JPH11213772A - 電力ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケーブルを曲げて敷設する場合の曲げ半径を
小さくすることが出来、かつ力学強度および電気的耐圧
強度にも優れた高圧電力ケーブル。 【解決手段】 メタロセンを触媒とする重合によって得
られるエチレン−オクテン共重合体から形成される絶縁
層、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体もしくはエ
チレン−ビニルアセテート共重合体から形成される内部
半導電層、およびエチレン−ビニルアセテート共重合体
単独もしくは該共重合体を含む樹脂組成物から形成され
る外部半導電層を有する電力ケーブル。

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、ケーブルの曲げ
半径を小さくすることを可能にし、力学的強度および電
気的耐圧強度に優れた電力ケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】高電圧地
中送電ケーブルとして最も多く使用されているケーブル
は、架橋ポリエチレンを絶縁層に使用したケーブルであ
る。この架橋ポリエチレン絶縁ケーブルはプラスチック
絶縁ケーブルの中で最も信頼性の高いケーブルである
が、可撓性に欠けるため、ケーブル曲げ半径はケーブル
外径に対して８〜１０倍程度に過ぎず、曲がった場所へ
の敷設においては、広い地下埋設スペースを必要とする
という問題がある。地下埋設空間の有効利用という点か
ら見ると、デッドスペースを極力なくして、占有体積を
縮小する必要があるが、このためには曲げ半径をケーブ
ル外径に対して５倍以下にすることが有効である。

【０００３】一方、可撓性に優れたケーブルとして、従
来はＥＰゴムを絶縁体としたケーブルが使用されてきた
が、ＥＰゴムは力学的強度および電気的耐圧強度が必ず
しも十分とは言えなかった。また、電力ケーブルを接続
する際には、通常、絶縁体上の外部半導電層を剥離する
ので、絶縁層と外部半導電層との剥離性が要求される。

【０００４】本発明の目的は、上記した架橋ポリエチレ
ンやＥＰゴムのもつ欠点を解消し、ケーブルに可撓性を
付与し、ケーブルの曲げ半径を小さくすることを可能に
し、かつ力学的強度および電気的耐圧強度にも優れ、か
つ、配電ケーブルとして用いた場合には接続が容易な電
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、上記問題
を解決すべく検討した結果、メタロセンを触媒とする重
合により得られるエチレン−オクテン共重合体を架橋剤
により架橋したものを絶縁層とし、特定重合体をベース
ポリマーとする内部半導電層および外部半導電層を設け
ることにより可撓性および力学的強度が優れ、かつ室温
から約９０℃の温度範囲にわたって高い電気的耐圧強度
を有する電力ケーブルの得られることを見出し、本発明
に至った。

【０００６】即ち、本発明は、導体上に、エチレン−プ
ロピレン−ジエン共重合体もしくはエチレン−ビニルア
セテート共重合体から主として形成される内部半導電
層、メタロセン触媒による重合から得られ、かつ架橋さ
れた構造を有するエチレン−オクテン共重合体からなる
絶縁層、エチレン−ビニルアセテート共重合体もしく
は、エチレン−ビニルアセテート共重合体にエチレン−
ビニルアセテート−スチレン共重合体をブレンドしたも
のから主として形成される外部半導電層が順次積層され
ていることを特徴とする電力ケーブルである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の絶縁層を構成するエチレ
ン−オクテン共重合体は、メタロセンを触媒として重合
したものが使用される。メタロセンは、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
をとっているので、モノマーガスのエチレン及びオクテ
ンは、金属と結合している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
ポリマーの分子量、分岐構造、結晶構造が一定となる。
さらにメタロセンは溶媒に可溶であるため、重合反応は
均一系で行うことができる。

【０００８】メタロセンを構成する金属として、Ｚｒ、
Ｔｉ、Ｖｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｐｄ等を
用いることが出来、なかでも重合均一性の点からＺｒが
好ましい。金属には通常ハロゲンが結合しており、重合
均一性の点から塩素が好ましい。又、シクロペンタジエ
ニル環は他の芳香環と縮合したり、アルキル基で置換さ
れていてもよい。

【０００９】本発明で使用するエチレン−オクテン共重
合体は、メルトフローレート（ＭＦＲ）〔ＪＩＳ Ｋ
６７６０：１９０℃、２．１６ｋｇ〕が、好ましくは
０．３〜５．０ｇ／１０分、さらに好ましくは０．５〜
１．０ｇ／１０分である。ＭＦＲが０．３より小さい場
合は押し出し加工特性に難点があるため、またＭＦＲが
５．０より大きい場合は、絶縁層に偏肉がおこるため本
発明においては適当ではない。

