JP2021529245A - 電力ケーブル - Google Patents
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Abstract
本発明は電力ケーブルに関するものである。具体的に、本発明は環境に優しく、耐熱性及び機械的強度に優れるとともに、これらの物性とトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）関係にある柔軟性、屈曲性、耐衝撃性、熱安定性、耐寒性、敷設性、作業性などに優れた絶縁材料からなる絶縁層を有する電力ケーブルに関するものである。
Description
本発明は電力ケーブルに関するものである。具体的に、本発明は環境に優しくて耐熱性及び機械的強度に優れるとともに、これらの物性とトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）関係にある柔軟性、屈曲性、耐衝撃性、熱安定性、耐寒性、敷設性、作業性などに優れた絶縁材料からなる絶縁層を有する電力ケーブルに関するものである。
一般的な電力ケーブルは導体とこれを包む絶縁層とを含み、特に高電圧又は超高電圧電力ケーブルの場合、前記導体と絶縁層との間に内部半導電層、前記絶縁層を包む外部半導電層、前記外部半導電層を包むシース層などをさらに含むことができる。
最近、増加する電力需要に応じて高容量ケーブルの開発が要求されており、このためには、機械的、電気的特性に優れた絶縁層を製造するための絶縁材料が必要な状況になった。
従来、前記絶縁材料を構成する基材樹脂として、ポリエチレン、エチレン／プロピレン弾性共重合体（ＥＰＲ）、エチレン／プロピレン／ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）などのポリオレフィン系高分子を架橋させたものが一般的に使われて来た。このような従来の架橋樹脂は、甚だしくは高温下でも優れた柔軟性及び満足な電気的強度、機械的強度などを維持するからである。
しかし、絶縁材料を構成する基材樹脂として使われて来た前記架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）などは架橋型であるから前記架橋ポリエチレンなどの樹脂から製造された絶縁層を含むケーブルなどの寿命が尽きれば、前記絶縁層を構成する樹脂の再活用ができなく、焼却で廃棄するしかないから、環境に優しくない。
また、シース層の材料としてポリビニルクロリド（ＰＶＣ）を使う場合、これを前記絶縁材料を構成する架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）などから分離することが困り、焼却の際に有毒性塩素化物質が生成されるなど、環境に優しくない欠点がある。
一方、非架橋型の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又は低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）は、これから製造された絶縁層を含むケーブルなどの寿命が尽きれば前記絶縁層を構成する樹脂の再活用が可能であるなど、環境に優しいが、架橋型のポリエチレン（ＸＬＰＥ）に比べて耐熱性が劣等であり、低い運転温度によってその用途が非常に制限的な欠点がある。
一方、高分子自体の融点が１６０℃以上であり、架橋しなくても耐熱性に優れて環境に優しいポリプロピレン樹脂を基材樹脂として使うことを考慮することができる。ただ、前記ポリプロピレン樹脂は高い剛性（ｒｉｇｉｄｉｔｙ）による不十分な柔軟性、屈曲性（ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）などによって、これから製造される絶縁層を含むケーブルの敷設作業の際に作業性が落ち、その用途が制限される問題がある。
