JPS6126167B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、電気絶縁用ポリオレフイン系樹脂組
成物の改良に関するものであり、特に耐水トリー
の発生を防止しうる樹脂組成物を提供せんとする
ものである。 一般にポリオレフイン及び有機過酸化物などの
架橋剤を用いて架橋された架橋ポリオレフインな
どは優れた電気特性をもつことから電力ケーブル
類の絶縁材料に広く用いられている。これらのポ
リオレフインの電力ケーブルへの使用にあたつて
は、導体の外側に直接又は内部半導電層を介して
ポリオレフインを押出被覆したり、又は架橋剤を
混入したポリオレフイン樹脂組成物を押出被覆し
た後、架橋せしめることにより電気絶縁体層を形
成せしめている。このようにして製造されたポリ
オレフイン絶縁ケーブルは、従来のOFケーブル
に比して油タンク等の設備を必要とすることな
く、且つ充填した絶縁油を抜きとり検査する等の
保守を必要とすることがない。従つて保守点検が
極めて容易な点から154KV級のケーブルに至るま
で広く実用化されているものである。 しかしながら、このようにして製造されたポリ
オレフイン或いは架橋ポリオレフイン絶縁ケーブ
ルは、上述の如き利点を有する反面数年の使用に
よつて絶縁破壊を起すことがあり、この原因が追
求された結果、例えば冠水したマンホール内にポ
リオレフインあるいは架橋ポリオレフイン絶縁ケ
ーブルを布設した場合、水に浸漬している部分よ
り浸入した水分が誘因となつて絶縁層に水トリー
が発生した結果であることが解明された。この水
トリーとは、水が樹枝状に成長した現象を呼ぶも
ので、この現象は水と電界の存在下において絶縁
体中の不整、例えば内部半導電層の不整（突起
等）、絶縁体中のボイド、異物等いわゆる電界集
中部から発生することがつきとめられている。こ
の現象は、電気絶縁体の内側に形成される内部半
導電層の不整より発生するものを内導水トリー、
絶縁体中の異物、ボイドより発生するものをボウ
タイ状水トリーと特に区別して呼ばれる場合もあ
る。而してこのようにポリオレフイン絶縁体層に
水トリーが発生すると、これが成長を続け、電界
の作用により遂次成長を続けて最終的に該絶縁体
を貫き、絶縁体の破壊現象を引き起すものであ
り、この水トリーの発生はケーブル性能を著しく
阻害するものであつた。 本発明はかかる現状に鑑みポリオレフイン系樹
脂絶縁体層における水トリー発生の抑制方法につ
き鋭意研究を行なつた結果、ポリオレフイン或い
は架橋ポリオレフイン絶縁ケーブルの絶縁層を構
成するための電気絶縁用ポリオレフイン系樹脂組
成物に有機モノイソシアネート化合物を配合する
ことにより、この組成物を用いて形成した電気絶
縁体層が長期間の使用において水トリーの発生を
著しく抑制できることを見い出し本発明を達し得
たものである。 このように本発明の耐水トリー性電気絶縁用ポ
リオレフイン系樹脂組成物は特にポリオレフイン
系樹脂に有機モノイソシアネート化合物を配合し
たことを特徴とするものであり、この有機モノイ
ソシアネート化合物を添加することより、該組成
物にて形成された電気絶縁体層が長期間に亘つて
水トリーの発生を抑制しうるものであるが、その
メカニズムについては、これを詳になし得ないが
電気絶縁体層の外部より浸入してきた水分が該絶
縁体中に存在するイソシアネート基と下記(1)式よ
うに反応し、水トリーの発生主原因となる水分を
吸収し他の物質に変換するため、またイソシアネ
ート基と水との反応によつて生成したユリア結合
は強固な水素結合をつくるため浸入してきた水が
