JPS58103702A - 架橋ポリエチレン絶縁電力ケ−ブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、特に高温時の耐電圧特性が改善された架橋
ポリエチレン絶縁型カケープルに関するものである。

導体上に、内部半導電層、絶縁体層、必要に応じて外部
半導電層及び金属テープなどによる遮蔽層を設け、その
外側に保護シース層をこれらの順に設けてなる電カケー
プルが一般に広く使用されているが、電力使用量の増大
などによりこれらの電カケープルに対して高電圧特性に
対する要請が益々高まる機運にある。

かかる要請、即ち高電圧用室カケープルの研究開発に関
しては多くの努力が払われて居り、特に近年絶縁体とし
て架橋ポリエチレンを用いた架橋ポリエチレン絶縁型カ
ケープルの高電圧化にはめざましいものがある。

従来かかる高電圧化を達成するための一方策として、絶
縁体中の異物、ディトの含有量の低減化などを進め成る
程度の耐電圧特性の向上が得られているが、未だ充分と
は云えない。特に、高温時の架橋ポリエチレン電カケー
プルの絶縁体の破壊値は、常温下でのそれに比べて著し
く低くなり′、使用目的によシ大きな制約を受ける問題
があった。

具体的には例えば、常時使用温度（９０℃）での電カケ
ープルのインパルス破壊値が、常温（２０℃）における
値の約７０俤程度に低下してしまうものもある。

従って常温下での上記破壊値が比較的高い材料による電
カケープルであっても、該電カケープルに対して常時使
用条件下における導体温度の上昇を見越し絶縁体層を予
め増厚して使用しなければならないのが実情である。

発明者等は先に、密度０．９１　ｓ　ｔ／ｃｔｄ以上、
結晶厚み７６Ａ以上及びグル分率６０％以上である架橋
ポリエチレンからなる絶縁体層を有する電カケープルを
提案したが、上述の目的の達成に多大の効果を収めるこ
とができた（特願昭５５−６６３７１号）。

そして発明者等は、引き続き上述の高温下での電カケー
プルの電圧特性の向上に関し鋭意検討を重ねた結果、架
橋ポリエチレンの配向強度が更にこの電圧特性の向上に
関与する因子であることを見出しこの発明を完成したの
である。

即ちこの発明は、導体の外側に、密度０．９１８ｒ／ｙ
以上、結晶厚み７６Ａ以上、ダル分率６０チ以上でかつ
広角Ｘ線回折法にて測定した配向強度がＩ　Ｑ　Ｏｃｐ
ｓ以上である架橋ぼりエチレンからなる絶縁体層を有す
ることを特徴とする架橋ポリエチレン絶縁型カケープル
である。

この発明による架橋ポリエチレン絶縁ｔカケープルが上
記の問題を解決する理由は以下のように考えられる。

この発明において絶縁体として用いた架橋ポリエチレン
のインノ々ルス特性は、その密度、結晶厚み、グル分率
及び後記詳述する配向強度に密接に関連を有して込るの
であり、これらの値が上記の如く特定されているととＫ
よ）この発明の架橋ポリエチレン絶縁型カケープルの高
温下でのインパルス破壊値の低下が抑制されるのである
。

即ち先づ、本願における架橋ポリエチレンの密度が従来
用いられているポリエチレンのそれよシ高い値を示すと
とは、絶縁体中の結晶相が非晶相に比べて従来よシ多く
分布していることを意味し、これは高温下での活性化電
子が結晶相に衝突する機会を増し、該衝突によシミ子の
持つエネルギーを減少させ結果的にインパルス破壊値の
低下が少くなるものと考えられる。

次に架橋ポリエチレンの結晶厚みが大きいことは、絶縁
体の構成結晶が大きいことを意味する。

この結晶が大きいことによシ高温下でも結晶を維持する
傾向が高く、上記電子エネルギーを減少させる効果が更
に高められるものと推定される。

更に架橋ポリエチレンのゲル分率が高いことは、これに
よる絶縁体の高温下での機械特性及び物理特性が一定水
準以上に向上され、これも結果的に高温下でのインパル
ス破壊値の低下を抑制するものと考えられる。

そして更に本発明で用いる架橋ポリエチレンが上述のよ
うに密度が大きく、これが結晶厚を大きくすることにな
如、更に配向強度を大きくすることがその結晶分子鎖の
配列を向上させ、上述した活性電子の結晶中での衝突機
会を堆加させ電子エネルギー減少効果を助長しインパル
ス破壊値を向上させることになる。

この発明の効果は以上詳述した如く、絶縁体として用い
た架橋ポリエチレンの密度、結晶厚み、グル分率及び配
向強度の上記船足によるこれらの諸作用が綜合的に作用
したことによるものと考えられる。

