JPH11288624A - 電気絶縁組成物及び電線・ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、水トリーの発生が少なく且つ
高温下の電気絶縁破壊電圧が高く、しかも誘電正接が小
さいという優れた諸特性を有する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。 【解決手段】本発明の要旨は次の２点にある。 （１）ポリエチレン若しくはエチレン共重合体の１００
重量部に対して、分子中にフェニル基とケトン結合とを
有するアルキルフェニルケトンを０．０２〜５０．０重
量部配合して成ることを特徴とする電気絶縁組成物及び
それを被覆して成る電線・ケーブル。 （２）ポリエチレン若しくはエチレン共重合体の１００
重量部に対して、分子中にフェニル基とケトン結合とを
有するアルキルフェニルケトンとα−芳香族置換α−メ
チルアルケンの不飽和二量体とを配合して成ることを特
徴とする電気絶縁組成物及びそれを被覆して成る電線・
ケーブル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気絶縁組成物及び
電線・ケーブルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリ
オレフィンは電気的特性が優れた炭化水素系高分子材料
であることから電線・ケーブルの絶縁被覆用電気絶縁組
成物として広く実用されている。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ポリエチレンの欠
点である耐熱性が優れていることから高電圧電線・ケー
ブルの絶縁被覆用電気絶縁組成物として広く実用されて
いる。

【０００３】しかし架橋ポリエチレン被覆高電圧電線・
ケーブルは高電圧、高湿度下若しくは湿潤下、高温等の
悪条件が長年月にわたり重なって負荷されたときに被覆
架橋ポリエチレン層内にトリー状欠陥、即ち水トリーが
発生し、酷いときにはその水トリー部より電気絶縁破壊
してしまうことが分かってきている。

【０００４】このような架橋ポリエチレンの水トリーは
架橋ポリエチレン層内のボイド、架橋ポリエチレン層内
に混入している微量の異物、架橋ポリエチレン層内のア
ンバ（部分的に重合度が高くなったもの、または架橋に
より部分的に高分子量化したもの）等の局所的高電界部
の欠陥部に水が凝集し、その凝集した水を介して水トリ
ーが成長するものと言われている。

【０００５】なお、架橋ポリエチレン被覆高電圧電線・
ケーブルを水分が関与しない条件下で電気絶縁破壊し、
その電気絶縁破壊箇所について調べてみるとその絶縁破
壊の起点箇所は架橋ポリエチレン層内に混入している微
量の異物、架橋ポリエチレン層内のアンバ等であること
が分かってきている。

【０００６】このようなことから電線・ケーブルメーカ
ーではこれらの欠陥部の発生を抑止するため原料ポリエ
チレンの品質管理、電線・ケーブルの製造技術等の改善
を積み重ね、その結果水トリーの発生を低減できるよう
になってきている。

【０００７】しかしながら従来の水トリーの発生を低減
した架橋ポリエチレン絶縁被覆電線・ケーブルの電気絶
縁組成物では高温下の電気絶縁破壊電圧が低下したり、
誘電正接が大きくなったりするという難点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる点に立
って為されたものであって、その目的とするところは前
記した従来技術の欠点を解消し、水トリーの発生が少な
く且つ高温下の電気絶縁破壊電圧が高く、しかも誘電正
接が小さいという優れた諸特性を有する電気絶縁組成物
及び電線・ケーブルを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは次の２点にある。

【００１０】（１）ポリエチレン若しくはエチレン共重
合体の１００重量部に対して、分子中にフェニル基とケ
トン結合とを有するアルキルフェニルケトンを０．０２
〜５０．０重量部配合して成ることを特徴とする電気絶
縁組成物及びそれを被覆して成る電線・ケーブル。

【００１１】（２）ポリエチレン若しくはエチレン共重
合体の１００重量部に対して、分子中にフェニル基とケ
トン結合とを有するアルキルフェニルケトンとα−芳香
族置換α−メチルアルケンの不飽和二量体とを配合して
成ることを特徴とする電気絶縁組成物及びそれを被覆し
て成る電線・ケーブル。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の電気絶縁組成物及
び電線・ケーブルの実施の形態について説明する。

【００１３】本発明においてポリエチレン又はエチレン
共重合体とは工業的に実用されているものを用いること
ができる。

【００１４】ここにおいてポリエチレンとしては低密度
ポリエチレン、直鎖状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等がある。また、エチレ
ン共重合体としてはエチレン−プロピレン共重合体、エ
チレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸
ビニル共重合体、エチレン−スチレン共重合体等があ
る。また、本発明においてポリエチレン又はエチレン共
重合体としてはこれらに無水マレイン酸、ビニルシラン
等をグフフトしたものであってもよい。更に、これらの
２種以上を併用してもよく、その上これらの単独又は２
種以上のものに酸化防止剤、滑剤、着色剤等の他の配合
剤を添加しても差し支えない。

