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JP3187490B2 - Polypropylene for electrical insulation and method for producing the same - Google Patents

Polypropylene for electrical insulation and method for producing the same

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JP3187490B2
JP3187490B2 JP31836591A JP31836591A JP3187490B2 JP 3187490 B2 JP3187490 B2 JP 3187490B2 JP 31836591 A JP31836591 A JP 31836591A JP 31836591 A JP31836591 A JP 31836591A JP 3187490 B2 JP3187490 B2 JP 3187490B2
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polypropylene
electrical insulation
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impulse
producing
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正記 川東
征三 松本
寛 加藤
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気絶縁用ポリプロピ
レンおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polypropylene for electrical insulation and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】ポリプロ
ピレンは単独で、または低密度架橋ポリエチレン等との
ブレンドポリマーとして、例えば高電圧用ケーブルや機
器の電気絶縁材料として使用されている。ポリプロピレ
ンは高結晶性ポリマーであり、これを溶融状態から冷
却、特に徐冷すれば、ラメラが核を中心として放射状に
成長し、100〜200μm程度の球晶が生成する。そ
して、多数の核から球晶が充分成長すると、球晶間に衝
突が起こって球晶界面が形成される。
2. Description of the Related Art Polypropylene is used alone or as a blend polymer with low-density crosslinked polyethylene or the like, for example, as an electrical insulating material for high-voltage cables and equipment. Polypropylene is a highly crystalline polymer. If the polypropylene is cooled from a molten state, particularly slowly cooled, the lamella grows radially around the nucleus, and a spherulite of about 100 to 200 μm is generated. Then, when spherulites grow sufficiently from a large number of nuclei, collision occurs between the spherulites to form a spherulite interface.

【0003】ところが、上記の方法で得られる結晶ポリ
プロピレンはインパルス破壊電界強度が十分とはいえ
ず、これを電気絶縁材料として高電圧で使用した場合、
絶縁破壊が起こりやすい等の不都合が生じる。従って、
インパルス破壊電界強度に優れた、より高性能で信頼性
の高い電気絶縁用ポリプロピレンの出現およびその製造
方法が待望されている。
However, the crystalline polypropylene obtained by the above method cannot be said to have a sufficient impulse breakdown electric field strength, and when this is used at a high voltage as an electrical insulating material,
There are inconveniences such as easy breakdown. Therefore,
There has been a long-awaited need for a higher-performance and more reliable polypropylene for electrical insulation having excellent impulse breakdown electric field strength and a production method thereof.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記のよ
うにして得られたポリプロピレン結晶をインパルス破壊
させたところ、インパルス破壊は球晶界面を通ってお
り、球晶界面が電気的弱点部であること知見し、さらに
研究を重ねてきたところ、平均球晶径が20μm以下、
好ましくは10μm以下の球晶よりなるポリプロピレン
がインパルス破壊電界強度に優れていることを見出し
た。
Means for Solving the Problems When the present inventors made impulse fracture of the polypropylene crystal obtained as described above, the impulse fracture passed through the spherulite interface, and the spherulite interface became an electrical weak point. And further studies have revealed that the average spherulite diameter is 20 μm or less,
It has been found that polypropylene preferably having a spherulite of 10 μm or less has excellent impulse breakdown electric field strength.

【0005】本発明はかかる新知見に基づいて完成され
たものであり、平均球晶径が20μm以下、好ましくは
10μm以下の球晶よりなることを特徴とする電気絶縁
用ポリプロピレンに関する。
The present invention has been completed on the basis of such new findings, and relates to a polypropylene for electrical insulation characterized by comprising spherulites having an average spherulite diameter of 20 μm or less, preferably 10 μm or less.

【0006】また、本発明はポリプロピレンに造核剤を
添加して溶融した後、冷却する工程を経ることを特徴と
する上記電気絶縁用ポリプロピレンの製造方法に関す
る。本発明において、ポリプロピレンの平均球晶径は2
0μm以下であるが、好ましくは10μm以下、より好
ましくは5μm以下、さらに好ましくは2μm以下であ
る。当該平均球晶径は、次のようにして測定することが
できる。即ち、本発明の電気絶縁用ポリプロピレンを1
μmから50μm程度にスライスして、これを偏光顕微
鏡にて観測して平均球晶径を測定することができる。
The present invention also relates to a method for producing the above-mentioned polypropylene for electrical insulation, which comprises a step of adding a nucleating agent to polypropylene, melting the polypropylene, and then cooling the polypropylene. In the present invention, the average spherulite diameter of polypropylene is 2
It is 0 μm or less, preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and still more preferably 2 μm or less. The average spherulite diameter can be measured as follows. That is, the polypropylene for electrical insulation of the present invention
The slice can be sliced from about μm to about 50 μm, and this is observed with a polarizing microscope to measure the average spherulite diameter.

