JP2023149118A - 電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物および電力ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】水トリーの成長を抑制し、かつ誘電損失正接を低下できる、電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物および電力ケーブルを提供する。
【解決手段】電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物は、成分（ａ）と成分（ｂ）と成分（ｃ）と成分（ｄ）とを含み、前記成分（ａ）は、ポリエチレンであり、前記成分（ｂ）は、樹脂（ｂ１）および樹脂（ｂ２）から選択される少なくとも１種の樹脂であり、前記樹脂（ｂ１）は、不飽和有機酸およびその誘導体から選択される少なくとも１種の変性モノマーがグラフトされた樹脂であり、前記樹脂（ｂ２）は、エチレン－アクリレート共重合体、エチレン－アクリル酸共重合体およびエチレン－酢酸ビニル共重合体から選択される少なくとも１種のエチレン系共重合体であり、前記成分（ｃ）は、水トリー抑制剤であり、前記成分（ｄ）は、架橋剤である。
【選択図】図１

Description

本開示は、電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物および電力ケーブルに関する。

従来の電力ケーブルに用いられてきた架橋性ポリエチレン（ＸＬＰＥ）は、水分の多い環境下で電力ケーブルの絶縁体として運用していると、水トリーが発生する。水トリーは、樹脂中の異物や気泡（ボイド）から生じる樹枝状の欠陥である。

電力ケーブルに電気を流すことで生じる水の誘電泳動により、樹脂中の水分が異物やボイド界面に集中することで、水トリーは成長する。水トリーは電力ケーブルの破壊を引き起こすので、水トリーの成長を抑制させることが求められている。

水トリーの成長抑制のために、ＸＬＰＥ樹脂では、疎水性のポリエチレンに親水性の分子、例えばポリエチレングリコール類を添加する。ポリエチレングリコール類のような親水性の分子により、ＸＬＰＥ樹脂中で水分が均一に分散するので、異物やボイド界面への水分の集中が抑えられ、水トリーの成長が抑制される。

また、特許文献１では、ポリオレフィンまたは架橋ポリオレフィンと少量の高分子量ポリエチレングリコールとを含む電気絶縁用ポリオレフィン組成物が開示されている。また、ポリプロピレングリコールのような低親水性、もしくは疎水性の材料は絶縁体中の水トリーの生成を防止しないという技術も開示されている。

このように、親水性の分子を添加して、水トリーの成長を抑制している。しかしながら、親水性分子の添加は、樹脂の誘電損失正接（ｔａｎδ）を増加させるため、電力ケーブルの電力輸送効率が低下する。

米国特許第４３０５８４９号明細書

本開示の目的は、水トリーの成長を抑制し、かつ誘電損失正接を低下できる、電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物および電力ケーブルを提供することである。

［１］ 成分（ａ）と成分（ｂ）と成分（ｃ）と成分（ｄ）とを含み、前記成分（ａ）は、ポリエチレンであり、前記成分（ｂ）は、樹脂（ｂ１）および樹脂（ｂ２）から選択される少なくとも１種の樹脂であり、前記樹脂（ｂ１）は、不飽和有機酸およびその誘導体から選択される少なくとも１種の変性モノマーがグラフトされた樹脂であり、前記樹脂（ｂ２）は、エチレン－アクリレート共重合体、エチレン－アクリル酸共重合体およびエチレン－酢酸ビニル共重合体から選択される少なくとも１種のエチレン系共重合体であり、前記成分（ｃ）は、水トリー抑制剤であり、前記成分（ｄ）は、架橋剤である、電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物。
［２］ 前記成分（ｃ）は、ポリアルキレングリコールおよびその誘導体、ポリグリセリン、グリセリン脂肪酸エステル、ならびにソルビットエステルから選択される少なくとも１種の化合物である、上記［１］に記載の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物。
［３］ 前記電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物を架橋させてなる架橋物の、９０℃で３０ｋＶ／ｍｍの誘電損失正接が１．０％以下である、上記［１］または［２］に記載の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物。
［４］ 前記樹脂（ｂ１）は、不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸無水物および不飽和ジカルボン酸誘導体から選択される少なくとも１種の変性モノマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、オレフィン系共重合体から選択される少なくとも１種の樹脂に付加している、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物。
［５］ 前記電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物に含まれる前記成分（ｂ）の含有割合は、３．０ｗｔ％以上２５．０ｗｔ％以下である、上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物。
［６］ 導体と、前記導体の外側に配置され、前記導体を取り囲む内部半導電層と、前記内部半導電層の外側に配置され、前記内部半導電層を取り囲む、上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物を架橋させてなる絶縁層と、前記絶縁層の外側に配置され、前記絶縁層を取り囲む外部半導電層とを備える電力ケーブル。

