CN114599723A - 树脂组合物、树脂组合物成型体以及电力电缆 - Google Patents
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Abstract
树脂组合物包含丙烯和乙烯,树脂组合物的熔点为140℃以上且150℃以下,树脂组合物的熔化热为60J/g以上且100J/g以下。
Description
技术领域
本公开涉及树脂组合物、树脂组合物成型体以及电力电缆。
本申请主张基于2019年11月8日申请的日本申请“日本特愿2019-203149”的优先权,并引用所述日本申请所记载的全部记载内容。
背景技术
交联聚乙烯的绝缘性优异,因此在电力电缆等中被广泛用作构成绝缘层的树脂成分(例如,专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭57-69611号公报
发明内容
根据本公开的一个方案,提供一种树脂组合物,其包含丙烯和乙烯,所述树脂组合物的熔点为140℃以上且150℃以下,所述树脂组合物的熔化热为60J/g以上且100J/g以下。
根据本公开的另一方案,提供一种树脂组合物成型体,其是由树脂组合物形成并以3mm以上的厚度被覆于对象物的成型体,所述成型体包含丙烯和乙烯,所述成型体的熔点为140℃以上且150℃以下,所述成型体的熔化热为60J/g以上且100J/g以下,在采集了所述成型体的从所述成型体的表面朝向所述对象物的位置为0.5mm的外侧试样和从所述对象物朝向所述表面的位置为0.5mm的内侧试样时,从所述内侧试样的熔点减去所述外侧试样的熔点而得到的差的绝对值为8℃以内,从所述内侧试样的熔化热减去所述外侧试样的熔化热而得到的差的绝对值为10J/g以内。
根据本公开的另一方案,提供一种电力电缆,其具备:导体;以及绝缘层,以3mm以上的厚度被覆于所述导体的外周,所述绝缘层包含丙烯和乙烯,所述绝缘层的熔点为140℃以上且150℃以下,所述绝缘层的熔化热为60J/g以上且100J/g以下,在采集了所述绝缘层的从所述绝缘层的表面朝向所述导体的位置为0.5mm的外侧试样和从所述导体朝向所述表面的位置为0.5mm的内侧试样时,所述外侧试样的熔点与所述内侧试样的熔点之差的绝对值为8℃以内,所述外侧试样的熔化热与所述内侧试样的熔化热之差的绝对值为10J/g以内。
附图说明
图1是本公开的一个实施方式的电力电缆的与轴向正交的示意性剖视图。
具体实施方式
[本公开所要解决的问题]
经年劣化后的交联聚乙烯无法循环利用,只能进行焚烧。因此,担心对环境的影响。
因此,近年来,作为构成绝缘层的树脂成分,包含丙烯的树脂(以下,也称为“丙烯系树脂”)受到关注。丙烯系树脂即使是非交联的,也能满足作为电力电缆所要求的绝缘性。即,能兼顾绝缘性和循环利用性。而且,通过使用丙烯系树脂,能提高操作性、加工性以及制造容易性。
发明人等进行了将丙烯系树脂用作构成绝缘层的树脂成分的研究,结果发现,特别是在将绝缘层的厚度设为3mm以上的情况下,难以确保电缆各特性。
本公开的目的在于提供一种能在包含丙烯和乙烯并具有3mm以上的厚度的绝缘层中确保电缆各特性的技术。
[本公开的效果]
根据本公开,能在包含丙烯和乙烯并具有3mm以上的厚度的绝缘层中确保电缆各特性。
[本公开的实施方式的说明]
<发明人等得到的见解>
首先,对发明人等得到的见解的概略进行说明。
一般而言,聚丙烯的单一成分比聚乙烯等硬。此外,聚丙烯的单一成分与聚乙烯等相比,耐低温脆性差。
为了改善上述的聚丙烯的特性,以往,在汽车的保险杠等技术领域中,使用对聚丙烯添加了乙丙橡胶(EPR)等的树脂成分。通过对聚丙烯添加EPR等,能使树脂成分软化,改善低温脆性。
因此,发明人等在电力电缆的技术领域中,为了提高绝缘层的柔性和耐低温脆性,尝试了对丙烯系树脂添加EPR等低结晶性树脂来作为构成绝缘层的树脂成分。
然而,发明人等进行了对丙烯系树脂添加低结晶性树脂的研究,结果发现,特别是在将绝缘层的厚度设为3mm以上的情况下,难以确保电缆各特性。需要说明的是,在此所说的“电缆各特性”例如是指柔性、耐低温脆性、绝缘性以及耐水树性。
例如,在低结晶性树脂过少的情况下,树脂成分接近聚丙烯单一成分,树脂成分的结晶性(结晶状态:大小、形状)和结晶量(结晶度)在绝缘层的厚度方向上容易不均。具体而言,绝缘层的表面侧与外部空气接触,因此成型后的冷却速度变快。当冷却速度快时,球晶不易生长,结晶量相对变少。另一方面,绝缘层的内侧(导体侧)未与外部空气接触,成型后的冷却速度变慢。当冷却速度慢时,球晶粗大地生长,结晶量相对变多。其结果是,绝缘层的内侧变硬,耐低温脆性差。此外,在绝缘层的内侧,产生球晶的微裂纹,绝缘性下降。而且,由于粗大的球晶的生长而非晶部变少,因此水容易集中于球晶界面。因此,耐水树性下降。
另一方面,例如,在低结晶性树脂过多的情况下,特别是在冷却速度慢的绝缘层的内侧,低结晶性树脂过于进入丙烯系树脂,丙烯系树脂的晶体生长被过度阻碍。因此,与低结晶性树脂过少的情况相反,在绝缘层的内侧,结晶量非常少。其结果是,绝缘层的绝缘性下降。
因此,发明人等调整了规定的树脂成分,控制了其结晶量。其深入研究的结果发现,通过使绝缘层的熔点和熔化热分别在规定的范围内,并且减小绝缘层的相对于厚度方向的熔点和熔化热各自的不均,能确保电缆各特性。
本公开是基于发明人等所发现的上述的见解而进行的。
<本公开的实施方案>
接着,列举本公开的实施方案来进行说明。
[1]本公开的一个方案的树脂组合物包含丙烯和乙烯,所述树脂组合物的熔点为140℃以上且150℃以下,所述树脂组合物的熔化热为60J/g以上且100J/g以下。
根据该构成,能确保电缆各特性。
[2]本公开的一个方案的树脂组合物成型体是由树脂组合物形成并以3mm以上的厚度被覆于对象物的成型体,所述成型体包含丙烯和乙烯,所述成型体的熔点为140℃以上且150℃以下,所述成型体的熔化热为60J/g以上且100J/g以下,在采集了所述成型体的从所述成型体的表面朝向所述对象物的位置为0.5mm的外侧试样和从所述对象物朝向所述表面的位置为0.5mm的内侧试样时,从所述内侧试样的熔点减去所述外侧试样的熔点而得到的差的绝对值为8℃以内,从所述内侧试样的熔化热减去所述外侧试样的熔化热而得到的差的绝对值为10J/g以内。
根据该构成,能确保电缆各特性。
[3]在上述[2]所述的树脂组合物成型体中,交联剂的残留物低于300ppm。
根据该构成,能提高树脂组合物成型体的循环利用性。
[4]在上述[2]或[3]所述的树脂组合物成型体中,常温下的交流击穿电场为60kV/mm以上。
根据该构成,能使树脂组合物成型体适合用作电力电缆的绝缘层。
