JP2012521632A - 電力ケーブル用非架橋ポリエチレン組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
絶縁破壊試験は、耐電圧性を評価するテストであり、絶縁破壊耐圧が大きいほど絶縁性能が優れるといえる。これは、絶縁材料の評価において有効な尺度となる。
絶縁破壊試験時の昇圧速度は500V/sにし、ワイブル分布(Weibull distribution)のために、できるだけ多くの試験片を利用して誤差範囲を最小化した。測定装備の電極は角の電界集中現象を防止するために湾曲形態に製作され、空気層の放電を防止するために、絶縁油内で破壊実験を行った。試験片は、そのサイズを10cmx10cm以上に十分に広くし、電極間の直接的な通電が起こらないようにした。
高圧電線の絶縁材として用いられるための重要な他の特性として、絶縁抵抗(Volume Resistivity[Ωcm])がある。これは、絶縁材料がどれほどその機能を果たすことができるかを判断する重要な尺度であり、絶縁抵抗が高いほど優れた絶縁材料であると判断することができる。
絶縁抵抗の測定時、10kgfの荷重を利用して試験片をセルに装着し、測定は500Vを印加した1分後に行って、1mm程度の厚さを有する試験片5個を製作した。測定値はその平均値である。
韓国の配電網はAC形態を有している。これは、DCの場合より安定的な電圧の供給が可能であるという長所があるためであるが、このために、電線の絶縁材料に対する誘電特性を把握することは非常に重要である。誘電損失の場合、電線の配電性能と発熱及びそれによる破壊などと非常に密接な関連を有するため、低いほど優れた絶縁材料であるといえる。
誘電率の評価のために、dielectric analyzer(DEA)を用いた。試験片は、200μm程度に製作し、接触抵抗を最小化するために銀ペースト(silver paste)を試験片の表面に塗布した。測定は1MHzの周波数で、常温で行われた。
誘電損失はAC電力ケーブルにおいて非常に重要な項目であり、電線の性能及び劣化による破壊などを予測するにあたり非常に重要な資料となる。特に、絶縁材料の誘電損失は実際の事故と密接な連関を有するため、誘電損失が低い絶縁材料の選択は、ケーブルを設計するにあたり非常に必須な要素であるといえる。
誘電損失の評価は、誘電率の評価方法と同様に行った。評価のためにdielectric analyzer(DEA)を用い、試験片は200μm程度に製作した。接触抵抗を最小化するために銀ペースト(silver paste)を試験片の表面に塗布し、測定は10−1Hz〜107Hzまでの周波数で、常温で行われた。
耐トラッキング試験は、悪環境での絶縁材料の寿命を予測する試験方法であり、高電圧下で表面に残留する塩分などの影響により生じる破壊に対する加速試験方法である。
耐トラッキング試験はIEC60587規格に従って行った。規格は、大きくConstant tracking voltage methodとStepwise tracking voltage methodとに分けられるが、本試験はconstant tracking voltage methodで行った。試験片は、横50mm、縦120mm、厚さ6mmのサイズに、ホットプレス(hot press)を利用して製作し、試験に用いられる汚染液として0.1wt%NH4Cl+0.02wt%の非イオン性薬物(non−ionic agent)水溶液を用いた。(非イオン性薬物としてはTriton X−100を使用)5個の試験片を地面に対して45度の角度で固定した後、両電極の間に汚染液を0.6ml/minの速度で流しながら4.5kVの電圧を印加し、6時間(「IEC60587規格中Class 1A 4.5基準)以内に破壊が発生するか否かを判断し、PassまたはFailに評価した。
電力ケーブルの絶縁体の耐熱性の分析は、韓国電力公社の標準規格のうちES−6145−0006で提示する試験方法で行った。この規格4.3.5項で提示するように、常温試験はKSC3004の19項に従って行い、加熱試験はKSC3004の20項(加熱)に従って行って、この際の加熱温度は、120℃の対流オーブン(convection oven)で120時間置いた後取り出し、さらに室温24℃で4時間放置した後、10時間以内に引張強度及び伸び率を測定した。
電力ケーブルの絶縁体の長期耐熱性の分析は、自体実験方法を利用して評価した。前記耐熱性試験Iと同様の方法で行った。但し、110℃の対流オーブン(convection oven)で夫々5,000時間、10,000時間置いた後取り出し、さらに室温24℃で4時間放置した後、10時間以内に伸び率を測定した。
加工性は、ドイツBrabender社の実験用2軸圧出器(スクリュー直径19mm、L/D20、Counter Rotating)で、バレル温度を190/200/210℃で、スクリューRPMを60に固定して圧出し、圧出されるストランドの表面及び圧出負荷を比較して測定した。
