JP2001312922A - プラスチック絶縁組成物およびそれを用いた電線、ケーブル、ケーブル接続部 - Google Patents

プラスチック絶縁組成物およびそれを用いた電線、ケーブル、ケーブル接続部

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JP2001312922A
JP2001312922A JP2000128726A JP2000128726A JP2001312922A JP 2001312922 A JP2001312922 A JP 2001312922A JP 2000128726 A JP2000128726 A JP 2000128726A JP 2000128726 A JP2000128726 A JP 2000128726A JP 2001312922 A JP2001312922 A JP 2001312922A
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plastic insulating
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Yoitsu Sekiguchi
洋逸 関口
Yoshiyuki Inoue
喜之 井上
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 架橋ポリオレフィン系樹脂絶縁体の、特に高
電界における劣化を抑制することにより、電力ケーブル
ないし接続部絶縁体の課電寿命を向上させ、初期及び長
期安定性に優れた絶縁ケーブルないし接続部を提供す
る。 【解決手段】 ポリオレフィン系樹脂100重量部に、
分子量1500以上のヒンダードアミン化合物を0.0
1重量部以上、0.05重量部以下添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、長期安定性に優れ
た電線・ケーブルのためのポリオレフィン系樹脂絶縁組
成物及び該樹脂組成物を被覆してなる電線・ケーブルお
よび接続部に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電線・ケーブル用電気絶縁材料と
しては、油浸紙の他に架橋ポリオレフィン系樹脂、特に
架橋ポリエチレンが広く用いられている。架橋ポリオレ
フィン系樹脂絶縁ケーブルは、油浸紙絶縁ケーブル(O
Fケーブル)と比較して保守が容易な事、送電ロスが低
い事などから、OFケーブルに代わり広く使用されつつ
ある。近年、架橋ポリオレフィン絶縁ケーブルの高電圧
化が進み、500kV級が実用化されるに至っている。一方
使用電圧の低い線路においても、絶縁厚低減による高電
界化が進みつつあり、絶縁体の耐電圧性能に対する要求
は益々厳しくなっている。このような状況の中で、絶縁
体の初期及び長期耐電圧性能を同時に向上させる事が架
橋ポリオレフィン絶縁ケーブルの課題であった。
【0003】架橋ポリオレフィン系樹脂絶縁組成物の初
期及び長期安定性に影響を及ぼす要因として、電界集中
を促進する欠陥としては絶縁体中の異物、ボイド、水
分、半導電層界面の突起が挙げられる。初期性能に関し
ては、異物の混入しない材料管理、乾式架橋法の採用、
配合技術による突起核の低減等によりこれらの欠陥の低
減が図られており当初の目的は達成されている。一方、
長期性能に関して最も問題となるのは水トリー劣化であ
るが、超高圧ケーブルに於いては、概ね金属層を施す事
により外部からの水分の侵入を抑制する対策が実施され
ており、金属被のないケーブルに比べると格段に信頼性
が向上している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先に挙
げたような500kV級など非常に高い電界で使用さ
れ、あるいは90℃以上の高温に長時間さらされるような
条件で使用された場合には、当初から金属被の内部に存
在し、あるいは金属被の一部が破損することにより侵入
する少量の水分でも水トリーが発生することがある。そ
のため、その対策が種々検討され、たとえば、特開平1
−100803号公報には、ポリエチレン・エチレン共
重合体100重量部に、ヒンダードアミン系の化合物を
0.05〜3.0重量部添加した組成物により、水トリ
ーの発生を抑止できることが開示されている。ケーブル
ないし接続部の絶縁体中あるいは内部及び外部半導電層
に含まれる微量の正極性のイオン分が、ケーブルないし
接続部の絶縁体中を移動し、少量の水分が凝縮している
ケーブルないし接続部の絶縁体中のサイトに、到達しそ
れらの水分中にとけ込むことによって、本来純水に近
い、言い換えると絶縁性である水分に導電性が付与され
ることが水トリーの起点となるが、アミン化合物を添加
すると、上記の正極性のイオン分をとらえることがで
き、水トリーの抑止効果が得られると考えられる。しか
し、ポリエチレン・エチレン共重合体に、ヒンダードア
ミン系の化合物を添加した組成物には、ブルームの問題
が付きまとっている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々検討
した結果、長期の使用に於いても、ブルームの問題がな
いようにするには、ポリエチレン・エチレン共重合体へ
のヒンダードアミン系の化合物の添加量を0.05重量
部以下とする必要があることを見出した。かつまた、添
加量が0.05重量部以下といった少量であっても、分
子量1500以上のヒンダードアミン系の化合物を0.