トラツプされることも水トリー発生を防止するた
めの大きな要因と考えられる。 2RNCO＋H₂O→RNH―CONHR＋CO₂ (1) 尚上記有機イソシアネート化合物としては分子
中に１個のNCO基を有する有機モノイソシアネ
ート化合物であれば効果が認められるもので、例
示すれば、 フエニルイソシアネート、エチルイソシアネー
ト、ｎ―アミルイソシアネートなどが挙げられ
る。 また、有機イソシアネート化合物の配合量は実
用上ポリオレフイン系樹脂100重量部に対して0.1
重量部未満の場合には水トリーの発生を防止する
効果が薄く、又10重量部を越えた場合には水トリ
ーの発生を防止するための効果が飽和し、経済的
に不利なため、0.1〜10.0重量部の範囲で配合す
ることが好ましい。 尚、本発明組成物に使用されるポリオレフイン
系樹脂とは高密度ポリエチレン、中密度ポリエチ
レン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、塩
素化ポリエチレン、エチレン―酢酸ビニル共重合
体、エチレン―エチルアクリレート共重合体又は
エチレン―プロピレン共重合体等をいう。 また本発明組成物には、ポリオレフイン系樹脂
の耐熱特性を向上させる目的から架橋剤として有
機過酸化物を配合することも可能であり、その添
加量はポリオレフイン系樹脂100重量部に対して
0.5重量部では絶縁材料として充分な架橋度を得
ることはできず、又5.0重量部を越えた場合に
は、押出加工時にスクリユーのすべり現象が生じ
押出加工が困難となる傾向があるので実用上0.5
〜5.0の範囲内で添加するのが好ましい。 尚上記の架橋剤として用いる有機過酸化物とし
ては、ジ―ｔ―ブチル―オキサイド、ｔ―ブチル
キユミルパーオキサイド、ジキユミルパーオキサ
イド、２・５―ジメチル―２・５―ジー（ｔ―ブ
チルパーオキシ）ヘキサン、２・５―ジメチル―
２・５―ジ（ｔ―パーオキシ）ヘキサン―３又
は、１・３―ビス―（ｔ―ブチルパーオキシ―イ
ソプロピル）ベンゼンなどが、ポリオレフイン系
樹脂の成形加工温度以上の分解温度をもつため実
用上好ましいものである。 又本発明組成物は、上記の外に１種又は２種以
上の高温抗酸化剤を配合してもよく、好ましい抗
酸化剤は立体障害のあるフエノール類、例えば
１・３・５―トリメチル―２・４・６―トリス―
（３・５―ジ―ｔ―ブチル―４―ヒドロキシベン
ジル）ベンゼン、１・３・５―トリス―（３・５
―ジ―ｔ―ブチル―４―ヒドロキシベンジル）―
５―トリアジン―２・４・６―（1H、3H、5H）
トリオン、テトラキス―〔メチレン―３―（3′・
５―ジ―ｔ―ブチル―4′―ヒドロキシフエニル）
プロピオネート〕メタン、又は、ジ―（２―メチ
ル―４―ヒドロキシ―５―ｔ―ブチルフエニル）
スルフイドまたは重合化せる２・２・４―トリメ
チルジヒドロキシキノリンなどが挙げられる。 本発明の耐水トリー性電気絶縁用ポリオレフイ
ン系樹脂組成物は湿潤雰囲気下で使用される絶縁
電線、ケーブル、電気機器類の絶縁材料として極
めて有用なものである。 実施例 １〜４ 比較例 １、２ 耐水トリー性能を調べるため第１表に示す組成
をロール練した後、非架橋組成の場合は120℃、
10分、架橋組成の場合は160℃で30分間プレス
し、0.5mm厚のシートを作成した。 而して作成したそれぞれの試料シートを第１図
に示すような方法で2KV、1KH_z48hrs課電し、課
電後各々の試料シートについて100倍の顕微鏡観
察をおこない水トリーの発生状況を調べた。 かくして得られた結果を第１表に示す。

