JPH04216842A - 半導電性組成物 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、架橋ポリエチレンなど
を絶縁体とする固体絶縁ケーブルの内部半導電層および
外部半導電層の材料として好適な半導電性組成物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】架橋ポリエチレンを絶縁体とするＣＶケ
ーブル（ＸＬＰＥケーブル）は、中心層の導体を内部半
導電層、架橋ポリエチレン絶縁体（絶縁層）および外部
半導電層がこの順に被覆された構造を有しており、通常
、その上に遮蔽層や押え布テープ、ビニルシースなどが
被覆されている。この内部半導電層および外部半導電層
には、一般に、高分子材料にカーボンブラックを配合し
た半導電性組成物が用いられている。従来、高分子材料
としては、カーボンブラックを高濃度に充填する必要性
から、エチレン−酢酸ビニル共重合体（以下、ＥＶＡと
略記）が最も多く用いられており、そのほかにエチレン
−エチルアクリレート共重合体（以下、ＥＥＡと略記）
などが用いられている。

【０００３】ところで、ＣＶケーブルの耐電圧特性は、
絶縁体中に存在するボイドまたは金属粉や繊維などの異
物、あるいは絶縁体と内部半導電層、外部半導電層との
界面不整等の欠陥に大きく依存している。ところが、Ｅ
ＶＡやＥＥＡなどの高分子材料を用いた従来の半導電性
組成物は、ＥＶＡやＥＥＡが重合時に生じた非常に高分
子量化した成分（ポリマーゲル）を含有していること、
また、これらのポリマーとカーボンブラックを混合する
ときに、カーボンブラックの分散不良が生じることなど
のため、導体に被覆したときに、絶縁体と各半導電層と
の界面に多数の小さな突起が生じる問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、固体
絶縁ケーブルの内部または外部半導電層として用いた場
合に、絶縁体との界面における小突起の発生が大幅に抑
制され、界面不整等の欠陥のない固体絶縁ケーブルを与
える半導電性組成物を提供することにある。

【０００５】本発明者らは、前記従来技術の有する問題
点を克服するために、先ず、高分子材料としてエチレン
プロピレンゴムを用いたところ、界面の小突起数が非常
に少なくなることを見出した。ところが、エチレンプロ
ピレンゴムとカーボンブラックとの組成物は、押出加工
時のトルクが非常に高くなり、しかも得られたケーブル
の表面は粘着性が高いものとなってしまう。そこで、さ
らに研究を進めた結果、エチレンプロピレンゴムに特定
範囲の融点を有する未硬化エポキシ樹脂を配合したもの
を高分子材料として用いることにより、界面での小突起
の抑制、加工性、表面粘着性防止などに優れた半導電性
組成物の得られることを見出した。本発明は、これらの
知見に基づいて完成するに至ったものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、エチレンプロピレンゴム９０〜６０重量部と、融点
が５０〜１００℃の範囲にある未硬化エポキシ樹脂１０
〜４０重量部とからなる高分子材料およびカーボンブラ
ックを含有することを特徴とする半導電性組成物が提供
される。

【０００７】以下、本発明について詳述する。エチレン
プロピレンゴム（以下、ＥＰゴムと略記）は、通常、エ
チレンとプロピレンを炭化水素溶媒中でバナジウム系チ
ーグラー触媒により重合して得られるエチレン組成が４
０〜６０％のものであり、市販の各種ポリマーを用いる
ことができる。ＥＰゴムは過酸化物架橋が可能である。

【０００８】本発明者らの検討結果によれば、ＥＰゴム
は、ＥＶＡやＥＥＡと比べてポリマーゲルの生成量が少
なく、かつ、カーボンブラックの混合時に、カーボンブ
ラックの分散不良が生じにくいため、絶縁体と半導電層
との界面における小突起の発生が大幅に減少することが
明らかとなった。ところで、固体絶縁ケーブルは、一般
に、導体上に内部半導電層、絶縁体、外部半導電層を押
出成形により被覆しているが、高分子材料としてＥＰゴ
ムのみを用い、これにカーボンブラックを配合した組成
物でケーブルの半導電層を形成した場合、押出加工時に
おける加工機のトルクが非常に高くなり、しかも得られ
たケーブル表面が非常に粘着性の高いものとなってしま
い実用上使いにくいケーブルとなってしまう。

【０００９】そこで、本発明においては、ＥＰゴム９０
〜６０重量部に対して、融点が５０〜１００℃の範囲に
ある未硬化エポキシ樹脂を１０〜４０重量部の割合で混
合したものを高分子材料（ベース材料）として使用する
。

【００１０】押出加工は、通常、１００℃前後の温度条
件で行なわれるため、前記融点範囲の未硬化エポキシ樹
脂は、押出加工時に溶融して組成物のトルクを低減させ
ることができる。この時、未硬化エポキシ樹脂の配合割
合が１０重量部未満ではトルク軽減効果が少ない。また
、未硬化エポキシ樹脂は、押出加工時には溶融している
必要があるため、その融点は押出加工温度以下の１００
℃以下であることが必要である。

【００１１】一方、押出加工後、ケーブルは、通常、５
０℃以下の温度で取り扱われるが、前記融点範囲の未硬
化エポキシ樹脂は、この取り扱い温度で固化するため、
組成物の硬度を上げ、ケーブル表面の粘着性を防止する
。この時、未硬化エポキシ樹脂の配合割合が４０重量部
超過では、機械特性の低下が生じる。また、未硬化エポ
キシ樹脂は、ケーブル取り扱い時には固化している必要
があるため、その融点は５０℃以上であることが必要で
ある。

