CN112041943B - 电力电缆 - Google Patents

电力电缆 Download PDF

Info

Publication number
CN112041943B
CN112041943B CN201980029346.5A CN201980029346A CN112041943B CN 112041943 B CN112041943 B CN 112041943B CN 201980029346 A CN201980029346 A CN 201980029346A CN 112041943 B CN112041943 B CN 112041943B
Authority
CN
China
Prior art keywords
insulation
weight
polypropylene resin
measured
resin
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
CN201980029346.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112041943A (zh
Inventor
赵荣银
柳益铉
金永镐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LS Cable and Systems Ltd
Original Assignee
LS Cable Ltd
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 LS Cable Ltd filed Critical LS Cable Ltd
Publication of CN112041943A publication Critical patent/CN112041943A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112041943B publication Critical patent/CN112041943B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12—Polypropene
    • 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
    • H01B13/0016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for heat treatment
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/28—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances natural or synthetic rubbers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/307—Other macromolecular compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/027—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of semi-conducting layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/206—Applications use in electrical or conductive gadgets use in coating or encapsulating of electronic parts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/02—Heterophasic composition

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种电力电缆。具体而言，本发明涉及一种环保且耐热性和机械强度优异，同时与这些物理性质具有权衡关系(trade‑off)的耐寒性、柔韧性、弯曲性、耐冲击性、铺设性、作业性等优异的具有由绝缘材料构成的绝缘层的电力电缆。

