JP2002109970A

JP2002109970A - 電力ケーブル

Info

Publication number: JP2002109970A
Application number: JP2000296415A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Takahashi; 克彦高橋
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2000-09-28
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】非架橋かつ高耐熱性の半導電層が得られると
共に、生産性及びリサイクル時の用途範囲が広い電力ケ
ーブルを提供する。【解決手段】導体上に樹脂からなる内部半導電層と絶
縁層を設けた電力ケーブル又は導体上に樹脂からなる内
部半導電層と絶縁層と外部半導電層を設けた電力ケーブ
ルであって、上記半導電層材料に、熱可塑性エラストマ
ーとカーボンブラックとの混合材料又は熱可塑性エラス
トマーと、上記絶縁層と同種材料と、カーボンブラック
との混合材料を用いることを特徴とする電力ケーブル。【効果】作業工程の簡略化と施工時間の短縮が図られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力ケーブルの半
導電層用に非架橋かつ高耐熱性の半導電材料を用いた電
力ケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電力ケーブルの半導電層とし
ては、未架橋樹脂に架橋剤を含んだ材料が用いられてお
り、また、架橋剤を含まなくても架橋助剤を含んでいる
材料が用いられている。電力ケーブル製造時には、絶縁
層と一括成型し、半導電層に含まれる架橋剤あるいは加
熱時に絶縁層から移行してくる架橋剤により、架橋反応
を生じ、架橋した半導電層が得られる。

【０００３】上記半導電層に用いられる樹脂は、例え
ば、ＣＶケーブルでは、一般的には、絶縁層と同じ材料
である低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）とＥＶＡ（エチ
レン−酢酸ビニル共重合樹脂）、ＥＥＡ（エチレン・ア
クリル酸エチル共重合樹脂）の混合物にカーボンブラッ
クを混合したものが用いられている。この従来から用い
られている樹脂は、絶縁材料と同じ低密度ポリエチレン
成分を含んでいるが、より低融点のＥＶＡ、ＥＥＡを含
んでいるため、軟化温度は絶縁材料より低い。ただし、
絶縁材料同様成型時に架橋しているため、モールド型の
ケーブル接続工程においても流動することはないもので
ある。

【０００４】しかしながら、これらの樹脂は架橋してい
るためリサイクルには不向きである。更に、製造時に架
橋のために十分な熱履歴を与える必要がある。特に内部
半導電層は、外部から加熱する製造装置では最も熱が伝
わりにくく、製造条件を制約する要因となる一方で、押
し出し時の温度を高くしすぎると、押し出し機内で架橋
反応を生じるため、高い生産性を得るためには、厳密な
温度管理を必要としていた。また、必要とされる導電性
能を得るためには、樹脂分のほぼ５０％重量に相当する
カーボンブラックを添加する必要もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の課題等に鑑み、これを解消しようとするものであ
り、非架橋かつ高耐熱性の半導電層が得られると共に、
生産性及びリサイクル時の用途範囲が広い電力ケーブル
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記従来の
課題について鋭意検討した結果、導体上に樹脂からなる
内部半導電層と絶縁層を設けた電力ケーブル、または、
導体上に樹脂からなる内部半導電層と絶縁層と外部半導
電層を設けた電力ケーブルであって、上記半導電層材料
に特定の材料を使用することにより、上記目的の電力ケ
ーブルを得ることに成功し、本発明を完成するに至った
のである。すなわち、本発明は、次の(1)及び(2)に存す
る。 (1) 導体上に樹脂からなる内部半導電層と絶縁層を設け
た電力ケーブル又は導体上に樹脂からなる内部半導電層
と絶縁層と外部半導電層を設けた電力ケーブルであっ
て、上記半導電層材料に、熱可塑性エラストマーとカー
ボンブラックとの混合材料又は熱可塑性エラストマー
と、上記絶縁層と同種材料と、カーボンブラックとの混
合材料を用いることを特徴とする電力ケーブル。 (2) 前記絶縁層と同種材料を混合するときは、熱可塑性
エラストマーと絶縁層に対する同種材料との混合量は、
樹脂分は絶縁層に用いられる樹脂と同種の樹脂を熱可塑
性エラストマー５０〜９５重量部に対して合計で１００
重量部となる上記(1)記載の電力ケーブル。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。本発明の電力ケーブルは、導体上に樹脂
からなる内部半導電層と絶縁層を設けた電力ケーブル又
は導体上に樹脂からなる内部半導電層と絶縁層と外部半
導電層を設けた電力ケーブルであって、上記半導電層材
料に、熱可塑性エラストマーとカーボンブラックとの混
合材料又は熱可塑性エラストマーと、上記絶縁層と同種
材料と、カーボンブラックとの混合材料を用いることを
特徴とするものである。

