JP5639010B2 - Semiconductive resin composition and power cable - Google Patents
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Description
本発明は、半導電性樹脂組成物およびこれを用いた電力ケーブルに関し、さらに詳しくは、常温〜高温(50℃)領域において絶縁層との剥離性に優れた外部半導電層を形成可能な半導電性樹脂組成物に関する。 The present invention relates to a semiconductive resin composition and a power cable using the same, and more specifically, a semiconductive layer capable of forming an external semiconductive layer excellent in peelability from an insulating layer in a room temperature to high temperature (50 ° C.) region. The present invention relates to a conductive resin composition.
高圧用の電力ケーブルは、導体の表面を絶縁層で被覆して外部と電気的に絶縁しているが、この絶縁層についても、表面に微細な凹凸があるとそこから放電が生じるため、表面に半導電層を設けて表面電位を滑らかにし、放電を防止するようにしている。従って、図1に例示したように、高圧用の電力ケーブル1は、導体3上に内部半導電層5を被覆してから、その上に絶縁層7を被覆し、さらに絶縁層7の上に外部半導電層9を被覆した多層構造を有している。 High-voltage power cables cover the surface of the conductor with an insulating layer to electrically insulate it from the outside, but this insulating layer also generates a discharge when there are fine irregularities on the surface. A semiconductive layer is provided on the surface to smooth the surface potential and prevent discharge. Therefore, as illustrated in FIG. 1, in the high-voltage power cable 1, the inner semiconductive layer 5 is coated on the conductor 3, and then the insulating layer 7 is coated thereon, and further on the insulating layer 7. It has a multilayer structure in which the outer semiconductive layer 9 is covered.
そして内部半導電層5や外部半導電層9を構成する半導電性樹脂組成物のベース樹脂としては、一般的に、エチレン単独重合体、エチレン−α−オレフィン(炭素数3〜12)共重合体、エチレン−α,β−不飽和カルボン酸(あるいはそのエステル誘導体)共重合体、エチレンカルボン酸ビニルエステル共重合体等が単独で、または2種以上の混合物として用いられている。そして、これらベース樹脂にカーボンブラックが配合されて導電性が付与され、前記半導電性樹脂組成物とされている。この半導電性樹脂組成物は、一般に、絶縁層7を構成する架橋ポリエチレン等の樹脂に対して良好な付着性を有している。 And as base resin of the semiconductive resin composition which comprises the internal semiconductive layer 5 and the external semiconductive layer 9, generally an ethylene homopolymer, ethylene-alpha-olefin (C3-C12) copolymer weight Polymers, ethylene-α, β-unsaturated carboxylic acid (or ester derivatives thereof) copolymers, ethylene carboxylic acid vinyl ester copolymers, and the like are used alone or as a mixture of two or more. And carbon black is mix | blended with these base resins, electroconductivity is provided, and it is set as the said semiconductive resin composition. This semiconductive resin composition generally has good adhesion to a resin such as cross-linked polyethylene constituting the insulating layer 7.
しかしながら、このような電力ケーブル1の中には、ケーブル間の接続時に行う端末処理作業を容易、かつ、良好に行うため、絶縁層7から外部半導電層9を剥ぎ取り易くする必要のあるものもある。そのため、外部半導電層9を構成する樹脂組成物のベース樹脂に、様々な化合物を配合して剥ぎ取り性を向上させることが提案されている。このような化合物としては、例えば、塩素化ポリエチレン(特許文献1)、エチレン−酢酸ビニル共重合体にスチレン系モノマーをグラフト処理して得られたスチレン変成エチレン−酢酸ビニル共重合体(特許文献2)、ニトリルブタジエンゴム(特許文献3)等がある。 However, in such a power cable 1, it is necessary to easily peel off the external semiconductive layer 9 from the insulating layer 7 in order to easily and satisfactorily perform the terminal processing work performed when connecting the cables. There is also. Therefore, it has been proposed to improve the stripping property by blending various compounds with the base resin of the resin composition constituting the outer semiconductive layer 9. Examples of such compounds include chlorinated polyethylene (Patent Document 1) and styrene-modified ethylene-vinyl acetate copolymer obtained by grafting a styrene monomer to an ethylene-vinyl acetate copolymer (Patent Document 2). ) And nitrile butadiene rubber (Patent Document 3).
上記で提案された化合物のうち、塩素化ポリエチレンやスチレン変性エチレン−酢酸ビニル共重合体はかなり高価であり、価格の面からはニトリルブタジエンゴムを配合する方が好ましい、しかし、ニトリルブタジエンゴムを多く配合すると耐熱性が低下するという問題があった。 Among the compounds proposed above, chlorinated polyethylene and styrene-modified ethylene-vinyl acetate copolymer are quite expensive, and it is preferable to add nitrile butadiene rubber from the viewpoint of price, but there are many nitrile butadiene rubbers. When it mix | blends, there existed a problem that heat resistance fell.
