WO2018131506A1 - 半導電性樹脂組成物、複合材料および電力ケーブルの製造方法 - Google Patents

半導電性樹脂組成物、複合材料および電力ケーブルの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018131506A1
WO2018131506A1 PCT/JP2017/047244 JP2017047244W WO2018131506A1 WO 2018131506 A1 WO2018131506 A1 WO 2018131506A1 JP 2017047244 W JP2017047244 W JP 2017047244W WO 2018131506 A1 WO2018131506 A1 WO 2018131506A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
insulating layer
carbon black
semiconductive
resin composition
layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/047244
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
山崎　孝則
直哉 山崎
大介 崎山
元晴 加藤
Original Assignee
住友電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友電気工業株式会社 filed Critical 住友電気工業株式会社
Publication of WO2018131506A1 publication Critical patent/WO2018131506A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for manufacturing a semiconductive resin composition, a composite material, and a power cable.
  • a method for producing a power cable is provided in which the outer semiconductive layer is extruded using a semiconductive resin composition having a water absorption of 1000 ppm or less.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of a power cable according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a power cable according to an embodiment of the present disclosure.
  • An object of the present disclosure is to provide a technique capable of suppressing foaming (voids, voids) or irregularities in the outer semiconductive layer or at the interface between the insulating layer and the outer semiconductive layer.
  • foaming can be suppressed from occurring in the outer semiconductive layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of the power cable 10 according to the present embodiment.
  • the power cable 10 includes a conductor 110, an inner semiconductive layer 120, an insulating layer 130, and an outer semiconductive layer 140 from the center toward the outer periphery.
  • the conductor 110 is configured by twisting together a plurality of conductive core wires made of, for example, pure copper (Cu), copper alloy, pure aluminum (Al), aluminum alloy, or the like.
  • the inner semiconductive layer 120 is provided so as to cover the outer periphery of the conductor 110, and is configured to improve the adhesion between the conductor 110 and the insulating layer 130 and to suppress electric field concentration on the surface of the stranded wire of the conductor 110.
  • the internal semiconductive layer 120 includes, for example, an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), an ethylene-methyl acrylate copolymer (EMA), an ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), an ethylene-butyl acrylate copolymer ( EBA) and the like, and conductive carbon black.
  • the insulating layer 130 is provided so as to cover the outer periphery of the inner semiconductive layer 120. Further, the insulating layer 130 is obtained by, for example, graft-polymerizing a silane compound with a free radical generator on a base resin constituting the insulating layer (hereinafter referred to as “insulating layer base resin”), thereby producing a silanol condensation catalyst and moisture. Is formed by crosslinking in the presence of. Such a crosslinking method is called a silane graft / water crosslinking method.
  • the insulating layer base resin used here has, for example, a polyethylene resin as a main component.
  • the polyethylene resin include high pressure method low density polyethylene, high pressure method medium density polyethylene, low pressure method low density polyethylene (linear and metallocene catalyst polyethylene), low pressure method medium density polyethylene (linear and metallocene catalyst polyethylene), etc. Is mentioned. Two or more of these may be mixed and used.
  • the silane compound used here has a general formula: RR'SiY2 It is the alkoxysilane compound represented by these.
  • R represents an olefinically unsaturated hydrocarbon group or a hydrocarbonoxy group, such as a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a cyclohexenyl group, a cyclopentadienyl group, and preferably a vinyl group.
  • Y is a hydrolyzable organic group, alkoxy group such as methoxy group, ethoxy group, butoxy group, acyloxy group such as formyloxy group, acetoxy group, propionoxy group, other oxime group, alkylamino group, aryl An amino group or the like, preferably an alkoxy group.
  • R ′ is an R group or a Y group.
  • the most preferred silane compound is vinyl alkoxysilane, specifically vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyldimethoxymethylsilane, vinyldiethoxymethylsilane, vinylmethoxydimethylsilane, vinyl At least one of ethoxydimethylsilane.
  • the free radical generator used here is dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (t -Butylperoxy) hexyne-3, ⁇ , ⁇ '-bis (t-butylperoxy-m-isopropyl) benzene, butylcumyl peroxide, isopropylcumyl-t-butyl peroxide and the like.
  • the silanol condensation catalyst is added to the insulating layer base resin or penetrated into the insulating layer base resin from the surface of the molded product.
  • the silanol condensation catalyst include metal carboxylates such as tin, zinc, iron, lead, and cobalt, organic bases, inorganic acids, and organic acids.
  • silanol condensation catalyst dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dioctate, stannous acetate, stannous cablate, lead naphthenate, zinc cablate, cobalt naphthenate
  • Inorganic acids such as ethylamine, dibutylamine, hexylamine, pyridine, sulfuric acid and hydrochloric acid, and organic acids such as toluenesulfonic acid, acetic acid, stearic acid and maleic acid.
  • the outer semiconductive layer 140 covers the outer periphery of the insulating layer 130 and is configured to suppress electric field concentration.
  • the external semiconductive layer 140 of the present embodiment is formed by using the semiconductive resin composition at the same time as the insulating layer 130 is extruded while graft polymerizing the silane compound to the insulating layer base resin in the extrusion step S120 described later. It is formed by extrusion molding on the outer periphery of the insulating layer 130. By extruding the outer semiconductive layer 140 in this manner, mixing of impurities between the outer semiconductive layer 140 and the insulating layer 130 is suppressed, and the outer semiconductive layer 140 is formed on the outer periphery of the insulating layer 130.
  • a composite material is comprised with the insulating composition which graft-polymerized the silane compound with respect to the base resin which comprises the insulating layer 130, and a semiconductive resin composition.
  • the insulating layer 130 and the outer semiconductive layer 140 constitute a laminated coating material. The details of the semiconductive resin composition forming the external semiconductive layer 140 of this embodiment will be described later.
  • a shielding layer or a sheath may be provided outside the external semiconductive layer 140 as necessary.
  • the shielding layer is, for example, a copper tape wound around the outer periphery of the outer semiconductive layer 140, a wire shield covered with conductive wires such as a plurality of annealed copper wires, or the like.
  • the covering layer (protective layer) is made of, for example, polyvinyl chloride.
  • the diameter of the conductor 110 is 3 mm or more and 60 mm or less
  • the thickness of the internal semiconductive layer 120 is 0.5 mm or more and 3 mm or less
  • the thickness of the insulating layer 130 is 2 mm or more and 10 mm or less
  • the thickness of the outer semiconductive layer 140 is 0.5 mm or more and 3 mm or less.
  • the voltage applied to the power cable 10 of the present embodiment is, for example, 3.3 kV or more and 33 kV or less.
  • the water absorption of the semiconductive resin composition constituting the external semiconductive layer 140 of the present embodiment is, for example, 1000 ppm or less.
  • the “water absorption rate” here means the water absorption rate measured by the Karl Fischer method for the semiconductor resin composition before the outer semiconductive layer 140 is extruded.
  • the Karl Fischer method includes a coulometric titration method, a volumetric titration method, and a water vaporization method.
  • iodine is generated by electrolysis of a moisture titration reagent mixed with iodide ions, and moisture is measured by the amount of electricity.
  • the volumetric titration method iodine is dissolved in a moisture measuring reagent, and moisture is measured by titration of iodine consumed by reaction with water in the sample.
  • the moisture vaporization method a sample is heated, and moisture that evaporates (vaporizes) is collected in a solvent and measured.
  • a coulometric titration method and a water vaporization method in the Karl Fischer method are used in combination.
  • a volumetric titration method among the Karl Fischer methods may be used.
  • the insulating layer 130 is insulated.
  • the temperature of the extruder for the layer 130 is set to a high temperature in order to graft polymerize the silane compound to the insulating layer base resin, and the temperature of the extruder for the inner semiconductive layer 120 and the outer semiconductive layer 140 is also set to the insulating layer 130. It is set to a temperature equivalent to the temperature of the extruder. Thereby, it can suppress that a temperature difference arises between each layer, controls the adhesiveness between each layer, and can suppress that distortion arises.
  • the water absorption rate of the semiconductive resin composition used when extruding the outer semiconductive layer 140 is more than 1000 ppm, the semiconductive resin composition in the semiconductive resin composition is extruded when the outer semiconductive layer 140 is extruded.
  • the water may evaporate, and foaming (voids, voids) or irregularities may occur in the outer semiconductive layer 140 or at the interface between the insulating layer 130 and the outer semiconductive layer 140.
  • the interface between the external semiconductive layer 140 or between the insulating layer 130 and the external semiconductive layer 140 As a result, water can easily enter into the insulating layer 130 starting from foaming or unevenness in the case, and a water tree may be formed in the insulating layer 130 from the external semiconductive layer 140 side when the power cable 10 is energized.
  • the water tree is a dendritic minute crack or void formed in the insulating layer 130 when an electric field is applied to the power cable 10 in a state where moisture has entered the insulating layer 130 from the outside of the power cable 10. I mean. If such a water tree is formed in the insulating layer 130, desired insulating performance cannot be obtained in the insulating layer 130, and there is a possibility that dielectric breakdown may occur when the power cable 10 is energized.
  • the external semiconductive layer 140 is insulated or insulated. It is possible to suppress foaming or unevenness at the interface between the layer 130 and the outer semiconductive layer 140. Thereby, it can suppress that a water tree is formed in the insulating layer 130, and can suppress that a dielectric breakdown arises at the time of electricity supply of the power cable 10.
  • the lower limit of the semiconductive resin composition is not particularly limited and is preferably zero, that is, the semiconductive resin composition is It is preferable that no moisture is contained. However, moisture may be inevitably included in the process of manufacturing the semiconductive resin composition. For these reasons, it is conceivable that the water absorption rate of the semiconductive resin composition is 100 ppm or more.
  • the semiconductive resin composition constituting the outer semiconductive layer 140 of the present embodiment is, for example, a base having an ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) containing vinyl acetate (VA) and a propylene-olefin copolymer. Resin and conductive carbon black.
  • base resin when simply referred to as “base resin”, it means a base resin constituting the outer semiconductive layer 140 and is used separately from the above-described insulating layer base resin.
  • the water absorption rate of the base resin of this embodiment is 1000 ppm or less. That is, the water absorption of each of EVA and propylene-olefin copolymer (and polypropylene) contained as the base resin is 1000 ppm or less.
  • the water absorption rate of the semiconductive resin composition as a whole can be 1000 ppm or less.
  • the base resin of the semiconductive resin composition is synthesized by multistage polymerization and has EVA with a large molecular weight.
  • the melt flow rate (MFR) of EVA is more preferably 0.1 g / 10 min or more and 10 g / 10 min or less, for example, when the measurement temperature is 190 ° C. and the load is 2.16 kgf according to the test method of JIS K7210.
  • EVA MFR is 10 g / 10 min or less, that is, the high molecular weight of EVA suppresses molecular diffusion of the polymer at the interface between the insulating layer 130 and the external semiconductive layer 140, and peeling from the insulating layer 130. Improves.
  • the melting point of EVA is, for example, 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, preferably 60 ° C. or higher and 80 ° C. or lower.
  • the melting point of EVA is less than 50 ° C., there is a possibility that the outer semiconductive layer 140 of the adjacent power cable 10 sticks in the water cross-linking step described later.