Description

电力电缆
技术领域
本发明涉及一种电力电缆。具体而言，本发明涉及一种环保且耐热性和机械强度优异，同时与这些物理性质具有权衡关系(trade-off)的耐寒性、柔韧性、弯曲性、耐冲击性、铺设性、作业性等优异的具有由绝缘材料构成的绝缘层的电力电缆。
背景技术
通常的电力电缆可以包括导体和包围所述导体的绝缘层，在所述导体和所述绝缘层之间还可以包括内部半导电层、包围所述绝缘层的外部半导电层以及包围所述外部半导电层的护套层、等。
近年来，随着增加的电力需求，需要开发出大容量电缆，为此，目前需要一种用于制造机械特性和电特性优异的绝缘层的绝缘材料。
以往，作为构成所述绝缘材料的基底树脂，通常使用对聚乙烯、乙烯-丙烯弹性共聚物(EPR)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)等聚烯烃系高分子进行交联的树脂。这是因为，这种以往的交联树脂甚至在高温条件下也能保持优异的柔韧性和令人满意的电强度和机械强度等。
但是，由于用作构成绝缘材料的基底树脂的所述交联聚乙烯(XLPE)等是交联形态，因此，如果包括由所述交联聚乙烯等树脂制造的绝缘层的电缆等达到使用寿命，则不能再生利用构成所述绝缘层的树脂，从而只能通过焚烧来废弃，因此并不环保。
另外，在作为护套层的材料使用聚氯乙烯(PVC)的情况下，难以从构成所述绝缘材料的交联聚乙烯(XLPE)等中分离该聚氯乙烯(PVC)，从而存在焚烧时产生有毒性氯化物等的不环保的缺点。
另一方面，对于非交联形态的高密度聚乙烯(HDPE)或低密度聚乙烯(LDPE)而言，如果包括由此制造的绝缘层的电缆等达到使用寿命，则能够再生利用构成所述绝缘层的树脂等，因此环保，但是与交联形态的聚乙烯(XLPE)相比耐热性差，从而存在因低运行温度而其用途非常受限的缺点。
另一方面，高分子本身的熔点为160℃以上，即使不交联也具有优异的耐热性，因此可以考虑将环保的聚丙烯树脂用作基底树脂。然而，所述聚丙烯树脂，由于高刚性(rigidity)带来的耐寒性、柔韧性、弯曲性(flexibility)等不充分，从而在包括由此制造的绝缘层的电缆的铺设作业时，存在作业性下降并且其用途受限的问题。
因此，目前迫切需要一种电力电缆，所述电力电缆不仅环保且制造费用低廉，而且能够同时满足耐热性和机械强度以及与这些具有权衡关系(trade-off)的耐寒性、柔韧性、弯曲性、耐冲击性、铺设性、作业性等。
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的目的在于，提供一种环保的电力电缆。
另外，本发明的目的在于，提供一种能够同时满足耐热性和机械强度以及与这些具有权衡关系(trade-off)的耐寒性、柔韧性、弯曲性、耐冲击性、铺设性、作业性等的电力电缆。
解决问题的技术方案
为了解决上述问题，本发明涉及一种绝缘组合物，其中，
在包括导体、包围所述导体的内部半导电层以及包围所述内部半导电层的绝缘层的电力电缆中，所述绝缘层由绝缘组合物形成，所述绝缘组合物包含聚丙烯树脂或异相聚丙烯树脂作为基础树脂，由下述数学式1定义的脆性温度(Tb)为-35℃以下，
[数学式1]
Tb＝Th+△T[(S/100)-(1/2)]
在所述数学式1中，
Th是，将从包含所述基础树脂的电缆绝缘层采集长度为36.0mm至40.0mm、宽度为5.6mm至6.4mm、厚度为1.8mm至2.2mm的五个试样，按照ASTM D746在23℃和50％的相对湿度条件下放置40小时以上，从-40℃开始以5℃的间隔使温度上升或下降，按不同温度放置2.5至3.5分钟之后，利用锤刃(striking edge)以1800至2200mm/s的速度从90°方向打击所述试样的表面，其结果五个试样均破损或者五个试样的表面均发生能够用肉眼观察到的裂纹的最高温度(℃)，
△T是按照ASTM D746进行按不同温度的实验时变化的规定的温度间隔，
S是，如上所述按照ASTM D746以从-40℃开始以△T的间隔使温度上升或下降的方式进行实验，其结果在从所述五个试样均未破损或五个试样的表面均未发生能够用肉眼观察到的裂纹的最低温度(℃)到所述Th的各个不同温度的实验中，五个试样中破损或表面发生能够用肉眼观察到的裂纹的试样的百分率的总和，
由下述数学式2定义的二甲苯不溶性为10％以下，
[数学式2]
二甲苯不溶性＝(二甲苯溶剂中溶出后的绝缘试样的质量/溶出前的绝缘试样的质量)×100
所述数学式2中，
所述二甲苯溶剂中溶出后的绝缘试样的质量是，将0.3g的绝缘试样浸入二甲苯溶剂中之后，在150℃以上的条件下沸煮6小时，并冷却至常温之后取出绝缘试样并重新在150℃的烤箱中干燥4小时，冷却至常温之后测定的绝缘试样的质量。
在此，提供一种电力电缆，其特征在于，所述脆性温度(Tb)为-80至-35℃。
另外，提供一种电力电缆，其特征在于，按照标准ASTM 3.D790测定的常温条件下的由所述绝缘组合物形成的绝缘试样的弯曲模量为50至1200MPa。
在此，提供一种电力电缆，其特征在于，在所述电缆中，绝缘层的厚度为按照下述数学式3的tmin的5.5至84.0倍。
[数学式3]
tmin＝2.5Uo/对绝缘试样的绝缘击穿电场
在所述数学式3中，
Uo是按照标准IEC 60840的电压测试的标准电压，
所述对绝缘试样的绝缘击穿电场是，将电极接触到复数个所述绝缘试样中的每个绝缘试样的两端之后施加电压，在对复数个所述绝缘试样的绝缘击穿概率为63.2％时施加的电压所对应的电场(kV/mm)。
另一方面，提供一种电力电缆，其特征在于，所述异相聚丙烯树脂在结晶相聚丙烯基质内分散有橡胶相丙烯共聚物。
在此，提供一种电力电缆，其特征在于，所述结晶相聚丙烯基质包含丙烯均聚物或丙烯共聚物，或者，所述结晶相聚丙烯基质包含所述丙烯均聚物和所述丙烯共聚物。
另外，提供一种电力电缆，其特征在于，所述橡胶相丙烯共聚物包含选自由乙烯和C4-12α-烯烃组成的组中的一种以上的共聚单体，所述C4-12α-烯烃为1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-庚烯以及1-辛烯等。
并且，提供一种电力电缆，其特征在于，由差示扫描量热仪(DSC)测定的所述异相聚丙烯树脂的熔点(Tm)为140至170℃，由差示扫描量热仪(DSC)测定的所述异相聚丙烯树脂的熔融焓为20至85J/g。
此外，提供一种电力电缆，其特征在于，对于以20MPa对在180℃条件下预热10分钟的所述基础树脂加压10分钟之后冷却而制造的厚度为1mm的试样，以200mm/min的速度进行拉伸时，在伸长率为5％的部位的抗拉强度为0.7至3.0kgf/mm2，邵氏D硬度为25至70。
另一方面，提供一种电力电缆，其特征在于，以所述基础树脂100重量份为基准，所述绝缘层还包含0.1至0.5重量份的成核剂(nucleating agent)。
另外，提供一种电力电缆，其特征在于，以所述基础树脂100重量份为基准，所述绝缘层还包含1至10重量份的绝缘油。
并且，提供一种电力电缆，其特征在于，以所述绝缘层的总重量为基准，所述绝缘层还包含0.001至10重量％的选自由抗氧化剂、抗冲击剂、热稳定剂、成核助剂以及除酸剂(acid scavengers)组成的组中的一种以上的其他添加剂。
另一方面，提供一种电力电缆，其特征在于，以所述基础树脂100重量份为基准，所述基础树脂包含30至70重量份的聚丙烯树脂(A)和70至30重量份的在聚丙烯基质内分散有丙烯共聚物的异相聚丙烯树脂(B)。
在此，提供一种电力电缆，其特征在于，所述聚丙烯树脂(A)均满足下述条件a)至i)：
a)密度为0.87至0.92g/cm3(按照ISO 11883测定)；
