JPH087671A - 高圧電力ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 シンジオタクチックペンタッド分率が０．７
以上であり、かつＭＦＲが０．１〜２０ｇ／１０分の範
囲のシンジオタクチックポリプロピレンを含む絶縁層、
非架橋外部半導電層および非架橋内部半導電層を含むこ
とを特徴とする高圧電力ケーブル。 【効果】 本発明の内・外半導電層を有する高圧電力ケ
ーブルは、絶縁層、内・外半導電層ともに架橋工程を必
要としないので、ケーブル生産速度を従来の３０〜１０
００％もスピードアップすることができる。しかも得ら
れたケーブルの絶縁層は優れた諸電気特性をもち、ケー
ブルの信頼性を高めることができ、所定の性能を満足す
るために必要な絶縁層の厚さを低減することもでき、コ
ンパクト化が図られるという効果も得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非架橋内・外半導電層
を有する高圧電力ケーブルに関する。さらに詳しくは、
絶縁層がシンジオタクチックポリプロピレンを含む絶縁
材料で構成されている非架橋内・外半導電層を有する高
圧電力ケーブルに関する。

【０００２】

【従来技術・発明が解決しようとする課題】電力ケーブ
ルの絶縁層として、従来、低密度ポリエチレン（ＬＤＰ
Ｅ）が用いられているが、これをたとえば６．６ｋＶ以
上の高圧電力ケーブルとして用いた場合、送電時に導体
の電気抵抗による発熱のためケーブルの温度が上昇し、
ＬＤＰＥ絶縁層が軟化してしまうおそれがある。そのた
め、高圧電力ケーブルでは、絶縁層としてＬＤＰＥを架
橋して耐熱性を向上させた架橋ＬＤＰＥ（ＸＬＰＥ）を
使用するのが通常である。この場合、架橋方法として最
も一般に使用されるのが、有機過酸化物による化学架橋
法である。

【０００３】一方、高圧電力ケーブルは、電界緩和のた
めに絶縁層の両側に、内部半導電層、外部半導電層を設
ける必要がある。これら内・外半導電層については、上
記のＬＤＰＥと同様、耐熱性向上のために架橋すること
が一般的であり、通常、絶縁層を架橋する工程でこれら
も同時に架橋される。

【０００４】しかしながら、架橋工程は、高温、長時間
を必要とし、高圧電力ケーブルの生産効率を著しく制限
しているのが現状である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる高
圧電力ケーブル用の絶縁層に、特定のシンジオタクチッ
クポリプロピレンを用いた場合、その軟化点が十分高い
ため、特に架橋しなくても、高圧送電時にケーブル温度
が上昇しても、絶縁体が軟化したり変形することがな
く、しかも諸電気特性にも優れることを発見した。すな
わち、高圧電力ケーブル用の絶縁層に、シンジオタクチ
ックポリプロピレンを用いることによって、架橋工程が
省略でき、したがってケーブルの生産効率を著しく向上
でき、しかも優れた電気特性を有する電力ケーブルが製
造できるとの知見を得た。

【０００６】ここで従来のように内・外半導電層が架橋
を必要とすれば、上記絶縁層の特性が発揮できないた
め、内・外半導電層にも非架橋のものを用い、これと上
記絶縁層とを組み合わせることによって、本発明を完成
するに至った。

【０００７】即ち本発明は、シンジオタクチックペンタ
ッド分率が０．７以上であり、かつＭＦＲが０．１〜２
０ｇ／１０分の範囲のシンジオタクチックポリプロピレ
ンを含む絶縁層、非架橋外部半導電層および非架橋内部
半導電層を含むことを特徴とする高圧電力ケーブルに関
する。

【０００８】さらに本発明は、非架橋内部半導電層およ
び非架橋外部半導電層が、熱可塑性エラストマーに導電
性物質が配合されてなることを特徴とする上記高圧電力
ケーブルに関する。

