JPS5842922B2 - 電界緩和自己融着テ−プおよび該テ−プを使用した高圧電力ケ−ブルの終端部 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電界緩和自己融着テープおよび該テープを使
用した高圧電カケ−プルの終端部に関する。

従来から、例えば、第１図に示すようへ高圧電カケ−プ
ル１の電気的ストレスを緩和する目的で、電気的ストレ
スの集中するケーブルの外部半導電層２および銅テープ
遮蔽層３からプラスチック絶縁層４へ跨って、高誘電率
の熱収縮チューブ５を、密接被覆することが行われてい
る。

しかるに、かかる従来の高圧電カケ−プルの終端部では
、電界緩和層の形成にあたって、熱収縮チューブを収縮
させるために、専用の工具を必要とし、また火気や電熱
を必要とするため、火災の危険があるうえに電熱を使用
する場合には、電源を用意しなければならないという欠
点があった。

更に、一般に熱収縮チューブの収縮性は、わずかなもの
であるため、ケーブルのサイズ毎に外径の異なる熱収縮
チューブを用意する必要があり、また、ケーブルの熱伸
縮に追随することが困難であって、締付力がケーブルの
熱伸縮に応じて変化し、更には、往々にして、熱収縮チ
ューブとケーブル絶縁層との間に空隙が生ずるという欠
点があった。

また、このような高誘電率の熱収縮チューブにかえて、
片面に粘着層を設けた高誘電率のプラスチックテープを
、段剥したケーブルの銅テープ遮蔽層から絶縁層へ跨っ
て巻回し、ケーブル終端の電界緩和をはかる方法も知ら
れているが、従来公知の高誘電率のプラスチックテープ
では、伸びが殆んどなく、しかも粘着層に強固な粘着力
が必要とされるため、これを絶縁層上へ巻回する場合、
巻付作業が困難であるうえに、ケーブル終端が高温にな
った場合、粘着層が流動して、ケーブル端末の電気特性
を低下させるおそれがあった。

更に、この種の粘着テープの製造にあたっては、プラス
チックテープに粘着層を形成させるために、溶剤を使用
し、製造工程が一般に煩雑になるという欠点があった。

本発明は、かかる従来の欠点を解消すべくなされたもの
で、その第１の目的は、常時ケーブルの絶縁層に対して
必要な締付力を与え、ケーブルの熱伸縮によっても特性
の変化をきたさない優れた電界緩和効果を発揮する電界
緩和自己融着テープを提供することにある。

本発明の第２の目的は、巻回時テープエツジにより形成
される断面三角形の微小空隙をコールドフローにより経
時的に消滅させ、コロナ発生電圧を低いレベルに保持す
る電界緩和自己融着テープを提供することにある。

更に本発明の第３の目的は、専用の工具あるいは火気や
電熱を使用せず、しかも施工が著しく容易な電界緩和自
己融着テープを提供することにある。

更に、また本発明の第４の目的は、ケーブル終端部の昇
温によっても流動することのない耐熱性に優れた電界緩
和自己融着テープを提供することにある。

そして本発明の第５の目的は、かかる電界緩和自己融着
テープを使用した優れた電界緩和特性を具備する電カケ
ープルの終端部を提供することにある。

本発明の電界緩和自己融着テープは、（イ）エチレン・
プロピレン・ジエン三元共重合体（以下ＥＰＤＭと略称
する）１００重量部、（Ｄ）高分子量のポリイソブチレ
ン１０〜１００重量部、（ハ）カーボンブラック１０〜
９０重量部、に）二酸化チタン又はチタン酸金属塩５０
〜６５０重量部に、（ホ）架橋剤としてのキノイド化合
物を配合した組成物を、薄板状に形成すると共に加熱架
橋させて成り、物体上へ１０φ以上延伸しながら巻回し
た状態で、巻回軸の長手方向の体積固有抵抗が１０８〜
１０１２Ω・ｃｒｒｌ（測定条件、ＩＫ■以下同じ）好
ましくはｌＸｌ０９〜ｌＸｌ０”Ω・ｍ未満、厚さ方向
の誘電率が２０〜１５０（測定条件、ＩＫＨｚ、以下同
じ）好ましくは３５〜８０の特性を備えている。