[5]本公开的另一方案的电力电缆具备:导体;以及绝缘层,以3mm以上的厚度被覆于所述导体的外周,所述绝缘层包含丙烯和乙烯,所述绝缘层的熔点为140℃以上且150℃以下,所述绝缘层的熔化热为60J/g以上且100J/g以下,在采集了所述绝缘层的从所述绝缘层的表面朝向所述导体的位置为0.5mm的外侧试样和从所述导体朝向所述表面的位置为0.5mm的内侧试样时,所述外侧试样的熔点与所述内侧试样的熔点之差的绝对值为8℃以内,所述外侧试样的熔化热与所述内侧试样的熔化热之差的绝对值为10J/g以内。
根据该构成,能确保电缆各特性。
[本公开的实施方式的详情]
接着,以下参照附图对本公开的一个实施方式进行说明。需要说明的是,本公开并不限定于这些示例而是由权利要求书示出,意图在于包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。
<本公开的一个实施方式>
(1)树脂组合物成型体
本实施方式的树脂组合物成型体(以下,也仅称为“成型体”)例如是由树脂组合物形成并以3mm以上的厚度被覆于对象物的成型体。具体而言,树脂组合物成型体例如构成后述的电力电缆10的绝缘层130。树脂组合物成型体的对象物例如是长条的线状的导体110。树脂组合物成型体例如被挤出成型为覆盖导体110的外周。即,树脂组合物成型体例如在对象物的长尺寸方向上具有相同的形状。此外,对象物的长尺寸方向的树脂组合物成型体的长度例如为30cm以上,优选为50cm以上。
本实施方式的树脂组合物成型体例如至少包含丙烯(丙烯单元)和乙烯(乙烯单元)来作为树脂成分。在此所说的“树脂成分”是指构成树脂组合物成型体的主成分的树脂材料。“主成分”是指含量最多的成分。
更具体而言,构成树脂组合物成型体的树脂成分例如包含丙烯系树脂和低结晶性树脂。通过对丙烯系树脂添加低结晶性树脂,能阻碍丙烯系树脂的晶体生长。此外,通过调整对丙烯系树脂添加的低结晶性树脂的含量,能控制树脂成分的结晶性。
此外,本实施方式的树脂组合物成型体例如是非交联的,或者即使进行了交联,凝胶分率(交联度)也低。具体而言,树脂组合物成型体中的交联剂的残留物例如低于300ppm。需要说明的是,在将过氧化二异丙苯用作交联剂的情况下,残留物例如是枯基醇、α-甲基苯乙烯等。如上所述,通过使成型体非交联或降低交联度,能提高树脂组合物成型体的循环利用性。
(熔点和熔化热)
在此,即使利用核磁共振(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)装置对构成本实施方式的树脂组合物成型体的单体单元的组成进行了分析,也难以准确地掌握丙烯单元和乙烯单元等单体单元是源自丙烯系树脂还是源自低结晶性树脂。
相对于此,树脂组合物成型体的熔点和熔化热是表示树脂成分的组成和结晶量的指标,并且作为可分析的指标,能准确且容易地进行规定。此外,如果树脂组合物成型体的相对于厚度方向的熔点和熔化热各自的不均小,则能基于树脂组合物成型体的熔化热来间接地掌握树脂成分的组成比率(低结晶性材料的含量)。
在本实施方式中,树脂组合物成型体的熔点和熔化热分别被如下规定。
具体而言,在本实施方式的树脂组合物成型体中,成型体的熔点为140℃以上且150℃以下,成型体的熔化热为60J/g以上且100J/g以下,在采集了从表面朝向对象物的位置为0.5mm的外侧试样和从对象物朝向表面的位置为0.5mm的内侧试样时,从内侧试样的熔点减去外侧试样的熔点而得到的差的绝对值为8℃以内,从内侧试样的熔化热减去外侧试样的熔化热而得到的差的绝对值为10J/g以内。
需要说明的是,在此所说的“熔点”和“熔化热”通过差示扫描量热(DSC:Differential Scanning Calorimetry)来测定。“差示扫描量热”例如依据JIS-K-7121(1987年)来进行。具体而言,在DSC装置中,以10℃/分钟从室温(常温,例如27℃)升温至220℃。由此,通过绘制相对于温度的、每单位时间的吸热量(热流),得到DSC曲线。
此时,将试样中的每单位时间的吸热量成为极大(最高的峰)的温度设为“熔点(熔化峰温度)”。此外,此时,假定为试样的吸热全部由树脂成分进行,将从室温起至220℃为止的试样的吸热量(J)除以试样中的树脂成分整体的质量(g)而得到的值(J/g)设为“熔化热”。需要说明的是,可以基于试样的熔化热和完全结晶体的熔化热的理论值来求出试样的结晶度(%)。
以下,对成型体的熔点、成型体的熔化热、从内侧试样的熔点减去外侧试样的熔点而得到的差的绝对值、从内侧试样的熔化热减去外侧试样的熔化热而得到的差的绝对值各自的规定的详情进行说明。
在本实施方式中,成型体的熔点例如为140℃以上且150℃以下。换言之,无论是在成型体的哪个位置采集到的试样,熔点均例如为140℃以上且150℃以下。熔点在上述范围内意味着树脂组合物成型体包含丙烯无规聚合物来作为结晶性的树脂成分。
成型体的熔点低于140℃的情况相当于低结晶性树脂过多的情况。当低结晶性树脂过多时,结晶量变少。因此,树脂组合物成型体的绝缘性可能会下降。相对于此,成型体的熔点为140℃以上的情况相当于低结晶性树脂的含量为规定量以下的情况。在本实施方式中,通过将低结晶性树脂的含量设为规定量以下,能确保规定值以上的结晶量。由此,能提高树脂组合物成型体的绝缘性。
另一方面,成型体的熔点超过150℃的情况相当于低结晶性树脂过少的情况。当低结晶性树脂过少时,结晶量变多。即,熔化热成为规定范围外。因此,如下文所述,难以确保电缆各特性。相对于此,成型体的熔点为150℃以下的情况相当于低结晶性树脂的含量为规定量以上的情况。在本实施方式中,通过将低结晶性树脂的含量设为规定量以上,能抑制结晶量变得过多。由此,如下文所述,能确保电缆各特性。
此外,本实施方式的树脂组合物成型体由于包含低结晶性树脂来作为树脂成分,所以树脂成分的结晶量比作为丙烯系树脂单一成分的结晶量少。具体而言,成型体的熔化热例如为60J/g以上且100J/g以下。换言之,无论是在成型体的哪个位置采集到的试样,熔化热均例如为60J/g以上且100J/g以下。
成型体的熔化热低于60J/g的情况是指在成型体中结晶度低、即结晶量少的情况。该情况相当于低结晶性树脂过多的情况。当成型体的熔化热低于60J/g、结晶量少时,树脂组合物成型体的绝缘性可能会下降。相对于此,外侧试样的熔化热为60J/g以上的情况是指在成型体中确保了规定值以上的结晶量的情况。该情况相当于低结晶性树脂的含量为规定量以下的情况。在本实施方式中,通过使成型体的熔化热为60J/g以上,确保规定值以上的结晶量,能提高树脂组合物成型体的绝缘性。