【０００９】本発明で使用されるシンジオタクチックポ
リプロピレン（以下、「ｓ−ＰＰ」ともいう）は、シン
ジオタクチック構造を有するポリプロピレンであって、
プロピレンの単独重合体のみならず、プロピレンと他の
オレフィンとの共重合体も含む概念である。本発明にお
いては、ホモポリマーであるｓ−ＰＰが好ましい。

【００１０】本発明で使用されるｓ−ＰＰの好ましい分
子量は、３，０００〜４００，０００、さらに好ましく
は１０，０００〜２００，０００である。

【００１１】本発明で使用されるｓ−ＰＰは、そのシン
ジオタクチックペンタッド分率が０．７以上であること
が必要である。ここでシンジオタクチックペンタッド分
率とは、１３５℃の１，２，４−トリクロロベンゼン溶
液で６７．８ＭＨｚにて測定した１３Ｃ−ＮＭＲスペク
トルにおいてテトラメチルシランを基準として２０．２
ｐｐｍに観測されるピーク強度（シンジオタクチックペ
ンタッド連鎖に帰属されるメチル基のピーク強度）のプ
ロピレン単位の全メチル基に帰属されるピーク強度の割
合をいう。シンジオタクチックペンタッド分率が０．７
未満のｓ−ＰＰは、融点が低く、かつ電気的破壊強度や
機械特性も低下するので、本発明の高圧電力ケーブルに
おける絶縁層に使用すべきでない。上記シンジオタクチ
ックペンタッド分率は、好ましくは耐電界性の点から
０．８〜０．９５、さらに好ましくは加工性の点から
０．８６〜０．９５である。

【００１２】さらに上記ｓ−ＰＰは、ＡＳＴＭ−Ｄ−１
２３８で規定するメルトフローレート（ＭＦＲ）（荷
重：１０kgf 、温度：２３０℃）が、０．１〜２０ｇ／
１０分の範囲をもつことが必要である。２０ｇ／１０分
を越えるＭＦＲをもつｓ−ＰＰは高温における流動性が
過大になりすぎ、逆に０．１ｇ／１０分未満のＭＦＲを
もつｓ−ＰＰは流動性が過少となりすぎ、したがってい
ずれのものも、加工性に難点がでてくる。上記ＭＦＲの
好ましい範囲は、高温流動性の点から０．３〜１５ｇ／
１０分で、さらに好ましい範囲は、押出加工性の点から
０．５〜１０ｇ／１０分である。

【００１３】上記ｓ−ＰＰの製造法には特に制限はな
い。即ち、用いられる重合触媒としては、対称もしくは
非対称分子構造を有する有機金属錯体系触媒、例えばメ
タロセン化合物等の立体特異性重合触媒等が使用しう
る。また、重合条件にも特に制限はなく、例えば、塊状
重合法、気相重合法、不活性溶媒を用いる溶液重合法等
の方法によって製造しうる。

【００１４】非架橋外部半導電層および非架橋内部半導
電層を形成する半導電材料のベースポリマーとしては、
非架橋タイプのポリマーであれば特に制限はなく使用し
うる。例えば、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビ
ニル、塩素化ポリエチレンおよび熱可塑性エラストマー
が挙げられる。上記非架橋タイプのポリマーのうち、特
に熱可塑性エラストマーが好ましい。熱可塑性エラスト
マーとしては、凍結相、結晶相等の硬質相を含有するブ
ロックコポリマーが特に好ましく使用でき、また、エラ
ストマーの一部が架橋された部分架橋タイプのエラスト
マーも適用できる。硬質相を含有するブロックコポリマ
ーの硬質相としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ｓ−ポリブタジエン、トランス−ポリイ
ソプレンから選ばれるものが好ましい。熱可塑性エラス
トマーの好ましい具体例として、スチレン−ブタジエン
コポリマー（たとえば、三菱油化社製、ラバロンＭＪ−
４３００Ｃ、ラバロンＴ−３９０９Ｃ）、スチレン−イ
ソプレンコポリマー（たとえば、クラレ社製、セプトン
ＫＬ−２０４３）、ｉ−ポリプロピレン−ＥＰＲ（エチ
レン・プロピレンラバー）コポリマー（たとえば、三菱
油化社製、サーモラン２９２０Ｎ）が挙げられる。ま
た、部分架橋タイプのエラストマーとしては、たとえば
ＴＰＲ（住友化学社製）、ＴＰＥ（ユニロイヤル社製）
等が挙げられ、好ましくはＴＰＲである。

