JPH08111125A - 電線・ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的はボイド、異物等の欠陥が不可
避的に存在していても、水トリーの発生を抑止すること
ができ、また、絶縁破壊強さを向上できる新規な電線・
ケーブルを提供することにある。 【構成】 本発明は導体１または導体遮蔽層２，４上に
被覆される絶縁層３が、シングルサイト触媒を用いて重
合した密度０．９３０〜０．９４５ｇ／ｃｍ³ でＭＩが
０．５〜５．０ｇ／１０ｍｉｎのポリエチレンを主体と
する樹脂組成物に、１−（２−ｔｅｒｔ−ブチルパーオ
キシイソプロピル）−４−イソプロピルベンゼンまたは
１−（２−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）
−３−イソプロピルベンゼンあるいはその混合物からな
る有機過酸化物を含有して架橋してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は湿潤雰囲気下で使用され
ることが多く、かつ絶縁層として架橋ポリエチレンを用
いた電線・ケーブルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電力ケーブル等の高圧用ケーブ
ルの絶縁材料としては、ポリオレフィン、特に電気絶縁
性及び耐熱性に優れた架橋ポリエチレンが広く用いられ
ている。しかしながら、この架橋ポリエチレンからなる
絶縁体は、湿潤若しくは浸水雰囲気で使用されるとその
内部に水トリーが発生し、材料の持つ優れた電気絶縁性
能が大きく低下するという欠点を有している。例えば、
図１に示すように、一般的な高圧用電線ケーブルは、導
体１上に内部半導電層２が形成され、その外周に絶縁体
３が、そして、この絶縁層３の外周に外部半導電層４が
被覆形成された構造をしているが、湿潤雰囲気下に長時
間晒されると、この絶縁層３の内部にボウタイトリ状水
トリーが発生したり、界面水トリーが内部半導電層２ま
たは外部半導電層４より発生し、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。

【０００３】このような水トリーは絶縁体中のボイドや
異物、あるいは絶縁体と半導電層界面の不整等の局所的
高電界部等の欠陥部に水が凝集することによって発生す
ることが知られている。このため、絶縁体中のこれらの
欠陥を除去すべく、レジンの品質管理や電線・ケーブル
製造技術の改善等の各方面に亘って多くの努力が払われ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
レジンの品質管理や製造技術の改善には多くの労力とコ
ストが掛かる上に、このような労力を重ねられているに
も拘らず、このような欠陥、すなわち水トリーの発生を
抑止することは極めて困難であった。一方、近年におけ
る電力需要の増大に伴い、電力ケーブルの高電圧化が進
み、絶縁厚の低減や高い信頼度の有する絶縁材料の開発
が要求されてきている、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
的は絶縁体中にボイド、異物等の欠陥が不可避的に存在
していても、水トリーの発生を抑止することができ、ま
た、絶縁破壊強さを向上できる新規な電線・ケーブルを
提供することものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、導体または導体遮蔽層上に被覆される絶縁
層が、シングルサイト触媒を用いて重合した密度０．９
３０〜０．９４５ｇ／ｃｍ³ でＭＩが０．５〜５．０ｇ
／１０ｍｉｎのポリエチレンを主体とする樹脂組成物
に、１−（２−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−イソプロ
ピル）−４−イソプロピルベンゼンまたは１−（２−ｔ
ｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）−３−イソプ
ロピルベンゼンあるいはその混合物からなる有機過酸化
物、または、これに加えて芳香族α−メチルアルケニル
単量体の不飽和二量体を含有して架橋してなるものであ
り、さらに上記絶縁層の架橋度を７０％以上としたもの
である。

【０００６】

【作用】本発明のポリエチレンの重合に用いるシングル
サイト触媒とは、活性点が均一で、遷移金属（Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｃｒ）が不飽和の環状化合物でサンドイ
ッチ状に挾まれた構造を持つ化合物であり、例えば以下
示すような化学構造をしている。

