JPS61183808A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水トリーの発生を阻止するための添加剤を有
する、特に約１ＱｋＶ以上の中圧及び高圧用のケーブル
及び導線のためのポリオレフィンをベースとする電気絶
縁材に関する。

〔従来の技術〕

電気的に負荷されたポリオレフィン絶縁材にあっては、
１電気化学的トリーイ／グ（ＫＣＴ）’又は”水トリー
イング１と称される現象が生じる。

特にプラスチックで絶縁された中圧及び高圧ケーブルの
１頼性にとって重要なこれらの現象は、樹枝状の模様、
いわゆるＥＣＴ組織の発生に導く。

適当に着色によって特にコントラストに富みまた細部ま
で観察可能であるＥＣＴ組織の光学的に現われた像は極
めて多様である。しかし基本的には次の２形態に区別さ
れる。

−「抜は出し形トリー（Ｖｅｎｔｅｄ　ｔｒｅｅ日）」
これは絶縁材の表面から発して絶縁材の内部に伸びる。

−［ちょうネクタイ形トリー（ｂｏｗ−ｔｉｅ　ｔｒｅ
ｅｓ月これは絶縁材の内部に生じる。

１１Ｔ形成の機構はこれまで解明されていない。

しかし一般にはＥ（！Ｔ４１１織の形成にとって電界と
有極性液体、特に水の存在が必要であると考えられ、従
ってＩＣｏＴ組織はまた水トリーとも呼ばれる。水トリ
ーの発生個所には不純物、凝集した混金物、空洞、空隙
、裂は目又は界面のような欠陥部が常に存在するように
思われるが、しかしそれらのうちの一つだけが水トリー
の形成に導びぐものと思われる。量産的規模で製造され
た絶縁材の場合完全には避けることのできないこれらの
欠陥部から、樹枝状の組織は電界の方向に伸びる。

ＥＣＴ１織は絶縁材の局部的変質をもたらすことから、
特に貫通絶縁強度に関して絶縁物の損傷が生じ得る。従
って水トリーの成長を阻止するか又は少くとも減少させ
るための数多くの研究が実施されている。

水トリーの形成を阻止する方法の一つは、絶縁層に例え
ば鉛又はアルミニウムからなる金属被膜又は被覆を施す
ことにある。しかしこの種の水遮断層を有するケーブル
は、金属被覆を有さないケーブルに比べて費用が嵩むば
かりでなく、重く、従って取り扱いが困難である。

この理由から絶縁層（又は隣接する複数の層ンに対して
付加剤を添加することによってＥｉＯＴ組熾の形成を阻
止する試みがすでになされている。

その際使用される化合物の多くの中から次のものを例示
する。ステアリン酸鉛（西ドイツ特許出願公開第２４２
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
電解質（西ドイツ特許出願公告第２５３７２８３号明細
書及び米国特許第４０４２７７６号明細書〕、安定、な
水和物を生じる塩９例えば塩化カルシウム及び塩化マグ
ネシウム、及び塩基性無水物（西ドイツ特許出願公開筒
２８１７８０４号明細書及び英国特許第１５８４５０１
号明細書）、シリカゲル及び五酸化燐（西ドイツ特許出
願公開第２７５４３３６号明細書）、オルガノシラン（
米国特許第４１４４２０２号、同第４２１２７５６号及
び同第４２６４１５８号明細書２、並びに西ドイツ特許
出願公開第２８０５８７５号明細書）、酸化鉛及び塩基
性鉛化合物（西ドイツ特許出願公開第２５２３８４４号
及び同第２８０６７５２号明細書）、有機インンアネー
ト（米国特許第４２８２５５５号明細書）。

高分子材料に結合されたシラン化合物（西ドイツ特許出
願公開第２９３５２２４号明細書）及び、ジケトン、サ
リチル酸又はシック塩基の金属錯化合物（欧州特許第Ａ
＋−００２７３ｏＯ号明細書）。

塩基の化合物又は電解質を添加するという提案とは４な
りまたこれとは逆に、絶１轍材中に細分された水溶液及
び／又は吸湿性の塩含有量を１０−１　以ｐｍ 下、有利には＋　０−’＞。以下に保つことも提案され
ている（西ドイツ特許出願公開第２９１１７５６号明細
書）。

