(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低密度ポリエチレン５０〜９０重量％と、シングルサイト触媒を用いて共重合してなる、プロピレン含有量２０〜５０重量％のエチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体および／またはシングルサイト触媒を用いて共重合してなる密度０．８４０〜０．８８５ｇ／ｃｍ３のエチレン・αオレフィン共重合体５０〜１０重量％を樹脂成分とする電気絶縁樹脂組成物を絶縁体層として有し、導体と金属遮蔽層間に平均電界５ｋＶ／ｍｍの交流電圧を加え、シェーリングブリッジ法にて測定した９０℃におけるｔａｎδが０．０８以下であることを特徴とする高圧用低ｔａｎδ電力ケーブル。
【請求項２】
前記エチレン・αオレフィン共重合体がエチレンとオクテンの共重合体であることを特徴とする請求項１に記載の高圧用低ｔａｎδ電力ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電界下でも良好な電気特性を有し、かつ、可撓性が良好な電気絶縁樹脂組成物とそれを用いた電線・ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリエチレンは電気絶縁性に優れていることから電線・ケーブルの絶縁体層への適用が進んでいる。例えば、低密度ポリエチレンを架橋してなる架橋ポリエチレンを絶縁体層とした架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル（主にＣＶケーブル）は、電気的特性、耐熱性に優れ、取り扱いおよびメンテナンスが容易であるという種々の利点から、送電または配電用ケーブルの主流を占めている。
【０００３】
しかし、架橋ポリエチレンを絶縁体層に用いた架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルは曲げ剛性が大きく、ケーブルの可撓性に劣っていた。このためケーブル布設時および施工時に作業性に劣るという問題があった。
【０００４】
ケーブルの可撓性を良好にする手段として、ケーブル絶縁体層の低密度ポリエチレンに、エチレン・αオレフィン共重合体やエチレン・プロピレン・ジエン共重合体などのエラストマーまたはプラストマー材料を配合する手段が考えられる。しかしながら、エチレン・αオレフィン共重合体やエチレン・プロピレン・ジエン共重合体などのエラストマーまたはプラストマー材料は、低密度ポリエチレンに比して電気特性に劣り、低密度ポリエチレンにこれらのエラストマーまたはプラストマー材料を配合した樹脂組成物を絶縁体層に用いたケーブルは、高圧、特高圧用との電力ケーブルに必要な、高電界下で十分な電気特性が得られないという問題があった。また、ｔａｎδが高いために、絶縁体層が発熱し電力損失が増加するため、使用できる電圧階級が限られてしまうという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、高電界下でも良好な電気特性を有し、かつ、可撓性が良好な電気絶縁樹脂組成物およびそれを用いた電力ケーブルを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが、低密度ポリエチレンにエチレン・αオレフィン共重合体やエチレン・プロピレン・ジエン共重合体等のエラストマーまたはプラストマー材料を配合した時に生じる電気特性低下についてその原因を調べたところ、エチレン・αオレフィン共重合体やエチレン・プロピレン・ジエン共重合体等の重合時に用いられる触媒（チーグラー触媒等）が樹脂中に大量に残留していることが原因であることを見出した。さらに検討を重ねた結果、シングルサイト触媒を用いて重合されたエチレン・αオレフィン共重合体やエチレン・プロピレン・ジエン共重合体は触媒の残存量が少なく、良好な電気特性を有するとの知見が得られた。
【０００７】