另一方面,成型体的熔化热超过100J/g的情况是指在成型体中结晶度高、即结晶量多的情况。该情况相当于低结晶性树脂过少从而树脂成分接近丙烯无规聚合物的单一成分的情况。当成型体的熔化热超过100J/g、结晶量多时,树脂组合物成型体可能会变硬,耐低温脆性可能会变差。此外,随着树脂组合物成型体的结晶量变多,球晶变得过大,因此可能会由于球晶的微裂纹而绝缘性下降。而且,由于粗大的球晶的生长而非晶部变少,因此水容易集中于球晶界面。因此,耐水树性可能会下降。相对于此,成型体的熔化热为100J/g以下的情况是指在成型体中抑制了结晶量变得过多的情况。该情况相当于低结晶性树脂的含量为规定量以上的情况。在本实施方式中,通过使成型体的熔化热为100J/g以下,抑制结晶量变得过多,能使树脂组合物成型体软化,改善低温脆性。此外,能抑制由树脂组合物成型体的球晶的微裂纹引起的绝缘性的下降。此外,通过抑制粗大的球晶的生长,确保非晶质部,能抑制球晶界面的水的集中。由此,能提高树脂组合物成型体的耐水树性。
此外,在本实施方式中,通过以成型体的熔化热成为上述规定范围内的方式调整低结晶性树脂的含量,树脂组合物成型体的相对于厚度方向的熔点和熔化热各自的不均变小。具体而言,从内侧试样的熔点减去外侧试样的熔点而得到的差的绝对值(以下,也仅称为“熔点之差”)例如为8℃以下(以内)。
熔点之差超过8℃的情况例如是指在内侧试样中球晶粗大地生长的情况。该情况相当于低结晶性树脂过少从而树脂成分接近丙烯无规聚合物的单一成分的情况。当熔点之差超过8℃、在内侧试样中球晶粗大地生长时,如上所述,难以确保作为电缆各特性的柔性、耐低温脆性、绝缘性以及耐水树性。相对于此,熔点之差为8℃以下的情况例如是指晶体在整个树脂组合物成型体中均衡地分布的情况。该情况相当于低结晶性树脂的含量为规定量以上的情况。在本实施方式中,通过使熔点之差为8℃以下,使晶体均衡地分布,如上所述,能确保作为电缆各特性的柔性、耐低温脆性、绝缘性以及耐水树性。
需要说明的是,在树脂组合物成型体的表面侧,冷却速度变快,因此外侧试样的球晶比内侧试样的球晶生长得大的情况少。因此,从内侧试样的熔点减去外侧试样的熔点而得到的差成为负的情况少。不过,即使从内侧试样的熔点减去外侧试样的熔点而得到的差成为负,熔点之差也为-8℃以上。
此外,在本实施方式中,从内侧试样的熔化热减去外侧试样的熔化热而得到的差的绝对值(以下,也仅称为“熔化热之差”)例如为10J/g以下(以内)。
熔化热之差超过10J/g的情况例如是指内侧试样的结晶量相对变多的情况。该情况相当于低结晶性树脂过少从而树脂成分接近丙烯无规聚合物的单一成分的情况。当熔化热之差超过10J/g、在内侧试样的结晶量相对多时,如上所述,难以确保作为电缆各特性的柔性、耐低温脆性、绝缘性以及耐水树性。此外,熔化热之差超过10J/g的情况例如也可能对应于内侧试样的结晶量相对变少的情况。该情况相当于低结晶性树脂过多的情况。当熔化热之差超过10J/g、内侧试样的结晶量相对变少时,如上所述,树脂组合物成型体的绝缘性可能会下降。相对于此,熔化热之差为10J/g以下的情况例如是指结晶量在整个树脂组合物成型体中均匀的情况。在本实施方式中,通过使熔化热之差为10J/g以下,使结晶量变得均匀,如上所述,能确保作为电缆各特性的柔性、耐低温脆性、绝缘性以及耐水树性。
需要说明的是,上述的“均匀”不仅包括完全均匀的情况,还包括具有规定的误差且均匀的情况。
在本实施方式中,熔化热之差在上述规定范围内,因此,不仅结晶量在树脂组合物成型体的厚度方向上是均匀的,而且后述的低结晶性树脂的含量也在树脂组合物成型体的厚度方向上是均匀的。
(丙烯系树脂)
如上所述,构成本实施方式的树脂成分的丙烯系树脂包含丙烯和乙烯。即,丙烯系树脂例如主要由丙烯无规聚合物(无规聚丙烯)构成。
在本实施方式中,丙烯无规聚合物的立构规整性例如是全同立构(isotactic)。全同立构丙烯无规聚合物是利用齐格勒-纳塔催化剂聚合而成的,是通用的。通过将丙烯无规聚合物的立构规整性设为全同立构,能使成型体的熔点在上述的规定范围内。此外,通过将丙烯无规聚合物的立构规整性设为全同立构,能在不过度添加低结晶性树脂的情况下提高耐低温脆性。由此,能容易地确保绝缘性。
需要说明的是,仅作参考,作为其他立构规整性,有间同立构(syndiotactic)、无规立构(atactic),但作为本实施方式的丙烯无规聚合物的立构规整性,均不优选。
间同立构丙烯无规聚合物是利用茂金属催化剂聚合而成的,是比较昂贵的。当丙烯无规聚合物的立构规整性是间同立构时,成型体的熔点变得过低。此外,当丙烯无规聚合物的立构规整性是间同立构时,低温脆化性差。为了低温脆化性的改善,需要过度添加低结晶性树脂。因此,绝缘性的下降变得显著。
此外,当立构规整性是无规立构时,树脂成分不会结晶化,因此变得无法确保规定的电缆各特性。
丙烯无规聚合物中的乙烯含量例如为0.5质量%以上且15质量%以下。通过将乙烯含量设为0.5质量%以下,能赋予抑制球晶生长的效果。另一方面,通过将乙烯含量设为15质量%以下,能抑制熔点的下降,稳定地实现非交联或微交联中的使用。
作为本实施方式中使用的丙烯无规聚合物的单一成分的熔点例如为140℃以上且150℃以下。此外,作为丙烯无规聚合物的单一成分的熔化热例如为90J/g以上且105J/g以下。作为丙烯无规聚合物的单一成分的弹性模量(25℃)例如为1000MPa。
(低结晶性树脂)
构成本实施方式的树脂成分的低结晶性树脂(非晶性树脂)是对树脂组合物成型体赋予柔性的树脂材料。例如,低结晶性树脂不具有熔点,或者低结晶性树脂的熔点低于100℃。此外,低结晶性树脂的熔化热例如为50J/g以下,优选为30J/g以下。
本实施方式的低结晶性树脂例如主要由将乙烯、丙烯、丁烯、己烯以及辛烯中的至少任意两种共聚而成的共聚物构成。
需要说明的是,构成低结晶性树脂的单体单元中的碳-碳双键例如优选位于α位。
作为低结晶性树脂,例如可列举出乙丙橡胶(EPR:Ethylene Propylene Rubber)、超低密度聚乙烯(VLDPE:Very Low Density Polyethylene)等。
例如,从与丙烯系树脂的相容性的观点考虑,低结晶性树脂优选为包含丙烯的共聚物。作为包含丙烯的共聚物,在上述中可列举出EPR。
优选的是,EPR的乙烯含量例如为20质量%以上,优选为40质量%以上,更优选为55质量%以上。当乙烯含量低于20质量%时,EPR相对于丙烯系树脂的相容性变得过高。因此,即使减少成型体中的EPR的含量,也能使成型体软化。然而,可能会无法显现阻碍丙烯系树脂的结晶化的效果(也称为“结晶化阻碍效果”),可能会由于球晶的微裂纹而绝缘性下降。相对于此,在本实施方式中,通过将乙烯含量设为20质量%以上,能抑制EPR相对于丙烯系树脂的相容性变得过高。由此,能得到由EPR产生的软化效果,并且能显现由EPR得到的结晶化阻碍效果。其结果是,能抑制绝缘性的下降。而且,通过将乙烯含量优选设为40质量%以上、更优选设为55质量%以上,能稳定地显现结晶化阻碍效果,能稳定地抑制绝缘性的下降。