一方で、屋外に敷設される電力ケーブルは、直射日光を浴びて温度が上昇する。この温度は、夏場では外部半導電層の表面で50℃に達することもあり、現場での端末処理作業を容易、かつ、良好に行うためは、このような温度環境下においても、良好な剥ぎ取り性を維持することが求められる。そこで、水素添加したニトリルブタジエンゴムを配合することで、剥ぎ取り性を確保しつつ耐熱性を確保することが提案されている(特許文献4)。 On the other hand, the temperature of a power cable laid outside increases in direct sunlight. In summer, this temperature may reach 50 ° C on the surface of the outer semiconductive layer. In order to carry out the terminal treatment work on site easily and satisfactorily, good peeling will occur even in such a temperature environment. It is required to maintain the take-off performance. Therefore, it has been proposed to ensure heat resistance while ensuring peelability by blending hydrogenated nitrile butadiene rubber (Patent Document 4).
しかしながら、水素添加したニトリルブタジエンゴムは高価な材料であるため、これを用いると、ベース樹脂として塩素化ポリエチレンやスチレン変性エチレン−酢酸ビニル共重合体を使用する場合に比べて、何らメリットがなくなってしまう。そのため、剥ぎ取り性に優れ、かつ屋外に敷設される電力ケーブルに使用できる半導電性樹脂組成物は、いずれも高価なものとなってしまっている。 However, since hydrogenated nitrile butadiene rubber is an expensive material, there is no merit in using it as compared with the case of using chlorinated polyethylene or styrene-modified ethylene-vinyl acetate copolymer as a base resin. End up. Therefore, any semiconductive resin composition that is excellent in stripping property and can be used for a power cable laid outdoors has become expensive.
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、常温から高温(50℃)の温度領域において絶縁層からの剥ぎ取り性に優れ、比較的安価な、電力ケーブル用の半導電性樹脂組成物を得ることである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to provide excellent power stripping from an insulating layer in a temperature range from room temperature to high temperature (50 ° C.), which is relatively inexpensive. It is to obtain a semiconductive resin composition for a cable.
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、半導電性樹脂組成物のベース材料に、酸化タイプのポリエチレン(PE)ワックスを加えることで、耐熱性を確保したうえで、絶縁層と半導電層とが剥がれ易くなることを見出した。本発明は、この知見に基づきなされたものである。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have secured heat resistance by adding an oxidation type polyethylene (PE) wax to the base material of the semiconductive resin composition, It has been found that the insulating layer and the semiconductive layer are easily peeled off. The present invention has been made based on this finding.
すなわち本発明は、以下の発明を提供するものである。
(1)酢酸ビニルモノマーを10〜40質量%含むエチレン−酢酸ビニル共重合体90〜95質量部と、アクリロニトリルを40質量%以下含むニトリルブタジエンゴム5〜10質量部とを配合したベース樹脂100質量部に対して、酸化タイプのポリエチレンワックス5〜15質量部、およびカーボンブラックを含有することを特徴とする、電力ケーブル外部半導電層用半導電性樹脂組成物。
(2)前記ベース樹脂100質量部に対して、カーボンブラック30〜100質量部を含有することを特徴とする(1)に記載の電力ケーブル外部半導電層用半導電性樹脂組成物。
(3)(1)または(2)に記載の半導電性樹脂組成物からなる外部半導電層を持つことを特徴とする電力ケーブル。
That is, the present invention provides the following inventions.
(1) 100 mass of base resin in which 90 to 95 mass parts of ethylene-vinyl acetate copolymer containing 10 to 40 mass% of vinyl acetate monomer and 5 to 10 mass parts of nitrile butadiene rubber containing 40 mass% or less of acrylonitrile are blended. A semiconductive resin composition for an external semiconductive layer of a power cable, which contains 5 to 15 parts by mass of an oxidized type polyethylene wax and carbon black with respect to the part.
(2) The semiconductive resin composition for an external semiconductive layer for a power cable according to (1), comprising 30 to 100 parts by mass of carbon black with respect to 100 parts by mass of the base resin.
(3) A power cable having an external semiconductive layer made of the semiconductive resin composition according to (1) or (2).
本発明により、高価な水素添加したニトリルブタジエンゴムを用いることなく、耐熱性に優れ、かつ、常温〜高温領域にかけて良好に剥離することが可能な半導電性樹脂組成物を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a semiconductive resin composition that is excellent in heat resistance and can be peeled off well in a normal temperature to high temperature region without using an expensive hydrogenated nitrile butadiene rubber.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
<1.半導電性樹脂組成物>
本発明の半導電性樹脂組成物は、酢酸ビニルモノマーを10〜40質量%含むエチレン−酢酸ビニル共重合体90〜95質量部と、アクリロニトリルを40質量%以下含むニトリルブタジエンゴム5〜10質量部とを配合したベース樹脂100質量部に対して、分子構造にカルボニル基を含む酸化タイプのポリエチレンワックス5〜15質量部、およびカーボンブラック30〜100質量部、を含有することを特徴としている。以下に、各成分と、その含有量について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<1. Semiconductive resin composition>
The semiconductive resin composition of the present invention comprises 90 to 95 parts by mass of an ethylene-vinyl acetate copolymer containing 10 to 40% by mass of a vinyl acetate monomer and 5 to 10 parts by mass of nitrile butadiene rubber containing 40% by mass or less of acrylonitrile. It is characterized by containing 5 to 15 parts by mass of an oxidized polyethylene wax containing a carbonyl group in the molecular structure and 30 to 100 parts by mass of carbon black with respect to 100 parts by mass of the base resin. Below, each component and its content are demonstrated.
