高分子絶縁材料中の不純物が絶縁特性に与える影響の解明と直流ケーブル用材料の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750285
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 平井 直志 早稲田大学, 理工学部, 助手 (30329122)
• Keywords: 低密度ポリエチレン / 架橋ポリエチレン / 電力ケーブル / 絶縁劣化 / 電荷トラップ / 空間電荷 / 光劣化 / 残留電圧

Research Abstract

上記の研究課題において、今年度得られた研究実績は以下の通りである。
(1)低密度ポリエチレン(LDPE)とシングルサイト系触媒製ポリエチレン(SSPE)のブレンドフィルムのブレンド比を変えて絶縁破壊測定、空間電荷分布測定、伝導電流測定を行った。ブレンド試料中の伝導は、イオン性伝導を仮定した絶縁破壊時間の計算値と実験値の比較より、イオン性伝導が支配的であることがわかった。
(2)ポリエチレン中に架橋剤分解残渣を浸透させたフィルムの空間電荷分布測定より、クミルアルコールを浸透させたLDPEフィルムは、注入電荷を直ちにトラップする作用を示す結果が得られた。同様に、ベンゼン環、カルボニル基、水酸基のうち少なくとも1つを含む薬品を用いて、空間電荷分布測定を行った結果、水酸基を持つ薬品は、クミルアルコールと同様の結果を示した。これより、水酸基は、LDPE中における注入電荷をトラップする要因の1つであることがわかった。
(3)架橋ポリエチレン(XLPE)中に1種の架橋剤分解残渣を浸透させたフィルムの空間電荷分布を測定したところ、LDPEとは反対の傾向を示す結果が得られた。フーリエ赤外吸収分光測定より、XLPE中には元々アセトフェノンが残存していることより、アセトフェノンはXLPE中における空間電荷形成を支配していることがわかった。
(4)シンクロトロン放射光を用いた発光測定より、XLPEフィルムの発光は、架橋剤分解残渣の寄与であることがわかった。また、ArFエキシマレーザーを多数回事前照射したフィルムの発光の挙動は、同条件におけるLDPEの発光挙動と類似していた。これより両PEにおいては同一の紫外光誘起化学変化が発生していること、LDPEの発光原因は、フィルム中に含まれる酸化防止剤のベンゼン環であることがわかった。
(5)全芳香族ポリイミド(API)の耐水性、耐アルカリ性を、残留電圧測定、空間電荷分布測定により測定した。また、残留電圧の簡易な理論式の提案により、残留電圧発生機構を解明した。

