TW497105B - Tree resistant cable - Google Patents

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TW497105B
TW497105B TW87104271A TW87104271A TW497105B TW 497105 B TW497105 B TW 497105B TW 87104271 A TW87104271 A TW 87104271A TW 87104271 A TW87104271 A TW 87104271A TW 497105 B TW497105 B TW 497105B
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Laurence Herbert Gross
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Union Carbide Chemicals & Amp
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Description

497105 Α7 Β7 五、發明説明（1 範 術 枝 績 電 力 電。 之性 緣特 絕枝 所分 物狀 合樹 組之 烯生 乙產 聚而 用水 使因 於抗 關之 係良 Μ明改 發有 本具 其 畺 背 訊 育 數 由 經 在 體 導 電 個 數 或 1 括 包 纜 電 力 電 之 型 典 常 通 第 括 包 纜 電 此 中 材 ί心 纜 電 之 半 帶可 屬 ， 金言 一 而 ，例 層舉 蔽 ， 屏材 體 ί心 導或 半體 二導 基電 ，繞 層環 環絕套 所一護 料 ，和 材層蔽 合蔽屏 聚屏線 的體導 層導或 境纜 環電 之緣 中絕 水等 於此 露知 暴熟 體 , 。 緣時 規絕置 實其位 Μ在的 予裝度 裹安淫 包纜高 或電或 覆緣水 塗絕下 ，等地 壓此如 擠將例 由當 , 經 中 (請先閱讀背面之注意事 -項再填· 寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 體驗到縮短壽命。此縮短壽命係歸因於形成因水而產生 之樹狀分枝，當於有液體或蒸汽形式之水存在下，使有 機聚合材料歷經電場歷一段長久時間時，此樹狀分枝乃 產生。最後結果是減低絕緣體的介電強度。 業已建議使用許多溶液用Μ增加有機絕緣材料抗因水 而生樹狀分枝之降解。最近所用之溶液包括添加聚乙二 醇作為因水而生之樹狀分枝生長抑制劑至非均相低密度 聚乙烯中，例如美國專利案第4,305,849; 4,612,139和 4,812,505等中所述。另外溶液是使用均相聚乙烯本身 作為有機絕緣材料，即：不添加因水而生之樹狀分枝生 長抑制劑。參閱：美國專利案5,246,783。兩種此等溶 液顯現是正確方向之步驟，但是有繼續之工業界要求改 進，部份係因為將電纜日漸增加地暴露於更苛刻環境中 一 3- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4说格（210X 297公釐） 497105 A7 B7 五、發明説明（2 ) ，而部份係因為消費者更關心於電纜壽命，例如30至40 年的使用期限。 太發明夕肉客 因此，本發明之一個目的在提供一種絕緣電纜，其顯 示對於因水而產生之樹狀分枝大為改良之抗性。其他目 的和優點在下文中將變得顯然可見。 根據本發明，發現符合上逑目的之絕緣電纜。 該電纜包含一或數個電導體或具有一或數涸電導體之 芯材，每一電導體或芯材係由包含下列（i )和（i i )項之 混合物的一種絕緣組合物所環繞： (ί) Μ重量計，大約20至大約50¾的均相聚乙烯， 其具有大約1.5至大約3.5範圍內之多分散性及基本上 均勻之共聚單體分佈；及