実際にこの発明による架橋ポリエチレン絶縁型カケープ
ルにおいては、後記実施例にも示される如く常温におけ
るインパルス破壊値が従来品に比べて優れているはかシ
でなく該電カケープル使用温度が常温から９０℃に上昇
した際のインパルス破壊値は概ね９０チ以上を保つもの
であり、比較品の約８０％に比し著しく優れているので
ある。

この発明において絶縁体としての架橋ポリエチレンに関
し、その密度を帆９１８　ｒ／ｃＩ！を以上、結晶厚み
を７６Ａ以上、グル分率を６０％以上、そして更に後に
定義する広角Ｘ線回折法にて測定した配向強度を１００
　ｃｐｓ以上に限定した理由は、この値以下では架橋ポ
リエチレンの高温下でのインパルス破壊値の低下が抑え
得すこの発明の上記作用効果が充分達成されないことに
よるものである。

ここで結晶厚み（ｔｃ）は、高分子の結晶構造について
の２相モデルを適用したものであシ（下記注参照）、例
えば第１図の結晶構造モデル図の如く、小角Ｘ線散乱に
よシ測定される長周期（４）（結晶部と非晶部の繰シ返
し単位の長さ）に結晶化度（ＸＶ’）（結晶部の２体積
分率）を乗じて求めたものである。

（注）　参考文献 Ｓ、Ｋａｖｅｓｈ　ａｎｄ　ＪｏＭ、５ｃｈｕｌｔｚ、
”Ｌａｍｅｌｌｅｒ　ａｎｄＩｎｔｅｒｌａｍｅｌｌｅ
ｒ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　Ｍｅｌｔ　Ｃｒｙｓｔ
ａｌｌｉｚｅｄＰｏｌｙ６ｔｈｙｌｅｎｅ、ＩＩ　Ｌａ
ｍｅｌｌｅｒ　Ｓｐａｃｉｎｇ　Ｉｎｔｅｒｌａｍｅｌ
ｌｅｒ’ｌ’ｈｉｃｋｎｅｓｓ、Ｉｎｔｅｒｌａｍｅｌ
ｌｅｒ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　ａｎｄ　ＳａｃｋｉｎｇＤｉ
ｓｏｒｄｅｒ”Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｏｌｙｍｅｒ
　５ｃｉｅｎｃｅ：ＰａｒｔＡ−２、Ｖｏ１９　、Ｎａ
ｌ　、　ＰＰ８５−１１４　、１９７１上述の小角Ｘ線
散乱は、波長（λ）１．５４ＡＯＸ線ニヨシ、シンチレ
ーションカウンターを用いて測定される。散乱強度にＬ
ｏｒｅｎｔｚ補正を行ない、ピーク強度を示す散乱角度
（２θｐｅａｋ）よシＢｒ　ａ　ｇｇの式を用い次式（
１）によ９長周期（、ｔ）を求められる。

２　ｔ　ＩＩ　ｓ石θ　ｐｅａｋ　　−λ　　　　　　
　（１）ここでθｐｅａｋは散乱角度（２θｐｅａｋ　
）の半値であシ、λはＸ線の波長１．５４　Ａである。

又結晶厚み（ｔｃ）及び非晶厚み（ｔａ　）は第１図の
２相モデルを適用し次式（２）　、　（３）によシ求め
られる。

Ｌｃ　＝　Ｘｖ　１１Ｌ　　　　　　　　（２）ｔａ−
（１−Ｘｖ）・ｔ（３） ここでＸｖは結晶化度を体積分率で表わしたものであシ
、次式（４）が成り立つ。

Ｘｖ＝ｔｃ／（ｔｃ＋ｔａ）＝ｔｃ／ｌ　　（４）尚本
発明における上記値の測定には原材料ポリエチレンを１
６０℃でプレス成形し、約３０℃／ｌｌｌ１１で冷却し
た１鵡厚シートを試料片とし架橋ポリエチレンでは絶縁
体層から絶縁体層の厚み方向（半径方向）に約１１の厚
さで切シ出したシートを試料片とした。そして、架橋ポ
リエチレンの結晶厚みは、絶縁体層の厚み方向（半径方
向）にＸ線を入射しケーブルの長さ方向にシンチレーシ
ョンカウンターを作動して測定した。

又、上記の密度に関してはＪＩＳ　Ｋ６７６０に基づく
密度勾配管による方法、更にグル分率はＪＩＳＣ３００
５に準拠して測定したものである。

次に本発明における上記配向強度は、広角Ｘ線回折法に
より測定されたものを意味するのであシ、即ち成る（ｈ
ｋｔ）の回折角度に検出器を固定し、被験試料を回転さ
せながらその強度分布（方位角方向の強度分布）を測定
するのであシ、配向強度は該強度分布の極大強度からパ
ックグラウンドの強度を差引いて求められるのである。