したがって、環境に優しくて製造コストが安いだけでなく、耐熱性及び機械的強度とこれらとトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）関係にある柔軟性、屈曲性、耐衝撃性、熱安定性、耐寒性、敷設性、作業性などを同時に満たすことができる電力ケーブルが切実に要求されている実情である。
本発明は環境に優しい電力ケーブルを提供することをその目的とする。
また、本発明は、耐熱性及び機械的強度とこれらとトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）関係にある柔軟性、屈曲性、耐衝撃性、熱安定性、耐寒性、敷設性、作業性などを同時に満たすことができる絶縁層を有する電力ケーブルを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明は、
導体及び前記導体を包む絶縁層を含む電力ケーブルであって、前記絶縁層はヘテロポリプロピレン樹脂を含む絶縁組成物から形成され、前記絶縁組成物から形成された絶縁試片は、規格ＡＳＴＭ Ｄ７９０にしたがって測定した常温での曲げ弾性率が５０〜１，２００ＭＰａであり、下記の式１によるプロピレン単量体のピーク率が０．３〜２．０であり、下記の式２によるキシレン不溶性が１０％以下である、電力ケーブルを提供する。
導体及び前記導体を包む絶縁層を含む電力ケーブルであって、前記絶縁層はヘテロポリプロピレン樹脂を含む絶縁組成物から形成され、前記絶縁組成物から形成された絶縁試片は、規格ＡＳＴＭ Ｄ７９０にしたがって測定した常温での曲げ弾性率が５０〜１，２００ＭＰａであり、下記の式１によるプロピレン単量体のピーク率が０．３〜２．０であり、下記の式２によるキシレン不溶性が１０％以下である、電力ケーブルを提供する。
［数１］
ピーク率＝ＣＨ３対称ベンドのピーク／ＣＨ２及びＣＨ３ベンドのピーク
前記式１で、
前記ＣＨ３対称ベンドのピークは、前記絶縁組成物に対するＦＴ−ＩＲ分析の際、プロピレン単量体を示す波数１４００ｃｍ−１〜１３４０ｃｍ−１の間に存在するＣＨ３対称バンドに対する吸収率のピーク値であり、
前記ＣＨ２及びＣＨ３ベンドのピークは、前記絶縁組成物に対するＦＴ−ＩＲ分析の際、エチレン単量体及びプロピレン単量体のそれぞれを示す波数１５００ｃｍ−１〜１４２０ｃｍ−１の間に存在するＣＨ２及びＣＨ３に対する吸収率のピーク値である。
ピーク率＝ＣＨ３対称ベンドのピーク／ＣＨ２及びＣＨ３ベンドのピーク
前記式１で、
前記ＣＨ３対称ベンドのピークは、前記絶縁組成物に対するＦＴ−ＩＲ分析の際、プロピレン単量体を示す波数１４００ｃｍ−１〜１３４０ｃｍ−１の間に存在するＣＨ３対称バンドに対する吸収率のピーク値であり、
前記ＣＨ２及びＣＨ３ベンドのピークは、前記絶縁組成物に対するＦＴ−ＩＲ分析の際、エチレン単量体及びプロピレン単量体のそれぞれを示す波数１５００ｃｍ−１〜１４２０ｃｍ−１の間に存在するＣＨ２及びＣＨ３に対する吸収率のピーク値である。
［数２］
キシレン不溶性＝（キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量／溶出前の絶縁試片の質量）×１００
前記式２で、
前記キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量は、０．３ｇの絶縁試片をキシレン溶媒に浸した後、６時間の間に沸点以上で沸かしてから常温まで冷却させた後、絶縁試片を取り出し、また１５０℃のオーブンで４時間乾燥させ、常温まで冷却させた後に測定した絶縁試片の質量である。
キシレン不溶性＝（キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量／溶出前の絶縁試片の質量）×１００
前記式２で、
前記キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量は、０．３ｇの絶縁試片をキシレン溶媒に浸した後、６時間の間に沸点以上で沸かしてから常温まで冷却させた後、絶縁試片を取り出し、また１５０℃のオーブンで４時間乾燥させ、常温まで冷却させた後に測定した絶縁試片の質量である。
