JPH10106363A - 電力ケーブル - Google Patents

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
すぎて架橋剤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もっ
た、フリスト外部半導電層を含む電力ケーブルを提供す
ること。 【解決手段】架橋剤として高温分解型架橋剤を含む組成
物から形成される内部半導電層、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と高温分解型架橋
剤とを含む組成物から形成される絶縁層、および架橋剤
として低温分解型架橋剤を含む組成物から形成される外
部半導電層を含む電力ケーブル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フリスト（フリー
ストリッパブル）外部半導電層を含む電力ケーブルであ
って、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もつ、フリ
スト外部半導電層をもつ電力ケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】ケーブル接続時には、ケーブルの外部半
導電層を取り除いて接続した後、再び外半テープを巻
く。この際、外部半導電層が手で簡単に取り除ける、即
ちフリストであれば、作業効率が良い。また、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、電気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能をもつ絶縁層をもつ、フリスト外
部半導電層含有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、メタロセン触媒を
使用して得られるポリエチレンの架橋剤として、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）架橋剤として高温分
解型架橋剤を含む組成物から形成される内部半導電層、
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
レンと高温分解型架橋剤とを含む組成物から形成される
絶縁層、および架橋剤として低温分解型架橋剤を含む組
成物から形成される外部半導電層を含む電力ケーブル、
（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、お
よび（３）低温分解型架橋剤がジクミルパーオキサイド
である上記（１）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
Ｈ₃ ）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。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。

【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絶縁層の周りに外部半導電層
が設けられる。

【００１９】内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。

【００２０】内部半導電層を形成するために使用される
架橋剤は高温分解型架橋剤であって、絶縁層に使用され
る架橋剤と同じものが例示される。

【００２１】導電性カーボンブラックとして、アセチレ
ンブラックがよく使用される。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。

【００２２】外部半導電層を構成するベースポリマーと
しては、内部半導電層を構成するベースポリマーと同じ
ものが挙げられる。外部半導電層と内部半導電層を構成
するベースポリマーは、同じ種類のものを使用してもよ
いし、違う種類のものを使用してもよい。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。

【００２３】導電性カーボンブラックの量も、内部半導
電層での使用量と同様に、好ましくはベースポリマー１
００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。

【００２４】外部半導電層を形成するために使用される
架橋剤は低温分解型架橋剤である。低温分解型架橋剤と
は、半減期が１分である時の温度が１８０℃未満である
架橋剤をいう。例えば、ジクミルパーオキサイド等が挙
げられる。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。外部半導電層の架橋剤
を、絶縁層および内部半導電層で使用する架橋剤とは違
う種類のものにすることによって、温度差で架橋の時期
をずらし、絶縁層と外部半導電層との界面が共架橋され
ることを防ぎ、外部半導電層を剥がしやすいようにす
る。

【００２５】上記した内部および外部半導電層を造る組
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。

【００２６】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。

【００２７】

【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。

【００２８】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、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
としてパーカドックス１４を１．２重量部配合した内部
半導電層を造る組成物、およびエバフレックスＰ１２０
７、１００重量部にアセチレンブラック（電気化学社
製）６０重量部、架橋剤としてジクミルパーオキサイド
（パークミルＤ、日本油脂社製）を１．２重量部配合し
た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。

【００２９】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）２．０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、架橋剤として
〔１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）
−ベンゼン〕（パーカドックス１４）１．２重量部配合
したものを内部半導電層を造る組成物、およびエチレン
−ビニルアセテート（エバフレックスＰ１２０７）１０
０重量部にアセチレンブラック（電気化学社製）６０重
量部、架橋剤としてジクミルパーオキサイド（パークミ
ルＤ）１．２重量部配合した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：２ｍ
ｍ）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。

【００３０】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〔１，３−ビス（ｔ−ブチルパ
ーオキシイソプロピル）−ベンゼン〕（パーカドックス
１４）を２．０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−７０７）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〔２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパー
オキシ）−ヘキシン−３〕（カヤヘキサＹＤ）１．２重
量部配合したものを内部および外部半導電層として、３
０ｍｍφ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。

【００３１】実施例１〜２および比較例１で得られたケ
ーブルに関し、ゲル分率、水分量、外判剥がし易さおよ
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 外半剥がし易さ ○：４．０ｋｇ／０．５インチ以下 ×：４．０ｋｇ／０．５インチを超える

【００３２】（剥離試験）ケーブルの表面を、外部半導
電層に貫通するように長手方向にカッターで傷をつけ
（０．５インチ間隔に２本）、傷末端の外部半導電層を
絶縁体から２〜３ｃｍほど剥離させる。剥離部を引張り
試験機の上側チャックで挟み、次いで９０°剥離試験
（ＪＩＳ Ｋ ７１１３に規定、引張り速度：５００ｍ
ｍ／分）を行った。結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】本発明の電力ケーブルは、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もつ、フリス
ト外部半導電層をもつ電力ケーブルで、特に配電用、架
橋ポリエチレンケーブルに好ましく使用される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 架橋剤として高温分解型架橋剤を含む組
   成物から形成される内部半導電層、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と高温分解型架
   橋剤とを含む組成物から形成される絶縁層、および架橋
   剤として低温分解型架橋剤を含む組成物から形成される
   外部半導電層を含む電力ケーブル。
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。
3. 【請求項３】 低温分解型架橋剤がジクミルパーオキサ
   イドである請求項１記載の電力ケーブル。