  • the melting point of EVA is higher than 100 ° C., that is, when the content of VA in EVA is small, the polarity of the semiconductive resin composition constituting the external semiconductive layer 140 decreases, so that the external semiconductive The layer 140 can easily adhere to the insulating layer 130 made of nonpolar polyethylene. For this reason, the peelability of the outer semiconductive layer 140 from the insulating layer 130 may be insufficient.
  • EVA contains VA
  • the content of VA relative to EVA is, for example, 25% by mass or more and 50% by mass or less.
  • the hardness of the ethylene-vinyl acetate copolymer is from Shore A 65 to 80.
  • the base resin of the semiconductive resin composition has a propylene-olefin copolymer (polypropylene elastomer) in addition to EVA.
  • a propylene-olefin copolymer having low compatibility (adhesiveness) with the insulating layer 130 mainly composed of polyethylene, the peelability of the external semiconductive layer 140 from the insulating layer 130 can be improved. it can.
  • the propylene-olefin copolymer in this embodiment is a copolymer in which the size of polypropylene crystals is controlled on the nano order.
  • the propylene-olefin copolymer in the present embodiment includes a structural unit derived from propylene and a structural unit derived from an olefin having 2 or more carbon atoms. Examples of the olefin having 2 or more carbon atoms include ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl / 1-pentene, 1-octene and 1-decene. Olefin having 2 or more carbon atoms may be used alone or in combination of two or more.
  • the density of the propylene-olefin copolymer is 850 kg / m 3 or more and 900 kg / m 3 or less, preferably 860 kg / m 3 or more and 880 kg / m 3 or less.
  • the Shore A hardness of the propylene-olefin copolymer is 70 or more and 85 or less. When the hardness of the propylene-olefin copolymer is within the above range, kneadability and compatibility with EVA can be improved.
  • the melting point of the propylene-olefin copolymer is higher than the melting point of EVA and is equal to or higher than the temperature in the water crosslinking step.
  • the melting point of EVA is 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower
  • the propylene-olefin copolymer has a melting point of 140 ° C. or higher and 180 ° C. or lower.
  • the melting point of the propylene-olefin copolymer contained in the base resin is high, the melting point of the entire semiconductive resin composition can be maintained high.
  • the melting point of the semiconductive resin composition as a whole can be 100 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. Thereby, it can suppress that the external semiconductive layer 140 of the adjacent electric power cable 10 adheres in a water bridge
  • the MFR of the propylene-olefin copolymer is 1 g / 10 min or more and 20 g / 10 min or less when the measurement temperature is 190 ° C. and the load is 2.16 kgf according to the test method of JIS K7210.
  • the MFR of the propylene-olefin copolymer is within the above range, that is, the molecular weight of the propylene-olefin copolymer is large, the diffusion of molecules from the outer semiconductive layer 140 to the insulating layer 130 is suppressed, and the outer half The conductive layer 140 can be easily separated from the insulating layer 130.
  • the mixing ratio of the propylene-olefin copolymer to the base resin is adjusted so that the content of VA with respect to the base resin becomes a desired value.
  • the content of the propylene-olefin copolymer is 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less when the base resin is 100 parts by mass (that is, the EVA content is 50 parts by mass or more and 99 parts by mass). Part or less).
  • the content of VA with respect to the base resin is It is adjusted to 10 mass% or more and less than 25 mass%.
  • the polarity of the semiconductive resin composition constituting the external semiconductive layer 140 is increased, and the external semiconductive layer 140 is easily peeled from the insulating layer 130. can do.
  • fusing point of a semiconductive resin composition can be suppressed by making content of VA with respect to base resin into less than 25 mass%. As a result, adhesion of the external semiconductive layer 140 of the adjacent power cable 10 can be suppressed in the water cross-linking step.
  • the base resin may contain a plurality of types of propylene-olefin copolymers.
  • the base resin may contain a homopolymer polypropylene in addition to the propylene-olefin copolymer.
  • the Rockwell hardness of polypropylene is 80 or more
  • the melting point of polypropylene is 140 ° C. or higher and 180 ° C. or lower.
  • the average particle diameter of carbon black contained in the semiconductive resin composition is, for example, not less than 35 nm and not more than 100 nm.
  • the “average particle size” means a particle size at an integrated value of 50% in the particle size distribution obtained by particle size measurement by a laser diffraction / scattering method. If the average particle size of the carbon black is less than 35 nm, the specific surface area (surface area per unit mass) of the carbon black increases, and the amount of moisture adsorbed on the surface of the carbon black may increase. As a result, the water absorption rate of the semiconductive resin composition may exceed 1000 ppm.
  • the average particle diameter of carbon black is set to 35 nm or more, the specific surface area of carbon black can be reduced, and an increase in the amount of moisture adsorbed on the surface of carbon black can be suppressed. As a result, the water absorption rate of the semiconductive resin composition can be stably reduced to 1000 ppm or less.
  • the average particle size of the carbon black is more than 100 nm, the dispersibility of the carbon black is lowered in the outer semiconductive layer, and the desired conductivity may not be obtained.
  • the average particle size of carbon black is set to 100 nm or less, the dispersibility of carbon black can be improved in the outer semiconductive layer, and desired conductivity can be obtained.
  • the iodine adsorption amount of carbon black is, for example, 20 mg / g or more and 70 mg / g or less.
  • the “iodine adsorption amount” here is measured as an index corresponding to the specific surface area of carbon black by a measuring method based on ASTM D-1510.
  • the iodine adsorption amount of carbon black being less than 20 mg / g means that the particle size of carbon black is large. For this reason, in the external semiconductive layer, the dispersibility of the carbon black is lowered, and the desired conductivity may not be obtained.
  • the particle diameter of carbon black can be reduced by setting the iodine adsorption amount of carbon black to 20 mg / g or more.
  • the dispersibility of carbon black can be improved and desired conductivity can be obtained.
  • the iodine adsorption amount of carbon black exceeding 70 mg / g means that the surface activity of carbon black is high and the specific surface area of carbon black is large. The amount can increase.
  • the amount of iodine adsorption of carbon black is set to 70 mg / g or less, the activity of the surface of the carbon black can be lowered and the specific surface area of the carbon black can be reduced. An increase in the amount of adsorption can be suppressed. As a result, the water absorption rate of the semiconductive resin composition can be stably reduced to 1000 ppm or less.
  • the ash contained in the carbon black is, for example, 0.1% by mass or less, based on 100% by mass of the entire carbon black. If the ash content is more than 0.1% by mass, there are many components corresponding to impurities. By setting the ash content to 0.1% by mass or less, components corresponding to impurities can be reduced.
  • the lower limit of ash contained in carbon black is not particularly limited and is preferably zero. However, ash is inevitably contained in the process of producing carbon black. For these reasons, it is considered that the ash content in the carbon black is, for example, 0.01% by mass or more.
  • the carbon black is, for example, at least one of furnace carbon black and acetylene carbon black black.
  • “Furness carbon black” as used herein refers to carbon black produced by burning oil or the like.
  • the “acetylene carbon black” here refers to carbon black produced by thermally decomposing acetylene as a raw material.
  • the furnace carbon black and the acetylene carbon black have different impurity contents, for example.
  • Furnace carbon black contains impurities such as sulfur (S) derived from the raw material oil. Specifically, the content of S in the furnace carbon black is, for example, 0.05% by mass or more and 1.0% by mass or less.
  • the content of impurities in the acetylene carbon black is small, and the purity of the acetylene carbon black is, for example, 99.0% or more and 99.99% by mass or less.
  • the ash content in acetylene carbon black is less than the ash content in furnace carbon black.
  • Furnace carbon black and acetylene carbon black differ in structure and surface functional groups in addition to the impurity content and ash content. However, it is difficult to unambiguously define these features by wording or numerical values.
  • the external semiconductive layer is peroxide-crosslinked together with the insulating layer.
  • the carbon black contained in the external semiconductive layer is acetylene carbon black
  • the content of impurities in the acetylene carbon black is small, so that the space between the external semiconductive layer containing acetylene carbon black and the insulating layer is low.
  • Cross-linking at the interface becomes stronger and their adhesion is improved.
  • the carbon black is furnace carbon black, impurities such as S derived from the raw material are contained in the furnace carbon black, so that cross-linking at the interface between the outer semiconductive layer containing the furnace carbon black and the insulating layer is caused. It is inhibited and their adhesion is reduced.
  • the state of the interface between the external semiconductive layer 140 and the insulating layer 130 in this embodiment is This is different from the state of these interfaces in the case where the external semiconductive layer as described above is peroxide-crosslinked together with the insulating layer.
  • the external semiconductive layer 140 and the insulating layer 130 are selected by the same mechanism as that in the case where the external semiconductive layer is peroxide-crosslinked together with the insulating layer. It is considered that the adhesiveness ("peelability" in this embodiment) can be adjusted.
  • the carbon black is acetylene carbon black
  • the content of impurities in the acetylene carbon black is small, that is, impurities adhering to the particle surface of the acetylene carbon black are reduced.
  • the bonding force between the acetylene carbon black and the base resin is improved in the external semiconductive layer 140, and the external semiconductive layer 140 containing acetylene carbon black and the insulating layer 130 are firmly adhered. As a result, the peelability between the external semiconductive layer 140 and the insulating layer 130 may be reduced.
  • the carbon black used in the present embodiment is preferably furnace carbon black.
  • the content of carbon black is set according to the desired conductivity.
  • the base resin is 100 parts by mass, it is 10 parts by mass or more and 100 parts by mass or less, preferably 10 parts by mass or more and 80 parts by mass or less. It is.
  • the content of carbon black is set to 10 parts by mass or more, the volume specific resistance value of the external semiconductive layer 140 becomes less than 100 ⁇ ⁇ cm, and sufficient conductivity as the external semiconductive layer 140 is obtained.
  • the power cable 10 can be stably extruded, and good mechanical characteristics of the power cable 10 can be obtained.
  • the power cable 10 can be more stably extruded, and the mechanical characteristics of the power cable 10 can be further improved.
  • the semiconductive resin composition may contain an antioxidant, a copper damage inhibitor, an acid acceptor, and the like as additives in addition to the above-described components.
  • the antioxidant include 2,2-thio-diethylenebis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5- Di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], octadecyl-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, N, N′-hexamethylenebis (3,5-di -T-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamamide), 4,4'-thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol, etc.
  • copper damage inhibitors examples include 1,2-bis (3, 5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamoyl) hydrazine, 2-hydroxy-N-1H-1,2,4-triazol-3-ylbenzamide, N′1, N′12-bis ( 2-hydroxybenzoyl) dodecanedihydrazide, N, N′-bis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyl] hydrazine, etc.
  • the acid acceptor is used in a humid heat environment. Used to suppress discoloration of the conductor 110, for example, hydrotalcite, magnesium oxide, magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium silicate, and the like.
  • the outer semiconductive layer 140 may be non-crosslinked or may be crosslinked.
  • a method for crosslinking the outer semiconductive layer 140 for example, a crosslinking method similar to that for the insulating layer 130, that is, a silane graft / water crosslinking method is used.
  • the semiconductive resin composition may contain the above-mentioned silane compound, a free radical generator, and a silanol condensation catalyst.
  • the materials constituting the semiconductive resin composition are kneaded as follows. First, from a hopper part of a Banbury mixer, a base resin having EVA containing VA and a propylene-olefin copolymer and conductive carbon black are charged.
