JPH07245014A - Electrical insulation composition and electric wire / cable - Google Patents

Electrical insulation composition and electric wire / cable

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JPH07245014A
JPH07245014A JP6032266A JP3226694A JPH07245014A JP H07245014 A JPH07245014 A JP H07245014A JP 6032266 A JP6032266 A JP 6032266A JP 3226694 A JP3226694 A JP 3226694A JP H07245014 A JPH07245014 A JP H07245014A
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JP
Japan
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cable
electrical insulation
electric wire
ethylene
water
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JP6032266A
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Japanese (ja)
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Takanori Yamazaki
孝則 山崎
Kiyoshi Watanabe
清 渡辺
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/14Extreme weather resilient electric power supply systems, e.g. strengthening power lines or underground power cables

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、湿潤もしくは浸水雰囲気中
であっても水トリーの発生を抑止して、電気絶縁性の低
下を未然に防止することができる新規な電気絶縁組成物
及び電線・ケーブルを提供することにある。 【構成】 本発明はポリエチレンまたは、エチレン系共
重合体あるいはこれらの混合物に、ブチル酸3,3−ビ
ス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)
エチレンエステルを添加してなることを特徴としてい
る。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to provide a novel electrical insulation capable of preventing the generation of a water tree even in a wet or flooded atmosphere and preventing a decrease in electrical insulation. To provide a composition and an electric wire / cable. [Structure] The present invention comprises polyethylene, an ethylene-based copolymer, or a mixture thereof, and 3,3-bis (3-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) butyrate.
It is characterized by adding ethylene ester.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は耐水トリー性、特に耐ボ
ウタイトリー性に優れた電気絶縁組成物及び電線・ケー
ブルに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric insulating composition having excellent water tree resistance, and particularly excellent in bowtie resistance, and electric wires and cables.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ポリオレフィンのうち、特にポリ
エチレンを架橋したいわゆる架橋ポリエチレンは、電気
絶縁性及び耐熱性に優れていることから、電線・ケーブ
ルの絶縁材料として広く用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, among polyolefins, so-called cross-linked polyethylene, which is obtained by cross-linking polyethylene, has been widely used as an insulating material for electric wires and cables because of its excellent electric insulation and heat resistance.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、この架橋ポ
リエチレン絶縁電線・ケーブルは湿潤もしくは浸水雰囲
気中に架橋ポリエチレンを使用すると絶縁体中に水トリ
ーが発生し、絶縁材料のもつ優れた電気絶縁性が大きく
低下するという問題がある。
By the way, in this crosslinked polyethylene insulated wire / cable, when the crosslinked polyethylene is used in a wet or flooded atmosphere, a water tree is generated in the insulator, and the excellent electrical insulating property of the insulating material is obtained. There is a problem of a large drop.

【0004】すなわち、高圧用絶縁ケーブルの一般的構
成は、図1に示すように、導体1上に内部半導体層2が
形成されると共に、その外周に絶縁体3が形成され、さ
らにこの絶縁体3の外周に外部半導体層4が設けられた
構成をしているが、上記のような条件下では絶縁体3の
内部にボウタイ状水トリーが発生したり、さらに内部半
導体層2または外部半導体層4には界面水トリーが発生
し、最悪の場合にはこれが絶縁体3を貫通して絶縁破壊
をに至ることもある。
That is, the general structure of an insulated cable for high voltage is, as shown in FIG. 1, that an inner semiconductor layer 2 is formed on a conductor 1, an insulator 3 is formed on the outer periphery thereof, and this insulator is further formed. The outer semiconductor layer 4 is provided on the outer periphery of the insulator 3. However, under the conditions as described above, a bowtie-shaped water tree is generated inside the insulator 3, and the inner semiconductor layer 2 or the outer semiconductor layer is further formed. An interfacial water tree is generated at 4, and in the worst case, this may penetrate the insulator 3 and cause dielectric breakdown.