(エチレン−酢酸ビニル共重合体)
エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)は、本発明の半導電性樹脂組成物の主材であって、ベース樹脂の90〜95質量部を占める。このエチレン−酢酸ビニル共重合体としては、酢酸ビニルモノマー(EA)の含有量が10〜40質量%、好ましくは15〜25質量%となるよう、各種のものを単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。酢酸ビニルモノマーの含有量が10質量%未満であると、外部半導電層が絶縁層と良好に接着するため剥ぎ取りが困難となる。また、40質量%を超えると、樹脂組成物の軟化温度が低下するため、例えば50℃付近の高温領域での機械特性が弱くなり、剥ぎ取りが困難となる。
(Ethylene-vinyl acetate copolymer)
The ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) is a main material of the semiconductive resin composition of the present invention and occupies 90 to 95 parts by mass of the base resin. As this ethylene-vinyl acetate copolymer, various types are used alone or in combination of two or more kinds so that the content of vinyl acetate monomer (EA) is 10 to 40% by mass, preferably 15 to 25% by mass. It can be used as a mixture. If the content of the vinyl acetate monomer is less than 10% by mass, the external semiconductive layer adheres well to the insulating layer, making it difficult to remove. On the other hand, if it exceeds 40% by mass, the softening temperature of the resin composition is lowered, so that, for example, mechanical properties in a high temperature region around 50 ° C. are weakened, and it becomes difficult to remove.
(ニトリルブタジエンゴム)
ニトリルブタジエンゴムは、絶縁層からの剥離性を向上させる目的で、ベース樹脂中に配合される。ニトリルブタジエンゴムとしては、アクリロニトリルを15〜40質量%含むものを用いることができる。アクリロニトリルが15質量%以下のニトリルブタジエンゴムは一般に販売されておらず、入手が困難である。アクリロニトリルを40質量%を超えて含むニトリルブタジエンゴムを配合した半導電性樹脂組成物は、架橋ポリエチレンからなる絶縁層からの剥ぎ取り性が、高温下で悪化するため好ましくない。
ニトリルブタジエンゴムはベース樹脂中に5〜10質量部が配合される。ニトリルブタジエンゴムは耐熱性が低いことから、半導電樹脂組成物の十分な耐熱特性を確保するために、ニトリルブタジエンゴムの配合量は10質量部以下とする必要がある。また、配合量が少ないと剥離性を向上させる効果が十分に得られず、高温での剥離性が低下するため、5質量部以上とするのが好ましい。
(Nitrile butadiene rubber)
Nitrile butadiene rubber is blended in the base resin for the purpose of improving the peelability from the insulating layer. As the nitrile butadiene rubber, one containing 15 to 40% by mass of acrylonitrile can be used. Nitrile butadiene rubber having an acrylonitrile content of 15% by mass or less is generally not sold and is difficult to obtain. A semiconductive resin composition containing nitrile butadiene rubber containing acrylonitrile in excess of 40% by mass is not preferable because the peelability from an insulating layer made of crosslinked polyethylene deteriorates at high temperatures.
Nitrile butadiene rubber is blended in an amount of 5 to 10 parts by mass in the base resin. Since nitrile butadiene rubber has low heat resistance, the amount of nitrile butadiene rubber needs to be 10 parts by mass or less in order to ensure sufficient heat resistance of the semiconductive resin composition. Moreover, since the effect which improves peelability is not fully acquired when there are few compounding quantities, and peelability at high temperature falls, it is preferable to set it as 5 mass parts or more.