このような配向強度を得る手段は、例えば押出成形時に
押出速度に対して引張シ速度を大きくすることによって
得られる。（一般に引落しと云う）、具体的には該引落
し率は で表わされ、約３０％以上であるようにして得られる０ この発明において上記の如く特定される架橋ポリエチレ
ンによる絶縁体層は、具体的に例えば下記の如き方法に
て得られる。

（＋）　　密度０．９２５　ｆ／ｅａ以上でかつ結晶厚
９０Ａ以上の原材料ポリエチレンに、ジクミルパーオキ
サイドなどの化学架橋剤の適量を混合し、これを導体外
側に引落し成形しつつ押出被覆した後、該被覆体を加熱
架橋させる方法。

（１１）密度０９２０９／ａＡ以上０．９２５　？／ｃ
Ａ未満でかつ結晶厚８０Ａ以上の原材料ポリエチレンに
化学架橋剤の適量を加え、又該ポリエチレン１００重量
部に対して０．３Ｍ量部以上のジベンジリアンー〇−ソ
ルビトールを加え、これを導体外側に引落し成形しつつ
押出被覆した後、該被覆体を加熱架橋させる方法。

かかる具体的な例示方法において、原材料ポリエチレン
の上記密度、結晶厚みなどの諸条件が満されないと、前
述した６０チ以上の架橋度を得るための結晶化が阻害さ
れることがあシ、目的とする架橋ポリエチレンを得るこ
とが困難になる。

この発明において原材料ポリエチレンとしては高圧法、
中圧法あるいは低圧法によるもの、あるいはこれらのブ
レンド物が用いられるが特に好ましいのは押出時のスコ
ーチの発生の少ない高圧法によるものである。

文月いる化学架橋剤には特に限定はなく通常用いられる
ジクミルパーオキサイド、ターシャリブチルクミルパー
オキサイド、２，５−ジメチル２゜５−ジ（ターシャリ
ブチルパーオキシ）のキシンなどが用いられ、必要に応
じて他の老化防止剤、電圧安定剤、銅害防止剤、カーボ
ンブラックその他の適量の充填剤の添加は差支えない。

この発明は以上の説明及び後記実施例から明らかなよう
に、架橋ポリエチレン絶縁型カケープルにおいて、絶縁
体を構成する架橋ポリエチレンを上記のように特定され
たものとしたことにより、高温下での絶縁破壊値の低下
を著しく抑制できたものであシその工業的効果はまこと
に太きい。

以下実施例によりこの発明を具体的に説明する。

実施例１〜３．比較例１〜２ 下表に示した原料ポリエチレンを用い、同表組成の架橋
性ポリエチレンを得た。

第２図の如＜２５０℃ｍｎの銅撚線１上に１ｍ厚の内部
半導電層２を設け、この上に前記架橋性ポリエチレンに
よる絶縁体層３を、１３０℃で同表の引落し率にて１１
１１１Ｉ＋厚に押出被覆し、該層を加熱架橋させ、以下
１箪厚の外部半導電層４．０．６ｍ＋厚の銅テープ遮蔽
層５及び４ｍ厚の塩化ビニルシース層６をこの順に設け
６６ＫＶの架橋ポリエチレン絶縁ケーブルを得た。

得られた各電カケープルに関して絶縁体層の密度、結晶
厚、グル分率、配向強度を求めてこれを同表に示すと共
に、該ケーブルの常温及び高温（９０℃）下でのインパ
ルス破壊値を求め同表に示した。

同表から明らかなように、架橋ポリエチレン絶縁体の密
度０．９１８　ｒ／−以上、結晶厚７６Ａ以上、グル分
率６０チ以上及び配向強度１００　ｃｐｓ以上の諸条件
を満す実施例品が、常温におけるインパルス破壊値が従
来品に比べて優れているばかりでなく高温下でも常温の
９０％以上のインパルス破壊値を示すのに対し、比較品
はこれが約８０チであった。

【図面の簡単な説明】

第１図はポリエチレンの結晶構造モデル図、第２図は本
発明型カケープルの断面図である。 １・・・導体、２，４・・・内部、外部半導電層、３・
・・絶縁烏、５・・・遮蔽層、６・・・シース。 特許出願人　古河電気工業株式会社　（外１名）第１図 第２図 、第１頁の続き ＱＤ出　願　人　三菱油化株式会社 東京都千代田区丸の内二丁目５ 番２号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導体の外側に、密度０．９１８　ｔ／ｄ以上、結晶厚み
   ７６Ｘ以上、グル分率６０チ以上でかつ広角Ｘ線回折法
   にて測定した配向強度が１００　ＣＩ）１１以上である
   架橋ポリエチレンからなる絶縁体層を有することを特徴
   とする架橋ポリエチレン絶縁型カケープル。