ここで、前記式１によるプロピレン単量体のピーク率が０．４〜１．７であることを特徴とする、絶縁組成物を提供する。
また、前記式２によるキシレン不溶性が８％以下であることを特徴とする、絶縁組成物を提供する。
そして、前記曲げ弾性率が２００〜１，０００ＭＰａであることを特徴とする、絶縁組成物を提供する。
一方、前記ヘテロポリプロピレン樹脂は結晶性ポリプロピレンマトリックス内にゴムプロピレン共重合体が分散されたことを特徴とする、電力ケーブルを提供する。
また、前記結晶性ポリプロピレンマトリックスはプロピレン単独重合体又はプロピレン共重合体又はこれらの両者を含むことを特徴とする、電力ケーブルを提供する。
さらに、前記ゴムプロピレン共重合体は、エチレン及び１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテンなどのＣ４−１２アルファ−オレフィンからなる群から選択される１種以上のコモノマーを含むことを特徴とする、電力ケーブルを提供する。
本発明による電力ケーブルは、絶縁層素材として非架橋プロピレン重合体を採択することにより、環境に優しくて耐熱性及び機械的強度に優れるとともに、これとトレードオフ関係にある柔軟性、屈曲性、耐衝撃性、熱安定性、耐寒性、敷設性、作業性などを同時に満たすことができる優れた効果を現す。
以下、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。しかし、本発明はここで説明する実施例に限定されず、他の形態に具体化することもできる。むしろ、ここで開示する実施例は開示の内容が徹底的で完全になるように、そして当業者に本発明の思想を充分に伝達するために提供するものである。明細書全般にわたって同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
図１及び２は本発明による電力ケーブルの一実施例の横断面及び縦断面構造をそれぞれ示す。
図１及び図２に示すように、本発明による電力ケーブルは、銅、アルミニウムなどの伝導性物質からなる導体１０、絶縁性高分子などからなる絶縁層３０、前記導体１０を包み、前記導体１０と前記絶縁層３０との間の空気層をなくし、局部的な電界集中を緩和させるなどの役割を果たす内部半導電層２０、ケーブルの遮蔽役割及び絶縁層３０に均等な電界がかかるようにする役割を果たす外部半導電層４０、ケーブル保護のためのシース層５０などを含むことができる。
前記導体１０、絶縁層３０、半導電層２０、４０、シース層５０などの規格はケーブルの用途、送電圧などによって多様であり、前記絶縁層３０、半導電層２０、４０及びシース層５０を構成する材料は互いに同じか異なることができる。
前記導体１０は、電力ケーブルの柔軟性、屈曲性、敷設性、作業性などを向上させる側面で、複数の素線が撚り合わせられた撚線からなることができ、特に複数の素線が前記導体１０の円周方向に配列されることによって形成された複数の導体層を含むことができる。
本発明による電力ケーブルの絶縁層３０は、ポリプロピレン共重合体、例えば２個以上、具体的に結晶性及びゴム樹脂を含むヘテロポリプロピレン、具体的に結晶性ポリプロピレンマトリックス内にゴムプロピレン共重合体が分散されたヘテロポリプロピレン樹脂を含む非架橋熱可塑性樹脂を含む絶縁組成物から形成されることができる。
ここで、前記結晶性ポリプロピレンマトリックスは、プロピレン単独重合体及び／又はプロピレン共重合体を含むことができ、好ましくはプロピレン単独重合体を含むことができ、より好ましくはプロピレン単独重合体のみ含むことができる。前記プロピレン単独重合体は、単量体総重量を基準に、９９重量％以上、好ましくは９９．５重量％以上のプロピレンの重合によって形成されるポリプロピレンを意味する。