b)熔体流动速率(MFR)为1.7至1.9g/10分钟(按照ISO 1133在230℃和2.16kg的荷重条件下测定)；
c)拉伸弹性率为930至980MPa(以1mm/分钟的拉伸速度测定)；
d)屈服时的拉伸应力为22至27MPa(以50mm/分钟的拉伸速度测定)；
e)屈服时的拉伸变形率为13至15％(以50mm/分钟的拉伸速度测定)；
f)在0℃和23℃条件下的夏比(charpy)冲击强度分别为1.8至2.1kJ/m2和5.5至6.5kJ/m2；
g)热变形温度为6.8至7.2℃(在0.45MPa条件下测定)；
h)维卡(Vicat)软化点为131至136℃(按照标准A50在50℃/h和10N条件下测定)；以及
i)邵氏D硬度为63至70(按照ISO 868测定)。
另外，提供一种电力电缆，其特征在于，所述异相聚丙烯树脂(B)均满足下述条件a)至j)：
a)密度为0.86至0.90g/cm3(按照ISO 11883测定)；
b)熔体流动速率(MFR)为0.1至1.0g/10分钟(按照ISO 1133在230℃和2.16kg的荷重下测定)；
c)破裂时的拉伸应力为10MPa以上(以50mm/分钟的拉伸速度测定)；
d)破裂时的拉伸变形率为450％以上(以50mm/分钟的拉伸速度测定)；
e)弯曲强度为95至105MPa；
f)在-40℃条件下的缺口悬臂梁式(notched izod)冲击强度分别为6.8至7.2kJ/m2；
g)热变形温度为38至42℃(在0.45MPa条件下测定)；
h)维卡(Vicat)软化点为55至59℃(按照标准A50，在50℃/h和10N的条件下测定)；
i)邵氏D硬度为25至35(按照ISO 868测定)；
j)熔点为155至170℃。
并且，提供一种电力电缆，其特征在于，以单体的总重量为基准，所述聚丙烯树脂(A)是乙烯单体的含量为1至10重量％的无规丙烯-乙烯共聚物，所述异相聚丙烯树脂(B)中包含的所述聚丙烯基质为丙烯均聚物。
此外，提供一种电力电缆，其特征在于，以单体的总重量为基准，所述异相聚丙烯树脂(B)中包含的所述丙烯共聚物中，乙烯单体的含量为20至50重量％，所述异相聚丙烯树脂(B)中包含的所述丙烯共聚物包含丙烯-乙烯橡胶(PER)粒子。
在此，提供一种电力电缆，其特征在于，以所述异相聚丙烯树脂(B)的总重量为基准，所述丙烯共聚物的含量为60至80重量％。
另外，提供一种电力电缆，其特征在于，由差示扫描量热仪(DSC)测定的所述异相聚丙烯树脂(B)的熔融焓为15至40J/g。
发明效果
本发明的电力电缆，使用非交联丙烯聚合物作为绝缘层材料，从而环保且表现出耐热性和机械强度的效果。
另外，本发明的电力电缆精密地控制绝缘层材料及其脆性温度，从而表现出即使使用由刚性高的丙烯聚合物形成的绝缘层，也能够同时满足耐寒性、柔韧性、弯曲性、耐冲击性、铺设性、作业性等的优异的效果。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的电力电缆的一实施例的横截面结构的图。
图2是示意性地表示图1所示的电力电缆的阶梯式横截面结构的图。
具体实施方式
下面，对本发明的优选实施例进行详细说明。但是，本发明不限于在此说明的实施例，并且还可以以其他方式实施。相反，在此介绍的实施例是为了能够使公开的内容彻底和完整，并且是为了向本技术的技术人员充分传递本发明的思想而提供的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素。
图1和图2是分别示出本发明的电力电缆的一实施例的横截面和阶梯式横截面结构的图。
如图1和图2所示，本发明的电力电缆可以包括：导体10，由铜、铝等导电性物质构成；绝缘层30，由绝缘性高分子等构成；内部半导电层20，包围所述导体10，去除所述导体10和所述绝缘层30之间的空气层，起到缓解局部电场集中等的作用；外部半导电层40，起到电缆的屏蔽作用和绝缘层30中形成均匀的电场的作用；以及护套层50，用于保护电缆，等。
所述导体10、绝缘层30、半导电层20、40以及护套层50等的规格可以因电缆的用途、传输电压等的不同而不同，构成所述绝缘层30、所述半导电层20、40以及所述护套层50的材料可以相同或不同。
从提高电力电缆的耐寒性、柔韧性、弯曲性、铺设性和作业性等方面来看，所述导体10可以由复数个裸线绞合而成的绞线构成，尤其是可以包括通过复数个裸线沿所述导体10的圆周方向排列而形成的复数个导体层。
本发明的电力电缆的绝缘层30可以由包含非交联热塑性树脂的绝缘组合物形成，所述非交联热塑性树脂包含均相聚丙烯树脂或异相聚丙烯树脂，或者，所述非交联热塑性树脂包含均相聚丙烯树脂和异相聚丙烯树脂。
在此，所述异相聚丙烯树脂可以包含具有两个以上的相的树脂，具体而言，可以包含均包含结晶相树脂和橡胶相树脂的异相聚丙烯树脂，例如，可以包含结晶相聚丙烯树脂和橡胶相丙烯共聚物的混合树脂、或者结晶相聚丙烯树脂和橡胶相丙烯共聚物一起聚合而在结晶相聚丙烯基质树脂内分散有橡胶相丙烯共聚物的异相聚丙烯树脂。
在此，所述均相聚丙烯树脂或所述结晶相聚丙烯(基质)树脂可以包含丙烯均聚物和/或丙烯共聚物，可以优选包含丙烯均聚物，可以更优选仅包含丙烯均聚物。所述丙烯均聚物是指，以单体总重量为基准99重量％以上，优选为99.5重量％以上的丙烯的聚合而形成的聚丙烯。
所述均相聚丙烯树脂或所述结晶相聚丙烯(基质)树脂可以在常规的立体定向齐格勒-纳塔催化剂、茂金属催化剂、限制几何催化剂、其他有机金属或配位催化剂的条件下聚合，可以优选在齐格勒-纳塔催化剂或茂金属催化剂的条件下聚合。在此，所述茂金属是环戊二烯和过渡金属以夹层结构结合的新的有机金属化合物、即双(环戊二烯基)金属的总称，最简单的结构的通式为M(C5H5)2(其中，M为Ti、V、Cr、Fe、Co、Ni、Ru、Zr、Hf等)。在所述茂金属催化剂的条件下聚合的聚丙烯的催化剂残留量低至约200至700ppm，因此能够抑制或者最小化因所述催化剂残留量导致的包含所述聚丙烯的绝缘组合物的电特性的下降。
另一方面，在所述结晶相聚丙烯基质树脂内分散或与所述结晶相聚丙烯树脂混合的橡胶相丙烯共聚物实质上为无定形。所述橡胶相丙烯共聚物可以包含选自由乙烯和1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯等C4-12α-烯烃组成的组中的一种以上的共聚单体。
所述橡胶相丙烯共聚物可以是单体丙烯-乙烯橡胶(PER)或丙烯-乙烯-二烯橡胶(EPDM)。
在本发明中，所述橡胶相丙烯共聚物的粒子尺寸可以是微米级或纳米级。所述橡胶相丙烯共聚物的这种粒子尺寸能够确保所述橡胶相丙烯共聚物在所述结晶相聚丙烯基质中的均匀分散，并且能够改善包含所述橡胶相丙烯共聚物的绝缘层的冲击强度。并且，所述粒子尺寸能够减小由所述粒子引起的龟裂的风险因素，同时提高阻止已形成的龟裂或裂纹的可能性。
在此，所述异相聚丙烯树脂的熔点(Tm)可以是140至170℃(由差示扫描量热仪(DSC)测定)，所述异相聚丙烯树脂的熔融焓可以是20至85J/g(由差示扫描量热仪(DSC)测定)。
在所述异相聚丙烯树脂的熔融焓小于20J/g的情况下，表示结晶的尺寸小且结晶度低，电缆的耐热性、机械强度等下降，相反，在所述异相聚丙烯树脂的熔融焓超过85J/g的情况下，表示结晶的尺寸大且结晶度高，所述绝缘层30的电特性会下降。
尽管所述异相聚丙烯树脂是非交联形态，但是因自身的高熔点而发挥充分的耐热性，由此不仅能够提供提高了连续使用温度的电力电缆，而且由于是非交联形态，因此表现出能够再生利用等环保的优异效果。相反，以往的交联形态的树脂难以再生利用，从而不仅不环保，而且在形成绝缘层30时过早发生交联结合或烧焦(scorch)，可能会引起长期的挤出性能下降，例如不能发挥均匀的生产能力等。
