JP3229638B2

JP3229638B2 - エチレン共重合体からなる高絶縁体及びこれを用いた電力ケーブル

Info

Publication number: JP3229638B2
Application number: JP03397592A
Authority: JP
Inventors: 雅昭池田; 正義刈屋; 克文菅; 則壽長沢; 秀雄川端; 淳一横山
Original assignee: 日本石油化学株式会社
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1992-01-27
Publication date: 2001-11-19
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JPH05205527A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高電圧特性、加工性等に
優れるエチレン共重合体からなる高絶縁体およびそれを
用いた高圧電力ケーブルに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、高圧電力ケーブル用絶縁体としては
高圧法ポリエチレンや架橋ポリエチレンなどが電気特性
に優れているため広く用いられている。高圧電力ケーブ
ルのもつ問題の一つに高圧送電中の電力損失があり、こ
れを低減させることは重要な課題である。この電力損失
の低減を図る一つの手段は、絶縁材の高電圧特性、特に
電気絶縁抵抗を高めることにより達成することができ
る。絶縁材料の高電圧特性を改良する方法として低圧法
ポリエチレンに無水マレイン酸をグラフトする方法が提
案されている（例えば、特開平２−１０６１０号公報
等）。しかし、高圧電力ケーブル用絶縁体として低圧法
ポリエチレンを用いると、高圧法ポリエチレンとくらべ
て可撓性に劣る、触媒残渣として電気特性に悪影響を与
える金属化合物が残るという問題を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑み鋭意検討した結果、エチレンと少量の二塩基酸無
水物を高圧ラジカル重合法により共重合するか、あるい
は高圧ラジカル重合法ポリエチレンに少量の二塩基酸無
水物をグラフト共重合することにより、誘電正接を上昇
させることなく大幅に電気絶縁抵抗特性の向上がなされ
たものであって、その第１目的は、極めて電気絶縁抵抗
が高いエチレン共重合体からなる高絶縁体を提供するも
のであり、第２目的はそれを用いた極めて電気絶縁抵抗
が高い高圧電力ケーブルを提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１発明は、高
圧ラジカル重合法により得られる実質的にエチレンと二
塩基酸無水物との共重合体または高圧ラジカル重合法に
より得られる低密度ポリエチレンに二塩基酸無水物をグ
ラフトした共重合体であって、二塩基酸無水物基０．０
０２重量％以上０．０５重量％未満を含有するエチレン
共重合体からなる、誘電正接５×１０^-4以下で電気絶縁
抵抗特性の向上した、内部半導電層および／または外部
半導電層と共に絶縁層を有する高圧電力ケーブル用高絶
縁体である。

【０００５】本発明の第２発明は、高圧ラジカル重合法
により得られる実質的にエチレンと二塩基酸無水物との
共重合体または高圧ラジカル重合法により得られる低密
度ポリエチレンに二塩基酸無水物をグラフトした共重合
体であって、二塩基酸無水物基０．００２重量％以上
０．０５重量％未満を含有するエチレン共重合体からな
る、誘電正接５×１０^-4以下で電気絶縁抵抗特性の向上
した高絶縁体を絶縁体として用いたことを特徴とする内
部半導電層および／または外部半導電層と共に絶縁層を
有する高圧電力ケーブルである。以下本発明を詳述す
る。

【０００６】本発明の第１発明の高絶縁体を形成するエ
チレン共重合体とは、二塩基酸無水物基を０．００２重
量％以上Ｏ．０５重量％未満含有する高圧ラジカル重合
法によるエチレン共重合体であって、二塩基酸無水物と
エチレンを高圧ラジカル重合により共重合するか、ある
いは高圧ラジカル重合法により得られる低密度ポリエチ
レンに二塩基酸無水物をグラフト共重合することにより
二塩基酸無水物基を導入したエチレン共重合体である。

【０００７】本発明で使用しうる二塩基酸無水物として
は、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水ハイミック
酸、メチル無水マレイン酸、ジメチル無水マレイン酸、
フェニル無水マレイン酸、ジフェニル無水マレイン酸、
クロロ無水マレイン酸、ジクロロ無水マレイン酸、フル
オロ無水マレイン酸、ジフルオロ無水マレイン酸、ブロ
モ無水マレイン酸、ジブロモ無水マレイン酸等を挙げる
ことができる。これらの中でも特に好ましいものとして
無水マレイン酸を挙げることができる。