前記結晶性ポリプロピレンマトリックスは、通常の立体特異的チーグラーナッタ（Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎａｔｔａ）触媒、メタロセン触媒、拘束幾何触媒、他の有機金属又は配位触媒の下で重合されることができ、好ましくはチーグラーナッタ触媒又はメタロセン触媒の下で重合されることができる。ここで、前記メタロセンはシクロペンタジエンと遷移金属がサンドイッチ構造に結合した新しい有機金属化合物であるビス（シクロペンタジエニル）金属の総称であり、最も簡単な構造の一般式はＭ（Ｃ５Ｈ５）２（ここで、ＭはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｈｆなど）である。前記メタロセン触媒の下で重合されたポリプロピレンは触媒残量が約２００〜７００ｐｐｍと低いから、前記触媒残量によって前記ポリプロピレンを含む絶縁組成物の電気的特性が低下することを抑制するか最小化することができる。
一方、前記結晶性ポリプロピレンマトリックス内に分散されたゴムプロピレン共重合体は実質的に非晶性である。前記ゴムプロピレン共重合体はエチレン及び１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテンなどのＣ４−１２アルファオレフィンからなる群から選択される１種以上のコモノマーを含むことができる。
前記ゴムプロピレン共重合体は単量体プロピレン−エチレンゴム（ＰＥＲ）又はプロピレン−エチレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）であることができる。
本発明において、前記ゴムプロピレン共重合体の粒子サイズはマイクロサイズ又はナノサイズであることができる。前記ゴムプロピレン共重合体のこのような粒子サイズは前記結晶性ポリプロピレンマトリックス内での前記ゴムプロピレン共重合体の均一な分散を保障し、これを含む絶縁層の衝撃強度を改善させることができる。また、前記粒子サイズは前記粒子によって始まる亀裂の危険要因を減少させるとともに、既に形成された亀裂又はクラックを中断させる可能性を向上させる。
前記ヘテロポリプロピレン樹脂は非架橋型であるにもかかわらず、自体融点が高くて十分な耐熱性を発揮することにより、連続使用温度が向上した電力ケーブルを提供することができるだけでなく、非架橋型なので再活用が可能であるなど、環境に優しい優れた効果を現す。一方、従来の架橋型の樹脂は再活用が難しくて環境に優しくないだけでなく、絶縁層３０の形成時に架橋結合又はスクーチ（ｓｃｏｒｃｈ）が早期に発生すれば均一な生産能力を発揮することができないなど、長期押出性の低下を引き起こすことができる。
本発明において、前記絶縁層３０を形成する絶縁組成物は、核剤（ｎｕｃｌｅａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ）をさらに含むことができる。前記核剤はソルビトール（ｓｏｒｂｉｔｏｌ）系核剤であることができる。すなわち、前記核剤はソルビトール系核剤であり、例えば１，３：２，４−ビス（３，４−ジメチルジベンジリデン）ソルビトール（１，３：２，４−Ｂｉｓ（３，４−ｄｉｍｅｔｈｙｌｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ）Ｓｏｒｂｉｔｏｌ）、ビス（ｐ−メチルジベンジリデン）ソルビトール（Ｂｉｓ（ｐ−ｍｅｔｈｙｌｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ）Ｓｏｒｂｉｔｏｌ）、置換ジベンジリデンソルビトール（Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ Ｄｉｂｅｎｚｙｌｉｄｅｎｅ Ｓｏｒｂｉｔｏｌ）、これらの混合物であることができる。
前記核剤は、ケーブルの押出し工程で急冷しなくても前記非架橋熱可塑性樹脂の硬化を促進してケーブルの生産性を向上させるだけでなく、前記非架橋熱可塑性樹脂の硬化時に生成される結晶のサイズを小さく、好ましくは１〜１０μｍに制限することにより、製造される絶縁層の電気的特性を向上させることができ、さらに前記結晶が生成される結晶化サイトを多数形成させて結晶化度を増加させることにより、前記絶縁層の耐熱性、機械的強度なども同時に向上させる優れた効果を発揮する。