另一方面,低结晶性树脂例如也可以是不含丙烯的共聚物。作为不含丙烯的共聚物,例如,从容易获取性的观点考虑,优选VLDPE。作为VLDPE,例如可列举出由乙烯和1-丁烯构成的PE、由乙烯和1-辛烯构成的PE等。通过这样添加不含丙烯的共聚物来作为低结晶性树脂,能对丙烯系树脂混合规定量的低结晶性树脂,并且能抑制完全相容。通过将这样的不含丙烯的共聚物的含量设为规定量以上,能显现结晶化阻碍效果。
在本实施方式中,在将丙烯系树脂与低结晶性树脂的合计的含量设为100质量份时,低结晶性树脂的含量例如为5质量份以上且30质量份以下,优选为5质量份以上且25质量份以下。
当低结晶性树脂的含量低于5质量份时,树脂成分接近丙烯无规聚合物的单一成分,结晶量变多。因此,成型体的熔化热会超过上述上限值。此外,树脂成分的结晶量在树脂组合物成型体的厚度方向上容易不均。具体而言,不满足上述的熔点之差和熔化热之差各自的规定。其结果是,难以确保作为电缆各特性的柔性、耐低温脆性、绝缘性以及耐水树性。
相对于此,在本实施方式中,通过将低结晶性树脂的含量设为5质量份以上,能抑制树脂成分接近丙烯无规聚合物的单一成分,抑制结晶量变得过多。由此,能使成型体的熔化热为上述上限值以下。此外,能抑制树脂成分的结晶量相对于树脂组合物成型体的厚度方向的不均。具体而言,能满足上述的熔点之差和熔化热之差各自的规定。其结果是,能确保作为电缆各特性的柔性、耐低温脆性、绝缘性以及耐水树性。
另一方面,当低结晶性树脂的含量超过30质量份时,特别是在以3mm以上的厚度挤出成型而得到的树脂组合物成型体中绝缘性显著下降。之所以这样是因为,特别是在冷却速度慢的树脂组合物成型体的内侧,低结晶性树脂过于进入丙烯系树脂,丙烯系树脂的晶体生长被过度阻碍。此外,在树脂组合物成型体的内侧,除了缓慢冷却之外,挤出时的树脂流动也会促进结晶阻碍。因此,在树脂组合物成型体的内侧,结晶量变得非常少。即,成型体的熔化热会低于上述下限值。需要说明的是,可以认为:在树脂组合物成型体的外侧,存在由于骤冷而结晶量减少的倾向,或者由于低结晶性树脂的含量多而产生结晶阻碍。然而,实际上,在树脂成型体的外侧,在挤出时组合物与金属模具摩擦,由此分子链取向,丙烯系树脂高结晶化。因此,在树脂组合物成型体的外侧,不易产生结晶量的减少。像这样,树脂成分的结晶量在树脂组合物成型体的厚度方向上不均。具体而言,不满足上述的熔化热之差的规定。其结果是,树脂组合物成型体的绝缘性下降。
相对于此,在本实施方式中,通过将低结晶性树脂的含量设为30质量份以下,即使在以3mm以上的厚度挤出成型出树脂组合物成型体的情况下,也能抑制绝缘性的显著的下降。之所以这样是因为,即使在树脂组合物成型体的内侧,也能抑制低结晶性树脂向丙烯系树脂的进入,抑制丙烯系树脂的晶体生长被过度阻碍。由此,在树脂组合物成型体的内侧,能确保规定量的结晶量。另一方面,在树脂组合物成型体的外侧,如上所述,存在由于骤冷而结晶量减少的倾向,但由于分子链的取向而使丙烯系树脂高结晶化,能抑制结晶量的减少。由此,能使树脂组合物成型体的外侧的结晶量与树脂组合物成型体的内侧的结晶量为相同的程度。即,作为整个树脂组合物成型体,能确保规定值以上的结晶量。其结果是,即使在以3mm以上的厚度挤出成型出树脂组合物成型体的情况下,也能抑制绝缘性的显著的下降。而且,在本实施方式中,通过将低结晶性树脂的含量设为25质量份以下,能稳定地提高树脂组合物成型体的绝缘性。
需要说明的是,仅作参考,在以小于3mm的厚度挤出成型出树脂组合物成型体的情况下,由于厚度薄,因此整体骤冷。因此,不易产生低结晶性树脂向丙烯系树脂的进入,不易发生丙烯系树脂的晶体生长的过度阻碍。此外,由于树脂取向而丙烯系树脂高结晶化,不易产生结晶量的减少。此外,仅作参考,在压制(pressing)成型出树脂组合物成型体的情况下,整体缓慢冷却。因此,即使低结晶性树脂多,也会促进晶体生长,丙烯系树脂的晶体生长的阻碍变得轻微。因此,在这些情况下,即使低结晶性树脂的含量超过22质量份,也不易产生绝缘性的下降。
(其他添加剂)
树脂组合物成型体除了包含上述的树脂成分之外例如还可以包含抗氧化剂、铜抑制剂、润滑剂以及着色剂。
不过,本实施方式的树脂组合物成型体例如优选作为生成丙烯的晶体的成核剂发挥功能的添加剂少。作为成核剂发挥功能的添加剂可列举出阻燃剂等无机物或有机物等。具体而言,例如,在将丙烯系树脂与低结晶性树脂的合计的含量设为100质量份时,作为成核剂发挥功能的添加剂的含量优选低于1质量份。由此,能抑制以成核剂起因的预料外的异常的结晶化的发生,从而能容易地控制结晶量。
(2)电力电缆
接着,使用图1对本实施方式的电力电缆进行说明。图1是本实施方式的电力电缆的与轴向正交的剖视图。
本实施方式的电力电缆10被构成为所谓的固体绝缘电力电缆。此外,本实施方式的电力电缆10例如被构成为铺设于陆地(管道内)、水中或水底。需要说明的是,电力电缆10例如用于交流。
具体而言,电力电缆10例如具有导体110、内部半导电层120、绝缘层130、外部半导电层140、屏蔽层150以及护套160。
(导体(导电部))
导体110例如通过将包含纯铜、铜合金、铝或铝合金等的多根导体芯线(导电芯线)绞合而构成。
(内部半导电层)
内部半导电层120被设为覆盖导体110的外周。此外,内部半导电层120被构成为:具有半导电性,抑制导体110的表面侧的电场集中。内部半导电层120例如包含乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物以及乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等乙烯系共聚物、烯烃系弹性体、上述的低结晶性树脂等中的至少任一种以及导电性的炭黑。
(绝缘层)
绝缘层130被设为覆盖内部半导电层120的外周,并被构成为上述的树脂组合物成型体。绝缘层130例如如上所述地由树脂组合物挤出成型。
(外部半导电层)
外部半导电层140被设为覆盖绝缘层130的外周。此外,外部半导电层140被构成为:具有半导电性,抑制绝缘层130与屏蔽层150之间的电场集中。外部半导电层140例如由与内部半导电层120同样的材料构成。
(屏蔽层)
屏蔽层150被设为覆盖外部半导电层140的外周。屏蔽层150例如通过卷绕铜带而构成,或者被构成为卷绕多根软铜线等而成的线屏蔽件(wire shield)。需要说明的是,也可以在屏蔽层150的内侧、外侧卷绕有以胶布等为原材料的带(tape)。
(护套)
护套160被设为覆盖屏蔽层150的外周。护套160例如由聚氯乙烯或聚乙烯构成。
需要说明的是,本实施方式的电力电缆10如果是水中电缆或水底电缆,则可以在比屏蔽层150靠外侧具有所谓的覆铝等金属制的隔水层、铁丝铠装。
另一方面,本实施方式的电力电缆10具有上述的水树抑制效果,由此例如也可以在比屏蔽层150靠外侧不具有隔水层。就是说,本实施方式的电力电缆10也可以由非完全隔水结构构成。