  • each water absorption rate of EVA and propylene-olefin copolymer (and polypropylene) contained as the base resin is set to 1000 ppm or less.
  • the average particle diameter of carbon black is set to 35 nm or more
  • the iodine adsorption amount which is an index of the specific surface area of carbon black is set to 70 mg / g or less
  • the ash content is set to 0.1 mass% or less.
  • the content of VA with respect to EVA is predetermined in the range of 25 mass% to 50 mass% depending on the composition of the material used.
  • the base resin is 100 parts by mass
  • the propylene-olefin copolymer is made 1 part by mass to 50 parts by mass and mixed with EVA and the propylene-olefin copolymer.
  • content of VA with respect to base resin is adjusted so that it may become 10 mass% or more and less than 25 mass%.
  • an antioxidant, a copper damage inhibitor, an acid acceptor, and the like may be simultaneously added.
  • the above materials are pushed into the casing from the hopper part of the Banbury mixer.
  • a shearing force generated between the rotor and the casing is applied to the material to knead the material.
  • the outlet of the Banbury mixer is opened and the kneaded material is discharged.
  • the kneaded material discharged from the Banbury mixer is formed into pellets.
  • the semiconductive resin composition is manufactured by the above.
  • strand extrusion may be performed with an extruder, and the strand may be finely cut into pellets through a water tank.
  • the semiconductive resin composition may absorb moisture.
  • the semiconductive resin composition may be put in a constant temperature bath maintained at 70 ° C. and dried.
  • the above-described drying may be performed.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a power cable according to the present embodiment. Note that step is abbreviated as S.
  • the semiconductive resin composition constituting the external semiconductive layer 140 is formed by the above-described method for producing a semiconductive resin composition.
  • the conductor 110 is formed in advance by twisting a plurality of conductor core wires.
  • an insulating layer base resin mainly composed of a polyethylene resin such as linear polyethylene, a silane compound such as vinyl alkoxysilane, dicumyl peroxide, etc.
  • a resin composition containing a free radical generator and a silanol condensation catalyst such as dibutyltin dilaurate in a predetermined ratio is added, and is heated and kneaded.
  • peroxide as a free radical generator is thermally decomposed to generate oxy radicals.
  • the oxy radical is generated, the hydrogen in the polyethylene as the insulating layer base resin is extracted by the oxy radical to generate the polyethylene radical.
  • the radical of polyethylene is produced
  • a silane compound can be graft-polymerized with respect to polyethylene as an insulating layer base resin.
  • the temperature of the extruder B for extruding the insulating layer 130 is, for example, 150 ° C. or higher and 230 ° C. or lower.
  • the temperature of the extruder B is less than 150 ° C., there is a possibility that the silane compound cannot be sufficiently graft-polymerized with respect to the insulating layer base resin mainly composed of a polyethylene resin.
  • the temperature of the extruder B is set to 150 ° C. or higher, the silane compound can be graft-polymerized with respect to the insulating layer base resin containing the polyethylene resin as a main component by the free radical generator.
  • the resin composition constituting the insulating layer 130 is prematurely crosslinked in the extruder or the resin composition is oxidatively deteriorated, so-called amber is generated. There is a possibility.
  • the resin composition constituting the insulating layer 130 is prevented from early crosslinking, the oxidative deterioration of the resin composition is suppressed, and the formation of amber is suppressed. can do. As a result, the insulating layer 130 can be formed stably for a long time.
  • the method of extruding the insulating layer 130 simultaneously with the graft polymerization of the silane compound with respect to the insulating layer base resin in the extruder B as in the present embodiment is called “one-shot method”.
  • a method in which an insulating layer base resin in which a silane compound is pre-grafted and a master batch containing a silanol condensation catalyst is put into an extruder and the insulating layer is extruded is called a “two-shot method”. ing.
  • the semiconductive resin composition formed into a pellet as described above is charged into the extruder C for extruding the outer semiconductive layer 140.
  • the temperature of the extruder A for extruding the outer semiconductive layer 140 is set to a temperature equivalent to the temperature of the extruder B for extruding the insulating layer 130, for example, 150 ° C. or more and 230 ° C. or less.
  • the respective mixtures from the extruders A to C and the conductor 110 are led to the common head, and the inner semiconductive layer 120, the insulating layer 130, and the outer semiconductive are formed on the outer periphery of the conductor 110 from the center toward the outer periphery.
  • Simultaneously extruding layer 140 forms a cable intermediate (extruded or uncrosslinked power cable). Thereafter, the cable intermediate is guided to the hot water tank, and the internal semiconductive layer 120, the insulating layer 130, and the external semiconductive layer 140 are solidified.
  • the silanol group is generated by hydrolyzing the alkoxy group of the silane compound graft-polymerized with respect to the insulating layer base resin by the water that has penetrated into the insulating layer 130 and the silanol condensation catalyst.
  • the adjacent insulating layer base resins are cross-linked by dehydrating and condensing the silanol groups. In this way, the insulating layer 130 can be crosslinked in the presence of moisture.
  • the cable intermediate is exposed to an atmosphere of 70 ° C. or more and 100 ° C. or less and 80% RH or more and 95% RH or less for 12 hours or more and 48 hours or less in a constant temperature and humidity chamber.
  • an atmosphere 70 ° C. or more and 100 ° C. or less and 80% RH or more and 95% RH or less for 12 hours or more and 48 hours or less in a constant temperature and humidity chamber.
  • the power cable 10 according to this embodiment is manufactured.
  • furnace carbon black is used alone as carbon black
  • furnace carbon black and acetylene carbon black may be mixed and used.
  • the water absorption rate of the semiconductive resin composition shown in Table 1 was measured by combining the coulometric titration method and the water vaporization method in the Karl Fischer method.
  • a copper conductor having a cross-sectional area of 60 mm 2 was prepared.
  • a semiconductive resin composition containing EEA and carbon black is introduced into an extruder A that extrudes an internal semiconductive layer, and is directly applied to an extruder B that extrudes an insulating layer.
  • a resin composition containing chain polyethylene, vinylalkoxysilane, dicumyl peroxide and dibutyltin dilaurate was charged, and the above semiconductive resin composition was charged into an extruder B for extruding an external semiconductive layer.
  • the insulation layer was cross-linked by putting the cable intermediate body in a constant temperature and humidity chamber maintained at 70 ° C. and 95% RH in a state of being wound around the drum.
  • a copper tape having a thickness of 0.13 mm and a restraining tape were wound thereon as a shielding layer so as to cover the outer periphery of the insulating layer.
  • a protective layer made of polyvinyl chloride (PVC) having a thickness of 2 mm was extrusion coated on the outer periphery of the shielding layer.
  • PVC polyvinyl chloride
  • the temperature of each extruder was set to 200 ° C., and the cable intermediate was extruded continuously for 24 hours, and then the occurrence of irregularities on the surface of the external semiconductive layer was visually confirmed.
  • the power cable was cut at an arbitrary cross section orthogonal to the axial direction, and the presence or absence of foaming in the external semiconductive layer was observed with a stereomicroscope. As a result, if the surface of the external semiconductive layer is uneven, or if foaming occurs in the external semiconductive layer, the surface of the external semiconductive layer is not uneven. And the case where foaming did not arise in an external semiconductive layer was made good.
  • Each of the power cables of Samples 1 to 10 is submerged in the conductor, with a predetermined damage to the protective layer made of PVC, and submerged from the outside toward the insulating layer, about 4 kV / mm.
  • a heat cycle test was performed for 120 days such that the temperature was 60 ° C. for 8 hours and the room temperature was 16 hours.
  • an AC dielectric breakdown test was performed on each power cable as a residual performance test.
  • each power cable was sliced to a thickness of 1 mm in a direction orthogonal to the axial direction, and the sliced test piece was dyed with methylene blue. Then, the presence or absence of the water tree in an insulating layer was confirmed by observing a test piece with an optical microscope.
  • Samples 1 to 7 in which the average particle diameter of carbon black is 35 nm or more are compared with Samples 8 to 10 in which the average particle diameter of carbon black is less than 35 nm.
  • the water absorption of the semiconductive resin composition can be stably set to 1000 ppm or less.
  • foaming can be suppressed in the external semiconductive layer, and that dielectric breakdown can be suppressed when the power cable is energized.