本発明に使用する（イ）のＥＰＤＭとしては、三井ＥＰ
Ｔ＃１０４５、三井ＥＰＴ＃ＯＯ４５、三井ＥＰＴ＃３
０２１（いずれも三井石油化学社製、商品名）、ＪＳＲ
Ｅ２１、ＪＳＲＥＰ８１（いずれも日本ＥＰラバー社製
、商品名）、ニスプレン３０１、ニスプレン５０１（い
ずれも住友化学社製、商品名）、ノルデル＃１０４０（
イー・アイデュポン社製、商品名）のようなエチレンと
プロピレンと共に、ジシクロペンタジェン、エチリデン
ノルボーネン、１・４−へキサジエン等の小量のジエン
化合物を共重合させて得たＣ２ ／Ｃｓ ＝７０／３０
〜４０／６０． ヨウ素ｇｆＪ５〜３０のものがある
。

本発明においては、上記のＥＰＤＭに、Ｃ２／Ｃ３＝７
０／３０〜４０／６０のエチレン・プロピレン共重合体
（以下ＥＰＭと略称する）、酢酸ビニル含有率が１５重
重量板下のエチレン・酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡ
と略称する）エチレン・エチルアクリレート共重合体（
以下ＥＥＡと略称する）、低密度ポリエチレン（以下Ｌ
ＤＰＥと略称する）その他のゴム、プラスチックを適宜
ブレンドすることができる。

これらのゴム、プラスチックのブレンド量は、ＥＰＤＭ
１００重量部あたり、ＥＰＭの場合は１００重量部以下
、ＥＶＡおよびＥＥＡの場合は５０重量部以下、ＬＤＰ
Ｅの場合は２５重量部以下とすることが望ましい。

また、（０）の高分子量のポリイソブチレンとしては、
ビスタネツクスＬ−８０，ビスタネツクスＬ１００、
ビスタネツクスＬ−１２０（いずれも日本ブチル社製
商品名）のような分子量３００００〜２０００００好ま
しくは６００００〜１２００００のものがある。

これらの高分子量ポリイソブチレンは、（イ）のＥＰＤ
Ｍ１００重量部あたり、１０〜１００重量部、好ましく
は３０〜８０重量部配合される。

配合量が１０重量部未満であると得られるテープの自己
融着性が不充分となり、逆に１００重量部を越えると引
張強度が不充分となるのでいずれも好ましくない。

更に、（ハ）のカーボンブラックとしては、パルカンＸ
Ｃ−７２（キャボット社製、商品名）、コンダクテツク
ス＋９５０（コロンビアカーボン社製、商品名）、アセ
チレンブラック（電気化学社製、商品名）のような導電
性カーボン又はショウブラックＦＥＦ（昭和電工社製、
商品名）、ジーストＨ（東海電極社製、商品名）のよう
なファーネスブラック、サーマルブラック等の補強用カ
ーボンを使用することができる。

カーボンブラックの配合量は、その種類により電気的性
質が著しく相違するので、その性質に応じて所定の体積
固有抵抗が得られるよう適宜加減して決定されるが、概
ね、（イ）のＥＰＤＭ１００重量部あたり、１０〜９０
重量部、より好ましくは３０〜７０重量部とすることが
望ましい。

１０重量部未満あるいは９０重量部を越えると必要な体
積固有抵抗が得られなくなるのでいずれも好ましくない
。

に）のチタン酸金属塩としてはチタン酸バリウム、チタ
ン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ベ
リリウム等があり、その配合量は、（イ）のＥＰＤＭ１
００重量部あたり、１００〜６５０重量部、好ましくは
２００〜５００重量部が適当である。

１００重量部未満では、必要な誘電特性が得られず、逆
に６５０重量部を越えるとテープの機械的特性が低下す
るのでいずれも好ましくない。

更に、に）のキノイド化合物としては、Ｐ−キノンジオ
キシム、Ｐ、Ｐ’−ジベンゾイルキノンジオキシム、テ
トラクロロ−Ｐ−ベンゾキノン等を使用することができ
る。

これらのキノイド化合物は、（イ）のＥＰＤＭを架橋さ
せるに充分な量、すなわち、通常ＥＰＤＭ１００重量部
あたり２〜１０重量部配合される。

なお、これらのキノイド化合物と共に、加硫剤、加硫促
進剤および有機過酸化物を併用することができる。

このような、キノイド化合物と併用し得る加硫剤、加硫
促進剤、有機過酸化物としては、イオウ、ジメチルジチ
オカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛
、ジ−ｎ−ブチルジチオカルバミン酸亜鉛のような金属
カルバミン酸塩、チウラム系有機加硫促進剤、チアゾー
ル系有機加硫促進剤、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド
、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２・５
−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメ
チル−２・５（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３，
１゜３−ビス（１−ブチル・パーオキシ・イソプロピル
）ベンゼン、■、１−ビス（１−ブチルパーオキシ）−
３，３，５−トリメチル・シクロヘキサン、ｎ−ブチル
−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、
ｔ−ブチル・パーオキシ・イソプロピル・カルボナート
のような有機過酸化物がある。

