JP3119261B2 - 高電圧電気絶縁体用シリコーンゴム組成物 - Google Patents
高電圧電気絶縁体用シリコーンゴム組成物Info
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Description
れた高電圧電気絶縁体となるシリコーンゴムを与え、送
電線用碍子いわゆるポリマー碍子等として好適に使用し
得る高電圧電気絶縁体用シリコーンゴム組成物に関す
る。
に用いる碍子に使用されている高電圧電気絶縁体は、一
般に磁器製又はガラス製である。しかし、海岸沿いの地
域や工業地帯のように汚染を受けやすい環境下では、高
電圧電気絶縁体の表面を微粒子や塩類、霧等が通ること
により洩れ電流が発生したり、フラッシュオーバーにつ
ながるドライバンド放電等がおこるという問題があっ
た。
縁体の欠点を改良するために種々の解決法が提案されて
いる。例えば米国特許第3511698号公報には、硬
化性樹脂からなる部材と白金触媒含有オルガノポリシロ
キサンエラストマーとからなる耐候性の高電圧電気絶体
が提案されている。また、特開昭59−198604号
公報には、一液性の室温硬化性オルガノポリシロキサン
組成物をガラス製品又は磁器製の高電圧電気絶縁体の外
側表面に塗布することにより、湿気、大気汚染、紫外線
等の野外におけるストレスの存在下においても前記電気
絶縁体の有する高性能を維持させる技術が提案されてい
る。
国特許第3965065号公報及び特開平4−2096
55号公報には、加熱硬化によりシリコーンゴムとなる
オルガノポリシロキサンとアルミニウム水和物との混合
物を100℃より高い温度で30分以上加熱することに
よって、電気絶縁性が改良されたシリコーンゴム組成物
が得られることが提案されている。
は、いずれも過酷な条件下で高電圧電気絶縁性能が満足
できるものとは言い難いものであった。また、アルミニ
ウム水和物を配合したシリコーンゴム組成物は、多量に
添加したアルミニウム水和物自身の吸湿性によりシリコ
ーンゴムの吸水率が高くなり、湿潤状態での電気特性が
著しく低下してしまうという新たな問題が生じている。
更に、吸湿により高電圧電気絶縁体として必要な耐コロ
ナ特性が低下する問題も生じている。なお、この問題
は、単にアルミニウム水和物表面を処理剤によって処理
するだけでは解決することは困難である。従って、これ
ら問題の解決が望まれていた。
酷な大気汚染あるいは気候に曝される条件下、特に高湿
条件下でも耐候性、耐汚損性、耐電圧、耐トラッキング
性、耐アーク、エロージョン性等の高電圧電気絶縁性能
に優れたシリコーンゴムを与えることができる高電圧電
気絶縁体用シリコーンゴム組成物を提供することを目的
とする。
発明は上記目的を達成するため、鋭意検討を重ねた結
果、下記平均組成式(1)で示されるオルガノポリシロ
キサン、シリカ微粉末及び有機過酸化物を配合したシリ
コーンゴム組成物に、ケイ素含有化合物で表面処理され
た異なる平均粒子径を有する少なくとも2種類のアルミ
ニウム水酸化物、特にビニル基を有するケイ素含有化合
物で表面処理された平均粒子径が5〜20μmのアルミ
ニウム水酸化物と、ビニル基を有するケイ素含有化合物
で表面処理された平均粒子径が0.1〜2.5μmのア
ルミニウム水酸化物とを組み合わせて配合した場合、ア
ルミニウム水酸化物が吸湿することがなく、かつ単にア
ルミニウム水酸化物表面を処理剤によって処理するだけ
では解決することが困難な耐コロナ性の問題を満足に解
決し得て、過酷な大気汚染あるいは気候に曝される条件
下、特に高湿条件下に長期間晒されていても耐候性、耐
汚損性、耐電圧、耐トラッキング性、耐アーク性、エロ
ージョン性等の高電圧電気絶縁性能に優れた硬化物を与
えるシリコーンゴム組成物を得ることができることを知
見し、本発明をなすに至った。
リコーンゴム組成物を提供する。
明の高電圧電気絶縁体用シリコーンゴム組成物の第一必
須成分のオルガノポリシロキサンは、下記平均組成式
(1)で示されるものである。 R1 nSiO(4-n)/2 (1) (但し、式中R1は同一又は異種の非置換又は置換の1
価炭化水素基であり、nは1.98〜2.02の正数で
ある。)
非置換又は置換のケイ素原子に結合した1価炭化水素
基、好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数
1〜8のものであり、例えばメチル基、エチル基、プロ
ピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t