しかしこのすべての方法が更に部分的に問題点を有し、
今だ所望の効果を得るに至っていないことは明らかであ
る。ングレ（Ｃｌｇｒｅ　）、すなわち１９８０年の国
際高電圧会議の議事録には、（高圧）ケーブルの場合湿
気の侵入を阻止するために水密の金属遮蔽を設けること
が勧告されている〔「クンストシュトツフエ（Ｋｕｎｅ
ｔｓｔｏｆｆｅ　）　Ｊ、第７１巻、１９８１年、第４
４８頁以降参照〕。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、先に記載した形式の電気絶縁材、すな
わち架橋されているか又は架橋されていないポリオレフ
ィンをベースとする絶縁材において、水トリーの成長を
適当な添加剤により効果的にまた恒久的に抑制し、その
形成をできる限り広範囲で阻止し、これにより金属被覆
のような高価な手段を省略することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば、電気絶縁材が添加剤として
次の化合物、すなわち錫酸カリウム。

錫酸ナトリウム又はオキ７硫酸チタンの少くとも一種を
含むことによって達成される。

従って本発明による絶縁材では、　　ＥＣ！Ｔ阻止添加
剤として錫酸アルカリ又は塩基性硫酸チタンが有効であ
る。錫酸アルカリは化学的観点からは式Ｍｅ２　［５ｎ
（ＯＨ）ａ）　（この場合Ｍｅ＝Ｋ又はＮａである）の
化合物、すなわちいわゆるヘキサヒドロオクン錫酸塩で
ある。硫酸チタニルともいわれるオキシ硫酸チタンは式
ＴｉＯ（ｓｏ４）を有する。これらのＥＣＴ阻止添加剤
にはそれぞれ元素の周期表第４族の金属、すなわちｉ　
（Ｓｎ　）又はチタン（Ｔ１）が存在する点で共通して
いる。

本発明による添加剤を用いることによって電気絶縁材内
でのＥＣＴ組織の発生を抑制できると同時に、これらの
化合物により有用な添加剤の提供も拡大される。この提
供は従来はバルビッール酸又は２−チオパルビンール酸
及びその誘導体（西ドイツ特許出願公開第３２０２８２
８号明細書。

米国特許第４４５８０４４号明細書及び特開昭５８〜１
３３７０２号公報）、水溶性アルカリ又はアルカリ土類
燐酸塩及び加水分解可能の燐酸エステル（西ドイツ特許
出願公開第３２０２８９６号明細書及び特開昭５８−１
３３７０１号公報）。

重金属イオンに対して吸着活性であるか又はイオン交換
で重金属を結合する一定粒径の物質、例えば高熱分解法
及び／又は沈殿法による珪酸、並びに酸化アルミニウム
、酸化アルミニウム水和物及びケイ酸アルミニウム（西
ドイツ特許出願公開筒３３１８９８８号明細書特開昭６
０−３８０５号公報）、並びにマグネシウム、カルシウ
ム及びアルミニウムのアルコレート（西ドイツ特許出願
公開筒３３２１２６８号明細書及び特開昭６０−１０５
０４号公報）で行われていた。

ＥＣＴ組織の発生を阻止する際に特定のチタン化合物を
使用することはそれ自体すでに公知である。すなわち欧
州特許第Ａ２−００５７２８６号明細書には、添加鉱物
充填剤を有さす、またエチレンポリマー及びオルガノチ
タン酸塩すなわちＴｉ（ＯＲ）４　　を、耐ＰＯＴ性を
改良するのに十分な量で含む組成物が記載されている。

しかし有機チタン化合物は無機チタン化合物であるオキ
シ硫酸チタンと比較することはできない。更にオルガノ
チタン酸塩はＥＣＴ抑制剤であるアルコールに対する一
種の貯蔵形態であるにすぎない。すなわちこれらの化合
物は加水分解し、その際アルコール（ＲＯＭ）を生じ、
これが水トリーの発生に際して抑制剤として作動する。