キノイド化合物と有機過酸化物とを併用した場合には、
耐熱性に優れたテープが得られる。

以上は、本発明の電界緩和テープを構成する必須の成分
であるが、本発明においては、必要に応じて、更に粘着
付与剤、鉱物質充填剤、架橋促進助剤、軟化剤、加工助
剤および老化防止剤を配合することが可能である。

本発明に使用し得る粘着付与剤として？Ｊ液液状粘着付
与剤と固形の粘着付与剤とがあり、液状の粘着付与剤と
しては、日石ポリブテンＬＶ−１０（ＭＷ＝３１０）、
ＬＶ−４０Ｅ（ＭＷ＝４２０）、ＬＶ−５０（ＭＷ＝４
７０ ）、ＬＶ−１００（ＭＷ＝５７０ ）、ＨＶ−１
５Ｅ （ＭＷ＝６３０）、ＨＶ−１００（ＭＷ＝９００
）、ＨＶ−３００（ＭＷ＝１２６０ ）（いずれも日
本石油化学社製、商品名）、Ｏ８Ｈ（ＭＷ＝３７０ ）
、０６ＳＨ（ＭＷ＝４３０）、Ｏｌ ５ＳＨ（ＭＷ＝５
８０）、３ ＳＨ（ＭＷ＝７２０ ）、５ＳＨ（ＭＷ＝
７８０）、ＩＯ８Ｈ（ＭＷ＝１０００ ）、３０ＳＨ（
ＭＷ＝１３５０）（いずれも白油化学社製、商品名）の
ような分子量３００〜３０００のポリブテン、ＹＳレジ
ンＤ、ＹＳレジン＃７０００．ＹＳオイルＤＣ（いずれ
も安原油脂工業社製、商品名）のようなテレピン系粘着
付与剤があり、固形の粘着付与剤としては、フィントン
Ａ−１００（日本ゼオン社製、商品名）、ＷｉｎｇＴａ
ｄｃ ９５ （グツトイヤー・アンド・ラバー社製、商
品名）のような合成ポリテルペン樹脂、スミライトレジ
ンＰＲ−２２８９０（住友デュレズ社製、商品名）、タ
ツキロールＥＰ−２０，タツキロールＥＰ−３０（いず
れも住友化学工業社製、商品名）のようなフェノール系
樹脂、クマロン樹脂ＲＧ（新日本製鉄社製、商品名）の
ようなりマロン・インデン樹脂等がある。

これらの粘着付与剤は、ＥＰＤＭ１００重量部あたり、
５０重量部以下の量を配合して使用される。

５０重量部を越えると混線加工性が低下するので好まし
くない。

本発明に使用する無機質充填剤としては、タルク、クレ
ー、炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、珪藻土、水
酸化アルミニウム等がある。

、これらの無機質充填剤は、コスト低減、加工性向上等
の目的で適宜使用できるが、特にハードクレーは、組成
物の粘着性を向上させる効果があるので、本発明の配合
剤として適している。

本発明においては、架橋促進助剤あるいはテープの物理
的性質改善の目的で、亜鉛華、鉛丹、リサージのような
金属酸化物を配合することができる。

配合量は、ＥＰＤＭ１００重量部あたり、３０重量部以
下であることが望ましい。

また、本発明において使用し得る軟化剤としては、パラ
フィン系プロセス油が適しており、液状の粘着付与剤も
軟化剤として使用することができる。

更に、本発明において使用し得る加工助剤としては、ス
テアリン酸、ステアリン酸亜鉛のようなステアリン酸金
属塩、高分子量脂肪酸エステルと不溶性充填剤との混合
品等があり、老化防止剤としては、２−メルカプトベン
ズイミダゾール、２−メチルメルカプトベンズイミダゾ
ール、２゜２．４−トリメチルジヒドロキノリン重合物
、スチレン化フェノール、ヒンダードフェノール等があ
る。

而して、以上の配合剤により、本発明の電界緩和自己融
着テープを製造するにあたっては、以上の配合剤の所定
量をオープンロールあるいはバンバリーミキサ−により
充分混練する。