本発明はこれらの知見を基になされたものであり、低密度ポリエチレン２０〜９０重量％とシングルサイト触媒を用いて共重合してなる、プロピレン含有量２０〜５０重量％のエチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体および／またはシングルサイト触媒を用いて共重合してなる密度０．８４０〜０．９１０ｇ／ｃｍ３のエチレン・αオレフィン共重合体８０〜１０重量％を樹脂成分とすることを特徴とする電気絶縁樹脂組成物、および、前記電気絶縁樹脂組成物からなる絶縁体層を有する、電線・ケーブルを提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の電気絶縁樹脂組成物に用いられる低密度ポリエチレンは、電力ケーブルの絶縁体に使用される低密度ポリエチレンならば特に制限されないが、高圧法のエチレンのラジカル重合によって合成された低密度ポリエチレンが望ましい。特に、メルトフローレート（ＭＦＲ）が０．１〜１０ｇ／１０分、密度が０．９１０〜０．９３５ｇ／ｃｍ3 のものは加工性が良好であり好ましい。
【０００９】
本発明においては、低密度ポリエチレンに配合するエチレン・プロピレン・ジエン共重合体やエチレン・αオレフィン共重合体として、シングルサイト触媒を用いて重合されたものを用いる。シングルサイト触媒は活性点が均一であり、シングルサイト触媒を用いて製造された樹脂は比較的狭い分子量分布を有し、またマルチサイト触媒を用いて重合されたものに比べて結晶構造を制御しやすいという特徴を持っている。シングルサイト触媒としては例えばメタロセン触媒が挙げられる。
【００１０】
これらシングルサイト触媒を用いて重合されたエチレン・αオレフィン共重合体やエチレン・プロピレン・ジエン共重合体は、上述のように、樹脂中に触媒の残存量が少ないので、電気特性が良好であり、低密度ポリエチレンに配合することによって、低密度ポリエチレンの電気特性を阻害しにくく、かつ、可撓性の向上した電気絶縁樹脂組成物を得ることができる。
【００１１】
本発明に用いられるエチレン・プロピレン・ジエン共重合体のプロピレン含有量は２０〜５０重量％とする。プロピレン含有量が２０重量％未満では得られる電気絶縁樹脂組成物の機械強度が不足する傾向にあり、５０％を越えると結晶性が高くなり、良好な可撓性が得られない。
【００１２】
上記ジエン成分としては、具体的には、ジシクロペンタジエン、１，４ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネン、エチリデンノルボルネンなどが挙げられる。
【００１３】
また、本発明においてエチレン・αオレフィン共重合体は、密度が０．８４０〜０．９１ｇ／ｃｍ3 のものが好ましい。密度が０．８４０ｇ／ｃｍ3 未満では得られる電気絶縁樹脂組成物の機械強度が不足する傾向にある。０．９１ｇ／ｃｍ3 を越えると結晶性が高くなり、良好な可撓性を得られない傾向がある。
【００１４】
αオレフィン成分としては、炭素原子数３以上１０以下のαオレフィンが好ましく、具体的には、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセンなどが挙げられる。特に好ましくはエチレンとオクテンとの共重合体である。
【００１５】
本発明において低密度ポリエチレンに配合されて用いられるエチレン・αオレフィン共重合体またはエチレン・プロピレン・ジエン共重合体は、単独で配合してもよく、両方を配合してもよい。
【００１６】
本発明の電気絶縁樹脂組成物における低密度ポリエチレンと、エチレン・αオレフィン共重合体、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体の配合比は、低密度ポリエチレン２０〜９０重量％、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体および／またはエチレン・αオレフィン共重合体８０〜１０重量％である。好ましくは、低密度ポリエチレン５０〜９０重量％、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体および／またはエチレン・αオレフィン共重合体５０〜１０重量％である。
エチレン・プロピレン・ジエン共重合体および／またはエチレン・αオレフィン共重合体の配合量が８０重量％を越えると、その電気絶縁樹脂組成物の電気特性が不十分となりｔａｎδが高くなる傾向がある。１０重量％未満では可撓性向上の効果が発揮されない傾向にある。
