JPS6013247B2 - 架橋ポリエチレン絶縁電力ケ−ブルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改善された架橋ポリエチレン電力ケーブルの製
造方法に関するものである。

従釆、架橋ポリエチレン電力ケーブルにおける半導電層
は耐熱性を向上させるためにポリヱチレンおよび／また
はエチレン系共重合体（以下、ポリオレフィンと呼ぶ）
に導電性カーボンブラックと有機過酸化物を添加し、有
機過酸化物によりポリオレフィンを英茅喬することによ
り架橋半導電層となしていた。

またこの場合架橋ポリオレフィン絶縁体層と架橋半導電
層との間に空隙が存在すると、該空隙において放電が起
こりケーブル破壊につながるので、かかる空隙の生成を
防ぎ絶縁体と半導電層の密着を良くするために、内部半
導電層と絶縁体層の２層あるいは内部半導電層と絶縁体
層と外部半導電層の３層を同時押出によりケーブルを成
形することが一般的である。通常は内部半導亀層と絶縁
体層の２層を同時押出により成形する場合は比較的低電
圧ケーブルに採用され、この場合、外側に半導電性布テ
ープ等を巻く事により外部半導電層を形成するのが一般
的である。一方、高電圧ケーブルの場合は電気的ストレ
スが高いため内部半導電層と絶縁体層と外部半導電層の
３層を同時押出により成形するのが一般的である。しか
るにこれらの場合においては、各々の組成物の押出成形
時には架橋の進行を生じないことが必要であり、また成
形後加熱して架橋する工程では架橋が迅速に進行するこ
とが必要であり、この様な相反する性質を満足すること
が従来強く望まれていたが、実際に満足させることは殆
んど不可能な状態であった。このため押出成形により半
導電層と絶縁体層を長時間に亘り連続的に形成すると配
合させた過酸化物の分解により樹脂の架橋が幾分進み組
成物の焼け（スコーチ）が発生し、得られる被覆層の外
観不良、組成物の押出不能などの事態を招くのでこれを
防止するため、押出機を数時間連続使用した後、止めて
押出機シリンダー内を掃除する必要があり、生産性およ
び特性の低下の因となっていた。本発明はシラン架橋技
術を応用することにより上述の如き問題を解決し、１０
瓜時間以上の長時間の蓮続押出成形加工においても組成
物のスコーチを起こさず安定した製造を行なうことがで
きたものである。

本発明の方法においては、先ずポリオレフイン１０の重
量部に対して０．０５〜２．の重量部の有機過酸化物と
、０．５〜１の重量部の一般式ＲＲＳｉＹ２（式中のＲ
はオレフィン性不飽和な１価の炭化水素基またはハイド
ロカーボンオキシ基であり、各Ｙは加水分解し得る有機
基であり、Ｒ′はＲ基かまたはＹ基である）で表わされ
るシラン化合物と酸化防止剤等必要な添加剤を配合して
得る組成物■を１８５℃以上の温度で反応させシラング
ラフトポリオレフィン曲とする。

このシラングラフトポリオレフイン‘別こ導電性カーボ
ンブラック８〜７の重量部とシラノール縮合触媒を混和
した半導電性混和物｛Ｃ｝を導体上に押出し内部半導電
層を形成したのち、この外周に前記シラングラフトポリ
オレフインとシラノール縮合触媒より成る組成物を押出
し絶縁体層を形成し、または更にその外周上に前記半導
体電性混和物【ｑを押出し外部半導電層を形成して被覆
導体とし、しかる後縛られた被覆導体を水で処理するこ
とにより半導電層材および絶縁体層村の両者に架橋結合
を生ぜしめて架橋ポリエチレン電力ケーブルとするもの
である。上述の方法においては半導電層と絶縁体層とは
２層または３層別々に押出して成形してもよいが、２層
または３層同時押出により成形するのが好ましい。

本発明におけるシラングラフトポリオレフインの調製時
に使用する有機過酸化物としては、例えば過酸化ペンゾ
ィル、過酸化ジクロルベンゾィル、ジクミルベルオキシ
ド、過酸化ラウロイル等がある。