(具体的尺寸等)
作为电力电缆10中的具体的各尺寸,并不特别限定,例如,导体110的直径为5mm以上且60mm以下,内部半导电层120的厚度为0.5mm以上且3mm以下,绝缘层130的厚度为3mm以上且35mm以下,外部半导电层140的厚度为0.5mm以上且3mm以下,屏蔽层150的厚度为0.1mm以上且5mm以下,护套160的厚度为1mm以上。适用于本实施方式的电力电缆10的交流电压例如为20kV以上。
(3)电缆各特性
在本实施方式中,通过使绝缘层130(树脂组合物成型体)的熔点和熔化热分别在规定的范围内,并且减小绝缘层130的相对于厚度方向的熔点和熔化热各自的不均,从而确保了以下的电缆各特性。
需要说明的是,以下所说的“内侧试样”如上所述是采集自从导体110朝向绝缘层130的表面的位置为0.5mm的部位的试样。在内侧试样中,相对的结晶量容易变多或者变少,因此,如果在内侧试样中满足电缆各特性,则意味着在整个树脂组合物成型体中满足电缆各特性。
(绝缘性)
在本实施方式中,常温(例如27℃)下的绝缘层130的交流击穿电场强度例如为60kV/mm以上。更具体而言,在常温下,对0.2mm厚的内侧试样,将商用频率(例如60Hz)的交流电压,在以10kV加电压10分钟之后反复进行每次升压1kV并加电压10分钟的条件下进行了施加,此时的交流击穿电场为60kV/mm以上。
(耐低温脆性)
在本实施方式中,例如,在依据JISK7216在-25℃下利用冲击件对内侧试样施加了冲击(进行了击打)时不产生破裂。
(柔性)
在本实施方式中,内侧试样的拉伸模量例如为900MPa以下,优选为800MPa以下。需要说明的是,“拉伸模量”是指使用IT计测控制公司制的DVA-200从-50℃至200℃实施在拉伸模式下以10℃/分钟的升温速度进行升温的测定并在30℃下记录的储能模量。
此外,在本实施方式中,例如,在将内侧试样以500mm的直径弯曲时,内侧试样不白化。需要说明的是,在此所说的“白化”是指在弯曲前后在弯折部与非弯折部之间产生色调的差异而产生了雾度(haze)的状态。
(耐水树性)
在本实施方式中,在将作为绝缘层130的树脂组合物成型体浸渍于常温(27℃)的1N的NaCl水溶液中的状态下,对树脂组合物成型体施加了1000小时的商用频率(例如60Hz)4kV/mm的交流电场,此时在树脂组合物成型体中产生的水树的最大长度例如小于150μm。由此,能稳定地抑制由水树引起的绝缘层130的绝缘击穿。
需要说明的是,在树脂组合物成型体中产生的水树的最大长度越短越好,因此并不限定。然而,在本实施方式中,通过上述的试验会产生规定量的水树,因此在树脂组合物中产生的水树的最大长度例如成为30μm以上。
此外,在本实施方式中,在将作为绝缘层130的树脂组合物成型体浸渍于常温(27℃)的1N的NaCl水溶液中的状态下,对树脂组合物成型体施加了1000小时的商用频率(例如60Hz)4kV/mm的交流电场,此时在树脂组合物成型体中产生并具有30μm以上的长度的水树的产生个数浓度例如低于150个/cm3。由此,能稳定地抑制由水树引起的绝缘层130的绝缘击穿。
(4)电力电缆的制造方法
接着,对本实施方式的电力电缆的制造方法进行说明。以下,将步骤简称为“S”。
(S100:树脂组合物准备工序)
首先,准备包含丙烯和乙烯的树脂组合物。
在本实施方式中,利用混合机(mixer)对包含丙烯系树脂和低结晶性树脂的树脂成分以及其他添加剂(抗氧化剂等)进行混合(混炼),形成混合材料。作为混合机,例如可列举出开炼机、班伯里密炼机、加压捏合机、单螺杆混合机、多螺杆混合机等。
此时,例如,在将丙烯系树脂与低结晶性树脂的合计的含量设为100质量份时,将低结晶性树脂的含量设为5质量份以上且30质量份以下。
形成混合材料后,利用挤出机对该混合材料进行造粒。由此,形成将会构成绝缘层130的颗粒状的树脂组合物。需要说明的是,也可以使用混炼作用高的双螺杆型的挤出机来一并进行从混合到造粒的工序。
(S200:导体准备工序)
另一方面,准备通过将多根导体芯线绞合而形成的导体110。
(S300:电缆芯形成工序(挤出工序、绝缘层形成工序))
树脂组合物准备工序S100和导体准备工序S200完成后,使用上述的树脂组合物,按以3mm以上的厚度被覆导体110的外周的方式形成绝缘层130。
此时,在本实施方式中,通过使用具有上述的低结晶性树脂的含量的树脂组合物,以如下方式形成绝缘层130:成型体的熔点成为140℃以上且150℃以下,成型体的熔化热成为60J/g以上且100J/g以下,熔点之差成为8℃以下,并且熔化热之差成为10J/g以下。
此外,此时,在本实施方式中,例如使用三层同时挤出机来同时形成内部半导电层120、绝缘层130以及外部半导电层140。
具体而言,在三层同时挤出机中,向形成内部半导电层120的挤出机A中投入例如内部半导电层用组合物。
向形成绝缘层130的挤出机B中投入上述的颗粒状的树脂组合物。需要说明的是,挤出机B的设定温度设定为比所期望的熔点高10℃以上且50℃以下的温度的温度。优选基于线速度和挤出压力来适当调节设定温度。
向形成外部半导电层140的挤出机C中投入包含与投入至挤出机A的内部半导电层用树脂组合物同样的材料的外部半导电层用组合物。
接着,将来自挤出机A~C的各个挤出物引导至共用头(common head),从内侧朝向外侧将内部半导电层120、绝缘层130以及外部半导电层140同时挤出至导体110的外周。由此,形成成为电缆芯的挤出材料。
之后,例如利用水对挤出材料进行冷却。
通过以上的电缆芯形成工序S300,形成由导体110、内部半导电层120、绝缘层130以及外部半导电层140构成的电缆芯。
(S400:屏蔽层形成工序)
形成电缆芯后,通过在外部半导电层140的外侧卷绕例如铜带而形成屏蔽层150。
(S500:护套形成工序)
形成屏蔽层150后,向挤出机中投入氯乙烯并挤出,由此在屏蔽层150的外周形成护套160。
通过以上方式,制造出作为固体绝缘电力电缆的电力电缆10。
(5)本实施方式的效果
根据本实施方式,起到以下所示的一个或多个效果。
(a)在本实施方式的树脂组合物成型体中,熔点为140℃以上且150℃以下,熔化热为60J/g以上且100J/g以下。即,构成成型体的树脂组合物包含丙烯无规聚合物来作为结晶性的树脂成分。此外,树脂组合物以成型体的熔化热成为上述规定范围内这样的规定的含量包含低结晶性树脂。通过使用这样的树脂组合物来挤出成型出成型体,能使成型体中的树脂成分的结晶量在适当的范围内,并且减少厚度方向上的结晶量的不均。就是说,能使晶体在整个树脂组合物成型体中均衡地分布,使结晶量变得均匀。具体而言,能使从内侧试样的熔点减去外侧试样的熔点而得到的差的绝对值为8℃以下,使从内侧试样的熔化热减去外侧试样的熔化热而得到的差的绝对值为10J/g以下。通过这样减少成型体的厚度方向上的不均,能在使用丙烯系树脂来作为树脂成分的同时,也使树脂组合物成型体软化,改善低温脆性。此外,能抑制由过少的结晶量引起的绝缘性的下降,并且能抑制由粗大的球晶的微裂纹引起的绝缘性的下降。此外,通过抑制粗大的球晶的生长,确保非晶质部,能抑制球晶界面的水的集中。由此,能提高树脂组合物成型体的耐水树性。如此,在本实施方式中,能确保电缆各特性。
