JP2003022716A - Insulating power cable made of crosslinked polyethylene - Google Patents

Insulating power cable made of crosslinked polyethylene

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JP2003022716A
JP2003022716A JP2001208515A JP2001208515A JP2003022716A JP 2003022716 A JP2003022716 A JP 2003022716A JP 2001208515 A JP2001208515 A JP 2001208515A JP 2001208515 A JP2001208515 A JP 2001208515A JP 2003022716 A JP2003022716 A JP 2003022716A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulating power cable made of crosslinked polyethylene, which can be manufactured at a low price, and in which tan δ in a high temperature/high electric field is reduced. SOLUTION: This is the insulating power cable made of crosslinked polyethylene wherein the insulator layer is composed of a crosslinked material of a resin composition in which 0.2 to 0.5 parts by weight of antioxidant prepared by mixing bis[2-methyl-4-(3-n-alkylthiopropionyloxy)-5-t-butylphenyll sulfide 95 to 80 wt.% and 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol) 5 to 20 wt.% are compounded against 100 parts by weight of polyethylene, and wherein grafting rate of bis[2-methyl-4-(3-n-alkylthiopropionyloxy)-5-t-butylphenyll sulfide component to the polyethylene is 75% or more in its crosslinked material.

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絶
縁電力ケーブルに関する。 【0002】 【従来の技術】電力ケーブルの絶縁体には、電気特性・
耐熱性に優れ、保守が容易である等の理由で架橋ポリエ
チレンが広く利用されている。架橋ポリエチレン絶縁電
力ケーブルは一般に低密度ポリエチレンに架橋剤・酸化
防止剤を所定量配合した樹脂組成物を導体上に押出被覆
した後、加圧下で加熱して架橋剤を分解させポリエチレ
ンを架橋することで成型される。架橋ポリエチレン絶縁
ケーブルは近年高電圧化が進んでおり、これに伴って絶
縁体は過酷な条件に曝されることになる。従って電気特
性を著しく低下させる異物、ボイド等は極力少なくする
必要がある。そこで絶縁体中に異物を混入させなくする
ために、ベース樹脂および添加剤である架橋剤、酸化防
止剤中の異物を目開きの小さなスクリーンメッシュを通
して濾過する方法が採用されている。架橋剤として通常
使用されるジクミルパーオキサイド(DCP)は融点が
約40℃であるため、加温することにより液化が可能で
ある。しかしながら酸化防止剤(老化防止剤)として使
用される4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブ
チルフェノール)は、融点が約155℃であるため液状
化が困難であるとともに、液状化したDCPへの溶解度
も低いため、液状化したDCPに必要量を溶解させるこ
とができない。従って4,4’−チオビス(3−メチル
−6−t−ブチルフェノール)は目開きの小さなメッシ
ュで事前に濾過して使用することができない。またブレ
ンダー等を使用してポリエチレンに必要量のDCPと
4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェ
ノール)をまぶし、これを押出機に導入してフィルタリ
ングする方法がある。この場合でも押出温度は130℃
であるために4,4’−チオビス(3−メチル−6−t
−ブチルフェノール)は固体であり、スクリーンの目開
きよりも大きな粒子が存在するためにスクリーンメッシ
ュが詰まってしまうという問題がある。これに対して酸
化防止剤にビス〔2−メチル−4−(3−n−アルキル
チオプロピオニルオキシ)−5−t−ブチルフェニル〕
