エチレンプロピレンゴム線およびケーブル絶縁層の耐破壊性に影響を与える要因

エチレン、プロピレン、非共役ジオレフィンを共重合させたエチレン・プロピレンジエンゴム（EPDM）は、電線・ケーブルの絶縁材料として60年以上の歴史があります。 EPDM、ポリ塩化ビニル (PVC)、架橋ポリエチレン (XLPE)、その他の絶縁材料も同様に代替不可能な地位を占めており、その独特の利点は、長寿命、耐水性、耐酸素性、熱安定性の向上、動作温度範囲の広さです。電気絶縁分野での EPDM の応用がますます広範になるにつれて、EPDM キーインジケーターの要件もますます厳しくなり、特に一部のハイエンドアプリケーションでは、EPDM が処理、性能、および使用要件を満たすために、対応するキーインジケーターが妥当な範囲内にある場合にのみ、EPDM のキーインジケーターの制御にはより厳しい要件が課されます。高圧電線およびケーブル絶縁体の製造用の EPDM を例にとると、引張強度、引裂き伸び、絶縁破壊強度、誘電損失、体積抵抗率、および製品のその他の重要な機械的および電気的特性が要件を満たすことができる場合、原材料の EPDM のエチレン含有量、ムーニー粘度、ジオレフィン含有量と純度、およびその他の重要な指標には厳格な制限が必要です。 EPDM ワイヤおよびケーブルの絶縁破壊抵抗に影響を与える要因は数多くあります。上述のエチレン含有量、ジオレフィン含有量および純度に加えて、EPDM のゲル含有量、および加工配合の調整と最適化は、製品の耐破壊性に重要な影響を与えます。これらは単一の孤立した影響要因であるだけでなく、相互に作用して製品の絶縁破壊耐性に総合的な影響を及ぼします。この論文では、電線およびケーブル絶縁用の EPDM 製品の合成に重要な参考資料を提供するために、EPDM の絶縁破壊抵抗に影響を与えるいくつかの要因を体系的な研究と分析のために選択します。

1 ENB含有量が破壊強度に及ぼす影響

ENB 含有量 (質量分率) <4.5%、ENB 含有量が増加すると、製品の破壊強度が低下します。 ENB含有量（質量分率）≧4.5％であり、ENB含有量（質量分率）の増加に伴い、製品の破壊強度が増加します。

2. ゴム純度が破壊強度に及ぼす影響

EPDMを電気絶縁材料の加工に使用する場合、ある程度の材料の純度が要求されます。 EPDMの純度は通常灰分で表され、主に重合時や後加工時に導入される金属イオン（バナジウム、アルミニウム、鉄、ナトリウムなど）を含む無機塩や外来不純物で構成されています。物理的な「欠陥」に相当する灰の存在は、感電によって容易にゴム製品の突破口となってしまいます。 EPDM の灰分が増加すると、サンプル中の金属イオンの含有量も増加し、最終製品の破壊強度が低下します。灰（金属イオン、外来不純物）は、製品の絶縁破壊性能に一定の影響を与えます。製品の耐破壊性に及ぼす金属イオンの影響を考慮すると、試験サンプル中の金属イオンは外部電界の作用により製品内部に局所的な電界を形成し、外部電界と重畳して製品にダメージを与えます。サンプル中の金属イオンの含有量が増加すると、内部電界強度が徐々に増加し、金属イオンが局所的に凝集する可能性も高まり、その結果、局所電界強度が異常に高くなり、これらすべての要因により製品の耐破壊性が低下します。第二に、製品の耐破壊性に対する外来不純物の影響を考慮します。ゴム製品の外来不純物には主に砂や錆などが含まれます。通常、これらの不純物とゴム製品の適合性は非常に悪く、ゴム製品にとってそれらの存在は「欠陥」に相当し、ゴム製品の均一性と完全性を破壊します。 「欠陥」のある EPDM 電気絶縁製品に外部の高電圧電界が作用すると、「欠陥」の部分で電気絶縁製品が比較的容易に突破され、製品の耐電気破壊性が低下します。