Ui)M重量計，大約50至大約80¾的經由高壓方法所 造成之乙烯的均聚物。 較住具體啻_例^敘诚 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 均相聚乙烯是乙烯，一種或數種ex-烯烴及選擇性一 種二烯的共聚物。共聚物是自聚合兩種或數種單體所形 成之聚合物並包括三元共聚物，四聚物等。α-烯烴可 具有3至12個碳原子，而宜具有3至8個碳原子。α-烯烴之實例是丙烯，1-丁烯，1-己烯，4_甲基-1-戊烯 和1-辛烯。如上所述及，此等聚合物具有大約1.5至 3.5範圍内之多分散性（MW/Mn)及基本上均勻之共聚單 體分佈。均相聚乙烯之特徵為：單一且相當低DSC熔點 一 4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 497105 A7 B7 五、發明説明（3 ) 。在另一方面，非均相聚乙烯具有大於3.5之多分散性 (Mw/Mn)且不具有均勻之共聚單體分佈。Mw之定義為重 量平均分子量而Μη之定義為數均分子量。均相聚乙烯可 具有0.86至0.94g/cm3範圍内之密度而宜具有0.87至約 0.93g/CBi3範圍內之密度。彼等亦可具有每10分鐘大約 0.5至大約30克範圍内之熔體指數而宜具有每10分鐘大 約0,5至大；約5克範圍内之熔體指數。 均相聚乙烯，舉例而言，可使用Μ釩為基底之催化劑 系統而製備，例如，美國專利第5 , 3 3 2 , 7 9 3和5 , 3 4 2 , 9 0 7 等中所述者，及彼等亦可且宜使用單一位置二茂金屬鉻 合物催化劑系統而製備，例如，美國專利案4,93 7,299 和5,317,036等中所述者。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 乙烯的均聚物，舉例而言，可經由高壓方法（ 1 962年 ，紐約，Wileytsons公司出版，Stills著，聚合物化學 引言，P. 149至p. 151上所述）予以製備。均聚物之密度 可能在0.916至0.930g/cia3範圍内，而宜在0.920至 0.928g/cm3範圍內。熔體指數可能在每10分鐘大約1 至大約10克之範圍内，而宜每10分鐘，在大約15至大 約5之範圍內。熔體指數係依照AS TM (美國材料試驗學 會）D-1238,狀況E (在1901C下所測得）予以測定。 可能存在於絕緣組合物中之G烯均聚物的數量其範 圍可能是大約50至大約80重量百分數而宜在大約60至大 約7 5重量％的範圍内。可能存在於絕緣組合物中之均相 聚乙烯數量其範圍可能是大約20至大約50重量百分數而 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） 497105 A7 B7 五、發明説明（4 基示 係例 數而 分列 百下 等由 此 經 。。劑 内量加 HS1 S 每 範之用 之物習 % 合之 量混中 重烯方 4 乙配 約聚烯 大相乙 至均聚 2 與入 約物引 大聚被 在均可 宜於 靜劑 抗加 ，添 劑物 定合 穩聚 或或 劑 料 收填 吸強 光增 外 ， 紫劑 ，核 劑成 合 ， 偶料 ，染 劑 ， 化料 氧顔 抗 ， : 劑 之電 制屬 控金 度 ， 黏油 ，劑 劑充 滑增 潤 ， ，劑 劑性 助活 理面 處界 Η , 加劑 ,结 劑黏 化防 塑 ， ，劑 劑黏 ^if 曾 rx , ，劑 ，範 劑以 聯可 交劑 ，加 劑添 加和 添料 和填 料。 填劑 劑制 燃抑 阻霧 ，煙 劑及 定 ， 穩劑 壓化 電催 ，和 劑劑 化效 鈍增 乙M 聚 ο 是20 , 約 中大 況於 情多 此至 在數 ί 份 脂計 樹量 本重 基 Κ 之 1 數ο 份約 量大 iΛ、/ s vs o 少 10自 每 ， 自 } 圍婦 之的 數劑 份化 計氧 量抗 重 雙基 三二 第5- 基 ， 甲烷 亞甲 [ I 固 __ ΛΗ» \—/ 四酯 ，酸 如桂 例肉 酚化 阻氫 受基 。種經 加各 4 添：-而是 量例 數實 基 三 第 乙 羥 基 甲 I 基 甲 苯 基 羥 I 4 - 基 三 ， 第2 I 齡 -6基 基甲 甲5-(2基 雙丁 代· 碕三 第 4 I ， 2 4 ( ,雙 物代 化硫 硫»_ 齡 基 雙 代 硫 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 酚化 基氫 丁 } 7基 •羥 三- 第τ I 6 基- Ψ · I 三 (4第 基 雙 基 乙 伸二 代 硫 及 二 酸 膦 亞 和 鹽 酸 磷 亞 酯 酸 桂 肉 如 例 ㈣第 i!- 三 個 三 如 例 基物 苯合 基化 丁代 • 硫 三 ； 第鹽 . 