JP2001126536A - 架橋ポリエチレン電線・ケーブル及び架橋ポリエチレン電線・ケーブルの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】より大形で且つより長尺な冷却設備を必要とし
ないでポリエチレン絶縁被覆層の長さ方向の収縮現象
（シュリンクバック）を効果的に抑止することができる
水架橋型の架橋ポリエチレン電線・ケーブル及び架橋ポ
リエチレン電線・ケーブルの製造法を提供すること。 【解決手段】ポリエチレン、シラン化合物、遊離ラジカ
ル生成化合物、シラノール縮合触媒を配合して成るシラ
ン架橋性ポリエチレン組成物の水架橋体を絶縁被覆層と
して有する架橋ポリエチレン電線・ケーブルにおいて、
前記ポリエチレンは結晶化温度の差が１０℃以上ある２
種の低密度ポリエチレンのブレンド物から成り、且つ該
２種の低密度ポリエチレンのうちのブレンド量が少ない
側の低密度ポリエチレンのブレンド量は前記ブレンド物
の３０重量％以上であることを特徴とする架橋ポリエチ
レン電線・ケーブル及びその製造方法にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は架橋ポリエチレン電
線・ケーブル及び架橋ポリエチレン電線・ケーブルの製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】架橋ポリエチレン電線・ケーブルは電気
的特性、機械的特性、化学的特性、耐熱、布設工事性等
が優れていることから高電圧用電力ケーブルとして広く
実用されるようになってきている。

【０００３】この種の架橋ポリエチレン電線・ケーブル
の製造方法は、その架橋ポリエチレン絶縁被覆層の架橋
方法により次の３方法が実用されている。

【０００４】（１）電子線照射架橋法 （２）有機過酸化物による化学反応架橋法 （３）水架橋法 これらのうち（１）の電子線照射架橋法では、高価で大
形の電子線照射架橋設備や電子線遮蔽装置が必要である
という難点がある。

【０００５】また、（２）有機過酸化物による化学反応
架橋法では、高価で且つ長尺しかも大形の化学反応架橋
装置が必要であることが難点である。

【０００６】これらに対して（３）の水架橋法では、ま
ずポリエチレン絶縁被覆層に水を吸収させ、その吸収し
た水を介して水架橋する方法である。従って水架橋法で
は高価な架橋設備を必要としないことからその初期設備
投資費用が少なく、そのため水架橋法は架橋ポリエチレ
ン電線・ケーブルの製造方法として多用されるようにな
ってきている。例えば、架橋ポリエチレン絶縁被覆層が
厚い中電圧クラスの架橋ポリエチレン電線・ケーブルや
屋外用架橋ポリエチレン電線（電線略号；ＯＣ）の製造
方法等に活用されるようになってきている。

【０００７】ところでこの水架橋法による架橋ポリエチ
レン電線・ケーブルの製造方法は、次のように行われて
いる。

【０００８】 シラン架橋性ポリエチレン組成物の作
成 まず、ポリエチレンに、シラン化合物、遊離ラジカル生
成化合物、シラノール縮合触媒、必要に応じてその他の
配合剤等を配合して成るシラン架橋性ポリエチレン組成
物を作成する。

【０００９】ここにおいてシラン化合物としては、一般
式ＲＲ′ＳｉＹ² （式中Ｒは一価のオレフィン性不飽和
炭化水素基またはハイドロカーボン基、Ｙは加水分解し
得る有機基、Ｒ′は脂肪性不飽和を含まない一価の炭化
水素基又は基Ｙである）が用いられている。また、遊離
ラジカル生成化合物としては、有機過酸化物が用いられ
る。シラノール縮合触媒としては有機錫化合物等があ
る。そしてその他の配合剤としては老化防止剤、充填剤
等がある。

【００１０】 シラン架橋性ポリエチレン組成物のシ
ラングラフト化 次に、上記で作成したシラン架橋性ポリエチレン組成物
は、高温下でポリエチレンに、シラン化合物及び遊離ラ
ジカル生成化合物を反応させることによりシラングラフ
トしたシラン架橋性ポリエチレン組成物コンパウンドと
する。

【００１１】一般に、この高温下でのシラングラフト化
反応は未架橋ポリエチレン電線・ケーブルを製造すると
きに行われる。つまりシラン架橋性ポリエチレン組成物
を押出機により未架橋ポリエチレン絶縁被覆層として押
出し被覆する際、押出機のスクリュー内の高温によりシ
ラングラフト化反応を起こし、それによりシラングラフ
トしたシラン架橋性ポリエチレン組成物コンパウンドと
するのである。