【０００８】本発明の二塩基酸無水物基を含むエチレン
共重合体の具体例としては、エチレン／無水マレイン酸
共重合体、エチレン／無水イタコン酸共重合体、エチレ
ン／無水ハイミック酸共重合体、エチレン／メチル無水
マレイン酸共重合体、エチレン／ジメチル無水マレイン
酸共重合体、エチレン／フェニル無水マレイン酸共重合
体、エチレン／ジフェニル無水マレイン酸共重合体、エ
チレン／クロロ無水マレイン酸共重合体、エチレン／ジ
クロロ無水マレイン酸共重合体、エチレン／フルオロ無
水マレイン酸共重合体、エチレン／ジフルオロ無水マレ
イン酸共重合体、エチレン／ブロモ無水マレイン酸共重
合体、エチレン／ジブロモ無水マレイン酸共重合体等を
挙げることができる。

【０００９】上記二塩基酸無水物とエチレンとを共重合
させるに際しては少量の他の不飽和単量体を必要に応じ
てさらに共重合させることができる。該他の不飽和単量
体の一例としては、プロピレン、ブテン−１、ヘキセン
−１、デセン−１、オクテン−１、スチレン等のオレフ
ィン類が挙げられる。

【００１０】該高圧ラジカル重合法は、例えばエチレン
９９．９５〜９９．９９８重量％、二塩基酸無水物０．
００２〜０．０５重量％の混合物を、それらの全単量体
の総重量に基づいて０．０００１〜１重量％のラジカル
重合開始剤の存在下で重合圧力５００〜４０００kg／cm
²、好ましくは１００〜３５０℃の条件下、連鎖移動
剤、必要に応じて助剤の存在下に槽型または管型反応器
内で該単量体を同時に、あるいは段階的に接触、重合さ
せる方法である。本発明において用いる二塩基酸無水物
をグラフト共重合する高圧ラジカル重合法により重合し
て得られる低密度ポリエチレンはエチレンを主体にして
上記の高圧ラジカル重合法により重合して作られた低密
度ポリエチレンである。

【００１１】上記ラジカル重合開始剤としては、ペルオ
キシド、ヒドロペルオキシド、アゾ化合物、アミンオキ
シド化合物、酸素などの通例の開始剤が挙げられる。

【００１２】また連鎖移動剤としては、水素、プロピレ
ン、ブテン−１、Ｃ1〜Ｃ20またはそれ以上の飽和脂肪
族炭化水素およびハロゲン置換炭化水素、例えばメタ
ン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、ｎ−ヘキ
サン、ｎ−ヘプタン、シクロパラフィン類、クロロホル
ム、および四塩化炭素、芳香族化合物、例えばトルエ
ン、ジエチルベンゼンおよびキシレンのような化合物等
が挙げられる。

【００１３】本発明において高圧ラジカル重合法低密度
ポリエチレンに二塩基酸無水物をグラフト共重合するた
めのグラフト化方法は、有機過酸化物やジクミル化合物
などの架橋剤を用いる方法、電子線、β線、γ線などの
高エネルギーの放射線を照射する方法などの一般に良く
知られている方法で行いうる。例えば、高圧ラジカル重
合法低密度ポリエチレンと二塩基酸無水物を有機過酸化
物等の架橋剤などを用いて溶融混練下に反応をさせる方
法、高圧ラジカル重合法低密度ポリエチレンと二塩基酸
無水物を有機化酸化物等のラジカル反応開始剤とを適当
な溶剤中に溶解して溶液状態としてグラフト反応を行う
方法、上記ポリマーを水中に分散し、二塩基酸無水物と
反応開始剤を供給し、グラフト反応を行う方法など各種
の方法が実施できる。しかしながら実用性の面から溶融
混練法が好ましい。

【００１４】本発明のエチレン共重合体中の二塩基酸無
水物基の含有量は０．００２〜０．０５重量％未満を含
むことが肝要である。二塩基酸無水物基の含有量が０．
００２重量％未満であると絶縁抵抗を向上せしめる効果
が少なく、０．０５重量％以上であると絶縁抵抗の高い
材料は得られるものの、誘電正接（ｔａｎδ）の上昇を
もたらすので好ましくない。誘電正接値は、二塩基酸無
水物量の増加とともに単調に上昇する。電力ケーブル用
絶縁材料とするには、誘電正接値は最大でも５×１０^-4
以下にするのが望ましく、このため二塩基酸無水物量
は、０．０５重量％以下に限定される。

【００１５】上記エチレン共重合体の密度は一般的には
０．９１〜０．９４ｇ／ｃｍ³の範囲で適用される。ま
た、メルトインデックス（以下ＭＩと略す）については
ケーブルへの押出加工性を考慮すると０．０５〜１０ｇ
／１０分が望ましい。

【００１６】上述した本発明のエチレン共重合体は、通
例の電線・電力ケーブル等の絶縁層として使用されるの
みでなく、単独または他の合成樹脂、ゴム等とブレンド
されて、フィルムまたはシート、テープ、ヤーン等に加
工され、必要により他の基材と積層され、絶縁フィルム
やシート、絶縁テープ、絶縁カバー、絶縁衣等に活用さ
れる。