  • Samples 1 to 6 and sample 7 are compared for the type of carbon black. Note that samples 8 to 10 in which foaming occurred in the external semiconductive layer are excluded from this comparison because foaming in the external semiconductive layer may affect the peelability of the external semiconductive layer. And
  • Appendix 4 The semiconductive resin composition according to any one of appendix 1 to appendix 3, which includes carbon black having an ash content of 0.1% by mass or less.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Processes Specially Adapted For Manufacturing Cables (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

絶縁層を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させながら絶縁層を押出成形すると同時に、絶縁層の外周に外部半導電層を押出成形する際に用いられる半導電性樹脂組成物であって、半導電性樹脂組成物の吸水率は、１０００ｐｐｍ以下である。

Description

半導電性樹脂組成物、複合材料および電力ケーブルの製造方法
　本開示は、半導電性樹脂組成物、複合材料および電力ケーブルの製造方法に関する。
　本出願は、2017年1月12日出願の日本出願2017-003562号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　近年では、外部半導電層を絶縁層等とともに同時に押出成形した電力ケーブルの開発が進められている。この場合、特許文献１および２に記載されているように、電力ケーブルを低コストに製造するため、シラングラフト・水架橋法により絶縁層を架橋させる方法が用いられている。
特開平１１－２９７１２１号公報 特開２００１－０１４９４５号公報
　本開示の一態様によれば、
　絶縁層を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させながら前記絶縁層を押出成形すると同時に、前記絶縁層の外周に外部半導電層を押出成形する際に用いられる半導電性樹脂組成物であって、
　前記半導電性樹脂組成物の吸水率は、１０００ｐｐｍ以下である半導電性樹脂組成物が提供される。
　本開示の他の態様によれば、
　絶縁層を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させた絶縁組成物と、半導電性樹脂組成物と、を有し、
　前記半導電性樹脂組成物の吸水率は、１０００ｐｐｍ以下である複合材料が提供される。
　本開示の他の態様によれば、
　絶縁層を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させながら、導体の外周に前記絶縁層を押出成形すると同時に、前記絶縁層の外周に外部半導電層を押出成形する押出工程と、
　水分の存在下で前記絶縁層を架橋させる水架橋工程と、
　を有し、
　前記押出工程では、
　吸水率が１０００ｐｐｍ以下である半導電性樹脂組成物を用いて前記外部半導電層を押出成形する電力ケーブルの製造方法が提供される。
図１は、本開示の一実施形態に係る電力ケーブルの軸方向と直交する断面図である。 図２は、本開示の一実施形態に係る電力ケーブルの製造方法を示すフローチャートである。
　［本開示が解決しようとする課題］
　発明者等は、外部半導電層を絶縁層等と同時に押出成形する際に、外部半導電層を構成する半導電性樹脂組成物中の水分が蒸発し、外部半導電層中や絶縁層と外部半導電層との間の界面に発泡（空隙、ボイド）または凹凸が生じてしまう可能性があるという新規な課題を見出した。
　本開示の目的は、外部半導電層中や絶縁層と外部半導電層との間の界面に発泡（空隙、ボイド）または凹凸が生じることを抑制することができる技術を提供することである。
　［本開示の効果］
　本開示によれば、外部半導電層中に発泡が生じることを抑制することができる。
＜本開示の一実施形態＞
（１）電力ケーブルの構造
　本開示の一実施形態に係る電力ケーブルについて、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る電力ケーブル１０の軸方向と直交する断面図である。
（全体構造）
　図１に示されているように、電力ケーブル１０は、中心から外周に向けて、導体１１０、内部半導電層１２０、絶縁層１３０および外部半導電層１４０を有している。
（導体）
　導体１１０は、例えば、純銅（Ｃｕ）、銅合金、純アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金等からなる複数の導電芯線が撚り合わせられることで構成されている。
（内部半導電層）
　内部半導電層１２０は、導体１１０の外周を覆うように設けられ、導体１１０および絶縁層１３０の接着性を向上し、導体１１０の撚り線表面における電界集中を抑制するよう構成されている。内部半導電層１２０は、例えば、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン－メチルアクリレート共重合体（ＥＭＡ）、エチレン－エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン－ブチルアクリレート共重合体（ＥＢＡ）等の少なくともいずれかと、導電性のカーボンブラックと、を有している。
（絶縁層）
　絶縁層１３０は、内部半導電層１２０の外周を覆うように設けられている。また、絶縁層１３０は、例えば、当該絶縁層を構成するベース樹脂（以下、「絶縁層ベース樹脂」とする）に対して、シラン化合物を遊離ラジカル発生剤によってグラフト重合させ、シラノール縮合触媒および水分の存在下で架橋させることにより形成されている。このような架橋法は、シラングラフト・水架橋法と呼ばれる。
　ここで用いられる絶縁層ベース樹脂は、例えば、ポリエチレン系樹脂を主成分としている。ポリエチレン系樹脂としては、例えば、高圧法低密度ポリエチレン、高圧法中密度ポリエチレン、低圧法低密度ポリエチレン（直鎖状及びメタロセン触媒ポリエチレン）、低圧法中密度ポリエチレン（直鎖状及びメタロセン触媒ポリエチレン）等が挙げられる。なお、これらのうちの２種類以上を混合して用いてもよい。
　また、ここで用いられるシラン化合物は、一般式：
　ＲＲ’ＳｉＹ２
で表されるアルコキシシラン化合物である。式中Ｒは、オレフィン性不飽和炭化水素基またはハイドロカーボンオキシ基であり、ビニル基、アリル基、ブテニル基、シクロヘキセニル基、シクロペンタジエニル基等であり、好ましくはビニル基である。Ｙは、加水分解可能な有機基であり、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基のようなアルコキシ基、ホルミルオキシ基、アセトキシ基、プロピオノキシ基のようなアシロキシ基、その他オキシム基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基等であり、好ましくはアルコキシ基である。Ｒ’はＲ基またはＹ基である。最も好適なシラン化合物は、ビニルアルコキシシランであり、具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルジメトキシメチルシラン、ビニルジエトキシメチルシラン、ビニルメトキシジメチルシラン、ビニルエトキシジメチルシランの少なくともいずれかである。
　また、ここで用いられる遊離ラジカル発生剤は、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－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキシン－３、α，α’－ビス（ｔ－ブチルパーオキシ－ｍ－イソプロピル）ベンゼン、ブチルクミルパーオキサイド、イソプロピルクミル－ｔ－ブチルパーオキサイド等の少なくともいずれかである。
　シラノール縮合触媒は、絶縁層ベース樹脂中に添加されるか、或いは、成形物表面から絶縁層ベース樹脂中に浸透させられる。シラノール縮合触媒は、例えば、錫、亜鉛、鉄、鉛、コバルト等の金属のカルボン酸塩、有機塩基、無機酸、有機酸などである。具体的には、シラノール縮合触媒としては、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクタエート、酢酸第一錫、カブリル酸第一錫、ナフテン酸鉛、カブリル酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、エチルアミン、ジブチルアミン、ヘキシルアミン、ピリジン、硫酸、塩酸などの無機酸、トルエンスルホン酸、酢酸、ステアリン酸、マレイン酸などの有機酸等が挙げられる。
（外部半導電層）
　外部半導電層１４０は、絶縁層１３０の外周を被覆し、電界集中を抑制するよう構成されている。本実施形態の外部半導電層１４０は、後述の押出工程Ｓ１２０において、絶縁層ベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させながら絶縁層１３０を押出成形すると同時に、半導電性樹脂組成物を用いて絶縁層１３０の外周に押出成形することにより形成されている。このように外部半導電層１４０を押出成形することにより、外部半導電層１４０と絶縁層１３０との間への不純物の混入を抑制するとともに、絶縁層１３０の外周への外部半導電層１４０の被覆性を向上させることができる。このように、絶縁層１３０を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させた絶縁組成物と、半導電性樹脂組成物とで複合材料を構成する。また、絶縁層１３０と外部半導電層１４０とで積層被覆材料を構成する。なお、本実施形態の外部半導電層１４０を形成する半導電性樹脂組成物については、詳細を後述する。
（電力ケーブルのその他の構成）
　その他、外部半導電層１４０の外側には、必要に応じて遮蔽層やシースが設けられていても良い。遮蔽層は、例えば外部半導電層１４０の外周に巻かれた銅テープや、複数の軟銅線等の導電素線が被覆されたワイヤシールド等である。また、被覆層（防御層）は、例えばポリ塩化ビニル等からなる。
（各寸法等）
　なお、電力ケーブル１０における具体的な寸法としては、例えば、導体１１０の直径は３ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、内部半導電層１２０の厚さは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、絶縁層１３０の厚さは２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、外部半導電層１４０の厚さは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。本実施形態の電力ケーブル１０に適用される電圧は、例えば３．３ｋＶ以上３３ｋＶ以下である。
（２）半導電性樹脂組成物
　次に、外部半導電層１４０を構成する半導電性樹脂組成物について説明する。
　本実施形態の外部半導電層１４０を構成する半導電性樹脂組成物の吸水率は、例えば、１０００ｐｐｍ以下である。ここでいう「吸水率」は、外部半導電層１４０を押出成形する前の半導体樹脂組成物について、カールフィッシャー法により測定される吸水率のことを意味している。
　なお、カールフィッシャー法としては、電量滴定法、容量滴定法、および水分気化法がある。カールフィッシャー法のうち、電量滴定法では、ヨウ化物イオンを混合した水分滴定用試液の電解によりヨウ素を発生させ、電気量により水分を測定する。容量滴定法では、ヨウ素を水分測定用試液中に溶解させ、試料中の水と反応して消費されたヨウ素の滴定量より水分を測定する。また、水分気化法では、試料を加熱し、蒸発（気化）する水分を溶媒に捕集し測定する。本実施形態では、例えば、カールフィッシャー法のうちの電量滴定法と水分気化法とを組み合わせて用いる。なお、カールフィッシャー法のうちの容量滴定法を用いてもよい。
　ここで、例えば、絶縁層１３０をシラングラフト・水架橋法により架橋されるよう構成し、且つ、内部半導電層１２０、絶縁層１３０および外部半導電層１４０を３層同時押出する場合では、絶縁層１３０の押出機の温度は、絶縁層ベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させるために高温に設定され、内部半導電層１２０および外部半導電層１４０の押出機の温度も、絶縁層１３０の押出機の温度と同等の温度に設定される。これにより、各層間で温度差が生じることを抑制し、各層間の接着性を制御し、また、歪が生じることを抑制することができる。