スルフィド(商品名アデカスタブAO23:旭電化工業
社製)を適用することも検討されている(特開平9−18
8785号公報等)。この酸化防止剤は常温で液体であ
るため、細メッシュにて異物を有効に除去することが可
能である。しかしながらこのAO23は架橋ポリエチレ
ン中で電荷のトラップサイトとなる。特に高電界ではト
ラップされる電荷量が増大するとともに高温ではモビリ
ティー、高温・高電界におけるtanδが高くなるとい
う問題がある。高温・高電界下におけるtanδの上昇
は、絶縁体層が発熱することによる絶縁特性の劣化や、
誘電損の増大による電力ケーブルの送電容量の減少など
を引き起こす。これを解決する方法として、AO23に
類似の化合物に下記式(1)で表される化合物を90/
10〜50/50(重量%比)の割合で混合する方法が
知られている(特開平7−118463号公報)。 式(1) 【0003】 【化1】 【0004】(式中、Rは、−C1225または−C14
29を表す。) しかしながら、上記式(1)で表される化合物は特殊な
化学構造であるため、容易に入手できる市販品ではな
く、コストも高いものとなってしまう。また上記式
(1)で表される化合物を添加することにより溶液の粘
度が高くなり、細メッシュでのフィルタリングが困難に
なるという問題は避けられなかった。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、廉価に製造
でき、高温・高電界におけるtanδが低減された架橋
ポリエチレン絶縁電力ケーブルを提供することを目的と
する。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決する手段について鋭意検討を行った結果、、
前記AO23と4,4’−チオビス(3−メチル−6−
t−ブチルフェノール)とを重量%比で95/5〜80
/20で混合した酸化防止剤を、ポリエチレン100重
量部に対して0.2〜0.5重量部配合した組成物の架
橋体を絶縁体とすることにより、高温・高電界における
tanδが低減された架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブ
ルを提供できることを見い出し、この知見に基づき、本
発明をなすに至った。すなわち、本発明は、絶縁体層
が、ポリエチレン100重量部に対して、ビス〔2−メ
チル−4−(3−n−アルキルチオプロピオニルオキ
シ)−5−t−ブチルフェニル〕スルフィド95〜80
重量%と4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブ
チルフェノール)5〜20重量%とを含有してなる酸化
防止剤を0.2〜0.5重量部配合し架橋させた樹脂組
成物よりなり、その架橋樹脂組成物中のビス〔2−メチ
ル−4−(3−n−アルキルチオプロピオニルオキシ)
−5−t−ブチルフェニル〕スルフィド成分のポリエチ
レンへのグラフト率が75%以上であることを特徴とす
る架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルを提供するもので
ある。 【0007】 【発明の実施の形態】上記本発明に用いられるポリエチ
レンとしては、例えば高・中圧法ポリエチレン、低圧法
ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポ
リエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン
−α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン
−スチレン共重合体、その他共重合体などが挙げられ
る。 【0008】本発明における樹脂組成物の架橋体は、前
記樹脂組成物に、架橋剤として従来から用いられている
有機過酸化物を配合し、押出後加熱架橋することにより
得られる。この有機過酸化物としては、通常架橋に用い
られるものであれば特に限定されないが、例えば、ベン
ゾイルパーオキサイド,ジクミルパーオキサイド(DC
P),t−ブチル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セン,ジ
−t−ブチルパーオキサイド,2,4−ジクロロ−ベン
ゾイルパーオキサイドなどをあげることができる。本発
明に用いられる架橋剤は、好ましくはジクミルパーオキ
サイドである。架橋剤の配合量は、ポリオレフィン10
0重量部に対して1.0〜2.5重量部が好ましい。配
合量が少なすぎると架橋が十分に行われず、絶縁層の機
械特性および耐熱性が低下し、配合量が多すぎると樹脂
組成物を押出成形する際に焼けが発生し、電気特性が低
下する。 【0009】次に、本発明における樹脂組成物の架橋反
応について説明する。酸化防止剤(以下、AHで表す)
が配合されているポリエチレン(以下、PHで表す)を
有機過酸化物(以下、R’OOR’で表す)で架橋させ
る場合には、一般に、次のようにして架橋反応が進むも
のと考えられている。まず、R’OOR’の熱分解によ
り、R’OOR’→ 2R’O・に基づいてラジカルが
発生する。そして、このラジカルは、AHおよびPHか
ら水素を引き抜き、次式: 3R’O・+AH+PH
