JPH10106355A - 電力ケーブル用絶縁性組成物およびそれを用いた電力ケーブル - Google Patents

電力ケーブル用絶縁性組成物およびそれを用いた電力ケーブル

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JPH10106355A
JPH10106355A JP26100196A JP26100196A JPH10106355A JP H10106355 A JPH10106355 A JP H10106355A JP 26100196 A JP26100196 A JP 26100196A JP 26100196 A JP26100196 A JP 26100196A JP H10106355 A JPH10106355 A JP H10106355A
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JP
Japan
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power cable
cross
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polyethylene
crosslinking agent
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Pending
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JP26100196A
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English (en)
Inventor
Masaki Kawahigashi
正記 川東
Hiroshi Kato
寛 加藤
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メタロセン触媒を使用して重合させた低密度
ポリエチレンがもつ押出機内でポリマーの温度が上昇し
すぎてジクミルパーオキサイドの分解がはじまるという
問題を解決し、該ポリエステルの利点を十分に生かし
た、電気的強度に非常に優れ、絶縁性能の低下も抑えら
れた絶縁層を提供すること。 【解決手段】 メタロセン触媒を用いた重合によって得
られるポリエチレンおよび高温分解型架橋剤とを含む電
力ケーブル用絶縁性組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタロセン触媒を
用いた重合によって得られるポリエチレンをベースポリ
マーとする絶縁層を有する電力ケーブルの改良に関する
ものである。さらに詳しくは、電気的特性および絶縁性
能が優れた絶縁層を与えうる絶縁性組成物および該組成
物から得られる絶縁層を有する電力ケーブルに関する。
【0002】
【従来の技術】電力ケーブルの架橋絶縁層のベースポリ
マーとして、従来より使用されていたチーグラー・ナッ
ター触媒を用いて高圧法により製造されたポリエチレン
に変えて、メタロセン触媒によって重合されたポリエチ
レンを使用することが本発明者らにより提案された。メ
タロセン触媒は、従来のチーグラー・ナッタ触媒と異な
り、溶媒に可溶であるため、重合反応を溶媒中(均一
系)で行うことができる。従って得られるポリエチレン
の分子量、分岐構造、結晶構造等は均質で、このような
ポリエチレンから得られる絶縁層は、局所的な電気的弱
点部が非常に少ない電気的強度に優れたものとなる。そ
ればかりでなく、架橋も効率的に起こることから、架橋
剤の量も大幅に軽減することができる。従って絶縁層中
の架橋剤分解残渣の量が減り、架橋反応時に絶縁層中で
生成する水分量が少なくなる。即ち、絶縁性能の低下も
抑えられた絶縁層となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したメ
タロセン触媒を使用して得たポリエチレンとジクミルパ
ーオキサイドとを含む絶縁性組成物を導体上に押出すた
めに、押出機内で混練すると、高圧法で得たポリエチレ
ンであると押出機内の温度はせいぜい130℃にまでし
か上昇しないが、メタロセン触媒を使用して重合したポ
リエチレンは、140〜150℃にまで上昇してしま
い、押出機内でジクミルパーオキサイドが分解し始める
という問題があることを本発明者らが初めて発見した。
【0004】本発明の目的は、メタロセン触媒を使用し
て得られるポリエチレンのもつ上記の欠点を解消し、よ
り優れた電気絶縁性をもつ絶縁層を与えうる絶縁性組成
物を提供することである。本発明のもう一つの目的は、
優れた絶縁性能の絶縁層をもつ電力ケーブルを提供する
ことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討を行った結果、架橋剤として、高
温分解型架橋剤を使用した場合、上記目的が達成される
