JPH09306265A - 電力ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】偏心やメルトフラクチャーを生じない高品質の
電力ケーブル、その製法の提供。 【解決手段】導体上に、内部半導電層、高圧法分岐状低
密度ポリエチレン１００部と有機過酸化物０．１〜５部
からなる組成物からなる絶縁層（Ａ）、直鎖状低密度エ
チレン−α−オレフィン共重合体１００部と有機過酸化
物０．３〜３部からなる組成物からなる絶縁層（Ｂ）
〔ただし、絶縁層（Ａ）と絶縁層（Ｂ）の厚さ（それぞ
れをａおよびｂとする）がａ≧ｂ≧（１／２）ａの関係
にある〕、および外部半導電層をコモン四層押出機を用
いて同時に被覆した後、加熱架橋を行うことからなる電
力ケーブルの製造方法。それにより得られた電力ケーブ
ル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電力ケーブルおよび
その製造方法に関する。本発明の電力ケーブルは発電所
から都市、工場等の電力需要地に中圧または高圧の電気
を送る手段として、また、都市、工場、建築物等の相互
の間またはこれらの内部において中圧または高圧の電気
を送る手段として利用される。

【０００２】

【従来の技術】電力ケーブルはＯＦケーブル（油浸紙絶
縁ケーブル）とＣＶケーブル（架橋ポリエチレン絶縁塩
化ビニル被覆ケーブル）とに大別されるが、ＯＦケーブ
ルは設置スペース、メンテナンスおよび油による火災対
策等の費用を要する等の問題があるため、近年はこれら
の問題を必要としないＣＶケーブルがＯＦケーブルに代
わって使用されるようになってきた。

【０００３】ＣＶケーブルは導体上に内部半導電層を介
して、絶縁耐力に優れ、誘電率や誘電損が低い高圧法ポ
リエチレンを被覆し、該高圧法ポリエチレンを化学架橋
剤（有機過酸化物）で架橋して絶縁層とし、その上に外
部半導電層やシース層を被覆した電力ケーブルである
が、固形絶縁であるため、給油設備を要せず、布設およ
びメンテナンスが比較的容易であり、防災上も有利であ
ることから、ＯＦケーブルの代替として大量に利用され
ている。

【０００４】ＣＶケーブルの絶縁層に用いられる上記高
圧法ポリエチレンは、柔軟性があり、不純物が比較的少
なく、加工性が高いので、従来より大量に使用されてき
たが、製造コストが高く、また融点が１０４℃前後であ
ることにより、耐熱性が不十分で加熱変形が大きいた
め、改善またはこれに代わるポリエチレンが求められて
いた。

【０００５】近年、チーグラー系触媒やカミンスキー系
触媒を用いて低圧法により直鎖状低密度エチレン−α−
オレフィン共重合体が製造されるようになり、これを高
圧法ポリエチレンに代えて用いたＣＶケーブルが提案さ
れている（例えば、チーグラー系触媒を用いたものとし
ては特開昭５５−９６７７号公報に、そしてカミンスキ
ー系触媒を用いたものとしては特開平７−３１２１１８
号公報に開示されている）。この種の直鎖状低密度エチ
レン−α−オレフィン共重合体はコストが低く、耐熱性
に優れており、架橋効率が高いので、高圧法ポリエチレ
ンに直ちに代替できるものと期待されてきたが、溶融押
出による電線被覆の際、望ましい押出速度では甚だしい
被覆表面の荒れ、いわゆるメルトフラクチャーを生じ、
絶縁体としての電気特性が悪化し、外観が悪く、商品価
値が著しく低下するという問題がある。また、直鎖状低
密度エチレン−α−オレフィン共重合体は粘度が低いた
め、電線に被覆した際に偏心を起こし、電線に均一な厚
さの絶縁層を被覆することが難しく、良好な品質の電力
ケーブルを得ることが困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、直鎖
状低密度エチレン−α−オレフィン共重合体を絶縁層と
した電力ケーブルは偏心が生じることや、メルトフラク
チャーが生じること等の欠点があったが、本発明はこれ
らの欠点を解決し、良好な品質の電力ケーブルおよびそ
の製造方法の提供を課題としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の電力
ケーブルの絶縁層は単一層から構成されていたが、それ
を二層構造とすれば上記の課題が解決できるのではない
かと想定し、各層の材料を各種エチレン系樹脂から選択
し、多数の実験を行ったところ、特定の２種類のエチレ
ン系樹脂を特定の厚さに共押出したところ、良好な結果
が得られることを見出し、さらに検討を重ね、本発明を
完成させた。

