JP3430875B2 - 直流用ケーブルの製造方法 - Google Patents
直流用ケーブルの製造方法Info
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Description
造方法に関し、特に、直流絶縁特性及びインパルス破壊
特性にすぐれ、長尺ケ−ブルの製造が可能な直流用架橋
ポリエチレンケ−ブルの製造方法に関する。
ル(以下、架橋PEケ−ブルと記す)は交流用として広
く用いられている。ポリエチレンの架橋には一般にジク
ミルパ−オキサイド(以下、DCPと記す)のような有
機過酸化物が用いられている。
絶縁性能の不安定を改善するため、絶縁層に酸化マグネ
シウムのような有極性無機充填剤を加えることが特公昭
57─21805号公報に開示されている。
−ブルでは、架橋剤の分解残渣が架橋ポリエチレン絶縁
体の体積抵抗率を低下させ、電荷蓄積を増大させるため
に、安定した絶縁性能が得られなかった。体積抵抗率の
低下は絶縁体のもれ電流を増し、ジュ−ル熱により絶縁
体を熱破壊する恐れがある。架橋剤の分解残渣が多く分
布する絶縁層の中層部分で体積抵抗率が特に低下するた
め、直流課電の下で外層と内層にかかる電圧の負担が大
となり、絶縁体の有効厚さが減少する。また電荷蓄積の
増大は絶縁体中に局部的に高電界を発生させ、低電圧破
壊等の原因となり、あるいは極性反転の際又は逆極性の
インパルスの侵入の際に絶縁破壊が生ずる。
おける欠点は、前述のように有極性無機充填剤の添加に
よって改良された。
ウムのような有極性無機充填剤を架橋ポリエチレン絶縁
体に加えた直流用ケ−ブルによると、有極性無機充填剤
の粗粒や凝集が生ずることがある。充填剤の粗粒や凝集
は、絶縁体の連続押し出し成形の工程で、押し出し機の
前面に樹脂中の異物の除去のため設けられているスクリ
−ンメッシュに目詰まりを起こす。メッシュが目詰まり
すると、樹脂圧が上昇し、押し出し成形が困難になり、
長尺のケ−ブルの製造ができない。製造工程上の問題だ
けでなく、完成したケ−ブルの雷インパルス破壊強度も
低下する。
填剤の粗粒や凝集は、充填剤とポリエチレンの間の接着
性向上や充填剤の吸湿防止のため充填剤の表面処理を行
なった場合に発生しやすい。
クリ−ンメッシュの目詰まりを起こさず、すぐれた直流
絶縁特性及びインパルス破壊特性を有する長尺ケ−ブル
を製造できる、直流用ケ−ブルの製造方法を提供するこ
とにある。
成するため、ポリエチレンに酸化マグネシウムと架橋剤
を加えて成るコンパウンドを、スクリーンメッシュを通
して押し出して、絶縁層を導体の周囲に形成する直流用
ケーブルの製造方法において、前記酸化マグネシウムを
表面処理剤によって表面処理した後、1μm以上2μm
以下の平均粒子径及び15μm以下の最大粒子径をもつ
ように前記酸化マグネシウムを粉砕処理して前記コンパ
ウンドとすることを特徴とする直流用ケーブルの製造方
法を提供する。
に加える酸化マグネシウム(MgO)は、特に純度99
%以上のMgOが好ましい。MgOはDCP等の有機過
酸化物架橋剤の分解残渣による体積抵抗率の低下や空間
電荷の蓄積を抑制して、直流絶縁特性を向上する効果が
大きい。純度99%以上のMgOは特にこの効果がすぐ
れる。
代表例はビニルシラン処理である。MgOのビニルシラ
ン処理は、例えば、特開平4−368719号、特開平
5−314818号に開示されている。
とが好ましい。製造過程において連続押し出し工程での
樹脂圧の上昇を避けるためには、充填剤量を5phr以
下とすることが好ましい。
ては、高密度、中密度、低密度、または超低密度ポリエ
チレン、直鎖状低密度ポリエチレン等のいずれを用いて
もよい。ポリエチレンはホモポリマ−に限らず、共重合
体、グラフト体でもよく、それらの混合物でもよい。共
重合体は、例えば、エチレンとオレフィン類(プロピレ
ン等)、アルキルアクリレ−ト類(エチルアクリレ−
ト、メチルメタクリレ−ト等)、ビニルエステル類(酢
酸ビニル等)、スチレン等との共重合体で、エチレンの
分子比が50%以上のもの、グラフト体は例えばポリエ
チレンまたはエチレン重合体と無水マレイン酸、ビニル
シラン等とのグラフト体である。
を用いるが、DCP以外の有機過酸化物架橋剤に対して
も本発明は有効である。
エチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等のポリエチレン
に、無水マレイン酸変性ポリエチレン、例えば無水マレ
イン酸グラフトポリエチレンを、1phr以上10ph
r以下加えてもよく、それにより耐雷インパルス強度を
さらに向上できる。無水マレイン酸による変性量は、
0.1%以上が好ましい。
径、最大粒子径ともに未処理の充填剤とほぼ同等となる
ようにすることが好ましい。粉砕処理は、充填剤の粒子
同士を高速で衝突させるジェット粉砕により行なうこと
ができる。充填剤粒子の平均粒子径が1ないし2μm、
最大粒子径が15μm以下の範囲にあることが好まし
い。
生を防ぐため、粉砕処理後コンパウンド調製まで低湿度
雰囲気中に置くことが望ましい。例えば、有極性無機充
填剤を粉砕処理後コンパウンド調製前まで温度60℃な
いし90℃の雰囲気中で乾燥処理する。また粉砕処理前
後を問わず、湿度管理を行なう。
びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。本発明
の直流用ケ−ブルの実施の形態では、導体とその周囲に
形成された内部半導電層と、その外周に形成された架橋
ポリエチレン絶縁層と、その外周に形成された外部半導
電層と、その外周に形成されたシ−スを少なくとも具え
る。架橋ポリエチレン絶縁層は、ホモポリマ−、共重合
体、グラフト体を含めたポリエチレンと、酸化マグネシ
ウムのような有極性無機充填剤とから成り、DCPのよ
うな有機過酸化物架橋剤を用いて架橋されている。この
有極性無機充填剤はビニルシラン等で表面処理され、平
均径、最大径ともに未処理の充填剤とほぼ同等の粒子
径、すなわち平均粒子径が1ないし2μm、最大粒子径
が15μm以下になるように、ジェット粉砕等により粉
砕処理されたものである。粉砕処理された有極性無機充
填剤は、ポリエチレンと混合し、架橋剤を加えてコンパ
ウンドとし、コンパウンドを導体の周りに、内外の半導
電層とともに押し出し成形したものである。充填剤の量
は0.5phr以上、5phr以下が好ましい。ポリエ
チレンは、高密度、中密度、低密度、又は超低密度ポリ
エチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等のいずれでもよ
い。
の形態では、ポリエチレン(ホモポリマ−、共重合体、
グラフト体を包含する)と、ビニルシラン等で表面処理
された、酸化マグネシウムのような有極性無機充填剤と
から成り、DCPのような有機過酸化物架橋剤を用いて
架橋された架橋ポリエチレン絶縁層を有する直流用ケ−
ブルを製造するにあたり、表面処理された充填剤を、平
均径、最大径ともに未処理の充填剤とほぼ同等の粒子径
をもつように、ジェット粉砕等により粉砕処理した後、
ポリエチレンと混合し、架橋剤を加えてコンパウンドと
し、コンパウンドをスクリ−ンメッシュを通して押し出
し、導体の周りに内外の半導電層とともに成形して、ケ
−ブルを製造する。平均粒子径が1ないし2μm、最大
粒子径が15μm以下の範囲にあるようにするのが好ま
しい。粉砕処理後コンパウンド調製まで、湿度管理を充
分行なうとともに、充填剤を低湿度雰囲気(例えば、温
度70℃の乾燥雰囲気)中に置くことが好ましい。充填
剤の量は0.5phr以上5phr以下とする。ポリエ
チレンは、高密度、中密度、低密度、または超低密度ポ
リエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等のいずれでも
よい。
法の実施例を詳細に説明する。表1のように組成が異な
る酸化マグネシウム充填剤を作り、試料イないしニとし
た。試料イは表面処理していない酸化マグネシウム、試
料ロはビニルシランで表面処理した酸化マグネシウム、
試料ハとニはビニルシランで表面処理した酸化マグネシ
ウムを、それぞれ表1に示した平均及び最大粒子径にな
るまで、ジェットミルで破砕処理したものである。粒子
径はレ−ザ粒度計で測定した。
大とも未処理の試料イより大となっている。粉砕処理に
より試料ハは平均、最大とも未処理の試料イとほぼ同等
の粒子径となり、試料ニでは未処理の試料イより平均粒
子径、最大粒子径とも小さくなった。
ニの充填剤を1phr加え、架橋剤としてDCPを添加
したコンパウンドを用い、押し出し成形により、導体断
面積200mm2 、絶縁層の厚さ9mmのケ−ブル1,
2,3を製造した。成形にはた325メッシュのスクリ
−ンメッシュを備えた押し出し機を用いた。24時間に
わたり連続で総量約1トンの樹脂を押し出したときの樹
脂圧の上昇は表2に示す通りであった。
ち充填剤を粉砕処理しないコンパウンドでは、24時間
後に樹脂圧が3MPaまで上昇した。酸化マグネシウム
充填剤を粉砕処理したとき、試料ハでは樹脂圧の上昇は
著しく小さくなるが、平均粒子径0.7μmまで粉砕し
た試料ニでは、樹脂圧の上昇が大きく、粉砕処理しない
ものと大差ない。
たMgO充填剤を、表面未処理のものと同程度の粒子径
(平均及び最大)まで粉砕処理することにより、連続押
し出し後の樹脂圧上昇が回避されることを示す。
行なった。結果を表3に示す。
れも変わらないが、ケ−ブル1と3は耐インパルス強度
が劣る。これに対し、表面処理MgO充填剤を表面未処
理のものと同等まで粉砕処理したケ−ブル2は直流破壊
強度、耐インパルス強度とも優れている。充填剤粒子が
表面未処理のときの半分の平均粒子径まで粉砕処理され
たケ−ブル3では、耐インパルス強度がかえって劣る。
に加えるビニルシラン表面処理MgO充填剤を表面未処
理のものと同等の粒子径まで粉砕処理することにより、
充填剤中の粗大粒子や凝集が除かれ、スクリ−ンメッシ
ュの目詰りが防がれる結果、直流破壊強度、耐インパル
ス強度とも優れた直流用ケ−ブルが得られ、またそのよ
うな絶縁特性の優れた長尺ケ−ブルを製造できること
が、確かめられた。
ると、ビニルシラン等で表面処理された酸化マグネシウ
ム等の充填剤の粒子を、1μm以上2μm以下の平均粒
子径及び15μm以下の最大粒子径をもつように粉砕処
理することにより、充填剤の粗大粒子や凝集によるスク
リーンメッシュの目詰りを防げるので、長尺の連続押し
出し成形でも樹脂圧の上昇を起こさず、長尺の直流用架
橋PEケーブルを製造できる。
Claims (5)
- 【請求項1】 ポリエチレンに酸化マグネシウムと架橋
剤を加えて成るコンパウンドを、スクリーンメッシュを
通して押し出して、絶縁層を導体の周囲に形成する直流
用ケーブルの製造方法において、 前記酸化マグネシウムを表面処理剤によって表面処理し
た後、1μm以上2μm以下の平均粒子径及び15μm
以下の最大粒子径をもつように前記酸化マグネシウムを
粉砕処理して前記コンパウンドとすることを特徴とする
直流用ケーブルの製造方法。 - 【請求項2】 前記酸化マグネシウムは、前記表面処理
剤としてビニルシランを用いて表面処理された請求項1
記載の直流用ケーブルの製造方法。 - 【請求項3】 前記粉砕処理はジェット粉砕により行な
われる、請求項1又は2記載の直流用ケーブルの製造方
法。 - 【請求項4】 前記表面処理剤によって表面処理された
前記酸化マグネシウムは、前記粉砕処理後コンパウンド
調製まで低湿度雰囲気中に置かれる、請求項1ないし3
のいずれかに記載の直流用ケーブルの製造方法。 - 【請求項5】 前記表面処理剤によって表面処理された
前記酸化マグネシウムは、前記粉砕処理後コンパウンド
調製前に温度60℃以上90℃以下の乾燥雰囲気で乾燥
処理を施される、請求項1ないし3のいずれかに記載の
直流用ケーブルの製造方法。
Priority Applications (1)
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JP24063197A JP3430875B2 (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 直流用ケーブルの製造方法 |
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JPH1186634A JPH1186634A (ja) | 1999-03-30 |
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Cited By (4)
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-
1997
- 1997-09-05 JP JP24063197A patent/JP3430875B2/ja not_active Expired - Lifetime
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