【０００７】

【化１】

【０００８】この時、以下に示すトリメチルアルミニウ
ムと水との化合物であるメチルアルモキサン（ＭＡＯ）
を助触媒として用いても良い。

【０００９】

【化２】

【００１０】一例として次のような化合物がある。

【００１１】

【化３】

【００１２】このようなシングルサイト触媒を用いて重
合されたポリエチレンは、結晶厚が均一であり、ラメラ
を繋ぐタイ分子の数が多いという特徴を持つ。そのた
め、アモルファス部分の強度が向上すると考えられ、ア
モルファス部分を進むといわれているトリーの進行が抑
制され、絶縁破壊強度も向上すると推察される。

【００１３】本発明に用いるポリエチレンは、高圧ラジ
カル重合法で重合された低密度ポリエチレン（ＬＤＰ
Ｅ）及び中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、マルテンサ
イト触媒で重合された極低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰ
Ｅ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、高密
度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、さらに、エチレンプロピ
レン共重合体、エチレン−エチレンアクリレート共重合
体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等エチレンを過半に
含むポリオレフィンを１種、または２種以上をブレンド
して用いても良い。ここで、シングルサイト触媒を用い
て重合したポリエチレンの密度を０．９３０〜０．９４
５ｇ／ｃｍ³ 、ＭＩを０．５〜５．０ｇ／１０ｍｉｎと
したのは、密度が０．９３０ｇ／ｃｍ³ 未満では絶縁破
壊強度が小さく、０．９４５ｇ／ｃｍ³ を越えると成形
が困難になるからである。また、ＭＩが０．５ｇ／１０
ｍｉｎ未満ではケーブル成形時の流動性が悪く、５．０
ｇ／１０ｍｉｎを越えると流動性が大きくなり過ぎて垂
れ易くなり、成形が困難となるからである。

【００１４】また、この１−（２−ｔｅｒｔ−ブチルパ
ーオキシ イソプロピル）−４−イソプロピル ベンゼ
ン，１−（２−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ イソプロ
ピル）−３−イソプロピル ベンゼンとは、次式で表せ
るものである。

【００１５】

【化４】

【００１６】

【化５】

【００１７】そして、これらの架橋剤は、従来より用い
られているジクミルパーオキサイドよりも分解温度が高
く、ケーブル・電線成形時の早期架橋（スコーチ）を防
止し、外観の良好なケーブル・電線を製造することが可
能となる。但し、本発明の有機過酸化物は従来よりポリ
オレフィンの架橋に用いられているジクミルパーオキサ
イド、１．３−ビス−（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイ
ソプロピル）ベンゼンや２，５−ジメチル−２，５−ジ
−ｔｅｒｔ−ブチル−ヘキシン−３等と併用することも
可能であるが、その場合には、この発明で規定する有機
過酸化物の１／２未満の添加量にするのが望ましい。

【００１８】芳香族α−メチルアルケニル単量体は次式
で表せるものである。

【００１９】 ここでＲはアリル基、アルカリル基、ハロゲン−置換ア
リル基またはハロゲン−置換アルカリル基である。

【００２０】不飽和二量体には、α−メチルスチレン、
パラ−メチル−α−メチルスチレン、パラ−エチル−α
−メチルスチレン、パラ−イソプロピル−α−メチルス
チレン、メタ−エチル−α−メチルスチレン、メタ−メ
チル−αメチルスチレン、ａｒ−ジメチル−α−メチル
スチレン、ａｒ−クロル−α−メチルスチレン、ａｒ−
クロル−ａｒ−メチル−α−メチルスチレン、ａｒ−ジ
エチル−α−メチルスチレン、ａｒ−メチル−ａｒ−イ
ソプロピル−α−メチルスチレン等の不飽和二量体が包
含される。

【００２１】さらに、これら二量体は、単独及び２種類
以上使用しても良い。さらに二量体は、押出し成形時の
ポリエチレンを架橋する働きがあることを見出だした。
すなわち、押出成形時のスコーチを防止でき、外観の良
い電線・ケーブルを得ることができる。尚、この有機過
酸化物の添加量は規定しないが、架橋度と架橋ポリオレ
フィン絶縁電線・ケーブルの浸水課電特性の関係を調べ
た結果、架橋度が７０％以上にすると浸水課電特性向上
効果が大きいことを認めている。本発明の樹脂組成物に
は酸化防止剤、滑剤、着色剤等の添加剤を加えることは
一向に差し支えない。尚、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
される。これらは外部から浸透した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トリー抑止効果を発
揮することはいうまでもない。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例及び比較例を説明す
る。