01重量部以上添加すれば、水トリーの発生の抑止効果
があることを見出した。すなわち、本発明は、ポリエチ
レン・エチレン共重合体100重量部に、分子量150
0以上のヒンダードアミン系の化合物を、0.01重量
部以上、0.05重量部以下、添加することを特徴とす
るポリオレフィン系樹脂絶縁組成物及び該樹脂組成物を
被覆してなる電線・ケーブルおよび接続部を提供するも
のである。なお、同時に有機過酸化物を添加して、その
反応を利用して、樹脂内に分子量1500以上のヒンダ
ードアミン系の化合物を固定すれば、ブルーム防止に
も、水トリー抑止にも、さらに有効である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明で用いるポリオレフィン系
の樹脂は、特に限定されないが、低密度ポリエチレン、
中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密
度ポリエチレン、直鎖状極低密度ポリエチレン、エチレ
ン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアク
リレート共重合体等が挙げられ、これらを単独で、ある
いは2種以上を組合わせて用いることができる。
【0007】本発明で使用する分子量1500以上のヒ
ンダードアミン化合物としては、具体的にはポリ[{6-
(1,1,3,3-テトラメチル)アミノ-1,3,5-トリアジン2,4-
ジイル}{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ}
ヘキサメチレン{2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)
イミノ}]、あるいは N,N'-ビス(3-アミノプロピル)エ
チレンジアミン・2,4-ビス[N-ブチル-N-(1,2,2,6,6-ペ
ンタメチル-4-ピペリジル)アミノ]-6-メチル1,3,5-トリ
アジン縮合物、あるいはコハク酸ジメチル・1-(2-ヒド
ロキシエチル)-4-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン重縮
合物などが挙げられる。
【0008】これらの分子量1500以上のヒンダード
アミン化合物は同時に添加した有機過酸化物を用いた反
応によって、樹脂成分の分子鎖との間に架橋を生じ、樹
脂中に固定されたイオントラップサイトを設けることが
できる。そのために使用する有機過酸化物としては特に
限定されないが、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチ
ル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5-ジメ
チル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン-3、α,
α'-ビス(t-ブチルパーオキシ-m-イソプロピル)ベン
ゼン、クミル−ターシャリブチルパーオキサイド等通常
ポリオレフィン系樹脂の過酸化物架橋に使用されるもの
があげられる。これら有機過酸化物の配合量は、アミン
系化合物や樹脂分の種類にもよるが、樹脂100重量部
に対し、0.2重量部以上であることが好ましい。この理
由は、配合量が0.2重量部未満の場合は、アミン系化合
物を樹脂に固着することが十分にはできないためであ
る。 有機過酸化物は、多めに添加し、樹脂自体の架橋
度を上げることによって成型物の耐熱性を向上させるこ
ともできる。
【0009】また、長期の耐熱性を向上させるために、
一般的な酸化防止剤処方をすることもでき、そのために
は例えば4,4'-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノー
ル)、3,9-ビス[2-{3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ5-メチ
ルフェニル)プロピオニルオキシ}-1,1-ジメチルエチル]
-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、2,6-
ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール等を使用することが望
ましい。
【0010】本発明のプラスチック絶縁組成物は、通常
用いられる押出機タイプの混合機や、バンバリーミキサ
ーなどにより混練することにより製造することができ
る。
【0011】なお、ヒンダードアミン化合物によるイオ
ントラップサイトで、とらえるべき正極性のイオン分
は、カーボンブラックなどで導電化されたいわゆる半導
電材料により多く含まれる場合が多いため、本発明は内
部ないし外部あるいは双方に半導電層が設けられた電気
絶縁性成型物品に用いた場合に、より明らかな効果を発
現する。
【0012】本発明のプラスチック絶縁組成物は、標準
的な使用電界が交流で5kV/mmの高圧電力ケーブル
に適用することが好ましい。
【0013】これらの組成物を用いて形成される電線
(ケーブル)は、通常のように、押出機を用いて、導体
に押出し被覆し、VCVや、CCVなどの加硫設備を用
いて、架橋することにより製造することができる。