→ 2R’OH+・A・R’O・+PH → 3R’O
H+P・+・A・ に基づいて、酸化防止剤とポリエチ
レンのラジカル(式中の・A・とP・)を生成する。つ
いで、ポリエチレンのラジカル間における架橋が進行し
ていくと同時に、次式: ・A・+2P・ → P−A
−P により、酸化防止剤がポリエチレンにグラフト重
合する。結局、全体の架橋反応では、酸化防止剤がエチ
レンの主鎖にグラフト重合してそこに固定されることに
なる。 【0010】本発明では、前述のように混合酸化防止剤
を用いるが、以下、説明のため、4,4’−チオビス
(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)を「酸化防
止剤A」、ビス〔2−メチル−4−(3−n−アルキル
チオプロピオニルオキシ)−5−t−ブチルフェニル〕
スルフィドを「酸化防止剤B」ともいう。4,4’−チ
オビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)(酸
化防止剤A)は分子中にフェノール性水酸基を有してい
るため、ポリエチレンよりも上記ラジカルによる水素引
き抜きが起こりやすい。従って架橋時には酸化防止剤A
から優先的に水素引き抜きが起こるため、架橋後完全に
ポリマーにグラフトする。酸化防止剤Aがポリマーにグ
ラフトすると高温におけるモビリティーの増大を抑制で
きるため、高温・高電界におけるtanδの増大を抑制
できる。 【0011】一方、ビス〔2−メチル−4−(3−n−
アルキルチオプロピオニルオキシ)−5−t−ブチルフ
ェニル〕スルフィド(酸化防止剤B)はフェノール性水
酸基を有していないため、水素引き抜きは分子中のn−
アルキル基中で起こることとなる。従って水素の引き抜
かれやすさがポリエチレンとほぼ同等であるため、酸化
防止剤Bの一部が未グラフトのまま残り、これが高温・
高電界におけるtanδ上昇の原因となる。なお、上記
n−アルキル基としては特に制限するものではないが、
炭素数3〜18のn−アルキル基が好ましく、例えば、
n−ブチル、n−プロピル、n−ヘキシル、n−ドデシ
ル、n−テトラデシルなどが挙げられる。例えば、常温
において液体で、樹脂への均一配合がしやすいものとし
て、ビス〔2−メチル−4−{3−n−アルキル(C12
またはC14)チオプロピオニルオキシ}−5−t−ブチ
ルフェニル〕スルフィドを主成分として含有する商品名
アデカスタブAO23(旭電化工業社製)などがある。
本発明に用いられる酸化防止剤Bは、n−アルキル基が
異なる混合物であってもよい。 【0012】本発明では、混合酸化防止剤として、酸化
防止剤Bに酸化防止剤Aを混合することにより酸化防止
剤Bのポリエチレンへのグラフト効率を高くさせること
ができており、これにより高温・高電界におけるtan
δ上昇を抑制することができるようになる。高温・高電
界におけるtanδの上昇を抑制するためには、酸化防
止剤Bのポリエチレンに対するグラフト率を75%以上
とする必要がある。これよりもグラフト率が小さい場合
にはtanδ上昇抑制に関して十分な効果が得られない
ためである。このグラフト率は、80〜100%が好ま
しい。 【0013】なお、酸化防止剤Bのポリエチレンへのグ
ラフト率は、得られた架橋ポリエチレン絶縁体をスライ
スし、酸化防止剤Bの良溶媒抽出前後のIR測定から以
下の式で求めることができる。 グラフト率(%)=溶媒抽出後の1725cm−1の吸
光度/溶媒抽出前の1725cm−1の吸光度 (1725cm−1はIRにおける酸化防止剤Bの特性
ピークである。) 【0014】本発明において、酸化防止剤Bのポリエチ
レンへのグラフト率を上記範囲にするためには、絶縁体
架橋時の温度を高くすることが好ましい。架橋温度が低
すぎる場合にはグラフト反応が十分に進まなくなるた
め、一般に架橋温度を200℃以上にすることが好まし
い。 【0015】本発明の混合酸化防止剤において、酸化防
止剤Bに対する酸化防止剤Aの添加量は、酸化防止剤B
/酸化防止剤Aを重量%の比で表して、95/5〜80
/20とする必要がある。酸化防止剤Aの添加量がこれ
より少ない場合には、酸化防止剤B成分のポリエチレン
へのグラフト率を75%以上とすることができないた
め、高温・高電界におけるtanδが高くなってしま
う。また、酸化防止剤Aの添加量がこれより多い場合に
は、混合酸化防止剤の粘度が高くなってしまうため細メ
ッシュでのフィルタリングが困難となるだけでなく、混
合した酸化防止剤が分離してしまい、安定した特性(例
えば酸化防止性能)が得られなくなってしまう。上記各
酸化防止剤の添加量の比は、90/10〜72/18が
好ましい。 【0016】混合した酸化防止剤の添加量はポリエチレ
ン100重量部に対して0.2〜0.5重量部とする必
要がある。添加量がこれより少ない場合には十分な酸化
防止特性が得られず、これより多い場合には絶縁体中に
微量存在する未グラフト成分の影響で高温・高電界にお
けるtanδが高くなってしまうからである。混合酸化
防止剤の添加量はポリエチレン100重量部に対して、
0.3〜0.4重量部が好ましい。また酸化防止剤Aに
は押出中の焼けを防止する効果があるため、酸化防止剤
Bに酸化防止剤Aを添加することで、長尺押出に対して
も有利となるという効果もある。なお、上記の混合酸化