(ポリエチレンワックス)
本発明では、酸化タイプのポリエチレンワックスをニトリルブタジエンゴムと併用することで、耐熱性を有し、高温においても十分な剥離性を備える半導電性樹脂組成物を実現するようにしている。
ポリエチレンワックスは、分子量の小さいポリエチレンであり、酸価度により樹脂や金属との親和性が異なる。非酸化タイプのポリエチレンワックスであると、絶縁層を構成する架橋ポリエチレンとの相溶性が良く剥離が困難となるため、酸化タイプのものを使用することが必要である。酸化タイプのポリエチレンワックスは、ポリエチレン構造中にカルボニル基(C=O)を導入したものであれば、各種のものを用いることができる。例えば、低密度酸化タイプ・高密度酸化タイプ・酸化共重合タイプのポリエチレンが使用可能であるが、低密度酸化タイプのポリエチレンワックスを用いることが好ましい。また、例えば、酸価:1〜40mgKOH/g、平均分子量10000以下の酸化タイプのポリエチレンワックスを使用することができる。酸化タイプのポリエチレンワックスの添加量は、ベース樹脂100質量部に対して、5〜15質量部とするのが適当である。添加量が5質量部未満では、剥離性の向上に十分な効果が見られず絶縁層との剥離が困難になり、15重量部を超えると原料を混合(コンパウンディング)する際にスリップが発生してコンパウンドを得ることが難しくなるため好ましくない。
(Polyethylene wax)
In the present invention, an oxidation type polyethylene wax is used in combination with a nitrile butadiene rubber to realize a semiconductive resin composition having heat resistance and sufficient peelability even at high temperatures.
Polyethylene wax is a polyethylene having a small molecular weight, and the affinity with a resin or metal varies depending on the acid value. When the non-oxidized type polyethylene wax is used, it is necessary to use an oxidized type because it is compatible with the crosslinked polyethylene constituting the insulating layer and is difficult to peel off. As the oxidation type polyethylene wax, various types can be used as long as a carbonyl group (C═O) is introduced into the polyethylene structure. For example, low density oxidation type, high density oxidation type, and oxidative copolymerization type polyethylene can be used, but it is preferable to use low density oxidation type polyethylene wax. For example, an oxidation type polyethylene wax having an acid value of 1 to 40 mgKOH / g and an average molecular weight of 10,000 or less can be used. The addition amount of the oxidation type polyethylene wax is suitably 5 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the base resin. If the added amount is less than 5 parts by mass, sufficient effect for improving the peelability is not seen and it becomes difficult to separate from the insulating layer, and if it exceeds 15 parts by weight, slip occurs when mixing (compounding) the raw materials. This makes it difficult to obtain a compound, which is not preferable.
(カーボンブラック)
カーボンブラックは、ベース樹脂に導電性を付与するために加えられる。カーボンブラックの配合量は、所望の導電性に応じて適宜決定することができ、例えば、ベース樹脂100質量部に対して、30〜100質量部、好ましくは40〜80質量部とすることができる。カーボンブラックの配合量が30質量部未満であると、半導電性樹脂組成物として必要な導電性を得ることができず、100質量部を超えると押出特性や半導電層とした場合の機械的特性が不充分となるため好ましくない。カーボンブラックとしては、特に制限はなく、公知の各種のカーボンブラックを用いることができる。例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック及びケッチェンブラック等が例示できる。なお、カーボンブラックは1種を、あるいは2種以上を混合して、使用することができる。
(Carbon black)
Carbon black is added to impart conductivity to the base resin. The compounding quantity of carbon black can be suitably determined according to desired electroconductivity, for example, can be 30-100 mass parts with respect to 100 mass parts of base resins, Preferably it can be 40-80 mass parts. . When the blending amount of carbon black is less than 30 parts by mass, the necessary conductivity as a semiconductive resin composition cannot be obtained, and when it exceeds 100 parts by mass, the extrusion characteristics and mechanical properties in the case of a semiconductive layer are obtained. This is not preferable because the characteristics are insufficient. There is no restriction | limiting in particular as carbon black, Well-known various carbon black can be used. Examples thereof include furnace black, acetylene black, and ketjen black. Carbon black can be used alone or in combination of two or more.
(その他の配合物)
本発明の半導電性樹脂組成物には、上記の材料のほかに、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて各種の添加剤を配合することができる。このような添加剤としては、例えば、安定剤、老化防止剤、架橋剤、加工助剤等とすることができる。
例えば、老化防止剤としては、一般に使用される老化防止剤を適宜選択して配合することができるが、フェノール系、ホスファイト系、チオエーテル系の老化防止剤を用いるのが好ましい。4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)は、押出時の樹脂組成物の架橋反応抑制効果がある点で好ましい。
(Other compounds)
In the semiconductive resin composition of the present invention, in addition to the above materials, various additives can be blended as necessary within a range not impairing the object of the present invention. Examples of such additives include stabilizers, anti-aging agents, cross-linking agents, processing aids, and the like.
For example, as the anti-aging agent, a commonly used anti-aging agent can be appropriately selected and blended. However, it is preferable to use a phenol-based, phosphite-based, or thioether-based anti-aging agent. 4,4′-thiobis (3-methyl-6-tert-butylphenol) is preferable in that it has an effect of inhibiting the crosslinking reaction of the resin composition during extrusion.
