JPH11288623A - 電気絶縁組成物及び電線・ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、電気絶縁組成物を架橋すると
きには分解温度を高くでき且つスコーチしにくくするこ
とによって電気的に有害な分解生成物の発生を効果的に
抑止でき、その結果得られる架橋ポリエチレン絶縁被覆
電線・ケーブルは水トリーの発生が少なく且つ高温下の
電気絶縁破壊電圧が高く、しかも誘電正接が小さいとい
う優れた諸特性を有する電気絶縁組成物及び電線・ケー
ブルを提供することにある。 【解決手段】本発明は、ポリエチレン若しくはエチレン
共重合体に対して、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ
−ブチルパーオキシ）ヘキサンと、α−芳香族置換α−
メチルアルケンの不飽和二量体とを併用配合して成るこ
とを特徴とする電気絶縁組成物及びそれを被覆して成る
電線・ケーブルにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気絶縁組成物及び
電線・ケーブルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリ
オレフィンは電気的特性が優れた炭化水素系高分子材料
であることから電線・ケーブルの絶縁被覆用電気絶縁組
成物として広く実用されている。特に、ポリエチレンを
架橋したいわゆる架橋ポリエチレンはポリエチレンの欠
点である耐熱性が優れていることから高電圧電線・ケー
ブルの絶縁被覆用電気絶縁組成物として広く実用されて
いる。

【０００３】しかし架橋ポリエチレン被覆高電圧電線・
ケーブルは高電圧、高湿度下若しくは湿潤下、高温等の
悪条件が長年月にわたり重なって負荷されたときに被覆
架橋ポリエチレン層内にトリー状欠陥、即ち水トリーが
発生し、酷いときにはその水トリー部より電気絶縁破壊
してしまうことが分かってきている。

【０００４】このような架橋ポリエチレンの水トリーは
架橋ポリエチレン層内のボイド、架橋ポリエチレン層内
に混入している微量の異物、架橋ポリエチレン層内のア
ンバ（部分的に重合度が高くなったもの、または架橋に
より部分的に高分子量化したもの）等の局所的高電界部
の欠陥部に水が凝集し、その凝集した水を介して水トリ
ーが成長するものと言われている。

【０００５】なお、架橋ポリエチレン被覆高電圧電線・
ケーブルを水分が関与しない条件下で電気絶縁破壊し、
その電気絶縁破壊箇所について調べてみるとその絶縁破
壊の起点箇所は架橋ポリエチレン層内に混入している微
量の異物、架橋ポリエチレン層内のアンバ等であること
が分かってきている。

【０００６】このようなことから電線・ケーブルメーカ
ーではこれらの欠陥部の発生を抑止するため原料ポリエ
チレンの品質管理、電線・ケーブルの製造技術等の改善
を積み重ね、その結果水トリーの発生を低減できるよう
になってきている。

【０００７】しかしながら水トリーの発生を低減した従
来の架橋ポリエチレン絶縁被覆電線・ケーブルの電気絶
縁組成物では電気特性を悪化する架橋剤の分解生成物が
多量に発生し、その結果電線・ケーブルの高温下の電気
絶縁破壊電圧が低下したり、誘電正接が大きくなったり
するという難点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる点に立
って為されたものであって、その目的とするところは前
記した従来技術の欠点を解消し、電気絶縁組成物を架橋
するときには分解温度を高くでき且つスコーチしにくく
することによって電気的に有害な分解生成物の発生を効
果的に抑止でき、その結果得られる架橋ポリエチレン絶
縁被覆電線・ケーブルは水トリーの発生が少なく且つ高
温下の電気絶縁破壊電圧が高く、しかも誘電正接が小さ
いという優れた諸特性を有する電気絶縁組成物及び電線
・ケーブルを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、ポリエチレン若しくはエチレン共重合体に対し
て、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオ
キシ）ヘキサンと、α−芳香族置換α−メチルアルケン
の不飽和二量体とを併用配合して成ることを特徴とする
電気絶縁組成物及びそれを被覆して成る電線・ケーブル
にある。

【００１０】本発明において電気絶縁組成物は、ポリエ
チレン若しくはエチレン共重合体の１００重量部に対し
て、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオ
キシ）ヘキサンを０．５〜２．０重量部、α−芳香族置
換α−メチルアルケンの不飽和二量体の配合量を０．０
５〜２０．０重量部配合して成るものが好ましい。

【００１１】本発明においてα−芳香族置換α−メチル
アルケンの不飽和二量体が、２、４−ジフェニル−４−
メチル−１−ペンテンであることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の電気絶縁組成物及
び電線・ケーブルの実施の形態について説明する。

【００１３】本発明においてポリエチレン又はエチレン
共重合体とは工業的に実用されているものを用いること
ができる。

【００１４】ここにおいてポリエチレンとしては低密度
ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリ
エチレン、高密度ポリエチレン等がある。また、エチレ
ン共重合体としてはエチレン−プロピレン共重合体、エ
チレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−酢酸
ビニル共重合体、エチレン−スチレン共重合体等があ
る。また、本発明においてポリエチレン又はエチレン共
重合体としてはこれらに無水マレイン酸、ビニルシラン
等をグラフトしたものであってもよい。更に、これらの
２種以上を併用してもよく、その上これらの単独又は２
種以上のものに酸化防止剤、滑剤、着色剤等の他の配合
剤を添加しても差し支えない。

