JPH02281506A - 架橋ポリエチレンケーブルの剥離性外部半導電層 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野） 本発明は、架橋ポリエチレン絶ａｔカケープルの被覆材
として用いられる半導電層に係り、特に、機械的強度、
耐熱性（高温物性、高温架橋性）に優れ、かつ、剥離性
に極めて優れた架橋ポリエチレンケーブルの剥離性外部
半導電層に関する。 ［従来の技術］ 近年１合成樹脂を用いて被覆する絶縁電線が多くなって
きている。このような絶縁材の使用目的は、構造材とし
ての目的を兼ねている場合も多いが、導体から電気的に
絶縁する点に主眼が匝かれている。しかし、電気的絶縁
性が優れていても耐熱性が悪かったり、加工がしにくか
ったり、価格が高くなってしまったり、施工の作業性が
悪くなってしまっては絶縁材としての使用に耐えなくな
ってしまう。このため、絶縁材料としては、電気的特性
が良好であることは勿論のこと、この電気的特性が良好
であることに加えて材料力学的な強さや耐熱性、加工の
し易さ、価格、施工のし易さなどが選択の重要な基準と
なっている。 そこで、一般に、架橋ポリエチレン絶縁層カケープル１
（但し、線心）は、第１図に示す如く導体２の上に内部
半導電層３を被覆し、その上に絶縁体４を被覆し、この
絶縁体４の上に外部半導電層５を被覆して構成されてい
る。この架橋ポリエチレン絶縁層カケープル１の外部半
導電層５は、従来のテープ型に代わって押出被覆型が採
られている。このように外部半導電層５が押出被覆され
るのは、絶縁体４と外部半導電層５の界面を平滑にする
と共に密着させて架橋ポリエチレン絶縁型カケープル１
の耐電圧特性を向上させるためである。 しかし、この押出被覆による外部半導電層５は。 架橋ポリエチレン絶縁型カケープル１の接続及び端末処
理作業を行う際など、絶縁体４から容易に剥ぎ取れるこ
とが要求される。このため、最近では、この外部半４電
層５と絶縁体４との剥離強度（接着強度）を低下させる
研究が行われている。 そして、日本国内においては、外部半導電層の剥離強度
は、ユーザー規格としては、例えば、４ｋｇｆ／１２．
７ｍｍ以下（低剥離強度）が要求されている。 この外部半導電層５の低剥離強度化のひとつの主要な方
法としては、絶縁体４を構成する（架橋）ポリエチレン
との間の分子間力を小さくする方法がある。このために
、剥離性外部半導電層のマトリックス樹脂としては、溶
解パラメータ（ＳＰ値二５ｏｌｕｂｉｌｉｔｙ　Ｐａｒ
ａｍｅｔｅｒ）の差の大きいエチレン−酢酸ビニル共重
合体樹脂が用いられている。このエチレン−酢酸ビニル
共重合体樹脂をアセチレンブラックや通常良く用いられ
る導電性ファーネスブラックによって導電化し、４ｋｇ
ｆ／１２．７１１ｎ（低剥離強度）以下程度の剥離強度
とするためには、酢酸ビニル含有量を少なくとも４０重
量％を超えるものにする（例えば、特公昭６１−２０９
７０号に示す如く、酢酸ビニル含有量５５重量％以上）
ことが必要である。 （発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹
脂を用いた剥離性外部半導電層にあっては、４０重量％
を超えた量のＷＰ酸ビニルを含有しているため、外部半
導電層の弾性係数、あるいは引張強度等の機械的強度が
所望の強度値より低下してしまうという問題点を有して
いる。このため、剥離性外部半導電層そのものに所謂腰
がなくなってしまい、例えば、外部半導電層に要求され
る５０℃程度の高温下での剥ぎ取り作業を行う場合、外
部半導電層が伸びて千切れてしまい剥離作業が非常に難
しくなるという問題点を有している。 また、従来のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を用い
た剥離性外部半導電層にあっては、４０重量％を超えた
量の酢酸ビニルを含有しているため、外部半導電層の軟
化点が低くなり、架橋ポリエチレンケーブル製造（押出
し成形架橋）時において、コンパウンドのホッパー内で
のブロッキングさらには、ドラム巻き後の外部半導電層
同志の貼り付き、あるいは巻圧によって架橋ポリエチレ