前記核剤は溶融温度が高いから約２３０℃の高温で射出及び押出し加工を行わなければならなく、２以上のソルビトール系核剤を組み合わせて使うことが好ましい。２個以上の相異なるソルビトール系核剤を組み合わせて使用する場合、低温でも核剤の発現性が高くなることができる。
前記核剤は、前記非架橋熱可塑性樹脂１００重量部を基準に、０．１〜０．５重量部含むことができる。前記核剤の含量が０．１重量部未満の場合、大きな結晶サイズ、例えば１０μｍを超える結晶サイズ及び不均一な結晶分布によって前記非架橋熱可塑性樹脂及びこれを含む絶縁層の耐熱性、電気的強度及び機械的強度が低下することができる反面、前記核剤の含量が０．５重量部を超える場合、余りにも小さい結晶サイズ、例えば１μｍ未満の結晶サイズによって前記結晶と前記樹脂の非晶性部分との間の表面の界面積の増加によって前記非架橋熱可塑性樹脂及びこれを含む絶縁層の交流絶縁破壊（ＡＣ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ；ＡＣＢＤ）特性、インパルス（ｉｍｐｕｌｓｅ）特性などが低下することができる。
本発明において、前記絶縁層３０を形成する絶縁組成物は絶縁油をさらに含むことができる。
前記絶縁油は、鉱油、合成油などを使うことができる。特に、前記絶縁油は、ジベンジルトルエン、アルキルベンゼン、アルキルジフェニルエタンのような芳香族炭化水素化合物からなる方向族系オイル、パラフィン系炭化水素化合物からなるパラフィン系オイル、ナフテン系炭化水素化合物からなるナフテン系オイル、シリコン油などを使うことができる。
一方、前記絶縁油の含量は、前記非架橋熱可塑性樹脂１００重量部を基準に、１〜１０重量部、好ましくは１〜７．５重量部であることができ、前記絶縁油の含量が１０重量部を超える場合、導体１０上に絶縁層３０を形成する押出し過程で前記絶縁油が溶出する現象が発生してケーブルの加工が難しくなる問題が発生することができる。
前記絶縁油は、前述したように、剛性（ｒｉｇｉｄｉｔｙ）が高くて柔軟性（ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）がちょっと低いポリプロピレン樹脂を基材樹脂とする絶縁層３０の柔軟性、屈曲性などをさらに改善することによってケーブルの敷設作業を容易にするとともに、前記ポリプロピレン樹脂が本質的に有する優れた耐熱性、機械的及び電気的特性を維持又は改善させる卓越した効果を現す。特に、前記絶縁油は、前記ポリプロピレン樹脂がメタロセン触媒下で重合される場合、多少狭い分子量分布によってちょっと低下した加工性を補充する優れた効果を現す。
本発明において、前記絶縁層３０を形成する絶縁組成物は、これから形成された絶縁試片の常温での曲げ弾性率が５０〜１、２００ＭＰａ（規格ＡＳＴＭ Ｄ７９０にしたがって測定）、好ましくは２００〜１，０００ＭＰａであり、プロピレン単量体のＦＴ−ＩＲピーク率（ｐｅａｋ ｒａｔｉｏ）が０．３〜２．０、好ましくは０．４〜１．７、キシレン不溶性（Ｘｙｌｅｎｅ Ｉｎｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ）が１０％以下、好ましくは８％以下であることができる。
ここで、規格ＡＳＴＭ Ｄ７９０にしたがって測定した曲げ弾性率は、直方体状の絶縁試片を２個の支持台上に置き、前記２個の支持台間の前記絶縁試片の中間部分に荷重を印加しながら絶縁試片の表面に破断が発生するか５．０％の変形が起こる時点に印加された荷重を測定することによって測定することができる。また、前記絶縁試片の常温での曲げ弾性率が５０ＭＰａ未満の場合、前記絶縁層３０の耐熱性、機械的特性などが十分でないことがある反面、１，２００ＭＰａを超える場合、前記絶縁層３０の柔軟性、耐寒性、敷設性、作業性などが大きく低下することができる。
また、前記プロピレン単量体のＦＴ−ＩＲピーク率（ｐｅａｋ ｒａｔｉｏ）は下記の式１によって計算することができる。
［数１］
ピーク率＝ＣＨ３対称ベンドのピーク／ＣＨ２及びＣＨ３ベンドのピーク
前記式１で、