【００１５】上記ベースポリマーに加えられる導電性物
質は、通常半導電層に使用される導電性物質であれば特
に制限なく使用しうる。たとえば、導電性のカーボンブ
ラック、たとえば、ファーネスブラック、ケッチェンブ
ラック（たとえばデグッサ社製、プリンテックスＸＥ−
２、ライオン・アクゾ社製、ケッチェンブラック）を５
〜４０ｐｈｒ（１００重量部のポリマーに対する重量
部）、好ましくは１０〜２５ｐｈｒ配合される。

【００１６】上記半導電材料の体積抵抗値（ＡＳＴＭ
Ｄ９９１）は電界緩和効果の点から５×１０^-1〜５×１
０⁴ Ω・ｃｍが好ましく、絶縁層との接着性の点から５
×１０⁰ 〜５×１０² Ω・ｃｍがさらに好ましい。室温
での伸び（ＪＩＳ Ｋ ７１１３による）は、可撓性の
点から３００〜９００％が好ましく、より好ましくは４
００〜６００％の範囲である。また破断点強度（ＪＩＳ
Ｋ ７１１３による）は、絶縁体としての強靱性の点
から５０〜３５０ｋｇ／ｃｍ² が好ましく、より好まし
くは、７０〜２５０ｋｇ／ｃｍ² の範囲である。

【００１７】上記ｓ−ＰＰおよび半導電層の形成材料に
は、必要に応じて、ヒンダードフェノール系、アミン
系、あるいはチオエーテル系等の酸化防止剤あるいは安
定剤、アミド、ヒドラジッド系等の銅害防止剤、ベンゾ
フェノン系、ベンゾイン系等の紫外線防止剤、高級脂肪
酸系あるいはその金属塩系等の滑剤、加工助剤、有機、
無機系顔料、有機、無機系難燃剤、およびシリカやクレ
ー等の充填剤など、プラスチックに通常用いられる添加
剤を添加しても良い。

【００１８】本発明の高圧電力ケーブルの製造方法に特
に制限はなく、自体既知の方法によって製造することが
できる。たとえば、絶縁材料および半導電層の形成材料
を導体上に同時押出しすることによって、架橋すること
なく製造することができる。

【００１９】本発明のケーブルは、架橋工程を全く必要
としないため高速生産できる。即ち従来のケーブル製造
速度を３０〜１０００％スピードアップすることができ
る。

【００２０】また、本発明のケーブルのｓ−ＰＰ絶縁層
は、従来のＸＬＰＥ絶縁層よりも、室温でのインパルス
破壊電界強度は２５〜４０％、室温でのＡＣ破壊電界強
度は１４〜２０％、優れているうえ、９０℃でのインパ
ルス破壊電界強度は５０〜７５％、９０℃でのＡＣ破壊
電界強度は２５〜４０％も優れている。

【００２１】さらに、従来の架橋ポリエチレンの絶縁層
よりも室温でのインパルス破壊電界強度は２０〜５０
％、室温でのＡＣ破壊電界強度は１５〜４０％、優れて
いるうえ、９０℃でのインパルス破壊電界強度は３５〜
８０％、９０℃でのＡＣ破壊電界強度は２５〜３０％も
向上している。

【００２２】以下、実施例を用いて本発明をさらに詳し
く説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。