本開示によれば、水トリーの成長を抑制し、かつ誘電損失正接を低下できる、電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物および電力ケーブルを提供することができる。

図１は、実施形態の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物を適用した電力ケーブルの一例を示す横断面図である。 図２は、水トリー試験を示す概略図である。

以下、実施形態に基づき詳細に説明する。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、水トリーの成長抑制のために水トリー抑制剤を含有しても、特定の成分を含有することによって、水トリー抑制剤に起因する誘電損失正接の増加を抑制できることを見出し、かかる知見に基づき本開示を完成させるに至った。

実施形態の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物（以下、単に絶縁性樹脂組成物ともいう）は、成分（ａ）と成分（ｂ）と成分（ｃ）と成分（ｄ）とを含み、成分（ａ）は、ポリエチレンであり、成分（ｂ）は、樹脂（ｂ１）および樹脂（ｂ２）から選択される少なくとも１種の樹脂であり、樹脂（ｂ１）は、不飽和有機酸およびその誘導体から選択される少なくとも１種の変性モノマーがグラフトされた樹脂であり、樹脂（ｂ２）は、エチレン－アクリレート共重合体、エチレン－アクリル酸共重合体およびエチレン－酢酸ビニル共重合体から選択される少なくとも１種のエチレン系共重合体であり、成分（ｃ）は、水トリー抑制剤であり、成分（ｄ）は、架橋剤である。

実施形態の絶縁性樹脂組成物は、構成要素として、成分（ａ）と成分（ｂ）と成分（ｃ）と成分（ｄ）とを含む。絶縁性樹脂組成物を架橋させてなる架橋物（以下、単に架橋物ともいう）は、絶縁体であり、電力ケーブルの絶縁層に好適に用いられる。

絶縁性樹脂組成物に含まれる成分（ａ）は、ポリエチレンである。ポリエチレンとしては、低圧プロセスでも高圧プロセスでも製造し得るが、高圧プロセスで製造される低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）であることが好ましい。

絶縁性樹脂組成物に含まれる成分（ｂ）は、樹脂（ｂ１）および樹脂（ｂ２）から選択される少なくとも１種の樹脂である。成分（ｂ）は、成分（ｃ）である水トリー抑制剤に起因する、絶縁性樹脂組成物の架橋物における誘電損失正接の上昇を抑制する。

樹脂（ｂ１）は、不飽和有機酸およびその誘導体から選択される少なくとも１種の変性モノマーがグラフトされた樹脂（以下、単にグラフト樹脂ともいう）である。

変性モノマーのグラフトにより樹脂に導入される官能基としては、Ｃ＝Ｏ結合を有する官能基であることが好ましい。そのなかでも、カルボニル基、カルボキシル基、エステル基、酸無水物、アミド基、イミド基であることが好ましい。成分（ｃ）である水トリー抑制剤は、樹脂にグラフトした分子中のＣ＝Ｏとの水素結合で拘束されることで、電場による分子運動が抑制される。このように、樹脂にグラフトした分子中のＣ＝Ｏは、水トリー抑制剤の運動を抑制するため、架橋物の誘電損失正接を効率的に低下することができる。また、グラフト樹脂は、水トリー抑制剤の分散性を改善できると共に、架橋物のブリードアウトを抑制できる。

