KR20230150252A - 수지 조성물, 전력 케이블, 및 전력 케이블의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
수지 조성물은, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖고, 코폴리머의 함유량은, 베이스 수지 및 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상이고, 스타이렌계 엘라스토머의 함유량은, 코폴리머의 함유량 이상이고, 코폴리머는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는다.
Description
본 개시는, 수지 조성물, 전력 케이블, 및 전력 케이블의 제조 방법에 관한 것이다.
본 출원은, 2021년 2월 25일 출원된 일본 출원 「특원 2021-28226」에 기초하는 우선권을 주장하고, 상기 일본 출원에 기재된 모든 기재 내용을 원용하는 것이다.
근년에는, 직류 송전 용도에 있어서, 고체 절연 전력 케이블(이하, 「전력 케이블」이라고 약칭한다)이 개발되고 있다(예를 들어 특허문헌 1).
본 개시의 일 태양에 의하면,
폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와,
스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와,
스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머
를 갖고,
상기 코폴리머의 함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상이고,
상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량은, 상기 코폴리머의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는
수지 조성물이 제공된다.
본 개시의 다른 태양에 의하면,
도체와,
상기 도체의 주위를 덮도록 마련된 절연층
을 구비하고,
상기 절연층은, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 포함하고,
상기 절연층 중의 상기 코폴리머의 함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상이고,
상기 절연층 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량은, 상기 코폴리머의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는
전력 케이블이 제공된다.
본 개시의 추가로 다른 태양에 의하면,
도체와,
상기 도체의 주위를 덮도록 마련된 절연층
을 구비하고,
상기 절연층은, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 포함하고,
상기 절연층 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상이고,
상기 절연층 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량은, 상기 코폴리머의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는
전력 케이블이 제공된다.
본 개시의 추가로 다른 태양에 의하면,
폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 준비하는 공정과,
상기 수지 조성물을 이용하여, 도체의 외주를 덮도록 절연층을 형성하는 공정
을 구비하고,
상기 수지 조성물을 준비하는 공정에서는,
상기 수지 조성물 중의 상기 코폴리머의 함유량을, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상으로 하고,
상기 수지 조성물 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량을, 상기 코폴리머의 함유량 이상으로 하고,
상기 코폴리머를, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는 재료로 하는
전력 케이블의 제조 방법이 제공된다.
본 개시의 추가로 다른 태양에 의하면,
폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 준비하는 공정과,
상기 수지 조성물을 이용하여, 도체의 외주를 덮도록 절연층을 형성하는 공정
을 구비하고,
상기 수지 조성물을 준비하는 공정에서는,
상기 수지 조성물 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량을, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상으로 하고,
상기 수지 조성물 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량을, 상기 코폴리머의 함유량 이상으로 하고,
상기 코폴리머를, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는 재료로 하는
전력 케이블의 제조 방법이 제공된다.
[도 1] 도 1은, 본 개시의 일 실시형태에 따른 직류 전력 케이블의 축방향에 직교하는 모식적 단면도이다.
［본 개시가 해결하려고 하는 과제］
본 개시의 목적은, 절연층의 안정적인 절연성을 얻는 것이다.
［본 개시의 효과］
본 개시에 의하면, 절연층의 안정적인 절연성을 얻을 수 있다.
［본 개시의 실시형태의 설명］
＜발명자들이 얻은 지견＞
우선, 발명자들이 얻은 지견에 대해 설명한다.
직류 전력 케이블에서는, 예를 들어, 고전압 인가 시에 절연층 내에 공간 전하가 생성되어, 절연층의 절연성이 저하될 가능성이 있다. (한편, 여기에서 말하는 절연층의 「절연성」이란, 체적 저항률, 직류 파괴 전계 강도 및 공간 전하 특성 등을 의미하고, 「직류 특성」이라고도 말한다.)
종래에는, 전술과 같은 직류 전력 케이블의 절연층 내에 있어서의 공간 전하의 축적을 억제하기 위해, 다양한 대책이 시도되어 왔다. 그렇지만, 본 발명자들의 예의 검토에 의하면, 이하와 같은 새로운 과제가 생길 가능성이 있음을 발견했다.
(i) 무기 충전제를 첨가하는 경우
직류 전력 케이블의 절연층 내에 있어서의 공간 전하의 축적을 억제하기 위해, 예를 들어, 당해 절연층을 구성하는 수지 조성물에는, 카본 블랙이나 산화 마그네슘(MgO) 등의 유극성의 무기 충전제가 첨가되는 경우가 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 이 경우에는, 절연층은, 예를 들어, 메시를 통해, 무기 충전제를 포함하는 수지 조성물을 압출함으로써 성형된다.
그렇지만, 이와 같은 무기 충전제를 첨가하면, 무기 충전제에 있어서의 입경, 표면 처리 조건 및 함유량 등을 포함하는 제조 조건에 따라서는, 절연층의 압출 공정 중에, 무기 충전제의 응집에 기인하여, 메시가 서서히 눈막힘되어 버리는 경우가 있었다. 메시가 눈막힘되면, 압출 공정 중의 수지 압력이 상승해 버릴 가능성이 있었다. 이 때문에, 절연층의 절연성이 케이블의 길이 방향으로 흐트러지거나, 절연층 자체의 성형성이 저하되거나 할 가능성이 있었다.
(ii) 변성 폴리올레핀의 경우
직류 전력 케이블의 절연층 내에 있어서의 공간 전하의 축적을 억제하기 위해, 예를 들어, 유기계의 극성기를 수지 성분 중에 혼입하는 것이 검토되어 왔다. 극성기를 혼입하는 방법으로서는, 예를 들어, 극성기로서 무수 말레산을 변성한 폴리에틸렌 등의 변성 폴리올레핀을 수지 조성물 중에 첨가하는 것을 들 수 있다.
그렇지만, 이와 같은 무수 말레산을 측쇄로서 폴리올레핀에 변성하는 경우에는, 퍼옥사이드가 필요하다. 퍼옥사이드를 사용하여 무수 말레산의 변성률(변성량)을 늘리려고 하면, 폴리올레핀끼리가 반응하여, 이들이 겔화되어 버린다. 그 때문에, 변성 폴리올레핀을 성형할 수 없게 될 가능성이 있었다.
전술과 같은 이유에 의해, 변성 폴리올레핀 중에 있어서의 무수 말레산의 변성률(변성량)을 늘리기가 곤란했다. 이 때문에, 수지 조성물 전체에 있어서의 무수 말레산의 총함유량을 충분히 확보하기가 곤란했다. 그 결과, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제할 수 없을 가능성이 있었다. 특히, 고온에 있어서의 절연성이 저하되기 쉬운 경향이 있었다.
본 개시는, 발명자들이 발견한 전술한 지견에 기초하는 것이다.
＜본 개시의 실시태양＞
다음에, 본 개시의 실시태양을 열기하여 설명한다.
［1］ 본 개시의 일 태양에 따른 수지 조성물은,
폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와,
스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와,
스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머
를 갖고,
상기 코폴리머의 함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상이고,
상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량은, 상기 코폴리머의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는다.
이 구성에 의하면, 안정적인 절연성을 얻을 수 있다.
［2］ 본 개시의 다른 태양에 따른 전력 케이블은,
도체와,
상기 도체의 주위를 덮도록 마련된 절연층
을 구비하고,
상기 절연층은, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 포함하고,
상기 절연층 중의 상기 코폴리머의 함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상이고,
상기 절연층 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량은, 상기 코폴리머의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는다.
이 구성에 의하면, 절연층의 안정적인 절연성을 얻을 수 있다.
［3］ 상기 ［2］에 기재된 전력 케이블에 있어서,
상기 절연층 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상이다.
이 구성에 의하면, 무수 말레산 단위에 공간 전하를 충분히 트랩시킬 수 있다.
［4］ 본 개시의 다른 태양에 따른 전력 케이블은,
도체와,
상기 도체의 주위를 덮도록 마련된 절연층
을 구비하고,
상기 절연층은, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 포함하고,
상기 절연층 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상이고,
상기 절연층 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량은, 상기 코폴리머의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는다.
이 구성에 의하면, 절연층의 안정적인 절연성을 얻을 수 있다.
［5］ 상기 ［2］ 내지 ［4］ 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블에 있어서,
상기 코폴리머는, 에스터, 에터, 아마이드, 유레테인, 실록세인의 결합을 모두 포함하지 않는다.
이 구성에 의하면, 절연층의 안정적인 절연성을 얻을 수 있다.
［6］ 상기 ［2］ 내지 ［5］ 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블에 있어서,
온도 90℃ 및 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 상기 절연층의 시트의 체적 저항률은, 1.0×1015Ω·cm 이상이다.
이 구성에 의하면, 안정적인 직류 송전이 가능해진다.
［7］ 상기 ［2］ 내지 ［6］ 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블에 있어서,
온도 90℃ 및 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 상기 절연층의 시트의 공간 전하 축적량은, 100% 이하이다.
이 구성에 의하면, 안정적인 직류 송전이 가능해진다.
［8］ 상기 ［2］ 내지 ［7］ 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블에 있어서,
상기 코폴리머의 함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 20질량부 미만이다.
이 구성에 의하면, 고온 시의 변형을 억제할 수 있다.
［9］ 상기 ［7］ 또는 ［8］에 기재된 전력 케이블에 있어서,
온도 120℃ 및 하중 2kg의 조건하에 있어서 측정한 상기 절연층의 가열 변형률은, 40% 이하이다.
이 구성에 의하면, 고온 시의 전력 케이블의 형상에 있어서도 내열성을 향상시킬 수 있다.
［10］ 상기 ［2］ 내지 ［9］ 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블에 있어서,
상기 절연층이 포함하는 무기 화합물의 함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.01질량부 미만이다.
이 구성에 의하면, 절연층의 압출 공정에 있어서, 메시의 눈막힘을 억제할 수 있다.
［11］ 상기 ［2］ 내지 ［9］ 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블에 있어서,
상기 절연층은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 1질량부 미만의 무기 충전제를 추가로 갖는다.
이 구성에 의하면, 압출 공정에 있어서의 메시의 눈막힘을 억제하면서, 절연층의 절연성 향상 효과를 안정적으로 얻을 수 있다.
［12］ 상기 ［10］ 또는 ［11］에 기재된 전력 케이블에 있어서,
상기 절연층은, 이하의 직류 파괴 강도의 변동률의 식(1)을 만족시키는,
(EMAX-EMIN)/EAVE≤0.2 ···(1)
단, 상기 직류 파괴 강도는, 상기 도체의 길이 방향으로 소정 간격을 띄워 상기 절연층의 복수 개소에서 채취한 복수의 시트의 각각에 있어서, 온도 90℃의 조건하에서 직류 전계를 인가하여, 해당 시트가 절연 파괴되었을 때의 전계 강도이고,
EMAX, EMIN 및 EAVE는, 각각, 상기 복수의 시트의 직류 파괴 강도 중의 최대치, 최소치 및 평균치이다.
이 구성에 의하면, 장척(長尺)인 전력 케이블 전체로서 안정적인 절연성을 얻을 수 있다.