　このとき、外部半導電層１４０を押出成形する際に用いられる半導電性樹脂組成物の吸水率が１０００ｐｐｍ超であると、外部半導電層１４０の押出の際に、半導電性樹脂組成物中の水分が蒸発し、外部半導電層１４０中や絶縁層１３０と外部半導電層１４０との間の界面に発泡（空隙、ボイド）または凹凸が生じる可能性がある。外部半導電層１４０中や絶縁層１３０と外部半導電層１４０との間の界面に発泡または凹凸が生じると、外部半導電層１４０中や絶縁層１３０と外部半導電層１４０との間の界面における発泡または凹凸を起点として絶縁層１３０中に水分が浸入し易くなり、電力ケーブル１０の通電時に外部半導電層１４０側から絶縁層１３０中に水トリーが形成されてしまう可能性がある。水トリーとは、電力ケーブル１０の外部から絶縁層１３０中に水分が侵入した状態で電力ケーブル１０に電界が印加されたときに、絶縁層１３０中に形成される樹枝状の微細な亀裂または空隙のことをいう。このような水トリーが絶縁層１３０中に形成されると、絶縁層１３０において所望の絶縁性能が得られず、電力ケーブル１０の通電時に絶縁破壊が生じる可能性がある。
　そこで、本実施形態では、半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ以下とすることにより、外部半導電層１４０を絶縁層１３０等と同時に押出成形する際に、外部半導電層１４０中や絶縁層１３０と外部半導電層１４０との間の界面に発泡または凹凸が生じることを抑制することができる。これにより、絶縁層１３０中に水トリーが形成されることを抑制し、電力ケーブル１０の通電時に絶縁破壊が生じることを抑制することができる。
　なお、半導電性樹脂組成物の吸水率について上限値を記載したが、半導電性樹脂組成物の下限値は特に制限がなく、ゼロであることが好ましく、すなわち、半導電性樹脂組成物が限りなく水分を含まないことが好ましい。しかしながら、半導電性樹脂組成物の製造過程において不可避的に水分が含まれることがある。このような理由から、半導電性樹脂組成物の吸水率は、１００ｐｐｍ以上となることが考えられる。
（半導電性樹脂組成物の具体的な組成）
　本実施形態の外部半導電層１４０を構成する半導電性樹脂組成物は、例えば、酢酸ビニル（ＶＡ）を含むエチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）とプロピレン－オレフィン共重合体とを有するベース樹脂と、導電性のカーボンブラックと、を有している。なお、以下において、単に「ベース樹脂」と呼んだ場合は、外部半導電層１４０を構成するベース樹脂のことを意味し、上述の絶縁層ベース樹脂と区別して用いるものとする。
（ベース樹脂）
　本実施形態のベース樹脂の吸水率は、１０００ｐｐｍ以下となっている。つまり、ベース樹脂として含まれるＥＶＡ、プロピレン－オレフィン共重合体（およびポリプロピレン）のそれぞれの吸水率は、１０００ｐｐｍ以下となっている。ベース樹脂の吸水率を上記範囲としつつ、後述のように所定の特性を有するカーボンブラックを用いることにより、半導電性樹脂組成物全体としての吸水率を１０００ｐｐｍ以下とすることが可能となる。
（エチレン－酢酸ビニル共重合体）
　半導電性樹脂組成物のベース樹脂は、多段重合により合成され、分子量の大きいＥＶＡを有している。ＥＶＡのメルトフローレート（ＭＦＲ）は、ＪＩＳ　Ｋ７２１０の試験法により、測定温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆとしたとき、例えば、０．１ｇ／１０ｍｉｎ以上１０ｇ／１０ｍｉｎ以下であることがより好ましい。ＥＶＡのＭＦＲが１０ｇ／１０ｍｉｎ以下、すなわち、ＥＶＡが高分子量化されていることにより、絶縁層１３０と外部半導電層１４０との界面における高分子の分子拡散が抑制され、絶縁層１３０からの剥離性が向上する。
　また、ＥＶＡの融点は、例えば、５０℃以上１００℃以下であり、好ましくは６０℃以上８０℃以下である。ＥＶＡの融点が５０℃未満である場合、後述の水架橋工程において隣接する電力ケーブル１０の外部半導電層１４０が粘着する可能性がある。一方で、ＥＶＡの融点が１００℃より高い場合、すなわち、ＥＶＡ中のＶＡの含有量が少ない場合、外部半導電層１４０を構成する半導電性樹脂組成物の極性が低下するため、外部半導電層１４０が非極性のポリエチレンからなる絶縁層１３０と接着し易くなる。このため、外部半導電層１４０の絶縁層１３０からの剥離性が不十分となる可能性がある。
　また、ＥＶＡはＶＡを含んでおり、ＥＶＡに対するＶＡの含有量は、例えば、２５質量％以上５０質量％以下である。このようにＶＡが予め定められた含有量で含まれるＥＶＡと、後述するプロピレン－オレフィン共重合体と、を所定の混合比率で混合することにより、ベース樹脂に対するＶＡの含有量を所望の値に調整することができる。
　なお、エチレン－酢酸ビニル共重合体の硬度は、ショアＡ６５以上８０以下である。
（プロピレン－オレフィン共重合体）
　半導電性樹脂組成物のベース樹脂は、ＥＶＡに加えて、プロピレン－オレフィン共重合体（ポリプロピレン系エラストマー）を有している。ポリエチレンを主成分とする絶縁層１３０に対して相溶性（接着性）が低いプロピレン－オレフィン共重合体を混合することにより、絶縁層１３０からの外部半導電層１４０の剥離性を向上させることができる。
　本実施形態でのプロピレン－オレフィン共重合体は、ポリプロピレンの結晶の大きさをナノオーダーで制御した共重合体である。本実施形態でのプロピレン－オレフィン共重合体は、プロピレンに由来する構成単位と、及び炭素数２以上のオレフィンに由来する構成単位と、を含んでいる。炭素数２以上のオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、１－ブテン、１－ヘキセン、４－メチル・１－ペンテン、１－オクテン、１－デセン等である。炭素数２以上のオレフィンは単独で用いても良く、２種類以上を併用してもよい。
　また、プロピレン－オレフィン共重合体の密度は、８５０ｋｇ／ｍ３以上９００ｋｇ／ｍ３以下、好ましくは８６０ｋｇ／ｍ３以上８８０ｋｇ／ｍ３以下である。
　また、プロピレン－オレフィン共重合体のショアＡ硬度は、７０以上８５以下である。プロピレン－オレフィン共重合体の硬度が上記範囲内であることにより、ＥＶＡとの混練性、相溶性を向上させることができる。
　また、プロピレン－オレフィン共重合体の融点は、ＥＶＡの融点よりも高く、且つ、水架橋工程における温度以上である。具体的には、上述のようにＥＶＡの融点が５０℃以上１００℃以下であるのに対して、プロピレン－オレフィン共重合体の融点は、１４０℃以上１８０℃以下である。このように、ベース樹脂中に含まれるプロピレン－オレフィン共重合体の融点が高いことにより、半導電性樹脂組成物全体としての融点を高く維持することができる。具体的には、半導電性樹脂組成物の全体としての融点を、１００℃以上１８０℃以下とすることができる。これにより、水架橋工程において隣接する電力ケーブル１０の外部半導電層１４０が相互に粘着することを抑制することができる。
　また、プロピレン－オレフィン共重合体のＭＦＲは、ＪＩＳ　Ｋ７２１０の試験法により、測定温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆとしたとき、１ｇ／１０ｍｉｎ以上２０ｇ／１０ｍｉｎ以下である。プロピレン－オレフィン共重合体のＭＦＲが上記範囲内であること、すなわちプロピレン－オレフィン共重合体の分子量が大きいことにより、外部半導電層１４０から絶縁層１３０への分子の拡散が抑制され、外部半導電層１４０を絶縁層１３０から剥離し易くすることができる。
　また、ベース樹脂に対するプロピレン－オレフィン共重合体の混合比率は、ベース樹脂に対するＶＡの含有量が所望の値となるように調整される。具体的には、プロピレン－オレフィン共重合体の含有量は、ベース樹脂を１００質量部としたとき、１質量部以上５０質量部以下である（すなわち、ＥＶＡの含有量は５０質量部以上９９質量部以下である）。
　上述のように、ＶＡが予め定められた含有量で含まれるエチレン－酢酸ビニル共重合体と、プロピレン－オレフィン共重合体との混合比を調整することにより、ベース樹脂に対するＶＡの含有量は、１０質量％以上２５質量％未満に調整される。ベース樹脂に対するＶＡの含有量を１０質量％以上とすることにより、外部半導電層１４０を構成する半導電性樹脂組成物の極性を大きくし、外部半導電層１４０を絶縁層１３０から剥離し易くすることができる。一方で、ベース樹脂に対するＶＡの含有量を２５質量％未満とすることにより、半導電性樹脂組成物の融点の低下を抑制することができる。その結果、水架橋工程において、隣接する電力ケーブル１０の外部半導電層１４０が粘着することを抑制することができる。
　なお、ベース樹脂は、複数種のプロピレン－オレフィン共重合体を含んでいても良い。
　また、ベース樹脂は、プロピレン－オレフィン共重合体に加え、単独重合体のポリプロピレンを含んでいても良い。ここで、ポリプロピレンのロックウェル硬度は、８０以上であり、ポリプロピレンの融点は、１４０℃以上１８０℃以下である。ベース樹脂に混合されるポリプロピレンの硬度がＥＶＡの硬度よりも高いことにより、外部半導電層１４０の絶縁層１３０からの剥離性を向上させることができる。また、ベース樹脂に混合されるポリプロピレンの融点がＥＶＡよりも高いことにより、水架橋工程における外部半導電層１４０の非粘着性を向上させることができる。
（カーボンブラック）
　半導電性樹脂組成物中に含まれるカーボンブラックの平均粒子径は、例えば、３５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。なお、ここでいう「平均粒子径」は、レーザー回折・散乱法による粒径測定によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。カーボンブラックの平均粒子径が３５ｎｍ未満であると、カーボンブラックの比表面積（単位質量あたりの表面積）が大きくなり、カーボンブラックの表面に対する水分の吸着量が増加する可能性がある。その結果、半導電性樹脂組成物の吸水率が１０００ｐｐｍ超となる可能性がある。これに対し、カーボンブラックの平均粒子径を３５ｎｍ以上とすることにより、カーボンブラックの比表面積を縮小させ、カーボンブラックの表面に対する水分の吸着量の増加を抑制することができる。その結果、半導電性樹脂組成物の吸水率を安定的に１０００ｐｐｍ以下とすることができる。一方で、カーボンブラックの平均粒子径が１００ｎｍ超であると、外部半導電層中において、カーボンブラックの分散性が低下し、所望の導電性が得られなくなる可能性がある。これに対し、カーボンブラックの平均粒子径を１００ｎｍ以下とすることにより、外部半導電層中において、カーボンブラックの分散性を向上させ、所望の導電性を得ることができる。
　また、カーボンブラックのヨウ素吸着量は、例えば、２０ｍｇ／ｇ以上７０ｍｇ／ｇ以下である。なお、ここでいう「ヨウ素吸着量」は、ＡＳＴＭ　Ｄ－１５１０に準拠した測定方法により、カーボンブラックの比表面積に相当する指標として測定されるものである。カーボンブラックのヨウ素吸着量が２０ｍｇ／ｇ未満であることは、カーボンブラックの粒子径が大きいことを意味する。このため、外部半導電層中において、カーボンブラックの分散性が低下し、所望の導電性が得られなくなる可能性がある。これに対し、カーボンブラックのヨウ素吸着量を２０ｍｇ／ｇ以上とすることにより、カーボンブラックの粒子径を縮小させることができる。これにより、外部半導電層中において、カーボンブラックの分散性を向上させ、所望の導電性を得ることができる。一方で、カーボンブラックのヨウ素吸着量が７０ｍｇ／ｇ超であることは、カーボンブラックの表面の活性が高く、且つ、カーボンブラックの比表面積が大きいことを意味し、カーボンブラックの表面に対する水分の吸着量が増加する可能性がある。これに対し、カーボンブラックのヨウ素吸着量を７０ｍｇ／ｇ以下とすることにより、カーボンブラックの表面の活性を低くし、且つ、カーボンブラックの比表面積を縮小させることができ、カーボンブラックの表面に対する水分の吸着量の増加を抑制することができる。その結果、半導電性樹脂組成物の吸水率を安定的に１０００ｐｐｍ以下とすることができる。
　また、カーボンブラック中に含まれる灰分は、カーボンブラック全体を１００質量％として、例えば、０．１質量％以下である。灰分が０．１質量％超であると、不純物に相当する成分が多いこととなる。灰分を０．１質量％以下とすることにより、不純物に相当する成分を少なくすることができる。なお、カーボンブラック中に含まれる灰分の下限値は、特に制限が無く、ゼロであることが好ましい。しかしながら、カーボンブラックの製造過程において不可避的に灰分が含まれることがある。このような理由から、カーボンブラック中に含まれる灰分は、例えば、０．０１質量％以上となることが考えられる。