【0007】当該平均球晶径よりなるポリプロピレンの
製造方法としては、例えば次の如き方法が例示される。
ポリプロピレンに造核剤を添加して結晶化する方法。当
該方法において、造核剤としては次の如き特性を有する
ものが好ましい。 ポリプロピレンと相溶性の良好なもの。ここにポリプ
ロピレンとの相溶性の良好なものとは、ポリプロピレン
の融点(170〜180℃)で混練した後、その温度で
粒子分散状態を光学顕微鏡(×400)で観察した時の
分散粒子の平均径が、通常1μm以下、好ましくは0.
5μm以下であるものをいう。 造核性を有するもの。ここに造核性とは、ポリプロピ
レンに混合して通常の結晶化条件にて結晶化を行うこと
によって、ポリプロピレンの平均球晶を20μm以下と
する作用を有するものである。
As a method for producing polypropylene having the average spherulite diameter, for example, the following method is exemplified.
A method of crystallization by adding a nucleating agent to polypropylene. In the method, a nucleating agent having the following characteristics is preferable. Good compatibility with polypropylene. Here, those having good compatibility with polypropylene are the average of the dispersed particles when the particles are kneaded at the melting point of the polypropylene (170 to 180 ° C.) and the dispersion state of the particles is observed with an optical microscope (× 400) at that temperature. The diameter is usually 1 μm or less, preferably 0.1 μm.
It refers to those having a size of 5 μm or less. Those with nucleation properties. Here, the nucleating property has an effect of reducing the average spherulite of polypropylene to 20 μm or less by performing crystallization under ordinary crystallization conditions after mixing with polypropylene.

【0008】特に好適な造核剤としては、下式(1)Particularly preferred nucleating agents include the following formula (1)

【0009】[0009]

【化1】 Embedded image

【0010】(式中、X1 およびX2 は、それぞれ水素
原子または炭素数10以下の有機基を示す)で表される
ベンジリデンソルビトール誘導体が例示される。式
(1)において、炭素数10以下の有機基としては、例
えばアルキル基、アルコキシ基が例示される。アルキル
基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピ
ル、ブチル等の炭素数1〜4の低級アルキル基が好まし
い。アルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、プロ
ポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ等の炭素数1〜4の
低級アルコキシ基が好ましい。特に好適な式(1)の化
合物としては、ジベンジリデンソルビトール、ジ(パラ
エチル)ベンジリデンソルビトール、ジ(パラメトキ
シ)ベンジリデンソルビトール等が例示される。造核剤
の配合量は、ポリプロピレン100重量部に対して通常
0.2〜5重量部、好ましくは0.5〜3重量部であ
る。
(Wherein, X 1 and X 2 each represent a hydrogen atom or an organic group having 10 or less carbon atoms). In the formula (1), examples of the organic group having 10 or less carbon atoms include an alkyl group and an alkoxy group. As the alkyl group, a lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl and butyl is preferable. As the alkoxy group, a lower alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy and butoxy is preferable. Particularly preferred compounds of the formula (1) include dibenzylidene sorbitol, di (paraethyl) benzylidene sorbitol, di (paramethoxy) benzylidene sorbitol and the like. The compounding amount of the nucleating agent is usually 0.2 to 5 parts by weight, preferably 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of polypropylene.

【0011】本発明において、原料ポリプロピレンのメ
ルトインデックスは3〜11、就中5〜7であること
が、密度は0.905〜0.915、就中0.908〜
0.912であることが、且つ破断点伸びは350〜5
50%、就中450〜550%であることが好ましい。
なお、メルトインデックス(g/10分)はJIS K
6760Kの方法によって測定したものである。破断
点伸びは、ASTN D 638にて測定したものであ
る。
In the present invention, the raw material polypropylene has a melt index of 3 to 11, preferably 5 to 7, and a density of 0.905 to 0.915, preferably 0.908 to 0.98.
0.912 and the elongation at break is 350-5
Preferably, it is 50%, especially 450-550%.
The melt index (g / 10 minutes) is based on JIS K
It was measured by the method of 6760K. The elongation at break is measured by ASTND 638.