【０００８】すなわち、本発明は、導体上に、内部半導
電層、密度０．９１５〜０．９２５ｇ／ｃｍ³ 、メルト
インデックス０．３〜３．０ｇ／１０分の高圧法分岐状
低密度エチレン系樹脂１００重量部および有機過酸化物
０．１〜５重量部を含有する樹脂組成物からなる絶縁層
（Ａ）、密度０．９１〜０．９３ｇ／ｃｍ³ 、メルトイ
ンデックス０．１〜５．０ｇ／１０分の直鎖状低密度エ
チレン−α−オレフィン共重合体１００重量部および有
機過酸化物０．３〜３重量部を含有する樹脂組成物から
なる絶縁層（Ｂ）〔ただし、絶縁層（Ａ）と絶縁層
（Ｂ）の厚さ（それぞれをａおよびｂとする）がａ≧ｂ
≧（１／２）ａの関係にある〕、および外部半導電層を
コモン四層押出機を用いて被覆した後、加熱架橋を行う
ことを特徴とする電力ケーブルの製造方法に関する。本
発明はまた、この本発明の方法により製造された電力ケ
ーブルに関する。

【０００９】本発明において、内部半導電層および外部
半導電層は電位傾度の改善や同電位化を図り、耐電圧性
質を向上させるためのものであり、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、
高圧法低密度ポリエチレン、直鎖状低密度エチレン−α
−オレフィン共重合体、中密度ポリエチレン等のエチレ
ン系樹脂１００重量部に、ファーネスブラック、アセチ
レンブラック、ケッチェンブラック等の導電性付与剤３
０〜１００重量部、必要に応じて、１，１−ビス第三ブ
チルパーオキシベンゾエート、２，２−ビス第三ブチル
パーオキシブタン、第三ブチルパーオキシベンゾエー
ト、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，
５−ジ第三ブチルパーオキシヘキサン、第三ブチルクミ
ルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ第三
ブチルパーオキシヘキシン−３等の１分間半減期を得る
までの分解温度が１５０〜２００℃の有機過酸化物を最
大５重量部、さらに必要に応じて酸化防止剤、加工助
剤、剥離性改良剤等からなる樹脂組成物を導体または絶
縁層上に０．１〜２ｍｍの厚さに被覆したものであり、
当業界において一般的に使用されているものである。

【００１０】本発明において、絶縁層（Ａ）を構成する
密度０．９１５〜０．９２５ｇ／ｃｍ³ 、メルトインデ
ックス０．３〜３．０ｇ／１０分の高圧法分岐状低密度
エチレン系樹脂とは、２０００〜３０００気圧の高圧下
で、酸素または有機過酸化物を触媒とし、エチレン単独
またはエチレンとプロピレン、ブテン−１等を、連鎖移
動剤を使用または使用せずに重合して得られた長鎖分岐
を持つ加工性の非常に高い重合体である。高圧法分岐状
低密度エチレン系樹脂の密度が０．９１５ｇ／ｃｍ³ 未
満であると得られる電力ケーブルの耐熱性、機械的強度
が不十分であり、０．９２５ｇ／ｃｍ³ を越えと可撓性
が劣り望ましくない。また、メルトインデックスが０．
３ｇ／１０分未満のものは加工性が低く、被覆速度が非
常に遅いか、被覆不能であり、望ましくなく、３．０ｇ
／１０分を越えると耐熱性や機械的強度が不十分となり
望ましくない。

