JPS6210121A - 電気絶縁用エチレン共重合物架橋体 - Google Patents

電気絶縁用エチレン共重合物架橋体

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JPS6210121A
JPS6210121A JP60149678A JP14967885A JPS6210121A JP S6210121 A JPS6210121 A JP S6210121A JP 60149678 A JP60149678 A JP 60149678A JP 14967885 A JP14967885 A JP 14967885A JP S6210121 A JPS6210121 A JP S6210121A
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ethylene
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monomer
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石野 巖
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武雄 島田
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伸一 入江
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Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
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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、電気絶縁用エチレン共重合物架橋体に関する
ものである。
本発明の架橋体は、優れた耐インパルス破壊特性、耐A
C破壊特性に加えて、特に水トリー特性に優れるもので
あるので実使用中の電気的劣化(水トリー劣化)を防止
できる電カケープル用材料となるなど産業上有用なもの
である。
先行技術 低密度ポリエチレンをペースにした架橋ポリエチレンは
侵れた電気特性及び耐熱性を有していることから、Cv
ケーブル絶縁材料として広く使用されてbるが、超高電
圧下では絶縁破壊が起り、より高性能の材料が要望され
ている。
このため、超高電圧下での絶縁破壊特性を向上させるべ
く、数多くの検討がなされてきた。
例えば、空孔、水、金属等の不純物が、存在すると電荷
の集中が起こ夛、絶縁破壊特性が低下するので、主とし
て超高圧ケーブル用の材料としては、不純物除去技術が
検討されておフ、iooμ以上のコンタミを含まないク
リーンポリエチレンとか、空孔を生じさせない乾式架橋
技術が開発されてきた。これらの技術を駆使して275
Uのケ−プル忠実用化されるに至っている。
しかし、高電圧下で長期使用した場合の絶縁劣化、例え
ば水トリー劣化(例えば、電気学会技術報告、1部、1
11号(昭和49年8月))等を完全に防止することは
不可能であ)、そのためステアリン酸カルシウム、各種
芳香族化合物等を電圧安定剤として用いる試みがなされ
たが、これら添加剤を用いる方法は、添加剤のブリード
アウトが起こシ、長期の性能保持性に問題があった(例
えば特公昭48−24809号公報、西独国特許第12
48773号明細書、仏画特許第1464601号明細
書等参照)。
発明の概要 本発明者らは、これら現状に鑑み、絶縁破壊特性、長期
性能保持、柔軟性、金属の触媒残置が無いなどの優れた
エチレン共重合物架橋体の開発に注力した結果、これら
を満足する優れた緒特性を具備したエチレン共重合物架
橋体の開発に成功した。
即ち、本発明は、エチレンと一般式(I)、(但し、R
はH又は−CH3を、nはO又はlをそれぞれ示す)で
表わされる単量体との共重合物を含有する架橋体であっ
て、該架橋体にはベンジルエステル基単位がo、o o
 s〜10モルチ含まれ、かつJIS  C3005で
規定される測定法で求めた該架橋体のゲル分率が40%
以上である電気絶縁用エチレン共重合物架橋体を提供す
るものである。
発明の効果 本発明の電気絶縁用エチレン共重合物架橋体は、耐電圧
特性、長期的絶縁劣化防止特性(水トリー劣化防止特性
)、柔軟性、成型加工特性等に優れるので、特に高轍i
用電カケープル用絶縁材料として極めて優れた性能を示
す。
発明の詳細な説明 本発明にて用いられるエチレン共重合物は、文献未記載
の新規なエチレン共重合物で、エチレンと一般式(I)