好ましい変性モノマーとしては、不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸無水物および不飽和ジカルボン酸誘導体である。このような変性モノマーがグラフトされた樹脂（ｂ１）としては、不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸無水物および不飽和ジカルボン酸誘導体から選択される少なくとも１種の変性モノマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、オレフィン系共重合体から選択される少なくとも１種の樹脂に付加していることが好ましい。ポリエチレンとしては、高圧プロセスで製造される低密度ポリエチレンであることが好ましい。

不飽和ジカルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸およびイタコン酸であることが好ましい。不飽和ジカルボン酸無水物としては、無水マレイン酸および無水イタコン酸であることが好ましい。不飽和ジカルボン酸誘導体としては、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸ジエチル、フマル酸モノメチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、マレイン酸モノアミド、マレイミド、Ｎ－フェニルマレイミドおよびＮ－シクロヘキシルマレイミドであることが好ましい。これらは単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。そのなかでも、五員環の環状酸無水物である無水マレイン酸であることが好ましい。

変性モノマーのグラフト量は、グラフト樹脂中の０．２５ｗｔ％以上２．００ｗｔ％以下であることが好ましい。この範囲で変性モノマーがグラフトされると、絶縁性樹脂組成物中で変性モノマーが均一に分散するので、系内の誘電損失正接を均一に低下させることができる。

変性モノマーが無水マレイン酸である場合、絶縁性樹脂組成物に含まれる変性モノマーの含有割合は、０．０１ｗｔ％以上０．５０ｗｔ％以下であることが好ましい。この範囲で無水マレイン酸が絶縁性樹脂組成物に含有されると、系内の誘電損失正接を均一に抑制することができる。特に、０．５０ｗｔ％超で無水マレイン酸を含有する場合は、混練装置や押出し装置の金属内壁にグラフト樹脂が固着し、樹脂組成の均一性を低下させることがある。その結果、水トリーの成長が促進されることがある。

グラフト樹脂の調製方法としては、例えば特許第６２０５０３２号明細書の段落［００９８］に記載の方法によって、原料となるポリエチレン、酸化防止剤、変性モノマーおよび有機過酸化物を押出機内で混合して加熱、反応させることにより得ることができる。

樹脂（ｂ２）は、エチレン－アクリレート共重合体、エチレン－アクリル酸共重合体およびエチレン－酢酸ビニル共重合体から選択される少なくとも１種のエチレン系共重合体である。

エチレン－アクリレート共重合体としては、エチレン－メチルアクリレート共重合体、エチレン－エチルアクリレート共重合体、エチレン－ブチルアクリレート共重合であることが好ましい。

絶縁性樹脂組成物に含まれる成分（ｂ）の含有割合について、下限値は、好ましくは３．０ｗｔ％以上、より好ましくは４．０ｗｔ％以上であり、上限値は、好ましくは２５．０ｗｔ％以下、より好ましくは１５．０ｗｔ％以下である。成分（ｂ）の含有割合が上記範囲内であると、絶縁性樹脂組成物の架橋物の誘電損失正接を十分に低下することができる。

成分（ｂ）について、樹脂（ｂ１）は、樹脂（ｂ２）に比べて、架橋物の誘電損失正接を効率的に低下できる。そのため、絶縁性樹脂組成物は、樹脂（ｂ１）を含むことが好ましい。

絶縁性樹脂組成物に含まれる成分（ｃ）は、水トリー抑制剤である。成分（ｃ）である水トリー抑制剤は、親水性分子であり、絶縁性樹脂組成物の架橋物に吸湿性を付与することができる。架橋物への吸湿性の付与により、架橋物中の水分が均一に分散されるため、異物やボイド界面への水分の集中が抑えられ、架橋物中の水トリーの成長を抑制できる。

水トリー抑制剤は、ポリアルキレングリコールおよびその誘導体、ポリグリセリン、グリセリン脂肪酸エステル、ならびにソルビットエステルから選択される少なくとも１種の化合物であることが好ましい。

ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール－ポリプロピレングリコールのブロックコポリマー、およびこれらのアルキルエーテルもしくはカルボン酸エステルであることが好ましい。これらの水トリー抑制剤は、水分子との水素結合により絶縁性樹脂組成物の架橋物に吸湿性を付与することが目的であり、ポリアルキレングリコール誘導体はポリアルキレングリコール同様の効果を発現する。ポリアルキレングリコールおよびその誘導体は、ドライブレンド時に樹脂ペレットに吸収させて使用する場合には、６０℃で液体であることが好ましい。ポリグリセリンは、複数のグリセリンがエーテル結合により重合した化合物であり、直鎖状や環状、分岐状構造をとることができる。また、これらポリグリセリンをアルキルエーテル化、カルボン酸エステル化とすることで、本開示の絶縁性樹脂組成物への分散性が改善する。特に脂肪酸エステル化で絶縁性樹脂組成物へ導入することが化合物の製造安定性の点で好ましい。ソルビットはグルコースより誘導された多価アルコールであり、ソルビットエステルはソルビットの１つ以上の水酸基を脂肪酸でエステル化した化合物である。ソルビットはエステル化により絶縁性樹脂組成物へ分散することができる。

絶縁性樹脂組成物の架橋物におけるブリードアウトを抑制するため、水トリー抑制剤の数平均分子量は、好ましくは１０００以上、より好ましくは３０００以上、さらに好ましくは９０００以上である。一方で、溶融混練時の水トリー抑制剤の分散性を良好にするため、水トリー抑制剤の数平均分子量は３００００以下であることが好ましい。また、取り扱い容易性から、水トリー抑制剤の数平均分子量は２００００以下であることが好ましい。

絶縁性樹脂組成物に含まれる水トリー抑制剤の含有割合について、下限値は、好ましくは０．１ｗｔ％以上、より好ましくは０．２ｗｔ％以上であり、上限値は、好ましくは２．０ｗｔ％以下、より好ましくは１．０ｗｔ％以下である。水トリー抑制剤の含有割合が上記範囲内であると、絶縁性樹脂組成物の架橋物における水トリーの成長を十分に抑制できる。また、水トリー抑制剤の含有割合が１．０ｗｔ％以下であると、架橋物のブリードアウトをさらに抑制できる。

絶縁性樹脂組成物に含まれる成分（ｄ）は、架橋剤であり、成分（ａ）であるポリエチレンを架橋させる。成分（ｄ）である架橋剤は、ジ－ｔ－ヘキシルパーオキサイド（日油社製パーヘキシルＤ）、ジクミルパーオキサイド（日油社製パークミルＤ）、２, ５－ジメチル－２, ５－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサン（日油社製パーヘキサ２５Ｂ）、α, α' －ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン（日油社製パーブチルP ）、ｔ－ブチルクミルパーオキサイド（日油社製パーブチルＣ）、ジ－ｔ－ブチルパーオキサイド（日油社製パーブチルＤ）であることが好ましい。これらは単独でまたは２種以上を組み合わせて使用することができる。そのなかでも、ジクミルパーオキサイドであることが好ましい。

絶縁性樹脂組成物に含まれる架橋剤の含有割合について、下限値は、好ましくは０．１ｗｔ％以上、より好ましくは０．５ｗｔ％以上であり、上限値は、好ましくは５．０ｗｔ％以下、より好ましくは３．０ｗｔ％以下である。架橋剤の含有割合が上記範囲内であると、絶縁性樹脂組成物を良好に架橋できる。

また、絶縁性樹脂組成物は、上記の成分（ａ）、成分（ｂ）、成分（ｃ）および成分（ｄ）に加えて、酸化防止剤を含んでもよい。酸化防止剤としては、ラジカル捕捉を主目的としたヒンダードフェノール系酸化防止剤と、過酸化物分解を主目的としたリン系酸化防止剤または硫黄系酸化防止剤との併用が好ましい。