ンケーブルの外形に変形を来すという問題点を有してい
る。 さらに、従来のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂を用
いた剥離性外部半導電層にあっては、４０重量％を超え
た量の酢酸ビニルを含有しているため、高温分解（３０
０’ＣＩ度以上）によって脱酢酸量が多くなり、この脱
酢酸量の多少によって最近多く用いられている高温での
乾式架橋の場合の架橋温度（製造線速）が極端に制限さ
れてしまうという問題点を有している。 本発明は、機械的強度、耐熱性（高温物性、高温架橋性
）に優れ、かつ、剥離性に極めて優れた架橋ポリエチレ
ンケーブルの剥離性外部半導電層を提供することを目的
としている。 【課題を解決するための手段ｌ 一般に、カーボンブラックの導電性付与効果は。 その粒子径が小さい程、また、表面積が大きいほど高く
なる傾向に有り１通常電カケ−プルの半導電層組成物の
導電性付与のために用いられる導電性カーボンブラック
（ＣＦ　：　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ＦｕｒｎａｃｅＢ
ｌａｃｋ　）は、平均粒子径が１５〜３０ｍμ程度で。 比表面積が１００ｒｒｆ／ｇ以上のものが主である。 具体的には例えば、ＣＡＢＯＴ　（株）製のパルカンＸ
Ｃ−７２，平均粒子径が３０ｍμ、比表面積２５４　ｇ
　／　ｇなどがある。 ここで１本発明者は、エチレン−酢酸ビニル共重合体を
マトリックス樹脂とする外部半導？Ｉｔ６の組成と架橋
ポリエチレン絶縁体との剥離性の関係について詳細に検
討した。その結果、導電性を付与するカーボンブラック
の種類、特にオイルファーネスブラックについては、平
均粒子径と剥離強度の間に強い相関関係があることを明
らかにした。 すなわち、本発明者は、第１表の例に示す如く、オイル
ファーネスブラックの平均粒子径が小さいほど、絶縁体
との接着力は高く、逆に平均粒子径が大きくなる程、剥
離強度が低くなることを確認した。また、本発明者は、
オイルファーネスブラックの比表面積については、必要
４電性を付与できる範囲内で小さい方が剥離強度を低く
するために、好ましいことを明らかにした。 以上の点に鑑みて本発明をするに至った。すなわち、本
発明は、酢酸ビニル含有量３０〜４０重量％の範囲にあ
るエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂１００重量部に対
して、平均粒子径３０〜５２ｍμ、比表面積１００ｍ／
ｇ以下であるオイルファーネスブラックを４ｏ〜８０重
量部配合して構成したものである。このオイルファーネ
スブラックは５合成樹脂組成物に導電性を付与し、半導
電性化する役割を果たしている。 なお、この架橋ポリエチレンケーブルの剥離性外部半導
電層には、必要に応じ、架橋剤、老化防止剤、滑剤など
が添加される。 このように、導電性付与のためのカーボンブラックとし
て特定のオイルファーネスブラックを用い、酢酸ビニル
の含有量を３０〜４０重量％の範囲に抑えることによっ
て、機械的強度、耐熱性（高温物性、高温架橋性）、剥
離性を向上したのが本発明の組成である。 【作用１ 上記のように構成される架橋ポリエチレンケーブルの剥
離性外部半導ｆｆｉ層にあっては、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体樹脂１００重量部に対して、平均粒子径３０
〜５２ｍμ、比表面積ｌｏｏｍ／ｇ以下であるオイルフ
ァーネスブラックを４０〜８０重量部配合しているため
、電カケープルの半導電層に必要な導電性（体積抵抗率
１０’Ω−■以下程度）を得ることができる。 このように配合するオイルファーネスブラックの平均粒
子径を５２ｍμ以下としたのは、オイルファーネスブラ
ックの平均粒子径が５２ｍμ以上になると、カーボンブ
ラック自体の導電性付与効果が低下し、予定していた電
カケープルの半導電層に必要な導電性（体積抵抗率１０
’Ω−■以下程度）を付与できなくなるからである。ま
た、オイルファーネスブラックの配合量を４０〜８０重