【００２３】（実施例）表１に示すような１０種類の配
合の組成物を２２インチミキシングロールで混練してシ
ートを作り、これを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、６０ｍｍ² の軟銅撚線１上に０．７ｍｍ厚の内部半
導電層２及び外部半導電層４とともに４ｍｍ厚さの絶縁
層３として押出した。この後、直ちに窒素ガスを熱媒体
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５を完成させ、試料とした。

【００２４】そして、これらの各試料について押出加工
性、ゲル分率、ボウタイトリー発生数、交流絶縁破壊電
圧を調べた。尚、押出加工性としては、ケーブルを１４
５℃の押出温度での押出外観、すなわち焼けの発生の有
無で判定し、ゲル分率としてはＪＩＳ−Ｃ３００５に準
拠して測定した。また、ボウタイトリー発生数の評価方
法としては電線５を９０℃の温水中に浸漬し、導体−水
間にＡＣ３ｋＶを５００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。さらに、交流絶縁破壊試験とし
ては、各試料を常温にて１７ｋＶ／１０分後、５ｋＶ／
１０分の割合で昇圧し、その絶縁破壊電圧値を測定し
た。

【００２５】

【表１】

【００２６】（比較例）表２に示すような５種類の配合
の組成物を用い、実施例と同様な方法によって５種類の
試料を得た後、同様な評価を行った。

【００２７】

【表２】

【００２８】この結果、表１に示すように、本発明に係
る実施例では、いずれも優れた押し出成形性が良好で、
かつボウタイトリーの発生が少なく、高い交流絶縁破壊
電圧を示している。これに対して、密度が低い（０．９
３０ｇ／ｃｍ³ 以下）ポリエチレンＤを用いた比較例１
では交流絶縁破壊電圧が本実施例のいずれよりも低く、
また、密度が高い（０．９４５ｇ／ｃｍ³ 以上）ポリエ
チレンＥを用いた比較例２と、ＭＩが本発明の規定値外
（０．５〜５．０ｇ／１０ｍｉｎ）の比較例３及び比較
例４、さらに架橋剤として本発明以外のジクミルパーオ
キサイドを用いた比較例５はいずれも押出しが困難であ
った。

【００２９】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、絶縁体中
にボイドや異物等の不可避的欠陥があっても、トリーの
発生が抑制されるため、絶縁層の信頼性が大巾に向上
し、さらに絶縁破壊電圧も大きく向上するため、絶縁層
の薄肉化による電力ケーブルの軽量化に寄与することが
でき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】本発明に係る高圧用電線ケーブルの一例を示す
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 ５ ケーブル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体または導体遮蔽層上に被覆される絶
   縁層が、 シングルサイト触媒を用いて重合した密度０．９３０〜
   ０．９４５ｇ／ｃｍ³ でＭＩが０．５〜５．０ｇ／１０
   ｍｉｎのポリエチレンを主体とする樹脂組成物に、１−
   （２−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）−４
   −イソプロピルベンゼンまたは１−（２−ｔｅｒｔ−ブ
   チルパーオキシイソプロピル）−３−イソプロピルベン
   ゼンあるいはその混合物からなる有機過酸化物を含有し
   て架橋してなることを特徴とする電線・ケーブル。
2. 【請求項２】 導体または導体遮蔽層上に被覆される絶
   縁層が、 シングルサイト触媒を用いて重合した密度０．９３０〜
   ０．９４５ｇ／ｃｍ³ でＭＩが０．５〜５．０ｇ／１０
   ｍｉｎのポリエチレンを主体とする樹脂組成物に、１−
   （２−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）−
   ４−イソプロピルベンゼンまたは１−（２−ｔｅｒｔ−
   ブチルパーオキシイソプロピル）−３−イソプロピルベ
   ンゼンあるいはその混合物からなる有機過酸化物と、芳
   香族α−メチルアルケニル単量体の不飽和二量体とを含
   有して架橋してなることを特徴とする特徴とする電線・
   ケーブル。
3. 【請求項３】 上記絶縁層の架橋度が７０％以上である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電線・ケーブ
   ル。