【０００８】本発明における半導電層材料は、非架橋で
ありながら、絶縁層より軟化温度が高く、耐熱性に優れ
たものである。本発明における半導電材料には、熱可塑
性エラストマーとカーボンブラックとの混合材料、また
は、絶縁材料との接着性能を更に向上させるために、上
記熱可塑性エラストマーとカーボンブラックの混合材料
に、上記絶縁層と同種材料を用いた混合材料が用いられ
る。本発明に用いる熱可塑性エラストマーは、非架橋で
ありながら架橋材料と同等の機械的特性を有し、加工温
度を上げることによって塑性変形が可能となるものであ
り、ゴム成分とプラスチック（樹脂）成分が混合されて
なるものであり、例えば、ポリオレフィン系熱可塑性エ
ラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポ
リウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱
可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマ
ーから構成されるものが挙げられる。

【０００９】このポリオレフィン系熱可塑性エラストマ
ーとしては、特にエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）
やアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのゴ
ム成分、すなわち、ゴム弾性を有する架橋ゴム成分と、
ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）などの
樹脂成分、具体的には、半結晶性又は結晶性ポリオレフ
ィン系樹脂成分が混合されてなるものが好ましく、更に
好ましくは、ゴム成分に架橋ＥＰＤＭ粒子、プラスチッ
ク成分にＰＰ等のオレフィン系樹脂を用いるものがより
望ましい組み合わせである。これらの材料は、炭化水素
化合物であって極性基、例えば、酸素、窒素を含んでい
ないため電気特性に優れているものである。また、上記
ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーにおけるゴム成
分と樹脂成分の混合割合は、電力ケーブル種等に応じて
適宜設定されるものである。

【００１０】具体的なポリオレフィン系熱可塑性エラス
トマーとしては、ミラストマー（商品名、三井化学社
製）、住友ＴＰＥ（商品名、住友化学社製）、ＪＳＲサ
ーモラン（日本合成ゴム社製）、サーモラン、ＳＰＸ
（三菱油化社製）、Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅ（日本モンサ
ント社製）、Ｔｒｅｆｓｉｎ（Ｅｘｘｏｎ社製）、日石
ソフトレックス（日本石油化学社製）、ＴＥ、ＴＥＸ
（東燃石油化学社製）、大プラＭＫレジン（大日本プラ
スチックス社製）、Ｄｅｘｆｌｅｘ、熱可塑性エラＯｎ
ｔｅｘ（旭化成社製）、オレフレックス（昭和電工社
製）等が挙げられる。本発明では、熱可塑性エラストマ
ー１００％の使用の他、本発明の効果を損なわない範囲
で、熱可塑性エラストマーに対して、オレフィン系ポリ
マー（ＰＥ，ＰＰ）などを混合した混合物であってもよ
い。その混合量は、熱可塑性エラストマー全量に対し
て、約５〜１００重量％である。

【００１１】本発明に用いるカーボンブラックは、電力
ケーブルの半導電材料に用いられるものであれば特に限
定されるものではなく、例えば、アセチレンブラック、
ファーネスブラック、ケッチェンブラックなどが挙げら
れる。具体的には、デンカブラック（商品名、電気化学
工業社製）、ＥＮＡＳＣＯ−２００ＧＲＡＮ（Ｍ．Ｍ．
Ｍ．カーボン社製）、Ｐ１２５０（ＳＫＷ社製）、など
が挙げられる。カーボンブラックの使用量は、熱可塑性
エラストマーとオレフィン系ポリマーを合計した樹脂製
分１００重量部に対して、１０〜５０重量部、好ましく
は、１５〜３５重量部が望ましい。カーボンブラックの
使用量が１０重量部未満であると、所定の半導電性が得
られず、また、５０重量部を越えると、引っ張り伸び特
性や可撓性、脆化特性、機械特性（強度）、押し出し特
性などが悪化することとなる。