絶縁性樹脂組成物に含まれる酸化防止剤の含有割合について、下限値は、好ましくは０．０１ｗｔ％以上、より好ましくは０．２０ｗｔ％以上であり、上限値は、好ましくは１．００ｗｔ％以下、より好ましくは０．６０ｗｔ％以下である。酸化防止剤の含有割合が上記範囲内であると、絶縁性樹脂組成物の架橋物における酸化劣化を良好に抑制できる。

また、絶縁性樹脂組成物の架橋物における水トリーの成長抑制および誘電損失正接の低下を阻害しない限りにおいて、絶縁性樹脂組成物は、上記成分に加えて、各種物質を含んでもよい。各種物質としては、安定剤、滑剤、無機充填材、表面処理剤、難燃剤、酸スカベンジャー、電圧安定剤などが挙げられる。

絶縁性樹脂組成物は、成分（ａ）に対し、成分（ｂ）、成分（ｃ）、成分（ｄ）などを、ヘンシェルミキサーなどによるドライブレンド後に溶融混練することで得ることができる。溶融混練の装置としては、単軸または二軸押出し機、バンバリー、ニーダーなどの混練機を用いることができる。特に、連続加工が可能である、単軸または二軸押出し機に異物を取り除く目的で目開き１００μｍ以下の金属メッシュフィルターを取り付けて、樹脂押出しを行うことが好ましい。成分（ｄ）を添加した後の絶縁性樹脂組成物は、１２０℃以上１３５℃以下で混練を行うことが好ましい。

絶縁性樹脂組成物の比重は、０．９１以上０．９３以下であることが好ましい。

また、絶縁性樹脂組成物を架橋させてなる架橋物の、９０℃で３０ｋＶ／ｍｍの誘電損失正接は、好ましくは１．０％以下、より好ましくは０．５％以下である。架橋物の上記誘電損失正接が上記範囲内であると、絶縁性樹脂組成物の架橋物を絶縁層に適用した電力ケーブルについて、誘電損失正接が小さいため、電力輸送効率を向上できる。

架橋物の上記誘電損失正接は、ＪＩＳ Ｃ ２１３８に準じて９０℃で３０ｋＶ／ｍｍの条件で測定したときの値である。なお、誘電損失正接は、温度および課電電界依存性があり、上記絶縁性樹脂組成物の架橋物を２３℃で１０ｋＶ／ｍｍの条件で測定すると、架橋物の誘電損失正接は０．１％以下である。

また、絶縁性樹脂組成物の架橋物における水トリーの成長抑制のため、架橋物の吸湿率は、５００ｐｐｍ以上であることが好ましく、８００ｐｐｍ以上であることがより好ましい。架橋物への吸湿性の付与により、架橋物中の水分が均一に分散し、架橋物中の水トリーの成長を抑制できる。また、架橋物の絶縁耐力の観点から、架橋物の吸湿率は２０００ｐｐｍ以下であることが好ましい。

また、ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準じて溶融温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆで測定したときの架橋物の樹脂流動性は、好ましくは０．５ｇ／１０分以上５．０ｇ／１０分以下、より好ましくは０．５ｇ／１０分以上３．０ｇ／１０分以下である。樹脂流動性が上記範囲内であると、架橋物からのトリー抑制剤のブリードアウトを抑制できると共に、架橋物の形状を長期に亘って維持できる。

実施形態の絶縁性樹脂組成物を架橋することで得られる架橋物は、絶縁体である。このような絶縁性樹脂組成物の架橋物を絶縁層に適用した電力ケーブルでは、絶縁層における水トリーの成長を抑制でき、かつ誘電損失正接を低下できることから、高圧や超高圧で電力ケーブルを使用しても、電力ケーブルは効率よく送電することができる。このような電力ケーブルは、地底ケーブルや海底ケーブルに好適に使用される。電力ケーブルが交流電力ケーブルであると、水トリーの成長抑制および誘電損失正接の低下の効果をさらに有効的に発揮する。