前記ＣＨ３対称ベンド（ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｂｅｎｄ、又はｕｍｂｒｅｌｌａ ｍｏｄｅ）のピークは、図３に示すように、前記絶縁組成物に対するＦＴ−ＩＲ分析の際、プロピレン単量体を示す波数１４００ｃｍ−１〜１３４０ｃｍ−１の間に存在するＣＨ３対称バンドに対する吸収率のピーク値（該当波数内で最大値）であり、
前記ＣＨ２及びＣＨ３ベンドのピークは、図３に示すように、前記絶縁組成物に対するＦＴ−ＩＲ分析の際、エチレン単量体及びプロピレン単量体のそれぞれを示す波数１５００ｃｍ−１〜１４２０ｃｍ−１の間に存在するＣＨ２及びＣＨ３に対する吸収率のピーク値（該当波数内で最大値）である。
ピーク率＝ＣＨ３対称ベンドのピーク／ＣＨ２及びＣＨ３ベンドのピーク
前記式１で、
前記ＣＨ３対称ベンド（ｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｂｅｎｄ、又はｕｍｂｒｅｌｌａ ｍｏｄｅ）のピークは、図３に示すように、前記絶縁組成物に対するＦＴ−ＩＲ分析の際、プロピレン単量体を示す波数１４００ｃｍ−１〜１３４０ｃｍ−１の間に存在するＣＨ３対称バンドに対する吸収率のピーク値（該当波数内で最大値）であり、
前記ＣＨ２及びＣＨ３ベンドのピークは、図３に示すように、前記絶縁組成物に対するＦＴ−ＩＲ分析の際、エチレン単量体及びプロピレン単量体のそれぞれを示す波数１５００ｃｍ−１〜１４２０ｃｍ−１の間に存在するＣＨ２及びＣＨ３に対する吸収率のピーク値（該当波数内で最大値）である。
ここで、前記波数（ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｒ）は波動における単位長さ当たり変化する位相の大きさを意味する。
すなわち、前記プロピレンピーク率が０．３未満の場合、前記絶縁組成物から形成される前記絶縁層３０は耐熱性、機械的特性などが十分でない反面、２．０を超える場合、前記絶縁層３０及びこれを含むケーブルの柔軟性、耐寒性、敷設性、作業性などが大きく低下することができる。
一方、前記キシレン不溶性（Ｘｙｌｅｎｅ Ｉｎｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ）は下記の式２によって計算することができる。
［数２］
キシレン不溶性＝（キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量／溶出前の絶縁試片の質量）×１００
前記式２で、キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量は、０．３ｇの絶縁試片をキシレン溶媒に浸した後、６時間の間に沸点以上、例えば１５０℃以上で沸かしてから常温まで冷却させた後、絶縁試片を取り出し、また１５０℃のオーブンで４時間乾燥させ、常温まで冷却させた後に測定した絶縁試片の質量を意味する。
キシレン不溶性＝（キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量／溶出前の絶縁試片の質量）×１００
前記式２で、キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量は、０．３ｇの絶縁試片をキシレン溶媒に浸した後、６時間の間に沸点以上、例えば１５０℃以上で沸かしてから常温まで冷却させた後、絶縁試片を取り出し、また１５０℃のオーブンで４時間乾燥させ、常温まで冷却させた後に測定した絶縁試片の質量を意味する。
すなわち、キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量は当該絶縁試片からキシレン溶媒に溶出するゴムポリプロピレン共重合体が除去されて残った結晶性ポリプロピレンマトリックス、その他の添加剤の総質量に相当し、よって前記キシレン不溶性が１０％を超える場合、すなわち前記絶縁試片内の結晶性部分の含量が過度なとき、前記絶縁層３０の柔軟性、耐寒性、敷設性、作業性などが大きく低下することができる。
［実施例］
１．製造例