【0014】本発明のプラスチック絶縁組成物は、電力
ケーブルの接続部用としても、テープ巻きジョイント、
押出モールドジョイント、ブロックモールドジョイント
などに使用できる。
【0015】
【実施例】以下に、実施例、比較例を用いて、本発明を
具体的に説明する。実施例、比較例の組成物の配合を表
1、表2、表3の上側に示す。これらの実施例、比較例
の絶縁組成物(電線・ケーブルおよび接続部用)の評価
は、次に示す長期課電試験で行った。 (長期課電試験)実施例および比較例の組成物で、厚み
約5mmのブロック形状の試料を作成し、図1に示した
ように、針電極1をブロック2の中に挿入し、針電極1
とブロック形状の試料下部の平板電極3との間に電圧を
かけて、針先端からの電気トリーを観察した。針電極と
して先端の曲率半径が10μmのものを使用し、針の先
端と平板電極との間隔hは、それぞれ、試料毎に測定し
た。印加電圧としては、20kvと14kvの2段階と
し、針の先端から電気トリーが発生するまでの課電時間
を課電寿命とした。また、針先端にかかる電界Eは下記
のMasonの式に、 V:課電電圧 h:針電極の先端と平板電極との間隔 r:針電極の先端の曲率半径 を、それぞれ代入して算出した。 E = 2V / rln[(4h+r)/r]
【0016】実施例、比較例の組成物について、それぞ
れ、前記長期課電試験を実施し、その結果を表1、表
2、表3の下側に示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】以上の表1〜表3に示した長期課電試験の
結果を、両対数のグラフにプロットすると、図2に示し
た通りである。実施例の課電寿命は、比較例の課電寿命
に比べて何れも桁違いに長くなっていると認められる。
実施例は、いずれも、分子量1500以上のヒンダード
アミン化合物を0.01重量部以上、0.05重量部以
下添加した効果が得られており、比較例1はヒンダード
アミン化合物が添加されていないために、比較例2はヒ
ンダードアミン化合物の添加量が少なすぎるために、そ
して、比較例3は0.03重量部添加したヒンダードア
ミン化合物の分子量が481であるため、課電寿命が短
かくなっている。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明のプラスチック絶
縁組成物は、長期の課電性能が安定しているため、これ
を使用電界の高い電線・ケーブルおよび電力ケーブル接
続部の被覆材として用いることにより、電力ケーブルの
信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の組成物の長期課電の方法を示す。
【図2】各種の組成物の課電寿命を示す。
【符号の説明】
1 針電極 2 ブロック試料 3 電極板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08L 79/04 C08L 79/04 Z H01B 7/02 H01B 7/02 Z 9/02 9/02 A H02G 15/08 H02G 15/08 Z Fターム(参考) 4F071 AA15X AA16 AA17 AA18 AA20X AA21X AA28X AA33X AA58 AH12 BA01 BB06 BC06 4J002 BB031 BB051 BB061 BB071 BB151 BP021 CM022 FD070 FD140 GQ01 5G305 AA02 AA04 AB01 BA12 BA13 CA01 CA04 CA07 CA51 CB16 CD09 5G309 LA12 RA04 5G375 AA02 CB03 CB04 CB05

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオレフィン系樹脂100重量部に対し
    て、平均分子量が1500以上のヒンダードアミン化合
    物を0.01〜0.05重量部添加したことを特徴とす
    るプラスチック絶縁組成物。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のプラスチック絶縁組成
    物を導体に被覆加工した電線・ケーブル。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のプラスチック絶縁組成
    物をケーブル接続部の絶縁体として形成したことを特徴
    とするケーブル接続部。
  4. 【請求項4】 請求項2ないし請求項3に記載の電線ケ
    ーブルないしケーブル接続部であって、絶縁体として用
    いているプラスチック絶縁組成物の内側ないし外側ある
    いは双方に、半導電性樹脂を用いた半導電層が形成され
    ていることを特徴とする電線ケーブルないしケーブル接
    続部。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006502552A (ja) * 2002-10-07 2006-01-19 ユニオン・カーバイド・ケミカルズ・アンド・プラスティックス・テクノロジー・コーポレイション 高電圧直流ケーブル絶縁体および半導電性遮蔽体
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