JPS637408B2

JPS637408B2 -

Info

Publication number: JPS637408B2
Application number: JP55124897A
Authority: JP
Inventors: Mitsutaka Tanida; Toshio Niwa; Hideo Sunatsuka
Original assignee: Fujikura Cable Works Ltd
Current assignee: Fujikura Cable Works Ltd
Priority date: 1980-09-09
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1988-02-16
Also published as: JPS5749113A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電力ケーブルに関する。従来の架橋ポリエチレンケーブルは、第１図に
示すように内側から外側に向つて順次導体１、内
部半導電層２、架橋ポリエチレン層３、外部半導
電層４とから構成されている。架橋ポリエチレン
ケーブルは水中又は湿潤した環境に於て使用され
る場合があるが、かかる状況に布設され長時間課
電されると所謂水トリーという劣化が生じること
が周知である。この水トリーには絶縁体中に発生
する所謂ボウタイトリー（Bow Tie Tree）と
内部半導電層や外部半導電層から生じる通常の水
トリーとの２種類がある。特に実用上問題となる
のは半導電層から生じる水トリーで、時間の経過
に従つて漸次進展し、遂には絶縁破壊現象が生じ
るようになる。一方、絶縁体中央に生じるボウタ
イトリーは進展速度が遅く、半導電層から生じる
水トリーにくらべ実用上の障害は比較的軽微であ
る。そこで、従来より水トリーを防止する方法とし
て種々のものが提案されている。たとえば、添加
剤を含有させる方法や押出半導電層を採用する方
法等が提案されているが、それぞれ一長一短があ
り、余り好ましい方法ではなかつた。本発明者等は上記事情に鑑みて水トリーを更に
確実に防止できる電力ケーブルを見出すために
種々の高分子材料の場合の水トリー発生状況につ
いて調べた。そして、次の性状すなわち、エチレ
ンとα―オレフインとポリエンからなり、α―オ
レフインがC₃〜C₁₀、ポリエンが非共役ジエン、
エチレンとα―オレフインのモル比が50/50〜95/
５で、分子量が極限粘度（135℃、デカリン）で１
〜６、ヨウ素価が５〜50、メルトインデツクスが
0.1〜20であるエチレン―α―オレフイン―ポリ
エン系共重合体は水トリーが発生しないことを知
見した。さらに好ましくは残存灰分が最大値で
0.1重量％、揮発分が最大値で0.6重量％のもので
ある。また、上記性状を有する架橋ゴム層と架橋
ポリエチレン層との積層構造の絶縁体を有する電
力ケーブルを作つたところ、内部半導電層や外部
半導電層から水トリーが発生しないことも知見し
た。これらの知見に基づいて各種の電力ケーブル
を製造し、その特性を調べた結果、架橋ポリエチ
レン層と架橋ゴム層とからなる絶縁体層を有する
電力ケーブルは、極めて優秀な耐水トリーを有す
ると共にその寿命が極めて長く、且つ破壊電圧も
架橋ポリエチレンケーブルと同等であることを知
見した。本発明はこれらの知見に基づいて完成さ
れた。以下、第２図および第３図を参照して本発明に
ついて詳細に説明する。第２図は本発明の一実施例の電力ケーブルを示
す。第２図中１０は電力ケーブルで、この電力ケ
ーブル１０は内側から外側に向つて順次導体１
１、内部半導電層１２、架橋ゴム層１３、架橋ポ
リエチレン層１４、外部半導電層１５から構成さ
れている。上記架橋ゴム層１３は、エチレンとα
―オレフインとポリエンからなり、α―オレフイ
ンがC₃〜C₁₀、ポリエンが非共役ジエン、エチレ
ンとα―オレフインのモル比が50/50〜95/5で、
分子量が極限粘度（135℃、デカリン）で１〜６、
ヨウ素価が５〜50、メルトインデツクスが0.1〜
20であり、好ましくは残存灰分が0.1重量％以下、
揮発分が0.6重量％以下であるエチレン―α―オ
レフイン―ポリエン系共重合体の架橋物から構成
されている。この共重合体において、α―オレフ
インとしては、プロピレン、１―ブテン、２―ブ
テン、１―ペンテン、１―ヘキセン、１―オクテ
ンなどが好ましく、またポリエンとしてはジシク
ロペンタジエン、１，４―ヘキサジエンなどが好
ましい。また、エチレンとα―オレフインのモル
比が上記範囲外であると目的とする特性の架橋ゴ
ム層が得られず、分子量を示す極限粘度が１未満
で、メルトインデツクスが0.1未満であると分子
量が過大となつて押出加工性、成形性が悪化し、
極限粘度が６を越え、メルトインデツクスが20を
越えると伸び等の物性が低下する。ポリエン量が
ヨウ素価で５未満であると、有機過酸化物以外の
遊離ラジカル発生剤を用いた場合の架橋の際に架
橋が不十分となり、50を越えると架橋が進みすぎ