【００１５】本発明において用いられる分子中にフェニ
ル基とケトン結合とを有するアルキルフェニルケトンと
してはｎ−オクタノフェノン、ｎ−デカノフェノン、ラ
ウロフェノン、ｎ−テトラデカノフェノン、ｎ−ヘキサ
デカノフェノン、ｎ−ヘプタデカノフェノン、ｎ−オプ
タデカノフェノン、４′−ｎ−オクチルアセトフェノ
ン、４−ｎ−オクタノイルビフェニル、１，９−ジフェ
ニル−１，３，６，８−ノナテトラエン−５−オン、２
−イソプロポキシ−１，２−ジフェニルエタン等があ
る。これらは単独又は２種以上を適宜併用して使用する
ことができる。

【００１６】本発明においてポリエチレン又はエチレン
共重合体１００重量部に対して、アルキルフェニルケト
ンの配合量を０．０２〜５０．０重量部に限定したのは
０．０２重量部以下では電界緩和効果及びボウタイトリ
ー低減効果が乏しく、逆に５０．０重量部以上では電気
的特性が急激に悪化するからである。

【００１７】また、α−芳香族置換α−メチルアルケン
の不飽和二量体の配合量が０．０５重量部以下ではスコ
ーチ抑止効果が小さく、逆に０．０５重量部以上では電
気特性が急激に悪化するからである。

【００１８】本発明の電気絶縁組成物は電線・ケーブル
に被覆してから架橋することが望ましい。

【００１９】電気絶縁組成物の架橋手段としては過酸化
物架橋剤による架橋、シラン架橋剤による水架橋、電子
線照射による照射架橋等がある。

【００２０】ここにおいて過酸化物架橋剤としてはジク
ミルパーオキサイド、１−（２−ｔｅｒｔ−ブチルパー
オキシイソプロピル）−１−イソプロピルベンゼン又は
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、１，３−ビス−（ｔｅｒ
ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５
−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５
−ジメチル−２，５（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−
ヘキシン−３等がある。これらは単独又は２種以上を適
宜併用して使用することができる。

【００２１】また、これらの架橋剤はα−芳香族置換α
−メチルアルケンの不飽和二量体と併用するとスコーチ
しにくくすることができる。

【００２２】このようなα−芳香族置換α−メチルアル
ケンとしてはα−メチルスチレン、パラ−メチル−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−メチル−α−メチルスチレン、メタ−エチ
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−メチルスチレン等がある。

【００２３】また、このようなα−芳香族置換α−メチ
ルアルケンの不飽和二量体の具体例としては、例えばα
−メチルスチレンの不飽和二量体である２、４−ジフェ
ニル−４−メチル−１−ペンテン等がある。

【００２４】本発明においてはこれらの配合剤に加えて
他の配合剤、例えば酸化防止剤、滑剤、着色剤、充填剤
等を配合することができる。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の電気絶縁組成物及び電線・ケ
ーブルの実施例を従来の比較例と共に説明する。

【００２６】（１）電気絶縁組成物の秤量、採取 まず、表１の上欄に示す成分表に従って実施例及び比較
例の電気絶縁組成物をそれぞれ秤量、採取した。

【００２７】（２）電気絶縁組成物のペレット作成 上記（１）で秤量、採取した実施例及び比較例の電気絶
縁組成物をそれぞれ熱混練ロールで混練し、それからシ
ートを作成した。

【００２８】次に、得られた実施例及び比較例の電気絶
縁組成物のシートをそれぞれペレタイザーにかけ、電気
絶縁組成物のペレット物とした。

【００２９】（３）架橋ポリエチレン絶縁電線の製造 次に、押出機により導体断面積１００mm² の軟銅線撚線
の直上に０．７mm厚さの内部半導電層、その内部半導電
層上に上記（２）で得た実施例及び比較例の電気絶縁組
成物のペレット物、更にその電気絶縁組成物層の上に
０．７mm厚さの外部半導電層を１工程で押し出し被覆す
ることによりポリエチレン絶縁ケーブルを得た。

【００３０】次に、得られた実施例及び比較例のポリエ
チレン絶縁ケーブルを高温の窒素ガス雰囲気下の乾式架
橋管内を通過させることによりポリエチレン絶縁層を架
橋させ、実施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁ケー
ブルを得た。

【００３１】図１はかくして得られた実施例１の架橋ポ
リエチレン絶縁ケーブルの断面図を示したものであって
１は導体、２は内部半導電層、３は架橋ポリエチレン絶
縁層、４は外部半導電層である。

【００３２】（４）架橋ポリエチレン絶縁ケーブルの評
価試験ａ．高温下の交流絶縁破壊電圧の測定 実施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルをそ
れぞれ温度９０℃に加熱下でまず交流電圧を１７０ｋｖ
で１０分印加し、それから５ｋｖ／１０分の昇圧速度で
段階的に昇圧印加し、その電気絶縁破壊電圧を測定し
た。