【００１０】絶縁層を形成するエチレン−オクテン共重
合体を架橋された構造とするために架橋剤が配合され
る。架橋剤は、一般にケーブルの絶縁材料に使用されて
いるものであれば、特に制限なく使用できる。例えば、
ジクミルパーオキシド、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（ブチルパーオキシ）−ヘキシン−３などが
挙げられる。好ましい架橋剤として、ジクミルパーオキ
シドを挙げることができる。架橋剤の配合量は、好まし
くはポリマー１００重量部に対して１．０〜２．５重量
部、さらに好ましくは１．５〜２．０重量部である。添
加する架橋剤量が１．０重量部よりも少ない場合は架橋
度が不足し、耐熱性が低下するため、また架橋剤量が
２．５重量部よりも多い場合は、耐電圧特性等にそれ以
上の改善効果が現れないうえ、ケーブルの可撓性を損な
うことがあるので適当でない。

【００１１】さらに上記絶縁層に本発明の趣旨を損なわ
ない範囲でヒンダードフェノール系やチオプロピオン酸
系、あるいはアミン系の酸化防止剤、ステアリン酸、ス
テアリン酸亜鉛等の滑剤、トリアリルイソシアヌレー
ト、アクリル酸エステル系等の架橋補助剤を添加しても
よい。

【００１２】本発明においては、導体の外周部に内部半
導電層が設けられ、ベースポリマーに導電性カーボンブ
ラック、および架橋剤を配合して構成される。

【００１３】ベースポリマーとして、エチレン−プロピ
レン−ジエン共重合体、もしくはエチレン−ビニルアセ
テート共重合体が用いられる。特に、プロピレン率が４
０〜６０％のエチレン−プロピレン−ジエン共重合体、
もしくはビニルアセテート率（以下、ＶＡ率）が１２〜
３０％のエチレン−ビニルアセテート共重合体が好まし
い。プロピレン率が４０％未満および６０％を越える場
合、体積抵抗率を下げるために十分なだけのカーボンブ
ラックが添加できなくなるため、好ましくない。また、
ＶＡ率が１２％未満の場合、体積抵抗率を下げるために
十分なだけのカーボンブラックが添加できなくなり、Ｖ
Ａ率が３０％を越える場合、絶縁材料との融着性が不十
分となるため好ましくない。なお、エチレン−プロピレ
ン−ジエン共重合体のジエン成分はエチリデンノルボル
ネンが好ましく、成分量（ヨウ素価）は１０〜３０、好
ましくは１５〜２５、さらに好ましくは１８〜２１であ
る。

【００１４】この様なベースポリマーの選択により、内
部半導電層の体積抵抗率を下げることが出来（１０³ Ω
・ｃｍ）以下、導体／絶縁層間に生じる電界変化を緩和
することが出来るので、高圧電力ケーブルとしての使用
が可能となる。又、内部半導電層と絶縁層との融着性が
良好であるので、ケーブルを曲げて敷設しても絶縁層と
半導電層との間で剥離を生じず、絶縁層を構成するポリ
マー選択とあいまって、小さい曲げ半径を達成すること
が出来る。

【００１５】本発明では絶縁層の上に更に外部半導電層
が設けられるが、内部半導電層同様、ベースポリマーに
導電性カーボンブラックおよび架橋剤を配合して構成さ
れる。

【００１６】外部半導電層のベースポリマーは、エチレ
ン−ビニルアセテート共重合体もしくは、エチレン−ビ
ニルアセテート共重合体にエチレン−ビニルアセテート
−スチレン共重合体をブレンドしたものを主成分とす
る。外部半導電層も内部半導電層と同じく、体積抵抗率
が低い（１０³ Ω・ｃｍ以下）ことが必要である。ま
た、配電ケーブルの接続工程の際に、通常、外部半導電
層は手で剥がされることが多いので、絶縁材料との界面
が剥離可能であることが有用である。

【００１７】上記目的のためには、ＶＡ率が４０％以上
のエチレン−ビニルアセテート共重合体単独、もしくは
ＶＡ率が３０％以上のエチレン−ビニルアセテート共重
合体にＶＡ率が１０％以上のエチレン−ビニルアセテー
ト−スチレン共重合体をブレンドしたものが特に適して
いる。エチレン−ビニルアセテート共重合体単独におい
てＶＡ率が４０％未満の場合、ブレンド体のエチレン−
ビニルアセテート共重合体においてＶＡ率が３０％未満
の場合、絶縁材料との剥離性が不十分となる傾向にあ
る。なお、ブレンド体のエチレン−ビニルアセテート−
スチレン共重合体ブレンド率は、３０〜５０％が好まし
い。