【0005】そこで、本発明は上記の問題点を有効に解
決するために案出されたものであり、その目的は湿潤も
しくは浸水雰囲気中であっても水トリーの発生を抑止し
て、電気絶縁性の低下を未然に防止することができる新
規な電気絶縁組成物及び電線・ケーブルを提供するもの
である。
Therefore, the present invention has been devised in order to effectively solve the above-mentioned problems, and its purpose is to suppress the generation of water trees even in a wet or flooded atmosphere and to provide electrical insulation. The present invention provides a novel electrical insulating composition and an electric wire / cable capable of preventing deterioration of the property.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この水トリーは絶縁体中
のボイト、異物、並びに絶縁体と半導電層界面に不整等
の局所的高電界部に水が凝縮することによって発生す
る。このため、電線・ケーブル中のこれらの欠陥を除去
するために多くの努力が払われてきており、レジンの品
質管理や電線・ケーブル製造技術の改善によって、水ト
リーの発生の抑止効果が向上してきている。しかし各方
面にわたる努力が重ねられているにも拘らず、上記水ト
リーの発生を皆無にできる段階には到達しておらず、鋭
意その発生の抑止対策についての検討が進められてい
る。
This water tree is generated by condensing water on a high electric field portion such as a void in the insulator, a foreign substance, and an irregularity at the interface between the insulator and the semiconductive layer. For this reason, much effort has been made to eliminate these defects in electric wires and cables, and the quality control of resins and improvements in electric wire and cable manufacturing techniques have improved the effect of suppressing the generation of water trees. ing. However, despite the efforts made in various fields, it has not reached the stage where the above water trees can be completely eliminated, and studies are being earnestly conducted to prevent the occurrence of such water trees.

【0007】上記課題を解決するために本発明は、ポリ
エチレンまたは、エチレン系共重合体あるいはこれらの
混合物に、ブチル酸3,3−ビス(3−tert−ブチ
ル−4−ヒドロキシフェニル)エチレンエステルを添加
してなる電気絶縁組成物及びこの電気絶縁組成物を絶縁
体として用いた電線・ケーブルである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides polyethylene, an ethylene-based copolymer or a mixture thereof with butyric acid 3,3-bis (3-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) ethylene ester. It is an electric insulating composition added and an electric wire / cable using the electric insulating composition as an insulator.

【0008】本発明において、ブチル酸3,3−ビス
(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)エ
チレンエステルとは、図2に示すような構造単位を示す
ものである。
In the present invention, butyric acid 3,3-bis (3-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) ethylene ester means a structural unit as shown in FIG.

【0009】電気絶縁組成物を構成するベースレジンと
しては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高
密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エ
チレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−プロ
ピレン共重合体等、エチレンを過半に含むポリオレフィ
ンが該当し、これらのうちいずれか、または、2種以上
組み合わせて用いても良い。
As the base resin constituting the electric insulating composition, low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-propylene copolymer, etc. , And polyolefins containing ethylene in the majority are applicable, and any one of them may be used, or two or more kinds may be used in combination.

【0010】このようなポリエチレンまたはエチレン系
共重合体あるいはこれらの混合物にヒドロ芳香族炭化水
素を添加してなる樹脂組成物は、導体外周に直接或いは
半導電層を介して被覆され、架橋あるいは非架橋の電気
絶縁層を形成する。架橋する場合は、ジクミルパーオキ
サイド、2,5−ジメチル−2,5−(t−ブチルパー
オキシ)ヘキシン−3に代表されるパーオキサイドを用
いて加熱架橋するのが一般である。
A resin composition obtained by adding a hydroaromatic hydrocarbon to such polyethylene or ethylene copolymer or a mixture thereof is coated on the outer periphery of the conductor directly or through a semiconductive layer, and is crosslinked or non-crosslinked. Form a cross-linked electrically insulating layer. In the case of cross-linking, it is general to heat-crosslink using peroxides represented by dicumyl peroxide and 2,5-dimethyl-2,5- (t-butylperoxy) hexyne-3.

【0011】また、ビニルトリエトキシシランのような
有機シランをポリマにグラフトし、水分と接触させてシ
ラノール縮合触媒によりシランを縮合させて架橋させた
いわゆるシラン水架橋、あるいは電子線のような電離性
放射線の照射による架橋でも良い。
In addition, a so-called silane water bridge obtained by grafting an organic silane such as vinyltriethoxysilane to a polymer and contacting with water to condense the silane with a silanol condensation catalyst, or an ionizing property such as an electron beam. Crosslinking by irradiation with radiation may be used.

