説明

高誘電率絶縁ゴムおよびこれを利用した電力ケーブル接続部

【課題】柔軟性に優れ、高い誘電率を有する高誘電率絶縁ゴムおよびこれを利用した電力ケーブル接続部を提供する。
【解決手段】少なくとも、EPゴム、高誘電率フィラー、およびシアノエチル化樹脂を含有することを特徴とする高誘電率絶縁ゴムが、柔軟性に優れ、高い誘電率を有し、これを電力ケーブルの接続部に使用した場合、取り扱い性が向上することを見出した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高誘電率絶縁ゴムおよびこれを使用した電力ケーブルの接続部、終端部、および電界緩和を行うために用いられるテープ、チューブ等の電力ケーブル用部品に関するものであり、少なくとも高誘電率フィラーと高誘電率のシアノエチル化樹脂をエチレンプロピレンゴム(EPゴム)に充填することで、誘電率と機械的特性を向上させるものである。
【背景技術】
【0002】
近年、電力機器において、取り扱い性を改善するため小型化することが行われている。小型化の方法としては、絶縁材料の耐電圧特性を向上させたり、電界緩和層を導入し絶縁部への印加ストレスを低減する方法などが用いられている。このうち電界緩和層では、1)誘電率の高いベースゴムを使用する方法、2)ベースゴムへ高誘電率フィラーを充填する方法、3)ベースゴムへ絶縁抵抗の低下を引き起こさない程度にカーボン粒子を充填する方法が採られている。
【0003】
しかしながら、上記1)の方法では、現行のEPゴムに比べて高価なフッ素ゴムを使用しなければならない。上記2)の方法では、高誘電率フィラーの添加量の増加にともなって誘電率は高くなるものの、ゴムの柔軟性が低下してしまう。また、上記3)の方法では、カーボン粒子の添加量の増加にともなって絶縁抵抗が低下してしまうため誘電率の向上に限界がある。
【特許文献1】特許第3029203号
【特許文献2】特開2004−277447
【特許文献3】特開平8−22716号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明における課題は、ベースゴムとして安価で入手の容易なEPゴムを使用し、柔軟性に優れ、高い誘電率を有する高誘電率絶縁ゴムおよびこれを利用した電力ケーブルの接続部を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者は、少なくとも、EPゴム、高誘電率フィラー、およびシアノエチル化樹脂を含有することを特徴とする高誘電率絶縁ゴムが、柔軟性に優れ、高い誘電率を有することを見出した。
【発明の効果】
【0006】
本発明における、少なくとも、EPゴム、高誘電率フィラー、およびシアノエチル化樹脂を含有することを特徴とする高誘電率絶縁ゴムは、電界緩和効果が高く、柔軟性に優れている。また、本発明の高誘電率絶縁ゴムは、誘電率が高いため、電力ケーブル接続部等において電界緩和層として使用した場合、従来に比べ少ない使用量で済み、接続部を小型軽量化することが可能である。また、本発明の高誘電率絶縁ゴムは、柔軟性に優れているため、電力ケーブルの接続部に使用した場合、取り扱い性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0008】
本発明におけるEPゴムは、エチレン、プロピレン共重合体(EPM)、あるいはエチレン、プロピレン、ジエン共重合体(EPDM)のいずれであってもよい。このうち、EPDMのジエン成分としては、エチリデンノルボルネン(ENB)、1,4−ヘキサジエン(1,4−HD)、ジシクロペンタジエン等が挙げられる。
【0009】
本発明における高誘電率フィラーとしては、セラミックス粉末が好ましく、MgSiO、Al、MgTiO、ZnTiO、ZnTiO、TiO、CaTiO、SrTiO、SrZrO、BaTi、BaTi、BaTi20、Ba(Ti,Sn)20、ZrTiO、(Zr,Sr)TiO、BaNdTi14、BaSmTiO14、BiBaONdTiO、(Bi,PbO)BaONdTiO、LaTi、NdTi、(Li,Sm)TiO、Ba(Mg1/3Ta2/3)O、Ba(Zn1/3Ta2/3)O、Ba(Zn1/3Nd2/3)O、Sr(Zn1/3Nd2/3)O等を用いることができる。特に、BaTiO、(Ba,Pb)TiO、Ba(Ti,Zr)O、(Ba,Sr)TiO等のチタン酸バリウム系セラミックスが好ましい。