防止剤に含有される酸化防止剤A及びBは、いずれも入
手又は合成が容易であり、製造コスト低減の点で有利で
ある。 【0017】本発明の絶縁電力ケーブルを製造するにあ
たり、前記樹脂組成物の架橋体よりなる絶縁体層を導体
に押出被覆して設ける工程については常法に従って行う
ことができる。また、本発明の絶縁電力ケーブルに用い
る導体は、その用途により適宜選択することができ特に
制限するものではなく、電力ケーブルに通常用いられる
導体を用いることができる。 【0018】 【実施例】以下本発明を実施例に基づいてさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。なお、以下の表において、特に断らない限り数値は
重量部を表す。 【0019】実施例1〜3、比較例1〜2 表1に示した樹脂組成物を、150mmの導体の外周
に内部半導電層用の樹脂と一緒に押出被覆し、温度22
0℃で架橋処理を行なって、絶縁体層の厚みが6mmの電
力ケーブルを製造した。なおDCP、混合酸化防止剤は
異物除去のため予め目開き33μmの#400メッシュ
でフィルタリングし、ポンプを用いて押出機に注入し
た。得られた各電力ケーブルについて、以下の測定及び
試験を行った。 グラフト率の測定 各電力ケーブルの絶縁体層から0.3mmにスライスし
た試料を採取し、この試料についてFTIR測定を行っ
た。その後、この試料について塩化メチレンにて8時間
ソックスレー抽出を行った後乾燥し、再びFTIR測定
を行うことによりAO23成分のポリエチレンへのグラ
フト率を求めた。 tanδの測定 各電力ケーブルにつき、自動シェアリングブリッジ(総
研電気(株)製、機種:DAU−PSC−UA)を用
い、周波数50Hz,測定温度90℃,平均電界25k
V/mmの条件でtanδ(%)を測定した。なお、こ
の条件下のtanδ値は、0.05%以下を合格の目安
とする。 伸び残率の測定(老化試験) 各電力ケーブルの絶縁体層から試料を採取し、厚み1mm
のシートにし、JISK7113−1981で規定する
4号ダンベル形状に加工したのち、JISK7212−
1977で規定するギヤオーブンの中で、温度150
℃,時間168時間の老化試験を行い、そのときの伸び
残率(%)が80%以上のものを○、80%未満のもの
を×とした。以上の結果を表1に示した。 【0020】 【表1】【0021】表1より明らかなように、比較例1は、本
発明に規定する範囲に比べ、4,4’−チオビス(3−
メチル−6−t−ブチルフェノール)の含有率が低す
ぎ、グラフト率も低いため、tanδ値が大きくなり実
用レベルではない。比較例2は、本発明に規定する範囲
に比べ、混合酸化防止剤における4,4’−チオビス
(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)の含有率が
高すぎるため、混合酸化防止剤の粘度が高く、#400
メッシュでのフィルタリングができないため、ケーブル
を製造することが不可能であった。これに対し、本発明
の電力ケーブル(実施例1〜3)は、比較例1及び2に
比べ、tanδ値および伸び残率のいずれも良好であ
り、特にtanδ値が顕著に改善されていることがわか
る。 【0022】実施例4〜5、比較例3〜4 酸化防止剤の混合割合を、AO23/4,4’−チオビ
ス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)の重量%
の比で85/15とし、酸化防止剤の添加量を表2に示
すようにした樹脂組成物を使用した以外は実施例1と同
様に、ケーブルを製造し、前記の測定及び試験を行っ
た。結果を合わせて表2に示す。 【0023】 【表2】 【0024】表2より明らかなように、比較例3及び4
はいずれも、AO23のグラフト率については本発明に
規定する範囲内である。しかし、比較例3は混合酸化防
止剤の配合量が少なすぎるため、伸び残率が小さく実用
レベルではない。また比較例4は、混合酸化防止剤の含
有率が高すぎるため、tanδ値が大きくなり実用レベ
ルではない。これに対し、本発明の電力ケーブル(実施
例4及び5)は、比較例3及び4に比べ、tanδ値お
よび伸び残率のいずれも良好である。 【0025】 【発明の効果】本発明の架橋ポリエチレン絶縁電力ケー
ブルは、廉価に製造でき、かつ、老化防止性能を維持し
ながら、高温・高電界におけるtanδが極めて低減さ
れているという優れた効果を奏する。したがって、本発
明の架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルは、絶縁特性の
劣化や、誘電損の増大による電力ケーブルの送電容量の
減少などを引き起こさないため、特に高温・高電界にお
ける絶縁電力ケーブルとして好適である。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crosslinked polyethylene insulated power cable. 2. Description of the Related Art Insulation of electric power cables has electrical characteristics and characteristics.