エチレン・プロピレン・ジエン共重合体とエチレン・αオレフィン共重合体を両方配合する場合はその量比は特に限定されず、任意の量比が可能である。
【００１７】
本発明の電気絶縁樹脂組成物には電気特性に影響しない範囲内で、必要に応じて無機充填剤、軟化剤等を配合してもよい。無機充填剤としては、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイト、タルク、カオリナイト、クレー、アルミナ、シリカ、チタニア、ゼオライト、酸化マグネシウム、酸化モリブデン、酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。軟化剤としては、プロセスオイル、流動パラフィン、パラフィン、石油アスファルト、ワセリン、潤滑油、ひまし油、アマニ油等が挙げられる。
その他、上記した成分に加えて、老化防止剤、滑剤、分散剤、着色剤、銅害防止剤等、電線・ケーブルの絶縁体層に配合して効果のある各種配合剤を必要に応じて配合できる。
【００１８】
本発明の電線・ケーブルは、その絶縁体層を上記の電気絶縁樹脂組成物によって構成したものである。
絶縁体層の電気絶縁樹脂組成物は無架橋でもよいし、架橋されていてもよい。例えば大容量電流送電用途の電力ケーブルでは、運転時に高温となることから高温時の諸特性に優れた架橋体とするなど、電線・ケーブルの種類に応じて適宜選択すればよい。
【００１９】
架橋方法としては、架橋剤を配合した電気絶縁樹脂組成物を加熱する化学架橋法、シラン化合物、有機過酸化物を配合した電気絶縁樹脂組成物をシラノール縮合触媒の存在下で架橋するシラン架橋法、電気絶縁樹脂組成物に電離性放射線を照射して架橋する電離性放射線照射架橋法が挙げられる。
【００２０】
化学架橋法において配合する有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔ−ブチルパーオキシヘキセン、２，４−ジクロロ−ベンゾイルパーオキサイド等が挙げられる。配合量は樹脂成分１００重量部に対して０．０１〜５重量部程度である。
【００２１】
シラン架橋法において配合するシラン化合物としては、シラン架橋し得るものであれば限定されず、ビニルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン等を挙げることができる。シラン化合物の配合量は樹脂成分１００重量部に対して０．５〜１０重量部程度である。
有機過酸化物は特に限定されず、例えば前記例示した有機過酸化物が使用できる。有機過酸化物の配合量は樹脂成分１００重量部に対して、０．０１〜５重量部程度である。
シラノール縮合触媒としては、シラン架橋に用いられるものであれば特に制限されず、ジブチル錫ジラウレート、酢酸第一錫、オクタン酸第一錫、ナフテン酸鉛、カプリン酸亜鉛、２−エチルヘキサン鉄、ナフテン酸コバルトの様なカルボン酸塩、チタン酸テトラブチルエステル、チタン酸テトラノニルエステル、ビス（アセチルアセトニトリル）ジイソプロピルチタネートの様なチタン酸エステル等を挙げることができる。シラノール縮合触媒は、通常予め樹脂に配合しておく。シラノール縮合触媒の配合量は通常樹脂成分１００重量部に対して、０．００１〜５重量部程度である。
【００２２】
電離性放射線照射架橋法の電離性放射線の照射量は、例えば電子線、γ線のような電離性放射線の種類や、絶縁体層の種類、絶縁体層の厚みに応じて適宜調節される。
【００２３】
上記いずれの架橋法による場合でも、必要に応じてトリメチロールプロパントリアクリレート、ジビニルベンゼンなどの架橋助剤を配合することが出来る。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例１〜１７）（比較例１〜１２）
断面積１００ｍｍ2 の導体上にカーボンブラックを添加したエチレン・酢酸ビニル共重合体からなる厚さ０．８ｍｍの内部半導電層、表１〜４に示す組成（単位：重量部）の電気絶縁樹脂組成物からなる厚さ５．５ｍｍの絶縁体層、さらにその上に内部半導電層と同じ材料からなる厚さ０．７ｍｍの外部半導電層を、押出被覆で形成した後、常法により金属遮蔽層およびシース層を被覆形成して、電力ケーブルを作製した。