、 (但し、RはH又は−CH3を、nはO又はlをそれぞ
れ示す)で表わされる単量体との共重合物であってフェ
ニルもしくはベンジルエステル基単位を0.005〜1
0モルチ、好ましくは0.005〜5モルチ程度含有す
るものである。
一般式(I)で表わされる単量体は、具体的にはフェニ
ルアクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルア
クリレート、ベンジルメタクリレートである。
該エチレン共重合物のポリマー構造には特に制約はない
がランダム共重合物、又はエチレン重合体主鎖に一般式
(I)で表わされる単量体がグラフトしたグ、77ト共
重合物が望ましい。
本発明にて用いるエチレン共重合物は、エチレンと一般
式(I)で表わされる単量体の他に樹脂の変性のために
他のモノマーを添加することができ、変性用上ツマ−は
10モルチまで含有することができる。変性用コモノマ
ーとしては、エチレンと共重合可能であることが知られ
ているモノマーか使用できる。
例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエ
ステル、エチルアクリレートメチルアクリレート、ブチ
ルアクリレート等のアクリル酸エステル類、メチルメタ
クリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレ
ート等のメタクリル酸エステル類、アクリル酸、メタク
リル酸等のエチレンα、β不飽和酸類である。
本発明にて用いる上記の新規なエチレン共重合物は数平
均分子量が1000以上のものである。
分子量が1000よシ小さいと長期性能が低下する。好
ましくは分子量が3000以上である。
本発明にて用いるエチレン共重合物は、熱可塑性樹脂の
範@に:入るものであるから、この種の樹脂材料に慣用
されているように他の熱可塑性樹脂たとえば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体
などとブレンドして使用することもできるし、石油樹脂
、ワックス、安定剤、帯電防止剤、老化防止剤、電圧安
定剤、カーボンブラック、紫外線吸収剤、合成ゴムない
し天然ゴム、滑剤、無機充填剤などを配合して用いるこ
ともできる。
本発明にて用いるエチレン共重合物は所定の単量体を共
重合条件に付することによって製造されるが、公知のラ
ジカル重合による高圧法ポリエチレン製造装置での製造
が可能である。
この重合は、連続式で行うのが好ましい。重合装置はエ
チレンの高圧ラジカル重合法で一般的に用いられている
連続攪拌式種型反応器または連続式管型反応器を使用す
ることができる。
本発明にて用いられるエチレン共重合物は、エチレンと
一般式(I)で表わされる単量体とを上述の重合装置へ
供給し、上記触媒の存在下にラジカル重合させる。この
場合、エチレンと一般式(I)で表わされる単量体の割
合は、所望の組成のエチレン共重合物となる様に適宜選
ばれるが、一般式(I)で表わされる単量体の重合能が
エチレンに比較して大きいので通常一般式(I)で表わ
される単量体が重合系における全体量基準で0,01〜
2モルチ、好ましくは0.01〜1モルチを含有するエ
チレンの状態で重合させる。
採用される重合圧力は500kf/cdを越える圧力で
あシ、好ましくは、1ooo〜4000kf/−の範囲
である。また重合温度は、少くとも120℃であるが好
ましくは150〜300℃の範囲であるO 1基または2基以上の反応器中で生成した重合体は、こ
れを未反応の単量体から分離し、普通の高圧法ポリエチ
レンの製造の場合のように処理することができる。未反
応の単量体の混合物は、追加量の同一単量体と混合し、
再加圧して反応器に循環させる。前記のように添加する
追加量の単量体は、混合物の組成を元の重合系の組成に
戻すような組成のものであフ、一般にはこの追加量の単
量体は、重合容器から分離した重合体の組成にほぼ相当
する組成をもつ。
なお、上述の方法においては均一な組成のエチレン共重
合物を得る上で種型反応器が好ましい。
触媒は、通常連鎖移動効果の小さい溶媒に溶解し、直接
高圧ポンプにて反応器中に注入する。濃度は0.5〜3
0重量係程度が望ましい。
適切な溶媒としては、例えばヘキサン、ヘプタン、ホワ
イトスピリット、炭化水素油、シクロヘキサン、トルエ
ン、高級分枝鎖飽和脂肪酸炭化水素、およびこれらの液
体の混合物があげられる。
また、一般式(1)で表わされる単量体の注入において
は、単独あるいは連鎖移動効果の小さい溶媒に溶解し、
直接高圧ポンプで反応器中に注入する。この溶媒として
は、例えばエチルベンゾエート、トルエン、メチルベン
ゾエート等芳香族化合物あるいは酢酸エチルエステル等
の脂肪酸エステル等があげられる。