ert−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキ
ル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル
基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテ
ニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基、フェニル基、
トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル
基、フェニルプロピル基等のアラルキル基などの非置換
の1価炭化水素基、更にはこれらの基の炭素原子に結合
した水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、シアノ基
などで置換したクロロメチル基、ブロモエチル基、トリ
フルオロプロピル基、シアノエチル基等のハロゲン置換
アルキル基、シアノ置換アルキル基などの置換1価炭化
水素基から選択することができる。また、nは1.98
〜2.02の正数である。
モル%、特に0.01〜1モル%がアルケニル基である
ことが好ましく、残りのR1はメチル基又はフェニル基
であることが好ましく、この場合全R1基のうち95モ
ル%以上、特に99モル%以上がメチル基であることが
好ましい。
しては、その分子構造は別に限定されないが、特にその
分子鎖末端がトリメチルシリル基、ジメチルビニルシリ
ル基、ジビニルメチルシリル基、トリビニルシリル基等
のトリオルガノシリル基等で封鎖されたものが好まし
い。また、分子主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰り
返しから基本的になる直鎖状のジオルガノポリシロキサ
ンであることが好ましいが、分子中にモノオルガノシロ
キサン単位やSiO2単位等の分岐状シロキサン単位を
少量含んだものであってもよく、また分子構造の異なる
1種又は2種以上の混合物であってもよい。
度(又は分子中のケイ素原子の数)が100〜100,
000、特に4,000〜20,000であることが好
ましく、また、25℃における粘度が100cs(セン
チストークス)以上、特に100,000〜10,00
0,000csであることが好ましい。
(B)成分のシリカ微粉末は、機械的強度の優れたシリ
コーンゴムを得るために必須とされるものであるが、こ
の目的のためには比表面積(BET法)が50m2/g
以上、通常50〜500m2/g、特に100〜300
m2/gであることが好ましい。比表面積が50m2/g
に満たないと硬化物の機械的強度が低下してしまう場合
がある。
煙霧質シリカ、沈降性シリカ及びこれらの表面をオルガ
ノクロルシラン、オルガノアルコキシシラン、オルガノ
シラザン、ジオルガノシクロポリシロキサン、1,3−
ジシロキサンジオール等で処理された疎水性シリカ等が
挙げられる。
分のオルガノポリシロキサン100部(重量部、以下同
じ)に対し1〜100部、特に30〜50部とすること
が好ましく、1部未満では添加量が少なすぎて補強効果
が得られない場合があり、100部を超えると加工性が
悪く、得られたシリコーンゴムの機械的強度が低下する
場合がある。
素含有化合物で表面処理された異なる平均粒子径を有す
る少なくとも2種類のアルミニウム水酸化物を配合す
る。このアルミニウム水酸化物は、基本的に下記の組成
式で表わされるものである。 Al2O3・3H2O或いはAl(OH)3
平均粒子径の異なる上記表面処理されたアルミニウム水
酸化物を少なくとも2種類ブレンドすることで、特に耐
コロナ特性を改善し、シリコーンゴムの耐アーク性、耐
トラッキング性を改善できるもので、この(C)成分は
本発明組成物において必須のものである。
有化合物による表面処理は、アルミニウム水酸化物に疎
水性を持たせるために必要な処理であり、その表面処理
方法に特に制限はなく、通常の方法で行うことができ
る。
は、例えばビニルトリアルコキシシラン等のオルガノア
ルコキシシランによるシラン系カップリング剤、テトラ
メチルジビニルジシラザン、テトラビニルジメチルジシ
ラザン、ヘキサビニルジシラザン等のヘキサオルガノジ
シラザン、ヘキサメチルジビニルトリシラザン等のオク
タオルガノトリシラザンなどによるシラザン系カップリ
ング剤等のアルミニウム水酸化物表面にビニル基が存在
する表面処理剤が好適に使用される。アルミニウム水酸
化物表面にビニル基が存在することによって耐コロナ性
が改善されるのみならず、耐パワーアーク特性、耐水