このとき、チタン化合物とカーボンブラックとの配合量
は、テープに成形後所定の体積固有抵抗および誘電率と
なるよう予じめ、実験的に定めておくことが望ましい。

また、混線にあたって、ポリマーブレンドは充分行う必
要がある。

このためには、他の配合剤を添加する前にポリマーのみ
を別に混合しておくことが望ましい。

更に、固形の粘着付与剤のように、常温で固形の配合剤
は、混合前に充分に細かく粉砕する力＼混合時に融点以
上の温度に加熱して溶融分散させることが望ましい。

混練は、一括混合でもよいが、架橋剤を添加しないで行
う一次混合と、−次混合を行った組成物に架橋剤を添加
分散させるための二次混合とに分けて行うことが望まし
く、特に−次混合後２４時間以上の熟成を行った後、二
次混合を行うとよい。

混合された組成物は、カレンダーロール、押出機などに
より、厚さ０．４〜１．５咽の薄板状に成形され、セパ
レータを介して巻取られた後、加熱恒温槽、蒸気釜等に
より加熱処理され、所定の幅に裁断される。

上記の加熱処理により、（イ）のＥＰＤＭは架橋して、
テープに必要な機械的特性および耐熱性を付与するが、
（ロ）の高分子量ポリイソブチレンは架橋せず、テープ
を物体上へ巻回した際、テープの巻締力によりコールド
フローを起こし、テープ層間を一体に融着させる作用を
する。

以上のようにして得られる電界緩和自己融着テープは、
良好な機械的特性、耐熱性ならびに自己融着性を有し、
かつ、所定の体積固有抵抗ならびに高い誘電率を具備し
ており、これを、段剥して銅テープ遮蔽層、外部半導電
層および絶縁層を露出させたゴム、プラスチック絶縁型
カケープルの銅テープ遮蔽層から絶縁層へ跨って巻回し
た場合、優れた電界緩和効果を発揮する。

更に、常時絶縁層へ強い緊締力を及ぼし、かつ、巻回時
にテープエツジにより生ずる断面三角形の微小空隙は効
果的にテープのコールドフローにより充填されるので、
ケーブルの熱伸縮の有無に拘わらず、コロナ発生レベル
は低い安定した値に保持される。

更にまた、ＥＰＤＭが架橋しているので、ケーブル終端
部が使用中高温状態となっても、巻回層の全体が流動す
るようなおそれはない。

なお、銅テープ遮蔽層上へ電界緩和自己融着テープを巻
回するにあたっては、予じめ、銅テープ遮蔽層の端末へ
半導電自己融着テープを巻回して、銅テープ端を抑えた
後その上から電界緩和自己融着テープを巻回することが
望ましい。

また、電界緩和自己融着テープの巻回層上には、防食層
を形成することが望ましい。

このような防食層は、電界緩和自己融着テープ巻回層上
へ、前記の（イ）および（０又はブチルゴムをベースと
する自己融着テープによる巻回層を介して、ビニル粘着
テープの巻回層を設けることにより形成される。

なお、防食層は、電界緩和自己融着層上へ、各種のゴム
、プラスチックによる熱収縮チューブあるいはビニル粘
着テープ単独により形成することも可能である。

次に実施例について記載する。

実施例 １〜６ 第１表の組成物を混練後厚さ０．５ｍｍのシートに成形
し、常法により１５０℃Ｘ、３０分間加熱処理した後テ
ープに裁断した。

得られた電界緩和自己融着テープの特性を第２表に示す
。

実施例 ７〜１０ 第３表の組成物を混練後厚さ０．５７１ＬｒＩＬのシー
トに成形し、常法により１５０℃×３０分間加熱処理＊
＊した後テープに裁断した。

得られた電界緩和テープの特性を第４表に示す。

実施例 １１ 第２図に示すように６．６ＫＶの架橋ポリエチレン絶縁
型カケープル６の端部を段禄１ルて、銅テープ遮蔽層７
、外部半導電層８、架橋ポリエチレン絶縁層９およびケ
ーブル導体１０を露出させ、銅テープ遮蔽層７を、半導
電性自己融着テープ１１により抑え巻きした後、銅テー
プ遮蔽層７カ＼ら架橋ポリエチレン絶縁層９に跨って実
施例１で得た電界緩和自己融着テープ１２を２倍に引き
伸ばしなから１／２ラツプで巻き付けた。

次いで、これらの上へＥＰＤＭベースの自己融着テープ
１３を巻回し、さらにＥＰＤＭベースの熱収縮チューブ
１４を被覆収縮させて、防食層を形成させた（実施例１
１）。