【0012】その他、必要によっては潤滑、着色剤、充
填剤、架橋促進剤等を添加することは一向に差し支えな
い。
In addition, addition of lubricants, colorants, fillers, cross-linking accelerators and the like may be added if necessary.

【0013】[0013]

【作用】本発明の電線・ケーブルは上述したような構成
の電気絶縁組成物を絶縁体として用いたことにより、湿
潤もしくは浸水雰囲気環境下における耐水トリー性、特
に耐ボウタイトリー性を大巾に向上することができる。
従って、絶縁体中のボイド、異物、並びに絶縁体と半導
電層界面の不整といった欠陥が生じていても、水トリー
の発生を抑止することができ、電気絶縁性の低下を未然
に防止することができる。また、ボウタイトリーに及ぼ
す水分の影響は極めて大きく、気中で課電したケーブル
や金属シース等で遮水したケーブルにもボウタイトリー
が見出だされている。これらは外部から浸水した水分に
よるものではなく、ケーブル製造時に架橋ポリエチレン
の内部に含まれる微量の水分によるものである。このよ
うなボウタイトリーに対しても本発明の絶縁性が有効で
ある。
The electric wire / cable of the present invention greatly improves the water tree resistance, particularly the bow tie tree resistance in a wet or flooded atmosphere environment, by using the electric insulating composition having the above-mentioned structure as an insulator. can do.
Therefore, even if there are defects such as voids, foreign matter in the insulator, and irregularities at the interface between the insulator and the semiconductive layer, the generation of water trees can be suppressed, and the deterioration of electrical insulation can be prevented. You can In addition, the influence of water on the bow tie tree is extremely large, and the vault tie tree has been found in a cable that is electrically charged in the air or a cable that is shielded by a metal sheath. These are not due to the water infiltrated from the outside, but due to the small amount of water contained inside the cross-linked polyethylene at the time of manufacturing the cable. The insulating property of the present invention is effective also for such a bowtie tree.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の好適実施例及び比較例を説明
する。
EXAMPLES Preferred examples and comparative examples of the present invention will be described below.