酸 三磷 4 亞 2 基 /fv 苯 基 二 及 鹽 酸 磷 亞 二 代 硫 代之 硫合 及聚 酯經 蔻 ， 登如 肉例 二胺 酵種 丙各 二和 代烷 硫氧 ，矽 酯種 桂各 月 ； 二酷 酸酸 丙硬 酸 丙 三 基 甲 每 量 i 重 W M 可 劑 化 氧 抗 ο 啉 Kiri is 氫二 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 497105 A7 B7 五、發明説明Γ;) 之聚乙烯，Κ重量計大約0.1至大約5份之數量而使用。 配方中之樹脂可經由添加交聯劑至組合物中予Κ交聯 或經由使樹脂可水解，其係經由添加可水解之基因例如 - Si(0R)3 (其中R是至樹脂結構之一個烴基基團）， 通過共聚或接枝予K實現。 適當之交聯劑是各種有機過氧化物例如，過氧化二異 丙苯；2,5 -二甲基-2,5 -二（第三•丁基過氧）己烷；祜 基過氧化第三•丁基；α,α-雙（第三•丁基過氧）二異 丙基苯；及2,5-二甲基-2,5-二（第三•丁基過氧）己烷-3 。以過氧化二異丙苯較佳。 可水解之基團，舉例而言，可經由共聚（在均相聚乙 烯之情況）乙烯和共聚單體連同具有一個或數個-Si(0R)3 基團之乙烯系不飽和化合物，例如，乙烯基三甲氧基矽 烷，乙烯基三乙氧基矽烷和7-甲基丙烯氧基丙基三甲 氧基矽烷而添加，或於有前述之有機過氧化物存在下， 接枝此等矽烷化合物至任一樹脂上。然後，此等可水解 之樹脂經由於有一種矽烷醇縮合催化劑存在下之水份予 K交聯；此等縮合催化劑例如，二月桂酸二丁基錫，馬 來酸二辛錫，二醋酸二丁基錫，乙酸亞錫，環烷酸鉛和 辛酸鋅。Μ二月桂酸二丁基錫較佳。 可水解之共聚物及可水解之接枝共聚物的實例是乙烯 /共貶單體/乙烯基三甲氧基矽烷共聚物，乙烯/共 聚單體/7-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基矽烷共聚物， 乙烯基三甲氧基矽烷接枝之乙烯/共聚單體共聚物，乙 一7 — 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填· 寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 497105 A7 B7 五、發明説明（。） 烯基三甲氧基矽烷接枝之線型低密度乙烯/ 1-丁烯共聚 物及乙烯基三甲氧基矽烷接枝之低密度聚乙烯或乙烯均 聚物。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明的電纜可K各種型式的擠製機予Μ製造，例如 ，單或雙螺桿型。配合可在擠製機中予Κ實施，或在擠 製前，在習用混合器中實施，例如，布雷本德™混合器 或班伯里™混合器。習見擠製機的敘述可在美國專利案 4,857,600中見到。典型擠製機具有一個給料斗在其上 游端及一個模子在其下游端。給料斗餵供入一只套筒 (其中含有一螺桿）。在下游端上，螺桿之終端與模子 間，是一個過滤網組和一個分散板。認為擠製機的螺桿 部份分成三段：進料段，壓縮段和計量段Κ及兩個區域 ••後熱區和前熱區，此等段及區域自上游進行至下游。 另種形式中，沿看自上游進行至下游之軸線，可能有許 多加熱區（超過兩個）。如果它具有一個Κ上之套筒， 將此等套筒相串聯。每一套筒的長度：直徑比是在大約 15:1至大約30:1之範圍内。在電線塗覆時，於此情況， 材料係在擠製後予以交聯，十字頸的壓出板且接餵供入 一個加熱區中，可將此區域維持在大約130C至大約260 °C 範圍内之溫度下，宜在大約170t至大約2201C之範圍內。 本發明的優點在於（I )大為改進了因水而產生之樹狀 分枝，（H)可避免使用用加強抗因水而產生之樹狀分枝 的添加劑；U)”所有”聚乙烯組合物完全利用聚乙烯的 令人滿意之電特性，例如，其低損耗因數；及（IV)該組 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（210Χ297公釐） 497105 A7 B7 五、發明説明（7 ) 合物在低，中，和高電壓應用方面有用。 本說明書中所述及之專利案和公告案併合入本文以供 參考。本發明經由下列實例予以舉例說明。 