【0012】造核剤を使用する方法は、例えば次のよう
にして行われる。まず、ポリプロピレンと造核剤とを混
練する。混練は、通常ロールミル等を使用して行われ
る。その際の温度は、通常170〜200℃、好ましく
は180〜190℃である。混練物は次に溶融される。
溶融はポリプロピレンの融点以上の温度、即ち、通常1
70〜180℃において行われる。溶融時間は通常10
〜20分程度である。かくして得た溶融物は適宜の温度
および時間にて等温結晶化する。等温結晶化温度(℃)
は、通常130〜140℃、好ましくは132〜138
℃、より好ましくは134〜136℃である。
A method using a nucleating agent is carried out, for example, as follows. First, polypropylene and a nucleating agent are kneaded. The kneading is usually performed using a roll mill or the like. The temperature at that time is usually 170 to 200 ° C, preferably 180 to 190 ° C. The kneaded material is then melted.
Melting is at a temperature higher than the melting point of polypropylene, that is, usually 1
Performed at 70-180 ° C. Melting time is usually 10
It takes about 20 minutes. The melt thus obtained undergoes isothermal crystallization at an appropriate temperature and time. Isothermal crystallization temperature (℃)
Is usually 130 to 140 ° C., preferably 132 to 138
° C, more preferably 134 to 136 ° C.

【0013】等温結晶化時間(分)は、通常30〜12
0、好ましくは60〜90、より好ましくは70〜80
である。等温結晶化してから冷却工程に付される。その
際の冷却温度は、通常0〜50℃、好ましくは10〜4
0℃、より好ましくは20〜30℃であり、冷却速度は
通常10〜300℃/分、好ましくは60〜250℃/
分、より好ましくは120〜200℃/分である。
The isothermal crystallization time (min) is usually 30 to 12
0, preferably 60-90, more preferably 70-80
It is. After isothermal crystallization, it is subjected to a cooling step. The cooling temperature at that time is usually 0 to 50 ° C, preferably 10 to 4 ° C.
0 ° C., more preferably 20-30 ° C., and the cooling rate is usually 10-300 ° C./min, preferably 60-250 ° C./min.
Min, more preferably 120 to 200 ° C./min.

【0014】[0014]

【効果】本発明の電気絶縁用ポリプロピレンのインパル
ス破壊電界強度は、従来の結晶ポリプロピレンに比べて
1.6倍程度優れている。
The impulse breakdown electric field strength of the polypropylene for electrical insulation of the present invention is about 1.6 times better than that of the conventional crystalline polypropylene.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

実施例1 密度0.91g/cm3 、メルトインデックス7.0、破
断点伸び500%のアイソタクティクポリプロピレンを
使用した。造核剤としてベンザルソルビトール(クリア
−S:新日本理化社製)を使用し、これを前記ポリプロ
ピレンと180℃でロールミルを使用して混練し、圧縮
成型器中で一旦溶融(180℃)後、130℃で60分
間等温結晶化してから0℃水で急冷してポリプロピレン
を結晶化させた。当該ポリプロピレンの平均球晶径は例
えば、クリアーSを0.3phr添加した場合は約5μ
mであった。これを、圧縮成型して0.3mm厚のシー
トとした。
Example 1 Isotactic polypropylene having a density of 0.91 g / cm 3 , a melt index of 7.0, and an elongation at break of 500% was used. Benzal sorbitol (Clear-S: manufactured by Nippon Rika Co., Ltd.) was used as a nucleating agent, kneaded with the polypropylene at 180 ° C. using a roll mill, and once melted (180 ° C.) in a compression molding machine. After isothermal crystallization at 130 ° C for 60 minutes, polypropylene was crystallized by rapid cooling with 0 ° C water. The average spherulite diameter of the polypropylene is, for example, about 5 μm when 0.3 phr of Clear S is added.
m. This was compression molded into a 0.3 mm thick sheet.

