JPS63148503A - 架橋ポリエチレン電力ケ−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】 （産業上の利用分野） 本発明は、内部半導電層を有する高圧電カケ−プルに関
し、特に、超低密度ポリエチレン（比重０．９００〜０
．９１５　）に導電性カーボンを配合した半導電層を導
体上に形成して、絶縁体と内部半導電層との界面の表面
平滑性、密着性を改善した高圧電カケ−プルに関する。

（従来技術） 又は均一化するために、導体と絶縁体間に内部る共重合
体又はポリエチレン（低〜高密度）に導電性カーボンを
配合するか、更に架橋剤、老化防止剤および加工助剤な
どが適宜配合されたものであって、導体上に押出被覆さ
れて内部半導体層が形成される。この半導体層の形成、
すなわち内部半導電層の押出と絶縁体層の押出は、通常
連続タンデム押出法により、同時に行われる。

例えば、エチレンアクリル酸エチル共重合体（ＥＡ）　
、エチレンプロピレンゴム（Ｅ　Ｐ　Ｒ）、エチレン酢
酸ビニル共重合体（Ｅ　Ｖ　Ａ）など、エチレンを主成
分とする共重合体の内部半導電層は絶縁体層のポリエチ
レン（低〜高密度）より柔らかいため、導体上にタンデ
ム押出をすると凹凸の突起が形成されやすく、電界緩和
に支障が生じ、ケーブルの破壊電圧を著しく低下させる
ことになる°。又、ポリエチレン（低〜高密度）に導電
性カーボンを２０重量部以上を配合させた内部半導電層
では、伸び特性が殆んどないため、電カケープル形成後
において屈曲されると、その曲げ応力に追従できなくな
り、内部半導電層にクラックおよび突起を生じ、ケーブ
ルの破壊電圧を著しく低下させるので、いずれも実用に
供し得ないものとなる。

そのため、ポリエチレン（低〜高密度）にエチレンプロ
ピレンゴム又はエチレン酢酸ビニル共重合体を配合する
ことが公表されている。

しかし、上記配合の半導電層を使用すると、以下に説明
する問題がある。

■　エチレン酢酸ビニル共重合体は、絶縁体に使用され
るポリエチレンとは異質であるため、絶縁体層との密着
性が弱い。

■　ポリエチレン（低〜高密度）にエチレンプロピレン
ゴムやエチレン酢酸ビニル共重合体を配合することは、
混和物の品質が不安定になりやすく、混練りの作業性も
低下する。又タンデム押出の被覆温度において、絶縁体
層と半導電層との流動特性が異なるため、それらの層間
の界面が平滑とならず、凹凸を生じやすい。

■　導電性を高めるためには、導電性カーボンを多く配
合する必要があるが、カーボンを多量に充填させるには
、エチレンプロピレンゴムやエチレン酢酸ビニル共重合
体の配合比を多くしなければならないが、結果において
半導電層の硬度および熱変形温度が低下するため、ケー
ブル形成時、導体の重量などにより、半導電層が変形さ
れやすい。

■　架橋ポリエチレン電カケープルの導体最高許容温度
は、９０℃であり、通電時と非通電時では常温から９０
″Ｃの範囲でヒートサイクルが行われるので、ポリエチ
レン（低〜高密度）にエチレンプロピレンゴムやエチレ
ン酢酸ビニル共重合体を配合した半導電層では、加熱収
縮率が大きいため、経年変化に伴って絶縁体層と半導電
層との間でズレが生じるか又は凹凸が生じやすくなる。

以上の問題点は、高圧電カケ−プルにおいて、絶縁体に
かかる電気的ストレスの緩和又は均一化を阻害し、ケー
ブルの破壊電圧を著しく低下させるので電力保安上も好
ましくない問題が残されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の問題点を解決し、長寿命の高圧電カケ−プルを得
るためには、半導電層は次の緒特性を具備する必要があ
る。

■　導電性カーボンの充填分散が均一で、得られる混和
物の品質が安定しており、導電性は１０−ｓΩ・Ｃｌ１
１以下であること。

■　形成された半導電層の表面は平滑であり、絶縁体層
との界面において凹凸が生じないこと。

■　絶縁体層との密着が強固なものであること。

■　形成された半導電層は、ケーブルの屈曲に対して、
伸び縮みし、曲げ応力に追従できること。

■　ケーブル導体の重量により変形を起さないこと。

■　ケーブルに通電されてヒートサイクルが繰返されて
も、半導電層と絶縁体層との層間でズレおよび凹凸が生
じない加熱収縮率を有するものであること。

である。本発明は、上記の技術的課題を解決することを
目的とすもので、電気的ストレスの緩和又は均一化にす
ぐれた高圧電カケ−プルを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、かかる目的を解決するために鋭意検討し
た結果、密度が０．９００〜０．９１５の範囲にある超
低密度ポリエチレンは導電性カーボンの充填能が高く、
伸びが好ましくて内部半導電層に適した優れた素材であ
ることを見出して、本発明を完成させたものである。

本発明は、ポリエチレン又は架橋ポリエチレンを絶縁体
とする高圧電カケ−プルにおいて、密度が０．９００〜
０．９１５の範囲にある超低密度ポリエチレン１００重
量部に対して、導電性カーボンを２０〜１２０重量部の
割合で配合した導電性混和物から成る半導電層を有する
ことを特徴とするものである。

以下、本発明の構成について更に説明する。

本発明にかかる半導電層に使用する導電性カーボンの配
合量は、超低密度ポリエチレン（密度０゜９００〜０．
９１５　”）　１００重量部に対して２０〜１２０重量
部の範囲であり、特に３０〜８０重量部の範囲が好まし
い。

導電性カーボンの配合量が２０重量部未満では、必要な
導電性が得られない。逆に１２０重量部を超えるときは
、機械特性の伸びが低下するので好ましくない。本発明
に使用する半導電層には、一般に使用される架橋剤、老
化防止剤および加工助剤を適宜、配合することができ、
使用されるカーボンは導電用カーボンであれば特に限定
されない。

（作　用） 本発明にかかる半導電層は、以下に示す作用を有する。

■　混和物中の導電性カーボンのバインダー材が超低密
度ポリエチレン単独であり、他のエチレンを主成分とす
る共重合体を配合しないため、形成される半導電層の品
質のバラツキが少ない。

■　超低密度ポリエチレンは、従来のポリエチレン（低
〜高密度）よりも、導電性カーボンの充填能がすぐれて
おり、機械特性および配合の作業性がよく、又、加工コ
ストの軽減となる。

■　タンデム押出時の半導電層の流れが均一なため、押
出表面が平滑であり、絶縁体層との界面において凹凸が
生じない。

■　半導電層と絶縁体層とは同質のポリエチレンである
ため、両層間の密着性が強固なものとなる。

■　ケーブルが屈曲されても半導電層にクランクおよび
突起を生ずることがなく、伸び縮みに追従することがで
きる。

■　半導電層の加熱収縮率は、絶縁体層と同レベルであ
り、通電時と非通電時によるヒートサイクルを受けても
、両層界面でのズレや凹凸が生じにくい。

（実施例） 以下、実施例および比較例にもとづいて本発明を更に説
明するが、本発明はかかる実施例にのみに限定されるも
のでない。

第１表に示す配合組成物を１３０℃のオープンロールで
混練りしシート出した後、このシートをゲージ圧１８０
ｋｇ／ｃ＋＋”、　１８０℃×５分間の加熱条件でプレ
スし、厚さ１．０　ｍｍの半導電性シートとした後、伸
び特性と体積固有抵抗を測定し、結果を第１表に併記し
た。

伸び特性は、Ｊ　Ｉ　３０３号ダンベルでシートを打ち
抜き、伸び値を測定し、１０１％以上を○印、５１〜１
００％をΔ印、５０％以下をＸ印として評価した。

体積固有抵抗は、ＪＩＳ　　Ｋ６９１１による測定法で
求めた。

次に、断面積６０　ｍｍ”　（１９／２．０）の撚線導
体上に、第１表に示す配合組成物を用いて、０．８ｍｍ
厚の内部半導電層と４．０ｍｍ厚の架橋剤ＤＣＰ２．５
％を含むポリエチレン絶縁体層をタンデム押出被覆し、
乾式架橋装置で架橋反応を行ない架橋ポリエチレン電カ
ケープルを作製した。得られたケーブルについて、ＡＣ
破壊電圧による電気特性と電気特性測定後の内部半導電
層と絶縁体層との界面状態を調べ、結果を第１表に併記
した。

電気特性は、得られたケーブルを９０℃×２ｈｒ加熱し
、−２０℃Ｘ１ｈｒ冷却して室温　（２５℃）に放置し
、ケーブル外径の１２倍のマンドレルに１８０　”曲げ
て、再び直線に伸ばしたものを１サイクルとして、１０
サイクル繰返した後に、ＡＣ破壊電圧による電気特性を
調べた。判定基準は、○印を優、Δ印を良、Ｘ印を可と
して評価した。

内部半導電層と絶縁体層との界面状態は、電気特性測定
後のケーブルを適当間隔に切断し、撚線導体を抜き取っ
た後、被覆絶縁体をスパイラルカットし、絶縁体層をク
リスタルバイオレット溶液で煮沸染色して半導電層と絶
縁体層との界面を顕微鏡で観察した。○印は良好である
ことを示す。

結果かられかるように、実施例１〜２は、伸び特性、体
積固有抵抗、電気特性、内部半導電層と絶縁体層との界
面状態のいずれにおいても良好な値を示す。

しかし、比較例１は、カーボンブラック量が不足するた
め、電気特性が低下し好ましくない。

比較例２は、逆にカーボンブラック量が多いため、伸び
特性がわるくなり、電気特性が極端に低下し、半導電層
と絶縁体層との界面状態もわるく、好ましくない。高密
度ポリエチレンとエチレンプロピレンゴムとのブレンド
した比較例８は、電気特性が良好で好ましいが、伸び特
性に難がある。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明の高圧電カケ−プルの半導電
層は、良好な導電性、伸びを有すると共に、タンデム押
出時の表面が平滑となるため、絶縁体層との界面に凹凸
を生じることもなく、しかも絶縁体とは同質のポリエチ
レンを使用しているので、密着性が強固であり、加熱収
縮も好ましく、ケーブルが屈曲されても伸び縮みに追従
して半導電層に突起およびクランクを生じないので、電
カケープルにかかる電気的ストレスの緩和および均一化
させる効果が良好となり、その結果、電気特性において
ケーブルの破壊電圧を著しく向上させることができ、電
カケープルの長期寿命に寄与する効果が大である。

特許出願人　　タック電線株式会社 代理人　　弁理士　水　口　孝　− （注１）超低密度ポリエチレン　　　　　　　　　　　
　　　（注６（注２）　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　（注７（注３）低密度ポリエチ
レン　　　　　　　　　　　　　　　　（注８（注４）
高密度ポリエチレン （注５）エチレン酢酸ビニル共重合体 ）エチレンプロピレンジエンメチレンリンケージ）エチ
レンプロピレンジエンメチレンリンケージ／低密度ポリ
エチレンＣｐ　：　０．９２１　））エチレンプロピレ
ンジエンメチレンリンケージ／高密度ポリエチレン（ρ
：　０．９４７　）手続補正書（自発） 昭和６２年１り／ア日 昭和６１年特　　　許願第２９６０５０号３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 住　所　　大阪府東大阪市岩田町２丁目３番１号氏　名
（名称）タック電線株式会社 代表取締役　大　石　健　雄 ４、代理人 ］脣 ６、補正により増加する発明の数 （１）明細書第２頁第１３行目のｒ（ＥＡ）Ｊをｒ（Ｆ
ＡＡ）Ｊに訂正します。

（２）同第４頁第１８行目の「加熱収縮率が大きいため
、」ヲ「絶縁体との加熱収縮率が大きいため、」に訂正
します。

（３）　　同第５頁ｔｇｘ２行目ノ「１σ’Ａ’−ｃｍ
Ｊ　＠　「１ｇ’。

ｎａｃｍＪに訂正します。

以　　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　密度が０．９００〜０．９１５の範囲にある超低密度
   ポリエチレン１００重量部に対して、導電性カーボンを
   ２０〜１２０重量部の割合で配合した導電性混和物から
   成る半導電層を有することを特徴とする架橋ポリエチレ
   ン電力ケーブル。