在本发明中，就形成所述绝缘层30的绝缘组合物而言，可以将由该绝缘组合物形成的绝缘试样的由下述数学式1定义的脆性温度(britleness temperature；Tb)控制为-35℃，例如控制为-80至-35℃，从而能够使耐热性和机械强度优异，同时与这些物理性质具有权衡关系(trade-off)的耐寒性、柔韧性、弯曲性、耐冲击性、铺设性、作业性等优异。
[数学式1]
Tb＝Th+△T[(S/100)-(1/2)]
在所述数学式1中，
Th是，将从包含所述基础树脂的电缆绝缘层采集长度为36.0mm至40.0mm、宽度为5.6mm至6.4mm、厚度为1.8mm至2.2mm的五个试样，按照ASTM D746在23℃和50％的相对湿度条件下放置40小时以上，从-40℃开始以5℃的间隔使温度上升或下降，按不同温度放置2.5至3.5分钟之后，利用锤刃(striking edge)以1800至2200mm/s的速度从90°方向打击所述试样的表面，其结果五个试样均破损或者五个试样的表面均发生能够用肉眼观察到的裂纹的最高温度(℃)，
△T是按照ASTM D746进行按不同温度的实验时变化的规定的温度间隔，
S是，如上所述按照ASTM D746以从-40℃开始以△T，例如5℃的间隔使温度上升或下降的方式进行实验，其结果在从所述五个试样均未破损或五个试样的表面均未发生能够用肉眼观察到的裂纹的最低温度(℃)到所述Th的按不同温度的实验中五个试样中破损或表面发生能够用肉眼观察到的裂纹的试样的百分率的总和。
在此，试样破损是指，试样分离为两个以上的块，裂纹是指，虽然试样未破损但是在表面出现了裂痕或龟裂。
实质上，测定和计算所述脆性温度的示例如下。
按照ASTM D746，在-40℃条件下进行耐寒打击试验，其结果五个试样中三个破损且一个出现裂纹，并且以5℃为单位上升温度进行了相同的试验，其结果在-35℃条件下破损两个且裂纹为零个，在-30℃条件下破损零个且裂纹零个，从而五个试样均未破损或五个试样的表面均未发生能够用肉眼观察到的裂纹的最低温度为-35℃。
另外，按照ASTM D746以从-40℃开始以5℃为单位降低温度的方式进行的耐寒打击试验，其结果，在-45℃条件下破损四个且裂纹一个，试样五个均受损，因此五个试样均破损或五个试样的表面均发生能够用肉眼观察到的裂纹的最高温度(Th)为-45℃。
基于此，不同温度的破损数量、裂纹数量以及基于这些数量的试样受损数量/总数量的百分率如下述表1所示，基于该百分率的百分率的总和(S)为220。
[表1]
Figure BDA0002751870580000101
因此，由数学式1定义的脆性温度(Tb＝Th+△T*[(S/100)-(1/2)])成为-45+5*[220/100-1/2]＝-36.5℃。在此，在所述脆性温度(Tb)低于-80℃的情况下，耐寒性优异但是机械特性不充分，从而会因在电缆制造时的按压现象或在保管时因电缆层叠而导致的按压现象，导致电缆结构难以保持圆形，由此电缆的电特性可能会显著下降，相反，在超过-35℃的情况下，耐寒性可能会极度下降。
在本发明中，对于形成所述绝缘层30的绝缘组合物而言，由此形成的绝缘试样的二甲苯不溶性(Xylene Insolubility)可以是10％以下，在常温条件下的弯曲模量可以是50至1200MPa(按照标准ASTM 3.D790测定)，可以优选为200至1000MPa。
在此，所述二甲苯不溶性(Xylene Insolubility)可以由下述数学式2计算。
[数学式2]
二甲苯不溶性＝(二甲苯溶剂中溶出后的绝缘试样的质量/溶出前的绝缘试样的质量)×100
在所述数学式2中，
所述二甲苯溶剂中溶出后的绝缘试样的质量是，将0.3g的绝缘试样浸入二甲苯溶剂中之后，在150℃以上的条件下沸煮6小时，并冷却至常温之后取出绝缘试样并重新在150℃的烤箱中干燥4小时，冷却至常温之后测定的绝缘试样的质量。
即，二甲苯溶剂中溶出后的绝缘试样的质量是，从该绝缘试样中去除被二甲苯溶剂溶出的橡胶相聚丙烯共聚物而剩下的结晶相聚丙烯基质和其他添加剂的总质量，因此，在所述二甲苯不溶性超过10％的情况下，即在所述绝缘试样内的结晶相部分的含量过量的情况下，所述绝缘层30的柔韧性、耐寒性、铺设性、作业性等可能会显著下降。
另一方面，按照标准ASTM D790测定的弯曲模量可以按如下方式测定：将长方体形状的绝缘试样放在两个支撑台上，对所述两个支撑台之间的所述绝缘试样的中间部分施加荷重，并通过测定在绝缘试样表面发生破裂或发生5.0％的变形的时间点施加到的荷重来进行测定。另外，在所述绝缘试样的常温条件下的弯曲模量低于50MPa的情况下，所述绝缘层30的耐热性、机械特性等可能会不充分，相反，在超过1200MPa的情况下，所述绝缘层30的柔韧性、耐寒性、铺设性、作业性等可能会显著下降。
在本发明中，以形成所述绝缘层30的绝缘组合物的二甲苯不溶性和弯曲模量满足前述范围为前提，所述绝缘层30的厚度可以精密地设计为a×tmin，在此，a为5.5至84.0，tmin可以由下述数学式3定义。
[数学式3]
tmin＝2.5Uo/对绝缘试样的绝缘击穿电场
在所述数学式3中，
Uo是按照标准IEC 60840的电压测试的标准电压，如下表2所示。
对绝缘试样的绝缘击穿电场是指，将电极接触到从电缆的绝缘层采集到的复数个，例如20个绝缘试样中的每个绝缘试样的两端之后施加电压，在对复数个绝缘试样的绝缘击穿概率为63.2％时施加到的电压所对应的电场(kV/mm)。
[表2]
Figure BDA0002751870580000121
在本发明中，在电缆的绝缘层30的厚度超过前述的a×tmin的情况下，电缆绝缘层的厚度会过厚，可能会导致电缆的铺设性、作业性等不必要的下降，相反，在小于a×tmin的情况下，会因电缆绝缘层的介电强度不充分而可能引起绝缘击穿导致的寿命减少的问题。
在本发明中，形成所述绝缘层30的绝缘组合物还可以包含成核剂(nucleatingagent)。所述成核剂可以是山梨醇(sorbitol)系成核剂。即，例如，作为山梨醇系成核剂，可以是1,3:2,4-双(3,4-二甲基二苄基)山梨醇(1,3:2,4-Bis(3,4-dimethyldibenzylidene)Sorbitol)、双(对甲基二苄基)山梨醇(Bis(p-methyldibenzylidene)Sorbitol)、取代的二苄基山梨醇(Substituted Dibenzylidene Sorbitol)、它们的混合物。
所述成核剂即使在电缆的挤出工序中不进行骤冷，也能促进所述非交联热塑性树脂的固化，从而不仅能够提高电缆的生产率，而且通过将固化所述非交联热塑性树脂时生成的结晶的尺寸限制为较小，优选限制为1至10μm，从而能够提高所制造出的绝缘层的电特性，此外，通过形成复数个生成所述结晶的结晶化部位来增加结晶度，发挥能够同时提高所述绝缘层的耐热性、机械强度等的优异效果。
由于所述成核剂的熔融温度高，因此需要在约230℃的高温条件下进行注塑加工和挤出加工，优选将两种以上的山梨醇系成核剂组合后使用。在将两种以上的互不相同的山梨醇系成核剂组合后使用的情况下，成核剂的表达性在低温下也能提高。
以所述非交联热塑性树脂100重量份为基准，可以包含0.1至0.5重量份的所述成核剂。在所述成核剂的含量小于0.1重量份的情况下，因大结晶尺寸，例如，超过10μm的结晶尺寸和不均匀的结晶分布会使所述非交联热塑性树脂及包含所述非交联热塑性树脂的绝缘层的耐热性、电强度和机械强度可能会下降，相反，在所述成核剂的含量超过0.5重量份的情况下，因过小的结晶尺寸，例如，因小于1μm的结晶尺寸导致所述结晶和所述树脂的无定形部分之间的表面界面面积增加，可能会使所述非交联热塑性树脂和包含所述非交联热塑性树脂的绝缘层的交流绝缘击穿(AC dielectric breakdown；ACBD)特性、脉冲(impulse)特性等下降。