【0016】実験例1 上記で得た試料についてインパルス破壊試験を行った。
即ち、図2に示す改良型McKeown電極系にて、1
×40μsecの負極性インパルス標準波を予想破壊電
圧の70%値を初期値として、5kV/3回印加のステ
ップ昇圧方式で課電した。試料厚は0.3mmである。
なお、インパルス耐圧値は1条件につき10試料のデー
タを採取し、ワイプル解析の後、破壊確率63.3%に
おける破壊値をもって、その試料のインパルス耐圧値と
した。このようにして測定したインパルス電界破壊強度
〔ImpBDS(kV/mm)〕の測定結果は、図1お
よび表1に示した通りである。図1において、phrは
ポリプロピレン100重量部に対する造核剤の重量部を
示す。
Experimental Example 1 An impulse breakdown test was performed on the sample obtained above.
That is, in the improved McKeown electrode system shown in FIG.
A negative impulse standard wave of × 40 μsec was applied with a step-up voltage of 5 kV / 3 times, with 70% of the expected breakdown voltage as an initial value. The sample thickness is 0.3 mm.
As for the impulse withstand voltage value, data of 10 samples was collected under one condition, and after the wipe-pull analysis, the impulse withstand voltage value of the sample was defined as the destruction value at a probability of failure of 63.3%. The measurement results of the impulse electric field breakdown strength [ImpBDS (kV / mm)] thus measured are as shown in FIG. 1 and Table 1. In FIG. 1, phr indicates parts by weight of the nucleating agent with respect to 100 parts by weight of polypropylene.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】表中の添加量はポリプロピレン100重量
部に対する造核剤の重量部である。
The amounts of addition in the table are parts by weight of the nucleating agent per 100 parts by weight of polypropylene.

【0019】なお、実施例で使用したベンザルソルビト
ールのポリプロピレンとの相溶性は、ポリプロピレンと
170℃で混練した後、その温度で光学顕微鏡(×40
0)で観察した時、分散粒子が観察されない程度の小粒
子であった。
The compatibility of benzalsorbitol used in the Examples with polypropylene was determined by kneading the polypropylene with 170 ° C. and then using an optical microscope (× 40) at that temperature.
When observed in 0), the particles were small enough that no dispersed particles were observed.

【0020】比較例1 実施例1で使用したポリプロピレンを成形加工器中で一
旦溶融(180℃)後、140℃、3時間等温結晶化
後、25℃、2時間放置してポリプロピレンを結晶化さ
せた。このポリプロピレンの結晶の球晶径は25μmで
あった。当該結晶ポリプロピレンのインパルス破壊電界
強度を実験例1と同様にして測定したところ、120k
V/mmであった。
Comparative Example 1 The polypropylene used in Example 1 was once melted (180 ° C.) in a molding machine, crystallized isothermally at 140 ° C. for 3 hours, and left at 25 ° C. for 2 hours to crystallize the polypropylene. Was. The spherulite diameter of the polypropylene crystal was 25 μm. When the impulse breakdown electric field strength of the crystalline polypropylene was measured in the same manner as in Experimental Example 1, it was 120 k
V / mm.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】インパルス電界破壊強度の測定結果を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing a measurement result of an impulse electric field breakdown strength.

【図2】インパルス破壊試験を行うための改良型McK
eown電極系を示す図である。
FIG. 2 is an improved McK for performing an impulse breakdown test.
FIG. 3 is a diagram illustrating an eown electrode system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 25mmφ鋼球 2 ポリエチレン胴体 3 シリコン油 4 エポキシ樹脂 5 試料 1 25mmφ steel ball 2 polyethylene body 3 silicon oil 4 epoxy resin 5 sample

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−54108(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 3/44 C08L 23/10 C08F 110/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-61-54108 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01B 3/44 C08L 23/10 C08F 110 / 06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ポリプロピレンに造核剤を添加して結晶
化してなる平均球晶径が20μm以下の球晶よりなるこ
とを特徴とする電気絶縁用ポリプロピレン。
1. An electrical insulating polypropylene comprising a spherulite having an average spherulite diameter of 20 μm or less, which is obtained by adding a nucleating agent to polypropylene and crystallizing the same.
【請求項2】 請求項1記載の電気絶縁用ポリプロピレ
ンを用いてなるケーブル。
2. A cable using the polypropylene for electrical insulation according to claim 1.
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JP6484959B2 (en) * 2014-03-31 2019-03-20 王子ホールディングス株式会社 Biaxially oriented polypropylene film for capacitors
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