【００１５】本発明において用いられる有機過酸化物と
しては２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパー
オキシ）ヘキサンに限定される。

【００１６】ここにおいて２，５−ジメチル−２，５−
ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンは化１に示す化学
構造式を有する。

【００１７】

【化１】

【００１８】この２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−
ブチルパーオキシ）ヘキサンは広く実用されているジク
ミルパーオキサイドに比べて分解温度が高い。この２，
５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘ
キサンは他の過酸化物の場合と同様にポリエチレン又は
エチレン共重合体を架橋する過程で分解生成物を発生す
るが、発生した分解生成物は架橋ポリエチレン被覆層の
電気特性、特に誘電特性を悪化することがないのが特長
である。

【００１９】しかもこの２，５−ジメチル−２，５−ジ
（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンは思いもよらなかっ
たことであるがα−芳香族置換α−メチルアルケンの不
飽和二量体と併用するとスコーチしにくくなることが分
かった。

【００２０】最も代表的なα−芳香族置換α−メチルア
ルケンの不飽和二量体としてはα−メチルスチレンの不
飽和二量体等がある。

【００２１】ここにおいてα−芳香族置換α−メチルア
ルケンの単量体は化２に示す化学構造式を有する。

【００２２】

【化２】

【００２３】このようなα−芳香族置換α−メチルアル
ケンの単量体としてはα−メチルスチレン、パラ−メチ
ル−α−メチルスチレン、パラ−イソプロピル−α−メ
チルスチレン、メタ−メチル−α−メチルスチレン、メ
タ−エチル−α−メチルスチレン、ａｒ−ジメチル−α
−メチルスチレン、ａｒ−クロル−α−メチルスチレ
ン、ａｒ−クロル−ａｒ−メチル−α−メチルスチレ
ン、ａｒ−ジエチル−α−メチルスチレン、ａｒ−メチ
ル−ａｒ−イソプロピル−α−メチルスチレン等があ
る。

【００２４】また、このようなα−芳香族置換α−メチ
ルアルケンの不飽和二量体の具体例としては、例えばα
−メチルスチレンの不飽和二量体である２、４−ジフェ
ニル−４−メチル−１−ペンテン等がある。

【００２５】本発明においてポリエチレン又はエチレン
共重合体１００重量部に対して２，５−ジメチル−２，
５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンの配合量を
０．５〜２．０重量部、α−芳香族置換α−メチルアル
ケンの不飽和二量体の配合量を０．０５〜２０．０重量
部に限定したのは次の理由からである。

【００２６】即ち、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ
−ブチルパーオキシ）ヘキサンの配合量が０．５重量部
以下では架橋度が低く、その結果耐熱性、特に加熱変形
率が大きくなってしまうからである。逆に、２，５−ジ
メチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン
の配合量が２．０重量部異状では電気特性が急激に悪化
するからである。

【００２７】また、α−芳香族置換α−メチルアルケン
の不飽和二量体の配合量が０．０５重量部以下ではスコ
ーチ抑止効果が小さく、逆に０．０５重量部以上では電
気特性が急激に悪化するからである。

【００２８】

【実施例】次に、本発明の電気絶縁組成物及び電線・ケ
ーブルの実施例を従来の比較例と共に説明する。

【００２９】（１）電気絶縁組成物の秤量、採取 まず、表１の上欄に示す成分表に従って実施例及び比較
例の電気絶縁組成物をそれぞれ秤量、採取した。

【００３０】（２）電気絶縁組成物のペレット作成 上記（１）で秤量、採取した実施例及び比較例の電気絶
縁組成物をそれぞれ熱混練ロールで混練し、それからシ
ートを作成した。

【００３１】次に、得られた実施例及び比較例の電気絶
縁組成物のシートをそれぞれペレタイザーにかけ、電気
絶縁組成物のペレット物とした。

【００３２】（３）架橋ポリエチレン絶縁電線の製造 次に、押出機により導体断面積１００mm² の軟銅線撚線
の直上に０．７mm厚さの内部半導電層、その内部半導電
層上に上記（２）で得た実施例及び比較例の電気絶縁組
成物のペレット物、更にその電気絶縁組成物層の上に
０．７mm厚さの外部半導電層を１工程で押し出し被覆す
ることによりポリエチレン絶縁ケーブルを得た。

【００３３】次に、得られた実施例及び比較例のポリエ
チレン絶縁ケーブルを高温の窒素ガス雰囲気下の乾式架
橋管内を通過させることによりポリエチレン絶縁層を架
橋させ、実施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁ケー
ブルを得た。

【００３４】図１はかくして得られた実施例１の架橋ポ
リエチレン絶縁ケーブルの断面図を示したものであって
１は導体、２は内部半導電層、３は架橋ポリエチレン絶
縁層、４は外部半導電層である。