　また、カーボンブラックは、例えば、ファーネスカーボンブラックおよびアセチレンカーボンブラックブラックの少なくともいずれかである。ここでいう「ファーネスカーボンブラック」とは、油等を燃焼させることで生成されるカーボンブラックのことをいう。また、ここでいう「アセチレンカーボンブラック」とは、原料としてのアセチレンを熱分解させることで生成されるカーボンブラックのことをいう。ファーネスカーボンブラックとアセチレンカーボンブラックとでは、例えば、不純物の含有量が異なっている。ファーネスカーボンブラック中には、原料の油由来の硫黄（Ｓ）等の不純物が含まれている。具体的には、ファーネスカーボンブラック中のＳの含有量は、例えば、０．０５質量％以上１．０質量％以下である。一方で、アセチレンカーボンブラック中の不純物の含有量は少なく、アセチレンカーボンブラックの純度は、例えば、９９．０％以上９９．９９質量％以下である。また、アセチレンカーボンブラック中の灰分は、ファーネスカーボンブラック中の灰分よりも少ない。なお、ファーネスカーボンブラックとアセチレンカーボンブラックとは、上記不純物の含有量や灰分のほかに、ストラクチャーや表面の官能基などが異なっている。しかしながら、これらの特徴を文言や数値等で一義的に定義することは困難である。
　ここで、例えば、外部半導電層を絶縁層とともにパーオキサイド架橋させる場合について考える。この場合、外部半導電層中に含まれるカーボンブラックがアセチレンカーボンブラックであると、アセチレンカーボンブラック中の不純物の含有量が少ないことにより、アセチレンカーボンブラックを含む外部半導電層と絶縁層との間の界面における架橋が強固となり、これらの密着性が向上する。一方で、カーボンブラックがファーネスカーボンブラックであると、ファーネスカーボブラック中に原料由来のＳ等の不純物が含まれるため、ファーネスカーボンブラックを含む外部半導電層と絶縁層との間の界面における架橋が阻害され、これらの密着性が低下する。
　本実施形態では、絶縁層１３０をシラングラフト・水架橋法により架橋させ、外部半導電層１４０を必ずしも架橋させないため、本実施形態での外部半導電層１４０と絶縁層１３０との界面の状態は、上記のような外部半導電層を絶縁層とともにパーオキサイド架橋させる場合でのこれらの界面の状態と異なる。しかしながら、本実施形態においても、カーボンブラックの種類を選択することにより、上記のような外部半導電層を絶縁層とともにパーオキサイド架橋する場合と同様のメカニズムによって、外部半導電層１４０と絶縁層１３０との密着性（本実施形態でいう「剥離性」）を調整することができると考えられる。
　カーボンブラックがアセチレンカーボンブラックであると、アセチレンカーボンブラック中の不純物の含有量が少なく、すなわち、アセチレンカーボンブラックの粒子表面に付着する不純物が少なくなる。このため、外部半導電層１４０中においてアセチレンカーボンブラックとベース樹脂との結合力が向上し、アセチレンカーボンブラックを含む外部半導電層１４０と絶縁層１３０とが強固に密着する。その結果、外部半導電層１４０と絶縁層１３０との剥離性が低下する可能性がある。
　これに対し、カーボンブラックをファーネスカーボンブラックとした場合では、ファーネスカーボンブラック中に原料由来の不純物が含まれ、ファーネスカーボンブラックの粒子表面に所定量の不純物が付着した状態となる。これにより、外部半導電層１４０中においてファーネスカーボンブラックとベース樹脂との結合力を低下させ、ファーネスカーボンブラックを含む外部半導電層１４０と絶縁層１３０との密着性を阻害することができる。その結果、外部半導電層１４０と絶縁層１３０との剥離性を向上させることが可能となる。したがって、本実施形態で用いられるカーボンブラックは、ファーネスカーボンブラックであることが好ましい。
　カーボンブラックの含有量は、所望の導電性に応じて設定され、例えば、ベース樹脂を１００質量部としたとき、１０質量部以上１００質量部以下であり、好ましくは１０質量部以上８０質量部以下である。カーボンブラックの含有量を１０質量部以上とすることにより、外部半導電層１４０の体積固有抵抗値が１００Ω・ｃｍ未満となり、外部半導電層１４０として充分な導電性が得られる。一方、カーボンブラックの含有量を１００質量部以下とすることにより、電力ケーブル１０を安定的に押出成形することができ、電力ケーブル１０の良好な機械的特性が得られる。好ましくは、カーボンブラックの含有量を８０質量部以下とすることにより、電力ケーブル１０をさらに安定的に押出成形することができ、電力ケーブル１０の機械的特性をさらに向上させることができる。
（半導電性樹脂組成物のその他の構成）
　半導電性樹脂組成物は、上記の構成物のほかに、添加剤として、酸化防止剤、銅害防止剤、受酸剤等を含んでいても良い。酸化防止剤は、例えば、２，２－チオ－ジエチレンビス［３－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ペンタエリスリチル－テトラキス［３－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル－３－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオネート、Ｎ，Ｎ’－ヘキサメチレンビス（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシ－ヒドロシンナマミド）、４，４’－チオビス（３－メチル－６－ｔ－ブチルフェノール等である。銅害防止剤は、例えば１，２－ビス（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシヒドロシンナモイル）ヒドラジン、２－ヒドロキシ－Ｎ－１Ｈ－１，２，４－トリアゾール－３－イルベンズアミド、Ｎ’１，Ｎ’１２－ビス（２－ヒドロキシベンゾイル）ドデカンジヒドラジド、Ｎ，Ｎ’－ビス［３－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオニル］ヒドラジン等である。受酸剤は、湿熱環境下で使用される際に導体１１０の変色を抑えるために用いられ、例えば、ハイドロタルサイト、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等である。
　なお、外部半導電層１４０は、非架橋であってもよいし、或いは、架橋されてもよい。外部半導電層１４０の架橋方法としては、例えば絶縁層１３０と同様の架橋法、すなわちシラングラフト・水架橋法が用いられる。この場合、半導電性樹脂組成物は、上述のシラン化合物、遊離ラジカル発生剤、およびシラノール縮合触媒を含んでいても良い。
（３）半導電性樹脂組成物の製造方法
　本開示の一実施形態に係る半導電性樹脂組成物の製造方法について説明する。
　バンバリミキサを用い、以下のように半導電性樹脂組成物を構成する材料を混練する。まず、バンバリミキサのホッパ部から、ＶＡを含むＥＶＡとプロピレン－オレフィン共重合体とを有するベース樹脂と、導電性のカーボンブラックと、を投入する。
　このとき、ベース樹脂として含まれるＥＶＡ、プロピレン－オレフィン共重合体（およびポリプロピレン）のそれぞれの吸水率を１０００ｐｐｍ以下とする。また、カーボンブラックの平均粒子径を３５ｎｍ以上とし、カーボンブラックの比表面積の指標であるヨウ素吸着量を７０ｍｇ／ｇ以下とし、灰分を０．１質量％以下とする。これにより、半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ以下とすることができる。
　また、このとき、ＥＶＡに対するＶＡの含有量は、使用する材料の組成によって２５質量％以上５０質量％以下に予め定められている。また、ベース樹脂を１００質量部としたとき、プロピレン－オレフィン共重合体を１質量部以上５０質量部以下として、ＥＶＡとプロピレン－オレフィン共重合体と混合する。これにより、ベース樹脂に対するＶＡの含有量を、１０質量％以上２５質量％未満となるように調整する。なお、半導電性樹脂組成物の添加剤として、酸化防止剤、銅害防止剤、受酸剤等を同時に投入してもよい。
　次に、バンバリミキサのホッパ部からケーシングに上記の材料を押し込んでいく。材料を噛み込むようにロータを回転させることにより、ロータおよびケーシングの間で発生する剪断力を材料に加え、材料を混練する。
　次に、材料の混練が所定時間終了したとき、バンバリミキサの排出口を開け、混練物を排出する。次に、バンバリミキサから排出された混練物をペレット状に成形する。以上により、半導電性樹脂組成物が製造される。
　なお、半導電性樹脂組成物をバンバリミキサで混練した後、押出機でストランド押出し、水槽を通してストランドを細かくペレット状にカットすることがある。この場合、半導電性樹脂組成物が吸湿する可能性がある。このような場合、半導電性樹脂組成物を７０℃に保った恒温槽に入れて乾燥させてもよい。なお、半導電性樹脂組成物を長期保管することで半導電性樹脂組成物が吸湿する可能性がある場合にも、上記した乾燥を行ってもよい。
（４）電力ケーブルの製造方法
　図２を用い、本開示の一実施形態に係る電力ケーブル１０の製造方法について説明する。図２は、本実施形態に係る電力ケーブルの製造方法を示すフローチャートである。なお、ステップをＳと略している。
（Ｓ１１０：半導電性樹脂組成物形成工程）
　まず、上述した半導電性樹脂組成物の製造方法により、外部半導電層１４０を構成する半導電性樹脂組成物を形成する。
　なお、この段階で、複数の導体芯線を撚り合わせることにより、導体１１０を予め形成しておく。
（Ｓ１２０：押出工程）
　まず、３層同時押出機のうち、内部半導電層１２０を押出成形する押出機Ａに、例えば、ＥＥＡ等と、導電性のカーボンブラックと、を所定の割合で混合した半導電性樹脂組成物のペレットを投入する。このとき、内部半導電層１２０を押出成形する押出機Ａの温度を、後述の絶縁層１３０を押出成形する押出機Ｂの温度と同等の温度に設定し、例えば、１５０℃以上２３０℃以下とする。
　次に、絶縁層１３０を押出成形する押出機Ｂに、例えば、直鎖状ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂を主成分とする絶縁層ベース樹脂、ビニルアルコキシシラン等のシラン化合物、ジクミルパーオキサイド等の遊離ラジカル発生剤、およびジブチル錫ジラウレート等のシラノール縮合触媒を所定の割合で含む樹脂組成物を投入し、加熱して混練する。
　押出機Ｂ内では、まず、遊離ラジカル発生剤としてのパーオキサイドを熱分解させることで、オキシラジカルを生成させる。オキシラジカルを生成させたら、オキシラジカルによって、絶縁層ベース樹脂としてのポリエチレン中の水素を引き抜くことで、ポリエチレンのラジカルを生成させる。ポリエチレンのラジカルを生成されたら、ポリエチレンのラジカルと、シラン化合物が有する不飽和結合（例えばビニル基）とを反応させ、互いに結合させる。これにより、絶縁層ベース樹脂としてのポリエチレンに対してシラン化合物をグラフト重合させることができる。
　このとき、絶縁層１３０を押出成形する押出機Ｂの温度を、例えば、１５０℃以上２３０℃以下とする。押出機Ｂの温度が１５０℃未満であると、ポリエチレン系樹脂を主成分とする絶縁層ベース樹脂に対してシラン化合物を充分にグラフト重合させることができない可能性がある。これに対し、押出機Ｂの温度を１５０℃以上とすることにより、遊離ラジカル発生剤によって、ポリエチレン系樹脂を主成分とする絶縁層ベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させることができる。一方で、押出機Ｂの温度が２３０℃超であると、絶縁層１３０を構成する樹脂組成物が押出機内で早期架橋したり、該樹脂組成物が酸化劣化することにより、いわゆるアンバが生成されたりする可能性がある。これに対し、押出機Ｂの温度を２３０℃以下とすることにより、絶縁層１３０を構成する樹脂組成物の早期架橋を抑制するとともに、樹脂組成物の酸化劣化を抑制し、アンバの生成を抑制することができる。その結果、長時間安定した絶縁層１３０の成形が可能となる。
　なお、本実施形態のように、押出機Ｂ内で絶縁層ベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させると同時に、絶縁層１３０を押出成形する方法は、「１ショット法」と呼ばれている。一方で、シラン化合物を予めグラフト重合させた絶縁層ベース樹脂と、シラノール縮合触媒を含むマスタバッチと、を押出機に投入して絶縁層を押出成形する方法は、「２ショット法」と呼ばれている。
　次に、外部半導電層１４０を押出成形する押出機Ｃに、上記のようにペレット状に形成された半導電性樹脂組成物を投入する。このとき、外部半導電層１４０を押出成形する押出機Ａの温度を、絶縁層１３０を押出成形する押出機Ｂの温度と同等の温度に設定し、例えば、１５０℃以上２３０℃以下とする。
　次に、押出機Ａ～Ｃからのそれぞれの混合物と、導体１１０とをコモンヘッドに導き、導体１１０の外周に、中心から外周に向けて、内部半導電層１２０、絶縁層１３０および外部半導電層１４０を同時に押出すことにより、ケーブル中間体（押出成形物または未架橋電力ケーブル）を形成する。その後、ケーブル中間体を温水槽に導き、内部半導電層１２０、絶縁層１３０および外部半導電層１４０をそれぞれ固化させる。
（Ｓ１３０：水架橋工程）
　次に、３層同時押出機からケーブル中間体を押出して温水槽に導いた後、ケーブル中間体をドラムに巻き付けていく。ケーブル中間体をドラムに巻きつけたら、ドラムに巻き付けた状態のケーブル中間体を、所定の温度および湿度に保たれた恒温恒湿室または所定の温度に保たれた温水槽に投入する。
　ここでは、まず、絶縁層ベース樹脂に対してグラフト重合されたシラン化合物のアルコキシ基を、絶縁層１３０内に浸透した水分とシラノール縮合触媒とにより加水分解させることで、シラノール基を生成させる。シラノール基を生成させたら、シラノール基同士を脱水縮合させることで、隣接する絶縁層ベース樹脂同士を架橋させる。このようにして、水分の存在下で絶縁層１３０を架橋させることができる。