【００１２】 水架橋 次に、上記で得られたシラングラフトしたシラン架橋性
ポリエチレン組成物コンパウンド被覆層を有する未架橋
ポリエチレン電線・ケーブルに水を吸収させる。この水
を吸収した未架橋ポリエチレン電線・ケーブルのシラン
グラフトしたシラン架橋性ポリエチレン組成物コンパウ
ンド被覆層は、加水分解及び縮合架橋反応が起こり、そ
れにより水架橋する。即ち、この水架橋により架橋ポリ
エチレン電線・ケーブルが得られるのである。

【００１３】さて、前述したようにこの水架橋法は厚肉
の架橋ポリエチレン電線・ケーブルや屋外用架橋ポリエ
チレン電線（電線略号；ＯＣ）の製造方法等に利用され
ている。

【００１４】さて、厚肉の架橋ポリエチレン電線・ケー
ブルを水架橋法で製造するときに最も問題となること
は、押出し及び冷却過程で発生するポリエチレン絶縁被
覆層の大きな収縮の問題である。つまり、シラン架橋性
ポリエチレン組成物を押出機により厚肉の未架橋ポリエ
チレン絶縁被覆層として押出し被覆したときには、その
押出し後にその未架橋ポリエチレン絶縁被覆層が長さ方
向に大きく収縮現象（シュリンクバックとも言われてい
る）が発生する。

【００１５】この収縮量が大きい厚肉の架橋ポリエチレ
ン電線・ケーブルは使用中のヒートサイクルを受けたと
きに端末の突出し現象が起こり、そしてその端末より浸
水し易いという懸念がある。

【００１６】従来、このような押出機によりシラン架橋
性ポリエチレン組成物を厚肉の未架橋ポリエチレン絶縁
被覆層として押出し被覆したときに発生する大きな収縮
の防止対策としては、その押出し後の未架橋ポリエチレ
ン電線・ケーブルを大形で且つ長尺な冷却装置等を介し
て徐冷するようになっていた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし厚肉の架橋ポリ
エチレン電線・ケーブルは太径で且つ長尺であることか
ら、より大形で且つより長尺な冷却設備が必要である。
このより大形で且つより長尺な冷却設備は設置スペース
を大きくとる必要があり、しかもその初期設備投資資金
が大きくなる。そのため水架橋法により厚肉の架橋ポリ
エチレン電線・ケーブルするときには、水架橋法の損初
期設備投資資金が少ないという特長が損なわれてしまう
という難点があった。

【００１８】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、より大形で且つより長尺な冷却設備を必要
としないでポリエチレン絶縁被覆層の長さ方向の収縮現
象（シュリンクバック）を効果的に抑止することができ
る水架橋型の架橋ポリエチレン電線・ケーブル及び架橋
ポリエチレン電線・ケーブルの製造法を提供することに
ある。

【００１９】

【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、ポリエチレン、シラン化合物、遊離ラジカル生成
化合物、シラノール縮合触媒を配合して成るシラン架橋
性ポリエチレン組成物の水架橋体を絶縁被覆層として有
する架橋ポリエチレン電線・ケーブルにおいて、前記ポ
リエチレンは結晶化温度が異なる２種の低密度ポリエチ
レンをブレンドして成るブレンドポリエチレンから成
り、且つ２種の低密度ポリエチレンの結晶化温度差が１
０℃以上あり、しかも該２種の低密度ポリエチレンのう
ちのブレンド量が少ない低密度ポリエチレンのブレンド
量が３０重量％以上占めるように構成されたものである
ことを特徴とする架橋ポリエチレン電線・ケーブル及び
その製造方法にある。

【００２０】さて、図２はポリエチレンの示差走査熱分
析（ＤＳＣ）曲線を示したものである。

【００２１】図２から分かるように、これらのポリエチ
レンは溶融状態から冷却する過程において結晶化温度に
リンクした発熱のピークが観察される。

【００２２】この発熱ピークは結晶化温度であって、こ
の前後でポリエチレンは溶融相より固相に変化すること
になる。一般に、この発熱ピーク（結晶化温度）はポリ
エチレンの密度によって異なるものである。