Research Products

• [Publications] 平井直志, 南亮太郎, 大木義路, 岡下稔, 前野恭: "ポリエチレン中の空間電荷分布形成に与える架橋剤分解残渣の影響"電気学会部門誌A. 122-A・No.3(掲載予定). (2002)
• [Publications] 山口晃, Wei Wei, 平井 直志, 大木義路, 財満英一, 岡部成光: "ポリイミドの耐水・耐アルカリ性-残留電圧等電気的測定による評価-"電気学会部門誌A. 121-A・No.12. 1117-1124 (2001)
• [Publications] 豊田毅彦, 伊藤俊秀, 平井直志, 大木義路: "ポリプロピレンの紫外光励起フォトルミネセンス"電気学会部門A. 121-A・No.9. 865-871 (2001)
• [Publications] 小野裕永, 荒岡誠, 平井直志, 大木義路: "直鎖状低密度ポリエチレンの絶縁特性に影響を与える因子"電気学会部門A. 121-A・No.9. 854-859 (2001)
• [Publications] H.Ono, N.Hirai, Y.Ohki: "Effect of Blending on the Dielectric Breakdown of Polyethylene"Proceedings of 2001 International Symposium on Electrical Insulating. 574-577 (2001)
• [Publications] R.Minami, N.Hirai, Y.Ohki, M.Okashita, T.Maeno: "Effects of Liquid Chemicals on Space Charge Evolution in Low-density Polyethylene"Proceedings of 2001 International Symposium on Electrical Insulating Materials. 87-90 (2001)
• [Publications] A.Yamaguchi, N.Hirai, Y.Ohki: "On the Mechanism of Recovery Voltage in a Dielectric Solid-Proposal of a Simple Equation-"Proceedings of 2001 International Symposium on Electrical Insulating Materials. 67-70 (2001)
• [Publications] A.Yamaguchi, Wei Wei, N.Hirai, Y.Ohiki, E.Zaima, S.Okabe: "Evaluation of Degradation in Polyimide by Recovery Voltage Measurement"2001 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. 216-220 (2001)
• [Publications] N.Hirai, R.Minami, Y.Ohki, M.Okashita, T.Maeno: "Effects of Byproducts of Dicumyl Peroxide on Space Charge Formation in Low-density Polyethylene"2001 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. 478-483 (2001)
• [Publications] T.Ito, T.Toyoda, N.Hirai, Y.Ohki: "Photoluminescence in Polypropylene Induced by Ultraviolet Photons"The Proceedings of 7th International Conference on Solid Dielectrics. 319-323 (2001)
• [Publications] N.Hirai, R.Minami, Y.Ohki, M.Okashita, T.Maeno: "Effects of Byproducts of Dicumyl Peroxide on Space Charge Formation in Polyethylene"The Proceedings of 7th International Conference on Solid Dielectrics. 450-455 (2001)
• [Publications] 山口晃, 平井直志, 田中祀捷, 大木義路: "パルス静電応力法による紫外光照射ポリイミドの劣化評価"平成14年電気学会全国大会. (発表予定). (2002)
• [Publications] 南亮太郎, 平井直志, 田中祀捷, 大木義路, 岡下稔, 前野恭: "ポリエチレン架橋剤分解残渣の電荷トラップ作用に与る化学構造"平成14年電気学会全国大会. (発表予定). (2002)
• [Publications] 南亮太郎, 佐塚明文, 平井直志, 田中祀捷, 大木義路, 岡下稔, 前野恭: "クミルアルコールが架橋ポリエチレンの空間電荷形成に与える影響"平成14年度電気学会全国大会. (発表予定). (2002)
• [Publications] 田村弘毅, 平井直志, 田中祀捷, 大木義路: "ポリエチレンの電気絶縁特性に及ぼすブレンド効果"平成14年度電気学会全国大会. (発表予定). (2002)
• [Publications] 伊藤俊秀, 金子大作, 平井直志, 田中祀捷, 大木義路: "ポリエチレンにおける紫外光誘起フォトルミネセンス(その2)-発光帯の原因-"平成14年度電気学会全国大会. (発表予定). (2002)
• [Publications] 伊藤俊秀, 金子大作, 平井直志, 田中祀捷, 大木義路: "ポリエチレンにおける紫外光誘起フォトルミネセンス(その1)-LDPEとXLPEの比較-"平成14年度電気学会全国大会. (発表予定). (2002)
• [Publications] 南亮太郎, 柴田耕平, 平井直志, 大木義路, 岡下稔, 前野恭: "架橋剤分解残渣がLDPEの空間電荷挙動に与える影響-類似の化学薬品との比較-"2001年電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集. 325 (2001)
• [Publications] 山口晃, 平井直志, 大木義路: "絶縁体における残留電圧発生機構の検討-簡単化した計算式の提案-"2001年電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集. 335 (2001)
• [Publications] 小野裕永, 田村弘毅, 平井直志, 大木義路: "非架橋ケーブル用高分子絶縁材料の電気特性"2001年電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集. 339 (2001)
• [Publications] 伊藤俊秀, 金子大作, 平井直志, 大木義路: "ポリエチレンにおける紫外光誘起フォトルミネセンス"2001年電気学会基礎・材料・共通部門大会講演論文集. 313 (2001)