図１は、実施形態の絶縁性樹脂組成物を適用した電力ケーブルの一例を示す横断面図である。

図１に示すように、電力ケーブル１は、導体２、導体２の外側に配置される内部半導電層３、内部半導電層３の外側に配置され、上記の絶縁性樹脂組成物を架橋させてなる絶縁層４、および絶縁層４の外側に配置される外部半導電層５を備える。内部半導電層３は、導体２を取り囲む。絶縁層４は、内部半導電層３を取り囲む。外部半導電層５は、絶縁層４を取り囲む。このように、電力ケーブル１では、銅やアルミニウムなどの金属から構成される導体２上に、内部半導電層３と絶縁層４と外部半導電層５とが、この順に積層されている。

内部半導電層３および外部半導電層５は、例えば、エチレン－エチルアクリレート共重合体、エチレン－メチルアクリレート共重合体、エチレン－ブチルアクリレート共重合体、またはエチレン－酢酸ビニル共重合体などのエチレン系共重合体と、オレフィン系エラストマーと、導電性のカーボンブラックとを含んでいる。

また、電力ケーブル１は、外部半導電層５の外側に配置され、外部半導電層５を取り囲む不図示の金属遮蔽層をさらに備えてもよい。また、電力ケーブル１は、金属遮蔽層の外側に配置され、金属遮蔽層を取り囲む不図示のシースをさらに備えてもよい。

導体２は、樹脂押出し口に連続的に供給され、ここで内部半導電層３と絶縁性樹脂組成物層と外部半導電層５とにより被覆される。これら３層は、同時に押し出して被覆してもよいし、順次被覆してもよい。被覆時の導体が先に被覆した樹脂からの伝熱により加熱されている場合、導体近傍の樹脂の冷却速度が遅くなるので、冷却により導体の温度を１℃以上１００℃以下に調整し、導体を樹脂押出し口に供給することが好ましい。

絶縁性樹脂組成物の被覆は、異物を取り除く目的で目開き１００μｍ以下の金属メッシュフィルターを取り付けた樹脂押出し機の樹脂押出し口から、導体２上（内部半導電層３上）に向けて押し出して行われる。押出し時の絶縁性樹脂組成物の温度は、絶縁性樹脂組成物の融点以上であることが好ましく、具体的には１１０℃以上であることが好ましく、１２０℃以上であることがより好ましい。また、スコーチ抑制のためには、押出し時の絶縁性樹脂組成物の温度は１４０℃以下であることが好ましい。

このようにして導体２上が絶縁性樹脂組成物層で被覆された後、加圧加熱により絶縁性樹脂組成物層の架橋反応を行い、絶縁性樹脂組成物を架橋させてなる絶縁層４を形成する。こうして、電力ケーブル１を得る。その後、電力ケーブル１は冷却管や冷却水槽により冷却され、必要に応じて、通常の方法により不図示の金属遮蔽層やシースが形成される。

冷却後の電力ケーブル１に金属遮蔽層やシースなどの外装を形成する際、絶縁層４の変形を防ぐために、絶縁層４の温度は３００℃以下であることが好ましい。

絶縁層４の厚さについて、絶縁特性の観点から、２ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍ以上であることがより好ましく、１０ｍｍ以上であることがさらに好ましく、敷設作業性の観点から、５０ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以下であることがより好ましい。

また、内部半導電層３の厚さおよび外部半導電層５の厚さについて、絶縁特性の観点から、いずれも、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがより好ましく、導電特性の観点から、いずれも、５．０ｍｍ以下であることが好ましく、３．０ｍｍ以下であることがより好ましく、２．０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。

以上説明した実施形態によれば、水トリーの成長抑制のために成分（ｃ）である水トリー抑制剤を含有しても、成分（ｂ）を含有することによって、水トリー抑制剤に起因する誘電損失正接の増加を抑制できる。そして、水トリーの成長を抑制し、かつ誘電損失正接を低下できる絶縁性樹脂組成物の架橋物を絶縁層に適用することで、電力ケーブルの電力輸送効率を向上できる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本開示の範囲内で種々に改変することができる。

次に、実施例および比較例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例および比較例で用いた原料は下記の通りである。

・成分（ａ）：ポリエチレン（ＣＥ１５５９；住友化学社製ＬＤＰＥ、ＭＦＲ０．８）
・樹脂（ｂ１－１）：無水マレイン酸グラフト樹脂（無水マレイン酸をＣＥ１５５９に２．００ｗｔ％グラフトさせた樹脂）
・樹脂（ｂ１－２）：無水マレイン酸グラフト樹脂（無水マレイン酸をＣＥ１５５９に０．２５ｗｔ％グラフトさせた樹脂）
・樹脂（ｂ１－３）：無水マレイン酸グラフト樹脂（無水マレイン酸をＣＥ１５５９に１．００ｗｔ％グラフトさせた樹脂）
・樹脂（ｂ２－１）：エチレン系共重合体（ＮＵＣ－６５２０；エネオスＮＵＣ社製エチレンエチルアクリレートコポリマー、アクリレート含有２４ｗｔ％、ＭＦＲ１．６）
・成分（ｃ－１）：水トリー抑制剤（ＰＥＧ－２００００；アデカ社製ポリエチレングリコール、数平均分子量２００００）
・成分（ｃ－２）：水トリー抑制剤（ポリプロピレングリコール４０００；アデカ社製ポリプロピレングリコール、数平均分子量４０００）
・成分（ｃ－３）：水トリー抑制剤（ポリプロピレングリコール４００；アデカ社製ポリプロピレングリコール、数平均分子量４００）
・成分（ｄ）：架橋剤（パークミルＤ；日油社製ジクミルパーオキサイド）
・酸化防止剤（Ｉｒｇａｎｏｘ１０１０；ＢＡＳＦ社製ヒンダートフェノール系酸化防止剤）

（実施例１～８および比較例１～２）
ヘンシェルミキサーを用いて各原料をドライブレンドした後、目開き０．０９１ｍｍの平織りメッシュを取り付けた単軸押出し機（Ｌ／Ｄ＝２４、１２０℃）で押出し、表１に示す組成を有するペレット状の絶縁性樹脂組成物（以下、樹脂ペレットともいう）を得た。

［測定および評価］
上記実施例および比較例で得られた絶縁性樹脂組成物について、下記の測定および評価を行った。結果を表１に示す。

［１］ 吸湿率
樹脂ペレットを用いて、縦１００ｍｍ、横１５０ｍｍ、高さ１ｍｍの試料になるように１２０℃で成型し、試料を１６０℃で架橋し、架橋物を６分割した試験片を、７０℃相対湿度９０％の恒温恒湿槽に４時間保管した後で取出し、ＪＩＳ Ｋ７２５１のＢ法（水分気化法）のカールフィッシャー法により含水量を測定して、吸湿率を求めた。

［２］ 樹脂流動性
樹脂ペレットを用いて、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準じて溶融温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆの条件で、１０分あたりの押出し樹脂量（ｇ）により樹脂流動性を測定した。

［３］ 水トリーの長さ
はじめに、小型の電力ケーブルを製造した。まず、樹脂ペレットを用いて、絶縁性樹脂組成物を目開き０．０９１ｍｍの平織りメッシュを取り付けた単軸押出し機（Ｌ／Ｄ＝２４、１２０℃、フルフライトスクリュー）で押出し、目開き０．０９１ｍｍの平織りメッシュを取り付けた別の単軸押出し機（Ｌ／Ｄ＝２４、１２０℃、フルフライトスクリュー）で押出した半導電材樹脂（ＮＵＣＶ－９５９０、エネオスＮＵＣ社製エチレン－エチルアクリレート共重合体ベースの半導電性樹脂組成物）と共に、三層ヘッド（１２０℃）にて銅導体上に被覆を行った。被覆後のケーブルについて、加圧架橋管を通り、次いで水槽に送って冷却した。こうして、外形約２ｍｍの銅導体、厚さ約０．５ｍｍの内部半導電層、厚さ約２ｍｍの絶縁層、厚さ約０．５ｍｍの外部半導電層を備える小型の電力ケーブルを得た。