高圧ラジカル重合では分子量の調整に、特殊な場合を除
いて一般的には、連鎖移動剤を使用する0上記方法にお
いて連鎖移動剤は、通常の高圧ラジカル重合で用いられ
るものが全て使用できる。
これらガス状のものは、圧縮機の吸入側に注入され液状
のものはポンプにて反応系に注入される0反応器で製造
された本発明にて用いるエチレン共重合物は高圧ラジカ
ル重合法の常法に従って、分離器にて単量体から分離さ
れ、そのまま製品となる。この製品はそのまま使用して
もよいが、既に高圧ラジカル重合法によって得られた製
品に使用されている様な種々の後処理工程を行ってもよ
い0 本発明にて用いる上述の新規なエチレン共重合物は、上
述の様な高圧ラジカル重合法の他に以下の様な方法でも
製造できる。即ち、市販の高圧法ポリエチレン、低圧法
ポリエチレン等、例えば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、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン
−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸メチル
共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エ
チレン−アクリル酸エチル共重合体などに一般式(I)
で表わされる単量体をグラフトさせて製造する方法であ
る。
このグラフトによる製造法は、公知のグラフト重合法が
採用できる。例えば、上記市販のポリエチレン及び一般
式(I)で表わされる単量体を、所望の組成の本発明に
て用いるエチレン共重合物となる様な割合で用い、更に
これに前記有機過酸化物を添加したものをスーパーミキ
サー等で混合した後、単軸、二軸等の押出機又はバンバ
リーミキサ−等で加熱・混練するものであり、この方法
はポリエチレン等のグラフト変性法として通常用いられ
る条件が採用できるb かくして得られたエチレン共重合物を単味で、又はこれ
とポリエチレン、エチレン−酢eビニル共重合体等の熱
可塑性樹脂、特にエチレン系熱可塑性樹脂との組成物を
架橋して架橋体とするが、この架橋は通常の化学架橋剤
を該エチレン共重合物ioo重量部に対して0.5〜4
重量部、好ましくは1〜3重量部配合して行うこともで
きるし、コバルト60又はリニアーアクセレーターなど
で5〜20メガラド程度照射して、電子線架橋してもよ
いし、又はエチレン共重合物に予め又はあとからビニル
トリメトキシシラン等のアルコキシシランを有するビニ
ルモノマーを共重合させたものを架橋させることもでき
る。電気ケーブル用に用いる場合は、上記の中でも化学
架橋法Klるのが好ましい。
上記化学架橋剤としては、例えば次の様な遊離基発生剤
を使用することができる。具体的には、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−
ジクミル−2,5−ジ(t−フチルバーオキシ)ヘキサ
ン、2.5−ジメチル−2゜s−シ(t−フチルバーオ
キシ)ヘキセン−3、ベンゾイルパーオキサイド等通常
化学架橋剤として用いられるものである。
上述の様にして得られる本発明の架橋体は、エチレンと
一般式(I)で表わされる単量体との共重合物を含み、
該架橋体にはハロゲン化アルキル化フェニルエステル基
単位カ0.005〜10モルチ、好ましくは0.005
〜5モルチ含まれるものとなる。そして該架橋体は、J
IS  C3005で規定される測定法で求めたゲル分
率が40%以上である。ゲル分率がこの値より小さいと
、前記測定法によって求められる加熱変形率が大きくな
り実用上問題となる。
実験例 参考例1 内容積1.51の攪拌式オートクレーブ型連続反応器を
用いて、エチレンを32ky1時、ベンジルメタクリレ
ート(HMAと略記する)を64f/時、プロピレンを
58011/時、触媒としてターシャリブチルパーオキ
シイソブチレート2f/1の割合でn−ヘキサンに溶解
した液を6oon/時の割合で連続的に供給し、重合圧
力2400 kg/ cl 、重合温度220℃で重合
させエチレン共重合物を製造した。
得られたエチレン共重合物は、MFR=3゜0f710
分、数平均分子量20,000、ポリマー中のDMAの
含量は0.16モルチであった。
参考例2 参考例1と同じ反応器を用い、HMAを3202/時、
プロピレンを5007/時、参考例IK用いたと同じ触
媒を320d/時、重合温度を218℃とした以外は参
考例1と同様に重合させエチレン共重合物を製造した。
得られたエチレン共重合物は、MFI<=3t/10分
、数平均分子量19,900.ポリマー中のDMAの含
量は0.83モルチであった。