【００１８】内部半導電層および外部半導電層に使用す
る架橋剤としては、例えば、ジクミルパーオキシド、
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（ブチルパー
オキシ）−ヘキシン−３などが挙げられる。その使用量
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。 また、必要に応じ、加硫促進剤を添
加しても良い。加硫促進剤としては、例えば、２−メル
カプトベンゾチアゾールなどのチアゾール系加硫促進
剤、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィドなどの
チウラム系加硫促進剤が挙げられる。その使用量は、好
ましくはベースポリマー１００重量部に対して１．０〜
４．０重量部、さらに好ましくは２．０〜３．０重量部
である。

【００１９】内部半導電層および外部半導電層に使用さ
れる導電性カーボンブラックの種類に特に制限はない
が、主としてアセチレンブラックやファーネスブラック
が使用される。その使用量は、好ましくはベースポリマ
ー１００重量部に対して２０〜８０重量部、さらに好ま
しくは４０〜７０重量部である。

【００２０】さらに上記した半導電層には、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、加工助剤などが配合されていてもよ
い。

【００２１】本発明の電力ケーブルは、特に６．６ｋＶ
以上の高電圧電力ケーブルとして好ましく使用される。

【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、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、絶縁層、外部半導電層を、
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、１６０〜２４０℃で１〜６０分間加熱して、絶
縁層および半導電層を架橋することによって得ることが
出来る。

【００２３】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳しく説明し、
比較例との比較において本発明の効果を明らかにする。 実施例１ メタロセン化合物を触媒として重合したエチレン−オク
テン共重合体１００重量部とジクミルパーオキシド（Ｄ
ＣＰ）２．０重量部を含む絶縁組成物と、エチレン−プ
ロピレン−ジエン共重合体１００重量部と２−メルカプ
トベンゾチアゾール１重量部、ジペンタメチレンチウラ
ムテトラスルフィド２重量部、アセチレンブラック６５
重量部を含む内部半導電層組成物と、ＶＡ率６０％のエ
チレン−ビニルアセテート共重合体１００重量部と
〔２，５−ジメチル−２，５−ジ（ブチルパーオキシ）
−ヘキシン−３〕１．５重量部、アセチレンブラック７
０重量部を含む外部半導電層組成物とを、３０ｍｍφ押
出機により、銅撚線導体（径：２ｍｍ）上に内部半導電
層、絶縁層、外部半導電層が順次積層され、合計２ｍｍ
の厚さになる様、連続押出被覆した後、１８０℃で６０
分間架橋し、電力ケーブルを得た。

【００２４】実施例２ メタロセン化合物を触媒として重合したエチレン−オク
テン共重合体１００重量部とＤＣＰ２．０重量部を含む
絶縁組成物と、ＶＡ率２５％のエチレン−ビニルアセテ
ート共重合体１００重量部と〔１，３−ビス（ｔ−ブチ
ルパーオキシイソプロピル）−ベンゼン〕１重量部、ア
セチレンブラック５５重量部を含む内部半導電層組成物
と、ＶＡ率３３％のエチレン−ビニルアセテート共重合
体６０重量部にＶＡ率１６％、スチレン率４８％のエチ
レン−ビニルアセテート−スチレン共重合体４０重量部
をブレンドしたもの１００重量部と〔１，３−ビス（ｔ
−ブチルパーオキシイソプロピル）−ベンゼン〕０．４
重量部、ファーネスブラック４０重量部を含む外部半導
電層組成物とを、３０ｍｍφ押出機により、銅撚線導体
（径：２ｍｍ）上に内部半導電層、絶縁層、外部半導電
層が順次積層され、合計２ｍｍの厚さになる様、連続押
出被覆した後、１８０℃で６０分間架橋し、電力ケーブ
ルを得た。

【００２５】比較例１ 高圧法低密度ポリエチレン１００重量部とＤＣＰ２．０
重量部を含む絶縁組成物と、ＶＡ率２５％のエチレン−
ビニルアセテート共重合体１００重量部と〔２，５−ジ
メチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキシ
ン−３〕１．２重量部、アセチレンブラック６０重量部
を含む内部半導電層組成物と、ＶＡ率６０％のエチレン
−ビニルアセテート共重合体１００重量部と〔２，５−
ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキ
シン−３〕１．２重量部、アセチレンブラック６０重量
部を含む外部半導電層組成物を、３０ｍｍφ押出機によ
り、銅撚線導体（径：２ｍｍ）上に内部半導電層、絶縁
層、外部半導電層が順次積層され、合計２ｍｍの厚さに
なる様、連続押出被覆した後、１８０℃で６０分間架橋
し、電力ケーブルを得た。

【００２６】比較例２ エチレン−プロピレン−ジエン共重合体１００重量部と
充填剤（サテントンＷ／ホワイトテックス、エンゲルハ
ート社製）を９０重量部、ＤＣＰ２．７重量部を含む絶
縁組成物と、ＶＡ率２５％のエチレン−ビニルアセテー
ト共重合体１００重量部と〔２，５−ジメチル−２，５
−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキシン−３〕１．２
重量部、アセチレンブラック６０重量部を含む内部半導
電層組成物と、ＶＡ率６０％のエチレン−ビニルアセテ
ート共重合体１００重量部と〔２，５−ジメチル−２，
５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキシン−３〕１．
２重量部、アセチレンブラック６０重量部を含む外部半
導電層組成物を、３０ｍｍφ押出機により、銅撚線導体
（径：２ｍｍ）上に内部半導電層、絶縁層、外部半導電
層が順次積層され、合計２ｍｍの厚さになる様、連続押
出被覆した後、１８０℃で６０分間架橋し、電力ケーブ
ルを得た。

【００２７】比較例３ メタロセン化合物を触媒として重合したエチレン−オク
テン共重合体１００重量部とジクミルパーオキシド２．
０重量部を含む絶縁組成物と、エチレン−プロピレン−
ジエン共重合体１００重量部と２−メルカプトベンゾチ
アゾール１重量部、ジペンタメチレンチウラムテトラス
ルフィド２重量部、アセチレンブラック６５重量部を含
む内部半導電層組成物と、該内部半導電層組成物と同じ
組成の外部半導電層組成物とを、３０ｍｍφ押出機によ
り、銅撚線導体（径：２ｍｍ）上に内部半導電層、絶縁
層、外部半導電層が順次積層され、合計２ｍｍの厚さに
なる様、連続押出被覆した後、１８０℃で６０分間架橋
し、電力ケーブルを得た。

【００２８】実施例１、２および比較例１、２および３
で得られたケーブルに関し、可撓性試験（たわみ量測
定）、ＡＣ耐圧試験および剥離試験を実施し、さらに絶
縁材料に関し、引張強度測定を実施し、その結果を表１
に示した。

【００２９】測定方法 たわみ量（可撓性試験）：試験ケーブル片の一端を固定
し、これを水平に保持する。次に固定端から５０ｃｍ離
隔した位置に２０ｇの錘を吊り下げて、水平位置からの
変位（ｃｍ）を測定する。この試験を５回行い、平均値
をそのケーブルのたわみ量とする。 耐ＡＣ電圧 ：ＪＩＳ Ｃ３００５による 引張強度 ：ＪＩＳ Ｃ３００６による 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。

【００３０】評価 可撓性試験 ：たわみ量が２０ｃｍ以上の場合は、ケ
ーブルの曲げ半径を小さくすることが出来（ケーブルの
外径に対して約５倍以下）るので○、たわみ量が２０ｃ
ｍ未満の場合は、ケーブルの曲げ半径を小さくすること
が出来ず× 耐ＡＣ電圧試験：ＡＣ ＢＤＳが２５ｋＶ／ｍｍ以上が
○、２５ｋＶ／ｍｍ未満が× 力学的強度 ：２０ＭＰａ以上が○、２０ＭＰａ未満
が× 外部半導電層の剥離容易性：４．０ｋｇ／０．５ｉｎ．
以下が○、４．０ｋｇ／０．５ｉｎ．を超える場合が×

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明の電力ケーブルは従来のケーブル
に比べ、可撓性が優れ、曲げ半径を小さくすることがで
き、かつ、力学的強度および電気的耐圧強度にも優れ
る。メタロセン触媒低密度ポリエチレンを使用した場
合、押出機内の温度上昇によって架橋剤の分解が起こ
り、部分的にゲル化することがあるが、本発明ではこの
様な問題点は解決され、かつポリエチレンの利点を生か
した、電気的強度に優れ、絶縁性能低下も抑えられる電
力ケーブルを得ることが出来る。また、本発明のケーブ
ルは曲げて敷設しても内部半導電層と絶縁層との間で剥
離を生じることなく、ケーブルを接続する場合、外部半
導電層と絶縁層との界面が剥離容易であるので、外部半
導電層を手で剥がすことが出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 寛 兵庫県尼崎市東向島西之町８番地 三菱電 線工業株式会社内 (72)発明者 福本 明宏 埼玉県熊谷市新堀1008番地 三菱電線工業 株式会社熊谷製作所内 (72)発明者 間瀬 敬三 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部電 力株式会社内 (72)発明者 村上 稔 愛知県名古屋市東区東新町１番地 中部電 力株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体上に、エチレン−プロピレン−ジエ
   ン共重合体もしくはエチレン−ビニルアセテート共重合
   体からなる内部半導電層、メタロセン触媒による重合か
   ら得られ、かつ架橋された構造を有するエチレン−オク
   テン共重合体からなる絶縁層、エチレン−ビニルアセテ
   ート共重合体もしくは、エチレン−ビニルアセテート共
   重合体にエチレン−ビニルアセテート−スチレン共重合
   体を混合した組成物からなる外部半導電層が順次積層さ
   れていることを特徴とする電力ケーブル。