ことを見出し、本発明を完成した。
【0006】即ち本発明は、(1)メタロセン触媒を用
いた重合によって得られるポリエチレンおよび高温分解
型架橋剤とを含む電力ケーブル用絶縁性組成物、(2)
高温分解型架橋剤が〔1,3−ビス(t−ブチルパーオ
キシイソプロピル)−ベンゼン〕または〔2,5−ジメ
チル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン
−3〕である上記(1)記載の電力ケーブル用絶縁性組
成物、(3)メタロセン触媒を用いた重合によって得ら
れるポリエチレンおよび高温分解型架橋剤を含む絶縁性
組成物から製造される絶縁層を含む電力ケーブル、
(4)高温分解型架橋剤が〔1,3−ビス(t−ブチル
パーオキシイソプロピル)−ベンゼン〕または〔2,5
−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘ
キシン−3〕である上記(3)記載の電力ケーブル、
(5)さらに、内部半導電層および/または外部半導電
層を含む上記(3)記載の電力ケーブルおよび(6)内
部半導電層および/または外部半導電層に使用される架
橋剤が、〔1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプ
ロピル)−ベンゼン〕または〔2,5−ジメチル−2,
5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3〕であ
る上記(5)記載の電力ケーブルに関する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明で使用されるポリエチレン
は、メタロセン触媒で重合したポリエチレンである。メ
タロセンとは、ビス(シクロペンタジエニル)金属化合
物のうち、非電解質錯体で、2個のシクロペンタジエニ
ル環が正五角形構造をして互いに平行に相対し、その中
間に金属原子がはさまれたサンドイッチ構造の分子から
なるものの総称である。代表的なものとして、下記の式
【0008】
【化1】
【0009】(式中、Mは金属を表し、例えば、Zr、
Ti、Vi、Cr、Fe、Co、Ni、Ru、Pd等、
なかでも重合均一性の点からZrが好ましく、Halは
ハロゲンを表し、なかでも重合均一性の点から好ましく
はClである)で表される化合物、下記の式
【0010】
【化2】
【0011】(式中、MおよびHalは前記と同義)で
表される化合物、およびこれらの化合物の五員環に(C
3 2 CH−等のアルキル基が置換されているもの等
が挙げられる。
【0012】本発明で使用するメタロセン触媒は、前記
したような立体的構造をもっており、エチレンガス(原
料ガス)は金属原子と結合している5員環に結合した置
換基によって立体的にブロックされている方向からは接
触できないために、常に一定の方向から金属とモノマー
が接触することになり、立体規則性重合が起こるので、
得られるポリエチレンの分子量、分岐構造、結晶構造が
一定となる。さらにメタロセン触媒は溶媒に可溶である
ため、重合反応は溶媒中(均一系)で行うことができ
る。
【0013】本発明で使用するポリエチレンは、メルト
フローレート(MFR)〔190℃、2.16kg(J
IS K 6760に規定する値)〕が、好ましくは
0.1〜20g/10分、さらに好ましくは1.0〜1
0g/10分である。密度(JIS K 6760に規
定する値)は、好ましくは0.914〜0.924g/
cm3 、さらに好ましくは0.918〜0.922g/
cm3 である。さらに分子量分布、Mw(重量平均分子
量)/Mn(数平均分子量)は好ましくは1〜20、さ
らに好ましくは1〜10である。
【0014】メタロセン触媒で重合したポリエチレンを
架橋するために、本発明で使用される架橋剤は、高温分
解型架橋剤である。メタロセン触媒を使用して得られる
ポリエチレンは、導体上に押出すための押出機内では1
40〜150℃の高温度になるため、架橋剤は高温分解
型架橋剤を使用する。押出機内の温度が高温になるの
は、押出機内のスクリューと上記ポリエチレンとの摩擦
熱が従来使用していたポリエチレンよりも高いためと考
えられる。高温分解型架橋剤とは、半減期が1分である
時の温度が180℃以上である架橋剤をいう。この温度
が180℃未満であると、押出機内の温度が140〜1
50℃まで上昇するので架橋剤が押出機内で部分的に分
解してしまう。高温分解型架橋剤として、例えば、
〔1,3−ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)
−ベンゼン〕、〔2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−
ブチルパーオキシ)−ヘキシン−3〕等が挙げられる。
【0015】架橋剤の配合量は得られる絶縁体の使用目
的等によって適宜決められ、特に限定されないが、好ま
しくはポリエチレン100重量部に対して0.5〜2.