【００３３】ｂ．ボウタイトリー試験 まず、実施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁ケーブ
ルをそれぞれ温度９０℃の温水中に浸漬しすると共に導
体と水との間に５０Ｈｚ、９ｋｖの交流電圧を印加し、
その状態で５００日おいた。

【００３４】次に、５００日終了後実施例及び比較例の
架橋ポリエチレン絶縁ケーブルをそれぞれ断面スライス
した。

【００３５】次に、得られた架橋ポリエチレン絶縁層ス
ライス物をメチレンブルー水溶液に浸漬し、それから煮
沸染色処理した。

【００３６】次に、このように染色処理した架橋ポリエ
チレン絶縁層スライス物を光学顕微鏡で観察し、ボウタ
イトリーの累積発生個数を計数した。

【００３７】ｃ．誘電正接の測定 実施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルにつ
いてそれぞれ電界１０ｋｖ／mm下での誘電正接を測定し
た。

【００３８】結果は誘電正接の値が０．０５％以下のも
のを○、０．０５％以上のものを×で表示した。

【００３９】（５）試験結果 試験結果は表１の下欄に示す通りである。

【００４０】

【表１】

【００４１】（６）試験結果の評価 比較例１の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルはボウタイト
リーの累積発生個数が最も多く、耐トリー性が最も悪
い。

【００４２】比較例２の架橋ポリエチレン絶縁ケーブル
はボウタイトリーの累積発生個数が少なく、耐トリー性
が良好である。しかし比較例２の架橋ポリエチレン絶縁
ケーブルは高温下の交流絶縁破壊電圧が低く、その上誘
電正接も悪い×評価であった。

【００４３】これらに対して実施例１〜５の架橋ポリエ
チレン絶縁ケーブルはボウタイトリーの累積発生個数が
少なく、耐トリー性が良好で且つ高温下の交流絶縁破壊
電圧が高く、しかも誘電正接も○評価といずれも優れた
結果を示した。

【００４４】

【発明の効果】本発明の電気絶縁組成物及び電線・ケー
ブルは耐トリー性が良好で且つ高温下の交流絶縁破壊電
圧が高く、しかも上誘電正接も小さくという優れたもの
であり、工業上有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の架橋ポリエチレン絶縁ケー
ブルの断面図を示したものである。

【符号の説明】

１ 導体 ２ 内部半導電層 ３ 架橋ポリエチレン絶縁層 ４ 外部半導電層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｄ 5/25 Ｃ０９Ｄ 5/25 Ｈ０１Ｂ 9/02 Ｈ０１Ｂ 9/02 Ａ (72)発明者 奥山 健 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエチレン若しくはエチレン共重合体の
   １００重量部に対して、分子中にフェニル基とケトン結
   合とを有するアルキルフェニルケトンを０．０２〜５
   ０．０重量部配合して成ることを特徴とする電気絶縁組
   成物。
2. 【請求項２】アルキルフェニルケトンが、ｎ−オクタノ
   フェノン、ｎ−デカノフェノン、ラウロフェノン、ｎ−
   テトラデカノフェノン、ｎ−ヘキサデカノフェノン、ｎ
   −ヘプタデカノフェノン、ｎ−オプタデカノフェノン、
   ４′−ｎ−オクチルアセトフェノン、４−ｎ−オクタノ
   イルビフェニル、１，９−ジフェニル−１，３，６，８
   −ノナテトラエン−５−オン、２−イソプロポキシ−
   １，２−ジフェニルエタンの中から選ばれた１種２種以
   上の混合物であることを特徴とする請求項１記載の電気
   絶縁組成物。
3. 【請求項３】ポリエチレン若しくはエチレン共重合体の
   １００重量部に対して、分子中にフェニル基とケトン結
   合とを有するアルキルフェニルケトンとα−芳香族置換
   α−メチルアルケンの不飽和二量体とを配合して成るこ
   とを特徴とする電気絶縁組成物。
4. 【請求項４】導体上の直上若しくは半導電層を介して絶
   縁層を被覆して成る電線・ケーブルにおいて、前記絶縁
   層はポリエチレン若しくはエチレン共重合体の１００重
   量部に対して分子中にフェニル基とケトン結合とを有す
   るアルキルフェニルケトンを０．０２〜５０．０重量部
   配合した電気絶縁組成物から成ることを特徴とする電線
   ・ケーブル。
5. 【請求項５】導体上の直上若しくは半導電層を介して絶
   縁層を被覆して成る電線・ケーブルにおいて、前記絶縁
   層はポリエチレン若しくはエチレン共重合体の１００重
   量部に対して分子中にフェニル基とケトン結合とを有す
   るアルキルフェニルケトンとα−芳香族置換α−メチル
   アルケンの不飽和二量体とを配合した電気絶縁組成物か
   ら成ることを特徴とする電線・ケーブル。