奮例1 牵1 2 絕緣組合物的抗因水所產生之樹狀分枝經由美國專利 案4,144,202中所述之方法予Μ測定。此項測量導致相 對於標準聚乙烯絕緣材料，抗水樹狀分枝之一個數值。 經使用於該數值之術語是”水樹生長速率”（WTG R )。亦測 量水樹長度（WTL)。該WTL是厚度的小部份，通過它， 水樹生長。WTGR和WTL之數值愈低，抗水樹狀分枝特性 愈好。WTGR和WTL係以百分數而陳述。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將Κ重量計1 0 0份的每種下述之聚乙烯混合物在一具 雙螺稈擠出機中與下列化合物配合：以重量計0 . 1 8份之 主要抗氧化劑，雙（3,5-二•第三•丁基-4_羥基）氫化 肉桂酸硫代二伸乙基Μ重量計0.18份之次要抗氧化 劑，硫代二丙酸二（十六烷基）酯及充分之過氧化二異丙 苯而產生一個振盪圓盤流變儀（在182¾弧，附以20秒 預熱），其謓數是48英寸-磅的轉矩。該雙螺桿配合設 備是一具”布雷本德”（Brabender™ )雙螺桿配合器。它 具有兩個反轉之互嚼合螺桿。套筒中之定形點的溫度是 自100t：(在給料斗的喉區域中）增加至15〇υ (在配合 器的下游出口區域上）。熔化溫度是大約150¾至大約 1551。該配合器產生樹脂之鑄帶條，每一鑲帶條具有 大約1 / 8 ”之直徑，然後將鑲帶條切成小片。實施在相同 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（〇~5)六4規格（210/297公釐） 497105 A7 B7 五、發明説明（。） 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 條件 下的再配合Κ保證均勻加成之組 合 物0 將 最 後小 片 Κ兩 個步驟，在壓機中模製成1”圓盤 9 其係 0 · 25厚。 起始步驟 最後 步 驟 屬力（P s i ) 低 高 溫度（C ) 120 175 滯留時間（分鐘） 9 15至 20 測 試每一小板之WTGR及將结果與對 昭 聚乙 烯 均 聚物 比 較， 其顯示100%WTGR。亦測量WTL 。 變 數和 结 果 特舉 出 於表 I中： 表I 實例 聚乙烯混合物 WTGR WTL (HPPE% /二茂金屬絡合物PE%) (¾)" ⑴ * 1 95/5 484 26 . 00 2 90/10 220 18 . 00 3 80/20 53 7 . 25 4 80/20 34 Ί · 34 5 75/25 4 3 . 00 6 75/25 24 5 . 64 7 70/30 25 5 . 23 8 70/30 18 5 . 62 9 60/40 14 5 . 05 10 50/50 15 5 . 04 11 50/50 37 8 . 00 12 0/100 101 10 . 00 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .曹-
、1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 29<7公釐） 497105 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（9 ) *預期自一組的實驗與另組實驗間，WTGRs和WTLs之不 同0 表I之附註： 1. 二茂金屬絡合物聚乙烯（二茂金鼷絡合物PE)之敘 述如下（每種聚乙烯係用單位置二茂金屬絡合物催化劑 予Μ製備）。 經使用於實例1, 2，3, 5, 6, 7, 11和12中之二茂金 屬絡合物ΡΕ是乙烯與1-辛烯的共聚物具有大約200 Μν/Μη 比率；狹窄共聚單體分佈；K重量計2 4¾之1-辛烯；熔 體指數：及0.870g/cra3之密度。 經使用於實例4，8, 9,和10中之二茂金屬絡合物PE 是乙烯與1 _辛烯的共聚物具有大約2的M w / Μ η比率，狹 窄共聚單體分佈；Κ重量計24¾之1-辛烯；熔體指數： 5 g / 1 0 ie i η ;及 0 . 8 7 0 g / c πι 3 之密度。 附註：二茂金屬絡合物樹脂Μ及關於此等樹脂之分子 量，分子量分佈和共聚單體分佈之敘述可在美國專利案 5,246,783中第4列，13行至第5列，9行上見到。 