(b)如上所述,外侧试样的熔点为140℃以上且150℃以下,树脂组合物成型体包含丙烯无规聚合物来作为丙烯系树脂。通过包含丙烯无规聚合物来作为丙烯系树脂,与包含丙烯均聚物的情况相比,能容易地控制挤出成型时的结晶性。具体而言,能扩大用于得到所期望的结晶量的挤出温度和冷却速度等各自的设定范围。
(c)在本实施方式中,树脂组合物成型体中的交联剂的残留物低于300ppm。由此,能提高树脂组合物成型体的循环利用性。其结果是,能抑制对环境的影响。
(d)根据本实施方式,抑制了整个树脂组合物成型体的晶体的大小变得过小或过大。此外,在整个树脂组合物成型体中,不仅结晶量是均匀的,而且晶体的大小也是均匀的。由此,能提高树脂组合物成型体的绝缘性。具体而言,能使常温下的树脂组合物成型体的交流击穿电场为60kV/mm以上。其结果是,能使本实施方式的树脂组合物成型体适合用作电力电缆的绝缘层。
(e)在本实施方式的树脂组合物成型体中,例如,在将丙烯系树脂与低结晶性树脂的合计的含量设为100质量份时,作为生成丙烯的晶体的成核剂发挥功能的添加剂的含量优选低于1质量份。
在此,当树脂组合物成型体包含作为成核剂发挥功能的添加剂时,利用成核剂,树脂成分的结晶量在树脂组合物成型体中会变得均匀。然而,由于树脂组合物包含上述添加剂,因此可能会以添加剂为起因而树脂组合物成型体的绝缘性下降。另一方面,可能会由于成核剂而发生预料外的异常的结晶化。在该情况下,可能会在异常晶体生长部中产生微裂纹,绝缘性可能会下降。
相对于此,在本实施方式中,即使在树脂组合物成型体中作为成核剂发挥功能的添加剂少,通过低结晶性树脂的规定量的添加,也抑制了树脂成分的结晶量变得过多,抑制了树脂成分的结晶量相对于树脂组合物成型体的厚度方向的不均。此外,通过减少在树脂组合物成型体中作为成核剂发挥功能的添加剂,能抑制以添加剂为起因的树脂组合物成型体的绝缘性的下降。此外,通过减少在树脂组合物成型体中作为成核剂发挥功能的添加剂,能抑制以成核剂为起因的预料外的异常的结晶化的发生,从而能容易地控制结晶量。由此,能抑制树脂组合物成型体的绝缘性的下降。
<本公开的其他实施方式>
以上,对本公开的实施方式具体地进行了说明,但本公开并不限定于上述的实施方式,在不脱离其主旨的范围内可以进行各种变更。
在上述的实施方式中,对作为绝缘层的树脂组合物成型体是机械混合并挤出成型而得到的树脂组合物成型体的情况进行了说明,但树脂组合物成型体也可以是聚合并挤出成型而得到的树脂组合物成型体。
在上述的实施方式中,对电力电缆10可以不具有隔水层的情况进行了说明,但本公开不限于该情况。电力电缆10由于具有上述的显著的水树抑制效果从而也可以具有简易的隔水层。具体而言,简易的隔水层例如由金属层压带构成。金属层压带例如具有由铝或铜等形成的金属层和设于金属层的一面或两面的粘接层。金属层压带例如通过纵向添加被缠绕为包围电缆芯的外周(比外部半导电层靠外周)。需要说明的是,该隔水层既可以设于比屏蔽层靠外侧,也可以兼作屏蔽层。通过这样的构成,能削减电力电缆10的成本。
在上述的实施方式中,对电力电缆10被构成为铺设于陆地、水中或水底的情况进行了说明,但本公开不限于该情况。例如,电力电缆10也可以被构成为所谓的架空电线(架空绝缘电线)。
在上述的实施方式中,在电缆芯形成工序S300中进行了三层同时挤出,但也可以逐层挤出。
实施例
接着,对本公开的实施例进行说明。这些实施例是本公开的一个例子,本公开不受这些实施例限定。
(1)电力电缆的制作
首先,利用班伯里密炼机对规定的树脂组合物进行混合,利用挤出机造粒成颗粒状。接着,准备了截面积为100mm2的导体。准备导体后,将包含乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的内部半导电层用树脂组合物、上述的树脂组合物以及由与内部半导电层用树脂组合物同样的材料形成的外部半导电层树脂组合物分别投入至挤出机A~C中。将来自挤出机A~C的各个挤出物引导至共用头,从内侧朝向外侧将内部半导电层、绝缘层以及外部半导电层同时挤出至导体的外周。此时,将内部半导电层、绝缘层以及外部半导电层的厚度分别设为0.5mm、3.5mm或7mm、0.5mm。挤出后,对挤出材料进行了水冷。其结果是,制造出从中心朝向外周具有导体、内部半导电层、绝缘层以及外部半导电层的试样A1~A6、B1、B3~B5的各个电力电缆。需要说明的是,关于试样B2,不使树脂组合物被覆于导体,而是压制成型出树脂组合物成型体。
[试样A1~A6]
(成型方法)
挤出成型
挤出温度:170℃
绝缘层的厚度:3.5mm、7mm
(丙烯系树脂)
丙烯无规聚合物(无规PP)
立构规整性:全同立构
熔体流动速率:1.3g/10min
密度:0.9g/ml
熔点:145℃
熔化热:100J/g
(低结晶性树脂)
含量:5~30质量份
材料:
·乙丙橡胶(EPR)
乙烯含量:52质量%
门尼粘度ML(1+4)100℃:40
熔化热:无
·超低密度聚乙烯(记为:VLDPE1)
乙烯和1-丁烯的共聚物
1-丁烯含量:40质量%
熔点:95℃
熔化热:10J/g
密度:0.88g/ml
肖氏A硬度:66
·超低密度聚乙烯(记为:VLDPE2)
乙烯和1-辛烯的共聚物
1-辛烯含量:10质量%
熔点:55℃
熔化热:24J/g
密度:0.87g/ml
肖氏A硬度:70
[试样B1]
除了绝缘层的厚度为1mm这一点和低结晶性树脂的含量为35质量份这一点之外,与试样A1同样地进行了制作。
[试样B2]
(成型方法)
压制成型
在180℃下进行2分钟的预热并在180℃下进行1分钟的加压,之后进行了水冷。
绝缘层的厚度:3.5mm
(组成)
除了低结晶性树脂的含量为35质量份这一点之外,与试样A1同样地进行。
[试样B3~B5]
除了低结晶性树脂的含量分别为35、3、0质量份这一点之外,与试样A1同样地进行了制作。
(2)评价
(试样采集)
对试样A1~A6、B1、B3~B5的各个电力电缆的绝缘层进行旋削(桂剥き),采集了从绝缘层的表面朝向导体的位置为0.5mm的外侧试样和从导体朝向绝缘层的表面的位置为0.5mm的内侧试样。外侧试样和内侧试样各自的厚度设为0.5mm。需要说明的是,关于试样B1,仅采集了外侧试样。此外,关于试样B2,假定为一个面为表面而另一个面为导体侧的面,采集了外侧试样和内侧试样。关于后述的耐水树性的评价,另行制作了片材。