【００１２】本発明では、上記熱可塑性エラストマーと
カーボンブラックとの混合材料に、更に絶縁材料との接
着性能を向上させるために、絶縁層と同種材料を用いる
ことができる。本発明に用いる絶縁層と同種材料は、電
力ケーブルの半導電材料に用いられるものであれば特に
限定されるものではなく、例えば、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰ
Ｅ、ＭＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＰＰ等、または、これらの変
性樹脂などが挙げられる。この絶縁層と同種材料の使用
量は、熱可塑性エラストマーの使用量に対して、同量以
下、好ましくは、樹脂分が絶縁層に用いられる樹脂と同
種の樹脂を熱可塑性エラストマー５０〜９５重量部に対
して合計で１００重量部となる量が望ましい。なお、樹
脂分が上記範囲より少なすぎると、接着力向上の効果が
でず、また、多すぎると接続部を施工時の変形が大きく
なってしまい、好ましくない。

【００１３】本発明における半導電材料において、融点
が絶縁材料より高い材料を選定すれば、モールド型接続
部の施工時にも流動することがないため、内部半導電層
の変形も生じることはないものとなる。また、本発明に
おける半導電材料に用いる樹脂は、非架橋樹脂であるた
め、押し出し条件や押し出し後の加熱の制約も少なくな
り、また、絶縁層に非架橋材料を適用した場合には樹脂
分が全て非架橋材料で構成されることになり、再成型が
可能となるため、リサイクル利用もしやすくなることと
なる。

【００１４】このように構成される本発明の電力ケーブ
ルでは、導体上に樹脂からなる内部半導電層と絶縁層を
設けた電力ケーブル又は導体上に樹脂からなる内部半導
電層と絶縁層と外部半導電層を設けた電力ケーブルであ
って、上記半導電層材料に、熱可塑性エラストマーとカ
ーボンブラックとの混合材料又は熱可塑性エラストマー
と、上記絶縁層と同種材料と、カーボンブラックとの混
合材料を用いるので、非架橋かつ高耐熱性の半導電層が
得られると共に、生産性及びリサイクル時の用途範囲が
広いものが得られるものとなる。本発明の電力ケーブル
としては、導体上に樹脂からなる内部半導電層と絶縁層
を設けた電力ケーブル又は導体上に樹脂からなる内部半
導電層と絶縁層と外部半導電層を設けた電力ケーブルで
あれば、特に限定されるものではなく、例えば、ＣＶケ
ーブル、モールド型電力ケーブル、固体絶縁直流ケーブ
ル、ＯＣケーブル等に好適に適用することができる。

【００１５】

【実施例】次に、実施例及び比較例により本発明を更に
詳しく説明するが、本発明は下記実施例に限定されるも
のではない。

【００１６】〔実施例１〜６及び比較例１〜８〕下記表
１及び表２に示す配合組成により、半導電材料を調製し
た。上記半導電材料を用いて内部半導電層と、無水マレ
イン酸変性ＨＤＰＥからなる絶縁層、外部半導電層を設
けた直流固体絶縁型電力ケーブルを作製した。得られた
実施例１〜６及び比較例１〜８について、体積固有抵抗
率、絶縁層との接着性、生産性１、生産性２、テープモ
ールド式接続部施工時の内部半導電層の変形、リサイク
ル性を下記評価方法により評価した。これらの結果を下
記表１及び表２に示す。

【００１７】（体積固有抵抗率の評価方法）体積固有抵
抗率（単位：Ω・ｃｍ）は、ホイートストンブリッジに
より測定し、実施例１の値を１．０として相対評価し
た。

【００１８】（絶縁層との接着性の評価方法）得られた
電力ケーブルとして、内部半導電層として表１及び２の
配合組成の材料を用い、絶縁層として、無水マレイン酸
変性ＨＤＰＥを用い、界面の光学顕微鏡観察と１８０°
引き剥がし試験により、下記評価基準で評価した。評価基準： ◎：内部半導電層・絶縁層界面に不整やボイドがないこ
と、あるいは、引き剥がし試験で界面が凝集破壊するこ
と。 ×：内部半導電層・絶縁層界面に不整やボイドがあるこ
と、あるいは、引き剥がし試験で界面が剥離すること。