該有機過酸化物をポリオレフィン１００重量部に対して
０．０５〜２．の重量部添加するが、この理由はシラン
化合物とポリオレフィンとを反応させてシラングラフト
ポリオレフィンを得るためには有機過酸化物が０．０５
重量部以上必要であり、２．の重量部で十分であるから
である。また上記グラフトポリオレフィンの調製時に使
用するシラン化合物は一般式ＲＲ′ＳｉＹで表わされる
もので、Ｒはオレフィン性不飽和な１価の炭化水素基ま
たはハイドロカーボンオキシ基で、例えばピニル、アリ
ル、ブテニル、シクロヘキセニル、シクロベンタジエニ
ル、ＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）ＣＯＯ（Ｃ＆）３−、ＣＨ２＝
Ｃ（ＣＱ）ＣＯＯＣＨ２Ｃ仏０（Ｃ凡）３一、およびＣ
Ｈ２＝Ｃ（ＣＨ３）ＣのＣＨ２比鴫８ＣＨ２０（ＣＨ２
）３−舷翻ることができ、Ｙは例えばメトキシ基、ェト
キシ基、ブトキシ基のようなアルコキシ基、ホルミルオ
キシ基、アセトキシ基、プロピオノキシ基のようなアシ
ルオキシ基、オキシム基、例えば一ＯＮ＝Ｃ（ＣＨ３）
２、一ＯＮ＝ＯＣＨ３Ｃ２日５および−ＯＮ＝Ｃ（Ｃ６
日５）２または置換されたァミノ基、例えばアルキルア
ミノ基およびアリールアミノ基、例えば一ＮＨＣは、一
ＮＨＣ２日５および−ＮＨ（Ｃ６日５）のような任意の
加水分解し得る有機基である。

該シラン化合物をポリオレフィソ１０の重量部に対して
０．５〜１の重量部添加する理由はシラン化合物が０．
５重量部より少くては架橋効果が得られず、一方１０重
量部を越えた量を添加しても得られる架橋物のゲル分率
は上昇しないからである。次に本発明で用いるシラノー
ル縮合触媒、例えばジブチル錫ジラウレートは少量で良
く、増量しても架橋時間が短くなるだけで最終的なゲル
分率は変わらない。

上述の如く、本発明ではまず前記組成物凶を１８５ｑｏ
以上の温度で反応させて、有機過酸化物が反応完了して
シラングラフトポリオレフィン‘Ｂ｝となすもので、こ
のシラングラフトポリオレフイン‘Ｂ）と所定量の導電
性カーボンブラックとシラノール縮合触媒を混和した半
導電性混和物を目的電力ケーブルの内部半導電層および
外部半導電層形成材料とし、一方前記シラノグラフトポ
リオレフイン｛Ｂ｝とシラノール縮合触媒の混和物を絶
縁体層形成材料として各々導体上に押出被覆するもので
、この押出加工はいわゆる焼けを生ずることなく、高温
押出（例えば２００００）が可能となり、優れた品質の
被覆ケーブルが得られ、後に得られた被覆ケーブルを水
で処理すること（例えば水蒸気または液体状態の水と接
触させること）により被覆材料に架橋結合を導入でき、
これにより耐熱性に優れた架橋ポリエチレン電力ケーブ
ルが得られるものである。

またケーブル製造にあたっては被覆材料における架橋反
応は押出被覆時には生起せず、被覆加工後の水処理によ
って生起するため被覆材料の導体上への押出被覆加工は
長時間安定して押出成形できるためケーブルの品質並び
に生産の向上に大きく寄与するものである。

本発明を次の実施例につき説明する。

実施例 本例においては次に示す本発明の方法で製造したシラン
架橋ポリエチレン電力ケーブルと従来の有機過酸化物架
橋により製造したケーブルの特性を比較した。

ケーブル（ｉ） 低密度ポリエチレン１００重量部に対してビニルトリメ
トキシシラン２重量部と、ジクミルパーオキサィド０．
２重量部と、酸化防止剤としての４・４ーチオビス（６
ーターシヤリブチル３−メチルフェノール）商品名ノク
ラック３０００．５重量部をへンシェルミキサーで混合
し、押出機にて２００℃で押出し、シラングラフトポリ
ェチレンベレツト‘ａーとした。

次に上記べレツト【Ｍ００重量部に対してアセチレンブ
ラック６の重量部と「 ジブチルチンジラウレート０．
０５重量部を加え、バンバリーミキサーで混練し、ベレ
ツト【ｂ｝とした。

以上の如くして調製したべレット‘ｂーを断面積２００
柵の導体上に押出し（材料温度１４０ｑ０）、内部半導
電層を形成したのち、その外周にシラングラフトポリェ
チレンベレット【ａ｝にシラノール触媒を混和し調製し
た絶縁用組成物を押出成形した。なお半導電層の厚さは
１．仇舷、絶縁体層の厚さは３．功ゆであった。また、
上記の各々の被覆材料の押出成形は２層同時押出により
行った。而して得た６．磯Ｖポリエチレン絶縁ケーブル
を８０ｑ０の温水中に５時間浸潰し、架橋化処理を施し
た。以上の方法により１２０時間連続して製造を行った
後蓮続押出后の点でのケーブル試料ｌｏｗ採取した。な
お絶縁遮蔽層ま導電テープ、銅テープを巻くことにより
構成した。ケーブル（ｉｌ） ケーブル（ｉ）に於いて使用した前記べレット【ａ’１
０屯重量部に対してアセチレンブラック６０重量部、ジ
ブチルチンジラゥレート０．０５重量部を加え、この混
和物を２５インチロールで混線し、ベレツト‘ｃ｝とし
た。