て、伸び、可撓性が不足する。残存灰分および揮
発分は電力ケーブルとしたときの絶縁体層の電気
的特性の点から定められ、残存灰分が0.1重量％
を越えると、重合触媒等の無機分が多くなり、揮
発分が0.6重量％を越えると水分や低分子量が増
加して電気的特性が低下して不都合である。この
実施例の電力ケーブルに於ては、内部半導電層１
２の直上に架橋ゴム層１３が設けられていると共
にその上に架橋ポリエチレン層１４が設けられて
おり、これらの架橋ポリエチレン層１４と架橋ゴ
ム層１３とを絶縁体層としたことに特徴がある。
ところで、上記外部半導電層１５の外側にたとえ
ば遮蔽テープ層（図示せず）やポリ塩化ビニルシ
ース層（図示せず）を必要に応じて設けることが
できる。次に、第２図の電力ケーブルの製造方法の一例
について説明する。導体１１にカーボン紙等を巻付け等の手段によ
つて内部半導電層１２を設けた後、順次エチレン
―α―オレフイン―ポリエン系共重合体とポリエ
チレンとを被覆し、次いで連続架橋装置によつて
所定の蒸気圧、温度で架橋して架橋ゴム層１３と
架橋ポリエチレン層１４とからなる絶縁体層を形
成する。次いで、外部半導電層１５を巻付け等の
手段によつて設ける。必要に応じて、その後遮蔽
テープ層やシース層等の所定の層を設ける。上記
諸工程によつて電力ケーブル１０が製造される
が、電力ケーブルの製造方法は上記のもののみに
は限定されず他の方法も使用できることは勿論で
ある。次に、第３図を参照して他の実施例の電力ケー
ブルについて説明する。第３図中２０は電力ケー
ブルで、この電力ケーブル２０は順次内側から外
側に向つて導体２１と、内部半導電層２２と、交
互に配設された架橋ゴム層２３ａ，２３ｂ，２３
ｃ，２３ｄ及び架橋ポリエチレン層２４ａ，２４
ｂ，２４ｃ，２４ｄと、最外部の架橋ポリエチレ
ン層２４ｄの外側に設けられた架橋ゴム層２３ｅ
と、外部半導電層２５とから構成されている。こ
の実施例の電力ケーブルに於ける架橋ゴム層は前
記のエチレン―α―オレフイン―ポリエン系共重
合体からなるものであり、この実施例の特徴は架
橋ゴム層と架橋ポリエチレン層とが交互に設けら
れていることにある。他の構成及び製造方法は前
記の実施例の場合と同様であるため、その説明を
省略する。なお、本発明の電力ケーブルは前述の２つの実
施例のものには限定されず、種々変形できる。た
とえば、層の数を変えることは勿論、構造や形状
等を変形することもできる。以上説明した様に、本発明の電力ケーブルに於
ては架橋ポリエチレン層と特定のエチレン―α―
オレフイン―ポリエン系共重合体からなる架橋ゴ
ム層とから構成される絶縁体層が設けられてい
る。従つて、本発明によれば、浸水課電下に於て
長期間使用したとしても水トリーによる劣化や破
壊は生じない。半導電層とエチレン―α―オレフ
イン―ポリエン系共重合体の架橋ゴム層とを密着
させた構造の場合には両者の界面からの水トリー
は発生しない。また、半導電層と架橋ポリエチレ
ン層とを密着させると共にエチレン―α―オレフ
イン―ポリエン系共重合体の架橋ゴム層を設けた
構造の場合には半導電層と架橋ポリエチレン層の
界面から生じた水トリーは架橋ポリエチレン層中
に進展するが、架橋ゴム層の中へは進展しないた
め、進展が停止する。そのため、本発明の電力ケ
ーブルは優秀な耐水トリー性を有し、絶縁破壊が
生じず、従来の架橋ポリエチレンケーブルと同等
の絶縁破壊耐力を有すると共に長い寿命を有す
る。又、構造が比較的簡単で、量産性良く製造で
きる等の実用的効果も奏される。以下、実施例を示して本発明を具体的に説明す
る。実施例第２図に示される電力ケーブルを、100mm²の軟
導撚線にカーボン紙を巻付けて内部半導電層を設
けた後、順次エチレン―α―オレフイン―ポリエ
ン系共重合体とポリエチレンを0.2mm厚ずつ交互
に被覆して４mm厚とし、次いで連続加硫機によつ
て６Kg／cm²の蒸気圧、160℃の温度で架橋して架
橋ゴム層と架橋ポリエチレン層とからなる絶縁体
層を形成し、然る後外部半導電層テープを巻付け
ることによつて製造した。その後、遮蔽層とポリ
塩化ビニルシース層とを順次設けた。又、同様にして第３図に示される電力ケーブル
も製造した。ここで上記エチレン―α―オレフイン―ポリエ
ン系共重合体として、α―オレフインが１―ブテ
ン、ポリエンがジシクロペンタジエンで、エチレ
ンと１―ブテンとのモル比が85/15および80/20、
ポリエン量がヨウ素価で10.2および15.1、分子量
が極限粘度で5.2および9.8、メルトインデツクス
が5.0および10.3、残存灰分が0.07および0.08重量
％、揮発分が0.3および0.5重量％の２種類を使用
した。上記の様にして製造された第２図と第３図の電
力ケーブルをそれぞれ水中に浸漬し、印加電圧
10KV、周波数1KHzで課電し、３ケ月後のトリー
発生状況及び絶縁破壊電圧の測定を行つた。得ら
れた結果を以下の表に示す。なお、比較のため、
第１図の従来の電力ケーブルについても同様の測
定を行い、得られた結果を次の表に併記する。