(熔点和熔化热)
进行了外侧试样和内侧试样的DSC测定。DSC测定依据JIS-K-7121(1987年)来进行。具体而言,作为DSC装置,使用了Perkin Elmer公司制DSC8500(输入补偿型)。基准试样例如设为α-氧化铝。试样的质量设为8~10mg。在DSC装置中,以10℃/分钟从室温(27℃)升温至220℃。由此,通过绘制相对于温度的、每单位时间的吸热量(热流),得到了DSC曲线。
此时,将各试样中的每单位时间的吸热量成为极大(最高的峰)的温度设为“熔点”。此外,此时,在DSC曲线中,通过求出由熔化峰和基线包围的区域的面积来求出“熔化热”。
在后述的结果中,将以下的范围称为“规定范围”。
熔点:140℃以上且150℃以下
熔化热:60J/g以上且100J/g以下
从内侧试样的熔点减去外侧试样的熔点而得到的差的绝对值(熔点之差):8℃以下
从内侧试样的熔化热减去外侧试样的熔化热而得到的差的绝对值(熔化热之差):10J/g以下
(交流击穿试验)
为了交流击穿试验,将0.5mm厚的内侧试样切出0.2mm厚。之后,在常温(27℃)下,对0.2mm厚的内侧试样,将商用频率(例如60Hz)的交流电压,在以10kV加电压10分钟之后反复进行每次升压1kV并加电压10分钟的条件下进行了施加。测定出内侧试样发生了绝缘击穿时的电场强度。其结果是,将交流击穿强度为60kV/mm以上的情况评价为良好。
(低温脆化试验)
依据JISK7216在-25℃下利用冲击件对内侧试样施加了冲击(进行了击打)。此时,通过目视确认了有无破裂。其结果是,将没有破裂的情况设为“A(良好)”,将有破裂的情况设为“B(不良)”。
(拉伸试验)
使用IT计测控制公司制的DVA-200从-50℃至200℃实施在拉伸模式下以10℃/分钟的升温速度进行升温的测定,并在30℃下储能模量。其结果是,将拉伸模量为900MPa以下的情况评价为良好。
(弯曲试验)
将内侧试样以500mm的直径弯折,通过目视确认了内侧试样的白化。其结果是,将未发生白化的情况设为“A(良好)”,将发生了白化的情况设为“B(不良)”。
(耐水树性试验)
对绝缘层进行旋削,制作出两片具有1mm的厚度的片材。制作片材后,利用两片片材来夹持规定的半导电片材,形成了层叠片材。形成层叠片材后,对半导电片材形成了布线。
接着,在将层叠片材浸渍于常温(27℃)的1N的NaCl水溶液中的状态下,对半导电片材与水溶液之间的片材施加了1000小时的60Hz、4kV/mm的交流电场。
施加规定的交流电场后,使层叠片材干燥,利用亚甲基蓝水溶液对层叠片材进行了煮沸染色。对层叠片材进行染色后,将层叠片材沿着层叠方向(即层叠片材的主面正交方向)以30μm的厚度进行切片,形成了观察用切片。之后,通过利用光学显微镜对观察用切片进行观察,在观察用切片的片材中,观察了在半导电片材的沿面方向或半导电片材的主面正交方向上产生的水树。
此时,计测出在片材中产生的水树的最大长度。此外,计测出在片材中产生并具有30μm以上的长度的水树的产生个数浓度。需要说明的是,在后述的表1中,“水树的最大长度”是将随机提取出的10个观察用切片中最长的水树的长度四舍五入而求出的,此外,“水树的产生个数浓度”是将随机提取出的10个观察用切片中的水树的产生个数浓度的平均值四舍五入而求出的。
其结果是,将水树的最大长度小于150μm的情况评价为良好。
此外,将具有30μm以上的长度的水树的产生个数浓度低于150个/cm3的情况评价为良好。
需要说明的是,仅作参考,在以往的耐水树性的评价中,制作具有由规定的树脂组合物形成的绝缘层的电力电缆,使电力电缆浸渍于水中来进行了水树的评价。此时,在电力电缆的绝缘层的外侧设置了屏蔽层和护套。因此,绝缘层未直接与水接触。相对于此,在本实施例中,如上所述,使层叠片材直接浸渍于规定的水溶液中来进行了水树的评价。因此,使片材与水溶液直接接触。因此,本实施例中的耐水树性的评价在比使用了以往的电力电缆的评价更严苛的条件下进行。
(3)结果
使用以下的表1,对进行了各试样的评价的结果进行说明。
[表1]
(试样B1和B2)
如表1所示,在挤出成型出1mm厚的绝缘层的试样B1中,低结晶性树脂的含量超过30质量份,但外侧试样的熔点和外侧试样的熔化热分别在规定范围内。此外,在压制成型出3.5mm厚的树脂组合物成型体的试样B2中,也是低结晶性树脂的含量超过30质量份,但熔点、熔化热、熔点之差以及熔化热之差分别在规定范围内。其结果是,在试样B1和B2中,电缆各特性全部良好。
在薄壁挤出的试样B1中,由于厚度薄,因此整体骤冷。因此,未产生丙烯系树脂的晶体生长的过度阻碍。此外,由于树脂取向而丙烯系树脂高结晶化,不易产生结晶量的减少。此外,在压制成型的试样B2中,整体缓慢冷却。因此,晶体生长的阻碍变得轻微。其结果是,可以认为:在试样B1和B2中,即使低结晶性树脂的含量超过22质量份,也未产生绝缘性的下降。
(试样B3)
在挤出成型出3.5mm厚的绝缘层并将低结晶性树脂的含量设为超过30质量份的试样B3中,内侧试样的熔化热以及熔化热之差分别在规定范围外。因此,交流击穿强度小于60kV/mm。
在试样B3中,将低结晶性树脂的含量设为超过30质量份,因此,特别是在挤出成型后的冷却速度慢的内侧试样中,低结晶性树脂过于进入丙烯系树脂,丙烯系树脂的晶体生长被过度阻碍。因此,内侧试样的结晶量变少。其结果是,可以认为树脂组合物成型体的绝缘性下降。
(试样B4和B5)
在挤出成型出3.5mm厚的绝缘层并将低结晶性树脂的含量设为低于5质量份的试样B4和B5中,外侧试样和内侧试样的熔化热、熔点之差以及熔化热之差分别在规定范围外。其结果是,交流击穿强度、低温脆化试验结果、拉伸模量、最大水树长度以及水树产生个数浓度分别不良。在将低结晶性树脂的含量设为0质量份的试样B5中,进而弯曲试验结果也不良。
在试样B4和B5中,将低结晶性树脂的含量设为低于5质量份,因此,结晶量变多,并且树脂成分的结晶量在厚度方向上不均。其结果是,可以认为无法确保作为电缆各特性的柔性、耐低温脆性、绝缘性以及耐水树性。
(试样A1~A6)
在挤出成型出具有3mm以上的厚度的绝缘层并将低结晶性树脂的含量设为5质量份以上且30质量份以下的试样A1~A6中,熔点、熔化热、熔点之差以及熔化热之差分别在规定范围内。其结果是,交流击穿强度、低温脆化试验结果、拉伸模量、弯曲试验结果、最大水树长度以及水树产生个数浓度分别良好。
根据试样A1~A6,通过将低结晶性树脂的含量设为5质量份以上,能抑制树脂成分接近丙烯无规聚合物的单一成分,抑制结晶量变得过多。此外,能抑制树脂成分的结晶量相对于树脂组合物成型体的厚度方向的不均。其结果是,确认了能确保作为电缆各特性的柔性、耐低温脆性、绝缘性以及耐水树性。此外,通过将低结晶性树脂的含量设为30质量份以下,作为整个树脂组合物成型体,能确保规定值以上的结晶量。其结果是,确认了能提高树脂组合物成型体的绝缘性。