このべレットを１２０時間連続押出を行った後、ケーブ
ル（ｉ）と同様の方法で、６．舷Ｖ架橋ポリエチレン絶
縁ケーブルを試作した。而して製造したケーブルから蓮
続押出后の点での試料ケーブルｌｏｗを採取した。ケー
ブル側低密度ポリエチレン１００重量部に対してビニル
トリメトキシシラン０．５重量部と、ジクミルパーオキ
サィド０．０５重量部と、酸化防止剤としてノクラック
３００を０．５重量部を用い、上記ケーブルｔｉ）の場
合と同様の方法で、シラングラフトポリェチレンベレッ
トを作成し、該べレット１０の重量部に対してアセチレ
ンブラック６の重量部とジブチルチンジラウレート０．
０５重量部を加え、この混和物を連続１２餌時間押出を
行った後上記ケーブル…の場合と同機の方法を用いて６
．微Ｖ架橋ポリエチレン絶縁ケーブルを試作した。

而して製造したケーブルから蓬続押出后の点での試料ケ
−ブル１０ｍを採取した。ケーブル側 低密度ポリエチレン１００重量部に対して、ジクミルパ
ーオキサィド１．５重量部、アセチレンブラック６低重
量部および酸化防止剤としてノクラック３０００．５重
量部をバンバリーミキサーにて混練し、押出してべレッ
ト‘ｄ｝とした。

べレツト‘ｄ）を断面積２００紘の導体上に押出し（材
料温度１４０ｑｏ）、半導電層を形成したのちその外周
に低密度ポリエチレン１０の重量部に対してジクミルバ
ーオキサィド２．匹重量部、酸化防止剤としてノクラツ
ク３０００．５重量部を添加したべレツトを押出し、絶
縁体層を形成した。

押出被覆加工は２層同時押出により行った。押出成形後
被覆ケーブルを２０分間１９ぴＣ水蒸気で処理し架橋さ
せた。上記方法により６．磯Ｖ架橋ポリエチレン絶縁ケ
ーブルを試作した。なおこの方法にて蓮続押出加工を１
２餌時間行なってケーブル試料１０の採取した。以上上
記ケーブル…、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）および他の方法で
製造したケーブル試料につき特性を調査した結果を次に
示す。

表中ゲル分率はトルェン５時間浸漬法によるものである
。

上記の様に本発明の方法では連続１２０時間押出加工後
も安定した電気特性を有するケーブルが得られるのに対
して従来法によって連続１２瓜時間製造したケーブルで
は電気特性が著しく低下している。

この原因は蓮続押出により押出加工性に劣る半導電性材
料が押出機内でスコーチを起こしこのスコーチ物が半導
電層内に突起となったためである。また半導電層のゲル
分率で示した様に本発明方法では従来法と同様の架橋度
が得られる。次いで絶縁体と内部半導電層界面を調べる
ため、ケーブルを長手方向に切開して２仇吻長さあたり
の突起数を調べた。その結果を次に示す。（注）突起は
界面から２５０〃以上の高さのものを数えた。

上記より、特に半導電性組成物が従釆の方法では押出機
内でのスコーチにより形成される半導電層中に突起とな
って現われるが、本発明の方法では長時間の蓮続押出に
おいても半導電性組成物にスコーチが生ぜず、従って電
気特性の安定した電力ケーブルが得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導体上に、ポリエチレンおよび／またはエチレン系
   共重合体１００重量部に対して０．０５〜２．０重量部
   の有機過酸化物と０．５〜１０重量部の一般式ＲＲ′Ｓ
   ｉＹ＿２（式中のＲはオレフイン性不飽和な１価の炭化
   水素基またはハイドロカーボンオキシ基、各Ｙは加水分
   解し得る有機基を示し、Ｒ′はＲ基かまたはＹ基である
   ）で表わされるシラン化合物を各々配合し、これらを反
   応させて得たシラングラフトポリオレフイン（Ｂ）に、
   導電性カーボンブラツク８〜７０重量部とシラノール縮
   合触媒を混和した半導性混和物（Ｃ）を押出し半導電層
   を形成したのち、この外周上に前記シラングラフトポリ
   オレフイン（Ｂ）とシラノール縮合触媒より成る組成物
   を押出し絶縁体層を成形し、または更にその外周上に前
   記半導電性混和物（Ｃ）を押出し半導電層を形成して被
   覆導体としかかる後、この被覆導体を水で処理し被覆層
   に架橋反応を生起させることを特徴とする架橋ポリエチ
   レン絶縁電力ケーブルの製造方法。