本発明による電気絶縁材はケーブル及び導線以外に、ス
リーブ中にも装着物の中にも使用することができる。ベ
ースとしてはこの絶縁材の場合ポリオレフィン、すなわ
ち架橋されているか又は架橋されていない材料が使用さ
れる。特に本発明による絶縁材ではポリエチレン（ＰＫ
）及び架橋されたポリエチレン（ＶＰＫ　＋が使用され
る。しかしその他にエチレン共重合体、例えばエチレな
プロピレン・共重合体（ＫＰＲ）、　　エチレン酢酸ビ
ニル供重合体（ＫＶＡ）及びエチレン・アルキルアクリ
ル酸塩・共重合体（例えばエチレン・エチルアクリル酸
塩共重合体及びブチルア・クリル酸共重合体］、並びに
エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体及びこれら
のエチレン・共重合体及び三元共重合体とポリオレフィ
ン特にポリエチレン及びポリプロピレンとの混合物（混
和物）も使用される。上記の高分子材料及び高分子材料
混合物は先に記載したように、架橋された状態でもまた
架橋されていない状態でも使用することができる。

この場合架橋は過酸化物でか又は高エネルギー光線によ
って行うのが有利である。絶、縁材は場合によっては酸
化安定剤を含んでいてもよい。

添加剤の量は電気絶縁材の総電量に対して約０１〜５重
量％である。添加剤は絶縁材に添加される。

ケーブル及び導線の場合添加剤は本来の絶縁層のほかに
電界制限層、すなわち内側及び／又は外側導電層にも添
加することができる。この場合添刀口剤は一つの層又は
全ての層に存在していてよい。

添加剤の童は約０．５〜３重量％であるのが有利である
。

〔実施例〕

次に本発明を実施例に基づき詳述する。

水トリーの発生減少度を実証するため、高純度で安定化
されていない低密度の熱可塑性ポリエチレン（ＬＤＰＥ
）から、添刀日剤を有する及び添加剤を有さない厚さ３
ｍ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、プレート材の一部にプレス加工前にｇ
ｃＴ阻止添却剤を種々の濃度で均一に混入した。次いで
プレート状の試料に１０ｋｖ１５０Ｈｚ　を負荷させた
。その際両面は７０℃に加温された６％塩化ナトリウム
溶液と直接接触させた。負荷期間は１３０時間であった
。

実験結果は、ＩＩＴ阻止添加剤を含むプレート試料は同
じ実験条件下で、この種の添カロ剤を含まない試料と比
較した場合、極ぐ僅かなＥＣＴ組織を有するにすぎない
ことを示した。更に注目すべき相違点はＥＣＴ組織の大
きさに現われる。すなわち電界方向のＥＣＴ組織の伸展
は添ノ用剤を含まない試料の場合１５００μｍにまで達
するが、添加剤を含む試料にあってはＥＣＴ組織は５０
１μｍ以下である。

詳述すれば添刀口剤をＱ、５〜２％含む場合には例えｄ
次の結果が得られる。

添　加　剤　　　＋ｕＯＴ組織の長さ　　Ｋ　ＣＴ／ｌ
ｌｉ＠の相対数（比較実験に対して〕 （比較実験）　　　６１５００８ｍ　　　　　　−Ｎａ
２［：ａｎ（○Ｈ）ｅ〕＜５０μｍ　　僅少Ｔｉｅ（８
０４）　　　＜　５０　ａｍ　　　僅少この結果からＥ
ＣＴ組織の発生は阻止添加剤を僅かな濃度で含むだけで
著しく減少し得ることを示す。更に絶縁材料の電気特性
はまったく影響されないか又は極く僅かに無視し得る程
度に影響されるにすぎないという他の利点を有する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水トリーの発生を阻止するための添加剤を有するポ
   リオレフィンをベースとした電気絶縁材において、添加
   剤として錫酸カリウム、錫酸ナトリウム及びオキシ硫酸
   チタンの少くとも一種を含むことを特徴とする電気絶縁
   材。 ２）添加剤の量が総電量に対して０．１〜５重量％、好
   適には０．５〜３重量％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。