【００３５】（４）架橋ポリエチレン絶縁ケーブルの評
価試験ａ．外観検査 押し出し温度１４５℃で押し出したとき得られたポリエ
チレン絶縁ケーブルの外観を観察、評価した。

【００３６】結果は外観が良好なものを○、スコーチし
て表面に粒が発生したものを×で示した。

【００３７】ｂ．ゲル分率 実施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルより
架橋ポリエチレン絶縁層を採取し、熱キシレンへ浸漬
し、不溶解分を測定した。このゲル分率は架橋度を示す
間接比較値である。

【００３８】ｃ．高温下の交流絶縁破壊電圧の測定 実施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルをそ
れぞれ温度９０℃に加熱下でまず交流電圧を１７０ｋｖ
で１０分印加し、それから５ｋｖ／１０分の昇圧速度で
段階的に昇圧印加し、その電気絶縁破壊電圧を測定し
た。

【００３９】ｄ．ボウタイトリー試験 まず、実施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁ケーブ
ルをそれぞれ温度９０℃の温水中に浸漬しすると共に導
体と水との間に５０Ｈｚ、９ｋｖの交流電圧を５００日
印加した。

【００４０】次に、５００日終了後実施例及び比較例の
架橋ポリエチレン絶縁ケーブルをそれぞれ断面スライス
した。

【００４１】次に、得られた架橋ポリエチレン絶縁層ス
ライス物をメチレンブルー水溶液に浸漬し、それから煮
沸染色処理した。

【００４２】次に、このように染色処理した架橋ポリエ
チレン絶縁層スライス物を光学顕微鏡で観察し、ボウタ
イトリーの累積発生個数を計数した。

【００４３】ｅ．誘電正接の測定 実施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルにつ
いてそれぞれ電界１０ｋｖ／mm下での誘電正接を測定し
た。

【００４４】結果は誘電正接の値が０．０５％以下のも
のを○、０．０５％以上のものを×で表示した。

【００４５】（５）試験結果 試験結果は表１の下欄に示す通りである。

【００４６】

【表１】

【００４７】（６）試験結果の評価 ゲル分率は架橋剤の種類と配合量とに比例するものであ
り、特に実施例及び比較例における顕著な差はなかっ
た。

【００４８】次に、実施例及び比較例の架橋ポリエチレ
ン絶縁ケーブルの特性を比較すると次の通りである。

【００４９】比較例１の架橋ポリエチレン絶縁ケーブル
は外観が悪く、各種試験に供することができなかった。

【００５０】比較例２の架橋ポリエチレン絶縁ケーブル
は外観良好であったが、高温下の交流絶縁破壊電圧が低
く、誘電正接も悪い×評価であった。

【００５１】これらに対して実施例１〜５の架橋ポリエ
チレン絶縁ケーブルは外観が良好で且つ高温下の交流絶
縁破壊電圧が高く、しかも誘電正接も○評価といずれも
優れた結果を示した。

【００５２】なお、ボウタイトリーの累積発生個数は実
施例及び比較例の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルのいず
れも少なく、耐トリー性が良好であった。

【００５３】

【発明の効果】本発明の電気絶縁組成物及び電線・ケー
ブルは耐トリー性が良好でありながら外観が良好で、し
かも高温下の交流絶縁破壊電圧が高く、その上誘電正接
も小さいという優れた諸特性を有するものであり、工業
上有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の架橋ポリエチレン絶縁ケー
ブルの断面図を示したものである。

【符号の説明】

１ 導体 ２ 内部半導電層 ３ 架橋ポリエチレン絶縁層 ４ 外部半導電層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエチレン若しくはエチレン共重合体に
   対して、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパ
   ーオキシ）ヘキサンと、α−芳香族置換α−メチルアル
   ケンの不飽和二量体とを併用配合して成ることを特徴と
   する電気絶縁組成物。
2. 【請求項２】ポリエチレン若しくはエチレン共重合体の
   １００重量部に対して、２，５−ジメチル−２，５−ジ
   （ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンを０．５〜２．０重
   量部、α−芳香族置換α−メチルアルケンの不飽和二量
   体の配合量を０．０５〜２０．０重量部配合して成るこ
   とを特徴とする電気絶縁組成物。
3. 【請求項３】α−芳香族置換α−メチルアルケンの不飽
   和二量体が、２、４−ジフェニル−４−メチル−１−ペ
   ンテンであることを特徴とする請求項１若しくは２記載
   の電気絶縁組成物。
4. 【請求項４】導体上の直上若しくは半導電層を介して絶
   縁層を被覆して成る電線・ケーブルにおいて、前記絶縁
   層はポリエチレン若しくはエチレン共重合体に対して、
   ２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキ
   シ）ヘキサンと、α−芳香族置換α−メチルアルケンの
   不飽和二量体とを併用配合して成ることを特徴とする電
   線・ケーブル。
5. 【請求項５】絶縁層が、ポリエチレン若しくはエチレン
   共重合体の１００重量部に対して、２，５−ジメチル−
   ２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンが０．５
   〜２．０重量部、α−芳香族置換α−メチルアルケンの
   不飽和二量体の配合量が０．０５〜２０．０重量部から
   成ることを特徴とする請求項４記載の電線・ケーブル。