【００１９】（生産性１の評価方法）絶縁層が架橋材料
の場合における生産性を評価した。すなわち、絶縁層が
有機過酸化物架橋剤入り低密度ポリエチレン（ＬＤＰ
Ｅ）からなる架橋材料を使用した場合に評価である。こ
の生産性１の評価は、実施例１の押し出し線速を１．０
として評価した。

【００２０】（生産性２の評価方法）絶縁層が非架橋材
料の場合における生産性を評価した。すなわち、絶縁層
が無水マレイン酸変性高密度ポリエチレン（変性ＨＤＰ
Ｅ）からなる非架橋材料を使用した場合に評価である。
この生産性２の評価は、実施例１の押し出し線速を１．
０として評価した。

【００２１】（テープモールド式接続部施工時の内部半
導電層の変形の評価方法）テープモールド式接続部施工
時の内部半導電層の変形として、施行後のＸ線撮影によ
り、下記評価基準で評価した。評価基準： ◎：内部半導電層の軟化点（１５０℃以上）がモールド
時の加熱温度（１４０℃）より高いため変形を生じるこ
とがない。 ×：変形を生じる。

【００２２】（リサイクル性の評価方法）絶縁材料を有
機過酸化物架橋剤入りＨＤＰＥ、無水マレイン酸変性Ｈ
ＤＰＥとした電力ケーブルについて、リサイクル性を下
記評価基準で評価した。評価基準： ◎：そのまま手を加えずに、加熱により溶融し、樹脂と
して再成型が可能。 ×：そのままでは、加熱により溶融せず、樹脂として再
成型が不可能。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】上記表１及び表２の結果から明らかなよう
に、本発明範囲となる実施例１〜８は、本発明範囲外と
なる比較例１〜８に較べて、体積固有抵抗率、絶縁層と
の接着性、生産性１、生産性２、テープモールド式接続
部施工時の内部半導電層の変形、リサイクル性の全てを
満足できることが判明した。個別的に見ると、本発明範
囲となる実施例１〜８は、少ないカーボンブラック量で
導電性を付与でき、絶縁層との接着性能は良好であるこ
とが判った。絶縁層が架橋材料の場合は、生産性１の評
価では、絶縁層の内部半導電層近傍の架橋時間と内部半
導電層の架橋時間がほぼ等しいため、生産性に差は現れ
ないが、絶縁層が非架橋材料の場合は、生産性２の比較
例３〜８の評価では、内部半導電層を架橋するためによ
り長時間の加熱が必要となるため、生産性が落ちること
が判った。また、テープモールド式接続部施工時の内部
半導電層の変形の評価では、本発明範囲となる実施例１
〜８をみると、内部半導電層の融点がモールド時の加熱
温度より高いために変形をしょうじることはないが、比
較例３〜８では、架橋されているため、融点を越えても
形状を保つことが可能となるが、比較例１及び２では絶
縁層の融点以上で内部半導電層に変形を生じることが判
った。更に、絶縁材料を非架橋材料とした場合のリサイ
クル性の評価では、本発明範囲となる実施例１〜８で
は、導体上の樹脂が非架橋となるため、再成型が可能で
あり、広い用途に適用可能であり、一方、比較例３〜８
では、半導電層が架橋されているてめ、絶縁層を成型用
用途に用いる場合は、半導電材料と分離する手間がかか
り、また、半導電層は燃料用途などに利用が限られるこ
とが判った。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、非架橋かつ高耐熱性の
半導電層が得られると共に、生産性及びリサイクル時の
用途範囲が広い電力ケーブルが提供される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体上に樹脂からなる内部半導電層と絶
縁層を設けた電力ケーブル又は導体上に樹脂からなる内
部半導電層と絶縁層と外部半導電層を設けた電力ケーブ
ルであって、上記半導電層材料に、熱可塑性エラストマ
ーとカーボンブラックとの混合材料又は熱可塑性エラス
トマーと、上記絶縁層と同種材料と、カーボンブラック
との混合材料を用いることを特徴とする電力ケーブル。
【請求項２】前記絶縁層と同種材料を混合するとき
は、熱可塑性エラストマーと絶縁層に対する同種材料と
の混合量は、樹脂分は絶縁層に用いられる樹脂と同種の
樹脂を熱可塑性エラストマー５０〜９５重量部に対して
合計で１００重量部となる請求項１記載の電力ケーブ
ル。