【００２３】押出機によりシラン架橋性ポリエチレン組
成物を厚肉の未架橋ポリエチレン絶縁被覆層として押出
し被覆し、それから冷却設備で冷却したときには、この
発熱ピーク（結晶化温度）の前後でポリエチレン分子が
十分なる結晶構造を作れずに配向したまま凍結し、それ
以降の工程で熱履歴を受けたときに収縮現象（シュリン
クバック）となって観察される。

【００２４】即ち、本発明はこのような急激な冷却を受
けたときにおいてもポリエチレン分子の急激な凍結を抑
えるようにしたものである。つまり本発明者はこのポリ
エチレン分子の急激な凍結を抑えるにためにＤＳＣの発
熱ピーク（結晶化温度）を広げることが有効であること
を見い出し、本発明に至ったのである。つまり本発明で
は結晶化温度が１０℃以上離れた２種のポリエチレンを
ブレンドしたブレンドポリエチレンを用いることにより
収縮現象（シュリンクバック）を効果的に抑止したもの
である。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の架橋ポリエチレン
電線・ケーブル及び架橋ポリエチレン電線・ケーブルの
製造方法の実施の形態について説明する。

【００２６】本発明においてブレンドポリエチレンとし
ては、高圧法低密度ポリエチレン同志のブレンドポリエ
チレン、低圧法低密度ポリエチレン同志のブレンドポリ
エチレン、高圧法低密度ポリエチレンと低圧法低密度ポ
リエチレンとのブレンドポリエチレンの中から選ばれた
１種であることが好ましい。

【００２７】本発明において低密度ポリエチレンとして
は、密度０．９１０〜０．９３５の低密度ポリエチレン
であることが好ましい。また、本発明において用いられ
るポリエチレンとしてはメルトインデックスは規定され
ないが、押出し性等から０．２〜３．０のものが望まし
い。

【００２８】ここにおいて密度が０．９１０〜０．９３
５の低密度ポリエチレンとしたのは、密度が０．９３５
以上のポリエチレンでは剛性が大きく、その結果得られ
る架橋ポリエチレン電線・ケーブルの曲げ特性等が悪化
するためである。逆に０．９１０以下の低密度ポリエチ
レンでは機械的及び電気的強度が弱いためである。

【００２９】水架橋方式により架橋ポリエチレン電線・
ケーブルを製造するとき、二段階方式と一段階方式の２
方式があるが、本発明ではどちらの方式に対しても有効
である。

【００３０】また、本発明において用いられるシラン化
合物、開始剤、酸化防止剤、触媒等は、従来既知のもの
を使用することができる。

【００３１】

【実施例】本発明の架橋ポリエチレン電線・ケーブル及
び架橋ポリエチレン電線・ケーブルの製造方法の実施例
及び従来の比較例について説明する。

【００３２】まず、用いた材料及び架橋ポリエチレン電
線・ケーブルの製造条件について説明する。

【００３３】ａ．実施例及び比較例に用いたポリエチレ
ン 実施例及び比較例に用いたポリエチレンは表１に示すも
のである。

【００３４】実施例及び比較例ではこれらのポリエチレ
ンを単独若しくはブレンドポリエチレンとして使用し
た。

【００３５】

【表１】

【００３６】ｂ．シラン架橋性ポリエチレン組成物の作
成 上記ａの単独ポリエチレン若しくはブレンドポリエチレ
ンの１００重量部当たり、シラン化合物、遊離ラジカル
生成化合物、シラノール縮合触媒、老化防止剤、カーボ
ンブラックをそれぞれ配合することによりシラン架橋性
ポリエチレン組成物を作成した。

【００３７】ここにおいてカーボンブラックはマスター
バッチ方式で配合した。

【００３８】混合作業は、タンブラーの中で行った。

【００３９】また、シランに溶解する他の配合剤はシラ
ンに溶解することによりシランカクテルとし、そのシラ
ンカクテルを注入ポンプにより押出機のホッパー下から
所定量連続注入しながらグラフトさるようにした。

【００４０】表２はその用いた材料名と配合量を示した
ものである。

【００４１】

【表２】

【００４２】ｃ．架橋ポリエチレン電線・ケーブルの製
造 次に、上記で得た実施例及び比較例のシラン架橋性ポリ
エチレン組成物は、それぞれ押出機により撚線導体上に
押出し被覆することにより未架橋ポリエチレン電線・ケ
ーブル（電線略号；ＯＣ）を製造した。