(半導電性樹脂組成物の効果)
本発明の半導電性樹脂組成物は、樹脂材料との剥離性と、耐熱性とを兼ね備えているため、常温はもちろんのこと、例えば50℃程度の高温域においても、架橋ポリエチレン等から構成される絶縁層からの剥ぎ取り性に優れた半導電性樹脂組成物が提供される。また、塩素化ポリエチレン、スチレン変性エチレン−酢酸ビニル共重合体、水素添加したニトリルブタジエンゴム等の高価な材料を必要としないため、比較的安価に得ることができる。さらに、押し出し成型性をも備えているため、例えば電力ケーブルの被覆層(半導電層)の材料等として好適に使用することができる。
(Effect of semiconductive resin composition)
Since the semiconductive resin composition of the present invention has both releasability from the resin material and heat resistance, it is composed of a crosslinked polyethylene or the like not only at room temperature but also at a high temperature range of about 50 ° C., for example. A semiconductive resin composition having excellent peelability from the insulating layer is provided. Moreover, since expensive materials such as chlorinated polyethylene, styrene-modified ethylene-vinyl acetate copolymer, and hydrogenated nitrile butadiene rubber are not required, they can be obtained at a relatively low cost. Furthermore, since it also has extrusion moldability, it can be suitably used, for example, as a material for a coating layer (semiconductive layer) of a power cable.
<2.電力ケーブル>
次に、図1を参照し、本発明の電力ケーブルについて説明する。本発明の電力ケーブル1は、導体3上に、内側から順に内部半導電層5、絶縁層7及び外部半導電層9を備える構造となり、導体3を内部半導電層5、絶縁層7、外部半導電層9で被覆している。電力ケーブル1は、絶縁層7により導体3と外部とを電気的に絶縁するが、導体3と絶縁層7との境界面並びに絶縁層7の外表面に、それぞれ内部半導電層5及び外部半導電層9を備えることで、絶縁層7の表面の微細な凹凸からの外部放電をも防止するようにしている。なお、図1には記載していないが、電力ケーブル1は、必要に応じて、外部半導電層9の外表面に、例えば、金属遮蔽層やシース等を備えた構成とすることもできる。
そして本発明において、外部半導電層9は、上記の本発明の半導電性樹脂組成物からなることを特徴としている。導体3、内部半導電層5及び絶縁層7については、公知の各種の材料から適宜選択して用いることができる。
<2. Power cable>
Next, the power cable of the present invention will be described with reference to FIG. The power cable 1 of the present invention has a structure including an internal semiconductive layer 5, an insulating layer 7 and an external semiconductive layer 9 in order from the inside on a conductor 3, and the conductor 3 is composed of the internal semiconductive layer 5, the insulating layer 7, and the external It is covered with a semiconductive layer 9. The power cable 1 electrically insulates the conductor 3 from the outside by the insulating layer 7, and the internal semiconductive layer 5 and the external semiconductive layer are formed on the boundary surface between the conductor 3 and the insulating layer 7 and the outer surface of the insulating layer 7, respectively. By providing the conductive layer 9, external discharge from fine irregularities on the surface of the insulating layer 7 is also prevented. Although not shown in FIG. 1, the power cable 1 may be configured to include, for example, a metal shielding layer or a sheath on the outer surface of the external semiconductive layer 9 as necessary.
And in this invention, the external semiconductive layer 9 consists of said semiconductive resin composition of this invention, It is characterized by the above-mentioned. About the conductor 3, the internal semiconductive layer 5, and the insulating layer 7, it can select from a well-known various material suitably, and can use it.
本発明の電力ケーブルは、常法によって製造することができる。例えば、金属素線を撚り合わせて導体3とし、その上に、内部半導電層5となる樹脂組成物と、絶縁層7となる未架橋のポリエチレンと、外部半導電層9となる本発明の半導電性樹脂組成物とを、押出被覆により同時に被覆し、次いで、加圧加熱により未架橋ポリエチレンを架橋させる。その後、必要に応じて、例えば、遮蔽層やシースを形成することによって、電力ケーブルを製造することができる。 The power cable of the present invention can be manufactured by a conventional method. For example, a metal strand is twisted to form a conductor 3, on which a resin composition that becomes the inner semiconductive layer 5, an uncrosslinked polyethylene that becomes the insulating layer 7, and an outer semiconductive layer 9 of the present invention. The semiconductive resin composition is simultaneously coated by extrusion coating, and then the uncrosslinked polyethylene is crosslinked by heating under pressure. Then, if necessary, for example, a power cable can be manufactured by forming a shielding layer or a sheath.
(電力ケーブルの効果)
本発明の電力ケーブル1は、上記の半導電性樹脂組成物を外部半導電層9として用いているため、常温から50℃程度の高温域においても、絶縁層7から外部半導電層9の剥ぎ取りが容易である。さらに、本発明の電力ケーブル1は、比較的安価に提供される。
(Effect of power cable)
Since the power cable 1 of the present invention uses the above semiconductive resin composition as the external semiconductive layer 9, the external semiconductive layer 9 is peeled off from the insulating layer 7 even in a high temperature range from room temperature to about 50 ° C. Easy to take. Furthermore, the power cable 1 of the present invention is provided at a relatively low cost.