［13］ 상기 ［2］ 내지 ［12］ 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블에 있어서,
상기 코폴리머의 유리 전이 온도는, 110℃ 이상이다.
이 구성에 의하면, 전력 케이블의 기계 특성을 확보할 수 있다.
［14］ 상기 ［2］ 내지 ［13］ 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블에 있어서,
상기 코폴리머의 유리 전이 온도는, 140℃ 이하이다.
이 구성에 의하면, 코폴리머(C)가 유리상(필러상)이 되는 것을 억제할 수 있다.
［15］ 본 개시의 추가로 다른 태양에 따른 전력 케이블의 제조 방법은,
폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 준비하는 공정과,
상기 수지 조성물을 이용하여, 도체의 외주를 덮도록 절연층을 형성하는 공정
을 구비하고,
상기 수지 조성물을 준비하는 공정에서는,
상기 수지 조성물 중의 상기 코폴리머의 함유량을, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상으로 하고,
상기 수지 조성물 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량을, 상기 코폴리머의 함유량 이상으로 하고,
상기 코폴리머를, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는 재료로 한다.
이 구성에 의하면, 안정적인 절연성의 절연층을 갖는 전력 케이블을 얻을 수 있다.
［16］ 본 개시의 추가로 다른 태양에 따른 전력 케이블의 제조 방법은,
폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 준비하는 공정과,
상기 수지 조성물을 이용하여, 도체의 외주를 덮도록 절연층을 형성하는 공정
을 구비하고,
상기 수지 조성물을 준비하는 공정에서는,
상기 수지 조성물 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량을, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상으로 하고,
상기 수지 조성물 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량을, 상기 코폴리머의 함유량 이상으로 하고,
상기 코폴리머를, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는 재료로 한다.
이 구성에 의하면, 안정적인 절연성의 절연층을 갖는 전력 케이블을 얻을 수 있다.
［본 개시의 실시형태의 상세］
다음에, 본 개시의 일 실시형태를, 이하에 도면을 참조하면서 설명한다. 한편, 본 개시는 이들 예시로 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 의해 나타나고, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함될 것이 의도된다.
＜본 개시의 일 실시형태＞
(1) 수지 조성물
본 실시형태의 수지 조성물은, 후술하는 전력 케이블(10)의 절연층(130)을 구성하는 재료이다. 수지 조성물은, 예를 들어, 베이스 수지(A)와, 스타이렌계 엘라스토머(B)와, 코폴리머(C)와, 그 외의 첨가제를 갖고 있다. 이하, 베이스 수지(A)를 「(A) 성분」, 스타이렌계 엘라스토머(B)를 「(B) 성분」, 코폴리머(C)를 「(C) 성분」이라고도 말한다.
［베이스 수지(A)］
베이스 수지(베이스 폴리머)란, 수지 조성물의 주성분을 구성하는 수지 성분을 말한다. 「주성분」이란, 가장 함유량이 많은 성분을 의미한다.
본 실시형태의 베이스 수지는, 예를 들어, 폴리올레핀을 포함하고 있다. 베이스 수지를 구성하는 폴리올레핀으로서는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-α-올레핀 공중합체, 폴리프로필렌에 에틸렌-프로필렌 고무를 분산 혹은 공중합시킨 열가소성 엘라스토머(비(非)스타이렌계 엘라스토머) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 바람직하다. 한편, 이들 중 2종 이상을 조합하여 이용해도 된다.
베이스 수지를 구성하는 폴리에틸렌으로서는, 예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 등을 들 수 있다. 또한, 이들 폴리에틸렌은, 예를 들어, 직쇄상 또는 분기상의 어느 것이어도 된다.
베이스 수지를 구성하는 폴리프로필렌으로서는, 예를 들어, 프로필렌 단독중합체(호모 폴리프로필렌), 및 프로필렌 랜덤 중합체(랜덤 폴리프로필렌) 등을 들 수 있다. 입체 규칙성은, 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 아이소택틱인 것이 바람직하다.
수지 조성물이 전술한 베이스 수지(A)를 가짐으로써, 전력 케이블(10)의 기본적 특성 및 기계 특성을 확보할 수 있다.
또한, 주사형 프로브 현미경(SPM: Scanning Probe Microscope)에 의해 측정한 폴리올레핀의 탄성률은, 예를 들어, 300MPa 이상 2000MPa 이하인 것이 바람직하다. 한편, SPM에 의한 탄성률 측정에서는, 25℃에서, 실리콘으로 이루어지고 곡률 반경이 20nm 미만인 선단을 갖는 캔틸레버에 의해, 폴리올레핀의 10μm각의 범위 내를 6만회 태핑하는 조건하에서 행한다. 폴리올레핀의 탄성률이 전술한 범위 내인 것에 의해, 전력 케이블(10)의 유연성 및 강성을 양립시킬 수 있다.
［스타이렌계 엘라스토머(B)］
스타이렌계 엘라스토머(B)는, 예를 들어, 모노머 단위로서, 적어도 스타이렌 단위를 포함하고 있다.
이와 같이 스타이렌계 엘라스토머(B)가 스타이렌 단위를 포함함으로써, 스타이렌계 엘라스토머(B)와 후술하는 스타이렌 단위를 포함하는 코폴리머(C)의 상용성을 향상시킬 수 있다. 즉, 베이스 수지(A) 중에 있어서, 스타이렌계 엘라스토머(B)를 개재시키면서, 코폴리머(C)를 균일하게 분산시킬 수 있다. 이것에 의해, 수지 조성물 중의 코폴리머(C)의 함유량을 용이하게 늘릴 수 있다.
또한, 스타이렌계 엘라스토머(B)가 스타이렌 단위를 포함함으로써, 후술하는 코폴리머(C) 중의 무수 말레산 단위뿐만 아니라, 스타이렌계 엘라스토머(B) 중의 스타이렌 단위가 갖는 방향환에 있어서도, 공간 전하를 트랩시킬 수 있다. 이것에 의해, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제할 수 있다.
스타이렌계 엘라스토머(B)는, 예를 들어, 하드 세그먼트로서의 스타이렌 단위와, 소프트 세그먼트로서, 에틸렌, 프로필렌, 뷰틸렌 및 아이소프렌 등 중 적어도 1개의 모노머 단위를 포함하는 공중합체이다.
스타이렌계 엘라스토머(B)로서는, 예를 들어, 스타이렌 뷰타다이엔 스타이렌 블록 공중합체(SBS), 수소화 스타이렌 뷰타다이엔 스타이렌 블록 공중합체, 스타이렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스타이렌 블록 공중합체(SEEPS), 스타이렌-에틸렌-프로필렌-스타이렌 블록 공중합체(SEPS), 스타이렌 아이소프렌 스타이렌 공중합체(SIS), 수소화 스타이렌 아이소프렌 스타이렌 공중합체, 수소화 스타이렌 뷰타다이엔 러버, 수소화 스타이렌 아이소프렌 러버, 스타이렌 에틸렌 뷰틸렌 올레핀 결정 블록 공중합체 등을 들 수 있다. 이들 중 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다.
한편, 여기에서 말하는 「수소화(Hydrogenated)」란, 이중 결합에 수소를 첨가한 것을 의미한다. 예를 들어, 「수소화 스타이렌 뷰타다이엔 스타이렌 블록 공중합체」란, 스타이렌 뷰타다이엔 스타이렌 블록 공중합체의 이중 결합에 수소를 첨가한 폴리머를 의미한다. 한편, 스타이렌이 갖는 방향환의 이중 결합에는 수소가 첨가되어 있지 않다. 「수소화 스타이렌 뷰타다이엔 스타이렌 블록 공중합체」는, 스타이렌 에틸렌 뷰틸렌 스타이렌 블록 공중합체(SEBS)라고 바꿔 말할 수 있다.
베이스 수지가 폴리에틸렌을 포함하는 경우에는, 전술한 재료 중에서도, 스타이렌계 엘라스토머(B)는, 예를 들어, 에틸렌 단위를 포함하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 베이스 수지(A)와 스타이렌계 엘라스토머(B)의 상용성을 향상시킬 수 있다.
스타이렌계 엘라스토머(B) 중의 에틸렌 단위의 함유량(이하, 간단히 「에틸렌 함유량」이라고도 말한다)은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 10질량% 이상 50질량% 이하인 것이 바람직하다. 에틸렌 함유량을 10질량% 이상으로 함으로써, 베이스 수지(A)와 스타이렌계 엘라스토머(B)의 상용성을 충분히 향상시킬 수 있다. 한편, 에틸렌 함유량을 50질량% 이하로 함으로써, 소정량의 스타이렌 단위를 확보할 수 있다.
이것에 의해, 스타이렌계 엘라스토머(B)와 후술의 코폴리머(C)의 상용성을 충분히 향상시킬 수 있다. 이들의 결과, 고온에서의 절연성을 안정적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 재료 중에서도, 방향환을 제외한 화학 구조 중에 이중 결합을 포함하지 않는 수소화 재료가 바람직하다. 비수소화 재료를 이용했을 경우에서는, 수지 조성물의 성형 시 등에, 수지 성분이 열열화될 가능성이 있어, 얻어지는 성형체의 제 특성이 저하될 가능성이 있다. 이에 반해, 수소화 재료를 이용함으로써, 열열화의 내성을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 성형체의 제 특성을 보다 높게 유지시킬 수 있다.
또한, 스타이렌계 엘라스토머(B)는, 낮은 탄성률을 갖고 있다. 구체적으로는, SPM에 의해 측정한 스타이렌계 엘라스토머(B)의 탄성률은, 예를 들어, 10MPa 이상 400MPa 이하인 것이 바람직하다. 한편, 측정 조건은 베이스 수지(A)에서 기재한 조건과 동일하다. 스타이렌계 엘라스토머(B)의 탄성률을 10MPa 이상으로 함으로써, 절연층(130)을 안정적으로 성형할 수 있다. 한편, 스타이렌계 엘라스토머(B)의 탄성률을 400MPa 이하로 함으로써, 전력 케이블(10)의 유연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 스타이렌계 엘라스토머(B)는, 낮은 결정성을 갖고 있다. 구체적으로는, 스타이렌계 엘라스토머(B)는, 융점을 갖지 않거나, 혹은, 융점이 100℃ 미만이다. 또한, 스타이렌계 엘라스토머(B)의 융해열량은, 예를 들어, 50J/g 이하, 바람직하게는 30J/g 이하이다.
한편, 본 실시형태에 있어서의 스타이렌계 엘라스토머(B)로서, 스타이렌 변성 폴리에틸렌은 부적합하다. 왜냐하면, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제하기(양호한 직류 특성을 발현하기) 위해서는, 후술하는 코폴리머(C)를 조성물 중에서 세세하게 미분산시킬 필요가 있다. 그렇지만, 스타이렌 변성 폴리에틸렌에서는, 소정량의 스타이렌 단위의 그래프트량을 확보하는 것이 곤란하다. 예를 들어, 0.1질량% 이상 10질량% 이하의 스타이렌을 그래프트한 스타이렌 그래프트 폴리에틸렌에서는, 스타이렌 단위가 부족하다. 이 때문에, 스타이렌계 엘라스토머(B)와 후술하는 코폴리머(C)의 상용성을 향상시키는 것이 곤란해진다. 그 결과, 코폴리머(C)의 분산성이 저하될 가능성이 있다.