【００１１】上記絶縁層（Ａ）において、高圧法分岐状
低密度エチレン系樹脂に配合する有機過酸化物は、上で
内部および外部半導電層に対して説明したものと同じも
のから選択され、その配合量は高圧法分岐状低密度エチ
レン系樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部であ
る。この配合量が０．１重量部未満であると、耐熱性や
機械的強度が不十分であり、５重量部を越えて使用して
も耐熱性や機械的強度等は飽和点に達し、さらに向上す
ることはなく、コスト上昇や分解残渣による電気的特性
の悪化をもたらし、望ましくない。

【００１２】本発明において、絶縁層（Ｂ）を構成する
密度０．９１〜０．９３ｇ／ｃｍ³、メルトインデック
ス０．１〜５．０ｇ／１０分の直鎖状低密度エチレン−
α−オレフィン共重合体とは、チーグラー触媒、フィリ
ップ触媒、カミンスキー触媒、シングルサイト触媒等を
使用して気相法、液相法、スラリー法、懸濁法等によ
り、エチレンとプロピレン、ブテン−１、ペンテン−
１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１、ヘプテン
−１、４−メチルヘキセン−１、４，４−ジメチルペン
テン−１、オクテン−１、デセン−１、ドデセン−１等
を共重合させて得られるものである。直鎖状低密度エチ
レン−α−オレフィン共重合体の密度が０．９１ｇ／ｃ
ｍ³未満であると得られる電力ケーブルの耐熱性が不十
分であり、０．９３ｇ／ｃｍ ³ を越えると可撓性が劣り
望ましくない。また、メルトインデックスが０．１ｇ／
１０分未満であると加工性が低く、被覆速度が非常に遅
いか、被覆不能であり、望ましくなく、５．０ｇ／１０
分を越えると耐熱性や機械的強度が不十分となり望まし
くない。

【００１３】上記絶縁層（Ｂ）において、直鎖状低密度
エチレン−α−オレフィン共重合体に配合する有機過酸
化物もまた、上で内部および外部半導電層に対して説明
したものと同じものから選択され、その配合量は直鎖状
低密度エチレン−α−オレフィン共重合体１００重量部
に対して０．３〜３重量部である。この配合量が０．３
重量部未満であると、耐熱性や機械的強度が不十分であ
り、３重量部を越えて使用しても耐熱性や機械的強度等
は飽和点に達し、さらに向上することはなく、コスト上
昇や分解残渣による電気的特性の悪化をもたらし、望ま
しくない。

【００１４】本発明において、絶縁層（Ａ）と絶縁層
（Ｂ）の厚さは、それぞれの厚さをａおよびｂとした場
合、ａ≧ｂ≧（１／２）ａの関係にあることが必要であ
る。ｂがａを越えると、偏心が生じ、被覆時にメルトフ
ラクチャーを生じ、電気特性が良好な電力ケーブルが得
られず、また被覆速度が低下し、コストが上昇し、望ま
しくない。ｂが（１／２）ａ未満、すなわちａの半分未
満となると、耐熱性、機械的強度が悪化し、また比較的
高価格の高圧法分岐状低密度エチレン系樹脂の使用量が
相対的に増加するので、コストが上昇し、望ましくな
い。また、絶縁層（Ａ）および絶縁層（Ｂ）の厚さの合
計、すなわちａ＋ｂは好ましくは３ｍｍ〜３０ｍｍの範
囲である。

【００１５】本発明において使用される四層コモン押出
機は、内部半導電層押出機、絶縁層（Ａ）押出機、絶縁
層（Ｂ）押出機および外部半導電層押出機を配置した四
層コモンクロスヘッドを有するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の電力ケーブルは、上記し
た内部半導電層、絶縁層（Ａ）、絶縁層（Ｂ）および外
部半導電層の各層の樹脂組成物をコモン四層押出機のそ
れぞれの押出機に供給し、上記各層を導体上に、好まし
くは同時に被覆した後、架橋管内に導き、外部から加熱
し架橋を行うことにより製造することができる。