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。
(半導電性樹脂組成物の製造)
下記表1及び表2の実施例1〜7、比較例1〜8に示す配合で、各材料をバンバリーミキサーに投入し、160〜170℃で5分間溶融混練した後、平均粒径約4mmのペレットに造粒し、半導電性樹脂組成物をコンパウンドとして製造した。なお、表2中の注釈※1〜※13は、表1と共通である。また、PE−WAX、アセチレンブラック、ノクラック300R、トリゴノックスT、ステアリン酸カルシウムの配合量については、EVAとNBRを混合したベース樹脂100質量部に対して、何質量部を加えたかを意味する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.
(Manufacture of semiconductive resin composition)
In the formulations shown in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 8 in Table 1 and Table 2 below, each material was put into a Banbury mixer and melt-kneaded at 160 to 170 ° C. for 5 minutes. The pellets were granulated to produce a semiconductive resin composition as a compound. Note that the annotations * 1 to * 13 in Table 2 are the same as those in Table 1. Moreover, about the compounding quantity of PE-WAX, acetylene black, Nocrack 300R, Trigonox T, and a calcium stearate, it means how many mass parts were added with respect to 100 mass parts of base resins which mixed EVA and NBR.
※1 EVA1:エチレン−酢酸ビニル共重合体(三井・デュポンポリケミカル株式会社製,エバフレックスP1007,EA含有量:10wt%)
※2 EVA2:エチレン−酢酸ビニル共重合体(三井・デュポンポリケミカル株式会社製,エバフレックスEV45LX,EA含有量:46wt%)
※3 EVA3:エチレン−酢酸ビニル共重合体(三井・デュポンポリケミカル株式会社製,エバフレックス150,EA含有量:33wt%)
※4 EVA4:エチレン−酢酸ビニル共重合体(三井・デュポンポリケミカル株式会社製 エバフレックスV523,EA含有量:33wt%)
※5 EVA5:エチレン−酢酸ビニル共重合体(日本ポリエチレン株式会社製 ノバテックEVA LV244A,EA含有量:7wt%)
※6 NBR1:二トリルブタジエンゴム(日本ゼオン株式会社製 Nipol 1041,アクリロニトリル含有量:40wt%)
※7 NBR2:二トリルブタジエンゴム(JSR株式会社製 N260S,アクリロニトリル含有量:15wt%)
※8 NBR3:二トリルブタジエンゴム(JSR株式会社製 N215SL,アクリロニトリル含有量:48wt%)
※9 酸化タイプのポリエチレンワックス(ハネウェル社製 A−Cポリエチレン(酸価15〜40mgKOH/g))
※10 非酸化タイプのポリエチレンワックス(東新油脂製 L−Cポリエチレン)
※11 カーボンブラック(電気化学工業製 デンカブラック)
※12 老化防止剤(大内新興化学製)
※13 架橋剤(化薬アクゾ株式会社製)
* 1 EVA1: Ethylene-vinyl acetate copolymer (Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd., EVAFLEX P1007, EA content: 10 wt%)
* 2 EVA2: Ethylene-vinyl acetate copolymer (Mitsui / DuPont Polychemical Co., Ltd., EVAFLEX EV45LX, EA content: 46 wt%)
* 3 EVA3: Ethylene-vinyl acetate copolymer (Mitsui / DuPont Polychemical Co., Ltd., EVAFLEX 150, EA content: 33 wt%)
* 4 EVA4: Ethylene-vinyl acetate copolymer (Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd. EVAFLEX V523, EA content: 33 wt%)
* 5 EVA5: Ethylene-vinyl acetate copolymer (Novatec EVA LV244A, EA content: 7 wt%, manufactured by Nippon Polyethylene Corporation)
* 6 NBR1: nitrile butadiene rubber (Nipol 1041, acrylonitrile content: 40 wt%, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.)