수지 조성물 중의 스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량은, 예를 들어, 후술하는 코폴리머(C)의 함유량 이상이다. 당해 (B) 성분의 함유량이 (C) 성분의 함유량 미만이면, 베이스 수지(A) 중에서 스타이렌계 엘라스토머(B)가 충분히 개재할 수 없어, 코폴리머(C)를 균일하게 분산시키는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제할 수 없을 가능성이 있다. 특히, 고온에 있어서의 절연성이 저하될 가능성이 있다. 이에 반해, 본 실시형태에서는, (B) 성분의 함유량을 (C) 성분의 함유량 이상으로 함으로써, 베이스 수지(A) 중에 있어서, 스타이렌계 엘라스토머(B)를 충분히 개재시키면서, 코폴리머(C)를 균일하게 분산시킬 수 있다. 이것에 의해, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제할 수 있다. 특히 고온에 있어서의 절연성을 향상시킬 수 있다.
한편, 수지 조성물 중의 스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량의 상한치는, 한정되는 것은 아니다. 단, 스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량은, (A) 성분 및 (B) 성분의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 예를 들어, 40질량부 이하이며, 바람직하게는 30질량부 이하인 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 베이스 수지(A)의 함유량이 60질량부 이상이며, 바람직하게는 70질량부 이상인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 전력 케이블(10)의 기본적 특성 및 기계 특성을 안정적으로 확보할 수 있다.
［코폴리머(C)］
코폴리머(C)는, 예를 들어, 모노머 단위로서, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하고 있다. 이와 같이, 스타이렌 단위를 포함하는 코폴리머(C) 중에, 주쇄를 구성하는 1개의 모노머 단위로서 무수 말레산 단위를 혼입함으로써, 자유롭게 코폴리머(C)를 분자 설계할 수 있다. 이것에 의해, 1분자 중의 무수 말레산 단위의 함유량을 용이하게 늘릴 수 있다. 그 결과, 수지 조성물 전체에서의 무수 말레산 단위의 총함유량을 늘릴 수 있다.
또한, 코폴리머(C)는, 예를 들어, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는다. 여기에서 말하는 「300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄」란, 예를 들어, 절연층(130)의 압출 공정, 가교 공정, 및 절연층(130)이 흡습할 수 있는 부설 환경 등 중의 적어도 어느 하나에 있어서, 주쇄로부터 탈리될 가능성이 있는 측쇄를 의미한다. 전술과 같은 측쇄를 코폴리머(C) 중에 포함하지 않음으로써, 비록 압출 공정, 가교 공정 및 고습인 부설 환경 등에 있어 수지 조성물이 고온 또는 고습에 노출되었다고 해도, 측쇄의 탈리를 억제하여, 당해 측쇄에 기인한 저분자량 성분의 발생을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 저분자량 성분에 있어서의 공간 전하의 축적을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 코폴리머(C)는, 예를 들어, 에스터, 에터, 아마이드, 유레테인, 실록세인의 결합을 모두 포함하지 않는 것이 바람직하다. 에스터, 에터, 아마이드, 유레테인, 실록세인의 결합은, 측쇄로서 존재하면, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리될 가능성이 있다.
전술한 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하는 모노머 단위로서는, 예를 들어, 아세트산 바이닐, 알릴 에터, 아크릴아마이드 등을 들 수 있다.
한편으로, 전술한 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는 모노머 단위, 즉, 코폴리머(C)에 포함되어 있어도 되는 다른 모노머 단위로서는, 예를 들어, 올레핀, 스타이렌, 무수 말레산 등을 들 수 있다.
또한, 코폴리머(C)는, 예를 들어, 무수 말레산 단위 이외에 극성기를 갖지 않는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 무수 말레산 단위 이외의 극성기에 기인한 저분자량 성분의 발생을 억제할 수 있다.
더욱이, 코폴리머(C)는, 예를 들어, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위만으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 바꾸어 말하면, 코폴리머(C)는, 스타이렌 무수 말레산 공중합체인 것이 보다 바람직하다. 즉, 코폴리머(C) 중에서, 이들 이외의 다른 모노머 단위를 없앰으로써, 1분자 중의 무수 말레산 단위의 함유량을 늘릴 수 있다. 그 결과, 수지 조성물 전체에서의 무수 말레산 단위의 총함유량을 용이하게 늘릴 수 있다.
코폴리머(C) 중의 스타이렌 단위의 함유량(이하, 간단히 「스타이렌 함유량」이라고도 말한다)은, 예를 들어, 50질량% 이상 90질량% 이하인 것이 바람직하다. 스타이렌 함유량이 50질량% 미만이면, 코폴리머(C)와 스타이렌계 엘라스토머(B)의 상용성이 저하될 가능성이 있다. 이에 반해, 스타이렌 함유량을 50질량% 이상으로 함으로써, 코폴리머(C)와 스타이렌계 엘라스토머(B)의 상용성을 향상시킬 수 있다. 한편으로, 스타이렌 함유량이 90질량% 초과이면, 고온의 조건하에서, 절연층(130)이 유연해지기 쉬워, 변형되기 쉬워질 가능성이 있다. 스타이렌 함유량이 90질량% 초과이면, 소정량의 무수 말레산 단위를 확보하는 것이 곤란해진다. 이에 반해, 스타이렌 함유량을 90질량% 이하로 함으로써, 고온의 조건하에서의, 절연층(130)의 과잉한 유연화, 및 절연층(130)의 과잉한 변형을 억제할 수 있다. 즉, 기계 특성을 확보할 수 있다. 또한, 스타이렌 함유량을 90질량% 이하로 함으로써, 소정량의 무수 말레산 단위를 확보할 수 있다. 수지 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량에 대해서는 후술한다.
한편으로, 코폴리머(C) 중의 무수 말레산 단위의 함유량(이하, 간단히 「무수 말레산 함유량」이라고도 말한다)은, 예를 들어, 10질량% 이상 50질량% 이하인 것이 바람직하다. 무수 말레산 함유량을 10질량% 이상으로 함으로써, 수지 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량을 확보할 수 있다. 수지 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량에 대해서는 후술한다. 한편으로, 무수 말레산 함유량을 50질량% 이하로 함으로써, 소정량의 스타이렌 단위를 확보할 수 있다. 이것에 의해, 코폴리머(C)와 스타이렌계 엘라스토머(B)의 상용성을 향상시킬 수 있다.
한편, 코폴리머(C) 중에는, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위 이외의 다른 모노머 단위를 소정량으로 포함하고 있어도 된다.
또한, 코폴리머(C)의 유리 전이 온도는, 예를 들어, 110℃ 이상이다. 이것에 의해, 전력 케이블(10)이 과잉하게 유연화되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 전력 케이블(10)의 기계 특성을 확보할 수 있다.
한편으로, 코폴리머(C)의 유리 전이 온도는, 예를 들어, 140℃ 이하이다. 이것에 의해, 절연층(130)의 압출 공정에 있어서의 가공 온도의 조건하여도, 코폴리머(C)가 유리상(필러상)이 되는 것을 억제할 수 있어, 코폴리머(C)의 국소적인 응집을 억제할 수 있다. 그 결과, 절연층(130) 전체에 걸쳐 코폴리머(C)를 균일하게 분산시킬 수 있다.
또한, SPM에 의해 측정한 코폴리머(C)의 탄성률은, 예를 들어, 1300MPa 이상 3000MPa 이하인 것이 바람직하다. 한편, 측정 조건은 베이스 수지(A)에서 기재한 조건과 동일하다. 코폴리머(C)의 탄성률을 1300MPa 이상으로 함으로써, 강성을 확보할 수 있다. 한편으로, 코폴리머(C)의 탄성률을 3000MPa 이하로 함으로써, 유연성을 확보할 수 있다.
여기에서, 본 실시형태에서는, 수지 조성물 중의 코폴리머(C)의 함유량이 많고, 즉, 수지 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량이 종래보다도 많아져 있다.
구체적으로는, 수지 조성물 중의 코폴리머(C)의 함유량은, 베이스 수지(A) 및 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 예를 들어, 0.5질량부 이상이며, 바람직하게는 4질량부 이상이다. 코폴리머(C)의 함유량이 0.5질량부 미만이면, 수지 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량을 충분히 확보하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 무수 말레산 단위에 공간 전하를 충분히 트랩시킬 수 없을 가능성이 있다. 이에 반해, 코폴리머(C)의 함유량을 0.5질량부 이상으로 함으로써, 수지 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량을 충분히 확보할 수 있다. 이것에 의해, 무수 말레산 단위에 공간 전하를 충분히 트랩시킬 수 있다. 더욱이, 코폴리머(C)의 함유량을 4질량부 이상으로 함으로써, 무수 말레산 단위에 공간 전하를 안정적으로 트랩시킬 수 있다.
또한, 수지 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량은, 베이스 수지(A) 및 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 예를 들어, 0.1질량부 이상이며, 바람직하게는 0.8질량부 이상이다. 이것에 의해, 전술한 바와 마찬가지로, 무수 말레산 단위에 공간 전하를 충분히 트랩시킬 수 있다. 그 결과, 절연층(130)의 안정적인 절연성을 얻을 수 있다. 절연층(130)의 절연성에 대해서는 상세를 후술한다.
한편으로, 본 실시형태에서는, 수지 조성물 중의 코폴리머(C)의 함유량이 과다가 되는 것이 억제되어 있다.
구체적으로는, 수지 조성물 중의 코폴리머(C)의 함유량은, 베이스 수지(A) 및 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 20질량부 미만이며, 바람직하게는 15질량부 이하이다. 코폴리머(C)의 함유량이 20질량부 이상이면, 코폴리머(C) 중의 스타이렌 단위에 의한 변형에의 기여가 커진다. 그 결과, 고온 시에 전력 케이블(10)이 변형되기 쉬워진다. 이에 반해, 코폴리머(C)의 함유량을 20질량부 미만으로 함으로써, 코폴리머(C) 중의 스타이렌 단위에 의한 변형에의 기여를 작게 할 수 있다. 그 결과, 고온 시의 전력 케이블(10)의 변형을 억제할 수 있다. 더욱이, 코폴리머(C)의 함유량을 15질량부 이하로 함으로써, 고온 시의 전력 케이블(10)의 변형을 안정적으로 억제할 수 있다.
［그 외의 첨가제］
본 실시형태의 수지 조성물은, 그 외의 첨가제로서 이하의 재료를 포함하고 있어도 된다.
［가교제］
가교제는, 예를 들어, 유기 과산화물이다. 유기 과산화물로서는, 예를 들어, 다이큐밀 퍼옥사이드, 2,5-다이메틸-2,5-다이(t-뷰틸퍼옥시)헥세인, 1,3-비스(t-뷰틸퍼옥시아이소프로필)벤젠 등을 들 수 있다. 한편, 이들 중 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다.