Crosslinked polyethylene is widely used because of its excellent heat resistance and easy maintenance. Cross-linked polyethylene insulated power cables are generally formed by extruding a resin composition comprising a low-density polyethylene and a predetermined amount of a cross-linking agent and antioxidant on a conductor, and then heating under pressure to decompose the cross-linking agent and cross-link the polyethylene Molded in. In recent years, the voltage of cross-linked polyethylene insulated cables has been increased, and accordingly, the insulator is exposed to severe conditions. Therefore, it is necessary to minimize foreign matter, voids, etc., which significantly lower the electrical characteristics. Therefore, in order to prevent foreign substances from being mixed into the insulator, a method of filtering foreign substances in the base resin and the additives such as a crosslinking agent and an antioxidant through a screen mesh having small openings has been adopted. Dicumyl peroxide (DCP), which is commonly used as a cross-linking agent, has a melting point of about 40 ° C., and can be liquefied by heating. However, 4,4′-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol) used as an antioxidant (antiaging agent) has a melting point of about 155 ° C., so that liquefaction is difficult and liquefaction is difficult. Since the solubility in the liquefied DCP is low, the required amount cannot be dissolved in the liquefied DCP. Therefore, 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol) cannot be used after being previously filtered through a mesh having a small opening. Further, there is a method in which a required amount of DCP and 4,4′-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol) are sprinkled on polyethylene using a blender or the like, and the resulting mixture is introduced into an extruder and filtered. Even in this case, the extrusion temperature is 130 ° C
4,4'-thiobis (3-methyl-6-t
-Butylphenol) is a solid and has a problem that the screen mesh is clogged due to the presence of particles larger than the screen openings. On the other hand, bis [2-methyl-4- (3-n-alkylthiopropionyloxy) -5-t-butylphenyl] is used as an antioxidant.
Application of sulfide (trade name: ADK STAB AO23: manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) has also been studied (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-18).
No. 8785). Since this antioxidant is liquid at room temperature, it is possible to effectively remove foreign matter with a fine mesh. However, this AO23 becomes a charge trap site in the crosslinked polyethylene. In particular, there is a problem that the amount of charges trapped in a high electric field increases, and that mobility increases at a high temperature and tan δ at a high temperature and a high electric field increases. The rise of tan δ under high temperature and high electric field is caused by deterioration of insulation characteristics due to heat generation of the insulator layer,
This causes a decrease in the transmission capacity of the power cable due to an increase in the dielectric loss. As a method for solving this, a compound represented by the following formula (1) is added to a compound similar to AO23 by 90 /
A method of mixing at a ratio of 10 to 50/50 (weight% ratio) is known (JP-A-7-118463). Formula (1) (Wherein R is -C 12 H 25 or -C 14 H
Represents 29 . However, since the compound represented by the formula (1) has a special chemical structure, it is not a commercially available product that can be easily obtained, and the cost is high. In addition, the addition of the compound represented by the formula (1) increases the viscosity of the solution, which inevitably makes filtering with a fine mesh difficult. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a crosslinked polyethylene insulated power cable which can be manufactured at a low cost and has a reduced tan δ at a high temperature and a high electric field. Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies on means for solving these problems, and as a result,
AO23 and 4,4'-thiobis (3-methyl-6-
(t-butylphenol) and 95/5 to 80 by weight%.