性、電気特性等のポリマー碍子として必要な特性を向上
させることができる。なお、好ましいビニル基量は、ア
ルミニウム水酸化物1gあたり1.0×10-6モル以上
であり、通常は1.0×10-6〜1.0×10-2モル、
より好ましくは1.0×10-5〜1.0×10-3モルで
ある。
化合物で表面処理された平均粒子径が5〜20μm、特
に8〜15μmのアルミニウム水酸化物Aと、ケイ素含
有化合物で表面処理された平均粒子径が0.1〜2.5
μm、特に0.5〜1.5μmのアルミニウム水酸化物
Bとを組み合わせて配合することが好ましい。アルミニ
ウム水酸化物Aの平均粒子径が20μmを超えるとシリ
コーンゴム硬化物の機械的強度が著しく低下する場合が
あり、5μm未満では粒子径の異なるアルミニウム水酸
化物を併用することによる硬化物の耐コロナ特性が十分
発現されない場合がある。また、アルミニウム水酸化物
Bの平均粒子径が2.5μmを超えると、やはり粒子径
の違いによる耐コロナ特性が不十分となる場合があり、
0.1μm未満では加工性が悪く、硬化物において必要
な機械的強度が得られない場合がある。なお、この平均
粒子径は、例えばレーザー光回折法等の分析手段を使用
した粒度分布計により、重量平均値(メジアン径)等と
して求めることができる。
ウム水酸化物Bとのブレンド比率(配合比率)は、重量
比でA:B=80:20〜20:80、特に60:40
〜40:60の範囲であることが望ましい。アルミニウ
ム水酸化物Aのブレンド比率が80重量%を超えると、
シリコーンゴムの機械的強度が低下してしまう場合があ
り、アルミニウム水酸化物Bのブレンド比率が80重量
%を超えると、耐コロナ特性が低下してしまう場合があ
る。
ルガノポリシロキサン100部に対して50〜300
部、特に100〜200部の範囲が好ましい。配合量が
50部未満では、硬化後の組成物が必要な耐アーク性や
耐トラッキング性を得られない場合があり、300部を
超えると組成物への添加が困難となり、加工性も悪くな
る場合がある。
公知のものを使用することができ、例えばベンゾイルパ
ーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサ
イド、p−メチルベンゾイルパーオキサイド、o−メチ
ルベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクミルパーオ
キサイド、2,5−ジメチル−ビス(2,5−t−ブチ
ルパーオキシ)ヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキサイ
ド、t−ブチルパーベンゾエート、1,1−ビス(t−
ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキ
サン、1,6−ビス(t−ブチルパーオキシカルボキ
シ)ヘキサン等が挙げられる。
ルガノポリシロキサン100部に対して0.01〜10
部、あるいはシリコーンゴム組成物中において0.01
〜3重量%とすることがよい。
上記必須成分に加え、必要に応じ任意成分として増量剤
としての粉砕石英、珪藻土、炭酸カルシウムなどの充填
剤を本発明の効果を妨げない範囲で添加してもよい。
燃化剤、耐火性向上剤、増感剤、着色剤、耐熱向上剤、
還元剤等の各種添加剤や反応制御剤、離型剤あるいは充
填剤用分散剤などを添加することができる。なお、この
充填剤用分散剤として使用される各種アルコキシシラ
ン、カーボンファンクショナルシラン、シラノール基含
有低分子シロキサンなどは、本発明の効果を損なわない
ように最小限の添加量に止めることが好ましい。
記した成分を二本ロール、バンバリーミキサー、ドウミ
キサー(ニーダー)などのゴム混練り機を用いて均一に
混合して、必要に応じて加熱処理を施すことにより得る
ことができる。この場合、例えば(A)成分のオルガノ
ポリシロキサン、(B)成分のシリカ微粉末等を予め混
合してベースコンパウンドを調製しておき、これに任意
成分を混合しても差し支えない。
成物は注型成形、金型加圧成形、押し出し成形などの種
々の成形法によって必要とされるシリコーンゴムに成形
することができる。なお、硬化条件は適宜調整すること
ができるが、例えば金型加圧成形の場合は120〜22
0℃で5分〜1時間程度とすることが好適である。
ゴム組成物は、過酷な大気汚染あるいは気候に曝される
条件下、特に高湿条件下に長期間晒されていても耐候
性、耐汚損性、耐電圧、耐トラッキング性、耐アーク
性、エロージョン性等の高電圧電気絶縁性能に優れた硬