量部としたのは、４０重量部未満では予定していた電カ
ケープルの半導電層に必要な導電性（体積抵抗率１０’
Ω−■以下程度）を得られず、また、８０重量部を超え
て配合すると、導電性はよくなるが、溶融粘度が上昇し
、押出し成形性が悪化すると共に機械的物性も低下して
しまうからである。 架橋ポリエチレンケーブルの剥離性外部半導電層の場合
、溶融粘度の上昇は、早期架橋（スコーチ）を引き起こ
す要因ともなる。 また、上記のように構成される架橋ポリエチレンケーブ
ルの剥離性外部半導電層にあっては、導電性付与のため
に配合するカーボンブラックに平均粒子径３０〜５２ｍ
μ、比表面積１００ｒｒｆ／ｇ以下である特定のオイル
ファーネスブラックを用いているため、酢酸ビニル含有
量４０重量％以上のエチレン−酢酸ビニル共重合体をマ
トリックス樹脂として用いることなく、剥駈強度をコン
トロールして剥離強度の低下（４ｋｇｆ／１２，７ａｎ
以下）を達成することができ、剥離性付与のためにその
他の添加剤を加える必要がない。なお、電カケープルの
半導電層の導電性付与カーボンブラックとして、極めて
一般的なものにアセチレンブラックがあり、このアセチ
レンブラックは、その平均粒子径が４０ｍμ前後、比表
面積が６５　ｍ　／　ｇであるが所望の低剥離強度が得
られないので本発明の対象からは除外される。 さらに、上記のように構成される架橋ポリエチレンケー
ブルの剥離性外部半導電層にあっては、エチレン−酢酸
ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量を３０〜４０重量％
の範囲にあるものを用いているため、高温分解（３ｏＯ
℃程度以上）による脱酢酸量を少なくすることができ、
この脱酢酸量を少なくできることにより、架橋ポリエチ
レンケーブルの剥離性外部半導電層の架橋温度を高くす
ることができ、製造線速を向上することができる。 また、この脱酢酸量を少なくすることができるため、脱
酢酸による外部半導電層の上に巻形される銅遮蔽テープ
の変色を低減することができる。 このようにエチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル
含有量を３０〜４０重量％とじたのは。 マトリックス樹脂として用いるエチレン−酢酸ビニル共
重合体の酢酸ビニル含有量が３０重量％を下回ると、剥
離強度の低下を図ることのできるオイルファーネスブラ
ックといえども４ｋｇｆ／１２゜７ＩＩＩｎ以下の剥離
強度を達成できなくなってしまい、また、エチレン−酢
酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量が４０重量％を上
回ると、高温分解（３ｏ　ｏ　”ｃ程度以上）による脱
酢酸量が多くなり、架橋ポリエチレンケーブルの剥離性
外部半導電層の架橋温度を高くすることができなくなり
、製造線速を向上することができなくなってしまい、さ
らに、外部半導電層の軟化点が低くなり、架橋ポリエチ
レンケーブル製造（押出し成形架橋）時において、コン
パウンドのホッパー内でのブロッキングさらには、ドラ
ム巻き後の外部半導電層同志の貼り付き、あるいは巻圧
によって架橋ポリエチレンケーブルの外形に変形を来す
という問題があるからである。 このように、架橋ポリエチレンケーブルの剥離性外部半
導電層を酢酸ビニル含有量３０〜４０重量％の範囲にあ
るエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂１００重量部に対
して、平均粒子径３０〜５２ｍμ、比表面積１００ｍ２
／ｇ以下であるオイルファーネスブラックを４０〜８０
重量部配合して構成することにより、外部半導電層の機
械的強度が向上し、扁温時においてもこれを保持し、例
えば、５０℃程度の高温下での剥ぎ取り作業性も極めて
容易なものとすることができる６ 【実施例】 以下１本発明の実施例について説明する。 本実施例において基本となる架橋ポリエチレンケーブル
の剥離性外部半導電層は、酢酸ビニル含有量３０〜４０
重量％の範囲にあるエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂
１００重量部に対して、平均粒子径３０〜５２ｍμ、比
表面積１００ｒｒｒ／ｇ以下であるオイルファーネスブ
ラックを４０〜８０重量部配合して構成したものである
。 本実施例においては、第１表に掲げる各種組成について
実際のケーブル試作（６ＫＶ−ＣＶ　　１００−１３０
０℃乾式架橋）を行って、実施例、比較例の特性評価を
行った。 これらの実施例に基づく架橋ポリエチレンケーブルの外
部半導電層と、比較例の電カケープルの外部半導電層と
のそれぞれについて体積抵抗率試！！！　（ＡＳＴＭ　
　Ｄ９９１）、剥離強度［ｋｇｆ／１２．７思〕、高温
（５０℃）での剥離性、押出成形加工性のそれぞれに対
する比較結果を第１表に示しである。 なお１本実施例及び比較例に配合されている架橋剤とし
て具体的には、例えば、〔２，５−ジメチル−２，５−
ジー（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキシン−３〕、老化
防止剤として具体的には。 例えば、（４，４’−チオビス−（６−ｔ−ブチル−ｍ
−クレゾール）〕である。 この第１表中の体積抵抗率（ＡＳＴＭ　　Ｄ９９１）に
おいては、体積抵抗率の値が１０５Ω−印以下を○とし
、１０Ｓ　Ω−■を超えた場合をＸとして表わしている
。この体積抵抗率の値を１０ｓΩ−ａｎ以下としたのは
１体積抵抗率の値が１ｏ５Ω−のを超えると、半導電層
としての作用を最大限に発揮させることができなくなっ
てしまうからである。 また、第１表中の剥離強度（ｋｇｆ　／　］、　２．７
ｍｍ）に才？いては、剥離力が４　ｋｇ　ｆ　／　１２
　、７　ｎｌ１１以下の場合、その剥離強度の値を示し
、４ｋｇｆ／１２゜７ｍを上回った場合を×として表し
ている。この剥離強度は、外部半導電層を下層の絶縁体
層から剥離するためにどのくらい力を要するかを表すも
ので、日本国内でのユーザー規格にて一般に要求されて
いる値である。 また、第１表中の高温（５０℃）での剥離性は。 外部半導電層を５０℃の高温下で剥離した際、下層の絶
縁体層から剥離のために引っ張った外部半導電層が伸び
千切れることなく剥離できたものをＯとし、剥離のため
に引っ張った外部半導電層が伸び千切れてしまいうまく
剥離できなかったものを×として表している。この高温
（５０℃）での剥離性は、架橋ポリエチレンケーブルの
使用条件によっては、高温（５０℃）雰囲気中に配線さ
れることがあり、このような高温（５０℃）条件下でも
ケーブルの接続及び端末処理作業を行う際に、引っ張っ
た外部半導電層が伸び千切れることなく。 下層の絶縁体層から容易に剥離できるかを表すものであ
る。 さらに、第１表中の押出成形加工性は、スムーズに押出
し加工ができる場合をＯとし、スムーズに押出し加工が
できない場合の内、コンパウンドブロッキング、表面粘
着があるものを×１として表し、押出流動性が悪いもの
を×２として表している。この押出加工性は、材料の溶
融粘度、スコーチ（早期架橋）などと関連し、外部半１
！！Ｘ電ＷＪを押出し機でＰｆＡＩ＆一体の上に押し出
す加工の良否を判断したものである。電カケープルの外
部半導１π層が絶縁体からの剥離性がよくても、電力ケ
ーブルの合成樹脂被覆材は、押出し機によって押出し被
覆していくものであり、押出加工性が悪いと、電カケー
プルの品質に影響してしまう。 第１表中、実施例１．２．３．４．５のそれぞれは、体
積抵抗率（ＡＳＴＭ　　Ｄ９９１）、剥離強度（ｋｇｆ
／１２．７ｍｍ）　、高温（５０℃）での剥離性、押出
成形加工性、のそれぞれに対して合格あるいは良好（０
）を示している。 これに対し、比較例１、比較例３．比較例４、比較例５
、比較例９は、体積抵抗率（ＡＳＴＭＤ９９１）、高温
（５０℃）での剥離性、押出成形加工性、のそれぞれに
対して合格あるいは良好（０）であるも、剥離強度（ｋ
ｇｆ／　１２．７＋ｎｎ〕においては、４ｋｇｆ７１２
．７ｉｎを超えてしまい不合格（×）の結果が生じてい
る。 また、比較例２は、体積抵抗率（ＡＳＴＭ　　Ｄ９９１
）、においては、合格（Ｏ）し、剥離強度（ｋｇｆ／１
２．７ｏｎ）についても、１ｋｇｆ／１２゜７ｍ＋　〜