在本发明中，形成所述绝缘层30的绝缘组合物还可以包括绝缘油。
所述绝缘油可以使用矿物油、合成油等。尤其是，所述绝缘油可以使用由二苄基甲苯、烷基苯、烷基二苯乙烷这样的芳香族碳氢化合物构成的芳香族系油；由链烷烃系碳氢化合物构成的链烷烃系油；由环烷烃系碳氢化合物构成的环烷烃系油；以及硅油等。
另一方面，以所述非交联热塑性树脂100重量份为基准，所述绝缘油的含量可以是1至10重量份，可以优选为1至7.5重量份，在所述绝缘油的含量超过10重量份的情况下，在导体10上形成绝缘层30的挤出过程中，会发生所述绝缘油溶出的现象，从而可能会引起电缆的加工变得困难的问题。
如前所述，所述绝缘油通过进一步改善以因高刚性(rigidity)而柔韧性(flexibility)稍差的聚丙烯树脂作为基底树脂的绝缘层30的柔韧性、弯曲性等，从而使电缆的铺设作业变得容易，同时表现出保持或改善所述聚丙烯树脂本质上具有的优异的耐热性、机械特性和电特性的优异效果。尤其是，在所述聚丙烯树脂在茂金属催化剂条件下聚合的情况下，所述绝缘油表现出补充因较窄的分子量分布而有所下降的作业性的优异效果。
此外，形成所述绝缘层30的绝缘组合物可以包含非交联热塑性树脂作为基础树脂，所述非交联热塑性树脂包含：(A)聚丙烯树脂；和(B)在聚丙烯基质内分散有丙烯共聚物的异相树脂。
所述聚丙烯树脂(A)可以包含丙烯均聚物和/或丙烯共聚物，可以优选包含丙烯共聚物。所述丙烯均聚物是指，以单体总重量为基准99重量％以上，优选为99.5重量％以上的丙烯的聚合而形成的聚丙烯。
所述丙烯共聚物可以包含丙烯与乙烯或选自碳原子数4至12的α-烯烃，例如1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯以及它们的组合中的共聚单体等，可以优选包含丙烯与乙烯的共聚物。这是因为，如果使丙烯和乙烯共聚，则表现出坚固且柔韧的性质。
所述丙烯共聚物可以包含无规丙烯共聚物和/或嵌段丙烯共聚物，可以优选包含无规丙烯共聚物，可以更优选仅包含无规丙烯共聚物。所述无规丙烯共聚物是指，丙烯单体和其他烯烃单体任意地交互排列而形成的丙烯共聚物。优选的是，以整个单体重量为基准，所述无规丙烯共聚物为包含1至10重量％的乙烯单体的无规丙烯共聚物，优选为包含1至5重量％的乙烯单体的无规丙烯共聚物，更优选为包含3至4重量％的乙烯单体的无规丙烯共聚物。
对于所述无规丙烯共聚物而言，可以优选的是，密度为0.87至0.92g/cm3(按照ISO11883测定)，熔体流动速率(MFR)为1.7至1.9g/10分钟(按照ISO 1133在230℃和2.16kg的荷重条件下测定)，拉伸弹性率为930至980MPa(以1mm/分钟的拉伸速度测定)，拉伸应力为22至27MPa(以50mm/分钟的拉伸速度测定)，拉伸变形率为13至15％(以50mm/分钟的拉伸速度测定)，在0℃和23℃条件下的夏比冲击强度分别为1.8至2.1kJ/m2和5.5至6.5kJ/m2，热变形温度为6.8至7.2℃(在0.45MPa条件下测定)，维卡(Vicat)软化点为131至136℃(按照标准A50在50℃/h和10N条件下测定)，邵氏D硬度为63至70(按照ISO 868测定)。
所述无规丙烯共聚物能够提高所形成的绝缘层30的抗拉强度等机械强度，由于透明度高，从而适合于透明的成型产品，由于结晶化温度Tc相对高，从而能够缩短用于制造电缆的所述绝缘层30的挤出之后进行冷却时所需的时间，由此能够提高电缆的制造收率，同时能够最小化所述绝缘层30的收缩率和加热变形性，从而因相对低的单价而具有能够降低制造电缆的成本的优点。
所述聚丙烯树脂(A)的重量平均分子量(Mw)可以是200000至450000。此外，对于所述聚丙烯树脂(A)而言，熔点(Tm)可以是140至175℃(由差示扫描量热仪(DSC)测定)，熔融焓可以是50至100J/g(由DSC测定)，在室温条件下的弯曲强度可以是30至1000MPa，优选为60至1000MPa(按照ASTM D790测定)。
所述聚丙烯树脂(A)虽然是非交联形态，但是由于自身熔点高，从而可以发挥充分的耐热性，由此不仅能够提供连续使用温度提高的电力电缆，而且由于是非交联形态，从而表现出能够再生利用等环保的优异效果。相反，以往的交联形态的树脂难以再生利用，从而不仅不环保，而且在形成绝缘层30时若在早期发生交联结合或烧焦(scorch)，则可能会引起无法发挥均匀的生产能力等长期挤出性的下降。
在所述聚丙烯基质内分散有丙烯共聚物的异相聚丙烯树脂(B)中，所述聚丙烯基质可以与所述聚丙烯树脂(A)相同或不同，可以优选包含丙烯均聚物，可以更优选仅包含丙烯均聚物。
在所述异相聚丙烯树脂(B)中，分散在所述聚丙烯基质内的丙烯共聚物(以下，称作“分散的丙烯共聚物”)实质上为无定形。在此，丙烯共聚物为无定形是指，具有熔融焓低于10J/g的残留结晶度。所述分散的丙烯共聚物可以包含选自由乙烯和1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯等的C4-8α-烯烃组成的组中的一种以上的共聚单体。
以所述异相聚丙烯树脂(B)的总重量为基准，所述分散的丙烯共聚物可以是60至90重量％，可以优选为65至80重量％。在此，在所述分散的丙烯共聚物的含量低于60重量％的情况下，所形成的绝缘层30的柔韧性、弯曲性、耐冲击性、耐寒性等可能会不充分，相反，在超过90重量％的情况下，绝缘层30的耐热性、机械强度等可能会不充分。
以单体总重量为基准，所述分散的丙烯共聚物可以是包含20至50重量％的乙烯单体的丙烯-乙烯橡胶(PER)或丙烯-乙烯-二烯橡胶(EPDM)，可以优选包含30至40重量％的乙烯单体的丙烯-乙烯橡胶(PER)或丙烯-乙烯-二烯橡胶(EPDM)。在所述乙烯单体的含量低于20重量％的情况下，所形成的绝缘层30的柔韧性、弯曲性、耐冲击性优异，但是耐寒性等可能会不充分，相反，在超过50重量％的情况下，绝缘层30的耐寒性、耐热性和机械强度优异，但是柔韧性等可能会下降。
在本发明中，所述分散的丙烯共聚物的粒子大小可以是1μm以下，可以优选为0.9μm以下，可以更优选为0.8μm以下。所述分散的丙烯共聚物的这种粒子大小能够确保所述分散的丙烯共聚物在所述聚丙烯基质内的均匀分散，并能够改善包含该分散的丙烯共聚物的绝缘层的冲击强度。另外，所述粒子大小不仅能够减少因所述粒子而引起的龟裂的危险因素，并且提高中断已形成的龟裂或裂纹的可能性。
对于所述异相聚丙烯树脂(B)而言，可以优选的是，在2.16kg的荷重和230℃条件下按照ISO 1133测定的熔体流动速率(MFR；melting flow rate)为0.1至1.0g/10分钟，优选为0.8g/10分钟，破裂时的拉伸应力为10MPa以上，破裂时的拉伸变形率为450％以上，弯曲强度为95至105MPa，在-40℃条件下测定的缺口悬臂梁式(notched izod)冲击强度为6.8至7.2kJ/m2，热变形温度为38至42℃(在0.45MPa条件下测定)，维卡(Vicat)软化点为55至59℃(按照A50，在50℃/h和10N的条件下测定)，邵氏D硬度为25至35(按照ISO 868测定)，熔点(Tm)为155至170℃(由差示扫描量热仪(DSC)测定)，熔融焓为15至40J/g(由DSC测定)。
另外，在按照ISO 11883测定的情况下，所述异相聚丙烯树脂(B)的密度可以是0.86至0.90g/cm3，可以优选为0.88g/cm3，所述密度会影响绝缘层30的特性，例如，冲击强度和收缩特性。
由于所述异相聚丙烯树脂(B)包含非交联聚丙烯，因此所述异相聚丙烯树脂(B)能够再生利用等环保，，同时能够提高由耐热性优异的聚丙烯基质形成的绝缘层30的耐热性，能够提高因所述聚丙烯树脂(A)的刚性(rigidity)而下降的绝缘层30的耐寒性、柔韧性、弯曲性、耐冲击性、铺设性、作业性等。