수지 조성물이 가교제를 포함하는 경우에 있어서, 가교제의 함유량은, 한정되는 것이 아니다. 단, 가교제의 함유량은, (A) 성분 및 (B) 성분의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상 3.0질량부 이하인 것이 바람직하다. 가교제의 함유량을 3.0질량부 이하로 함으로써, 스코치에 대한 내성을 확보할 수 있다.
［산화 방지제］
산화 방지제로서는, 예를 들어, 2,2-싸이오-다이에틸렌비스［3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트］, 펜타에리트리틸-테트라키스［3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트］, 옥타데실 3-(3,5-다이-t-뷰틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 2,4-비스-［(옥틸싸이오)메틸］-o-크레졸, 2,4-비스-(n-옥틸싸이오)-6-(4-하이드록시-3,5-다이-t-뷰틸아닐리노)-1,3,5-트라이아진, 비스［2-메틸-4-｛3-n-알킬(C12 혹은 C14)싸이오프로피온일옥시｝-5-t-뷰틸페닐］설파이드, 및 4,4´-싸이오비스(3-메틸-6-t-뷰틸페놀) 등을 들 수 있다. 한편, 이들 중 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다.
수지 조성물이 산화 방지제를 포함하는 경우에 있어서, 산화 방지제의 함유량은, 한정되는 것이 아니다. 단, 산화 방지제의 함유량은, (A) 성분 및 (B) 성분의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상 0.5질량부 이하인 것이 바람직하다.
［활제］
활제는, 절연층(130)의 압출 공정에 있어서 수지 조성물의 유동성을 향상시키도록 작용한다. 본 실시형태의 활제는, 예를 들어, 지방산 금속염 또는 지방산 아마이드 등이다. 지방산 금속염으로서는, 예를 들어, 스테아르산 마그네슘, 스테아르산 아연, 스테아르산 알루미늄, 몬탄산 마그네슘 등을 들 수 있다. 또한, 지방산 아마이드로서는, 예를 들어, 올레산 아마이드 또는 스테아르산 아마이드 등을 들 수 있다. 한편, 이들 중 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다.
수지 조성물이 활제를 포함하는 경우에 있어서, 활제의 함유량은, 한정되는 것이 아니다. 단, 활제의 함유량은, (A) 성분 및 (B) 성분의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.01질량부 이상 0.5질량부 이하인 것이 바람직하다.
한편, 수지 조성물은, 예를 들어, 착색제를 추가로 포함하고 있어도 된다.
한편, 본 실시형태의 수지 조성물은, 예를 들어, 무기 충전제 등의 무기 화합물을 포함하고 있지 않다. 여기에서 말하는 「무기 화합물」이란, 유기 치환기를 포함하는 유기 화합물 이외의 화합물을 의미하고, 전술한 지방산 금속염 등은 포함하지 않는다. 즉, 본 실시형태의 수지 조성물 중에는, 일반적인 직류 전력 케이블용의 절연층에 첨가되는 무기 충전제 등은 의도적으로 혼합되지 않고, 무기 화합물은 거의 포함되어 있지 않다. 비록 본 실시형태의 수지 조성물 중에 무기 화합물이 포함되어 있었다고 해도, 수지 조성물 중에 불가피 불순물로서의 무기 화합물이 미량으로 포함되어 있을 뿐이다. 구체적으로는, 수지 조성물이 포함하는 무기 화합물의 함유량은, 베이스 수지(A) 및 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.01질량부 미만이다. 이것에 의해, 절연층(130)의 압출 공정에 있어서, 메시의 눈막힘을 억제할 수 있다.
(2) 직류 전력 케이블
다음에, 도 1을 이용하여 본 실시형태의 직류 전력 케이블에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 따른 직류 전력 케이블의 축방향에 직교하는 단면도이다.
본 실시형태의 전력 케이블(10)은, 이른바 고체 절연 직류 전력 케이블로서 구성되고, 예를 들어, 도체(110)와, 내부 반도전층(120)과, 절연층(130)과, 외부 반도전층(140)과, 차폐층(150)과, 시스(160)를 갖고 있다.
(도체(도전부))
도체(110)는, 예를 들어, 순구리, 구리 합금, 알루미늄, 또는 알루미늄 합금 등으로 이루어지는 복수의 도체 심선(도전 심선)을 꼬아 합치는[撚合] 것에 의해 구성되어 있다.
(내부 반도전층)
내부 반도전층(120)은, 도체(110)의 외주를 덮도록 마련되어 있다. 또한, 내부 반도전층(120)은, 반도전성을 갖고, 도체(110)의 표면측에 있어서의 전계 집중을 억제하도록 구성되어 있다. 내부 반도전층(120)은, 예를 들어, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-뷰틸 아크릴레이트 공중합체, 및 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체 등의 에틸렌계 공중합체, 올레핀계 엘라스토머, 및 전술한 저결정성 수지 등 중 적어도 어느 하나과, 도전성의 카본 블랙을 포함하고 있다.
(절연층)
절연층(130)은, 내부 반도전층(120)의 외주를 덮도록 마련되어 있다. 절연층(130)은, 전술한 본 실시형태의 수지 조성물을 포함하고 있다.
본 실시형태의 절연층(130)이 가교제에 의해 가교되어 있는 경우에는, 베이스 수지(A), 스타이렌계 엘라스토머(B) 및 코폴리머(C) 중 적어도 일부가 가교하고 있다. 한편, (A) 성분, (B) 성분 및 코폴리머(C) 중 다른 부에 가교하고 있지 않는 부분이 잔존하고 있어도 된다.
(외부 반도전층)
외부 반도전층(140)은, 절연층(130)의 외주를 덮도록 마련되어 있다. 또한, 외부 반도전층(140)은, 반도전성을 갖고, 절연층(130)과 차폐층(150) 사이에 있어서의 전계 집중을 억제하도록 구성되어 있다. 외부 반도전층(140)은, 예를 들어, 내부 반도전층(120)과 마찬가지의 재료에 의해 구성되어 있다.
(차폐층)
차폐층(150)은, 외부 반도전층(140)의 외주를 덮도록 마련되어 있다. 차폐층(150)은, 예를 들어, 구리 테이프를 권회하는 것에 의해 구성되거나, 혹은, 복수의 연동선(軟銅線) 등을 권회한 와이어 실드로서 구성되어 있다. 한편, 차폐층(150)의 내측이나 외측에, 고무 인포(引布) 등을 소재로 한 테이프가 권회되어 있어도 된다.
(시스)
시스(160)는, 차폐층(150)의 외주를 덮도록 마련되어 있다. 시스(160)는, 예를 들어, 폴리염화 바이닐 또는 폴리에틸렌에 의해 구성되어 있다.
(절연층의 절연성)
본 실시형태에서는, 절연층(130)이 전술한 수지 조성물에 의해 구성되어 있음으로써, 안정적인 절연성이 얻어진다.
구체적으로는, 본 실시형태의 절연층(130)은, 예를 들어, 고온 또한 고전계의 조건하에 있어서 측정한 이하의 절연성의 요건을 만족시킨다. 한편, 당해 측정은, 예를 들어, 절연층(130)의 두께 방향의 중앙부로부터 채취한 시트에 의해 행해진다. 이 때의 절연층(130)의 시트의 두께는, 예를 들어, 0.2mm이다.
온도 90℃ 및 직류 전계 50kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 절연층(130)의 시트의 체적 저항률은, 예를 들어, 1.0×1015Ω·cm 이상이며, 바람직하게는 1.0×1016Ω·cm 이상이다.
또한, 온도 90℃ 및 직류 전계 50kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 절연층(130)의 시트의 공간 전하 축적량은, 예를 들어, 100% 이하이며, 바람직하게는 25% 이하이다.
단, 공간 전하 축적량은, 전류 적분 전하법에 의해 구해진다. 전류 적분 전하법에서는, 시료로서의 시트와 직렬로 접속한 측정용 콘덴서에 전하를 축적시켜, 전류의 적분치인 전하량을 평가한다. 구체적으로는, 온도 90℃에서, 50kV/mm의 직류 전계를 시료에 연속 인가하고, 300초 경과 후에 있어서의 전하량 Q300과, 인가 직후(0초)에 있어서의 전하량 Q0에 기초하여, 하기 식에 의해 공간 전하 축적량을 구한다.
공간 전하 축적량=(Q300/Q0-1)×100
본 실시형태의 절연층(130)은, 예를 들어, 보다 엄격한 전계 조건하에 있어서도 이하의 절연성의 요건을 만족시킨다.
온도 90℃ 및 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 절연층(130)의 시트의 체적 저항률은, 1.0×1015Ω·cm 이상이며, 바람직하게는 1.0×1016Ω·cm 이상이다.
또한, 온도 90℃ 및 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 절연층(130)의 시트의 공간 전하 축적량은, 100% 이하이며, 바람직하게는 25% 이하이다.
(형상 안정성)
또한, 본 실시형태의 절연층(130)은, 예를 들어, 고온의 조건하에서의 이하의 형상 안정성의 요건을 만족시킨다.
JIS C3005에 준거하여, 온도 120℃ 및 하중 2kg의 조건하에 있어서 측정한 절연층(130)의 가열 변형률은, 40% 이하이다.
(압출 안정성: 길이 방향의 절연성)
더욱이, 본 실시형태의 절연층(130)은, 압출 공정에 있어서 메시의 눈막힘을 억제함으로써, 길이 방향에 걸쳐 균일한 절연성의 요건을 만족시킨다.
구체적으로는, 절연층(130)은, 예를 들어, 이하의 직류 파괴 강도의 변동률의 식(1)을 만족시킨다.
(EMAX-EMIN)/EAVE≤0.2 ···(1)
단, 여기에서의 직류 파괴 강도는, 도체(110)의 길이 방향으로 소정 간격을 띄워 절연층(130)의 복수 개소에서 채취한 복수의 시트의 각각에 있어서, 온도 90℃의 조건하에서 직류 전계를 인가하여, 해당 시트가 절연 파괴되었을 때의 전계 강도이다. EMAX, EMIN 및 EAVE는, 각각, 당해 복수의 시트의 직류 파괴 강도 중의 최대치, 최소치 및 평균치이다.
(구체적 치수 등)
전력 케이블(10)에 있어서의 구체적인 각 치수로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 도체(110)의 직경은 5mm 이상 75mm 이하이고, 내부 반도전층(120)의 두께는 0.5mm 이상 3mm 이하이며, 절연층(130)의 두께는 1mm 이상 35mm 이하이고, 외부 반도전층(140)의 두께는 0.5mm 이상 3mm 이하이며, 차폐층(150)의 두께는 1mm 이상 5mm 이하이고, 시스(160)의 두께는 1mm 이상이다. 본 실시형태의 전력 케이블(10)에 적용되는 직류 전압은, 예를 들어 20kV 이상이다.
(3) 직류 전력 케이블의 제조 방법
다음에, 본 실시형태의 직류 전력 케이블의 제조 방법에 대해 설명한다. 이하, 스텝을 「S」라고 약칭한다.
(S100: 수지 조성물 준비 공정)
우선, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지(A)와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머(B)와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머(C)를 갖는 수지 조성물을 준비한다.
베이스 수지(A)와, 스타이렌계 엘라스토머(B)와, 코폴리머(C)와, 그 외의 첨가제를 밴버리 믹서나 니더 등의 혼합기로 혼합(혼련)하여, 혼합재를 형성한다.
혼합재를 형성하면, 당해 혼합재를 압출기로 조립(造粒)한다. 이것에 의해, 절연층(130)을 구성하게 되는 펠릿상의 수지 조성물이 형성된다. 한편, 혼련 작용이 높은 2축형의 압출기를 이용하여, 혼합부터 조립까지의 공정을 일괄하여 행해도 된다.
이 때, 본 실시형태에서는, 수지 조성물 중의 코폴리머(C)의 함유량을, 베이스 수지(A) 및 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상 20질량부 미만으로 한다.
또는, 수지 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량을, 베이스 수지(A) 및 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상 4질량부 미만으로 해도 된다.
또한, 이 때, 본 실시형태에서는, 수지 조성물 중의 스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량을, 코폴리머(C)의 함유량 이상으로 한다.
또한, 이 때, 본 실시형태에서는, 코폴리머(C)를, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는 재료로 한다.
(S200: 도체 준비 공정)
한편으로, 복수의 도체 심선을 꼬아 합치는 것에 의해 형성된 도체(110)를 준비한다.
(S300: 케이블 코어 형성 공정(압출 공정))
다음에, 3층 동시 압출기 중, 내부 반도전층(120)을 형성하는 압출기 A에, 예를 들어, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체와, 도전성의 카본 블랙이 미리 혼합된 내부 반도전층용 수지 조성물을 투입한다.
절연층(130)을 형성하는 압출기 B에, 상기한 펠릿상의 수지 조성물을 투입한다.
외부 반도전층(140)을 형성하는 압출기 C에, 압출기 A에 투입한 내부 반도전층용 수지 조성물과 마찬가지의 재료로 이루어지는 외부 반도전층용 수지 조성물을 투입한다.
다음에, 압출기 A∼C로부터의 각각의 압출물을 코먼 헤드로 유도하고, 도체(110)의 외주에, 내측으로부터 외측을 향해, 내부 반도전층(120), 절연층(130) 및 외부 반도전층(140)을 동시에 압출한다.
본 실시형태에서는, 그 후, 질소 가스 등으로 가압된 가교관 내에서, 적외선 히터에 의한 복사에 의해 가열하거나, 고온의 질소 가스 또는 실리콘유 등의 열매체를 통해서 열전달시키거나 하는 것에 의해, 절연층(130)을 가교시킨다. 이것에 의해, 도체(110), 내부 반도전층(120), 절연층(130) 및 외부 반도전층(140)에 의해 구성되는 케이블 코어가 형성된다.
(S400: 차폐층 형성 공정)
다음에, 외부 반도전층(140)의 외측에, 예를 들어 구리 테이프를 권회하는 것에 의해 차폐층(150)을 형성한다.
(S500: 시스 형성 공정)
다음에, 압출기에 염화 바이닐을 투입하고 압출하는 것에 의해, 차폐층(150)의 외주에, 시스(160)를 형성한다.
이상에 의해, 고체 절연 직류 전력 케이블로서의 전력 케이블(10)이 제조된다.
(4) 본 실시형태에 따른 효과
본 실시형태에 의하면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 발휘한다.
(a) 본 실시형태에서는, 절연층(130)을 구성하는 수지 조성물이, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지(A)와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머(B)와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머(C)를 갖고 있다. 스타이렌 단위를 포함하는 코폴리머(C) 중에, 주쇄를 구성하는 1개의 모노머 단위로서 무수 말레산 단위를 혼입함으로써, 자유롭게 코폴리머(C)를 분자 설계할 수 있다. 이것에 의해, 1분자 중의 무수 말레산 단위의 함유량을 용이하게 늘릴 수 있다. 당해 코폴리머(C)를 전술한 스타이렌계 엘라스토머(B)와 함께 베이스 수지(A)와 혼합함으로써, 절연층(130) 중에 무수 말레산을 균일하게 분산시키면서, 절연층(130) 전체에서의 무수 말레산 단위의 총함유량을 늘릴 수 있다. 이것에 의해, 절연층(130) 중에 균일하게 분산된 극성기로서의 무수 말레산 단위에, 공간 전하를 트랩시킬 수 있다. 즉, 절연층(130)에 있어서, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제할 수 있다.
이와 같이, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제함으로써, 절연층(130)의 안정적인 절연성을 얻을 수 있다. 구체적으로는, 절연층(130)을 고온이어도 고내압으로 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 본 실시형태의 전력 케이블(10)에 의해 안정적인 직류 송전이 가능해진다.
(b) 수지 조성물 중(즉, 절연층(130) 중)의 코폴리머(C)의 함유량은, 베이스 수지(A) 및 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상이다. 이것에 의해, 절연층(130) 중의 무수 말레산 단위의 총함유량을 용이하게 확보할 수 있다. 구체적으로는, 수지 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량을, 0.1질량부 이상으로 할 수 있다.
무수 말레산 단위의 총함유량을, 0.1질량부 이상으로 함으로써, 무수 말레산 단위에 공간 전하를 충분히 트랩시킬 수 있다. 그 결과, 절연층(130)을 고온이어도 고내압으로 하는 것이 가능해진다.
(c) 수지 조성물 중(즉, 절연층(130) 중)의 스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량은, 코폴리머(C)의 함유량 이상이다. 이것에 의해, 베이스 수지(A) 중에 있어서, 스타이렌계 엘라스토머(B)를 충분히 개재시키면서, 코폴리머(C)를 균일하게 분산시킬 수 있다. 그 결과, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제할 수 있다. 전술한 바와 같이, 특히 고온에 있어서의 절연성을 향상시킬 수 있다.
(d) 코폴리머(C)는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는다.
여기에서, 코폴리머(C)가 고온하에서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하고 있는 경우에 대해 생각한다. 이 경우, 압출 공정, 가교 공정, 및 절연층이 흡습할 수 있는 부설 환경 등 중 적어도 어느 하나에 있어서, 수지 조성물이 고온 또는 고습에 노출되었을 때에, 측쇄가 탈리되어, 절연층 중에 당해 측쇄에 기인한 저분자량 성분이 발생한다. 이와 같은 저분자량 성분이 발생하면, 절연층 중의 저분자량 성분에 있어서, 국소적으로 공간 전하가 축적되어 버린다. 즉, 전술한 코폴리머(C)의 극성기로서의 무수 말레산 단위를 분산시켰다고 해도, 분산된 무수 말레산에 의한 공간 전하의 트랩 효과가 얻어지지 않는 부분이 생겨 버릴 가능성이 있다.
이에 반해, 본 실시형태에서는, 코폴리머(C)가 전술과 같은 측쇄를 포함하지 않음으로써, 비록 압출 공정 및 가교 공정 등에 있어서 수지 조성물이 고온에 노출되었다고 해도, 측쇄의 탈리를 억제하여, 당해 측쇄에 기인한 저분자량 성분의 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 저분자량 성분에 있어서의 공간 전하의 축적을 억제할 수 있다. 즉, 분산된 무수 말레산에 의한 공간 전하의 트랩 효과를 균일하게 얻는 것이 가능해진다.
(e) 수지 조성물 중(즉, 절연층(130) 중)의 코폴리머(C)의 함유량은, 베이스 수지(A) 및 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 20질량부 미만이다. 이것에 의해, 코폴리머(C) 중의 스타이렌 단위에 의한 변형에의 기여를 작게 할 수 있다. 그 결과, 고온 시의 전력 케이블(10)의 변형을 억제할 수 있다. 즉, 고온 시의 전력 케이블(10)의 형상에 있어서도 내열성을 향상시킬 수 있다.
(f) 본 실시형태에서는, 절연층(130)은, 무기 충전제 등의 무기 화합물을 포함하고 있지 않다. 구체적으로는, 절연층(130) 중의 무기 화합물의 함유량은, 베이스 수지(A) 및 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.01질량부 미만이다. 이것에 의해, 절연층(130)의 압출 공정에 있어서, 메시의 눈막힘을 억제할 수 있다.
절연층(130)의 압출 공정에 있어서, 메시의 눈막힘을 억제함으로써, 절연층(130)의 절연성이 도체(110)의 길이 방향으로 흐트러지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 절연층(130) 자체의 성형성의 저하를 억제할 수 있다.
그 결과, 장척인 전력 케이블을 연속적인 압출 공정으로 제조할 수 있음과 함께, 당해 장척인 전력 케이블 전체로서 안정적인 절연성을 얻을 수 있다.
(5) 본 개시의 일 실시형태의 변형예
전술한 실시형태는, 필요에 따라서, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
이하, 전술의 실시형태와 상이한 요소에 대해서만 설명하고, 전술한 실시형태에서 설명한 요소와 실질적으로 동일한 요소는, 설명을 생략한다.
［변형예 1］
변형예 1에서는, 베이스 수지(A)는, 예를 들어, 폴리올레핀에 무수 말레산이 그래프트된 무수 말레산 변성 폴리올레핀을 추가로 포함하고 있어도 된다.
무수 말레산 변성 폴리올레핀을 구성하는 폴리올레핀은, 예를 들어, 베이스 수지(A)에 포함되는 다른 폴리올레핀과 마찬가지이다. 구체적으로는, 무수 말레산 변성 폴리올레핀을 구성하는 폴리올레핀은, 예를 들어, 폴리에틸렌이다.
무수 말레산 변성 폴리올레핀 중의 폴리올레핀에 대한 무수 말레산의 변성률(공중합률)은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 0.1% 이상 5% 이하이다. 폴리올레핀에 대한 무수 말레산의 변성률을 0.1% 이상으로 하는 것에 의해, 베이스 수지(A)와 코폴리머(C)의 상용성을 향상시켜, 코폴리머(C)를 균일하게 분산시킬 수 있다. 한편, 폴리올레핀에 대한 무수 말레산의 변성률을 5% 이하로 하는 것에 의해, 절연층(130)을 안정적으로 성형할 수 있다.
수지 조성물 중의 무수 말레산 변성 폴리올레핀의 함유량은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, (A) 성분 및 (B) 성분의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 예를 들어, 1질량부 이상 10질량부 이하이다. 무수 말레산 변성 폴리올레핀의 함유량을 1질량부 이상으로 하는 것에 의해, 베이스 수지(A)와 코폴리머(C)의 상용성이 향상되어, 코폴리머(C)를 균일하게 분산시킬 수 있다. 한편, 무수 말레산 변성 폴리올레핀의 함유량을 10질량부 이하로 하는 것에 의해, 절연층(130)을 안정적으로 성형할 수 있다.
변형예 1에 의하면, 베이스 수지(A)가 무수 말레산 변성 폴리에틸렌을 추가로 포함함으로써, 절연층(130) 전체에서의 무수 말레산 단위의 총함유량을 추가로 늘릴 수 있다. 또한, 베이스 수지(A)가 무수 말레산 변성 폴리에틸렌을 추가로 포함함으로써, 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머(C)와 베이스 수지(A)의 상용성을 향상시킬 수 있다. 이것에 의해, 절연층(130) 중에 무수 말레산을 균일하게 분산시킬 수 있다. 그 결과, 절연층(130)에 있어서, 공간 전하의 국소적인 축적을 안정적으로 억제할 수 있다.
［변형예 2］
변형예 2에서는, 수지 조성물은, 압출 공정에 있어서 메시의 눈막힘이 생기지 않을 정도로 미량의 무기 충전제를 추가로 포함하고 있어도 된다.
무기 충전제로서는, 예를 들어, 산화 마그네슘(MgO), 이산화 실리콘, 산화 아연, 산화 알루미늄, 산화 타이타늄, 산화 지르코늄, 카본 블랙, 및, 이들 중 2종 이상을 혼합한 혼합물 중 적어도 어느 하나를 들 수 있다.
산화 마그네슘을 형성하는 방법으로서는, 예를 들어, Mg 증기와 산소를 접촉시키는 기상법, 또는 해수 원료로부터 형성하는 해수법을 들 수 있다. 본 실시형태에서의 무기 충전제를 형성하는 방법은, 기상법 또는 해수법의 어느 방법이어도 된다.
이산화 실리콘으로서는, 예를 들어, 퓸드 실리카, 콜로이달 실리카, 침강 실리카, 폭연(爆煙)법 실리카 중 적어도 어느 하나를 들 수 있다. 이들 중에서도, 이산화 실리콘으로서는 퓸드 실리카가 바람직하다.
본 변형예에서는, 수지 조성물 중의 무기 충전제의 함유량은, (A) 성분 및 (B) 성분의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 예를 들어, 1질량부 미만이다. 이와 같이 함유량을 미량으로 함으로써, 압출 공정에서의 메시의 눈막힘을 억제할 수 있다.
한편, 본 변형예에서는, 무기 충전제의 함유량의 하한치는, 무기 충전제를 첨가할 수 있다면, 한정되는 것은 아니다.
본 변형예에서는, 무기 충전제의 체적 평균 입경(MV: Mean Volume Diameter)(후술 X)은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 1μm 이하, 바람직하게는, 700nm 이하, 보다 바람직하게는 100nm 이하이다.
한편, 여기에서 말하는 「체적 평균 입경(MV)」은, 입자의 입자경을 di, 입자의 체적 Vi로 했을 때, 이하의 식으로 구해진다.
MV=Σ(Vidi)/ΣVi
한편, 체적 평균 입경의 측정에는, 동적 광산란식 입자경·입도 분포 측정 장치가 이용된다.
한편, 무기 충전제의 체적 평균 입경의 하한치에 대해서도, 특별히 한정되는 것은 아니다.
단, 무기 충전제를 안정적으로 형성하는 관점에서는, 무기 충전제의 체적 평균 입경은, 예를 들어, 1nm 이상, 바람직하게는 5nm 이상이다.
본 변형예에서는, 무기 충전제 중 적어도 일부는, 실레인 커플링제에 의해 표면 처리되어 있어도 된다. 무기 충전제와 베이스 수지 사이의 계면의 밀착성을 향상시킬 수 있어, 절연층(130)의 기계 특성이나 절연성을 향상시킬 수 있다.
변형예 2에 의하면, 수지 조성물이 미량의 무기 충전제를 추가로 포함하고 있음으로써, 압출 공정에 있어서의 메시의 눈막힘을 억제하면서, 절연층(130)의 절연성 향상 효과를 안정적으로 얻을 수 있다.
＜본 개시의 다른 실시형태＞
이상, 본 개시의 실시형태에 대해 구체적으로 설명했지만, 본 개시는 전술한 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경 가능하다.
전술한 실시형태 및 변형예에서는, 각각, 베이스 수지(A)가 폴리올레핀을 포함하는 경우, 베이스 수지(A)가 추가로 무수 말레산 변성 폴리올레핀을 포함하는 경우에 대해 설명했지만, 수지 조성물은, 베이스 수지(A)로서, 이들 외에, 올레핀과 극성 모노머의 공중합체를 포함하고 있어도 된다. 올레핀과 극성 모노머의 공중합체로서는, 예를 들어, 에틸렌-에틸 아크릴레이트(에틸렌-아크릴산 에틸) 공중합체, 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-뷰틸 아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-글라이시딜 메타크릴레이트 공중합체 등을 들 수 있다. 한편, 이들 중 2종류 이상을 조합하여 이용해도 된다.
전술한 실시형태 및 변형예에서는, 수지 조성물이 가교제 등의 첨가제를 포함하고, 절연층(130)이 가교제에 의해 가교되는 경우에 대해 설명했지만, 절연층(130)은 가교되어 있지 않아도 된다.
특히, 베이스 수지(A)가 폴리프로필렌을 포함하는 경우에는, 절연층(130)이 비가교여도 된다. 이 경우, 절연층(130)이 비가교여도, 전력 케이블(10)로서 요구되는 절연성을 만족시킬 수 있다. 또한, 절연층(130)이 비가교임으로써, 절연층(130)을 리사이클할 수 있다.
베이스 수지가 폴리프로필렌을 포함하는 경우에는, 전술한 재료 중에서도, 스타이렌계 엘라스토머(B)는, 예를 들어, 프로필렌 단위 및 뷰틸렌 단위 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 베이스 수지(A)와 스타이렌계 엘라스토머(B)의 상용성을 향상시킬 수 있다.
실시예
다음에, 본 개시에 따른 실시예를 설명한다. 이들 실시예는 본 개시의 일례이며, 본 개시는 이들 실시예에 의해 한정되지 않는다.
(1) 전력 케이블의 샘플에 대해
이하의 수순에 의해, 시료 A1∼A11, B1∼B9의 각각의 전력 케이블을 제조했다.
(1-1) 수지 조성물의 제조
이하의 배합제를 밴버리 믹서에 의해 혼합하고, 압출기로 조립함으로써, 펠릿상의 수지 조성물을 제조했다.
［베이스 수지(A)］
저밀도 폴리에틸렌(LDPE)(밀도 d=0.920g/cm3, MFR=1g/10min, SPM 탄성률 500MPa): 0질량부 이상 100질량부 이하
폴리프로필렌(프로필렌 랜덤 중합체, 아이소택틱, 밀도 d=0.900g/cm3, MFR=0.6g/10min, SPM 탄성률 1100MPa): 0 또는 98질량부
무수 말레산 변성 폴리에틸렌(변성률 0.3%, SPM 탄성률 500MPa): 0 또는 5질량부
［스타이렌계 엘라스토머(B)］
B1, B2 및 B3: 각각, 수소화 스타이렌 뷰타다이엔 스타이렌 블록 공중합체(SEBS)
(이하, 기재순으로 B1, B2, B3)
(B) 성분 중의 에틸렌 함유량: 20질량%, 37질량%, 44질량%
(B) 성분 중의 스타이렌 함유량: 65질량%, 40질량%, 30질량%
(B) 성분의 SPM 탄성률: 50MPa, 300MPa, 100MPa
(B) 성분의 함유량: 0질량부 이상 30질량부 이하
한편, (A) 성분 및 (B) 성분의 합계의 함유량을 100질량부로 했다.
［코폴리머(C)］
C1 및 C2: 스타이렌-무수 말레산 공중합체(유리 전이 온도: 115℃)
그 외: 스타이렌-무수 말레산-알릴 에터 공중합체(유리 전이 온도: 115℃)
C1 및 C2의 각각의 스타이렌 함유량: 75질량%, 80질량%
C1 및 C2의 각각의 무수 말레산 함유량: 25질량%, 20질량%
C1 및 C2의 각각의 SPM 탄성률: 1500MPa, 1300MPa (C) 성분의 함유량: 0질량부 이상 20질량부 이하
한편, 스타이렌-무수 말레산-알릴 에터 공중합체의 무수 말레산 함유량: 25질량%
한편, 전술한 「SPM 탄성률」이란, SPM에 의해 측정한 탄성률을 의미한다. SPM에 의한 탄성률 측정에서는, 25℃에서, 실리콘으로 이루어지고 곡률 반경이 20nm 미만인 선단을 갖는 캔틸레버에 의해, 폴리올레핀의 10μm각의 범위 내를 6만회 태핑하는 조건하에서 행했다.
［그 외의 첨가제］
(무기 충전제)
재료: 기상법 산화 마그네슘(MgO)(체적 평균 입경: 50nm)
무기 충전제의 함유량: 0질량부 이상 2질량부 이하
(산화 방지제)
재료: 페놀계 산화 방지제(4,4´-싸이오비스(3-메틸-6-t-뷰틸 페놀))
산화 방지제의 함유량: 0질량부 이상 0.3질량부 이하
(활제)
재료: 지방산 아마이드
활제의 함유량: 0질량부 이상 0.01질량부 이하
(가교제)
재료: 유기 과산화물(2,5-다이메틸-2,5-다이(tert-뷰틸퍼옥시)헥세인)
가교제의 함유량: 0질량부 이상 1.5질량부 이하
(1-2) 전력 케이블의 샘플의 제조
다음에, 직경이 14mm의 희박 구리 합금제의 도체 심선을 꼬아 합치는 것에 의해 형성된 도체를 준비했다. 도체를 준비하면, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체를 포함하는 내부 반도전층용 수지 조성물과, 전술 (1-1)에서 준비한 절연층용의 수지 조성물과, 내부 반도전층용 수지 조성물과 마찬가지의 재료로 이루어지는 외부 반도전층 수지 조성물을 각각 압출기 A∼C에 투입했다. 압출기 A∼C로부터의 각각의 압출물을 코먼 헤드로 유도하고, 도체의 외주에, 내측으로부터 외측을 향해, 내부 반도전층, 절연층 및 외부 반도전층을 동시에 압출했다. 이 때, 내부 반도전층, 절연층 및 외부 반도전층의 두께를, 각각, 1mm, 14mm, 1mm로 했다. 그 후, 전술한 압출 성형물을 약 250℃에서 가열함으로써, 절연층용의 수지 조성물을 가교시켰다. 그 결과, 중심으로부터 외주를 향해, 도체, 내부 반도전층, 절연층 및 외부 반도전층을 갖는 전력 케이블의 샘플을 제조했다.
이상의 공정에 의해, 수지 조성물이 상이한 전력 케이블의 시료 A1∼A11, 시료 B1∼B9를 제조했다.
(2) 평가
전력 케이블의 시료 A1∼A11, 시료 B1∼B9의 각각에 있어서, 이하의 평가를 행했다. 한편, 후술하는 「수지압 상승률」은, 절연층의 압출 공정 시에 평가했다.
［샘플 가공］
전력 케이블의 시료 A1∼A11, 시료 B1∼B9의 각각에 있어서, 절연층의 초기 압출 위치로부터 100m 이내의 위치에서의 절연층을 외주면으로부터 깎아썰기(桂剝; thinly slicing) 했다. 다음에, 절연층의 두께 방향의 중앙부로부터 0.20mm의 두께를 갖는 절연층의 시트를 형성했다. 이 때, 거의 동일 주(周)로부터 복수의 시트를 형성했다.
한편, 후술하는 길이 방향의 절연성의 평가에 있어서는, 도체의 길이 방향으로 100m의 간격을 띄워 절연층의 10개소의 각각에서 시트를 채취함으로써, 합계로 10매의 시트를 채취했다. 한편, 각각의 채취 위치에 있어서, 두께 방향의 중앙부로부터 시트를 채취했다.
［공간 전하 특성］
공간 전하 축적량은, 전술한 전류 적분 전하법에 의해 구했다. 구체적으로는, 온도 90℃에서, 50kV/mm의 직류 전계를 각 시료에 연속 인가하고, 300초 경과 후에 있어서의 전하량 Q300과, 인가 직후(0초)에 있어서의 전하량 Q0에 기초하여, 전술한 식으로부터 공간 전하 축적량(%)을 구했다. 당해 공간 전하 축적량이 25% 이하인 경우를 A(최량)로 하고, 공간 전하 축적량이 25% 초과 100% 이하인 경우를 B(양호)로 하고, 공간 전하 축적량이 100% 초과인 경우를 C(불량)로 하여 평가했다.
［체적 저항률］
전술한 절연층의 시트를 온도 90℃의 실리콘 오일 중에 침지시키고, 직경 25mm의 평판 전극을 이용하고, 50kV/mm 또는 75kV/mm의 직류 전계를 절연층의 시트에 인가함으로써, 체적 저항률을 측정했다. 당해 체적 저항률이 1×1016Ω·cm 이상인 경우를 A(최량)로 하고, 체적 저항률이 1×1015Ω·cm 이상 1×1016Ω·cm 미만인 경우를 B(양호)로 하고, 체적 저항률이 1×1015Ω·cm 미만인 경우를 C(불량)로 하여 평가했다.
［직류 파괴 강도］
전술한 절연층의 시트를 온도 90℃의 실리콘 오일 중에 침지시키고, 직경 25mm의 평판 전극을 이용하고, 4kV/min의 속도로 인가 전압을 상승시켰다. 절연층의 시트가 절연 파괴에 이르렀을 때에, 이 때에 인가하고 있던 전압을 시트 두께로 나눔으로써, 해당 절연층의 시트의 직류 파괴 강도를 구했다. 당해 직류 파괴 강도가 200kV/mm 이상인 경우를 A(최량)로 하고, 직류 파괴 강도가 160kV/mm 이상 200kV/mm 미만인 경우를 B(양호)로 하고, 직류 파괴 강도가 160kV/mm 미만인 경우를 C(불량)로 하여 평가했다.
［가열 변형률］
JIS C3005에 준거하여, 온도 120℃ 및 하중 2kg의 조건하에 있어서, 절연층(130)의 시트의 가열 변형률을 측정했다. 당해 가열 변형률이 40% 이하인 경우를 A(양호)로 하고, 가열 변형률이 40% 초과인 경우를 B(불량)로 하여 평가했다.
［압출 안정성: 수지압 상승률］
전술한 절연층의 압출 공정에 있어서, 수지압 상승률을 측정했다. 이 때, 수지압 상승률은, 초기의 수지압에 대한 2시간 경과 시의 수지압의 비율(%)이다. 해당 수지압 상승률이 1% 이하인 경우를 A(양호)로 하고, 수지압 상승률이 1% 초과인 경우를 B(불량)로 하여 평가했다.
［압출 안정성: 길이 방향의 절연성］
전술한 바와 같이, 도체의 길이 방향으로 소정 간격을 띄워 절연층의 10개소에서 채취한 10매의 시트의 각각에 있어서, 전술한 ［직류 파괴 강도］에 기재된 측정 조건과 마찬가지의 측정 조건에 의해, 직류 파괴 강도를 측정했다. 즉, 직류 파괴 강도는, 온도 90℃의 조건하에서 직류 전계를 인가하여, 해당 시트가 절연 파괴되었을 때의 전계 강도이다. 이들의 결과로부터, ｛(EMAX-EMIN)/EAVE｝×100에 의해, 직류 파괴 강도의 변동률(%)을 구했다. 해당 직류 파괴 강도의 변동률이 20% 이하인 경우를 A(양호)로 하고, 직류 파괴 강도의 변동률이 20% 초과인 경우를 B(불량)로 하여 평가했다.
(3) 결과
전력 케이블의 샘플의 평가를 실시한 결과를 이하의 표 1 및 표 2에 나타낸다. 한편, 표 1 및 표 2에 있어서, 배합제의 함유량의 단위는, 「질량부」이다. 「(B) 성분/(C) 성분의 비율」이란, (C) 성분의 함유량에 대한 (B) 성분의 함유량의 비율을 의미한다.
(시료 B6)
스타이렌계 엘라스토머(B), 코폴리머(C) 및 무기 충전제를 포함하지 않는 시료 B6에서는, 직류 전계 50kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 공간 전하 축적량 및 체적 저항률과, 직류 파괴 강도가 각각 불량이었다. 시료 B6에서는, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제하는 재료를 포함하지 않았기 때문에, 절연성이 저하되었다고 생각된다.
(시료 B8)
스타이렌계 엘라스토머(B), 코폴리머(C) 및 무기 충전제를 포함하지 않지만, 무수 말레산 변성 폴리에틸렌을 포함하는 시료 B8에서는, 직류 전계 50kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 공간 전하 축적량 및 체적 저항률과, 직류 파괴 강도는, 각각, 양호했다. 그렇지만, 보다 엄격한 조건으로서, 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 공간 전하 축적량 및 체적 저항률이 각각 불량이었다. 시료 B8에서는, 조성물 중의 극성기의 총함유량을 충분히 확보할 수 없었기 때문에, 엄격한 조건하에서는, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제할 수 없었다고 생각된다.
(시료 B9)
스타이렌계 엘라스토머(B) 및 코폴리머(C)를 포함하지 않지만, 무기 충전제를 포함하는 시료 B9에서는, 절연성과 관련되는 평가 결과는, 양호했다. 그렇지만, 압출 공정에 있어서의 수지압 상승률, 및 케이블의 길이 방향에 있어서의 직류 파괴 강도의 변동률이 불량이었다. 시료 B9에서는, 절연층의 압출 공정 중에, 무기 충전제의 응집에 기인하여, 메시가 눈막힘되었기 때문에, 절연성이 케이블의 길이 방향으로 흐트러지고 있었다고 생각된다.
(시료 B1 및 B4)
코폴리머(C)의 함유량을 0.5질량부 미만으로 한 시료 B1과, 코폴리머(C)를 포함하지 않는 시료 B4는, 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량이 0.1질량부 미만이었다. 이들 시료에서는, 직류 파괴 강도는 양호했지만, 직류 전계 50kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 공간 전하 축적량 및 체적 저항률이 불량이었다. 시료 B1 및 B4에서는, 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량을 충분히 확보할 수 없었기 때문에, 무수 말레산 단위에 공간 전하를 충분히 트랩시킬 수 없었다고 생각된다.
(시료 B3 및 B5)
스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량을 코폴리머(C)의 함유량 미만(즉, (B) 성분/(C) 성분의 비율을 1 미만)으로 한 시료 B3과, 스타이렌계 엘라스토머(B)를 포함하지 않는 시료 B5는, 직류 파괴 강도는 양호했다. 그렇지만, 시료 B5에서는, 직류 전계 50kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 공간 전하 축적량 및 체적 저항률이 불량이었다. 한편으로, 시료 B3에서는, 약간 절연성이 좋아지지만, 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 공간 전하 축적량 및 체적 저항률이 각각 불량이었다. 시료 B3 및 B5에서는, 베이스 수지(A) 중에서 스타이렌계 엘라스토머(B)가 충분히 개재할 수 없어, 코폴리머(C)를 균일하게 분산시킬 수 없었다. 이 때문에, 공간 전하의 국소적인 축적을 억제할 수 없었다고 생각된다.
(시료 B2)
코폴리머(C)의 함유량을 20질량부 이상으로 한 시료 B2에서는, 절연성은 양호했지만, 가열 변형률이 불량이었다. 시료 B2에서는, 코폴리머(C) 중의 스타이렌 단위에 의한 변형에의 기여가 컸기 때문에, 고온 시에 절연층이 변형되기 쉬워졌다고 생각된다.
(시료 B7)
코폴리머(C)로서 스타이렌-무수 말레산-알릴 에터 공중합체를 포함하는 시료 B7에서는, 직류 전계 50kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 공간 전하 축적량 및 체적 저항률과, 직류 파괴 강도가 각각 불량이었다. 시료 B7에서는, 코폴리머(C) 중의 알릴 에터가 압출 공정 또는 가교 공정 중에 탈리 및 분해되어, 저분자량 성분이 발생하고 있었다. 이 때문에, 저분자량 성분이 국소적으로 공간 전하로서 축적하고 있었다. 그 결과, 절연성이 저하되었다고 생각된다.
(시료 A1∼A11)
시료 A1∼A11에서는, 코폴리머(C)의 함유량, 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량, 코폴리머(C)의 측쇄의 각각의 요건을 만족시키고 있었다. 시료 A1∼A11의 결과에서는, 직류 전계 50kV/mm 및 75kV/mm의 각각의 조건하에 있어서 측정한 공간 전하 축적량 및 체적 저항률과, 직류 파괴 강도가 각각 양호했다. 또한, 가열 변형률이 양호했다. 게다가 압출 공정에 있어서의 수지압 상승률, 및 케이블의 길이 방향에 있어서의 직류 파괴 강도의 변동률도 양호했다.
시료 A1∼A11에서는, 코폴리머(C)의 함유량을 0.5질량부 이상으로 함으로써, 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량을, 0.1질량부 이상으로 할 수 있었다. 이것에 의해, 무수 말레산 단위에 공간 전하를 충분히 트랩시킬 수 있었다. 그 결과, 절연층을 고온이어도 고내압으로 할 수 있었음을 확인했다.
이들 중에서도, 코폴리머(C)의 함유량을 4질량부 이상으로 한 시료 A1∼A3에서는, 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 공간 전하 축적량 및 체적 저항률이 최량이었다.
시료 A1∼A3에서는, 조성물 중의 무수 말레산 단위의 총함유량을, 0.8질량부 이상으로 할 수 있었다. 이것에 의해, 무수 말레산 단위에 공간 전하를 안정적으로 트랩시킬 수 있었다. 그 결과, 보다 안정적인 절연성을 얻을 수 있었음을 확인했다.
시료 A1∼A11에서는, 코폴리머(C)가, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않음으로써, 저분자량 성분에 있어서의 공간 전하의 축적을 억제할 수 있었음을 확인했다.
시료 A1∼A11에서는, 코폴리머(C)의 함유량을 20질량부 미만으로 함으로써, 코폴리머(C) 중의 스타이렌 단위에 의한 변형에의 기여를 작게 할 수 있었다. 그 결과, 고온 시의 전력 케이블의 변형을 억제할 수 있었음을 확인했다.
시료 A1∼A10에서는, 조성물 중의 무기 화합물(무기 충전제)의 함유량을 0.01질량부 미만으로 함으로써, 절연층의 압출 공정에 있어서, 메시의 눈막힘을 억제할 수 있었다. 그 결과, 길이 방향의 절연성의 격차를 억제할 수 있었음을 확인했다.
한편, 시료 A11에서는, 1질량부 미만의 무기 충전제를 포함함으로써, 압출 공정에 있어서의 메시의 눈막힘을 억제하면서, 절연층의 절연성 향상 효과를 안정적으로 얻을 수 있었음을 확인했다.
시료 A9에서는, 베이스 수지(A)가 무수 말레산 변성 폴리에틸렌을 추가로 포함함으로써, 무수 말레산 단위의 총함유량을 늘릴 수 있었다. 그 결과, 공간 전하의 국소적인 축적을 안정적으로 억제할 수 있었음을 확인했다.
＜본 개시의 바람직한 태양＞
이하, 본 개시의 바람직한 태양을 부기한다.
(부기 1)
폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지(A)와,
스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머(B)와,
스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머(C)
를 갖고,
상기 코폴리머(C)의 함유량은, 상기 베이스 수지(A) 및 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상이고,
상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량은, 상기 코폴리머(C)의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머(C)는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는
수지 조성물.
(부기 2)
도체와,
상기 도체의 주위를 덮도록 마련된 절연층
을 구비하고,
상기 절연층은, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지(A)와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머(B)와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머(C)를 갖는 수지 조성물을 포함하고,
상기 절연층 중의 상기 코폴리머(C)의 함유량은, 상기 베이스 수지(A) 및 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상이고,
상기 절연층 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량은, 상기 코폴리머(C)의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머(C)는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는
전력 케이블.
(부기 3)
상기 절연층 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량은, 상기 베이스 수지(A) 및 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상인
부기 2에 기재된 전력 케이블.
(부기 4)
도체와,
상기 도체의 주위를 덮도록 마련된 절연층
을 구비하고,
상기 절연층은, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지(A)와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머(B)와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머(C)를 갖는 수지 조성물을 포함하고,
상기 절연층 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량은, 상기 베이스 수지(A) 및 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상이고,
상기 절연층 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량은, 상기 코폴리머(C)의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머(C)는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는
전력 케이블.
(부기 5)
상기 코폴리머는, 에스터, 에터, 아마이드, 유레테인, 실록세인의 결합을 모두 포함하지 않는
부기 2 내지 부기 4 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 6)
온도 90℃ 및 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 상기 절연층의 시트의 체적 저항률은, 1.0×1015Ω·cm 이상인
부기 2 내지 부기 5 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 7)
온도 90℃ 및 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 상기 절연층의 시트의 공간 전하 축적량은, 100% 이하인
부기 2 내지 부기 6 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 8)
상기 코폴리머(C)의 함유량은, 상기 베이스 수지(A) 및 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 20질량부 미만인
부기 2 내지 부기 7 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 9)
온도 120℃ 및 하중 2kg의 조건하에 있어서 측정한 상기 절연층의 가열 변형률은, 40% 이하인
부기 7 또는 부기 8에 기재된 전력 케이블.
(부기 10)
상기 절연층이 포함하는 무기 화합물의 함유량은, 상기 베이스 수지(A) 및 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.01질량부 미만인
부기 2 내지 부기 9 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 11)
상기 절연층은, 상기 베이스 수지(A) 및 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 1질량부 미만의 무기 충전제를 추가로 갖는
부기 2 내지 부기 9 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 12)
상기 절연층은, 이하의 직류 파괴 강도의 변동률의 식(1)을 만족시키는,
(EMAX-EMIN)/EAVE≤0.2 ···(1)
단, 상기 직류 파괴 강도는, 상기 도체의 길이 방향으로 소정 간격을 띄워 상기 절연층의 복수 개소에서 채취한 복수의 시트의 각각에 있어서, 온도 90℃의 조건하에서 직류 전계를 인가하여, 해당 시트가 절연 파괴되었을 때의 전계 강도이고,
EMAX, EMIN 및 EAVE는, 각각, 상기 복수의 시트의 직류 파괴 강도 중의 최대치, 최소치 및 평균치인
부기 10 또는 부기 11에 기재된 전력 케이블.
(부기 13)
상기 코폴리머(C)의 유리 전이 온도는, 110℃ 이상인
부기 2 내지 부기 12 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 14)
상기 코폴리머(C)의 유리 전이 온도는, 140℃ 이하인
부기 2 내지 부기 13 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 15)
주사형 프로브 현미경에 의해 측정한 상기 폴리올레핀의 탄성률은, 200MPa 이상 2000MPa 이하인
부기 2 내지 부기 14 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 16)
주사형 프로브 현미경에 의해 측정한 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 탄성률은, 10MPa 이상 200MPa 이하인
부기 2 내지 부기 15 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 17)
상기 베이스 수지(A)는, 무수 말레산 변성 폴리올레핀을 추가로 포함하는
부기 2 내지 부기 16 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 18)
상기 베이스 수지는, 폴리에틸렌을 포함하고,
상기 스타이렌계 엘라스토머(B)는, 에틸렌 단위를 포함하는
부기 2 내지 부기 17 중 어느 하나에 기재된 전력 케이블.
(부기 19)
폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지(A)와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머(B)와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머(C)를 갖는 수지 조성물을 준비하는 공정과,
상기 수지 조성물을 이용하여, 도체의 외주를 덮도록 절연층을 형성하는 공정
을 구비하고,
상기 수지 조성물을 준비하는 공정에서는,
상기 수지 조성물 중의 상기 코폴리머(C)의 함유량을, 상기 베이스 수지(A) 및 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상으로 하고,
상기 수지 조성물 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량을, 상기 코폴리머(C)의 함유량 이상으로 하고,
상기 코폴리머(C)를, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는 재료로 하는
전력 케이블의 제조 방법.
(부기 20)
폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지(A)와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머(B)와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머(C)를 갖는 수지 조성물을 준비하는 공정과,
상기 수지 조성물을 이용하여, 도체의 외주를 덮도록 절연층을 형성하는 공정
을 구비하고,
상기 수지 조성물을 준비하는 공정에서는,
상기 수지 조성물 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량을, 상기 베이스 수지(A) 및 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상으로 하고,
상기 수지 조성물 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머(B)의 함유량을, 상기 코폴리머(C)의 함유량 이상으로 하고,
상기 코폴리머(C)를, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는 재료로 하는
전력 케이블의 제조 방법.
10 직류 전력 케이블
110 도체
120 내부 반도전층
130 절연층
140 외부 반도전층
150 차폐층
160 시스
110 도체
120 내부 반도전층
130 절연층
140 외부 반도전층
150 차폐층
160 시스
Claims (16)
- 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와,
스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와,
스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머
를 갖고,
상기 코폴리머의 함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상이고,
상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량은, 상기 코폴리머의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는
수지 조성물. - 도체와,
상기 도체의 주위를 덮도록 마련된 절연층
을 구비하고,
상기 절연층은, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 포함하고,
상기 절연층 중의 상기 코폴리머의 함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상이고,
상기 절연층 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량은, 상기 코폴리머의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는
전력 케이블. - 제 2 항에 있어서,
상기 절연층 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상인
전력 케이블. - 도체와,
상기 도체의 주위를 덮도록 마련된 절연층
을 구비하고,
상기 절연층은, 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 포함하고,
상기 절연층 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상이고,
상기 절연층 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량은, 상기 코폴리머의 함유량 이상이고,
상기 코폴리머는, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는
전력 케이블. - 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코폴리머는, 에스터, 에터, 아마이드, 유레테인, 실록세인의 결합을 모두 포함하지 않는
전력 케이블. - 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
온도 90℃ 및 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 상기 절연층의 시트의 체적 저항률은, 1.0×1015Ω·cm 이상인
전력 케이블. - 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
온도 90℃ 및 직류 전계 75kV/mm의 조건하에 있어서 측정한 상기 절연층의 시트의 공간 전하 축적량은, 100% 이하인
전력 케이블. - 제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코폴리머의 함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 20질량부 미만인
전력 케이블. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
온도 120℃ 및 하중 2kg의 조건하에 있어서 측정한 상기 절연층의 가열 변형률은, 40% 이하인
전력 케이블. - 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연층이 포함하는 무기 화합물의 함유량은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.01질량부 미만인
전력 케이블. - 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연층은, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 1질량부 미만의 무기 충전제를 추가로 갖는
전력 케이블. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 절연층은, 이하의 직류 파괴 강도의 변동률의 식(1)을 만족시키는,
(EMAX-EMIN)/EAVE≤0.2 ···(1)
단, 상기 직류 파괴 강도는, 상기 도체의 길이 방향으로 소정 간격을 띄워 상기 절연층의 복수 개소에서 채취한 복수의 시트의 각각에 있어서, 온도 90℃의 조건하에서 직류 전계를 인가하여, 해당 시트가 절연 파괴되었을 때의 전계 강도이며,
EMAX, EMIN 및 EAVE는, 각각, 상기 복수의 시트의 직류 파괴 강도 중의 최대치, 최소치 및 평균치인
전력 케이블. - 제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코폴리머의 유리 전이 온도는, 110℃ 이상인
전력 케이블. - 제 2 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코폴리머의 유리 전이 온도는, 140℃ 이하인
전력 케이블. - 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 준비하는 공정과,
상기 수지 조성물을 이용하여, 도체의 외주를 덮도록 절연층을 형성하는 공정
을 구비하고,
상기 수지 조성물을 준비하는 공정에서는,
상기 수지 조성물 중의 상기 코폴리머의 함유량을, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.5질량부 이상으로 하고,
상기 수지 조성물 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량을, 상기 코폴리머의 함유량 이상으로 하고,
상기 코폴리머를, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는 재료로 하는
전력 케이블의 제조 방법. - 폴리올레핀을 포함하는 베이스 수지와, 스타이렌 단위를 포함하는 스타이렌계 엘라스토머와, 스타이렌 단위 및 무수 말레산 단위를 포함하는 코폴리머를 갖는 수지 조성물을 준비하는 공정과,
상기 수지 조성물을 이용하여, 도체의 외주를 덮도록 절연층을 형성하는 공정
을 구비하고,
상기 수지 조성물을 준비하는 공정에서는,
상기 수지 조성물 중의 상기 무수 말레산 단위의 총함유량을, 상기 베이스 수지 및 상기 스타이렌계 엘라스토머의 합계의 함유량을 100질량부로 했을 때에, 0.1질량부 이상으로 하고,
상기 수지 조성물 중의 상기 스타이렌계 엘라스토머의 함유량을, 상기 코폴리머의 함유량 이상으로 하고,
상기 코폴리머를, 300℃ 이하에 있어서 열분해 또는 가수분해에 의해 탈리되는 측쇄를 포함하지 않는 재료로 하는
전력 케이블의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2021-028226 | 2021-02-25 | ||
| JP2021028226 | 2021-02-25 | ||
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| JPH1064338A (ja) * | 1996-08-23 | 1998-03-06 | Hitachi Cable Ltd | 電気絶縁組成物及び電線・ケーブル |
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2021
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- 2021-11-08 KR KR1020237016332A patent/KR20230150252A/ko active Search and Examination
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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