　このとき、恒温恒湿室において、ケーブル中間体を７０℃以上１００℃以下で且つ８０％ＲＨ以上９５％ＲＨ以下の雰囲気に１２時間以上４８時間以下曝す。ケーブル中間体を上記の雰囲気に曝すことにより、外部半導電層１４０を介して絶縁層１３０に水分を浸透させ、絶縁層１３０を安定的に水架橋させることができる。
　以上により、本実施形態に係る電力ケーブル１０が製造される。
（５）本実施形態に係る効果
　本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
（ａ）本実施形態では、外部半導電層１４０を構成する半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ以下とすることにより、外部半導電層１４０を絶縁層１３０等と同時に押出成形する際に、外部半導電層１４０中や絶縁層１３０と外部半導電層１４０との間の界面に発泡または凹凸が生じることを抑制することができる。これにより、絶縁層１３０中に水トリーが形成されることを抑制し、電力ケーブル１０の通電時に絶縁破壊が生じることを抑制することができる。
（ｂ）半導電性樹脂組成物中に含まれるカーボンブラックの平均粒子径を３５ｎｍ以上とすることで、カーボンブラックの比表面積を縮小させ、カーボンブラックの表面に対する水分の吸着量の増加を抑制することができる。その結果、半導電性樹脂組成物の吸水率を安定的に１０００ｐｐｍ以下とすることができる。
（ｃ）半導電性樹脂組成物中に含まれるカーボンブラックのヨウ素吸着量を７０ｍｇ／ｇ以下とすることで、カーボンブラックの比表面積を縮小させることができ、カーボンブラックの表面に対する水分の吸着量の増加を抑制することができる。その結果、半導電性樹脂組成物の吸水率を安定的に１０００ｐｐｍ以下とすることができる。
（ｄ）半導電性樹脂組成物中に含まれるカーボンブラックをファーネスカーボンブラックとすることで、ファーネスカーボンブラック中に原料由来の不純物が含まれ、ファーネスカーボンブラックの粒子表面に所定量の不純物が付着した状態とすることができる。これにより、外部半導電層１４０中においてファーネスカーボンブラックとベース樹脂との結合力を低下させ、ファーネスカーボンブラックを含む外部半導電層１４０と絶縁層１３０との密着性を阻害することができる。その結果、外部半導電層１４０と絶縁層１３０との剥離性を向上させることが可能となる。
＜本開示の他の実施形態＞
　以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
　上述の実施形態では、カーボンブラックとしてファーネスカーボンブラックを単独で用いる場合について説明したが、ファーネスカーボンブラックとアセチレンカーボンブラックとを混合して用いてもよい。
　次に、本開示に係る実施例について説明する。
（１）半導電性樹脂組成物の作製
　表１および以下に示すように、試料１～１０の電力ケーブルの作製に用いられる半導電性樹脂組成物を作製した。
（ベース樹脂）
・エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）：７０質量部
　三井・デュポン　ポリケミカル製　ＥＶ１７０
　酢酸ビニル含有量３３質量％　ＭＦＲ１．０ｇ／１０ｍｉｎ
・プロピレン－オレフィン共重合体：下記ポリプロピレンと合わせて３０質量部
　三井化学製　タフマー（登録商標）ＰＮ－２０７０
　融点１４０℃　ショアＡ硬度７５　ＭＦＲ３．２ｇ／１０ｍｉｎ
・ポリプロピレン：日本ポリプロ製
　ノバテック（登録商標）ＰＰ　ＥＣ７
　融点１４０℃以上１７０℃以下　ロックウェル硬度８０
（カーボンブラック）
・ファーネスカーボンブラックまたはアセチレンカーボンブラック：７０質量部
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　なお、表１に記載の半導電性樹脂組成物の吸水率は、カールフィッシャー法のうちの電量滴定法と水分気化法とを組み合わせて測定した。
（２）電力ケーブルの作製
　次に、以下のようにして、試料１～１０の電力ケーブルを作製した。
　まず、断面積が６０ｍｍ２である銅導体を用意した。次に、３層同時押出機のうち、内部半導電層を押出成形する押出機ＡにＥＥＡおよびカーボンブラックを含む半導電性樹脂組成物を投入し、絶縁層を押出成形する押出機Ｂに直鎖状ポリエチレン、ビニルアルコキシシラン、ジクミルパーオキサイドおよびジブチル錫ジラウレートを含む樹脂組成物を投入し、外部半導電層を押出成形する押出機Ｂに上記した半導電性樹脂組成物を投入した。これらからのそれぞれの混合物と、上記の導体とをコモンヘッドに導き、導体の外周に、中心から外周に向けて、内部半導電層、絶縁層および外部半導電層を同時に押し出すことにより、ケーブル中間体を形成した。このとき、内部半導電層を押出成形する押出機Ａの温度、絶縁層を押出成形する押出機Ｂの温度、および外部半導電層を押出成形する押出機Ｃの温度を、ともに２００℃とした。また、このとき、内部半導電層の厚さ、絶縁層の厚さ、および外部半導電層の厚さを、それぞれ、０．７ｍｍ、３．２ｍｍ、０．７ｍｍとした。次に、ケーブル中間体をドラムに巻きつけた状態で７０℃９５％ＲＨに保たれた恒温恒湿室に投入することで、絶縁層を架橋させた。次に、絶縁層の外周を覆うように、遮蔽層として厚さ０．１３ｍｍの銅テープとその上に抑えテープを巻回した。その後、遮蔽層の外周に、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなる厚さ２ｍｍの防御層を押出被覆した。以上により、試料１～１０の電力ケーブルを作製した。
（３）評価
　上記した試料１～１０の電力ケーブルを用い、以下の評価を行った。
（長時間押出性）
　上記のように各押出機の温度を２００℃とし、２４時間連続でケーブル中間体を押し出した後に、外部半導電層表面における凹凸の発生を肉眼で確認した。また、電力ケーブルを軸方向に直交する任意の断面で切断し、外部半導電層中における発泡の有無を実体顕微鏡で観察した。その結果、外部半導電層表面に凹凸が発生していたり、外部半導電層中に発泡が生じていたりした場合を不良とし、一方で、外部半導電層表面に凹凸が発生しておらず、且つ、外部半導電層中に発泡が生じていない場合を良とした。
（長期浸水課電特性）
　試料１～１０の電力ケーブルのそれぞれに対して、導体内に浸水させるとともに、ＰＶＣからなる防御層に所定の傷をつけて外部から絶縁層に向けて浸水させた状態で、約４ｋＶ／ｍｍの電界を印加しつつ、温度が６０℃８時間、常温１６時間となるようなヒートサイクル試験を１２０日間行った。ヒートサイクル試験後、それぞれの電力ケーブルに対して、残存性能試験として交流絶縁破壊試験を実施した。また、ヒートサイクル試験後、それぞれの電力ケーブルを軸方向に直交する方向に１ｍｍの厚さにスライスして、スライスした試験片をメチレンブルーで染色させた。その後、試験片を光学顕微鏡によって観察することで、絶縁層中における水トリーの有無を確認した。
（剥離強度）
　試料１～１０の電力ケーブルのそれぞれにおいて、外部半導電層に０．５ｉｎｃｈ幅の切れ目を入れ、引張試験機によって外部半導電層を絶縁層から引っ張ることで、外部半導電層と絶縁層との剥離強度を測定した。
（４）結果
（半導電性樹脂の吸水率）
　表１において、半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ以下とした試料１～７と、半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ超とした試料８～１０とを比較する。
　半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ超とした試料８～１０では、外部半導電層の押出の際に、半導電性樹脂組成物中の水分が蒸発したため、外部半導電層表面に凹凸が生じるとともに、外部半導電層中に発泡が生じていた。具体的には、試料８～１０で生じていた凹凸または発泡の直径は、およそ１０００μｍ超であった。また、試料８～１０では、ヒートサイクル試験中に、外部半導電層中の発泡を起点として絶縁層中に水分が浸入し、外部半導電層側から絶縁層中に水トリーが形成されていた。具体的には、試料８～１０で生じていた水トリーの長さは、およそ１０００μｍ超であった。このため、試料８～１０では、絶縁破壊強さが２５ｋＶ／ｍｍ未満であった。
　これに対し、半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ以下とした試料１～７では、外部半導電層表面に凹凸が生じておらず、且つ、外部半導電層中に発泡が生じていないことを確認した。また、試料１～７では、絶縁層中に水トリーが形成されていないことを確認するとともに、絶縁破壊強さが２５ｋＶ／ｍｍ以上であることを確認した。以上の結果から、半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ以下とすることにより、外部半導電層を絶縁層等と同時に押出成形する際に、外部半導電層中に発泡が生じることを抑制することができることを確認した。これにより、絶縁層中に水トリーが形成されることを抑制し、電力ケーブルの通電時に絶縁破壊が生じることを抑制することができることを確認した。
（カーボンブラックの平均粒子径）
　次に、カーボンブラックの平均粒子径を３５ｎｍ以上とした試料１～７と、カーボンブラックの平均粒子径を３５ｎｍ未満とした試料８～１０とを比較する。
　カーボンブラックの平均粒子径を３５ｎｍ未満とした試料８～１０では、半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ以下とすることができなかった。カーボンブラックの比表面積が大きくなり、カーボンブラックの表面に対する水分の吸着量が増加したためと考えられる。その結果、上述のように、外部半導電層中に発泡が生じ、絶縁破壊強さが２５ｋＶ／ｍｍ未満となっていた。
　これに対し、カーボンブラックの平均粒子径を３５ｎｍ以上とした試料１～７では、半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ以下となっていることを確認した。その結果、上述のように、外部半導電層中に発泡が生じておらず、絶縁破壊強さが２５ｋＶ／ｍｍ以上であることを確認した。以上の結果から、カーボンブラックの平均粒子径を３５ｎｍ以上とすることにより、カーボンブラックの比表面積を縮小させ、カーボンブラックの表面に対する水分の吸着量の増加を抑制することができることを確認した。これにより、半導電性樹脂組成物の吸水率を安定的に１０００ｐｐｍ以下とすることができることを確認した。その結果、外部半導電層中に発泡が生じることを抑制し、電力ケーブルの通電時に絶縁破壊が生じることを抑制することができることを確認した。
（カーボンブラックのヨウ素吸着量）
　次に、カーボンブラックをファーネスカーボンブラックとし、カーボンブラックのヨウ素吸着量を７０ｍｇ／ｇ以下とした試料１～６と、カーボンブラックをファーネスカーボンブラックとし、カーボンブラックのヨウ素吸着量を７０ｍｇ／ｇ超とした試料８～１０とを比較する。
　カーボンブラックのヨウ素吸着量を７０ｍｇ／ｇ超とした試料８～１０では、半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ以下とすることができなかった。カーボンブラックのヨウ素吸着量が７０ｍｇ／ｇ超であったため、カーボンブラックの比表面積が大きいことに相当し、カーボンブラックの表面に対する水分の吸着量が増加したためと考えられる。その結果、上述のように、上述のように、外部半導電層中に発泡が生じ、絶縁破壊強さが２５ｋＶ／ｍｍ未満となっていた。
　これに対し、カーボンブラックのヨウ素吸着量を７０ｍｇ／ｇ以下とした試料１～６では、半導電性樹脂組成物の吸水率を１０００ｐｐｍ以下となっていることを確認した。その結果、上述のように、外部半導電層中に発泡が生じておらず、絶縁破壊強さが２５ｋＶ／ｍｍ以上であることを確認した。以上の結果から、カーボンブラックのヨウ素吸着量を７０ｍｇ／ｇ以下とすることにより、カーボンブラックの比表面積を縮小させることに相当し、カーボンブラックの表面に対する水分の吸着量の増加を抑制することができることを確認した。これにより、半導電性樹脂組成物の吸水率を安定的に１０００ｐｐｍ以下とすることができることを確認した。その結果、外部半導電層中に発泡が生じることを抑制し、電力ケーブルの通電時に絶縁破壊が生じることを抑制することができることを確認した。
　なお、試料７では、カーボンブラックのヨウ素吸着量を７０ｍｇ／ｇ超であるにもかかわらず、半導電性樹脂組成物の吸水率が１０００ｐｐｍ以下であった。詳細な理由は不明ではあるが、おそらくアセチレンカーボンブラック中の不純物および灰分が少ないことにより、吸水率が低くなったと考えられる。
（カーボンブラックの種類）
　カーボンブラックの種類について、試料１～６と、試料７とを比較する。なお、外部半導電層中に発泡が生じた試料８～１０については、外部半導電層中の発泡が外部半導電層の剥離性に影響を与えることが考えられるため、この比較対象から外すこととする。
　カーボンブラックをアセチレンカーボンブラックとした試料７では、外部半導電層の剥離強度が高く、外部半導電層を絶縁層から剥離することができなかった。アセチレンカーボンブラックの粒子表面に付着する不純物が少ないことに起因して、外部半導電層中においてアセチレンカーボンブラックとベース樹脂との結合力が向上し、アセチレンカーボンブラックを含む外部半導電層と絶縁層とが強固に密着していたためと考えられる。