尤其，所述聚丙烯树脂(A)和所述异相聚丙烯树脂(B)的重量比(A:B)可以是3:7至7:3，可以优选为5:5。在所述重量比低于3:7的情况下，所形成的绝缘层30的抗拉强度等机械强度可能会不充分，在超过7:3的情况下，绝缘层30的柔韧性、弯曲性、耐冲击性、耐寒性等可能会不充分。
本发明的电力电缆的绝缘层30中包含的非交联热塑性树脂，通过表现出优异的耐热性、机械强度等的所述聚丙烯树脂(A)和表现出优异的耐热性、柔韧性、弯曲性、耐冲击性、耐寒性、铺设性、作业性等的所述异相聚丙烯树脂(B)的组合以及因它们的相容性，表现出能够同时满足具有权衡关系的所述特性，即耐热性和机械强度以及柔韧性、弯曲性、耐冲击性、耐寒性、铺设性、作业性等的优异的效果。
在本发明中，所述绝缘层30还可以包含抗氧化剂、抗冲击剂、热稳定剂、成核助剂、除酸剂(acid scavengers)等的其他添加剂。所述其他添加剂可以根据其类型，以所述绝缘层30的总重量为基准，以0.001至10重量％的含量添加。
另一方面，所述内部半导电层20可以包含在所述聚丙烯基质内分散有丙烯共聚物的异相聚丙烯树脂(B)和另一异相树脂(B’)的混合树脂作为基础树脂。在此，所述异相树脂(B’)也可以通过在聚丙烯基质内分散有丙烯共聚物的异相树脂或所述聚丙烯基质包含丙烯无规共聚物，从而所述异相树脂(B’)与所述异相聚丙烯树脂(B)相比具有低的熔点和高的熔体流动速率(MFR)，例如，所述异相树脂(B’)的熔点可以为140至150℃，在2.16kg的荷重和230℃的条件下按照ISO 1133测定的熔体流动速率(MFR；melting flow rate)可以为6至8g/10分钟。
另外，以所述基础树脂100重量份为基准，所述异相聚丙烯树脂(B)的含量可以为50至80重量份，所述异相树脂(B’)的含量可以为20至50重量份，此外，可以包含35至70重量份的碳黑、0.2至3重量份的抗氧化剂等。
在此，在所述异相聚丙烯树脂(B)的含量低于50重量份且所述异相树脂(B’)的含量超过50重量份的情况下，所述内部半导电层20的耐热性和伸长率可能会显著下降，相反，在所述异相聚丙烯树脂(B)的含量超过80重量份且所述异相树脂(B’)的含量低于20重量份的情况下，可能会因形成所述内部半导电层20的组合物的粘度上升而导致在挤出时螺杆负荷上升，从而作业性可能会显著下降。
另外，在所述碳黑的含量低于35重量份的情况下，可能会无法实现所述内部半导电层20的半导电特性，相反，在超过70重量份的情况下，可能会因形成所述内部半导电层20的组合物的粘度上升会而导致在挤出时螺杆负荷上升，从而作业性可能会显著下降。
并且，在所述抗氧化剂的含量低于0.2重量份的情况下，所述电力电缆可能难以确保在高温环境下的长期耐热性，相反，在超过3重量份的情况下，可能会出现所述抗氧化剂朝向所述内部半导电层20表面以白色溶出的起霜(blooming)现象，可能会导致半导电特性下降。
另一方面，所述外部半导电层40可以包含所述异相聚丙烯树脂(B)和乙烯共聚树脂的混合树脂作为基础树脂，所述乙烯共聚树脂例如可以包含乙烯丙烯酸丁酯(EBA)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯丙烯酸甲酯(EMA)等或它们的混合物。
在此，以所述基础树脂100重量份为基准，所述异相聚丙烯树脂(B)的含量可以为10至40重量份，所述乙烯共聚树脂的含量可以为60至90重量份，还可以包含35至70重量份的碳黑、0.2至3重量份的抗氧化剂等。
在此，在所述异相聚丙烯树脂(B)的含量低于10重量份且所述乙烯共聚树脂的含量超过90重量份的情况下，所述电力电缆可能难以确保在高温环境下的耐热性，对于所述绝缘层30的所述外部半导电层40的紧贴性可能会显著下降，相反，在所述异相聚丙烯树脂(B)的含量超过40重量份且所述乙烯共聚树脂的含量低于60重量份的情况下，对于所述绝缘层30的所述外部半导电层40的易剥离性可能会显著下降。
另外，在所述碳黑的含量低于35重量份时，可能会无法实现所述外部半导电层20的半导电特性，相反，在超过70重量份的情况下，可能会因形成所述外部半导电层20的组合物的粘度上升而导致在挤出时螺杆负荷上升，从而作业性可能会显著下降。
并且，在所述抗氧化剂的含量低于0.2重量份的情况下，所述电力电缆可能难以确保在高温环境下的长期耐热性，相反，在超过3重量份的情况下，可能会出现所述抗氧化剂朝向所述外部半导电层20表面以白色溶出的起霜(blooming)现象，可能会导致半导电特性下降。
[实施例]
1.制造例
将以下述表2所示的组成成分和含量构成的基础树脂，在180℃条件下预热了10分钟，并以20MPa加压10分钟之后进行了冷却，从而制造了绝缘试样。另外，通过在导体上挤出所述基础树脂，从而分别制造了形成有绝缘层的电缆试样。表3中记载的含量的单位为重量份。
[表3]
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例1 比较例2
树脂A 30 50 60 70 80 100
树脂B 70 50 40 30 20 0
树脂A：聚丙烯树脂；树脂B：在聚丙烯基质内分散有丙烯共聚物的异相树脂
2.物理性质评价
1)弯曲性评价
将上述试样制作成长度×宽度×厚度＝100mm×100mm×3mm的尺寸，并选择如上所述制作的试样的三个以上的部位，测定了邵氏D硬度。
另外，将上述试样的尺寸制作成长度×宽度×厚度＝250mm×250mm×1mm的尺寸，并对如上述制作的试样按照ASTM D638重新采集了哑铃状(dumbbell)试样，通过在以200mm/min的速度拉伸哑铃状试样时伸长率为5％的部位测定了抗拉强度，从而评价了各个试样的柔韧性和弯曲性。
在此，被评价为，在所述抗拉强度为0.7至3.0kgf/mm2且邵氏D硬度为35至70的情况下，机械特性和与此具有权衡关系的柔韧性和弯曲性均优异。即，被评价为，在所述抗拉强度低于0.7kgf/mm2且邵氏D硬度低于35的情况下，柔韧性和弯曲性优异，但是机械强度会显著下降，导致在制造或铺设电缆时，会因按压现象而导致电缆结构发生变化，并且电特性可能会显著下降，相反，在所述抗拉强度超过3.0kgf/mm2且邵氏D硬度超过70的情况下，柔韧性和弯曲性会显著下降。
2)耐寒性评价
按照ASTM D746，将从上述电缆试样的绝缘层采集到的五个长度为36.0mm至40.0mm、宽度为5.6mm至6.4mm、厚度为1.8mm至2.2mm的试样进行了耐寒打击试验(KS3004)，即在23℃和50％的相对湿度条件下将所述试样放置40小时以上，并以5℃的间隔使温度上升或下降，按不同温度放置2.5至3.5分钟之后，利用0.56N·m的力抓住并固定的状态下，利用锤刃(striking edge)以1800至2200mm/s的速度从90°方向打击所述试样的表面之后，观察试样是否发生破损或裂纹，从而计算出根据所述数学式1的脆性温度(Tb)。
所述物理性质的评价结果如下表3所示。
[表4]
Figure BDA0002751870580000201
如上述表4所示，确认到了本发明的实施例1至4具有合适的耐寒性、柔韧性、弯曲性等，从而机械强度也充分，相反，确认到了比较例1和比较例2因不合适的基础树脂而耐寒性显著下降，并且柔韧性和弯曲性等显著下降。本说明书参照本发明的优选实施例进行了说明，但是，对于本领域的技术人员而言，可以在不脱离权利要求书中所记载的本发明的思想和范围内对本发明进行多种修改和变更。因此，当变形的实施方式基本上包括本发明的权利要求书的构成要素时，应当视为均属于本发明的技术范畴。

