryl ether, polyoxyethylene glycol monostearate, sorbitan monostearate, polyoxy Examples include ethylene alkylamide and polyoxyethylene dodecyl mercaptoether.

3)カチオン系:たとえばドデシルトリメチルアンモニ
ウムクロリド、ポリオキシエチレンドデシルモノメチル
アンモニウムクロリド、ポリオキシエチレンアルキルア
ミン、ポリアミンアミドなどがある。
3) Cationic type: Examples include dodecyltrimethylammonium chloride, polyoxyethylenedodecylmonomethylammonium chloride, polyoxyethylenealkylamine, and polyamineamide.

4)アニオン系:たとえば脂肪級ナトリウム、アルキル
ベンゼンスルホン酸ナトリウム、高級アルコール硫酸エ
ステルナトリウムなどがある。
4) Anionic type: Examples include fatty sodium, sodium alkylbenzene sulfonate, and sodium higher alcohol sulfate.

5)両性界面活性剤:たとえばジメチルキシアルキルベ
タイン、ジメチル牛脂アルキルベタインなどがある。
5) Ampholytic surfactants: Examples include dimethylxyalkylbetaine and dimethyltallow alkylbetaine.

実施例1〜8、比較例1 ポリエチレン(三菱油化社のユカロンZF36)と第1
表に示す添加剤とをロールミルで110〜115℃、1
0分間混練して各実施例、比較例の組成物を得た。
Examples 1 to 8, Comparative Example 1 Polyethylene (Yukalon ZF36 manufactured by Mitsubishi Yuka Co., Ltd.) and
Additives shown in the table and roll mill at 110-115℃, 1
The mixture was kneaded for 0 minutes to obtain compositions of Examples and Comparative Examples.

各組成物を120℃で20分間加熱し、あるいはかかる
加熱をすることなく、次に述べるトリ一発生試験法にか
け、耐電圧強度を測定した。
Each composition was heated at 120° C. for 20 minutes, or without such heating, and subjected to the bird development test described below to measure the withstand voltage strength.

第1表には、10ケの試験データの算術平均値及び最大
、最小値を表示した。トリ一発生試験法・・・・・・2
5×25×311!の組成物片を常温から昇温し、12
0℃で5分間加熱し、1ついで、上記組成物片を同条件
で温度処理した針端角度30′.針端曲率半径3μm以
下の研磨木綿針を311/分の速度で、該組成物中に挿
入した。
Table 1 shows the arithmetic mean value and maximum and minimum values of the 10 test data. Bird development test method...2
5×25×311! A piece of the composition was heated from room temperature to 12
A piece of the above composition was heated at 0°C for 5 minutes and then subjected to temperature treatment under the same conditions to obtain a needle end angle of 30'. A polished cotton needle with a needle end radius of curvature of 3 μm or less was inserted into the composition at a speed of 311/min.

該針は、その先端と組成物片の対向する面までの距離が
10mmとなる深さに挿入された。かくして針を挿入し
た組成物片を冷却後7日間室温下に放置し、次・いでダ
イレクト−グラウンド方式(電極間距離1011)でト
リ一発生電圧を測定した。その場合、試料に初期電圧8
KV、以後10分毎に3KV昇圧する階段昇圧方式で交
流課電し、昇圧に先立つて目視又は顕微鏡観察により試
料のトリ一発生の有無を調べ、トリ一が発生した最低電
圧(KV)をもつて耐電圧強度とした。実施例9〜17
、比較例2 ポリエチレン(三菱油化社製ユカロンZF36)100
重量部、ジクミルパーオキサイド2重量部、及び第2表
に示す添加剤とをロールミルで115〜120℃で15
分間混練し、各実施例、比較例の組成物を得た。
The needle was inserted to a depth such that the distance between its tip and the opposing surface of the composition piece was 10 mm. After cooling, the composition piece into which the needle was inserted was left at room temperature for 7 days, and then the voltage generated by the sample was measured using the direct-to-ground method (distance between electrodes: 1011). In that case, the sample has an initial voltage of 8
After that, apply AC voltage using a step-up method that increases the voltage by 3KV every 10 minutes.Before increasing the voltage, visually or microscopically observe the sample to see if it has occurred. The dielectric strength was determined as the withstand voltage strength. Examples 9-17
, Comparative Example 2 Polyethylene (Yukalon ZF36 manufactured by Mitsubishi Yuka Co., Ltd.) 100
part by weight, 2 parts by weight of dicumyl peroxide, and the additives shown in Table 2 at 115 to 120°C for 15 minutes in a roll mill.
The mixture was kneaded for minutes to obtain compositions for each example and comparative example.

次いで各組成物を165℃、150KP/C!lの温度
、圧力条件で45分プレス架橋し3u厚の架橋シートと
した。
Next, each composition was heated to 165°C and 150KP/C! Press crosslinking was carried out for 45 minutes under the temperature and pressure conditions of 1 liter to obtain a 3u thick crosslinked sheet.

次いで各シートより25X25×311の試料片を切り
取り、前期トリ一発生試験法により各架橋片の耐電圧強
度を測定した。第2表には10ケの試験データの算術平
均値及び最大、最小値を表示した。
Next, a 25×25×311 sample piece was cut from each sheet, and the withstand voltage strength of each crosslinked piece was measured using the bird development test method. Table 2 shows the arithmetic mean value and maximum and minimum values of the 10 test data.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ポリオレフィンと、それ100重量部あたり、0.
01〜10重量部の、一般式▲数式、化学式、表等があ
ります▼ (ここにR_1、R_2は置換基を有する又は有しない
アルキル基であり、かつ置換基中の炭数を加えた合計炭
素数が2〜15のもの、R_3は水素、アルキル基、ア
ルコキシ基、ヒドロキシ基であり、合計炭素数は15以
下である)で表わされるN,N−ジ置換アニリン化合物
とからなることを特徴とする電気絶縁用重合体組成物。
[Claims] 1. Polyolefin and per 100 parts by weight, 0.
01 to 10 parts by weight, general formula ▲ Numerical formula, chemical formula, table, etc. N,N-disubstituted aniline compound having a number of 2 to 15, R_3 is hydrogen, an alkyl group, an alkoxy group, or a hydroxy group, and the total number of carbon atoms is 15 or less). A polymer composition for electrical insulation.
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