【0010】
本発明における高誘電率フィラーは、単結晶であっても多結晶であってもよい。本発明における高誘電率フィラーは、平均粒径で0.01〜100μmものもが好ましく、平均粒径0.01〜10μmのものが特に好ましい。平均粒径が0.01μmより小さい場合、比表面積が大きくなり高充填化が困難となる。一方、平均粒径が100μmより大きい場合、EPゴム中で沈降し易く均一に分散することが困難となる。
【0011】
本発明における高誘電率フィラーの配合量は、EPゴム100重量部に対し、300〜700重量部が好ましい。高誘電率フィラーの配合量が、EPゴム100重量部に対し300重量部より少ないと、絶縁ゴムの誘電率を十分に高めることができない場合がある。一方、高誘電率フィラーの配合量が、EPゴム100重量部に対し700重量部より多いと、混練が難しくなるだけでなく、絶縁ゴムの破断伸びが低下し実用上問題となる場合がある。また、絶縁ゴムの機械的強度を考えた場合、高誘電率フィラーの配合量は、EPゴム100重量部に対し300〜500重量部とすることがより好ましい。
【0012】
本発明におけるシアノエチル化樹脂としては、シアノエチル化プルラン、シアノエチル化セルロース、シアノエチル化ポリビニルアルコール、シアノエチル化デンプン等が挙げられる。その中でも特にシアノエチル化プルランが好ましい。
【0013】
本発明におけるシアノエチル化樹脂の配合量は、EPゴム100重量部に対し50〜200重量部であることが好ましい。
【0014】
また、本発明において、高誘電率絶縁ゴム中のシアノエチル化樹脂の含有量は5〜60wt%がより好ましい。シアノエチル化樹脂の含有量が、5wt%よりも少ないと絶縁ゴムの誘電率を十分に高めることができない場合がある。一方、シアノエチル化樹脂の含有量が、60wt%よりも多いと絶縁ゴムの破断伸びが低下し実用上問題となる場合がある。
【0015】
本発明における高誘電率絶縁ゴムの作製方法としては、EPゴム、高誘電率フィラー、シアノエチル化樹脂、および架橋剤の混合物を均一に混練した後架橋する。また、本発明における高誘電率絶縁ゴムは、所望により酸化防止剤、プロセスオイル等を添加して作製してもよい。
【0016】
本発明における架橋剤としては、ジクミルパーオキサイド(DCP)、1,3−ビス−(ターシャルブチルパーオキシ−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ターシャルブチルパーオキシ)ヘキサン等の有機過酸化物を用いることができる。なかでも、ジクミルパーオキサイトが特に好ましい。
【0017】
本発明において、上記混合物を混練する方法としては、ロールミル、バンバリーミキサー、ニーダ等が挙げられる。
【0018】
以下、本発明の一実施例を記載する。
【実施例】
【0019】
(実施例1)
ベースゴムとしてEPDM(三井化学製:EPT3045)100重量部、シアノエチル化樹脂としてシアノエチル化プルラン(信越化学工業製:CR−S)50重量部、高誘電率フィラーとしてチタン酸バリウム系セラミックス(BaTiO)(富士チタン製:BT−206、ε=18000)300重量部、ヒンダードフェノール系酸化防止剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製:イルガノックス1010)0.5重量部、およびパラフィン系プロセスオイル(サンオイル社製:サンパー2280)30重量部をロールミルにて均一になるまで混練した。これに、架橋剤のDCP3重量部を添加し、さらにロールミルにて均一になるまで混練した。これを金型に入れ、160℃、75kgf/cmで40分間熱プレスを行い架橋させ、厚さ1mmと2mmのシートサンプル2種を作製した。作製したシートの比重を測定し、その結果を表1に示した。
【0020】
誘電率測定試験
上記シートサンプルから、誘電率測定用試験片100×100×1mmを作製した。JIS K6271規定の二重リング電極法に基づき、誘電正接測定器(総研電気社製:DAC−IM−D1)を使用して、500V、50Hzにて測定を行った。結果を表1に示した。
【0021】
引張試験