Claims (20)

1.一种绝缘组合物，其中，
包含聚丙烯树脂和异相聚丙烯树脂作为基础树脂，
由下述数学式1定义的脆性温度Tb为-35℃以下，
数学式1：
Tb＝Th+△T[(S/100)-(1/2)]
在所述数学式1中，Th是，将从包含所述基础树脂的电缆绝缘层采集长度为36.0mm至40.0mm、宽度为5.6mm至6.4mm、厚度为1.8mm至2.2mm的五个试样，按照ASTM D746在23℃和50％的相对湿度条件下放置40小时以上，从-40℃开始以5℃的间隔使温度上升或下降，按不同温度放置2.5至3.5分钟之后，利用锤刃以1800至2200mm/s的速度从90°方向打击所述试样的表面，其结果五个试样均破损或者五个试样的表面均发生能够用肉眼观察到的裂纹的最高温度，其中，所述最高温度的单位为℃，
△T是按照ASTM D746进行按不同温度的实验时变化的规定的温度间隔，
S是，如上所述按照ASTM D746以从-40℃开始以△T的间隔使温度上升或下降的方式进行实验，其结果在从所述五个试样均未破损或者五个试样的表面均未发生能够用肉眼观察到的裂纹的最低温度到所述Th的按不同温度的实验中五个试样中破损或表面发生能够用肉眼观察到的裂纹的试样的百分率的总和，其中，所述最低温度的单位为℃，
由下述数学式2定义的二甲苯不溶性为10％以下，
数学式2：
二甲苯不溶性＝(二甲苯溶剂中溶出后的绝缘试样的质量/溶出前的绝缘试样的质量)×100
所述二甲苯溶剂中溶出后的绝缘试样的质量是，将0.3g的绝缘试样浸入二甲苯溶剂中之后，在150℃以上的条件下沸煮6小时，并冷却至常温之后取出绝缘试样并重新在150℃的烤箱中干燥4小时，冷却至常温之后测定的绝缘试样的质量。
2.根据权利要求1所述的绝缘组合物，其特征在于，
所述脆性温度Tb为-80至-35℃。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘组合物，其特征在于，
按照标准ASTM D790测定的常温条件下的由所述绝缘组合物形成的绝缘试样的弯曲模量为50至1200MPa。
4.根据权利要求1或2所述的绝缘组合物，其特征在于，
所述异相聚丙烯树脂在结晶相聚丙烯基质内分散有橡胶相丙烯共聚物。
5.根据权利要求4所述的绝缘组合物，其特征在于，
所述结晶相聚丙烯基质包含丙烯均聚物或丙烯共聚物，或者，所述结晶相聚丙烯基质包含所述丙烯均聚物和所述丙烯共聚物。
6.根据权利要求4所述的绝缘组合物，其特征在于，
所述橡胶相丙烯共聚物包含选自由乙烯和C4-12α-烯烃组成的组中的一种以上的共聚单体，所述C4-12α-烯烃为1-丁烯、1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、1-己烯、1-庚烯以及1-辛烯。
7.根据权利要求1或2所述的绝缘组合物，其特征在于，
由差示扫描量热仪DSC测定的所述异相聚丙烯树脂的熔点Tm为140至170℃，由差示扫描量热仪DSC测定的所述异相聚丙烯树脂的熔融焓为20至85J/g。
8.根据权利要求1或2所述的绝缘组合物，其特征在于，
对于以20MPa对在180℃条件下预热10分钟的所述基础树脂加压10分钟之后冷却而制造的厚度为1mm的试样，以200mm/min的速度进行拉伸时，在伸长率为5％的部位的抗拉强度为0.7至3.0kgf/mm2，邵氏D硬度为25至70。
9.根据权利要求1或2所述的绝缘组合物，其特征在于，
以所述基础树脂100重量份为基准，所述绝缘组合物还包含0.1至0.5重量份的成核剂。
10.根据权利要求1或2所述的绝缘组合物，其特征在于，
以所述基础树脂100重量份为基准，所述绝缘组合物还包含1至10重量份的绝缘油。
11.根据权利要求1或2所述的绝缘组合物，其特征在于，
以所述绝缘组合物的总重量为基准，所述绝缘组合物还包含0.001至10重量％的选自由抗氧化剂、抗冲击剂、热稳定剂、成核助剂以及除酸剂组成的组中的一种以上的其他添加剂。
12.根据权利要求1或2所述的绝缘组合物，其特征在于，
以所述基础树脂100重量份为基准，所述基础树脂包含30至70重量份的聚丙烯树脂(A)和70至30重量份的在聚丙烯基质内分散有丙烯共聚物的异相聚丙烯树脂(B)。
13.根据权利要求12所述的绝缘组合物，其特征在于，
所述聚丙烯树脂(A)均满足下述条件a)至i)：
a)按照ISO 11883测定的密度为0.87至0.92g/cm3；
b)按照ISO 1133在230℃和2.16kg的荷重条件下测定的熔体流动速率MFR为1.7至1.9g/10分钟；
c)以1mm/分钟的拉伸速度测定的拉伸弹性率为930至980MPa；
d)以50mm/分钟的拉伸速度测定的屈服时的拉伸应力为22至27MPa；
e)以50mm/分钟的拉伸速度测定的屈服时的拉伸变形率为13至15％；
f)在0℃和23℃条件下的夏比冲击强度分别为1.8至2.1kJ/m2和5.5至6.5kJ/m2；
g)在0.45MPa条件下测定的热变形温度为6.8至7.2℃；
h)按照标准A50在50℃/h和10N条件下测定的维卡软化点为131至136℃；以及
i)按照ISO 868测定的邵氏D硬度为63至70。
14.根据权利要求12所述的绝缘组合物，其特征在于，
所述异相聚丙烯树脂(B)均满足下述条件a)至j)：
a)按照ISO 11883测定的密度为0.86至0.90g/cm3；
b)按照ISO 1133在230℃和2.16kg的荷重下测定的熔体流动速率MFR为0.1至1.0g/10分钟；
c)以50mm/分钟的拉伸速度测定的破裂时的拉伸应力为10MPa以上；
d)以50mm/分钟的拉伸速度测定的破裂时的拉伸变形率为450％以上；
e)弯曲强度为95至105MPa；
f)在-40℃条件下的缺口悬臂梁式冲击强度分别为6.8至7.2kJ/m2，
g)在0.45MPa条件下测定的热变形温度为38至42℃；
h)按照标准A50在50℃/h和10N条件下测定的维卡软化点为55至59℃；
i)按照ISO 868测定的邵氏D硬度为25至35；以及
j)熔点为155至170℃。
15.根据权利要求12所述的绝缘组合物，其特征在于，
以单体的总重量为基准，所述聚丙烯树脂(A)是乙烯单体的含量为1至10重量％的无规丙烯-乙烯共聚物，所述异相聚丙烯树脂(B)中包含的所述聚丙烯基质为丙烯均聚物。
16.根据权利要求12所述的绝缘组合物，其特征在于，
以单体的总重量为基准，所述异相聚丙烯树脂(B)中包含的所述丙烯共聚物中，乙烯单体的含量为20至50重量％，所述异相聚丙烯树脂(B)中包含的所述丙烯共聚物包含丙烯-乙烯橡胶PER粒子。
17.根据权利要求16所述的绝缘组合物，其特征在于，
以所述异相聚丙烯树脂(B)的总重量为基准，所述丙烯共聚物的含量为60至80重量％。
18.根据权利要求16所述的绝缘组合物，其特征在于，
由差示扫描量热仪DSC测定的所述异相聚丙烯树脂(B)的熔融焓为15至40J/g。
19.一种电力电缆，其特征在于，包括：
导体；
内部半导电层，包围所述导体；以及
绝缘层，包围所述内部半导电层，由权利要求1或2所述的绝缘组合物形成。
20.根据权利要求19所述的电力电缆，其特征在于，
在所述电缆中，绝缘层的厚度为按照下述数学式3的tmin的5.5至84.0倍，
数学式3：
tmin＝2.5Uo/对绝缘试样的绝缘击穿电场，
在所述数学式3中，Uo是按照标准IEC 60840的电压测试的标准电压，所述对绝缘试样的绝缘击穿电场是，将电极接触到复数个所述绝缘试样中的每个绝缘试样的两端之后施加电压，在对复数个所述绝缘试样的绝缘击穿概率为63.2％时施加的电压所对应的电场，所述对绝缘试样的绝缘击穿电场的单位为kV/mm。
CN201980029346.5A 2018-07-03 2019-06-04 电力电缆 Active CN112041943B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180077046A KR20200004061A (ko) 2018-07-03 2018-07-03 전력 케이블
KR10-2018-0077046 2018-07-03
PCT/KR2019/006715 WO2020009334A1 (ko) 2018-07-03 2019-06-04 전력 케이블