【００４３】この押出機により撚線導体上に押出し被覆
する過程でシラン架橋性ポリエチレン組成物はシラング
ラフト化し、それによりシラングラフトしたシラン架橋
性ポリエチレン組成物コンパウンドとなる。

【００４４】次に、このシラングラフトしたシラン架橋
性ポリエチレン組成物コンパウンド被覆層を有する未架
橋ポリエチレン電線・ケーブルを８０℃スチーム室中に
放置し、水を吸収させた。この水を吸収した未架橋ポリ
エチレン電線・ケーブルは水架橋し、それにより実施例
及び比較例の架橋ポリエチレン電線・ケーブルが得られ
た。

【００４５】表３は実施例及び比較例の架橋ポリエチレ
ン電線・ケーブルの製造条件を示したものである。

【００４６】

【表３】

【００４７】また、図１は実施例１の架橋ポリエチレン
電線・ケーブルの断面図を示したものである。

【００４８】図１において１は銅撚線導体、２は架橋ポ
リエチレン絶縁被覆層である。

【００４９】ｄ．架橋ポリエチレン電線・ケーブルの特
性試験 実施例及び比較例の架橋ポリエチレン電線・ケーブルの
特性試験としては、その架橋ポリエチレン絶縁被覆層の
収縮率を測定した。

【００５０】この架橋ポリエチレン絶縁被覆層の収縮率
の測定は、まず実施例及び比較例の架橋ポリエチレン電
線・ケーブルよりそれぞれ架橋ポリエチレン絶縁被覆層
を採取した。

【００５１】次に、その採取したそれらの架橋ポリエチ
レン絶縁被覆層の初期長さＬ1 を測定した。

【００５２】次に、その初期長さを測定したそれらの架
橋ポリエチレン絶縁被覆層を１３０℃で６時間熱処理し
た。熱処理した架橋ポリエチレン絶縁被覆層は、室温ま
で冷却した。

【００５３】次に、その室温まで冷却した実施例及び比
較例の架橋ポリエチレン絶縁被覆層は、それぞれ長さＬ
2 を測定した。

【００５４】最後に、実施例及び比較例の架橋ポリエチ
レン絶縁被覆層について、それぞれ（Ｌ1 −Ｌ2 ）／Ｌ
1 ×１００＝収縮率（％）を算出した。

【００５５】ｅ．実施例及び比較例の架橋ポリエチレン
絶縁被覆層の熱収縮率測定結果 表４は実施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁被覆層
の熱収縮率測定結果を示したものである。

【００５６】

【表４】

【００５７】表４から分かるようにポリエチレンとして
Ａ単独を用いた比較例１は、熱収縮量が５．１％と大き
い。

【００５８】また、ポリエチレンとしてＢ単独を用いた
比較例２は、熱収縮量は５．０％と大きい。

【００５９】ポリエチレンとしてポリエチレンの結晶化
温度差が６℃のＡ／Ｂブレンドポリエチレンを用いた比
較例３は、熱収縮量は４．１％と大きい。

【００６０】ポリエチレンとしてポリエチレンの結晶化
温度差が１２℃のＡ／Ｄブレンドポリエチレンを用いた
比較例４は、熱収縮量は４．３％と大きい。

【００６１】ポリエチレンとしてポリエチレンの結晶化
温度差が４℃のＢ／Ｃブレンドポリエチレンを用いた比
較例５は、熱収縮量は５．５％と最も大きい。

【００６２】ポリエチレンとしてポリエチレンの結晶化
温度差が６℃のＢ／Ｄブレンドポリエチレンを用いた比
較例６は、熱収縮量は４．０％と大きい。

【００６３】ポリエチレンとしてポリエチレンの結晶化
温度差が９℃のＥ／Ｂブレンドポリエチレンを用いた比
較例７は、熱収縮量は４．０％と大きい。

【００６４】ポリエチレンとしてポリエチレンの結晶化
温度差が１３℃のＥ／Ｃブレンドポリエチレンを用いた
比較例８は、熱収縮量は４．０％と大きい。

【００６５】これらに対してブレンドする２種のポリエ
チレンの結晶化温度差が１０℃以上で、且つそれらのう
ちのブレンド量が少ない側のポリエチレン量が３０重量
％以上のブレンドポリエチレンを用いた実施例１〜６
は、それらの熱収縮量が０〜０．９％と小さく、優れた
耐熱収縮性を発揮した。