上記シートサンプルから、厚さ2mmのJIS K6251規定の3号ダンベル試験片を作製した。JIS K6251に準拠し、引張試験装置(東洋精機製作所製 ストログラフR−1)を使用して測定した。その結果を表1に示した。
【表1】

【0022】
(実施例2〜9)
表1に示した配合の材料を用いた他は、実施例1と同様にして実施例2〜9の高誘電率絶縁ゴムを作製し、誘電率測定試験、引張試験を行った。その結果を表1に示した。
【0023】
(実施例10〜11)
シアノエチル化樹脂として、シアノエチル化デンプン(日澱化學社製:VISGUM12)を使用し、表1に示した配合の材料を用いた他は、実施例1と同様にして実施例10〜11の高誘電率絶縁ゴムを作製し、誘電率測定試験、引張試験を行った。その結果を表1に示した。
【0024】
(比較例1〜9)
表1に示した配合の材料を用いた他は、実施例1と同様にして比較例1〜7の高誘電率絶縁ゴムを作製し、誘電率測定試験、引張試験を行った。その結果を表1に示した。
【0025】
表1より、高誘電率樹脂であるシアノエチル化樹脂と高誘電率フィラーを併用した本実施例1〜11は、高誘電率絶縁ゴムの誘電率を著しく増大させることができる。また、本実施例1〜9の結果が示すように、EPゴム、シアノエチル化樹脂、高誘電率フィラーの配合量を変更することによって、高誘電率絶縁ゴムの誘電率および破断伸びを調節することができる。さらに、シアノエチル化デンプンを使用した実施例10〜11では、誘電率を著しく増大させることができる。
【0026】
実施例2は、比較例4に比べて少ない高誘電率フィラー量で、同じ誘電率を得ることができた。また、実施例2は、比較例4に比べて破断伸びが大きく、比重も小さくすることができた。
【0027】
比較例2〜4、および比較例5〜9の結果が示すように、単に高誘電率フィラー、あるいはシアノエチル化樹脂の配合量を増やすだけでは、絶縁ゴムの誘電率を大幅に増大させることはできなかった。
【0028】
以上をまとめると、本発明の高誘電率絶縁ゴムは、誘電率を著しく増大することが可能である。また、高誘電率フィラーの配合量を少なくすることができるため、組成物を容易に混練することができるばかりでなく、前記フィラー配合に伴う破断伸びの低下、比重の増大、機械的強度の低下をおさえることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】図1は、本願実施例および比較例における、BaTiOの配合量と誘電率の関係を示したグラフである。
【図2】図2は、本願実施例および比較例における、BaTiOの配合量と破断伸びの関係を示したグラフである。
【図3】図3は、本願実施例および比較例における、シアノエチル化樹脂(CR−S)の配合量と誘電率の関係を示したグラフである。
【図4】図4は、本願実施例および比較例における、シアノエチル化樹脂(CR−S)の配合量と破断伸びの関係を示したグラフである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも、エチレンプロピレンゴム、高誘電率フィラー、およびシアノエチル化樹脂を含有することを特徴とする高誘電率絶縁ゴム。
【請求項2】
前記シアノエチル化樹脂が、エチレンプロピレンゴム100重量部に対し50〜200重量部含有することを特徴とする請求項1に記載の高誘電率絶縁ゴム。
【請求項3】
高誘電率絶縁ゴム中の前記シアノエチル化樹脂含有量が、5〜60wt%であることを特徴とする、請求項1に記載の高誘電率絶縁ゴム。
【請求項4】
前記高誘電率フィラーが、チタン酸バリウム系セラミックスであることを特徴とする、請求項1〜3の何れか一項に記載の高誘電率絶縁ゴム。
【請求項5】
請求項1〜4の何れか一項に記載した高誘電率絶縁ゴムを用いることを特徴とする電力ケーブル接続部。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2006−309988(P2006−309988A)
【公開日】平成18年11月9日(2006.11.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−128624(P2005−128624)
【出願日】平成17年4月26日(2005.4.26)
【出願人】(000005186)株式会社フジクラ (4,463)
【Fターム(参考)】