下記の表１に記載したピーク率、曲げ弾性率及びキシレン不溶性を有する絶縁組成物、これから形成された絶縁試片及びこれから形成された絶縁層を有するケーブル試片をそれぞれ製造した。
１．製造例
下記の表１に記載したピーク率、曲げ弾性率及びキシレン不溶性を有する絶縁組成物、これから形成された絶縁試片及びこれから形成された絶縁層を有するケーブル試片をそれぞれ製造した。
２．物性評価
１）柔軟性評価
実施例及び比較例のそれぞれのケーブル試片を地面に対して垂直に配置し、その両側にテストシリンダー（ｔｅｓｔ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）（直径：２５（Ｄ＋ｄ）；Ｄ：ケーブル外径、ｄ：導体直径）を接触させた状態で前記ケーブル試片を前記テストシリンダー（ｔｅｓｔ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）の円周曲面に沿って両方向に１８０°だけ３回繰り返し屈曲した後、ケーブル絶縁層の外観を肉眼で観察して、折れ、クラック、破損、白化現象などを確認した。折れ、クラック、破損及び白化現象の一つでも観察される場合は不良である。
１）柔軟性評価
実施例及び比較例のそれぞれのケーブル試片を地面に対して垂直に配置し、その両側にテストシリンダー（ｔｅｓｔ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）（直径：２５（Ｄ＋ｄ）；Ｄ：ケーブル外径、ｄ：導体直径）を接触させた状態で前記ケーブル試片を前記テストシリンダー（ｔｅｓｔ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）の円周曲面に沿って両方向に１８０°だけ３回繰り返し屈曲した後、ケーブル絶縁層の外観を肉眼で観察して、折れ、クラック、破損、白化現象などを確認した。折れ、クラック、破損及び白化現象の一つでも観察される場合は不良である。
２）常温機械的特性評価
実施例及び比較例のそれぞれの絶縁試片に対して規格ＫＳＣ ＩＥＣ ６０８１１−５０１にしたがって引張強度及び伸び率をそれぞれ測定した。引張強度は１．２７ｋｇ／ｍｍ２以上、伸び率は３５０％以上でなければならない。
実施例及び比較例のそれぞれの絶縁試片に対して規格ＫＳＣ ＩＥＣ ６０８１１−５０１にしたがって引張強度及び伸び率をそれぞれ測定した。引張強度は１．２７ｋｇ／ｍｍ２以上、伸び率は３５０％以上でなければならない。
３）加熱後機械的特性評価
実施例及び比較例のそれぞれの絶縁試片を規格ＮＥＮ−ＨＤ ６２０ Ｓ２にしたがって１３５±３℃で２４０時間加熱した後、規格ＫＳＣ ＩＥＣ ６０８１１−５０１にしたがって引張強度及び伸び率を測定した。加熱後の引張強度は１．２７ｋｇ／ｍｍ２以上、加熱後の伸び率は３５０％以上でなければならない。
実施例及び比較例のそれぞれの絶縁試片を規格ＮＥＮ−ＨＤ ６２０ Ｓ２にしたがって１３５±３℃で２４０時間加熱した後、規格ＫＳＣ ＩＥＣ ６０８１１−５０１にしたがって引張強度及び伸び率を測定した。加熱後の引張強度は１．２７ｋｇ／ｍｍ２以上、加熱後の伸び率は３５０％以上でなければならない。
４）耐寒性評価
実施例及び比較例のそれぞれの絶縁試片に対して規格ＡＳＴＭ Ｄ７４６にしたがって脆化温度を測定した。脆化温度は−３５℃以下でなければならない。
実施例及び比較例のそれぞれの絶縁試片に対して規格ＡＳＴＭ Ｄ７４６にしたがって脆化温度を測定した。脆化温度は−３５℃以下でなければならない。
前記物性評価結果は下記の表２に示す通りである。
前記表２に示したように、本発明による絶縁組成物が適用された実施例１〜４は、ピーク率、曲げ弾性率及びキシレン不溶性が精密に調節された場合、常温機械的特性、耐熱性、熱安定性、耐寒性、柔軟性などが同時に優れることが確認された。
ただ、比較例１は、絶縁組成物のピーク率が低くてプロピレン含量が十分でなくて融点（Ｔｍ）が低くなり、これにより耐熱性が大きく低下し、比較例２は、絶縁組成物のキシレン不溶性が基準超過であるからゴム成分含量が低くなり、よって耐寒性、柔軟性などが大きく低下し、さらに樹脂状態が不安定であって加熱後の伸び率が大きく低下したことが確認された。
