JPH07288039A - 電気絶縁樹脂組成物及び電線・ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は絶縁体中にボイド、異物並び
に絶縁体と半導電層との界面における不整といった水ト
リーの原因となる欠陥が不可避的に存在していても、水
トリーの発生を大幅に抑止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からなるベースレジン１０
０重量部に対し、次式 【化１】 （ここで、Ｒ¹ ，Ｒ² は水素または炭化水素基であり、
また、このＲ¹ ，Ｒ² の構造中に一部酸素、窒素、硫
黄、珪素等の原子またはこれらからなる原子団が含まれ
ていても良い）を有するアクリレートを０．００５〜
１．５重量部添加してなることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は架橋ポリエチレン絶縁電
力・ケーブルなどの絶縁体内に発生する水トリー、特に
ボウタイトリーの発生を大巾に抑止することができる電
気絶縁樹脂組成物及びこれを被覆した電線・ケーブルに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に電線・ケーブル用電気絶縁体の材
料としてはポリオレフィン、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が広く使用されている。こ
の架橋ポリエチレンを被覆した絶縁電線・ケーブルは優
れた電気絶縁性及び耐熱性を有する反面、湿潤環境下も
しくは浸水雰囲気で使用した場合に、絶縁体に水トリー
と呼ばれる電気化学的劣化が発生し、電気絶縁性能が著
しく低下するという欠点を有している。

【０００３】例えば、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の上に内部半導電層２を介し
て絶縁層３が設けられ、さらにこの絶縁層３の外周に外
部半導電層４が設けられた構成をしており、この絶縁層
３の内部にボウタイ状水トリーが発生したり、内部半導
電層２または外部半導電層４の界面に界面水トリーが発
生すると、最悪の場合には絶縁層３を貫通して絶縁破壊
に至ることすらある。

【０００４】この水トリーは絶縁体中のボイド、異物、
並びに絶縁体と半導電層界面の不整などの局所的高電界
部に水が凝集し、水との親和性が低い非極性の架橋ポリ
エチレンが、この凝集した水の圧力上昇によってその周
辺に発生する力学的ヒズミによって発生する。

【０００５】そこで、この水トリーの発生を防止するた
めに、発生の原因となるボイド、異物並びに突起物等を
減少すべくレジンの細心にわたる品質管理や製造ライン
のクリーンルーム化等の電線・ケーブルの製造技術の改
善あるいは絶縁体中への極性基の導入による親水性の向
上等の手段が講じられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各方面
にわたる努力が重ねられているのに拘らず、上述したよ
うな技術のみではこの水トリーの発生原因となる欠陥を
完全に除去できるまでには至っていないのが現状であ
る。

【０００７】本発明は上記の課題を有効に解決するため
に案出されたものであり、その目的は絶縁体中にボイ
ド、異物並びに絶縁体と半導電層との界面における不整
といった水トリーの原因となる欠陥が不可避的に存在し
ていても、水トリーの発生を大幅に抑止できる新規な電
気絶縁組成物及び電線・ケーブルを提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】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からなるベースレジン１００重量
部に対し、次式

【０００９】

【化１】

【００１０】（ここで、Ｒ¹ ，Ｒ² は水素または炭化水
素基であり、また、このＲ¹ ，Ｒ² の構造中に一部酸
素、窒素、硫黄、珪素等の原子またはこれらからなる原
子団が含まれていても良い）を有するアクリレートを
０．００５〜１．５重量部添加してなる電気絶縁樹脂組
成物であり、また、これら電気絶縁樹脂組成物を導体上
に被覆し、架橋処理してなる電線・ケーブルである。

【００１１】本発明に用いることができるベースレジン
としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン及
びエチレン−プロピレン共重合体の他に、エチレン−エ
チルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重
合体等のエチレンを過半に含むポリオレフィンが該当
し、これらは必要に応じてそれぞれ単独あるいは２種以
上を組み合わせて用いても良い。

【００１２】このベースレジンに添加する上記アクリレ
ートとしては２，２，６，６，−テトラメチルピペリジ
ニルメタクリレート、Ｎ−メチル−２，２，６，６−テ
トラメチルピペリジニルメタクリレート等が挙げられ、
これらはそれぞれ単独２種以上を組み合わせて用いても
良い。

【００１３】また、本発明において、この添加量を０．
００５〜１．５重量部としたのは、０．００５重量部未
満では目的とするボウタイトリー発生抑止効果が不十分
であり、反対に１．５重量部を越えると相溶性の上限か
ら絶縁体表面に析出し（この現象をブルームという）、
製品の品質を低下させてしまうからである。