3. ゲル含有量が破壊強度に及ぼす影響

ゲルは、EPDM の重合中に形成される「ゴム粒子」の特殊な構造です。特殊な形態や構造のため、ゴム製品中の通常の分子鎖との相互作用は比較的弱く、その存在はゴム製品中に残存する「不純物」とも言えます。高品質の EPDM 電気絶縁製品の場合、ゲル含有量も製品の絶縁破壊性能に影響を与える可能性があります。EPDM のゲル含有量が増加すると、最終製品の絶縁破壊強度が低下します。ゲルは架橋網目構造であるため、その形態は通常の EPDM 分子鎖とは大きく異なるため、通常の EPDM 分子鎖よりも EPDM 分子鎖との相溶性が低く、ゲル表面と通常の分子鎖間の相互作用は通常の EPDM 分子鎖間の相互作用よりも弱いです。 EPDM 分子鎖 ゲル表面と通常の分子鎖との間の相互作用力は、通常の EPDM 分子鎖間の相互作用よりも弱いため、ゲル表面は必ずしも EPDM 分子鎖で「満たされる」わけではありません。

ゲルの表面は必ずしも EPDM 分子鎖で「満たされている」わけではなく、いくつかの「隙間」が存在する可能性があります。ゲルの存在は製品の均質性に影響を与えるため、加工された製品は外部高電圧電場の作用によりゲルの周囲に磁場勾配を形成します。ゲルと周囲の EPDM 分子鎖の形態や構造の差が大きければ大きいほど、場の勾配の形成が大きくなり、相対的な力が弱いゲルの表面が破壊されやすくなり、製品に「ギャップ」が生じる可能性があります。 EPDM 分子鎖間の差が大きいほど、場の勾配が大きくなり、相対的な力が弱いゲル表面が破壊される可能性が高くなります。また、「ギャップ」が存在する可能性があり、生成物に「欠陥」が形成され、サンプルの早期破壊につながり、サンプルの破壊性能が低下します。

4. 加工式が破壊強度に及ぼす影響

加工配合は、EPDM 製品を電気絶縁製品に加工する際の重要な要素であるだけでなく、電気絶縁製品の絶縁破壊性能に影響を与える重要な要素の 1 つでもあります。基本的な加工配合の調整と最適化、および電気絶縁添加剤の追加により、電気絶縁製品の絶縁破壊性能を大幅に向上させることができます。同じ EPDM 原料を異なる配合で処理した後、機械的特性はあまり変化せず、後者は前者よりも約 5% 高いだけですが、絶縁破壊強度は大きく変化し、後者は前者より約 60% 高くなります。機械的および電気的特性が向上した主な理由は、海洋ケーブル メーカーが製品の加工中にジイソプロピル ベンゼン ペルオキシドの投与量を最適化し、ENB の側鎖の二重結合が完全に架橋され、残留二重結合が減少したことと、カオリンおよびその他の電気絶縁添加剤が添加されたことにより、吸着剤の表面積と活性が向上し、製品に残留する導電性イオンを吸着できることです。上記の 2 点は、EPDM 電気絶縁製品の絶縁破壊性能を向上させるための加工処方の重要性を証明するのに十分です。

5.結論

（１）ＥＰＤＭ中の第３のモノマー（ＥＮＢ）の側鎖の二重結合がより十分に架橋される。

(1) 二重結合の側鎖の 3 番目のモノマー (ENB) の EPDM は、より完全に架橋され、残基の数が少なくなり、電気絶縁製品 (ワイヤーおよびケーブルの絶縁) の絶縁破壊耐性性能が向上します。

(2) EPDM 原料の純度が高いほど（灰分が少ないほど）、電気絶縁製品（電線・ケーブルの絶縁層）の耐絶縁破壊性の向上に役立ちます。

(3) EPDM 原料のゲル含有量が低いほど、電気絶縁製品（電線やケーブルの絶縁体）の耐絶縁破壊性が向上します。

(3) EPDM 原料のゲル含有量が低いほど、電気絶縁製品 (電線およびケーブルの絶縁) の耐破壊性は向上します。

(4) 電気絶縁体 (ワイヤおよびケーブル絶縁体) の基本配合中の EPDM の量を調整し、電気絶縁添加剤でそれを補うことにより、電気絶縁体 (ワイヤおよびケーブル絶縁体) の耐破壊性を大幅に向上させることができます。