−力、６．６ＫＶの架橋ポリエチレンケーブルの第２図
に示すように形成したケーブル端末に、ポリエチレンと
塩素化ボッエチレンとのポリブレンドベースにカーボン
ブラックと水酸化アルミニウムとを添加した組成物によ
り製造された体積固有抵抗１×１０１°！２・鼾、誘電
率６５〜７０の電界緩和熱収縮チューブを実施例１１の
電界緩和テープ巻回層と同様に被嵌し、加熱収縮させて
密着被覆したケーブル端末部（比較例１）と、実施例１
の配合からチタン酸バリウムとパルカンＸＣ−７２とを
除いて製造した自己軸＊＊着性絶縁テープにより、１５
０朋にわたり最大絶縁厚さ５．５關の紡錘状の絶縁補強
体を形成し、ケーブルの外部半導電層から補強体の傾斜
面にかけて自己融着性半導電テープによりストレスコー
ンを形成したケーブル端末部（比較例２）と、ケーブル
端末の外部半導電層から絶縁体上にかけて実施例１の配
合からチタン酸バリウムとパルカンＸＣ−７２とを除い
て製造した自己融着性絶縁テープを一層巻回しただけの
ケーブル端末部（比較例３）とを製作した。

これらのケーブル端末部の電気特性は第５表の通りであ
った。

なお第５表中のコロナレベルは、シールドルーム内に設
置した試料ケーブル端に交流型モを引加して徐々に昇正
し、２０ｋｖの電圧を課電したときの放電電荷量を部分
放電測定器とパルスカウンターにより求めたものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の高玉電カケープルの電界緩和終端部を
示す説明図、第２図は本発明の高モ電カケ−プルの電界
緩和終端部を示す説明図である。 １．６・・・・・・電カケープル、２，８・・・・・・
外部半導電層、３，７・・・−・・銅テープ遮蔽層、４
，９・・・・・・架橋ポリエチレン絶縁層、５・・・・
・・高誘電率の熱収縮チューブ、１１・・・・・・半導
電性自己融着テープ、１２・・・・・・電界緩和自己融
着テープ、１４・・・・・・熱収縮チューブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （イ）エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体
   １００重量部、（Ｏ高分子量のポリイソブチレン１０〜
   １００重量部、クラカーボンブラック１０〜９０重量部
   、に）二酸化チタン又はチタン酸金属塩１００〜６５０
   重量部に、架橋剤として（７Ｊ−Ｊ−）キノイド化合物
   を配合した組成物を薄板状に形成すると共に加熱架橋さ
   せて戒り、物体上へ１０φ以上延伸しながら巻回した状
   態で、巻回軸の長手方向の体積固有抵抗が１０８〜１０
   １２ Ω・ｍであり、厚さ方向の誘電率が２０〜１５０
   であることを特徴とする電界緩和自己融着テープ。 ２ 組成物は、エチレン・プロピレン・ジエン三元共重
   合体１００重量部あたり、１００重量部未満のエチレン
   ・プロピレン・ジエン三元共重合体および高分子量のポ
   リイソブチレン以外の他のゴム・プラスチックを含有す
   る特許請求の範囲第１項記載の電界緩和自己融着テープ
   。 ３ 他のゴム・プラスチックは、エチレン・酢酸ビニル
   共重合体、エチレン・エチルアクリルレート共重合体、
   エチレン・プロピレン共重合体、１・４−ポリブタジェ
   ンおよび低分子量ポリエチレンから選ばれた１種又は２
   種以上のゴム・プラスチックから戒る特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の電界緩和自己融着テープ。 ４ 加熱架橋された薄板状の組成物べ物体上へ、１０％
   以上延伸しながら巻回された状態で、巻回軸の長手方向
   の体積固有抵抗がＩ Ｘ １０９〜１×１０１１Ω・ｍ
   未満である特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   １項記載の電界緩和自己融着チーズ。 ５ 段剥して、銅テープ遮蔽層、外部半導電層および絶
   縁層を露出させたゴム・プラスチック絶縁型カケープル
   の前記銅テープ遮蔽層から絶縁層に跨って、（イ）エチ
   レン・プロピレン・ジエン三元共重合体１００重量部、
   （０）高分子量のポリイソブチレン１０〜１００重量部
   、ぐ◆カーボンブラック１０〜９０重量部、に）二酸化
   チタン又はチタン酸金属塩１００〜６５０重量部に、架
   橋剤として（ホ）キノイド化合物を配合した組成物を薄
   板状に形成すると共に加熱架橋させて成成る電界緩和自
   己融着テープの巻回による、長手方向の体積固有抵抗が
   １０８〜１０１２Ω・ｍであり、厚さ方向の誘電率が２
   ０〜１５０である電界緩和層を設けたことを特徴とする
   高圧電カケ−プルの終端部。 ６ ゴム・プラスチック絶縁型カケープルの絶縁層は、
   ポリオレフィンから戊る特許請求の範囲第５項記載の高
   圧電カケ−プルの終端部。