* 7 NBR2: nitrile butadiene rubber (N260S manufactured by JSR Corporation, acrylonitrile content: 15 wt%)
* 8 NBR3: nitrile butadiene rubber (N215SL manufactured by JSR Corporation, acrylonitrile content: 48 wt%)
* 9 Oxidized polyethylene wax (A-C polyethylene (acid value 15-40 mgKOH / g) manufactured by Honeywell)
* 10 Non-oxidizing polyethylene wax (LC polyethylene made by Toshin Yushi)
* 11 Carbon black (Denka Black manufactured by Denki Kagaku Kogyo)
* 12 Anti-aging agent (made by Ouchi Shinsei Chemical)
* 13 Cross-linking agent (manufactured by Kayaku Akzo Corporation)
(電力ケーブルの製造)
得られた半導電性樹脂組成物を用い、図1に示した構造を有する電力ケーブル1を作製した。電力ケーブル1の製造の手順としては、断面積が100mm2の導体3の表面に、内側から順に、厚さ1.0mmの内部半導電層5、厚さ3.0mmの絶縁層7、及び厚さ1.0mmの外部半導電層9を3層同時に押出被覆し、加熱架橋ゾーンに導いて、圧力10kg/cm2の窒素ガス中、温度260℃の加熱下で加圧加熱を行って架橋反応を完了させた。
内部半導電層5には市販の半導電性コンパウンド(日本ユニカー株式会社製 NUCV−9563)を、絶縁層7には市販の絶縁性コンパウンド(日本ユニカー株式会社製 NUCV−9253)を、外部半導電層9には、上記で作製した半導電性樹脂組成物を用いた。
次いで、常法により、金属遮蔽層及び防食層を設け、電力ケーブルを製造した。
(Manufacture of power cables)
Using the obtained semiconductive resin composition, a power cable 1 having the structure shown in FIG. 1 was produced. As a procedure for manufacturing the power cable 1, an inner semiconductive layer 5 having a thickness of 1.0 mm, an insulating layer 7 having a thickness of 3.0 mm, and a thickness are sequentially formed on the surface of the conductor 3 having a cross-sectional area of 100 mm 2 from the inside. Three external semiconductive layers 9 having a thickness of 1.0 mm are simultaneously extrusion-coated, guided to a heated crosslinking zone, and subjected to a crosslinking reaction by applying pressure and heating in a nitrogen gas at a pressure of 10 kg / cm 2 at a temperature of 260 ° C. Was completed.
A commercially available semiconductive compound (NUCV-9563 manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd.) is used for the inner semiconductive layer 5, and a commercially available insulating compound (NUCV-9253 manufactured by Nihon Unicar Co., Ltd.) is used for the insulating layer 7. For the layer 9, the semiconductive resin composition prepared above was used.
Next, a metal shielding layer and an anticorrosion layer were provided by a conventional method to produce a power cable.
(半導電性樹脂組成物および電力ケーブルの評価)
得られた電力ケーブルについて、絶縁層からの外部半導電層の剥離性を、常温と、高温環境の影響を受けた場合とについて、以下の手法で調べた。
(1)剥離試験
製造した電力ケーブルの外部半導電性層について、剥離試験を行った。カッターナイフを用い、外部半導電層の長さ方向に幅0.5インチの切れ目を絶縁層に達しない程度の深さに入れ、その片端から口出し作業を行い、外部半導電性層を絶縁層から剥離した。剥離試験は、25℃での常温剥離試験と、50℃での高温剥離試験の両方を実施した。
(Evaluation of semiconductive resin composition and power cable)
About the obtained electric power cable, the peelability of the external semiconductive layer from the insulating layer was examined by the following method for normal temperature and when affected by a high temperature environment.
(1) Peel test A peel test was performed on the external semiconductive layer of the manufactured power cable. Using a cutter knife, place a 0.5-inch wide cut in the length direction of the external semiconductive layer to a depth that does not reach the insulating layer, and perform the lead-out operation from one end to make the external semiconductive layer an insulating layer. Peeled off. In the peel test, both a room temperature peel test at 25 ° C. and a high temperature peel test at 50 ° C. were performed.
(2)高温処理後の常温剥離試験
製造した電力ケーブルを、145℃の恒温層内にて96時間保管した後、外部半導電性層について常温剥離試験を行った。試験方法は(1)と同様に行った。
高温処理は、電力ケーブルが長期間使用された場合を想定して行われた。高温処理を施すことによって、外部半導電層の絶縁層への接着力が上昇する場合があり、通常の常温剥離試験よりも過酷な条件となる。
(3)評価
上記(1)(2)の評価を行い、その結果を表3に示した。外部半導電性層を絶縁層から容易に剥離できたものには○、剥離が困難で絶縁層表面に外部半導電性層の一部が残留したり、剥離の途中で外部半導電性層が破断したりしたものには×を記した。
(2) Room temperature peeling test after high temperature treatment The manufactured power cable was stored in a thermostatic layer at 145 ° C. for 96 hours, and then the room temperature peeling test was performed on the external semiconductive layer. The test method was the same as (1).
The high temperature treatment was performed assuming that the power cable was used for a long time. By applying the high temperature treatment, the adhesive force of the external semiconductive layer to the insulating layer may be increased, which is a severer condition than a normal room temperature peeling test.
(3) Evaluation The above (1) and (2) were evaluated, and the results are shown in Table 3. ○ for the case where the external semiconductive layer could be easily peeled off from the insulating layer, peeling was difficult and part of the external semiconductive layer remained on the surface of the insulating layer, or the external semiconductive layer was removed during the peeling Those that were broken were marked with x.