【００６６】なお例示はしないが、実施例１〜６の架橋
ポリエチレン電線・ケーブルについてはそれぞれ１年間
の実負荷試験を行った。その結果実施例１〜６の架橋ポ
リエチレン電線・ケーブル熱収縮トラブルは皆無であっ
た。

【００６７】即ち、本発明では結晶化温度の温度差が異
なったポリエチレンをブレンドすることにより、熱溶融
状態より急激に冷却した場合に起こるポリマー内での急
激な相転化、つまり固化現象を効果的に防止されるため
である。それにより熱溶融状態より急激に冷却したブレ
ンドポリエチレンは固化現象が緩やかに起こることから
ブレンドポリエチレン分子の配向が緩和され、熱収縮量
が顕著に小さくできるのである。

【００６８】

【発明の効果】本発明の架橋ポリエチレン電線・ケーブ
ル及び架橋ポリエチレン電線・ケーブルの製造方法によ
れば、厚肉のポリエチレン絶縁被覆層を押出し被覆作業
してから冷却してもポリエチレン分子の配向を緩和しな
がら固化することができ、それによりそれから水架橋し
て得られる架橋ポリエチレン電線・ケーブルの熱収縮性
を顕著に低減することができる。このように熱収縮性を
顕著に低減した本発明の架橋ポリエチレン電線・ケーブ
ルは浸水トラブルが皆無となり、電気的信頼性を顕著に
高められるものであり、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電線・ケ
ーブルの断面図を示したものである。

【図２】ポリエチレンの示差走査熱分析（ＤＳＣ）曲線
を示したものである。

【符号の説明】

１ 銅撚線導体 ２ 架橋ポリエチレン絶縁被覆層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエチレン、シラン化合物、遊離ラジカ
   ル生成化合物、シラノール縮合触媒を配合して成るシラ
   ン架橋性ポリエチレン組成物の水架橋体を絶縁被覆層と
   して有する架橋ポリエチレン電線・ケーブルにおいて、
   前記ポリエチレンは結晶化温度の差が１０℃以上ある２
   種の低密度ポリエチレンのブレンド物から成り、且つ該
   ２種の低密度ポリエチレンのうちのブレンド量が少ない
   側の低密度ポリエチレンのブレンド量は前記ブレンド物
   の３０重量％以上であることを特徴とする架橋ポリエチ
   レン電線・ケーブル。
2. 【請求項２】ブレンド物が、高圧法低密度ポリエチレン
   同志のブレンドポリエチレン、低圧法低密度ポリエチレ
   ン同志のブレンドポリエチレン、高圧法低密度ポリエチ
   レンと低圧法低密度ポリエチレンとのブレンドポリエチ
   レンの中から選ばれた１種であることを特徴とする請求
   項１記載の架橋ポリエチレン電線・ケーブル。
3. 【請求項３】低密度ポリエチレンが、密度０．９１０〜
   ０．９３５の低密度ポリエチレンであることを特徴とす
   る請求項１記載の架橋ポリエチレン電線・ケーブル。
4. 【請求項４】ポリエチレン、シラン化合物、遊離ラジカ
   ル生成化合物、シラノール縮合触媒を配合して成るシラ
   ン架橋性ポリエチレン組成物を押出機により導体上若し
   くはケーブルコアー上へ押出し被覆することにより未架
   橋ポリエチレン電線・ケーブルとし、然る後該未架橋ポ
   リエチレン電線・ケーブルに水を吸収させて水架橋する
   架橋ポリエチレン電線・ケーブルとする架橋ポリエチレ
   ン電線・ケーブルの製造法において、前記ポリエチレン
   は結晶化温度の差が１０℃以上ある低密度ポリエチレン
   のブレンド物から成り、且つ該２種の低密度ポリエチレ
   ンのうちのブレンド量が少ない側の低密度ポリエチレン
   のブレンド量は前記ブレンド物の３０重量％以上である
   ことを特徴とする架橋ポリエチレン電線・ケーブルの製
   造法。
5. 【請求項５】ブレンドポリエチレンが、高圧法低密度ポ
   リエチレン同志のブレンドポリエチレン、低圧法低密度
   ポリエチレン同志のブレンドポリエチレン、高圧法低密
   度ポリエチレンと低圧法低密度ポリエチレンとのブレン
   ドポリエチレンの中から選ばれた１種であることを特徴
   とする請求項４記載の架橋ポリエチレン電線・ケーブル
   の製造法。