参考例3 参考例1のDMAの代りにフェニルメタクリレート(P
MAと略記する)を672/時使用し、重合温度を22
3℃とした以外は参考例1と同様に重合させエチレン共
重合物を製造した。
得られたエチレン共重合物は、MFR=4r/10分、
数平均分子量189900%ポリマー中のPMAの含量
は0.18モルチであった。
実施例1〜3、比較例1 参考例1〜3で製造したエチレン共重合物ならびに市販
の高圧法ポリエチレン[ユカロン ZF30RJ(三菱
油化■製、MFR=1.0り/10分〕を試料重合物と
して用いて、これら重合物架橋体の特性評価を行った。
重合物架橋体の製造及び特性評価用試料作成は、プラベ
ンダーミキサーの温度を110℃に設定し、各試料重合
体100重量部、架橋剤としてジクミルパーオキサイド
2重量部及び老化防止剤として「サントノックスRJ 
O,3重量部を加えてそれぞれ5分間混練し、この混線
試料を130℃に保った熱板プレスにて5m厚に予備成
型した後、これらを同じく熱板プレスにて180℃、1
00kp/dゲージ圧力で20分間加熱加圧して5■厚
のシートの架橋体とした。
この架橋体を用いて行った特性評価に用いた測定法は、
次の通シである。
(1)  分子jk : ’lルパーミエーションクロ
マトクラフ法による。
(2)コモノマー含量:赤外分光法による。
(3)MFR:JIS  K6760 (4)密度:JIS  K6760 (5)ゲル分率:JIS  C3005(6)電気トリ
ー特性=5謹厚のシートにそれぞれ成形したものを20
■×20露に切出した。この切出片に直径1w5g、先
端曲率半径5μの針を15■挿入した。一方、針を挿入
したのと反対面に銀ペーストを塗シ試験片とした(第1
図参照)。
この試験片に交流電圧を昇圧速度500V / sec
で印加し、電気トリーの発生開始電圧を測定した。
(7)水トリー特性:5■厚のシートにそれぞれ成形し
たものを20smX20mに切出した。この切出片に直
径1m+の注射針を20閣挿入した後、蒸留水を注入し
なから15閣引抜き、注射針を挿入したのと反対側の側
面に10m巾のアルミホイルを貼シつけて試験片とした
(第2図参照)。
この試験片に5oHz、l0KVの交流電圧を50時間
印加の後、水トリーの成長平均長さを光学顕微鏡にて観
察した。
架橋体の特性評価結果を表1に示す。
実施例4〜7、比較例2〜3 参考例1〜3で得たエチレン共重合物及び「ユカロンZ
F30RJを各々試料重合体として用い、表2に示す配
合比で6KV級、lX250−架橋ポリエチレン絶縁ケ
ーブル(絶縁厚3.5■)を作成した。尚、内、外部半
導電層には、押出型半導電層コンパウンドを使用した。
得られたケーブルについて製造直後のインパルス破壊試
験を実施した0破壊電圧は200KV/3回印加後、1
0 KV/ 3回ステップアップして求めた。又得られ
たケーブルを6ff、IKHzの課電条件で浸水課電し
た。浸水課電後、絶縁体を0.5■厚にスライスし、煮
沸後、光学顕微鏡の400倍にて、絶縁体内のボウタイ
トリー発生数を測定した。又、浸水課電後のサンプルに
ついては、40IT/ 30分印加後、5KV/30分
ステップアップの条件で交流破壊値(AC破壊値)を求
めた0(以下余白) 表1及び表2に示す結果から、本発明の架橋体は、優れ
た耐インパルス破壊特性、耐AC破壊特性を有すると共
に高電圧用型カケープル用絶縁材料として重要な水トリ
ー特性、ボウタイトリー特性が特に優れておシ、電気絶
縁用として有用であることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、電気トリー特性測定に用いた試験片の、第2
図は、水トリー特性測定に用いた試験片の概略図である

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エチレンと一般式(I)、 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(I) (但し、RはH又は−CH_3を、nは0又は1をそれ
    ぞれ示す)で表わされる単量体との共重合物を含有する
    架橋体であつて、該架橋体にはベンジルエステル基単位
    が0.005〜10モル%含まれ、かつJISC300
    5で規 定される測定法で求めた該架橋体のゲル分率が40%以
    上である電気絶縁用エチレン共重合物架橋体。
JP60149678A 1985-07-08 1985-07-08 電気絶縁用エチレン共重合物架橋体 Expired - Lifetime JPH0627149B2 (ja)

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