JPH0525894B2 - - Google Patents
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- JPH0525894B2 JPH0525894B2 JP59184543A JP18454384A JPH0525894B2 JP H0525894 B2 JPH0525894 B2 JP H0525894B2 JP 59184543 A JP59184543 A JP 59184543A JP 18454384 A JP18454384 A JP 18454384A JP H0525894 B2 JPH0525894 B2 JP H0525894B2
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Description
本発明は、架橋ポリエチレン絶縁型電力ケーブ
ルの架橋ポリエチレン絶縁層の外側に密着するよ
うに被覆される外部半導電層用組成物であつて、
架橋ポリエチレン絶縁層との間に通常の使用にお
いて剥離する事のない十分な接着力と工事等でケ
ーブルを接続する際に的確に層間で剥離する適度
な剥離性を有する半導電性樹脂組成物に関するも
のである。 通常の架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルに於
いて、架橋ポリエチレン絶縁層の外周に押出被覆
されて形成された外部半導電層は、エチレン−エ
チルアクリレート共重合体、或いはエチレン−酢
酸ビニル共重合体と導電性カーボンブラツクから
主としてなり、必要に応じて架橋用有機過酸化物
を添加混合した半導電性樹脂組成物が用いられて
いる。この種の電力ケーブルは金属導体を中心と
して、同心円状に内部半導電層、架橋ポリエチレ
ン絶縁層、外部半導電層、金属遮蔽層及び保護外
被より構成されている。 従来、半導電層用組成物のポリマーとして、コ
モノマー含有量の高いエチレン−酢酸ビニル共重
合体を使用することによつて、絶縁層に用いられ
る架橋ポリエチレンとの接着性を低下させる事は
知られており、またさらにそのエチレン共重合体
を塩素化する事によつてコモノマー含有量を低下
させてもかなり剥離性のある組成物が得られる事
は既に特願昭49−145603号として出願済である。
しかし、電力ケーブル用の外部半導電層として使
用する場合には機械的特性、熱安定性の点で多少
不安が残る。また金型と樹脂の離型剤としてシリ
コーン油(液状のジメチルポリシロキサン)が市
販されており、シリコーン油を樹脂層間の剥離剤
として添加する事も公知である。しかしシリコー
ン油はエチレン系共重合体との親和性が良好とは
言えず、通常の混合法では5%以上添加しても均
一な分散が困難であり、混合しても時間の経過と
共に表面に滲み出る上、剥離性を向上させると機
械的特性、特に伸度が低下する。 最近の架橋ポリエチレン型電力ケーブルの製造
方法としては、導体部外周に三層同時押出方式と
同時架橋方式の採用により、内部半導電層、架橋
ポリエチレン絶縁層および外部半導電層を形成さ
せる。この方式によれば上記三層は相互に緊密に
接着し、屈曲、ヒートサイクル等による部分的層
剥離と空〓の発生が抑制されるので、コロナ劣化
や他の絶縁劣化の防止上好ましい。 しかし、外部半導電層はケーブルの接続や端末
処理が行われる場合、ケーブルの先端から適当な
長さの部分を絶縁層との界面において、簡単にし
かも出来るだけ短時間に除去する作業があり、こ
のために外部半導電層は絶縁層との界面で適度の
剥離性を持つことが要求される。 従来の外部半導電層用材料は絶縁層との界面接
着力が高く、剥離は困難であつた。このため作業
に長時間を要し、また絶縁層を傷つける事故もし
ばしば見られた。 これらの問題を解決するために、本出願人は先
に適度の剥離性を有する半導電組成物を研究、開
発し、特願昭50−112733号、特願昭50−147461号
および特願昭56−159446号として出願した。これ
らの技術は上記の要求性能を十分に充足するもの
であるが、近年架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブ
ルは、水蒸気の拡散が原因と考えられる架橋ポリ
エチレン絶縁層中に発生する空〓を減少させるた