屋外使用に対する耐候性の評価は、Q Pannel社のQUVを利用して、UVの照射4時間(60℃)、非照射4時間(50℃)のサイクルで加速実験を行った。
現在22.9KV架空ケーブル(Overhead cable)に用いられており、特に耐トラッキング性が改善されて韓国電力公社の規格(ES−6145−0021:ACSR/AW−TR/OC)を満足する製品の絶縁層に用いられている、架橋度80%の架橋ポリエチレン樹脂(過酸化物架橋タイプ)を使用した。
実施例1で使用した直鎖状中密度ポリエチレン樹脂(A1)及び高密度ポリエチレン樹脂(B1)を使用し、下記表3に示すように含量を変化させて製造した後、実施例1と同様の方法により各項目を測定した。
メルトインデックス1.8g/10分(190℃、5Kg荷重条件)、DSCエンタルピーが120joule/gで、分子量分布が3.5であり、コモノマーとして炭素原子数が8個のαオレフィンを含む直鎖状中密度ポリエチレン樹脂(a1)を使用し、下記表3のような含量で使用したことを除き、実施例1と同様の方法により製造し、各項目を測定した。
実施例1で使用した直鎖状中密度ポリエチレン樹脂(A1)を使用し、メルトインデックス0.2g/10分(190℃、5Kg荷重条件)、DSCエンタルピーが260joule/gで、分子量分布が3である高密度ポリエチレン樹脂(b1)を使用して実施例1と同様の方法により製造し、各試験項目を測定した。
メルトインデックス0.8g/10分(190℃、5Kg荷重条件)、DSCエンタルピーが205joule/gで、分子量分布が3.0である直鎖状中密度ポリエチレン樹脂(a2)を使用して実施例1と同様の方法により製造し、各試験項目を測定した。
メルトインデックス3.0g/10分(190℃、5Kg荷重条件)、DSCエンタルピーが150joule/gで、分子量分布が3.7である直鎖状中密度ポリエチレン樹脂(a3)を使用して実施例1と同様の方法により製造し、各試験項目を測定した。
実施例1で使用した直鎖状中密度ポリエチレン樹脂(A1)を使用し、メルトインデックス0.3g/10分(190℃、5Kg荷重条件)、DSCエンタルピーが180joule/gで、分子量分布が4である高密度ポリエチレン樹脂(b2)を使用し、実施例1と同様の方法により各試験項目を測定した。
実施例1で使用した直鎖状中密度ポリエチレン樹脂(A1)を使用し、メルトインデックス0.1g/10分(190℃、5Kg荷重条件)、DSCエンタルピーが210joule/gで、分子量分布が2.1である高密度ポリエチレン樹脂(b3)を使用して実施例1と同様の方法により製造し、各試験項目を測定した。
Claims (8)
- コモノマーとして炭素原子数が4、又は5以上のα−オレフィンを含み、メルトインデックス0.6〜2.2g/10分(190℃、5Kg荷重条件)、示差走査熱量測定(DSC)エンタルピーが130〜190joule/gで、分子量分布が2〜30である直鎖状中密度ポリエチレン樹脂を含むポリマー100重量部に対して、難燃剤、酸化安定剤、UV安定剤、熱安定剤及び加工助剤から選択される何れか一つ以上の添加剤0.1〜10重量部を含む電力ケーブル用非架橋ポリエチレン組成物。
- ポリマー100重量部中、メルトインデックス0.1〜0.35g/10分(190℃、5Kg荷重条件)、DSCエンタルピーが190〜250joule/g、分子量分布が3〜30である高密度ポリエチレン樹脂5〜40重量%をさらに含む請求項1に記載の電力ケーブル用非架橋ポリエチレン組成物。
- ポリマー100重量部に対して、カーボンブラック1〜5重量部をさらに含む請求項1又は2に記載の電力ケーブル用非架橋ポリエチレン組成物。
- 炭素原子数が4、又は5以上のα−オレフィンは、ブテン、ペンテン、メチルペンテン、ヘキセン、オクテン及びデセンから選択される請求項1に記載の電力ケーブル用非架橋ポリエチレン組成物。
- 直鎖状中密度ポリエチレン樹脂は、コモノマーとして炭素原子数が4、又は5以上のα−オレフィンを含み、メルトインデックス1.4〜1.9g/10分(190℃、5Kg荷重条件)、DSCエンタルピーが150〜190joule/gで、分子量分布が3.5〜23である請求項1に記載の電力ケーブル用非架橋ポリエチレン組成物。
- 高密度ポリエチレン樹脂は、メルトインデックス0.2〜0.3g/10分(190℃、5Kg荷重条件)、DSCエンタルピーが200〜220joule/g、分子量分布が5〜23である請求項2に記載の電力ケーブル用非架橋ポリエチレン組成物。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載の非架橋ポリエチレン組成物を用いた電力ケーブル。
- 請求項1乃至6の何れか一項に記載の非架橋ポリエチレン組成物を絶縁層、半導電層またはシース層に用いた多層電力ケーブル。
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