【００２３】

【実施例】

実施例１〜４、比較例１ 直径２．７ｍｍの銅導体に、厚さ１ｍｍの絶縁層として
シンジオタクチックペンタッド分率が０．９１、ＭＦＲ
が１．２０ｇ／１０分のｓ−ＰＰを、および絶縁体内外
に厚さそれぞれ０．５ｍｍの半導電層としてスチレン−
ブタジエンコポリマー（三菱油化製、ラバロンＭＪ−４
３００Ｃ、ラバロンＴ−３９０９Ｃ）、スチレン−イソ
プレンコポリマー（クラレ製、セプトンＫＬ−２０４
３）、あるいはｉ−ＰＰ−ＥＰＲコポリマー（三菱油化
製、サーモラン２９２０Ｎ）にファーネスブラック（デ
グッサ社製、プリンテックスＺＥ−２）を２０ｐｈｒを
配合したものを、１８０℃で同時押出成形し、内外半導
電層付き高圧電力ケーブルの模擬ケーブルを作成した。
なお、同ケーブルは作成後、室温にて放置冷却したもの
（徐冷試料）と押出直後に０℃の氷浴中で冷却したもの
（急冷試料）の２種類作成した。これらの試料につい
て、室温でのインパルス破壊試験およびＡＣ破壊試験を
行なった。

【００２４】実施例５〜８ シンジオタクチックペンタッド分率が０．９５、ＭＦＲ
が１４．０ｇ／１０分のｓ−ＰＰを用いた以外は実施例
１〜４と同じ半導電層４種、同じ製造条件により、実施
例５〜８の模擬ケーブルを作成した。

【００２５】なお、比較例１で用いたＸＬＰＥは、架橋
工程を必要としたため、実施例１〜８の生産スピードが
３０〜３５ｍ／分であったのに対し、０．８〜１．０ｍ
／分であった。

【００２６】インパルス破壊試験は、１×４０μｓｅｃ
の負極性インパルス標準波を予想破壊電圧の７０％値を
初期値として５ｋＶ／３回印加のステップアップ昇圧方
式で課電した（ＪＩＳ Ｃ ３００５による）。またＡ
Ｃ破壊試験は、予想破壊電圧の７０％値を初期値とし
て、２ｋＶ／１分印加のステップ昇圧方式で課電した
（ＪＩＳ Ｃ ３００５による）。結果を表１に示す。
なお、インパルス破壊試験、ＡＣ破壊試験ともに１条件
につき１０試料のデータを採取し、ワイプル解析後、破
壊確率６３．３％における破壊値をもってその試料の耐
圧値とした。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から、ｓ−ＰＰは特に優れた電気破壊
耐久性を有していることがわかる。したがって、ｓ−Ｐ
Ｐを用いたものは、ケーブルの信頼性を高めることがで
き、所定の性能を満足するために必要な絶縁層の厚さを
低減することもでき、コンパクト化が図られるという効
果も得られる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の内・外半導電層を有する高圧電
力ケーブルは、絶縁層、内・外半導電層ともに架橋工程
を必要としないので、ケーブル生産速度を従来の３０〜
１０００％もスピードアップすることができる。しかも
得られたケーブルの絶縁層は優れた諸電気特性をもち、
ケーブルの信頼性を高めることができ、所定の性能を満
足するために必要な絶縁層の厚さを低減することもで
き、コンパクト化が図られるという効果も得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シンジオタクチックペンタッド分率が
   ０．７以上であり、かつＭＦＲが０．１〜２０ｇ／１０
   分の範囲のシンジオタクチックポリプロピレンを含む絶
   縁層、非架橋外部半導電層および非架橋内部半導電層を
   含むことを特徴とする高圧電力ケーブル。
2. 【請求項２】 非架橋内部半導電層および非架橋外部半
   導電層が、熱可塑性エラストマーに導電性物質が配合さ
   れてなることを特徴とする請求項１記載の高圧電力ケー
   ブル。