なお、実施例１０〜１７、比較例７〜１２では、内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層を押出被覆した後、架橋処理を行って内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層を架橋した。
【００２５】
本実施例で用いた樹脂組成物の詳細は以下の通りである。
低密度ポリエチレン：高圧法低密度ポリエチレン、ＮＵＣ−９０２５（日本ユニカー製、ＭＦＲ３．２ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９２２ｇ／ｃｍ3 ）
エチレン・プロピレン・ジエン共重合体  Ａ１：シングルサイト触媒使用エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、ノーデルＩＰ  ＮＤＸ３７２５Ｐ（デュポンダウエラストマーズ製、プロピレン含量２６．５重量％、ジエン成分：エチリデンノルボルネン）
エチレン・プロピレン・ジエン共重合体  Ａ２：シングルサイト触媒使用エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、ノーデルＩＰ  ＮＤＸ４７７０Ｐ（デュポンダウエラストマーズ製、プロピレン含量２５重量％、ジエン成分：エチリデンノルボルネン）
エチレン・プロピレン・ジエン共重合体  Ａ３：従来エチレン・プロピレン・ジエン共重合体  ＥＰ−５１（日本合成ゴム製、プロピレン含量２６重量％、ジエン成分：エチリデンノルボルネン）
エチレン・αオレフィン共重合体  Ｂ１：シングルサイト触媒使用エチレン・αオレフィン共重合体、エンゲージ  ＥＧ８１００（デュポンダウエラストマーズ製、αオレフィン成分：オクテン、密度０．８７０ｇ／ｃｍ3 ）
エチレン・αオレフィン共重合体  Ｂ２：シングルサイト触媒使用エチレン・αオレフィン共重合体、ＥＸＡＣＴ４０１１（エクソンケミカル製、αオレフィン成分：ブテン、密度０．８８５ｇ／ｃｍ3 ）
エチレン・αオレフィン共重合体  Ｂ３：従来エチレン・αオレフィン共重合体、ＥＰ０２Ｐ（日本合成ゴム製、αオレフィン成分：プロピレン、密度０．８６０ｇ／ｃｍ3 ）
老化防止剤：イルガノックス１０１０（チバガイギー製）
有機過酸化物：ジクミルパーオキサイド
シラン化合物：ビニルメトキシシラン
シラノール縮合触媒：ジブチル錫ジラウリレート
【００２６】
実施例１〜１７および比較例１〜１２の電力ケーブルについて、下記（１）、（２）の性能評価を行った。結果を表１〜４に示す。
（１）ｔａｎδ測定
電力ケーブルから有効長１０ｍの長さの試料を採り、導体と金属遮蔽層間に平均電界５ｋＶ／ｍｍの交流電圧を加え、シェーリングブリッジ法にて、室温および９０℃でｔａｎδを測定を行った。ｔａｎδが０．３％以上となると、絶縁体層が発熱し電力損失が増加するため、高圧、特高圧用途の電力ケーブルの絶縁体としては好ましくない。
【００２７】
（２）片支持たわみ試験
電力ケーブルから５０ｃｍの長さの試料を採り、片端２０ｃｍ部分を固定し、その反対側端末に１０ｋｇの荷重を掛け、その時のたわみ量を測定した。施工時の取り扱いのしやすさの点ではたわみ量が１５ｃｍ以上であることが好ましい。
【００２８】
【表１】
0003682947.tif 000002
【００２９】
【表２】
0003682947.tif 000003
【００３０】
【表３】
0003682947.tif 000004
【００３１】
【表４】
0003682947.tif 000005
【００３２】
表１、表２より明らかなように、実施例１〜１７の電力ケーブルはｔａｎδが小さく、可撓性も良好であるのに対し、比較例１〜１２の電力ケーブルはシングルサイト触媒を用いて重合したエチレン・プロピレン・ジエン共重合体やエチレン・αオレフィン共重合体を用いていないか、用いたとしてもその配合量が不適当であったりしたために、ｔａｎδあるいは可撓性が劣るものであった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の電気絶縁樹脂組成物は、特定の触媒を用いて重合したエチレン・プロピレン・ジエン共重合体やエチレン・αオレフィン共重合体を使用しているために高電界下でも電気特性および可撓性ともに優れるものである。また、絶縁体層を該電気絶縁樹脂組成物で構成した電線・ケーブルは高電界下でも電気特性、施工性いずれも良好である。