め従来の水蒸気架橋法から、水蒸気を使用せずに
窒素等不活性ガス雰囲気中で架橋させる方式に転
換しつつある。本方式は、水蒸気架橋法よりも高
温度で架橋させることが容易となり、ケーブルの
生産性の高めることが可能となるが、直接高温雰
囲気に晒らされる外部半導電層は、熱劣化が進行
しケーブル性能がて低下することになる。この現
象は熱に弱いエチレン−酢酸ビニル共重合体に顕
著であり、従つて本ポリマーをベースとした剥離
型半導電性組成物は同分野への適用が困難となつ
てきた。 特に、剥離性を更に向上させるために、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体に、エチレン−酢酸ビニ
ル−塩化ビニル共重合体を混合させた半導電性組
成物においては、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビ
ニル共重合体が更に熱劣化し易いことから、使用
に耐えない事態に立ち至つている。 これ等の問題を解決するために、本出願人は、
従来、接着性ポリマーとして知られるエチレン−
アクリル酸エステル共重合体に少量のエチレン−
酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体を組合せること
により接着性と剥離性を適度に備え、且つ、250
〜280℃の高温度での架橋によつても熱劣化の進
行が遅く、窒素等不活性ガス雰囲気中での高温架
橋に適用できることを見出し、本発明に到達し
た。 本発明におけるエチレン−アクリル酸エステル
共重合体とは、アクリル酸エステル含有量が30〜
50重量%、メルトインデツクス(ASTM−D−
1238)が1〜50g/10分のものを指す。 本発明におけるエチレン−酢酸ビニル−塩化ビ
ニル共重合体とは、酢酸ビニル含有量が5〜60重
量%のエチレン−酢酸ビニル共重合体に、塩化ビ
ニルを10〜70重量%グラフト結合させたものを指
す。 本発明において導電性カーボンブラツクとは、
フアーネスブラツク、アセチレンブラツク、チヤ
ンネルブラツク等が知られており、その添加量は
エチレン−アクリル酸エステル共重合体とエチレ
ン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体のベースポ
リマー100重量部に対し、40〜100重量部の範囲で
使用できる。また最近の高導電性高表面積型カー
ボンブラツク(例えばケツチエンブラツクEC)
の場合には5〜50重量部の範囲で使用できる。 本願発明において接着性と剥離性を併用すると
きは、少なくとも剥離強度の下限として、0.3
Kg/10mm程度の接着力が必要である事を指し、剥
離強度がこれ以下になると、ケーブルの製造およ
び使用中のケーブルの屈曲によつて剥離する事が
あり、絶縁特性の低下を来たす。 外側半導電層を架橋し、耐熱性を高めるために
過酸化物を添加する事は慣用技術であり、他に多
官能基を有する架橋助剤や、各種の安定剤、加工
助剤を必要に応じて添加する事ができる。 以下、実施例、比較例を表1にまとめて示し
た。実施例、比較例に用いた材料および試験方法
は次に説明する通りである。 表中の半導電組成物はエチレン−アクリル酸エ
ステル共重合体とエチレン−酢酸ビニル−塩化ビ
ニル共重合体の混合物100重量部に対し、カーボ
ンブラツク65重量部、酸化防止剤4.0重量部、そ
して架橋剤ジクミリパーオキサイド1重量部を配
合した。この組成物を圧縮成形機を用いて、120
℃、85Kg/cm2、10分間の成形条件で、厚さ2.0mm、
縦150mm、横180mmのシートの得た。 これとの接着性を試験するための試片は、低密
度ポリエチレン(密度0.92g/ml、メルトインデ
ツクス2)に架橋剤を2%、老化防止剤を0.2%
配合した絶縁用架橋ポリエチレンを、上記と同様
の操作で、厚さ20mm、縦150mm、横180mmのシート
を得た。この両シートを重ね合せ、圧縮成形機を
用いて、180℃、200Kg/cm2、15分間の条件で加
熱・加圧し、接着、積層した。この接着シートか
ら巾10mm、長さ120mmの試験片を打抜き、引張試
験機を用いて剥離試験を行つた。 剥離試験は23℃において、500mm/分の速度で
行ない、半導電性層を架橋ポリエチレン層に対し
90度の角度で引剥がす時の力を剥離強度(Kg/10
mm)とした。 表中に示す重量減少は、各半導電組成物の耐熱
性の目安となるもので、Perkin Elmer社製
Therme balanceTGS−1を用いて窒素雰囲気中
で重量2mgの試料を320℃まで1分間に160℃の速
度で上昇させ、以後320℃に保つて1時間後の重
量減少を測定したものである。 表中の略号等について以下に説明する。 E−EA:エチレン−アクリル酸エステル共重合
体であつて、アクリル酸エステル含有量を18重
量%から55重量%まで変化させた。 E−VA−VC:エチレン−酢酸ビニル−塩化ビ
ニル共重合体で、塩化ビニル含有量50重量%の
ものである。 剥離強度において、切断とは剥離試験において
試料が剥離前に切断したことを示す。 エチレン−アクリル酸エステル共重合体につい
てアクリル酸エステル含有量が25重量%以下で
は、剥離性は良好とは言えず、55重量%を越える
と半導電性組成物は軟化温度が低下し、常温でも
粒状組成物は互に融着して包装袋又は貯蔵容器か
らの取出しが困難となつて工業的価値が低い。即
ち、アクリル酸エステル含有量が30重量%から50
重量%のエチレン−アクリル酸エステル共重合体
を用いら場合に望ましい剥離性が得られる。 エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体に
関し、添加量は僅かでも剥離性に対し効力を有す
るが望ましくは10重量%以上添加することが望ま
しい。 E−VA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)を
ベースとした参考例1に示す半導電性樹脂組成物
の重量減少と比べ、実施例1、3及び4に示すE
−EAのそれは遥かに少なく、即ち、本発明品は
耐熱性が優れ高温度を採用した架橋方式に適合す
ることを示している。
ルの架橋ポリエチレン絶縁層の外側に密着するよ
うに被覆される外部半導電層用組成物であつて、
架橋ポリエチレン絶縁層との間に通常の使用にお
いて剥離する事のない十分な接着力と工事等でケ
ーブルを接続する際に的確に層間で剥離する適度
な剥離性を有する半導電性樹脂組成物に関するも
のである。 通常の架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルに於
いて、架橋ポリエチレン絶縁層の外周に押出被覆
されて形成された外部半導電層は、エチレン−エ
チルアクリレート共重合体、或いはエチレン−酢
酸ビニル共重合体と導電性カーボンブラツクから
主としてなり、必要に応じて架橋用有機過酸化物
を添加混合した半導電性樹脂組成物が用いられて
いる。この種の電力ケーブルは金属導体を中心と
して、同心円状に内部半導電層、架橋ポリエチレ
ン絶縁層、外部半導電層、金属遮蔽層及び保護外
被より構成されている。 従来、半導電層用組成物のポリマーとして、コ
モノマー含有量の高いエチレン−酢酸ビニル共重
合体を使用することによつて、絶縁層に用いられ
る架橋ポリエチレンとの接着性を低下させる事は
知られており、またさらにそのエチレン共重合体
を塩素化する事によつてコモノマー含有量を低下
させてもかなり剥離性のある組成物が得られる事
は既に特願昭49−145603号として出願済である。
しかし、電力ケーブル用の外部半導電層として使
用する場合には機械的特性、熱安定性の点で多少
不安が残る。また金型と樹脂の離型剤としてシリ
コーン油(液状のジメチルポリシロキサン)が市
販されており、シリコーン油を樹脂層間の剥離剤
として添加する事も公知である。しかしシリコー
ン油はエチレン系共重合体との親和性が良好とは
言えず、通常の混合法では5%以上添加しても均
一な分散が困難であり、混合しても時間の経過と
共に表面に滲み出る上、剥離性を向上させると機
械的特性、特に伸度が低下する。 最近の架橋ポリエチレン型電力ケーブルの製造
方法としては、導体部外周に三層同時押出方式と
同時架橋方式の採用により、内部半導電層、架橋
ポリエチレン絶縁層および外部半導電層を形成さ
せる。この方式によれば上記三層は相互に緊密に
接着し、屈曲、ヒートサイクル等による部分的層
剥離と空〓の発生が抑制されるので、コロナ劣化
や他の絶縁劣化の防止上好ましい。 しかし、外部半導電層はケーブルの接続や端末
処理が行われる場合、ケーブルの先端から適当な
長さの部分を絶縁層との界面において、簡単にし
かも出来るだけ短時間に除去する作業があり、こ
のために外部半導電層は絶縁層との界面で適度の
剥離性を持つことが要求される。 従来の外部半導電層用材料は絶縁層との界面接
着力が高く、剥離は困難であつた。このため作業
に長時間を要し、また絶縁層を傷つける事故もし
ばしば見られた。 これらの問題を解決するために、本出願人は先
に適度の剥離性を有する半導電組成物を研究、開
発し、特願昭50−112733号、特願昭50−147461号
および特願昭56−159446号として出願した。これ
らの技術は上記の要求性能を十分に充足するもの
であるが、近年架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブ
ルは、水蒸気の拡散が原因と考えられる架橋ポリ
エチレン絶縁層中に発生する空〓を減少させるた
め従来の水蒸気架橋法から、水蒸気を使用せずに
窒素等不活性ガス雰囲気中で架橋させる方式に転
換しつつある。本方式は、水蒸気架橋法よりも高
温度で架橋させることが容易となり、ケーブルの
生産性の高めることが可能となるが、直接高温雰
囲気に晒らされる外部半導電層は、熱劣化が進行
しケーブル性能がて低下することになる。この現
象は熱に弱いエチレン−酢酸ビニル共重合体に顕
著であり、従つて本ポリマーをベースとした剥離
型半導電性組成物は同分野への適用が困難となつ
てきた。 特に、剥離性を更に向上させるために、エチレ
ン−酢酸ビニル共重合体に、エチレン−酢酸ビニ
ル−塩化ビニル共重合体を混合させた半導電性組
成物においては、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビ
ニル共重合体が更に熱劣化し易いことから、使用
に耐えない事態に立ち至つている。 これ等の問題を解決するために、本出願人は、
従来、接着性ポリマーとして知られるエチレン−
アクリル酸エステル共重合体に少量のエチレン−
酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体を組合せること
により接着性と剥離性を適度に備え、且つ、250
〜280℃の高温度での架橋によつても熱劣化の進
行が遅く、窒素等不活性ガス雰囲気中での高温架
橋に適用できることを見出し、本発明に到達し
た。 本発明におけるエチレン−アクリル酸エステル
共重合体とは、アクリル酸エステル含有量が30〜
50重量%、メルトインデツクス(ASTM−D−
1238)が1〜50g/10分のものを指す。 本発明におけるエチレン−酢酸ビニル−塩化ビ
ニル共重合体とは、酢酸ビニル含有量が5〜60重
量%のエチレン−酢酸ビニル共重合体に、塩化ビ
ニルを10〜70重量%グラフト結合させたものを指
す。 本発明において導電性カーボンブラツクとは、
フアーネスブラツク、アセチレンブラツク、チヤ
ンネルブラツク等が知られており、その添加量は
エチレン−アクリル酸エステル共重合体とエチレ
ン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体のベースポ
リマー100重量部に対し、40〜100重量部の範囲で
使用できる。また最近の高導電性高表面積型カー
ボンブラツク(例えばケツチエンブラツクEC)
の場合には5〜50重量部の範囲で使用できる。 本願発明において接着性と剥離性を併用すると
きは、少なくとも剥離強度の下限として、0.3
Kg/10mm程度の接着力が必要である事を指し、剥
離強度がこれ以下になると、ケーブルの製造およ
び使用中のケーブルの屈曲によつて剥離する事が
あり、絶縁特性の低下を来たす。 外側半導電層を架橋し、耐熱性を高めるために
過酸化物を添加する事は慣用技術であり、他に多
官能基を有する架橋助剤や、各種の安定剤、加工
助剤を必要に応じて添加する事ができる。 以下、実施例、比較例を表1にまとめて示し
た。実施例、比較例に用いた材料および試験方法
は次に説明する通りである。 表中の半導電組成物はエチレン−アクリル酸エ
ステル共重合体とエチレン−酢酸ビニル−塩化ビ
ニル共重合体の混合物100重量部に対し、カーボ
ンブラツク65重量部、酸化防止剤4.0重量部、そ
して架橋剤ジクミリパーオキサイド1重量部を配
合した。この組成物を圧縮成形機を用いて、120
℃、85Kg/cm2、10分間の成形条件で、厚さ2.0mm、
縦150mm、横180mmのシートの得た。 これとの接着性を試験するための試片は、低密
度ポリエチレン(密度0.92g/ml、メルトインデ
ツクス2)に架橋剤を2%、老化防止剤を0.2%
配合した絶縁用架橋ポリエチレンを、上記と同様
の操作で、厚さ20mm、縦150mm、横180mmのシート
を得た。この両シートを重ね合せ、圧縮成形機を
用いて、180℃、200Kg/cm2、15分間の条件で加
熱・加圧し、接着、積層した。この接着シートか
ら巾10mm、長さ120mmの試験片を打抜き、引張試
験機を用いて剥離試験を行つた。 剥離試験は23℃において、500mm/分の速度で
行ない、半導電性層を架橋ポリエチレン層に対し
90度の角度で引剥がす時の力を剥離強度(Kg/10
mm)とした。 表中に示す重量減少は、各半導電組成物の耐熱
性の目安となるもので、Perkin Elmer社製
Therme balanceTGS−1を用いて窒素雰囲気中
で重量2mgの試料を320℃まで1分間に160℃の速
度で上昇させ、以後320℃に保つて1時間後の重
量減少を測定したものである。 表中の略号等について以下に説明する。 E−EA:エチレン−アクリル酸エステル共重合
体であつて、アクリル酸エステル含有量を18重
量%から55重量%まで変化させた。 E−VA−VC:エチレン−酢酸ビニル−塩化ビ
ニル共重合体で、塩化ビニル含有量50重量%の
ものである。 剥離強度において、切断とは剥離試験において
試料が剥離前に切断したことを示す。 エチレン−アクリル酸エステル共重合体につい
てアクリル酸エステル含有量が25重量%以下で
は、剥離性は良好とは言えず、55重量%を越える
と半導電性組成物は軟化温度が低下し、常温でも
粒状組成物は互に融着して包装袋又は貯蔵容器か
らの取出しが困難となつて工業的価値が低い。即
ち、アクリル酸エステル含有量が30重量%から50
重量%のエチレン−アクリル酸エステル共重合体
を用いら場合に望ましい剥離性が得られる。 エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体に
関し、添加量は僅かでも剥離性に対し効力を有す
るが望ましくは10重量%以上添加することが望ま
しい。 E−VA(エチレン−酢酸ビニル共重合体)を
ベースとした参考例1に示す半導電性樹脂組成物
の重量減少と比べ、実施例1、3及び4に示すE
−EAのそれは遥かに少なく、即ち、本発明品は
耐熱性が優れ高温度を採用した架橋方式に適合す
ることを示している。
【表】
Claims (1)
- 1 (a)アクリル酸エステル含有量が30〜50重量
%、メルトインデツクスが1〜50g/10分のエチ
レン−アクリル酸エステル共重合体と(b)酢酸ビニ
ル含有量が5〜60重量%のエチレン−酢酸ビニル
共重合体に塩化ビニルを10〜70重量%グラフト結
合させたエチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重
合体とからなる混合物100重量部に、本混合物用
安定剤と、導電性カーボンブラツク5〜100重量
部を配合することを特徴とする、架橋ポリエチレ
ン層との接着性が良好でかつ界面での剥離性の良
好な半導電性樹脂組成物。
Priority Applications (3)
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JP59184543A JPS6164739A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | 接着性と剥離性を併有する半導電性樹脂組成物 |
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Family
ID=16155044
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1986
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