実施例1〜7は、酢酸ビニルモノマーの含有量が10〜40質量%のエチレン−酢酸ビニル共重合体90〜95質量部と、アクリロニトリル含有量が15〜40質量%のニトリルブタジエンゴム5〜10質量部とからなるベース樹脂100質量部に対し、酸化タイプのポリエチレンワックス5〜15質量部を配合した半導電性樹脂組成物である。そのため、耐熱性に優れ、かつ、常温〜高温領域にかけて良好な剥離性を示す半導電性樹脂組成物が提供されたことが確認できた。なお、実施例3は、酢酸ビニルモノマーの含有量が平均で40質量%になるように混合した。 Examples 1-7 are 90-95 parts by mass of an ethylene-vinyl acetate copolymer having a vinyl acetate monomer content of 10-40% by mass, and a nitrile butadiene rubber 5-10 having an acrylonitrile content of 15-40% by mass. It is a semiconductive resin composition in which 5 to 15 parts by mass of an oxidation type polyethylene wax is blended with 100 parts by mass of a base resin consisting of parts by mass. Therefore, it was confirmed that a semiconductive resin composition having excellent heat resistance and showing good peelability in a room temperature to high temperature region was provided. In Example 3, mixing was performed so that the content of the vinyl acetate monomer was 40% by mass on average.
これに対し、比較例1では、非酸化タイプのポリエチレンワックスを用い、絶縁層の架橋ポリエチレンとの相溶性が良くなっているため、高温での剥離が困難となってしまった。また比較例2においては、酸化タイプのポリエチレンワックスが少ないため、高温剥離試験において絶縁層の表面に外部半導電層の一部が残留してしまった。比較例3においては、酸化タイプのポリエチレンワックスが多すぎたため、半導電性樹脂組成物の製造の時点で、各成分の混練物を押出機に投入した際にスリップが発生してコンパウンドを得ることができなかった。 On the other hand, in Comparative Example 1, since non-oxidizing type polyethylene wax was used and the compatibility of the insulating layer with the cross-linked polyethylene was improved, peeling at high temperature became difficult. In Comparative Example 2, since there was little oxidation type polyethylene wax, a part of the external semiconductive layer remained on the surface of the insulating layer in the high temperature peel test. In Comparative Example 3, because there was too much oxidation type polyethylene wax, slip was generated when the kneaded product of each component was put into the extruder at the time of production of the semiconductive resin composition, and a compound was obtained. I could not.
比較例4では、ニトリルブタジエンゴムの配合量が少ないため、高温剥離試験では外部半導電層が絶縁層から剥離する前に破断してしまった。比較例5では、ニトリルブタジエンゴムが10質量部を超えて配合されているために耐熱性が劣り、高温処理により外部半導電層が劣化して硬くなり、絶縁層から剥離する前に破断してしまった。比較例6では、アクリロニトリルを40質量%を超えて含むニトリルブタジエンゴムを配合しているため、高温での剥ぎ取りが困難であった。 In Comparative Example 4, since the blending amount of nitrile butadiene rubber was small, in the high temperature peel test, the outer semiconductive layer broke before being peeled from the insulating layer. In Comparative Example 5, since the nitrile butadiene rubber is blended in an amount exceeding 10 parts by mass, the heat resistance is inferior, the external semiconductive layer is deteriorated and hardened by the high temperature treatment, and is broken before peeling from the insulating layer. Oops. In Comparative Example 6, since nitrile butadiene rubber containing acrylonitrile in excess of 40% by mass was blended, it was difficult to peel off at high temperature.
比較例7では、酢酸ビニルモノマーの含有量が10質量%未満のエチレン−酢酸ビニル共重合体を配合しているため、外部半導電層が絶縁層と良好に接着し、剥ぎ取りが困難となってしまった。比較例8では、酢酸ビニルモノマー含有量が、40質量%を超えるエチレン−酢酸ビニル共重合体を配合しているため、樹脂組成物の軟化温度が低下し、50℃付近の機械特性が劣り、高温での剥離が困難であった。 In Comparative Example 7, since an ethylene-vinyl acetate copolymer having a vinyl acetate monomer content of less than 10% by mass is blended, the external semiconductive layer adheres well to the insulating layer, making it difficult to remove. I have. In Comparative Example 8, since the ethylene-vinyl acetate copolymer having a vinyl acetate monomer content exceeding 40% by mass is blended, the softening temperature of the resin composition is lowered, and the mechanical properties around 50 ° C. are inferior. Peeling at high temperature was difficult.
以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
1………電力ケーブル
3………導体
5………内部半導電層
7………絶縁層
9………外部半導電層
1 ......... Power cable 3 ......... Conductor 5 ......... Internal semiconductive layer 7 ......... Insulating layer 9 ......... External semiconductive layer
Claims (3)
酸化タイプのポリエチレンワックス5〜15質量部、およびカーボンブラックを含有することを特徴とする、電力ケーブル外部半導電層用半導電性樹脂組成物。 For 100 parts by mass of a base resin in which 90 to 95 parts by mass of an ethylene-vinyl acetate copolymer containing 10 to 40% by mass of vinyl acetate monomer and 5 to 10 parts by mass of nitrile butadiene rubber containing 40% by mass or less of acrylonitrile are blended. And
A semiconductive resin composition for an external semiconductive layer of a power cable , comprising 5 to 15 parts by mass of an oxidation type polyethylene wax and carbon black.
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