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112041943A CN112041943A (zh) 2020-12-04
CN112041943B true CN112041943B (zh) 2022-11-15

Family

ID=69060397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980029346.5A Active CN112041943B (zh) 2018-07-03 2019-06-04 电力电缆

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210214539A1 (zh)
EP (1) EP3780016A4 (zh)
JP (1) JP2021528551A (zh)
KR (1) KR20200004061A (zh)
CN (1) CN112041943B (zh)
WO (1) WO2020009334A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102558902B1 (ko) 2018-01-25 2023-07-21 엘에스전선 주식회사 전력 케이블
KR20210139068A (ko) 2020-05-13 2021-11-22 한국전력공사 직류 전력케이블용 친환경 절연조성물 및 이를 이용하여 제조된 케이블
KR20220012122A (ko) 2020-07-22 2022-02-03 한국전력공사 공간전하저감을 위한 고전압 직류 케이블용 절연재료 및 이의 제조방법
CN116261518A (zh) * 2020-10-20 2023-06-13 中国石油化工股份有限公司 基于丙烯聚合物的复合薄膜及其制备方法和应用
EP4163932A1 (en) * 2021-10-11 2023-04-12 Nexans Hvac-cable with composite conductor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140128585A (ko) * 2013-04-29 2014-11-06 엘에스전선 주식회사 증가된 용량을 갖는 컴팩트 전력케이블
KR20140134836A (ko) * 2013-05-15 2014-11-25 엘에스전선 주식회사 전력 케이블
CN107408423A (zh) * 2015-02-17 2017-11-28 Ls电线有限公司 电力电缆
KR20180001993A (ko) * 2016-06-28 2018-01-05 엘에스전선 주식회사 전력 케이블
EP3270387A1 (en) * 2016-07-14 2018-01-17 Huinnovation Co., Ltd. Heterophasic polymer composition for cable insulation layer, cable insulation layer and power cable including the same
WO2018093074A1 (ko) * 2016-11-21 2018-05-24 엘에스전선 주식회사 전력 케이블

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003338220A (ja) * 2002-05-20 2003-11-28 Mitsubishi Cable Ind Ltd 電線・ケーブル
KR100729135B1 (ko) * 2005-12-12 2007-06-14 경상대학교산학협력단 변환계수를 이용한 22.9㎸급 고온 초전도 케이블의절연두께 설계방법
KR102003568B1 (ko) * 2013-02-14 2019-07-24 한국전력공사 전력 케이블
KR20180013507A (ko) * 2016-07-29 2018-02-07 (주)휴이노베이션 케이블 절연층용 이상 폴리머 조성물 및 이를 포함하는 절연층, 전력케이블
KR102558902B1 (ko) * 2018-01-25 2023-07-21 엘에스전선 주식회사 전력 케이블
KR102103087B1 (ko) * 2018-07-03 2020-04-21 엘에스전선 주식회사 전력 케이블

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140128585A (ko) * 2013-04-29 2014-11-06 엘에스전선 주식회사 증가된 용량을 갖는 컴팩트 전력케이블
KR20140134836A (ko) * 2013-05-15 2014-11-25 엘에스전선 주식회사 전력 케이블
CN107408423A (zh) * 2015-02-17 2017-11-28 Ls电线有限公司 电力电缆
KR20180001993A (ko) * 2016-06-28 2018-01-05 엘에스전선 주식회사 전력 케이블
EP3270387A1 (en) * 2016-07-14 2018-01-17 Huinnovation Co., Ltd. Heterophasic polymer composition for cable insulation layer, cable insulation layer and power cable including the same
WO2018093074A1 (ko) * 2016-11-21 2018-05-24 엘에스전선 주식회사 전력 케이블

Also Published As

Publication number Publication date
CN112041943A (zh) 2020-12-04
KR20200004061A (ko) 2020-01-13
US20210214539A1 (en) 2021-07-15
EP3780016A4 (en) 2022-01-12
WO2020009334A1 (ko) 2020-01-09
JP2021528551A (ja) 2021-10-21
EP3780016A1 (en) 2021-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112041943B (zh) 电力电缆
KR102038709B1 (ko) 전력 케이블
EP2160739B1 (en) Energy cable
KR101985611B1 (ko) 전선 절연용 폴리올레핀 수지 조성물
JP6719511B2 (ja) 電力ケーブル絶縁体用ポリプロピレン樹脂
CN112106150B (zh) 电力电缆
KR101968388B1 (ko) 전력 케이블
CN111684548B (zh) 电力电缆
US20230257564A1 (en) Power cable
JP6643427B2 (ja) 異種ゴム成分を含む電線用ポリオレフィン樹脂組成物
EP3544026B1 (en) Power cable
KR20190106955A (ko) 전력 케이블
KR102020068B1 (ko) 전력 케이블
KR102339371B1 (ko) 반도전성 조성물 및 이로부터 형성된 반도전층을 갖는 전력 케이블
KR102020069B1 (ko) 증가된 용량을 갖는 컴팩트 전력케이블
KR101949643B1 (ko) 반도전성 조성물 및 이로부터 형성된 반도전층을 갖는 전력 케이블
KR20200004270A (ko) 전력 케이블
KR102061407B1 (ko) 전력 케이블

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant