TW403916B - Tree resistant cable - Google Patents

Description

403916 A7 B7 經濟部中央標準局負工消费合作社印裝 五、發明说明（1 ) 技術領域 本發明關於一種以具有改良的抗水樹性的聚乙烯絕緣的 電纜。 背景資訊 一個典型的電纜其電纜核心中通常含有一個或—個以上 的導體，此電纜核心被幾層包括半導體屏蔽層、絕緣層、 第二半導體屏蔽層、金屬帶、金屬線屏蔽、及護套的聚合 物質所包圍。 當這些絕緣電纜被安置於使其絕緣裝置曝露於水中（如 地下或高濕度的位置）的環境時，此絕緣電纜的壽命將會縮 短。壽命的縮短是由於在水蒸汽或液態水的存在下，將有 機聚合物質放置於電場一段長時間後會形成水樹所致。結 果造成絕緣的介電強度的降低* 許多的解決方法已被認為可增加有機絕緣物質對水樹破 壞的抵抗力。最近的解決方法是將聚乙二醇作為水樹生長 抑制劑加入如美國專利案4，3 0 5,8 4 9 ; 4,6 1 2，1 3 9 ;及 4，8 1 2，5 0 5號所述的不均質的低密度聚乙婦中。另一個解 決方法則是使用聚乙烯本身作為有機絕緣物質，也就是並 不加入水樹生長抑制劑。查閱美國專利案5，2 4 6，7 8 3號。 這兩種解決方式都朝正確的方向進行，但是因為電纜有愈 來愈多的機會會曝露於更不好的環境中，且因為消費者愈 來愈關心電纜的壽命（如3 0至4 0年的服務壽命），所以基於 工業上的需求需要部分的改良。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CN'S ) A4規格（210X 297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 .丨级 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 4〇3926 Λ7 -B7 五、發明説明（2 ) 本發明的發現__ 因此’本發明的主題就是在提供一種對水樹具有高度抵 抗力的絕緣電纜，其他的主題及優點在後敘中將可顯現。 根據本發明’已發現可符合上述主題的絕緣電纜。 此電境各含有一個或一個以上的電導體或一個或一個以 上的電導體的核心’此電導體被以下的絕緣組合物包圍： (0 一多分散系之值介於約1 5至約3 5且具有基本上均 資的共單體分佈的均質聚乙烯；及丨〇 〇份重量比的成分（i) (π)約0.1至約2 0份重量比的聚乙二醇，其分子量為約 1,000 至約 30,〇〇〇。 較佳的具體會你丨的鈇诚 均質的聚乙締為乙烯’一個或一個以上α •烯烴，及，選 用之二烯。埽烴可能具有3至12個碳原子，以3至8個碳 原子較佳。烯烴的實例包括丙烯，卜丁烯，卜己埽，4_ 甲基-1 -成埽，及1 -辛婦。如上所述，他們的多分散系值 (Mw/Mn)的範圍在約Κ5至35之間並有基本上均勻的共 單體分佈。均質聚乙缔的特點為單—及相當低的D s c熔 點。另一方面，非均質的聚乙烯（二者中較常見者）則其多 分散系值（Mw/Mn)大於3.5且沒有均勻的共單體分佈。Mw 的定義為重量平均分子量而Μη的定義為數目平均分子 量。均質聚乙烯的密度可在〇.86至〇·93克每立方公分的範 圍之内’而以0.87至約0.92克每立方公分的密度範圍較 佳。他們也可具有範圍在約〇 5克每丨〇分鐘至約3 〇克每1 〇 分鐘的溶解指數，以約0.5至約5克每1〇分鐘較佳。 -5- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） J..--------裝------_---r-訂—Μ-----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 403910 Α7 ___ Β7 五、發明说明（3 ) 均質聚乙缔可以如釩基催化劑製備，如美國專利案 5,332,793及5,342,907號所敘述。也可以單一位置的芳 環稀金屬衍生物催化劑製備，如美國專利案4 937,299及 5,317,036號所敍述。 一般而言，聚乙二醇可由其分子量定義，其範圍可自約 1，000至約30,000，以約5,〇〇〇至約25〇〇〇的範園内較 佳。最佳的分子量為2 〇，〇 〇 〇。聚乙二醇為極性化合物，其 可由分子式 Η0(：Η2((：Η20(：Η2)η(：Η20ίί 或 H0(C2H40)nH表示，其中，η可為225至68〇。轉為分予 量則為約1 0，0 0 〇至約3 〇，〇 〇 〇之間。絕緣組合物中聚乙二醇 的量在約0 _ 1至約2 0份重量（以1 0 0份的聚乙烯成份為基 準）之間，以約0.1至約丨份重量較佳，甚且可低至約〇 〇 5 份重量。 可加入聚乙烯組成的傳統添加物如抗氧化劑，偶合劑， 紫外線吸收劑或安定劑，防靜電劑，色素，染劑，核凝劑， 增強填料劑或聚合物添加劑，增滑劑，增塑劑，加工助劑， 潤滑劑’黏度控制劑’粘著劑，防粘連劑，表面活性劑， 表面活性劑，增充劑，金屬滅活劑，電壓安定劑，阻燃劑 填料及添加劑，交聯劑，升壓器，及催化劑，及煙霧抑制 劑。填料及添加劑所添加的量的範圍自以1〇〇份基礎樹脂 (本例中為聚乙缔）’重量為單位為小於約〇」至大於約2 〇 〇 份重量。 抗氧化劑的實例包括：紛如四[甲撐（3,5 -二-第三-丁基_ 4-經基苯丙酸）]甲烷’雙雙第三-丁基·4·羥基苄 -6- 本纸乐尺^^國國家標準（〇\'5)八4規格（21〇乂297公整）" —Λ-------裝---1--rIT—.-----故 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 403916 A7 B7 五、發明说明（4 ) 基）-甲基数基乙基）]破化物，4,4，-硫雙（2 ·甲基-6 -第三-丁基酚）’4,4’-硫雙（2_第三丁基_5_甲基酚），2,2·_硫雙（4_ 甲基-6-第三-丁基酚），及硫二乙烯雙（3,5_雙第三-丁基-4-羥基）苯丙酸；亞嶙酸鹽及磷酸鹽如三（2,4_雙第三-丁基 苯基）亞磷酸鹽及雙第三-丁基苯基磷酸鹽；硫化合物如硫 代二丙酸二月桂酯；二十四烷基硫代二丙酸；二硬脂醯基 硫代二丙酸；各種硅氧烷；及各種氨類如聚合的2,2,4-三 甲基-1，2 -二氫喳啉。抗氧化劑所使用的量每丨〇 〇份重量的 聚乙烯約為0 · 1至約5份重量。 欲交聯樹脂可加入交聯劑至組合物中或使樹脂可水解， 也就是加入可水解基如-Si(OR)3，其中r為碳氫游離基經 由共聚反應或接枝接到樹脂結構上。 合適的交聯劑為有機的過氧化物如過氧化二異丙苯 (dicumyl peroxide)，2,5-二甲基-2,5·二（第三 _ 丁過氧 基）己烷；第三丁基過氧化二異丙苯；及2,5_二甲基_2,5· 二-第三丁過氧基）己烷。過氧化二異丙苯較佳。 也可加入可水解基，如藉由共聚乙烯與乙烯化未飽和含 有一個或一個以上的_Si(0R)3的化合物如乙烯基三甲氧 基-硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，及異丁烯氧基丙基三 曱氧基硅烷’或將這些硅烷化合物在前述的有機過氧化物 的存在下接枝至樹脂上。然後藉由濕氣並在硅烷醇縮合催 化劑的在下交聯可水解樹脂，這些催化劑包括二丁基二月 桂酸踢（dibutyltin dilanrate)，二辛基馬來酸錫 (dioctyltin maleate)，二丁基二醋酸 本纸張尺度朝中國國家縣（CNsYk视格（2丨 _,·_______裝------r--，-訂一-1----線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 403916 五、發明説明（5 ) diacetate)，醋酸亞錫（stannous acetate)，環炫酸船（lead naphthenate)，辛酸鋅（zinc cap ry late)。以二丁 基二月 桂酸錫較佳。 可水解共聚物及可水解接枝聚合物的實例為乙晞/乙烯 基三甲氧基硅烷共聚物’乙烯異丁晞氧基丙基三甲氧 基硅烷共聚物’乙烯基三甲氧基硅烷接枝乙烯/乙基丙烯酸 共聚物’乙締基三甲氧基娃燒接枝線性低密度乙烯/ 1 - 丁綿· 共聚物，及乙烯基三甲氧基硅烷接枝低密度聚乙烯。 本發明的電纜可以不同形式的擠壓機，如單螺旋或雙螺 旋式，來製備。混合的過程可在擦壓機中調整或在擦壓前 於傳統的混合機如布拉本得混合機或班布律混合機中影響 其混合。傳統擠壓機的敘述可見於美國專利案4,857 6〇〇 號。典型的擠壓機在其上端具有給料漏斗，而下端具有塑 模。給料漏斗注入桶中，此桶中含有螺旋。在下端，介於 螺旋端及鑄模之間，為一個篩選收集及分流板。製模機的 螺旋部分分為二個部分’進料部分、壓縮部分、及計量部 分，另有兩個區域，後方加熱區域及前方加熱區域，部分 及區域自上而下分佈。另一方面’沿著軸自上而下有兩個 以上的加熱區域。假如有一個以上的桶子，則這些桶子將 串聯起來。每一個桶子的長度對直徑比在約15:1至約Μ] 的範圍内。在線纜塗布的過程中，物料在擠壓後被交聯‘， 十字頭的塑模直接給料至加熱區，本區的溫度範圍維持在 約130°C至約26(TC，約170。0至约22〇t;的範圍較佳。本 發明的優點在於改良許多的水樹生長速率^本計畫書所提 本紙乐尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210x297公楚) ------ J.· I In «I : —i 11 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 绖濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 403916 A7 —·~_____ Β7 五、發明説明（6 ) ~~ 及的專利於此列入參考資料，本發明以下列實例舉例說 明。 " 實例1至8 絕緣組合物對水樹的抵抗力以美國專利案4,丨44,2〇2號 中所敘述的方法決定。本測量方法可得到一個相對於標準 聚乙烯絕緣物質的抗水樹值。本數值命名為"水樹生長速率 (WTGR) ’從這些材料的實驗室測試經驗及電纜的加速測 試中，已知WTGR的值應相等或少於標準的百分之二十， 以百分之十較佳，以提供電纜較佳的品質，也就是電纜的 辱命，其包括於使用中，且在使用的期間與水相接觸。 以重量部分。 以下所敘述的每100分聚乙烯與061分的聚乙二醇 (PEG)混合，PEG的分子量為20,000(如使用pEG ;還有 0.76份的P-向的苯乙烯化二苯胺（p.〇riented styrenated diphenylamine);及0.4分的乙烯基修飾的聚二曱基硅氧 烷’所有的化合物置入一個雙輥碾製粉機（r〇n miu)，前 轉輪以24每分轉數（rpm)運作，後轉輪則以36rpm運作， 溫度為攝氏1 2 5至1 3 0度，兩個轉輪皆是並維持一段時間 (數分鐘）。操作過程包括在烘箱中預熱樹脂至攝氏7〇度； 於雙輥碾製粉機中盡可能快的讓樹脂流動（約3到4分鐘）； 加入所有的非過氧化物添加物及流動約3到4分鐘；然後加 入過氧化物並流動，脫皮，包起，直到完全混合。加入充 份的過氧化二異丙苯至每個组合物中以提供—振盡盤電流 計（oscillating disk rheometer)(5 度弧度於36〇 度F 中） -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I ' n J Π 7 訂 ~Γ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 403916 A7 B7 經濟部中央樣隼局貝工消費合作社印裝 五、發明説明（7 ) 讀值為48英寸_磅。然後自雙輥碾製粉機中取出每個组合 物，此時的組合物如一塊縐布般’然後切丁，再塑造成一 英寸碟狀，為〇 . 2 5寸厚以兩個步驟的壓縮製成： 第一步 第二步 壓力（psi) 低 南 溫度（攝氏°C ) 120 175 停留時間（分鐘） 9 1 5 至20 測試每一個薄片的WTgR ,將結果與控制組聚乙烯组合 物相比較，其代表百分之百的w T G R。 變數及結果預設於 下列的表格中： 實例 表格 聚乙烯 加入PEG否? 'WTGR(百分比）* 1 A 否 40.5 2 A 是 16.4 3 B 否 81.0 4 B 是 6.2 5 C 否 179.2 6 C 是 12.5 7 D 否 68.5 8 D 是 10.8 *於加入PEG的實例中，較低的值反應較佳的WTGR。 聚乙締的敘述如下（每一個聚乙烯以單一位置的芳環缔 金屬催化劑製備）： A=乙埽與1 ·辛埽之共聚物，其Mw/Mn比值約2 ;狹窄的 -1 〇 - :紙張尺度適用中國國21GX297公釐) --- ---------裝--r--:--.訂--------L· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 403916 a? _._B7 五、發明説明（8 ) 共聚用單體分佈；百分之9.5的1-辛缔重I. a 〇 ，熔融指數為3.5 克每10分鐘；密度為0_910克每立方公分。 Β=乙埽及Mw/Mn比約2的1-辛缔之並平此 八心物；狹窄的共聚 用單體分佈；百分之12的1-辛烯重量；熔融指數為！克 10分鐘；密度為0.902克每立方公分。 C=乙烯及Mw/Mn比約2的1-辛烯之共聚物；狹窄的共聚 用單體分佈；百分之24的1-辛烯重量；熔融指數為丨克^ 10分鐘；密度為0.870克每立方公分。 D =乙埽與1 -辛婦之共聚物’其M w / Μ η比值約2 ;狹有的 共聚用單體分佈；百分之24的1-辛埽重量；熔融指數為$ 克每10分鐘；密度為0.870克每立方公分。 -—M^r — I I n n K n I IT n *1* n n T If I ! n · ，靖先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims (1)