　これに対し、カーボンブラックをファーネスカーボンブラックとした試料１～６では、外部半導電層の剥離強度が５０Ｎ／０．５ｉｎｃｈ以下であり、絶縁層から外部半導体層を容易に剥離可能であることを確認した。以上の結果から、カーボンブラックをファーネスカーボンブラックとすることにより、ファーネスカーボンブラックの粒子表面に所定量の不純物が付着している状態とし、外部半導電層中においてファーネスカーボンブラックとベース樹脂との結合力を低下させ、ファーネスカーボンブラックを含む外部半導電層と絶縁層との密着性を阻害することができることを確認した。これにより、外部半導電層と絶縁層との剥離性を向上させることができることを確認した。
＜本開示の好ましい態様＞
　以下、本開示の好ましい態様を付記する。
（付記１）
　絶縁層を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させながら前記絶縁層を押出成形すると同時に、前記絶縁層の外周に外部半導電層を押出成形する際に用いられる半導電性樹脂組成物であって、
　前記半導電性樹脂組成物の吸水率は、１０００ｐｐｍ以下である半導電性樹脂組成物。
（付記２）
　平均粒子径が３５ｎｍ以上であるカーボンブラックを含む付記１に記載の半導電性樹脂組成物。
（付記３）
　ヨウ素吸着量が７０ｍｇ／ｇ以下であるカーボンブラックを含む付記１又は付記２に記載の半導電性樹脂組成物。
（付記４）
　灰分が０．１質量％以下であるカーボンブラックを含む付記１から付記３のいずれか１つに記載の半導電性樹脂組成物。
（付記５）
　前記カーボンブラックは、ファーネスカーボンブラックである付記２から付記４のいずれか１つに記載の半導電性樹脂組成物。
（付記６）
　絶縁層を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させた絶縁組成物と、半導電性樹脂組成物と、を有し、
　前記半導電性樹脂組成物の吸水率は、１０００ｐｐｍ以下である複合材料。
（付記７）
　絶縁層を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させながら、導体の外周に前記絶縁層を押出成形すると同時に、前記絶縁層の外周に外部半導電層を押出成形する押出工程と、
　水分の存在下で前記絶縁層を架橋させる水架橋工程と、
　を有し、
　前記押出工程では、
　吸水率が１０００ｐｐｍ以下である半導電性樹脂組成物を用いて前記外部半導電層を押出成形する電力ケーブルの製造方法。
（付記８）
　前記押出工程では、
　前記外部半導電層を押出成形する際の温度を１５０℃以上２３０℃以下とする付記７に記載の電力ケーブルの製造方法。
１０　直流電力ケーブル
１１０　導体
１２０　内部半導電層
１３０　絶縁層
１４０　外部半導電層

Claims (7)

  1. 　絶縁層を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させながら前記絶縁層を押出成形すると同時に、前記絶縁層の外周に外部半導電層を押出成形する際に用いられる半導電性樹脂組成物であって、
    　前記半導電性樹脂組成物の吸水率は、１０００ｐｐｍ以下である半導電性樹脂組成物。
  2. 　平均粒子径が３５ｎｍ以上であるカーボンブラックを含む請求項１に記載の半導電性樹脂組成物。
  3. 　ヨウ素吸着量が７０ｍｇ／ｇ以下であるカーボンブラックを含む請求項１又は請求項２に記載の半導電性樹脂組成物。
  4. 　灰分が０．１質量％以下であるカーボンブラックを含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導電性樹脂組成物。
  5. 　前記カーボンブラックは、ファーネスカーボンブラックである請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の半導電性樹脂組成物。
  6. 　絶縁層を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させた絶縁組成物と、半導電性樹脂組成物と、を有し、
    　前記半導電性樹脂組成物の吸水率は、１０００ｐｐｍ以下である複合材料。
  7. 　絶縁層を構成するベース樹脂に対してシラン化合物をグラフト重合させながら、導体の外周に前記絶縁層を押出成形すると同時に、前記絶縁層の外周に外部半導電層を押出成形する押出工程と、
    　水分の存在下で前記絶縁層を架橋させる水架橋工程と、
    　を有し、
    　前記押出工程では、
    　吸水率が１０００ｐｐｍ以下である半導電性樹脂組成物を用いて前記外部半導電層を押出成形する電力ケーブルの製造方法。
PCT/JP2017/047244 2017-01-12 2017-12-28 半導電性樹脂組成物、複合材料および電力ケーブルの製造方法 WO2018131506A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-003562 2017-01-12
JP2017003562A JP2020038749A (ja) 2017-01-12 2017-01-12 半導電性樹脂組成物および電力ケーブルの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018131506A1 true WO2018131506A1 (ja) 2018-07-19

Family

ID=62839363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/047244 WO2018131506A1 (ja) 2017-01-12 2017-12-28 半導電性樹脂組成物、複合材料および電力ケーブルの製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2020038749A (ja)
WO (1) WO2018131506A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112020003587T5 (de) 2019-07-26 2022-04-21 Denso Corporation Kupplungsvorrichtung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61101554A (ja) * 1984-10-24 1986-05-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 導電性樹脂組成物の調製方法
JPH08199013A (ja) * 1995-01-20 1996-08-06 Hitachi Cable Ltd 半導電性樹脂組成物及び架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル
JPH11297121A (ja) * 1998-04-03 1999-10-29 Hitachi Cable Ltd 剥離容易性半導電性樹脂組成物及び電線・ケーブル
JP2000319464A (ja) * 1999-05-10 2000-11-21 Hitachi Cable Ltd 半導電性樹脂組成物及び架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル
JP2001501247A (ja) * 1996-10-02 2001-01-30 ボレアリス、アクティーゼルスカブ 半導体ポリマー組成物とそれを含有するケーブル外装
JP2015141877A (ja) * 2014-01-30 2015-08-03 株式会社ジェイ・パワーシステムズ 半導電性樹脂組成物、電力ケーブルおよび電力ケーブルの製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61101554A (ja) * 1984-10-24 1986-05-20 Furukawa Electric Co Ltd:The 導電性樹脂組成物の調製方法
JPH08199013A (ja) * 1995-01-20 1996-08-06 Hitachi Cable Ltd 半導電性樹脂組成物及び架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル
JP2001501247A (ja) * 1996-10-02 2001-01-30 ボレアリス、アクティーゼルスカブ 半導体ポリマー組成物とそれを含有するケーブル外装
JPH11297121A (ja) * 1998-04-03 1999-10-29 Hitachi Cable Ltd 剥離容易性半導電性樹脂組成物及び電線・ケーブル
JP2000319464A (ja) * 1999-05-10 2000-11-21 Hitachi Cable Ltd 半導電性樹脂組成物及び架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル
JP2015141877A (ja) * 2014-01-30 2015-08-03 株式会社ジェイ・パワーシステムズ 半導電性樹脂組成物、電力ケーブルおよび電力ケーブルの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020038749A (ja) 2020-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3551755B2 (ja) 剥離容易性半導電性樹脂組成物及び電線・ケーブル
JP5640889B2 (ja) 電線・ケーブル
EP2074172B1 (en) Silane-functionalised polyolefin compositions, products thereof and preparation processes thereof for wire and cable applications
JP6636469B2 (ja) 安定化された水分硬化性ポリマー組成物
US10224130B2 (en) Cable
EP2215162B1 (en) Silane-functionalised polyolefin compositions, products thereof and preparation processes thereof for wire and cable applications
FR2809226A1 (fr) Composition semi-conductrice reticulable et cable electrique a pellicule semi-conductrice
CA2520362A1 (en) Power cable compositions for strippable adhesion
WO2020027844A1 (en) Power cable with conductor strand fill containing recycled crosslinked compounds
EP3421523A1 (en) Reactive compounding of ethylene vinyl acetate
CN108026348A (zh) 半导体屏蔽组合物
JP6221782B2 (ja) 半導電性樹脂組成物、電力ケーブルおよび電力ケーブルの製造方法
KR102593181B1 (ko) 폴리에틸렌 배합 조성물
JP2008520761A (ja) 架橋性ポリエチレン組成物、それを含んでいる電気ケーブル、および該組成物の調製方法
WO2009056407A1 (en) Silane-functionalised polyolefin compositions, products thereof and preparation processes thereof for wire and cable applications
WO2018131506A1 (ja) 半導電性樹脂組成物、複合材料および電力ケーブルの製造方法
TWI768107B (zh) 具有樹生長阻滯劑之聚乙烯組成物
JP7426876B2 (ja) 架橋フッ素ゴム組成物、並びに、これを用いた配線材及びその製造方法
KR100288182B1 (ko) 전선피복용흑색폴리에틸렌계수지조성물
JP7157540B2 (ja) 配線材
JP3988308B2 (ja) 電線・ケーブル
JP7157539B2 (ja) 配線材
JP5191082B2 (ja) 電線、電力ケーブル用ポリエチレン樹脂材料およびその組成物並びにそれらを用いた電線、電力ケーブル
JP7157541B2 (ja) 配線材
JP5191081B2 (ja) 電線、電力ケーブル用ポリエチレン樹脂材料およびその組成物並びにそれらを用いた電線、電力ケーブル

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17891231

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17891231

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP