JP3313268B2 - 半導電性組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック絶縁
電力ケーブルの外部半導電層に有用な半導電性組成物、
特に架橋ポリエチレン絶縁体との密着性および剥離性の
両方に優れ、かつ押出加工性、表面平滑性にも優れた外
部半導電層を形成することのできる半導電性組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック絶縁電力ケーブル、特に、
架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの外部半導電層は、
押出被覆により形成されるのが一般的である。この外部
半導電層は、コロナ放電を起こさないよう、架橋ポリエ
チレン絶縁体と密着している必要がある。しかし、一方
では、ケーブルの端末処理を行う場合、絶縁体を傷付け
ることなく容易に外部半導電層を取り除くことが要求さ
れている。従って、通常は絶縁体と良好に密着し、必要
に応じて容易に剥離することができる外部半導電層が望
まれている。このような半導電層を得るには、架橋ポリ
エチレン絶縁体と親和性を持たないポリマをベースとす
ることが有効であり、従来より、エチレン−酢酸ビニル
共重合体をベースとする組成物が用いられてきている。

【０００３】このような半導電性組成物として、特公平
５−７７１２３号公報に開示のものがある。この半導電
性組成物は、エチレン−酢酸ビニル共重合体を主体とす
るベースポリマーに、パラフィンワックスなどのワック
ス状炭化水素と平均粒子径２５〜４０ｎｍ、ヨウ素吸着
量４０〜６０ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸油量１２０〜１５０ｍ
ｌ／１００ｇのファーネスカーボンブラックを配合した
もので、特にワックス状炭化水素とファーネスカーボン
ブラックの相乗作用により、優れた剥離性と押出加工性
が得られると言うものである。

【０００４】しかしながら、この半導電性組成物にあっ
ては、ワックス状炭化水素の配合により組成物の耐熱性
が低下することがあり、また上記ファーネスカーボンブ
ラックはベースポリマー中への分散が良好ではなく、外
部半導電層としたときにその表面に微小な突起が多数生
じ、この微小突起による水トリーを誘発する場合があ
り、また十分な導電性が得られにくいなどの不都合があ
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明におけ
る課題は、良好な密着性と易剥離性の両方を確保しつ
つ、優れた押出加工性、表面平滑性、導電性を有する外
部半導電層となりうる半導電性組成物を得ることにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、酢酸ビニ
ル含量２０〜３０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合
体にスチレン系モノマーを３〜１０重量％グラフト処理
して得られたスチレン変性エチレン−酢酸ビニル共重合
体１００重量部に対して、平均粒子径３５〜４５ｎｍ、
ヨウ素吸着量５５〜６５ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸油量１５５
〜１８０ｃｃ／１００ｇであるオイルファーネスカーボ
ンブラック４０〜８０重量部、老化防止剤１．５〜５重
量部を配合してなる半導電性組成物によって解決され
る。

【０００７】

【作用】上記オイルファーネスカーボンブラックの使用
により、良好な導電性、押出加工性、表面平滑性が得ら
れ、老化防止剤の使用により絶縁体と外部半導電層との
界面における共架橋が阻害され、優れた剥離性が得られ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明で用いられるスチレン変性
エチレン−酢酸ビニル共重合体は、酢酸ビニル含有量が
２０〜３０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体に、
スチレン、メチルスチレン、α−メチルスチレン、クロ
ルメチルスチレンなどのスチレン系モノマーをグラフト
共重合したものである。このグラフト共重合は、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体粒子にスチレン系モノマーの大
部分を含浸せしめたのち、水性懸濁重合する方法などに
よって行われる。このグラフト共重合体中のスチレン系
モノマーの量は３〜１０重量％とされ、３重量％未満で
は剥離性が低下し、１０重量％を越えると組成物の溶融
粘度が上昇して押出加工性が低下する。また、エチレン
−酢酸ビニル共重合体中の酢酸ビニル含有量が２０重量
％未満では、剥離性が低く、３０重量％を越えるとペレ
ット間の融着が生じやすく加工性に支障を来す。

【０００９】また、本発明で用いられるオイルファーネ
スカーボンブラックの平均粒子径は電子顕微鏡法による
ものであり、３５ｎｍ未満ではコンパウンドの粘度が上
昇するため加工性が悪くなり、４５ｎｍを越えると十分
な導電性が得られない。また、ヨウ素吸着量は、ＪＩＳ
−Ｋ−６２２１によるものであり、５５ｍｇ／ｇ未満で
は導電性が不足し、６５ｍｇ／ｇを越えると溶融粘度が
大きくなり、押出加工性が低下する。ＤＢＰ吸油量は、
ＪＩＳ−Ｋ−６２２１によるもので、１５５ｃｃ／１０
０ｇ未満では導電性が不足となり、１８０ｃｃ／１００
ｇを越えるとコンパウンドの粘度が上昇し不都合とな
る。

【００１０】このオイルファーネスカーボンブラックの
配合量は、スチレン変性エチレン−酢酸ビニル共重合体
１００重量部に対して、４０〜８０重量部の範囲とさ
れ、４０重量部未満では導電性が不足し、８０重量部を
越えるとコンパウンドの粘度が上昇するために不都合と
なる。また、上記特定のオイルファーネスカーボンブラ
ック以外に混練作業性、剥離性に支障がない限り、アセ
チレンブラックを併用することもできる。

【００１１】本発明では、また老化防止剤を必須成分と
し、老化防止剤をスチレン変性エチレン−酢酸ビニル共
重合体１００重量部に対して１．５〜５重量部添加され
る。１．５重量部未満では絶縁体と外部半導電層との界
面での共架橋を阻害することができなくなり十分な剥離
性が得られず、５重量部を越えると混練性、機械的強度
が低下して好ましくない。この老化防止剤としては、
４，４′−チオビス−（６−第３ブチル−３−メチルフ
ェノール）が上述の効果を得るうえで、最も好ましい
が、これ以外に２，６，ジ−第３ブチル−４−メチルフ
ェノール、２，２′−メチレン−ビス−（４−メチル−
６−第３ブチルフェノール）スチレン化フェノール、フ
ェニル−α−ナフチルアミン、フェニル−β−ナフチル
アミン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェ
ニルジアミン、Ｎ，Ｎ′−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェ
ニレンジアミンなども良好な効果を示し、使用可能であ
る。

【００１２】本発明の半導電性組成物は、架橋型でも非
架橋型でもよい。架橋型とする場合にはジクミルパーオ
キサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（第３ブチル
−ペルオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−
ジ（第３ブチル−ペルオキシ）ヘキシン、１，３−ビス
（第３ブチル−ペルオキシイソプロピル）ベンゼンなど
の過酸化物をベースポリマー１００重量部に対して０．
２〜２重量部程度配合すればよい。また、本発明の組成
物にあっては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸鉛、ス
テアリン酸マグネシウムなどの脂肪酸金属塩や脂肪酸エ
ステルなどの滑剤を必要に応じて配合することができ
る。

【００１３】本発明の電力ケーブルは、上述の半導電性
組成物をバンバリミキサなどで混練し、これをポリエチ
レンなどの絶縁体上に押出被覆して外部半導電層とした
ものである。外部半導電層の押出成形は、絶縁体の押出
成形と同時に共押出によって行うこともできる。この外
部半導電層の厚みは、通常０．２〜２ｍｍ程度とされ
る。

【００１４】本発明の半導電性組成物にあっては、これ
を外部半導電層とした際、絶縁体と良好に密着し、必要
に応じて絶縁体から容易に剥離することができる。ま
た、優れた機械的特性を有し、表面が平滑で微小な突起
が無く、熱安定性に優れ、溶融粘度が低く、押出加工性
も良好となる。また、導電性も良好となる。

【００１５】以下、具体例を示す。ベースポリマーとし
て、酢酸ビニル含量２８重量％、メルトフローレート４
のエチレン−酢酸ビニル共重合体にスチレンモノマーを
種々の割合でグラフト共重合させて、スチレンモノマー
含有量が０重量％、２重量％、５重量％、７重量％およ
び１２重量％のスチレン変性エチレン−酢酸ビニル共重
合体（以下、Ｓ−ＥＶＡ−０，Ｓ−ＥＶＡ−２，Ｓ−Ｅ
ＶＡ−５，Ｓ−ＥＶＡ−７，Ｓ−ＥＶＡ−１２と表記す
る。）を用い、これに表１ないし表３に示すオイルファ
ーネスカーボンブラック、老化防止剤、有機過酸化物、
滑剤を配合し、バンバリーミキサで混練して半導電性組
成物とした。

【００１６】これらの半導電性組成物を架橋ポリエチレ
ン絶縁体上に押出被覆して外部半導電層としたうえ、窒
素ガス雰囲気中で赤外線ヒーターを用いて加熱、架橋
し、６ｋＶ １×１００ｍｍ² の架橋ポリエチレン絶縁
電力ケーブルを製造した。この電力ケーブルの外部半導
電層について、剥離性、押出加工性、平滑性、導電性を
検討した。

【００１７】剥離性は、得られた電力ケーブルの外部半
導電層にケーブルの長手方向に０．５インチ幅の平行な
切り目を入れ、５０℃で絶縁体からの剥離の容易さで評
価した。押出加工性は、半導電性組成物を押出機で押し
出す際、組成物が押出機から出ないか、電動機の負荷が
著しく高い場合を×として評価した。

【００１８】平滑性は、得られたケーブルの外部半導電
層の表面を面積１０ｃｍ² にわたって顕微鏡観察し、５
０μｍ以上の高さの突起の有無によって評価し、突起が
無い場合を○とし、５個未満の場合は△とし、５個以上
ある場合には×として表示した。導電性は、外部半導電
層の体積抵抗率を測定し、その値が１０⁴ Ω・ｃｍ未満
のものを○とし、１０⁴ 〜１０⁵ Ω・ｃｍのものを△と
し、１０⁵ Ω・ｃｍを越えるものを×として表示した。

【００１９】また、表１ないし表３において、ＦＣＢ−
Ａは平均粒子径４０ｎｍ、ヨウ素吸着量６０ｍｇ／ｇ、
ＤＢＰ吸油量１７０ｃｃ／１００ｇのオイルファーネス
カーボンブラックを示し、ＦＣＢ−Ｘは平均粒子径３０
ｎｍ、ヨウ素吸着量５０ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸油量１３５
ｃｃ／１００ｇのオイルファーネスカーボンブラックを
示す。さらに、老化防止剤には、４，４′−チオビス−
（６−第３ブチル−３−メチルフェノール）を用い、滑
剤にはステアリン酸亜鉛を、有機過酸化物にはジクミル
パーオキサイドを用いた。配合量はすべて重量部で表し
た。結果を表１ないし表３に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】表１ないし表３の結果から、本発明の半導
電性組成物は、押出加工性、剥離性、平滑性、導電性に
優れた外部半導電層を形成しうることが明らかである。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導電性
組成物によれば、絶縁体に対する良好な密着性と易剥離
性の両方を有し、かつ優れた押出加工性、表面平滑性、
導電性を有する電力ケーブル用の外部半導電層を得るこ
とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−311745（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−116362（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−311729（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−39811（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−246708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−222140（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−73812（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 51/06 C08K 3/04 H01B 1/24

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酢酸ビニル含量２０〜３０重量％のエチ
   レン−酢酸ビニル共重合体にスチレン系モノマーを３〜
   １０重量％グラフト処理して得られたスチレン変性エチ
   レン−酢酸ビニル共重合体１００重量部に対して、平均
   粒子径３５〜４５ｎｍ、ヨウ素吸着量５５〜６５ｍｇ／
   ｇ、ＤＢＰ吸油量１５５〜１８０ｃｃ／１００ｇである
   オイルファーネスカーボンブラック４０〜８０重量部、
   老化防止剤１．５〜５重量部を配合してなる半導電性組
   成物。
2. 【請求項２】 上記老化防止剤が、４，４′−チオビス
   −（６−第３ブチル−３−メチルフェノール）である請
   求項１記載の半導電性組成物。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の半導電性組成物
   からなる外部半導電層を有する電力ケーブル。