1. 申請專利範圍 A8 Β8 C8 D8 403916 經濟部中央榇準局負工消費合作社印製 ι· 一種包含一或多個電導體之電纜，各電導體，或者一 或多個電導體的核心，係被一種絕緣組合物包圍，此 組合物包含：（i) 一種具有多分散性在15至35之範圍 内’並具有基本上均勻共單體分佈的均質聚乙缔，其 中聚乙烯為乙烯、各具有3至12個碳原子之—或多種α _烯')k及選用的二締之共聚物；及以1 〇 〇重量份數的成 分（i)為基準，（丨丨）0.1至20重量份數的聚乙二醇，其分 子量範圍為1，〇〇〇至3 0,000。 2. 根據申請專利範圍第1項之電纜，其中聚乙烯是以單一 位置的金屬茂為基礎之催化劑製成。 3. 根據申請專利範圍第丨項之電纜，其中聚乙蹄的密度在 每儿方公分0.86至0.93克之範圍内，熔融指數在si 分鐘0.5至30克之範圍内。 4·根據申請專利範園第1項之電纜，其中烯烴為卜 晞、1-己烯、4-甲基-1-戊烯或κ辛烯。 5.根據申請專利範圍第1項之電纜，其中聚乙二醇的分子 量範圍為5,000至25,000。 6 ·根據申請專利範圍第1項之電纜，其中聚乙二醇的冬 為〇_ι至1重量份數。 7.根據申請專利範圍第丨項之電纜，其中該絕緣組合物 含：‘ p (i) 一種由含有乙埽及各具有3至8個碳原子之—戋多 種α -埽烴的混合物所形成的均質共聚物，此共聚^具 有多分散性在Κ5至3_5的範圍内；實質上均勾共單 0 丁 量 包 (诗先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ -12- 申請專利範圍 A8 Β8 C8 D8 403916 經濟部中央榇準局負工消費合作社印製 ι· 一種包含一或多個電導體之電纜，各電導體，或者一 或多個電導體的核心，係被一種絕緣組合物包圍，此 組合物包含：（i) 一種具有多分散性在15至35之範圍 内’並具有基本上均勻共單體分佈的均質聚乙缔，其 中聚乙烯為乙烯、各具有3至12個碳原子之—或多種α _烯')k及選用的二締之共聚物；及以1 〇 〇重量份數的成 分（i)為基準，（丨丨）0.1至20重量份數的聚乙二醇，其分 子量範圍為1，〇〇〇至3 0,000。 2. 根據申請專利範圍第1項之電纜，其中聚乙烯是以單一 位置的金屬茂為基礎之催化劑製成。 3. 根據申請專利範圍第丨項之電纜，其中聚乙蹄的密度在 每儿方公分0.86至0.93克之範圍内，熔融指數在si 分鐘0.5至30克之範圍内。 4·根據申請專利範園第1項之電纜，其中烯烴為卜 晞、1-己烯、4-甲基-1-戊烯或κ辛烯。 5.根據申請專利範圍第1項之電纜，其中聚乙二醇的分子 量範圍為5,000至25,000。 6 ·根據申請專利範圍第1項之電纜，其中聚乙二醇的冬 為〇_ι至1重量份數。 7.根據申請專利範圍第丨項之電纜，其中該絕緣組合物 含：‘ p (i) 一種由含有乙埽及各具有3至8個碳原子之—戋多 種α -埽烴的混合物所形成的均質共聚物，此共聚^具 有多分散性在Κ5至3_5的範圍内；實質上均勾共單 0 丁 量 包 (诗先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝_ -12- 403916 A8 B8 CS D8______ 六、申請專利範圍 體分佈；密度在每立方公分0.87至0.92克的範圍内； 熔融指數在每10分鐘0.5至5克的範圍内；該共聚物已 使用單一位置的金屬茂為基礎的催化劑製成；及以100 重量份數的成分（i)為基準， (ii)O.l至1重量份數的聚乙二醇，其分子量範圍為 5,000 至 25,000 ° ^^1 - ..... - I - - ..... - » -I I iu - 1_ - I I -----I - . - -I 4 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央橾隼局男工消费合作社印製 -13- 適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）