【００１７】本発明の第２発明である電力ケーブルと
は、押出しによる内部半導電層および／または外部半導
電層、あるいは所望により銅、アルミニウム、鉛等の外
部金属遮蔽層やアルミニウムテープ等を巻回した遮水層
等の通例電力ケーブルにおいて設けられる被覆層と共に
上記エチレン共重合体よりなる絶縁層を有するものであ
る。

【００１８】該絶縁層は、架橋体、未架橋体のいずれで
もよい。また、架橋においては、パーオキサイド、ジク
ミル化合物、イオウ等の他、シラン架橋、電子線架橋等
の通例の方法を用いることができる。

【００１９】本発明では、本発明の主旨を逸脱しない範
囲において、他の合成樹脂やゴムあるいは酸化防止剤、
紫外線防止剤、顔料、染料、滑剤、発泡剤、難燃剤、充
填剤等の通例の添加剤等を添加しても差し支えない。

【００２０】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳しく説明
するが、本発明はこれらによって限定されるものではな
い。（実施例１〜７及び比較例１〜３）二塩基酸無水物含量
の異なるエチレン共重合体（実施例１〜７、比較例２〜
３）、比較例１として高圧ラジカル法低密度ポリエチレ
ン（商品名＝日石レクスロンＷ２０００、日本石油化学
（株）製）の密度、ＭＩ、無水マレイン酸濃度、および
電気特性として絶縁抵抗（体積固有抵抗）および誘電正
接（ｔａｎδ）を測定した結果をまとめて（表１）に示
す。（実施例８）実施例２で用いた無水マレイン酸グラフト
エチレン共重合体を用いて試料厚０．３ｍｍの厚さのシ
ート（１５ｃｍ×１５ｃｍ）に形成し、日新ハイボルテ
ージ（株）製ＥＰＳ−７５０を用いて空気中で電子線を
１５Ｍｒａｄ照射して架橋した。ゲル分率（試料を２０
〜３５メッシュに粉砕しキシレンで抽出した残率を言
う）は８０％であった。絶縁抵抗（体積固有抵抗）は
６．０×１０¹⁸Ω・ｃｍ、誘電正接（ｔａｎδ）は１．
６×１０^-4であった。

【００２１】絶縁抵抗（体積固有抵抗）および誘電正接
（ｔａｎδ）の測定方法：絶縁抵抗（体積固有抵抗）；印加電圧３ＫＶ、時間１０
ｍｉｎ．、試料厚０．３ｍｍで測定した。誘電正接（ｔａｎδ）；横河ヒューレットパッカード
（株）製ＹＨＰ４１９４Ａインピーダンスアナライザー
使用、試料厚１ｍｍ、１００ｋＨｚ。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】上述のように本発明の高圧ラジカル重合
法により重合したエチレン−二塩基酸無水物共重合体ま
たは高圧ラジカル重合法により得られる低密度ポリエチ
レンに二塩基酸無水物をグラフトしたエチレン共重合体
からなる高絶縁体は、少量の二塩基酸無水物を含めたこ
とにより、誘電正接を上昇させることなく電気絶縁抵抗
を飛躍的に高める効果が得られ、電力ケーブルの絶縁層
として使用した場合において、絶縁層を厚くしないで高
電圧送電時の電力損失を低減することができる。

フロントページの続き (72)発明者横山淳一神奈川県横浜市金沢区高舟台２−25−26 (56)参考文献特開昭61−53611（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01B 3/44 H01B 7/02 H01B 9/00 C08L 23/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高圧ラジカル重合法により得られる実質
的にエチレンと二塩基酸無水物との共重合体または高圧
ラジカル重合法により得られる低密度ポリエチレンに二
塩基酸無水物をグラフトした共重合体であって、二塩基
酸無水物基０．００２重量％以上０．０５重量％未満を
含有するエチレン共重合体からなる、誘電正接５×１０
^-4以下で電気絶縁抵抗特性の向上した、内部半導電層お
よび／または外部半導電層と共に絶縁層を有する高圧電
力ケーブル用高絶縁体。
【請求項２】高圧ラジカル重合法により得られる実質
的にエチレンと二塩基酸無水物との共重合体または高圧
ラジカル重合法により得られる低密度ポリエチレンに二
塩基酸無水物をグラフトした共重合体であって、二塩基
酸無水物基０．００２重量％以上０．０５重量％未満を
含有するエチレン共重合体からなる、誘電正接５×１０
^-4以下で電気絶縁抵抗特性の向上した高絶縁体を絶縁体
として用いたことを特徴とする内部半導電層および／ま
たは外部半導電層と共に絶縁層を有する高圧電力ケーブ
ル。