2. ΗΡΡΕ係經由高壓方法所製備之乙烯的共聚物，其具 有熔體指數為2g/10min及0.923g/cm3之密度。高壓製 備係經由使用自28,000至40,00(^3丨間壓力及220£0至 230T：下操作之管式反應器予Μ實現。採用有機過氧化 物引發劑來提供反應之自由基及使用鏈轉移劑。 3ί%ΗΡΡΕ/5ϋ二茂金鼷絡合物ΡΕ是：前者是混合物中ΗΡΡΕ 的百分數而後者是混合物中二茂金屬絡合物聚乙烯的百 -11- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 497105 A7 B7 五、發明説明（iQ ) 分數。 4.WTGR和WTL敘述如上。 當例1 3和1 4 實例13之樹脂其製備如下。將25重量％的均栢K二茂 金屬絡合物所催化之共聚物（具有熔體指數：U/l〇min 和0.91g/cm3之密度，係由24重量之1-辛烯和76重量》： 乙烯所組成）及75重量％之高壓製造之乙烯均聚物（具 有熔體指數：2g/10iairi和0.923g/cin3之密度）的摻合物 與以重量計0.18份之主要抗氧化劑，雙（3,5 -二·第三· 丁基羥基）氫化肉桂酸硫代二伸乙基酯；Μ重量計 0 . 1 8份之次要抗氧化劑，硫代二丙酸二（十八烷基）酯及 充分之過氧化二異丙苯在一具ZSI(配合器中（在18〇υ 之熔化溫度下）配合而產生一個振盪圓盤流變儀（在 1821時，5° ®,附以20秒預熱）其謓數是48英寸-磅 之轉矩；此ZS1(配合器具有由組合式螺桿單元所組成之 兩個共旋轉之互嚼合螺桿。使用在通經一只水下壓片機 和乾燥器後所形成之壓片來蓋覆導體。 除去省略均相經二茂金屬絡合物催化之共聚物Κ外， 實例14與實例13相同。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 導線蓋覆係經由使用2.5” R0YLE™擠製機予Μ實琨。 使用具有0.064直徑之141AWG (美國線規）鋦導體。一 只三重十字頭容許一次擠壓所有三層。擠壓半導體聚合材 料的第一層（該曆最接近鋦導體）而具有0.7mm厚度。 擠壓Μ實例13或實例14材料所造成之絕緣第二或中間層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 497105 A7 五、發明説明（12 ) 表E之備註：l.KV/iain係仟伏/毫米 2 . B D係崩潰 脂。 樹良 種優 兩著 有顯 具14 : 例 示實 顯的 楚脂 清樹 f 1 } 種 佳一 較有 字具 數較 高13 較例 ί 實 果的 结物 等合 此摻 之 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐）

Claims (1)

  1. 497105 丨公告本.丨 _____— .....， t、申請專利範圍 第87104271號「抗樹狀分枝之電纜」專利案 (91年2月修正） 六、申請專利範圍： 1. 一種電纜，其中包含一或數個電導體或具有一或數個電 導體之芯材，每一電導體或芯材係由包含下列（i)和（ii)項 之混合物的絕緣組合物所環繞： (i) 以重量計爲20至50%之由乙烯、一種或數種α-烯 烴（每一者具有3至12個碳原子）及視情況選用的二 烯、以單一位置二茂金屬化合物催化劑系統所製得的均 相聚乙烯共聚物，其具有1.5至3.5範圍內之多分散性、 0.86至0.94g/cm3範圍內之密度及0.5至3 0g/10分鐘範 圍內之熔體指數，而且基本上均勻之共聚單體分佈；及 (ii) 以重量計爲50至80%具有0.916至0.930g/cm3範圍 內之密度及1至10g/10ming圍內之熔體指數的經由高 壓方法所製得之乙烯的均 2·如申請專利範圍第1項之其中該α_烯烴是丨_丁烯， 1-己儲，4 -甲基-1-戊燃$ ^辛儲。 3.如申請專利範圍第1項之電纜，其中該混合物係包括： (i) 以重量計爲25至40%的使用單一位置二茂金屬化 合物催化劑系統所製得之均相聚乙烯，其具有1.5至3.5 範圍內之多分散性及基本上均勻之共聚單體分佈；及 (ii) 以重量計爲60至75%的經由高壓方法所製得之乙 烯的均聚物。
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