Tan δ at high temperature and high electric field is reduced by using a crosslinked product of a composition obtained by mixing 0.2 to 0.5 part by weight of the antioxidant mixed at / 20 with 100 parts by weight of polyethylene as an insulator. It has been found that a crosslinked polyethylene insulated power cable can be provided, and based on this finding, the present invention has been accomplished. That is, according to the present invention, the insulator layer is composed of bis [2-methyl-4- (3-n-alkylthiopropionyloxy) -5-t-butylphenyl] sulfide 95 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of polyethylene.
% By weight and 5 to 20% by weight of 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol) and 0.2 to 0.5 part by weight of an antioxidant, crosslinked resin Bis [2-methyl-4- (3-n-alkylthiopropionyloxy)] in the crosslinked resin composition
[-5-t-butylphenyl] sulfide component having a graft ratio of 75% or more to polyethylene is provided. The polyethylene used in the present invention includes, for example, high- and medium-pressure polyethylene, low-pressure polyethylene, ultra-low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, ethylene-propylene copolymer, Examples include an ethylene-α-olefin copolymer, an ethylene-vinyl acetate copolymer, an ethylene-ethyl acrylate copolymer, an ethylene-styrene copolymer, and other copolymers. The crosslinked product of the resin composition of the present invention can be obtained by blending an organic peroxide conventionally used as a crosslinking agent with the above resin composition, and extruding the mixture to carry out heat crosslinking. The organic peroxide is not particularly limited as long as it is usually used for crosslinking. For example, benzoyl peroxide, dicumyl peroxide (DC
P), t-butylcumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di-tert-butylperoxyhexene, di-tert-butyl peroxide, 2,4-dichloro-benzoyl peroxide and the like. Can be. The crosslinking agent used in the present invention is preferably dicumyl peroxide. The compounding amount of the crosslinking agent is polyolefin 10
1.0 to 2.5 parts by weight per 0 parts by weight is preferred. If the amount is too small, crosslinking will not be performed sufficiently, and the mechanical properties and heat resistance of the insulating layer will decrease.If the amount is too large, burning will occur when the resin composition is extruded, and the electrical characteristics will decrease. . Next, the crosslinking reaction of the resin composition according to the present invention will be described. Antioxidant (hereinafter represented by AH)
Is crosslinked with an organic peroxide (hereinafter, represented by R'OOR '), the crosslinking reaction is generally considered to proceed as follows. ing. First, radicals are generated based on R'OOR '→ 2R'O. By thermal decomposition of R'OOR'. Then, this radical abstracts hydrogen from AH and PH, and the following formula: 3R′O · + AH + PH
→ 2R'OH + ・ A ・ R'O ・ + PH → 3R'O
Based on H + P. +. A., An antioxidant and a radical of polyethylene (.A. And P. in the formula) are generated. Then, at the same time as the crosslinking between the radicals of the polyethylene proceeds, the following formula: A · + 2P · → PA
By -P, the antioxidant is graft-polymerized to the polyethylene. Eventually, in the overall crosslinking reaction, the antioxidant is graft-polymerized to the ethylene main chain and fixed there. In the present invention, a mixed antioxidant is used as described above. For the sake of explanation, 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol) is referred to as "antioxidant A", Bis [2-methyl-4- (3-n-alkylthiopropionyloxy) -5-t-butylphenyl]
The sulfide is also called “antioxidant B”. Since 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol) (antioxidant A) has a phenolic hydroxyl group in the molecule, hydrogen is more easily extracted by the above radicals than polyethylene. Therefore, at the time of crosslinking, the antioxidant A
Since hydrogen abstraction occurs preferentially, the polymer is completely grafted to the polymer after crosslinking. When the antioxidant A is grafted onto the polymer, an increase in mobility at high temperature can be suppressed, and thus an increase in tan δ at high temperature and high electric field can be suppressed. On the other hand, bis [2-methyl-4- (3-n-
Alkylthiopropionyloxy) -5-t-butylphenyl] sulfide (antioxidant B) does not have a phenolic hydroxyl group, so hydrogen abstraction is carried out by n-
Will occur in the alkyl group. Therefore, the ease of hydrogen extraction is almost the same as that of polyethylene, so that a part of the antioxidant B remains ungrafted,
This causes tan δ to rise in a high electric field. The n-alkyl group is not particularly limited,
An n-alkyl group having 3 to 18 carbon atoms is preferable, for example,
n-butyl, n-propyl, n-hexyl, n-dodecyl, n-tetradecyl and the like. For example, bis [2-methyl-4- {3-n-alkyl (C 12
Or Adecastab AO23 (trade name, manufactured by Asahi Denka Kogyo KK) containing C 14 ) thiopropionyloxy {-5-t-butylphenyl] sulfide as a main component.