5重量部、さらに好ましくは0.8〜1.5重量部であ
る。
【0016】さらに必要に応じて、酸化防止剤、高級脂
肪酸系、金属塩系等の滑剤、高級脂肪酸アミド等の加工
助剤、有機・無機系顔料、シリカやクレー等の充填剤、
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、多官能
性架橋助剤等の添加剤も加えることができる。
【0017】酸化防止剤としては、ケーブルの絶縁体に
通常使用されるものであれば特に制限なく用いられる。
例えば、4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−
3−メチルフェノール、2,2’−メチレンビス(4−
エチル−6−tert−ブチルフェノール等のヒンダー
ドフェノール型酸化防止剤、アミン型酸化防止剤、チオ
エーテル型酸化防止剤等が挙げられる。なかでもヒンダ
ード型酸化防止剤が好ましい。
【0018】さらに、導体・絶縁層間、絶縁層・シース
間に生じる電界の激しい変化を緩和するために、導体の
周りに内部半導電層および/または絶縁層の周りに外部
半導電層を設けるのが好ましい。内部および外部半導電
層を構成するベースポリマーとしては、例えば、スチレ
ン−ブタジエン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル
系熱可塑性エラストマー、エチレン−ビニルアセテート
・コポリマー(EVA)、エチレン−エチルアクリレー
ト・コポリマー(EEA)、エチレン−メチルアクリレ
ート・コポリマー(EMA)等の軟質ポリオレフィン、
EPゴム、ブチルゴム等が挙げられる。これに導電性カ
ーボンブラックおよび架橋剤が配合される。
【0019】架橋剤としては、例えば、〔1,3−ビス
(t−ブチルパーオキシイソプロピル)−ベンゼン〕、
〔2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)−ヘキシン−3〕等が使用される。
【0020】導電性カーボンブラックは主にアセチレン
ブラックが使用される。その量は、好ましくはベースポ
リマー100重量部に対して10〜80重量部、さらに
好ましくは40〜60重量部である。架橋剤の量は、好
ましくはベースポリマー100重量部に対して1.0〜
3.0重量部、さらに好ましくは1.5〜2.0重量部
である。
【0021】上記した半導電層を造る組成物には、上記
成分に加えて、必要に応じて、グラファイト、滑剤、充
填剤、金属微粉末、安定剤、酸化防止剤、架橋助剤、加
工助剤等が配合されていてもよい。
【0022】本発明の電力ケーブルを製造する方法に特
に制限はなく、自体既知の方法によって製造される。例
えば、導体上に内部半導電層を形成する組成物、絶縁層
を形成する絶縁性組成物および外部半導電層を形成する
組成物を、押出機により連続押出することによって各層
を形成し、その後、温度を160〜240℃に挙げて架
橋することにって得る。
【0023】絶縁層に使用される架橋剤がジクミルパー
オキサイドであって、内部および/または外部半導電層
に使用される架橋剤が〔1,3−ビス(t−ブチルパー
オキシイソプロピル)−ベンゼン〕または〔2,5−ジ
メチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘキシ
ン−3〕である層を持つ電力ケーブルは、電気的強度や
架橋度の点で特に好ましい。
【0024】
【実施例】以下、実施例、比較例を挙げて本発明をさら
に詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に制限され
るものではない。
【0025】実施例1 メタロセン・ポリエチレン(カーネル54FT、三菱化
学社製)100重量部および〔1,3−ビス(t−ブチ
ルパーオキシイソプロピル)−ベンゼン〕(P−14)
(パーカドックス14、化薬ヌーリー社製)0.5重量
部とを含む絶縁層を造る絶縁性組成物と、エチレン−ビ
ニルアセテート・コポリマー(エバフレックスP120
7、三井デュポンポリケミカル社製)100重量部にア
セチレンブラック(電気化学社製)60重量部、架橋剤
としてP−141.2重量部配合した内部および外部半
導電層を造る組成物とを、30mmφ押出機により、銅
撚線導体(径:2mm)上に厚さ1mmに連続押出被覆
した後、180℃で架橋し、電力ケーブルを得た。
【0026】実施例2 メタロセン・ポリエチレン(カーネル54FT)100
重量部および〔2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブ
チルパーオキシ)−ヘキシン−3〕(YD)(カヤヘキ
サYD、化薬ヌーリー社製)2.5重量部とを含む絶縁
層を造る絶縁性組成物と、エチレン−エチルアクリレー
ト・コポリマー(エバフレックスEEAA−707、三
井デュポンポリケミカル社製)100重量部にアセチレ
ンブラック(電気化学社製)60重量部、架橋剤である
カヤヘキサYD1.2重量部配合したものを内部および
外部半導電層として、30mmφ押出機により、銅撚線
導体(径:2mm)上に厚さ1mmに連続押出被覆した
後、180℃で架橋し、電力ケーブルを得た。
【0027】比較例1 高圧法低密度ポリエチレン(ZF−33、三菱化学社
製)100重量部およびP−142.0重量部とを含む
絶縁層を造る絶縁性組成物と、エチレン−エチルアクリ
レート・コポリマー(エバフレックスEEA A−70
7、三井デュポンポリケミカル社製)100重量部にア
セチレンブラック(電気化学社製)60重量部、架橋剤
であるカヤヘキサYD1.2重量部配合したものを内部
および外部半導電層として、30mmφ押出機により、
銅撚線導体(径:2mm)上に厚さ1mmに連続押出被
覆した後、180℃で架橋し、電力ケーブルを得た。
【0028】比較例2 架橋剤としてジクミルパーオキサイドを使用し、実施例
1と同じ手順で電力ケーブルを得た。
【0029】実施例1、2および比較例1、2で得られ
たケーブルに関し、ゲル分率、水分量およびAC耐圧値
を測定した。 ゲル分率(重量%):JIS C 3005に従って測
定した。 ○:80重量%以上 ×:80重量%未満 水分量(ppm):カールフィッシャー水分計を用い
て、絶縁層の表面から1mm内側から1gの試料を切り
出して、水分量を測定した。 ○:200ppm以上 ×:200ppm未満 AC耐圧値(kV/mm):JIS C 3005に従
って測定した。 ○:30kV/mm以上 ×:30kV/mm未満 結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
【発明の効果】本発明の絶縁性組成物は、メタロセン触
媒を使用して重合させた低密度ポリエチレンがもつ押出
機内でポリマーの温度が上昇しすぎてジクミルパーオキ
サイドの分解がはじまるという問題を解決し、該ポリエ
チレンの利点を十分に生かした、電気的強度に非常に優
れ、絶縁性能の低下も抑えられた絶縁層を与えうる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メタロセン触媒を用いた重合によって得
    られるポリエチレンおよび高温分解型架橋剤とを含む電
    力ケーブル用絶縁性組成物。
  2. 【請求項2】 高温分解型架橋剤が〔1,3−ビス(t
    −ブチルパーオキシイソプロピル)−ベンゼン〕または
    〔2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
    シ)−ヘキシン−3〕である請求項1記載の電力ケーブ
    ル用絶縁性組成物。
  3. 【請求項3】 メタロセン触媒を用いた重合によって得
    られるポリエチレンおよび高温分解型架橋剤を含む絶縁
    性組成物から製造される絶縁層を含む電力ケーブル。
  4. 【請求項4】 高温分解型架橋剤が〔1,3−ビス(t
    −ブチルパーオキシイソプロピル)−ベンゼン〕、また
    は〔2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオ
    キシ)−ヘキシン−3〕である請求項3記載の電力ケー
    ブル。
  5. 【請求項5】 さらに、内部半導電層および/または外
    部半導電層を含む請求項3記載の電力ケーブル。
  6. 【請求項6】 内部半導電層および/または外部半導電
    層に使用される架橋剤が、〔1,3−ビス(t−ブチル
    パーオキシイソプロピル)−ベンゼン〕または〔2,5
    −ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)−ヘ
    キシン−3〕である請求項5記載の電力ケーブル。
JP26100196A 1996-10-01 1996-10-01 電力ケーブル用絶縁性組成物およびそれを用いた電力ケーブル Pending JPH10106355A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103928094A (zh) * 2014-04-28 2014-07-16 赵月 建筑用电缆

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