【表】上記表から明らかな様に、架橋ポリエチレン層
と特定のエチレン―オレフイン―ポリエン系共重
合体の架橋ゴム層とから構成される絶縁体層を有
する本発明の電力ケーブルは、従来のポリエチレ
ン単独の絶縁体層を有するものよりも非常に良好
なケーブル特性を有している。比較例実施例と同様にして、第３図に示した構造の電
力ケーブルを製造した。その際、エチレン―α―
オレフイン―ポリエン系共重合体として、次の
Ａ、Ｂ、Ｃの３種のものを使用し、３種の電力ケ
ーブルを得た。Ａ：α―オレフインが１―オクテン、ポリエンが
ジシクロペンタジエン、エチレンと１―オクテ
ンとのモル比が35/65、ヨウ素価が11.3、極限
粘度が3.5、メルトインデツクスが5.5、残存灰
分が0.05重量％、揮発分が0.4重量％のもの。Ｂ：α―オレフインが１―ドデセン、ポリエンが
ジシクロペンタジエン、エチレンと１―ドデセ
ンとのモル比が85/15、ヨウ素価が10.0、極限
粘度が4.3、メルトインデツクスが9.5、残存灰
分が0.06重量％、揮発分が0.3重量％のもの。Ｃ：α―オレフインが１―オクテン、ポリエン
が、ジシクロペンタジエン、エチレンと１―オ
クテンとのモル比が98/2、ヨウ素価が14.3、極
限粘度が2.3、メルトインデツクスが4.5、残存
灰分が0.05重量％、揮発分が0.4重量％のもの。この３種の電力ケーブルを水中に浸漬し、印加
電力10KV、周波数1KHzで課電し、３ケ月後のト
リー発生状況および絶縁破壊電圧の測定を行つ
た。結果を次の表に示す。

【表】この結果から、エチレン―α―オレフイン―ポ
リエン系共重合体のエチレンとα―オレフインと
のモル比が50/50よりも小さい場合（Ａ）では、
トリーの発生はないものの耐電圧が低く、またα
―オレフインC₃〜C₁₀以外のものでは（Ｂ）、トリ
ーの発生があり、耐電圧性の低下が認められる。
さらに、エチレンとα―オレフインとのモル比が
９５／５よりも大きい場合（Ｃ）もトリー発生があ
り、耐電圧性の低下が認められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力ケーブルの正面図、第２図
は本発明の一実施例の電力ケーブルの正面図、第
３図は本発明の他の実施例の電力ケーブルの正面
図である。１０，２０……電力ケーブル、１１，２１……
導体、１２，２２……内部半導電層、１３，２３
ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ……架橋エ
チレン―α―オレフイン―ポリエン系ゴム層、１
４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ……架橋ポ
リエチレン層、１５，２５……外部半導電層。

Claims

【特許請求の範囲】

１架橋ポリエチレン層と、分子量が極限粘度
（135℃デカリン）で１〜６、ヨウ素価が５〜50、
メルトインデツクスが0.1〜20ｇ／minで、α―
オレフインがC₃〜C₁₀でポリエンが非共役ジエン
であり、かつエチレンとα―オレフインのモル比
が50/50〜95/5であるエチレン・α―オレフイ
ン・ポリエン系共重合体の架橋物層とから構成さ
れる絶縁体層を設けたことを特徴とする電力ケー
ブル。