【００１７】

【実施例】次に本発明を実施例に基づいて説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１８】実施例１ Ａ．内部および外部半導電層用樹脂組成物の準備 高圧法エチレン−酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル含有
量２８重量％，メルトインデックス２０ｇ／１０分，融
点９１℃）１００重量部に酸化防止剤〔イルガノックス
１０１０（商品名，Irganox 1010）〕０．５重量部およ
びアセチレンブラック８０重量部を１３０℃で１０分間
混練した後、ペレット（３ｍｍ×３ｍｍ）とし、これに
有機過酸化物〔２，５−ジメチル−２，５−ジ（第三ブ
チルパーオキシ）ヘキシン〕０．５重量部を添加し、７
０℃で５時間ゆっくり攪拌しペレット内部まで有機過酸
化物を均一に含浸させ、内部および外部半導電層用樹脂
組成物とした。

【００１９】Ｂ．絶縁層（Ａ）用樹脂組成物の準備 密度０．９２２ｇ／ｃｍ³ 、メルトインデックス２．５
ｇ／１０分の高圧法低密度ポリエチレン１００重量部に
酸化防止剤〔シーノックスＢＣＳ（商品名，Seenox BC
S）〕０．２重量部を１３０℃で１０分間混練した後、
ペレット（３ｍｍ×３ｍｍ）とし、これに有機過酸化物
（ジクミルパーオキサイド）３．５重量部を添加し、６
８℃で５時間ゆっくり攪拌しペレット内部まで有機過酸
化物を均一に含浸させ、絶縁層（Ａ）用樹脂組成物とし
た。

【００２０】Ｃ．絶縁層（Ｂ）用樹脂組成物の準備 密度０．９２３ｇ／ｃｍ³ 、メルトインデックス０．８
ｇ／１０分の気相法直鎖状低密度エチレン−ブテン−１
共重合体１００重量部に酸化防止剤〔シーノックスＢＣ
Ｓ（商品名，Seenox BCS）〕０．２重量部を１５０℃で
１０分間混練した後、ペレット（３ｍｍ×３ｍｍ）と
し、これに有機過酸化物（ジクミルパーオキサイド）
２．５重量部を添加し、７０℃で５時間ゆっくり攪拌し
ペレット内部まで有機過酸化物を均一に含浸させ、絶縁
層（Ｂ）用樹脂組成物とした。

【００２１】Ｄ．四層コモン押出装置 ５００メッシュ以上のスクリーンパックをダイプレート
にそれぞれ設けた内部半導電層押出機、絶縁層（Ａ）押
出機、絶縁層（Ｂ）押出機および外部半導電層押出機を
順次配置した四層コモンクロスヘッドを有する押出装置
を準備した。

【００２２】Ｅ．電力ケーブルの製造 上述した内部半導電層用樹脂組成物、絶縁層（Ａ）用樹
脂組成物、絶縁層（Ｂ）用樹脂組成物および外部半導電
層用樹脂組成物を上記押出装置のそれぞれの押出機に供
給し、内部半導電層押出機では２００℃で加熱混練し、
絶縁層（Ａ）押出機では１３０℃で加熱混練し、、絶縁
層（Ｂ）押出機では１４０℃で加熱混練し、外部半導電
層押出機では１１０℃で加熱混練し、それぞれの押出機
から押出し、四層コモンクロスヘッドのダイスより導体
上に同時に押出被覆し（ただし、各半導電層の厚さは１
ｍｍ，絶縁層（Ａ）の厚さは１５ｍｍ，絶縁層（Ｂ）の
厚さは１０ｍｍである）、その下流に位置する２３０℃
に加熱した架橋管で架橋反応を行い、導体上に内側から
内部半導電層、絶縁層（Ａ）、絶縁層（Ｂ）および外部
半導電層が被覆された電力ケーブルを得た。この電力ケ
ーブルの各層の架橋度（ゲル分率）を測定したところ、
内部半導電層、絶縁層（Ａ）、絶縁層（Ｂ）および外部
半導電層はそれぞれ７６％、８２％、８０％および７８
％であり、各層の界面ではメルトフラクチャーによる不
整は認められず、高品質の電力ケーブルが得られた。