【００１４】この電気絶縁樹脂組成物を架橋するための
架橋剤としては、通常使用されているジクミルパーオキ
サイド、１，３−ビス−（ターシャリーブチルパーオキ
シーイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，
５−（ｔーブチルパーオキシ）−ヘキシン３等が挙げら
れる。そして、架橋法としては、有機過酸化物による化
学架橋の他に、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る、い
わゆるシラン水架橋、あるいは電離性放射線によるもの
がある。

【００１５】尚、この組成物中には、その他必要に応じ
て、滑剤、着色剤、充填剤、架橋促進剤等を添加するこ
とは一考に差し支えない。

【００１６】

【作用】本発明は上述したように、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からなるベ
ースレジンに対し、上記アクリレートを混合してなる電
気絶縁組成物及び、この電気絶縁組成物を導体上に被覆
し架橋処理してなるものであるため、十分なボウタイト
リー特性を発揮する。従って、絶縁体中に水トリーの発
生原因となるボイド、異物、突起等の欠陥が生じていて
も水トリーの発生が大巾に抑止される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を詳述する。

【００１８】先ず、表１に示す配合成分からなる各組成
物をそれぞれ１２０℃に加熱した熱ロールによって混練
し、シート状にしたものをペレタイザを用いてペレット
化した後、これらを図１に示すように外径３ｍｍの導体
１上に、厚さが０．５ｍｍの内部半導電層２及び外部半
導電層４と共に、厚さが２ｍｍの絶縁層３となるように
同時押出法により押出し被覆し、その後、直ちに加熱媒
体として窒素ガスを用いた乾式架橋法により、架橋管内
で連続架橋を行った後、加圧冷却して９種類の試料電線
を作製した。そして、これら各試料電線についてそれぞ
れボウタイトリー発生数及びブルームの発生の有無を調
べ、その結果を表１の下欄に示す。

【００１９】尚、このボウタイトリー発生数の評価につ
いては、各試料電線を９０℃の温水中に浸漬し、導体１
と水との間にＡＣ３ｋＶの交流電圧を５００日間印加し
た後、これを薄くスライスして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０．２ｍｍ以上のボウ
タイトリーの発生の有無とその個数を計数した。一方、
ブルームの有無については、電線を作製する前のペレッ
トを８０℃の恒温槽内に１０日間保持した後、その表面
を観察し、目視によって評価した。

【００２０】

【表１】

【００２１】この結果、表１からも明らかなように、本
発明に規定する配合成分からなる実施例１〜８は、いず
れもボウタイトリーの発生が十分抑止されていると共に
ブルームの発生がみられなかった。

【００２２】これに対し、２，２，６，６−テトラメチ
ルピペリジニルメタクリレート等のメタクリレートを全
く添加しない比較例１及びこれらメタクリレートの添加
量が本発明の規定量以下の比較例２、４はいずれも多量
のボウタイトリーが発生した。また、このこれらメタク
リレートの添加量が本発明の規定量を越える比較例３，
５はいずれもブルームがみられた。

【００２３】このように本発明はポリエチレン等からな
るベースレジン中に、上記メタクリレートを所定量、添
加することにより、ボウタイトリーの発生数が大巾に減
少するため、絶縁体中に水トリーの発生原因となるボイ
ド、異物、突起等の欠陥が生じていても水トリーの発生
が大巾に抑止される。

【００２４】なお、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
などで遮水したケーブルにもボウタイトリーが見出ださ
れる。これらは外部から浸透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と考えられる。このよう
なボウタイトリーに対しても、本発明にかかる絶縁体が
有効な水トリー抑止効果を発揮することはいうまでもな
い。

【００２５】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、絶縁体中
に水トリーの発生原因となるボイド、異物、突起等の欠
陥が生じていても水トリーの発生は大巾に抑止されるた
め、湿潤環境下での耐久性が向上し、信頼性の高い電線
・ケーブルが得られる等といった優れた効果を発揮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す拡大横断面図である。

【符号の説明】

１ 導体 ２ 内部半導電層 ３ 絶縁層 ４ 外部半導電層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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からなるベースレジン１００重
   量部に対し、次式 【化１】 （ここで、Ｒ¹ ，Ｒ² は水素または炭化水素基であり、
   また、このＲ¹ ，Ｒ² の構造中に一部酸素、窒素、硫
   黄、珪素等の原子またはこれらからなる原子団が含まれ
   ていても良い）を有するアクリレートを０．００５〜
   １．５重量部添加してなることを特徴とする電気絶縁樹
   脂組成物。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電気絶縁樹脂組成物を導
   体上に被覆し、架橋処理してなることを特徴とする電線
   ・ケーブル。