The antioxidant B used in the present invention may be a mixture having different n-alkyl groups. In the present invention, by mixing the antioxidant A with the antioxidant B as a mixed antioxidant, the grafting efficiency of the antioxidant B to polyethylene can be increased, thereby increasing the temperature at high temperatures. Tan at high electric field
δ rise can be suppressed. In order to suppress the rise of tan δ at high temperature and high electric field, the graft ratio of antioxidant B to polyethylene needs to be 75% or more. This is because if the graft ratio is lower than this, a sufficient effect cannot be obtained in suppressing the increase in tan δ. The graft ratio is preferably from 80 to 100%. The graft ratio of antioxidant B to polyethylene can be determined by slicing the obtained crosslinked polyethylene insulator and measuring IR before and after extracting the antioxidant B with a good solvent according to the following formula. Graft ratio (%) = absorbance at 1725 cm −1 after solvent extraction / absorbance at 1725 cm −1 before solvent extraction (1725 cm −1 is a characteristic peak of antioxidant B in IR.) In order to keep the graft ratio of the antioxidant B to polyethylene within the above range, it is preferable to increase the temperature at the time of crosslinking the insulator. If the crosslinking temperature is too low, the grafting reaction does not proceed sufficiently, so that the crosslinking temperature is generally preferably 200 ° C. or higher. In the mixed antioxidant of the present invention, the amount of the antioxidant A added to the antioxidant B is
/ Antioxidant A is expressed as a ratio of 95% to 80% by weight.
/ 20. If the amount of the antioxidant A is less than this, the graft ratio of the antioxidant B component to polyethylene cannot be increased to 75% or more, so that tan δ at a high temperature and a high electric field increases. When the amount of the antioxidant A is larger than this, the viscosity of the mixed antioxidant increases, so that not only filtering with a fine mesh becomes difficult, but also the separated antioxidant separates. As a result, stable characteristics (for example, antioxidant performance) cannot be obtained. The ratio of the amount of each antioxidant added is preferably 90/10 to 72/18. The added amount of the mixed antioxidant must be 0.2 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of polyethylene. If the addition amount is less than this, sufficient antioxidant properties cannot be obtained, and if it is more than this, tan δ at high temperature and high electric field will increase due to the effect of ungrafted components present in the insulator in trace amounts. It is. The added amount of the mixed antioxidant is based on 100 parts by weight of polyethylene.
0.3 to 0.4 parts by weight is preferred. Further, since the antioxidant A has an effect of preventing burning during extrusion, the addition of the antioxidant A to the antioxidant B also has the effect of being advantageous for long extrusion. The antioxidants A and B contained in the above-mentioned mixed antioxidants are both easily available or easily synthesized, and are advantageous from the viewpoint of reducing production costs. In the production of the insulated power cable of the present invention, the step of extrusion-coating the conductor with an insulator layer comprising a crosslinked body of the resin composition and providing the conductor can be carried out in a conventional manner. In addition, the conductor used for the insulated power cable of the present invention can be appropriately selected depending on the application and is not particularly limited, and a conductor generally used for a power cable can be used. The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto. In the following tables, numerical values indicate parts by weight unless otherwise specified. Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 The resin composition shown in Table 1 was extrusion-coated on the outer periphery of a 150 mm 2 conductor together with the resin for the inner semiconductive layer.