【表】 実施例 ５〜８ 比較例 ３〜４ 第２表に示した組成を用いて実施例１と同様に
して試料シートを作成し、同様の実験を行なつた
得られた結果を第２表に併記した。

【表】

【表】 実施例 ９〜11 比較例 22mm²の燃線導体上にエチレン―酢酸ビニル共重
合体をベースポリマーとした半導電性組成物を１
mm厚に押出被覆したのち引続きその外側に第３表
に示す如き組成のポリエチレン樹脂組成物を３mm
厚に押出被覆し、これをCCV（カテナリー型連
続加硫装置）にて加熱架橋して、6KVの架橋ポリ
エチレン絶縁ケーブルを製造した。 なお加硫圧力は17Kg／cm²であつた。 かくして得たケーブルを80℃の温水中に浸漬
し、50H_z，15KVで15ケ月間課電した後、取出
し、絶縁体層中の水トリーの発生数を測定した。 その結果を浸水荷電前および荷電後の交流破壊
特性と共に第３表に併記する。

【表】 実施例 12〜14 比較例 ６ 第４表に示す如き組成により得たポリエチレン
樹脂組成物を夫々22mm²の導体の外側に４mm厚に押
出被覆してモデルポリエチレン絶縁ケーブルを製
造した。 かくして得たモデルケーブルを80℃の温水中に
浸漬し、50H_z15KVで15ケ月間課電した後取出
し、絶縁体層中の水トリーの発生数を測定した。
その結果を浸水課電前、後の交流破壊特性ととも
に第４表に併記する。

【表】 実施例 15〜17 比較例 ７ 22撚の燃線導体上にエチレン―酢酸ビニル共重
合体をベースポリマーとした半導電性組成物を
1.0mm厚に押出したのち、その外側に第５表に示
す如き組成により得たエチレン―プロピレン共重
合体樹脂組成物を３mm厚に押出被覆し、その後
CCVラインにて架橋して6KVエチレン―プロピ
レン絶縁電力ケーブルを製造した。かくして得た
ケーブルを80℃の温水中に浸漬し、50H_z15KVで
15ケ月間浸漬した後取出し絶縁体層中水トリーの
発生数を測定した。その結果を浸水課電前、後の
交流破壊特性とともに第４表に併記する。

【表】 実施例 18〜20 比較例 ８ 22撚の燃線導体上にエチレン―酢酸ビニル共重
合体をベースポリマーとした半導電性組成物を
1.0mm厚に押出したのち、その外側に第６表に示
す如き組成により得たエチレン―エチルアクリレ
ート共重合体ポリエチレンブレンド樹脂組成物を
３mm厚に押出被覆し、実施例11と同様にして、
6KV級電力ケーブルを製造した。かくして得たケ
ーブルを80℃温水中に浸漬し、50H_z15KVで15ケ
月間課電した後取出し、絶縁体層中の水トリーの
発生数を測定した。その結果を浸水課電前、後の
交流破壊特性とともに第６表に併記する。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は組成物シートについて耐水トリー性を
調べる試験方法の概略断面説明図である。 １……電源、２……塩化ビニルパイプ、３……
試験シート、４……水、５……アース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリオレフイン系樹脂に一般式Ｒ―NCO
   （式中Ｒは芳香族、脂肪族残基）で示される有機
   モノイソシアネート化合物を配合したことを特徴
   とする耐水トリー性電気絶縁用ポリオレフイン系
   樹脂組成物。 ２ 架橋剤として有機過酸化物を含有することを
   特徴とする第１項記載の耐水トリー性電気絶縁用
   ポリオレフイン系樹脂組成物。 ３ 有機モノイソシアネート化合物の配合量がポ
   リオレフイン系樹脂100重量部に対して、0.1〜
   10.0重量部である第１項記載の耐水トリー性電気
   絶縁用ポリオレフイン系樹脂組成物。 ４ 有機過酸化物に配合量がポリオレフイン系樹
   脂100重量部に対して0.5〜5.0重量部である第２
   項記載の耐水トリー性電気絶縁用ポリオレフイン
   系樹脂組成物。