化物を与える。
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。なお、各例中の部はいずれも重量部であ
る。
9.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.1
5モル%、ジメチルビニルシロキシ単位0.025モル
%からなり、平均重合度が約8,000であるゴム状オ
ルガノポリシロキサンA100部に、分散剤として末端
シラノール基ジメチルポリシロキサン(平均重合度1
0)5部、比表面積が200m2/gであるフュームド
シリカ(日本エアロジル(株)製)10部、平均粒子径
が8μmであり、表面がビニルシラン処理された水酸化
アルミニウム(昭和電工(株)製、ハイジライトH32
STV)110部、平均粒子径が1μmであり、表面が
ビニルシラン処理された水酸化アルミニウム(昭和電工
(株)製、ハイジライトH42STV)70部を添加
し、加圧ニーダーにて配合し、コンパウンド(1)を調
製した。
ル−ビス(2,5−t−ブチルパーオキシ)ヘキサン/
上記オルガノポリシロキサンA/比表面積が200m2
/gであるフュームドシリカ(日本エアロジル(株)
製)の40重量%ペーストを1.0部添加し、二本ロー
ルにて均一に分散させた後、165℃にて10分間プレ
スキュアーさせ、2mm及び1mmのシリコーンゴムシ
ートを得た。
9.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.1
5モル%、ジメチルビニルシロキシ単位0.025モル
%からなり、平均重合度が約8,000であるゴム状オ
ルガノポリシロキサンA100部に、分散剤として末端
シラノール基ジメチルポリシロキサン(平均重合度1
0)5部、比表面積が200m2/gであるフュームド
シリカ(日本エアロジル(株)製)10部、平均粒子径
が8μmであり、表面がビニルシラン処理された水酸化
アルミニウム(昭和電工(株)製、ハイジライトH32
STV)90部、平均粒子径が1μmであり、表面がビ
ニルシラン処理された水酸化アルミニウム(昭和電工
(株)製、ハイジライトH42STV)90部を添加
し、加圧ニーダーにて配合し、コンパウンド(2)を調
製した。
ル−ビス(2,5−t−ブチルパーオキシ)ヘキサン/
上記オルガノポリシロキサンA/比表面積が200m2
/gであるフュームドシリカ(日本エアロジル(株)
製)の40重量%ペーストを1.0部添加し、二本ロー
ルにて均一に分散させた後、165℃にて10分間プレ
スキュアーさせ、シリコーンゴムシートを得た。
9.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.1
5モル%、ジメチルビニルシロキシ単位0.025モル
%からなり、平均重合度が約8,000であるゴム状オ
ルガノポリシロキサンA100部に、分散剤として末端
シラノール基ジメチルポリシロキサン(平均重合度1
0)5部、比表面積が200m2/gであるフュームド
シリカ(日本エアロジル(株)製)10部、平均粒子径
が8μmであり、表面がビニルシラン処理された水酸化
アルミニウム(昭和電工(株)製、ハイジライトH32
STV)70部、平均粒子径が1μmであり、表面がビ
ニルシラン処理された水酸化アルミニウム(昭和電工
(株)製、ハイジライトH42STV)110部を添加
し、加圧ニーダーにて配合し、コンパウンド(3)を調
製した。
ル−ビス(2,5−t−ブチルパーオキシ)ヘキサン/
上記オルガノポリシロキサンA/比表面積が200m2
/gであるフュームドシリカ(日本エアロジル(株)
製)の40重量%ペーストを1.0部添加し、二本ロー
ルにて均一に分散させた後、165℃にて10分間プレ
スキュアーさせ、シリコーンゴムシートを得た。
9.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.1
5モル%、ジメチルビニルシロキシ単位0.025モル
%からなり、平均重合度が約8,000であるゴム状オ
ルガノポリシロキサンA100部に、分散剤として末端
シラノール基ジメチルポリシロキサン(平均重合度1
0)5部、比表面積が200m2/gであるフュームド
シリカ(日本エアロジル(株)製)10部、平均粒子径
が8μmである水酸化アルミニウム(昭和電工(株)
製、ハイジライトH32M)110部、平均粒子径が1
μmである水酸化アルミニウム(昭和電工(株)製、ハ
イジライトH42M)70部を添加し、加圧ニーダーに
て配合し、コンパウンド(4)を調製した。