此外,当对使用了不同的低结晶性树脂的试样A2、A5以及A6进行比较时,所有试样的电缆各特性均良好,且彼此等同。
根据试样A2、A5以及A6的结果,确认了:通过使用将乙烯、丙烯、丁烯、己烯以及辛烯中的至少任意两种共聚而成的共聚物来作为低结晶性树脂,能确保电缆各特性。
此外,当对设为不同厚度的试样A2和A3进行比较时,所有试样的电缆各特性均良好,且彼此等同。
根据试样A2和A3的结果,确认了:通过使外侧试样的熔点、外侧试样的熔化热、熔点之差以及熔化热之差分别在规定范围内,即使使厚度在3mm以上的范围内不同,也能确保电缆各特性。
<本公开的优选的方案>
以下,附记本公开的优选的方案。
(附记1)
一种树脂组合物,包含丙烯和乙烯,所述树脂组合物的熔点为140℃以上且150℃以下,所述树脂组合物的熔化热为60J/g以上且100J/g以下。
(附记2)
一种树脂组合物成型体,是由树脂组合物形成并以3mm以上的厚度被覆于对象物的成型体,所述成型体包含丙烯和乙烯,所述成型体的熔点为140℃以上且150℃以下,所述成型体的熔化热为60J/g以上且100J/g以下,在采集了所述成型体的从所述成型体的表面朝向所述对象物的位置为0.5mm的外侧试样和从所述对象物朝向所述表面的位置为0.5mm的内侧试样时,从所述内侧试样的熔点减去所述外侧试样的熔点而得到的差的绝对值为8℃以内,从所述内侧试样的熔化热减去所述外侧试样的熔化热而得到的差的绝对值为10J/g以内。
(附记3)
根据附记2所述的树脂组合物成型体,其中,交联剂的残留物低于300ppm。
(附记4)
根据附记2或3所述的树脂组合物成型体,其中,常温下的交流击穿电场为60kV/mm以上。
(附记5)
根据附记2至4中任一项所述的树脂组合物成型体,包含:丙烯系树脂,仅包含丙烯;以及低结晶性树脂,主要由将乙烯、丙烯、丁烯、己烯以及辛烯中的至少任意两种共聚而成的共聚物构成。
(附记6)
根据附记5所述的树脂组合物成型体,其中,在将所述丙烯系树脂与所述低结晶性树脂的合计的含量设为100质量份时,所述低结晶性树脂的含量为5质量份以上且30质量份以下。
(附记7)
根据附记2至6中任一项所述的树脂组合物成型体,其中,在将所述丙烯系树脂与所述低结晶性树脂的合计的含量设为100质量份时,作为生成丙烯的晶体的成核剂发挥功能的添加剂的含量低于1质量份。
(附记8)
根据附记2至7中任一项所述的树脂组合物成型体,其中,在-25℃下对所述内侧试样进行了击打时不产生破裂。
(附记9)
根据附记2至8中任一项所述的树脂组合物成型体,其中,所述内侧试样的拉伸模量为900MPa以下。
(附记10)
根据附记2至9中任一项所述的树脂组合物成型体,其中,在将所述内侧试样以500mm的直径弯曲时,所述内侧试样不白化。
(附记11)
根据附记2至10中任一项所述的树脂组合物成型体,其中,在将所述树脂组合物成型体浸渍于常温的1N的NaCl水溶液中的状态下,对所述树脂组合物成型体施加了1000小时的商用频率4kV/mm的交流电场时,在所述树脂组合物成型体中产生的水树的最大长度小于150μm。
(附记12)
根据附记2至11中任一项所述的树脂组合物成型体,其中,在将所述树脂组合物成型体浸渍于常温的1N的NaCl水溶液中的状态下,对所述树脂组合物成型体施加了1000小时的商用频率4kV/mm的交流电场时,在所述树脂组合物成型体中产生并具有30μm以上的长度的水树的产生个数浓度低于150个/cm3。
(附记13)
一种电力电缆,具备:导体;以及绝缘层,以3mm以上的厚度被覆于所述导体的外周,所述绝缘层包含丙烯和乙烯,所述绝缘层的熔点为140℃以上且150℃以下,所述绝缘层的熔化热为60J/g以上且100J/g以下,在采集了所述绝缘层的从所述绝缘层的表面朝向所述导体的位置为0.5mm的外侧试样和从所述导体朝向所述表面的位置为0.5mm的内侧试样时,所述外侧试样的熔点与所述内侧试样的熔点之差的绝对值为8℃以内,所述外侧试样的熔化热与所述内侧试样的熔化热之差的绝对值为10J/g以内。
(附记14)
一种电力电缆的制造方法,具备:准备包含丙烯和乙烯的树脂组合物的工序;以及使用所述树脂组合物,按以3mm以上的厚度被覆导体的外周的方式形成绝缘层的工序,在所述形成绝缘层的工序中,以如下方式形成所述绝缘层:所述绝缘层的熔点成为140℃以上且150℃以下,所述绝缘层的熔化热成为60J/g以上且100J/g以下,在采集了所述绝缘层的从所述绝缘层的表面朝向所述导体的位置为0.5mm的外侧试样和从所述导体朝向所述表面的位置为0.5mm的内侧试样时,所述外侧试样的熔点与所述内侧试样的熔点之差的绝对值成为8℃以内,并且所述外侧试样的熔化热与所述内侧试样的熔化热之差的绝对值成为10J/g以内。
附图标记说明
10:电力电缆
110:导体
120:内部半导电层
130:绝缘层
140:外部半导电层
150:屏蔽层
160:护套。
Claims (5)
1.一种树脂组合物,包含丙烯和乙烯,
所述树脂组合物的熔点为140℃以上且150℃以下,
所述树脂组合物的熔化热为60J/g以上且100J/g以下。
2.一种树脂组合物成型体,是由树脂组合物形成并以3mm以上的厚度被覆于对象物的成型体,
所述成型体包含丙烯和乙烯,
所述成型体的熔点为140℃以上且150℃以下,
所述成型体的熔化热为60J/g以上且100J/g以下,
在采集了所述成型体的从所述成型体的表面朝向所述对象物的位置为0.5mm的外侧试样和从所述对象物朝向所述表面的位置为0.5mm的内侧试样时,
从所述内侧试样的熔点减去所述外侧试样的熔点而得到的差的绝对值为8℃以内,
从所述内侧试样的熔化热减去所述外侧试样的熔化热而得到的差的绝对值为10J/g以内。
3.根据权利要求2所述的树脂组合物成型体,其中,
交联剂的残留物低于300ppm。
4.根据权利要求2或3所述的树脂组合物成型体,其中,
常温下的交流击穿电场为60kV/mm以上。
5.一种电力电缆,具备:
导体;以及
绝缘层,以3mm以上的厚度被覆于所述导体的外周,
所述绝缘层包含丙烯和乙烯,
所述绝缘层的熔点为140℃以上且150℃以下,
所述绝缘层的熔化热为60J/g以上且100J/g以下,
在采集了所述绝缘层的从所述绝缘层的表面朝向所述导体的位置为0.5mm的外侧试样和从所述导体朝向所述表面的位置为0.5mm的内侧试样时,
所述外侧试样的熔点与所述内侧试样的熔点之差的绝对值为8℃以内,
所述外侧试样的熔化热与所述内侧试样的熔化热之差的绝对值为10J/g以内。
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