また、比較例３及び４は、絶縁組成物のピーク率及び曲げ弾性率が基準超過であるか、ピーク率、曲げ弾性率及びキシレン不溶性の全てが基準超過であることから耐熱性、耐寒性及び柔軟性が大きく低下したことが確認された。
前記表４に示したように、本発明による実施例１〜４は適切な耐寒性、柔軟性、屈曲性などを保有することによって機械的強度も十分であることが確認されたが、比較例１及び２は不適切なベース樹脂によって耐寒性が大きく低下し、柔軟性及び屈曲性などが大きく低下したことが確認された。本明細書は本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野の当業者は以下で開示する特許請求の範囲に記載する本発明の思想及び領域から逸脱しない範疇内で本発明を多様に修正及び変更して実施することができるであろう。したがって、変形された実施が基本的に本発明の特許請求の範囲の構成要素を含めばいずれも本発明の技術的範疇に含まれると見なさなければならない。
Claims (8)
- 絶縁組成物であって、
ヘテロポリプロピレン樹脂を含み、
前記絶縁組成物から形成された絶縁試片は、規格ＡＳＴＭ Ｄ７９０にしたがって測定した常温での曲げ弾性率が５０〜１，２００ＭＰａであり、下記の式１によるプロピレン単量体のピーク率が０．３〜２．０であり、下記の式２によるキシレン不溶性が１０％以下である、絶縁組成物。
［数１］
ピーク率＝ＣＨ３対称ベンドのピーク／ＣＨ２及びＣＨ３ベンドのピーク
前記式１で、
前記ＣＨ３対称ベンドのピークは、前記絶縁組成物に対するＦＴ−ＩＲ分析の際、プロピレン単量体を示す波数１４００ｃｍ−１〜１３４０ｃｍ−１の間に存在するＣＨ３対称バンドに対する吸収率のピーク値であり、
前記ＣＨ２及びＣＨ３ベンドのピークは、前記絶縁組成物に対するＦＴ−ＩＲ分析の際、エチレン単量体及びプロピレン単量体のそれぞれを示す波数１５００ｃｍ−１〜１４２０ｃｍ−１の間に存在するＣＨ２及びＣＨ３に対する吸収率のピーク値である。
［数２］
キシレン不溶性＝（キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量／溶出前の絶縁試片の質量）×１００
前記式２で、前記キシレン溶媒での溶出後の絶縁試片の質量は、０．３ｇの絶縁試片をキシレン溶媒に浸した後、６時間の間に沸点以上で沸かしてから常温まで冷却させた後、絶縁試片を取り出し、また１５０℃のオーブンで４時間乾燥させ、常温まで冷却させた後に測定した絶縁試片の質量である。 - 前記式１によるプロピレン単量体のピーク率が０．４〜１．７であることを特徴とする、請求項１に記載の絶縁組成物。
- 前記式２によるキシレン不溶性が８％以下であることを特徴とする、請求項２に記載の絶縁組成物。
- 前記曲げ弾性率が２００〜１，０００ＭＰａであることを特徴とする、請求項３に記載の絶縁組成物。
- 前記ヘテロポリプロピレン樹脂は、結晶性ポリプロピレンマトリックス内にゴムプロピレン共重合体が分散されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の絶縁組成物。
- 前記結晶性ポリプロピレンマトリックスは、プロピレン単独重合体又はプロピレン共重合体又はこれらの両者を含むことを特徴とする、請求項５に記載の絶縁組成物。
- 前記ゴムプロピレン共重合体は、エチレン及び１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテンなどのＣ４−１２アルファ−オレフィンからなる群から選択される１種以上のコモノマーを含むことを特徴とする、請求項５に記載の絶縁組成物。
- 導体及び前記導体を包む絶縁層を含む電力ケーブルであって、
前記絶縁層は請求項１〜４のいずれか一項に記載の絶縁組成物から形成される、電力ケーブル。
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