ル−ビス(2,5−t−ブチルパーオキシ)ヘキサン/
上記オルガノポリシロキサンA/比表面積が200m2
/gであるフュームドシリカ(日本エアロジル(株)
製)の40重量%ペーストを1.0部添加し、二本ロー
ルにて均一に分散させた後、165℃にて10分間プレ
スキュアーさせ、シリコーンゴムシートを得た。
9.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.1
5モル%、ジメチルビニルシロキシ単位0.025モル
%からなり、平均重合度が約8,000であるゴム状オ
ルガノポリシロキサンA100部に分散剤として末端シ
ラノール基ジメチルポリシロキサン(平均重合度10)
5部、比表面積が200m2/gであるフュームドシリ
カ(日本エアロジル(株)製)10部、平均粒子径が8
μmである水酸化アルミニウム(昭和電工(株)製、ハ
イジライトH32M)180部を添加し、150℃にて
3時間熱処理し、コンパウンド(5)を調製した。
ル−ビス(2,5−t−ブチルパーオキシ)ヘキサン/
上記オルガノポリシロキサンA/比表面積が200m2
/gであるフュームドシリカ(日本エアロジル(株)
製)の40重量%ペーストを1.0部添加し、二本ロー
ルにて均一に分散させた後、165℃にて10分間プレ
スキュアーさせ、シリコーンゴムシートを得た。
9.825モル%、メチルビニルシロキサン単位0.1
5モル%、ジメチルビニルシロキシ単位0.025モル
%からなり、平均重合度が約8,000であるゴム状オ
ルガノポリシロキサンA100部に、分散剤として末端
シラノール基ジメチルポリシロキサン(平均重合度1
0)5部、比表面積が200m2/gであるフュームド
シリカ(日本エアロジル(株)製)10部、平均粒子径
が1μmであり、表面がビニルシラン処理された水酸化
アルミニウム(昭和電工(株)製、ハイジライトH42
STV)180部、メチルトリメトキシシラン5部を添
加し、150℃にて3時間熱処理し、コンパウンド
(6)を調製した。
ル−ビス(2,5−t−ブチルパーオキシ)ヘキサン/
上記オルガノポリシロキサンA/比表面積が200m2
/gであるフュームドシリカ(日本エアロジル(株)
製)の40重量%ペーストを1.0部添加し、二本ロー
ルにて均一に分散させた後、165℃にて10分間プレ
スキュアーさせ、シリコーンゴムシートを得た。
ンゴムシートを下記方法で評価した。結果を表1に示
す。 ゴム物性:JIS K6301に準じてゴム物性(硬
さ、引張強さ、伸び)を測定した。 重量変化:更に、厚さ2mmのシートから80mm×8
0mmの試験片を切り取り、初期重量を測定後、脱イオ
ン水に25℃で100時間浸漬した後の重量を測定し、
重量変化を求めた。 体積抵抗率、誘電率、誘電損失、絶縁破壊電圧:厚さ1
mmのシートについて、JIS K6911に準じて初
期の体積抵抗率、誘電率、誘電損失、絶縁破壊電圧を測
定し、次いで、このシートを脱イオン水に25℃で10
0時間浸漬した後の体積抵抗率、誘電率、誘電損失、絶
縁破壊電圧を同様に測定した。
水溶液に96時間浸水し、続いて24時間脱イオン水に
浸水したときの初期重量に対する重量変化と、ゴム物性
を上記と同様に測定した。
組成物(実施例1〜3)は、低吸湿性で高湿条件下に晒
されても高電圧電気絶縁体としての優れた特性を有する
シリコーンゴムを与えることが確認された。
Claims (3)
- 【請求項1】 (A)下記平均組成式(1) R1 nSiO(4-n)/2 (1) (但し、式中R1は同一又は異種の非置換又は置換の1価炭化水素基であり、n は1.98〜2.02の正数である。) で示されるオルガノポリシロキサン 100重量部 (B)シリカ微粉末 1〜100重量部 (C)ビニル基を有するケイ素含有化合物で表面処理された平均粒子径が5〜2 0μmのアルミニウム水酸化物と、ビニル基を有するケイ素含有化合物で表面処 理された平均粒子径が0.1〜2.5μmのアルミニウム水酸化物とを組み合わ せたもの 50〜300重量部 (D)有機過酸化物 0.01〜10重量部 を含有してなることを特徴とする高電圧電気絶縁体用シ
リコーンゴム組成物。 - 【請求項2】 平均粒子径が5〜20μmのアルミニウ
ム水酸化物と平均粒子径が0.1〜2.5μmのアルミ
ニウム水酸化物との配合割合が、重量比で80:20〜
20:80である請求項1記載のシリコーンゴム組成
物。 - 【請求項3】 白金触媒を含まない請求項1又は2記載
のシリコーンゴム組成物。
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