２ｋｇｆ／１２．７ｍｍと合格（０）するも、高ｆＬ（
５０℃）での剥離性については、５０℃で外部半導ＩＣ
ＦＦ材料が軟らかくなってしまい不可（×）の結果が、
また、押出成形加工性についても、コンパウンドブロッ
キング、表面粘着があり不可（×１）の結果が生じてい
る。 さらに、比較例６は、体積抵抗率（ＡＳＴＭＤ９９１）
については１合格（ｏ）し、剥離強度（ｋｇｆ／１２．
７ｎ＋ｎ＋）についても、３ｋｇｆ／１２゜７ｎ＋ｍ〜
４ｋｇｆ／１２．７ｍｍと合格（０）するも、高温（５
０℃）での剥離性については、５０’Ｃで外部半導電層
が軟らかくなってしまい不可（×）の結果が、また、押
出成形加工性についても、コンパウンドブロッキング、
表面粘着があり不可（×１）の結果が生じている。 またさらに、比較例７は、体積抵抗率（ＡＳＴＭ　　Ｄ
９９１）、高温（５０℃）での剥離性については、それ
ぞれに対して合格（ｏ）し、剥に強度［ｋｇｆ／１２．
７画］についても、３ｋｇｆ７１２．７ｍｍ〜４ｋｇｆ
／１２．７ｒｆｒｎと合格（○）するも、押出成形加工
性については、押出流動性が悪く不可（×２）の結果が
生じている。 さらにまた、比較例８は、高温（５０°Ｃ）での剥離性
、押出成形加工性については、それぞれに対して合格（
０）し、剥離強度（ｋｇｆ／１２．７ｍ〕についても、
２ｋｇｆ／１２．７ｍ＋〜３ｋｇｆ／１２．７ｍｍと合
格（０）するも１体砧抵抗率（ＡＳ　Ｔ　Ｍ　　Ｄ　９
９１　）については、１０５Ω−■を超えてしまい不可
（Ｘ）の結果が生じている。

【発明の効果】

本発明の外部半導電層は、酢酸ビニル含有量３０〜４０
重量％の範囲にあるエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂
１００重量部に対して、平均粒子径３０−５２　ｍ　ｐ
、比表面積１００ｒｒｒ／ｇ以下であるオイルファーネ
スブラックを４０〜８０重量部配合して構成されている
ので、４ｋｇｆ／１２゜７ｍ以下の剥離強度を得られる
と共に、弾性係数、あるいは引張強度等の機械的強度を
向上することができ、例えば、５０℃程度の高温下にお
いてもこの機械的強度を保持しつつ、剥ぎ取る際に片伸
びして千切れるということがなく、剥ぎ取り作業性を極
めて容易にすることができる。 また、本発明の外部半導電層は、酢酸ビニル含有量３０
〜４０重量％の範囲にあるエチレン−酢酸ビニル共重合
体樹脂１００重量部に対して、平均粒子径３０〜５２ｍ
μ、比表面積１００ｒｒｒ／ｇ以下であるオイルファー
ネスブラックを４０〜８０重量部配合して構成されてい
るので、軟化温度の低下を防止することができ、軟化点
が低くなることによって生じる架橋ポリエチレンケーブ
ル製造（押出成形架ｔＳ）時におけるコンパウンドのホ
ッパー内でのブロッキング、ドラム巻き後の外部半導電
層同志の貼り付き、また巻圧による架橋ポリエチレンケ
ーブルの外形に変形を防止することができる。 さらに、本発明外部半導電層は、酢酸ビニル含有量３０
〜４０重量％の範囲にあるエチレン−酢酸ビニル共重合
体樹脂１００重量部に対して、平均粒子径３０〜５２ｍ
μ、比表面積Ｌｏｏｍ／ｇ以下であるオイルファーネス
ブラックを４０〜８０重量部配合して構成されているの
で、高温分解（３００℃程度以上）によって生じる脱酢
酸量を増加させることがなく、脱酢酸量の増加による架
橋温度（製造線速）の制限を受ける高温乾式架橋の場合
における架橋温度（製造線速）を高くすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な架橋ポリエチレン絶縁型カケープルを
示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酢酸ビニル含有量３０〜４０重量％の範囲にある
   エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂１００重量部に対し
   て、平均粒子径３０〜５２ｍμ、比表面積１００ｍ＾２
   ／ｇ以下であるオイルファーネスブラックを４０〜８０
   重量部配合してなる架橋ポリエチレンケーブルの剥離性
   外部半導電層。