次に、小型の電力ケーブル１を図２に示すように３．５ｗｔ％ＮａＣｌ水溶液に浸漬し、導体とＮａＣｌ水溶液の間に４ｋＶの１０００Ｈｚ交流電圧を２００時間印加し、水トリー試験を行った。試験後の電力ケーブルを軸方向に沿って厚さ１ｍｍの輪切りにスライスして得られた１０枚の試料について、光学顕微鏡で観察し、水トリーの長さを測定した。

［４］ 誘電損失正接
樹脂ペレットを用いて、厚さ０．３ｍｍのフィルム状試料になるように１２０℃で１０分成型し、試料を１６０℃で３０分架橋し、架橋物をＪＩＳ Ｃ ２１３８に準じて９０℃で３０ｋＶ／ｍｍの条件で誘電損失正接を測定した。

表１に示すように、実施例１～８では、絶縁性樹脂組成物が成分（ａ）と成分（ｂ）と成分（ｃ）と成分（ｄ）とを含んでいるため、水トリーの成長抑制かつ誘電損失正接の低下を達成できた。一方、比較例１～２では、絶縁性樹脂組成物が成分（ａ）～成分（ｄ）の少なくとも１つの成分を含まなかったため、水トリーの成長抑制かつ誘電損失正接の低下を達成できなかった。

１ 電力ケーブル
２ 導体
３ 内部半導電層
４ 絶縁層
５ 外部半導電層

Claims (6)

1. 成分（ａ）と成分（ｂ）と成分（ｃ）と成分（ｄ）とを含み、
   前記成分（ａ）は、ポリエチレンであり、
   前記成分（ｂ）は、樹脂（ｂ１）および樹脂（ｂ２）から選択される少なくとも１種の樹脂であり、前記樹脂（ｂ１）は、不飽和有機酸およびその誘導体から選択される少なくとも１種の変性モノマーがグラフトされた樹脂であり、前記樹脂（ｂ２）は、エチレン－アクリレート共重合体、エチレン－アクリル酸共重合体およびエチレン－酢酸ビニル共重合体から選択される少なくとも１種のエチレン系共重合体であり、
   前記成分（ｃ）は、水トリー抑制剤であり、
   前記成分（ｄ）は、架橋剤である、
   電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物。
2. 前記成分（ｃ）は、ポリアルキレングリコールおよびその誘導体、ポリグリセリン、グリセリン脂肪酸エステル、ならびにソルビットエステルから選択される少なくとも１種の化合物である、請求項１に記載の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物。
3. 前記電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物を架橋させてなる架橋物の、９０℃で３０ｋＶ／ｍｍの誘電損失正接が１．０％以下である、請求項１または２に記載の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物。
4. 前記樹脂（ｂ１）は、不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸無水物および不飽和ジカルボン酸誘導体から選択される少なくとも１種の変性モノマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、オレフィン系共重合体から選択される少なくとも１種の樹脂に付加している、請求項１～３のいずれか１項に記載の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物。
5. 前記電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物に含まれる前記成分（ｂ）の含有割合は、３．０ｗｔ％以上２５．０ｗｔ％以下である、請求項１～４のいずれか１項に記載の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物。
6. 導体と、
   前記導体の外側に配置され、前記導体を取り囲む内部半導電層と、
   前記内部半導電層の外側に配置され、前記内部半導電層を取り囲む、請求項１～５のいずれか１項に記載の電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物を架橋させてなる絶縁層と、
   前記絶縁層の外側に配置され、前記絶縁層を取り囲む外部半導電層と
   を備える電力ケーブル。
   

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