A cross-linking treatment was performed at 0 ° C. to produce a power cable having an insulator layer thickness of 6 mm. Note that DCP and the mixed antioxidant were filtered through a # 400 mesh having a mesh size of 33 μm in advance to remove foreign substances, and injected into an extruder using a pump. The following measurements and tests were performed on each of the obtained power cables. Measurement of Graft Ratio A 0.3 mm sliced sample was taken from the insulator layer of each power cable, and the sample was subjected to FTIR measurement. Thereafter, this sample was subjected to Soxhlet extraction with methylene chloride for 8 hours, dried, and subjected to FTIR measurement again to determine the graft ratio of the AO23 component to polyethylene. Measurement of tan δ For each power cable, use an automatic sharing bridge (manufactured by Soken Electric Co., Ltd., model: DAU-PSC-UA), frequency 50 Hz, measurement temperature 90 ° C., average electric field 25 k
The tan δ (%) was measured under the condition of V / mm. It should be noted that the tan δ value under this condition is 0.05% or less as a standard for acceptance. Measurement of residual elongation (aging test) A sample was taken from the insulation layer of each power cable and the thickness was 1 mm.
After processing into the No. 4 dumbbell shape specified in JIS K7113-1981,
In a gear oven specified in 1977, at a temperature of 150
An aging test was carried out at ℃ for 168 hours, and when the residual elongation rate (%) at that time was 80% or more, it was evaluated as ○, and when it was less than 80%, as X. Table 1 shows the above results. [Table 1] As is clear from Table 1, Comparative Example 1 shows that 4,4'-thiobis (3-
(Methyl-6-t-butylphenol) content is too low and the grafting ratio is low, so that the tan δ value becomes large and not at a practical level. In Comparative Example 2, the viscosity of the mixed antioxidant was too high because the content of 4,4′-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol) in the mixed antioxidant was too high compared to the range specified in the present invention. Is high, # 400
Due to the inability to filter on the mesh, it was impossible to manufacture the cable. On the other hand, the power cables (Examples 1 to 3) of the present invention have better tan δ values and residual elongation ratios than those of Comparative Examples 1 and 2, and particularly, the tan δ values are significantly improved. I understand. Examples 4 to 5 and Comparative Examples 3 to 4 The mixing ratio of the antioxidant was determined based on the weight% of AO23 / 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol).
And a cable was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a resin composition in which the antioxidant was added as shown in Table 2 was used, and the above measurement and test were performed. . The results are shown in Table 2. [Table 2] As is clear from Table 2, Comparative Examples 3 and 4
In any case, the graft ratio of AO23 is within the range specified in the present invention. However, in Comparative Example 3, since the amount of the mixed antioxidant was too small, the residual elongation was small and not practical. In Comparative Example 4, since the content of the mixed antioxidant was too high, the tan δ value was large and not at a practical level. On the other hand, the power cables (Examples 4 and 5) of the present invention have better tan δ values and residual elongation rates than Comparative Examples 3 and 4. The crosslinked polyethylene insulated power cable of the present invention has an excellent effect that it can be manufactured at a low cost, and tan δ at a high temperature and a high electric field is extremely reduced while maintaining the anti-aging performance. Play. Therefore, the crosslinked polyethylene insulated power cable of the present invention does not cause deterioration of the insulation characteristics or a decrease in the transmission capacity of the power cable due to an increase in the dielectric loss, and is suitable as an insulated power cable particularly at a high temperature and a high electric field.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 絶縁体層が、ポリエチレン100重量部
に対して、ビス〔2−メチル−4−(3−n−アルキル
チオプロピオニルオキシ)−5−t−ブチルフェニル〕
スルフィド95〜80重量%と4,4’−チオビス(3
−メチル−6−t−ブチルフェノール)5〜20重量%
とを含有してなる酸化防止剤を0.2〜0.5重量部配
合し架橋させた樹脂組成物よりなり、その架橋樹脂組成
物中のビス〔2−メチル−4−(3−n−アルキルチオ
プロピオニルオキシ)−5−t−ブチルフェニル〕スル
フィド成分のポリエチレンへのグラフト率が75%以上
であることを特徴とする架橋ポリエチレン絶縁電力ケー
ブル。
Claims: 1. An insulator layer comprising bis [2-methyl-4- (3-n-alkylthiopropionyloxy) -5-t-butylphenyl] based on 100 parts by weight of polyethylene.
95-80% by weight of sulfide and 4,4′-thiobis (3
-Methyl-6-t-butylphenol) 5 to 20% by weight
And a crosslinked resin composition containing 0.2 to 0.5 parts by weight of an antioxidant containing the following: bis [2-methyl-4- (3-n- A crosslinked polyethylene insulated power cable having a graft ratio of alkylthiopropionyloxy) -5-t-butylphenyl] sulfide component to polyethylene of 75% or more.
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