【００１２】未硬化エポキシ樹脂としては、フェノール
ノボラック型、クレゾールノボラック型などのノボラッ
ク型エポキシ樹脂；高臭素化ビスフェノールＡ型、臭素
化フェノールノボラック型などの臭素化エポキシ樹脂；
固型ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などを挙げること
ができる。

【００１３】カーボンブラックとしては、チャンネルブ
ラック、サーマルブラック、ファーネスブラックなどが
挙げられるが、それらの中でも、アセチレンを熱分解し
て得られるサーマルブラック（すなわちアセチレンブラ
ック）が分散性および小突起防止性の観点から好ましい
。オイルを原料とするファーネスブラックは、最も汎用
されているカーボンブラックであるが、不純物の多い原
料から得られたものは、分散不良となり易く、また、小
突起防止効果が不十分となり易い。

【００１４】カーボンブラックは、ＥＰゴムと未硬化エ
ポキシ樹脂とからなる高分子材料１００重量部に対して
、通常、３０〜１００重量部、好ましくは４０〜９０重
量部の割合で配合して、半導電性とする。

【００１５】なお、本発明の半導電性組成物には、ステ
アリン酸、ステアリン酸亜鉛等の滑剤；４，４′−チオ
ビス（６−ｔ−ブチル−３−メチルフェノール）等の酸
化防止剤；炭酸カルシウム、クレー等の充填剤；などの
添加剤を必要に応じて配合してもよい。また、有機過酸
化物などを用いて、ＥＰゴムを架橋させてもよい。

【００１６】

【実施例】以下に、実施例および比較例を挙げて、本発
明についてさらに具体的に説明するが、本発明は、これ
らの実施例のみに限定されるものではない。なお、部お
よび％は、特に断りのない限り重量基準である。

【００１７】［実施例１〜２、比較例１〜４］表１に示
す配合処方の半導電性組成物を用いて、１４ｍｍ２　　
撚線導体上に、１ｍｍ厚の内部半導電層、３ｍｍ厚のＸ
ＬＰＥ絶縁層、および１ｍｍ厚の外部半導電層を順次押
出して形成した後、赤外線ヒーターにより加熱し、モデ
ルケーブルを得た。

【００１８】これらのモデルケーブルから１ｍｍ厚のス
ライス片を切り出し、光学顕微鏡で絶縁層と外部半導電
層の界面を観察した。その結果、見つかった高さ１０μ
ｍ以上の小突起数について、比較例１の場合を１とした
相対数を表１に示す。また、ケーブル押出時のトルクの
大中小、出来上がったケーブル表面の粘着性の大中小（
感触）、およびケーブル曲げ時の半導電層の割れの調査
結果を同じく表１に示す。

【００１９】表１の結果から、比較例１と比較例２を見
ると、ＥＰゴムをベース材料として用いた場合、界面の
小突起数が非常に少なくなることが分かる。一方、押出
時のトルクが大きくなり、しかも出来上がったケーブル
表面は粘着性の高いものとなる。これに対して、未硬化
エポキシ樹脂を１０〜４０重量部添加すると（実施例１
〜２）、押出加工時のトルクが低下し、出来上がりのケ
ーブル表面の粘着性も小さくなり、かつ、界面の小突起
数はＥＰゴム単体の場合と殆ど差のないことが分かる。

【００２０】比較例３からは、低融点の常温で液状のエ
ポキシ樹脂では、ケーブル表面の粘着性の改良効果がな
く、使用するエポキシ樹脂は、ケーブル取り扱い温度で
固化していることが必要であることが分かる。また、比
較例４からは、エポキシ樹脂の配合割合が多過ぎると半
導電層の割れが生じ、機械的特性が低下することが分か
る。

【００２１】

【表１】 （注）表１中、使用した材料は以下のとおりである。 　　ＥＶＡ　　　　　　　　　　　　；三井デュポンポ
リケミカル製　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　エバフレックスＥＶ４５０　　ＥＰゴム　　
　　　　　　　　；住友化学製　　エスプレン３０１　
　エポキシ樹脂−１　　；クレゾールノボラック型　　
融点６０〜６８℃　　エポキシ樹脂−２　　；ビスフェ
ノールＡ型　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　常温液体　　粘度（２５℃）＝９０００ｃｐｓ　　
アセチレンブラック；電気化学製　　　　　　デンカブ
ラック　　ファーネスブラック；東海カーボン製　　シ
ーストＳＯ　　酸化防止剤　　　　　　　　；住友化学
製　　　　　　スミライザーＷＸ−Ｒ　　滑剤　　　　
　　　　　　　　　　；　　　　　　　　　　　　　　
　　ステアリン酸亜鉛

【００２２】

【発明の効果】本発明の半導電性組成物によれば、ＣＶ
ケーブルの絶縁体と半導電層との間に存在する小突起を
減らすことができる。よって、特に超高圧ＣＶケーブル
の分野において、その半導電層用に用いれば、初期およ
び長期のケーブル性能を向上、維持することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エチレンプロピレンゴム９０〜６０重
   量部と、融点が５０〜１００℃の範囲にある未硬化エポ
   キシ樹脂１０〜４０重量部とからなる高分子材料および
   カーボンブラックを含有することを特徴とする半導電性
   組成物。
2. 【請求項２】　　カーボンブラックが、アセチレンブラ
   ックである請求項１記載の半導電性組成物。