【0015】表1に示す配合の組成物を、それぞれ12
0℃の熱ロールで混練してシートに形成し、ペレタイザ
ーでペレット化した。次いで、このペレットを押出機に
導入し、図1に示すように、外径3mmの銅導体1上に
0.5mm厚の内部半導体層2及び外部半導体層4と共
に2mm厚の絶縁体3として押出した。この後、直ちに
窒素ガスを熱触媒とした乾式架橋管内において架橋し、
その後加圧冷却することによってケーブル化し、これら
ケーブル試料としてそれぞれボウタイトリー発生数、添
加剤のブルームについての評価を行った。尚、ボウタイ
トリー発生数の評価方法としては、それぞれの試料を9
0℃の温水中に浸漬し、導体−水間にAC3kVを50
0日間印加した後、これを薄くスライスし、メチレンブ
ルー水溶液で煮沸染色し、光学顕微鏡を用いてボウタイ
トリーの発生の有無と個数(0.2mm以上)を調べ
た。また、添加剤のブルームの評価方法としては、課電
終了後の試料表面を目視観察ならびに赤外線吸収スペク
トル法による分析を行い、添加剤の析出の有無を調べ
た。
Compositions of the formulations shown in Table 1 were prepared in the amount of 12
The mixture was kneaded with a hot roll of 0 ° C. to form a sheet, and pelletized with a pelletizer. Then, the pellets are introduced into an extruder and, as shown in FIG. 1, are extruded as a 2 mm thick insulator 3 together with a 0.5 mm thick inner semiconductor layer 2 and an outer semiconductor layer 4 on a copper conductor 1 having an outer diameter of 3 mm. did. After this, immediately cross-link in a dry cross-linking tube using nitrogen gas as a thermal catalyst,
After that, it was made into a cable by pressure cooling, and the number of occurrence of bowtitley and the bloom of the additive were evaluated for each of these cable samples. In addition, each sample was evaluated as
Immerse in warm water of 0 ℃, AC3kV 50 between conductor and water
After applying for 0 days, this was sliced thinly, boiled and dyed with an aqueous solution of methylene blue, and the presence or absence of occurrence of votitley and the number (0.2 mm or more) were examined using an optical microscope. As a method of evaluating the bloom of the additive, the surface of the sample after the completion of charging was visually observed and analyzed by an infrared absorption spectrum method to examine the presence or absence of the additive.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】この結果、表1からも明らかなように、実
施例1〜5の各試料は、いずれも耐ボウタイトリー性が
良好であり、また、添加剤の析出もみられなかった。こ
れに対し、添加剤の添加量が本発明の規定量以上の比較
例1は添加剤が析出すると共に、多数のボウタイトリー
が発生し、また、添加剤の添加量が本発明の規定量以下
の比較例2及び、添加剤を全く添加していない比較例3
のいずれも多数のボウタイトリーが発生し、いずれも添
加剤の耐ボウタイトリー性が不十分であった。
As a result, as is clear from Table 1, each of the samples of Examples 1 to 5 had good anti-bowtite resistance and no precipitation of additives was observed. On the other hand, in Comparative Example 1 in which the amount of the additive added was equal to or more than the specified amount of the present invention, the additive was precipitated and a large number of bowtitley occurred, and the amount of the added additive was less than the specified amount of the present invention Comparative Example 2 and Comparative Example 3 in which no additive is added
In each of the above cases, a large amount of bowtitley was generated, and in all of them, the anti-bowtitley resistance of the additive was insufficient.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、湿
潤もしくは浸水雰囲気環境下における耐水トリー性、特
に耐ボウタイトリー性が大巾に向上するため、絶縁体中
のボイド、異物、並びに絶縁体と半導電層界面の不整と
いった欠陥が生じていても、水トリーの発生を抑止する
ことができ、電気絶縁性の低下を未然に防止することが
できる等といった優れた効果を有する。
As described in detail above, according to the present invention, the water tree resistance, particularly the bowtley resistance, in a wet or flooded atmosphere environment is greatly improved. Even if a defect such as an irregularity at the interface between the insulator and the semiconductive layer is generated, it is possible to suppress the generation of water trees, and it is possible to prevent deterioration of the electrical insulation property in advance.

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

【図1】本発明に係る電線・ケーブルの一実施例を示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an electric wire / cable according to the present invention.

【図2】本発明に用いる添加剤の構造を示す構造式図で
ある。
FIG. 2 is a structural formula diagram showing a structure of an additive used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導体 2 内部半導体層 3 絶縁体 4 外部半導体層 1 conductor 2 inner semiconductor layer 3 insulator 4 outer semiconductor layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ポリエチレンまたは、エチレン系共重合
体あるいはこれらの混合物に、ブチル酸3,3−ビス
(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)エ
チレンエステルを添加してなることを特徴とする電気絶
縁組成物。
1. A method comprising adding butyric acid 3,3-bis (3-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) ethylene ester to polyethylene, an ethylene-based copolymer, or a mixture thereof. Electrical insulation composition.
【請求項2】 ポリエチレンまたは、エチレン系共重合
体あるいはこれらの混合物100重量部に、ブチル酸
3,3−ビス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ
フェニル)エチレンエステルを0.01〜3.0重量部
添加してなることを特徴とする電気絶縁組成物。
2. To 100 parts by weight of polyethylene or an ethylene copolymer or a mixture thereof, 3,3-bis (3-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) butyric acid ethylene ester is added in an amount of 0.01-3. An electrical insulating composition comprising 0 part by weight.
【請求項3】 上記請求項1または2記載のいずれかの
電気絶縁組成物を、導体上に被覆してなることを特徴と
する電線・ケーブル。
3. An electric wire / cable, characterized in that a conductor is coated with the electrical insulating composition according to claim 1 or 2.
JP6032266A 1994-03-02 1994-03-02 Electrical insulation composition and electric wire / cable Pending JPH07245014A (en)

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