【００２３】実施例２ 実施例１において、直鎖状低密度エチレン−ブテン−１
共重合体に代えて、メタロセン系シングルサイト触媒を
用いて製造したエチレン−オクテン−１共重合体（密度
０．９１０ｇ／ｃｍ³ ，メルトインデックス３．５ｇ／
１０分）を使用した以外は実施例１と同様の実験を行っ
たところ、各層の架橋度（ゲル分率）は、内部半導電層
が７６％、絶縁層（Ａ）が８３％、、絶縁層（Ｂ）が８
５％、そして外部半導電層が７８％であり、各層間の界
面ではメルトフラクチャーによる不整が認められない高
品質の電力ケーブルが得られた。

【００２４】比較例１ 実施例１に記載した内部半導電層、絶縁層（Ａ）および
外部半導電層のみを有する電力ケーブルを製造したとこ
ろ、絶縁層（Ａ）と外部半導電層との界面に不整が発生
し、電気トリーが生じ、電力ケーブルとしての寿命が短
く、実用性がないものだった。また、偏心を生じていた
点でも望ましくなかった。

【００２５】比較例２ 絶縁層（Ａ）の厚さを２０ｍｍ、絶縁層（Ｂ）の厚さを
３０ｍｍとした以外は実施例１と同様の操作を行い電力
ケーブルを製造したところ、偏心を生じただけでなく、
電力ケーブルの可撓性が劣り、望ましくなかった。ま
た、絶縁層（Ｂ）の両表面においてメルトフラクチャー
を生じ、界面特性が悪化した。

【００２６】比較例３ 絶縁層（Ａ）の厚さを３０ｍｍ、絶縁層（Ｂ）の厚さを
１０ｍｍとした以外は実施例１と同様の操作を行い電力
ケーブルを製造したところ、耐熱性、機械的強度に劣る
電力ケーブルが得られたばかりでなく、コストが上昇
し、望ましくなかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の電力ケーブルおよびその製造方
法は上に詳しく説明したような構成を採用したことによ
り、従来のものに比べ以下のような顕著な効果を奏す
る： （ａ）各層間においてメルトフラクチャーが発生しない
ので、各界面において不整がなく、電気トリーが発生せ
ず、電力ケーブルの寿命が長い。 （ｂ）従来の電力ケーブルは高圧法低密度エチレン系樹
脂のみから製造されていたが、本発明ではこれを直鎖状
低密度エチレン−α−オレフィン共重合体と組み合わせ
て使用しているので、架橋効率が高く、耐熱性、機械的
特性、可撓性に優れた電力ケーブルが得られる。架橋効
率が高いことにより、有機過酸化物の配合量を低下させ
ることができ、コストの低下を図ることができる。 （ｃ）偏心を生じることなく、高品質の電力ケーブルが
得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体上に、内部半導電層、密度０．９１
   ５〜０．９２５ｇ／ｃｍ³ 、メルトインデックス０．３
   〜３．０ｇ／１０分の高圧法分岐状低密度エチレン系樹
   脂１００重量部および有機過酸化物０．１〜５重量部を
   含有する樹脂組成物からなる絶縁層（Ａ）、密度０．９
   １〜０．９３ｇ／ｃｍ³ 、メルトインデックス０．１〜
   ５．０ｇ／１０分の直鎖状低密度エチレン−α−オレフ
   ィン共重合体１００重量部および有機過酸化物０．３〜
   ３重量部を含有する樹脂組成物からなる絶縁層（Ｂ）
   〔ただし、絶縁層（Ａ）と絶縁層（Ｂ）の厚さ（それぞ
   れをａおよびｂとする）がａ≧ｂ≧（１／２）ａの関係
   にある〕、および外部半導電層をコモン四層押出機を用
   いて被覆した後、加熱架橋を行うことを特徴とする電力
   ケーブルの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法により製造された電
   力ケーブル。