(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体上に内部半導電層、その外周に架橋ポリエチレン絶縁体を有する架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルにおいて、
前記内部半導電層は、極性コモノマ濃度が２５〜５０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体１００〜５０重量％とポリオレフィン０〜５０重量％を主体とするポリマ成分からなり、前記架橋ポリエチレン絶縁体からの剥離力が、０．５〜１０kg／０．５インチ幅であることを特徴とするリサイクルに適した架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル。
【請求項２】
前記ポリオレフィンは、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリブテンから選ばれる少なくとも１種である請求項１記載のリサイクルに適した架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リサイクルに適した架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルは耐熱性、電気絶縁性に優れ、且つメンテナンスフリーであることから、６００Ｖクラスの低圧用途から５００kVの超高圧用途まで広く使われている。
【０００３】
しかし、使用済みの廃棄ケーブルをリサイクルする場合、導体を除去した後の架橋ポリエチレン絶縁体は、再溶融成形することが難しいため、一部は微粉化したり熱分解油化して燃料としてリサイクルしているが、大部分は埋め立て処理されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、将来の資源の枯渇といった問題から循環型社会の構築が叫ばれており、架橋されたポリマーについても、材料としての再利用すなわちマテリアルリサイクルを目的とした検討がなされるようになった。例として、微粉化したものを架橋されていない樹脂と混ぜて押出成形することにより、製品化したり、超臨界水を用いて、架橋したポリマーを分解しポリマーやワックスにする方法が提案されている。
【０００５】
この場合、リサイクルの障害となるのが、電気的な遮蔽を目的として使用されている半導電層である。半導電層はエチレン系ポリマーに導電性付与材としてカーボンブラックを混和した組成物であり、押出成形によって絶縁体の内周、外周に設けられている。この半導電層が架橋ポリエチレン絶縁体と密着しており、分離できないため、リサイクル後のポリエチレン材料の中に黒色の導電性のカーボンブラックが混入するため、特性上および外観上、再利用用途が著しく制限される。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの内部半導電層と絶縁体の分離を容易にし、質の高いマテリアルリサイクルを可能とする架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は導体上に内部半導電層、その外周に架橋ポリエチレン絶縁体を有する架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルにおいて、前記内部半導電層は、極性コモノマ濃度が２５〜５０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体１００〜５０重量％とポリオレフィン０〜５０重量％を主体とするポリマ成分からなり、前記架橋ポリエチレン絶縁体からの剥離力が、０．５〜１０kg／０．５インチ幅であることを特徴とするリサイクルに適した架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルを提供する。
【０００８】
従来より、中高圧ケーブルの外部半導電層にはケーブル施工作業を容易にする目的で、剥離容易型半導電層が採用されている。これは通常の使用時には放電を起こさないよう絶縁体と強く密着しているが、施工作業時には工具を使って半導電層にスリットを入れ作業者が通常の力で絶縁体から剥がせる半導電層である。しかし、内部半導電層に関しては、施工作業時に絶縁体から剥がす必要が無いこと、絶縁層との密着性が悪いと密着不良部において比較的低い電圧でコロナ放電が起きる可能性があることから強く密着するタイプの半導電層が用いられている。本発明者は、剥離力が特定の範囲にある剥離容易型半導電性組成物を内部半導電層に適用することによって、通常の使用時には全くコロナ放電などの問題がなく、且つリサイクル時には絶縁体からの剥離が可能であることを見出した。
【０００９】
この剥離力は、ＡＥＩＣ  ＣＳ５規格が規定するケーブル外部半導電層の剥離試験に準じて試験したときに、０．５〜１０kg／０．５インチ幅である。０．５kg未満ではケーブルに屈曲が加わったとき、絶縁体と内部半導電層の界面を起点として電気的な破壊値が低下する可能性があり、また１０kgを超える剥離力では剥離作業中に半導電層が引きちぎれる可能性がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明における半導電層の材質については特に規定しないが、極性コモノマ濃度が２５〜５０重量％のエチレン系共重合体１００〜５０重量％とポリオレフィン０〜５０重量％を主体とするベースポリマーに、アセチレンブラックやファーネスブラックなどを導電性付与材として混和し、体積抵抗率が常温で５０００Ω・cm以下となるように調整したものが好ましい。極性コモノマー濃度が２５〜５０重量％と比較的高いエチレン系共重合体としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレンブチルアクリレート共重合体等があげられ、ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等があげられる。ポリオレフィンを配合することにより架橋する際の粘着や変形を抑止することができるが、配合量が５０重量％を越えると絶縁体との剥離が困難になるので、５０重量％以下とするのが好ましい。また、剥離力を調整するためにシリコーンゴム、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド等を添加してもよい。
【００１１】
この半導電層は架橋していても非架橋でもよい。架橋の場合は、有機過酸化物を架橋剤として用いる化学架橋、少量の有機過酸化物を用いてビニルアルコキシシランをポリマーにグラフトし、当該アルコキシ基を加水分解してできるシラノール基をジブチル錫ジラウレートなどの触媒で縮合させ、分子間にシロキサン結合を導入するシラン架橋などを用いることができる。
【００１２】
架橋ポリエチレン絶縁体は、高圧ラジカル重合によって作られる低密度ポリエチレン、チーグラー触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒などを用いた中低圧イオン重合によって作られる直鎖状低密度ポリエチレンなどをベースポリマーとしたものが代表的であり、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物を架橋剤として高温高圧雰囲気で架橋する化学架橋はもちろん、前述したシラン架橋などを適用することができる。特にシラン架橋は省エネルギー型の製造方式であり、これからの循環型社会において望ましい架橋方式といえる。
【００１３】
なお、従来の架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルと同様、中高圧用途には絶縁体遮蔽を目的としてテープ巻き外部半導電層や剥離容易型外部半導電層を設けてもよい。
【００１４】
次に本発明を実施例、比較例基づき説明する。ケーブル絶縁体として用いた架橋ポリエチレン組成物を表１に示す。架橋ポリエチレン組成物Ａは化学架橋タイプの絶縁体であり、架橋剤であるジクミルパーオキサイドを除く全配合剤を１６０℃のバンバリーミキサーで混練した後、８０℃でジクミルパーオキサイドを含浸して調製した。架橋ポリエチレン組成物Ｂは、シラン架橋タイプの絶縁体であり、混練とケーブル押出しを一つの押出機で同時に行うワンショットあるいはモノシルと言われる方法で調製した。すなわち、ケーブル絶縁体押出機のホッパーにポリエチレンを供給した後、ホッパー下部からポリエチレン以外の配合剤をビニルトリメトキシシランに溶解させた溶液を定量ポンプで規定量注入してケーブル絶縁体として押出すものである。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
半導電層として用いた半導電性組成物を表２に示す。Ｃ〜Ｇは、化学架橋タイプの半導電層であり、架橋剤であるジクミルパーオキサイドを除く全配合剤を１６０℃のバンバリーミキサーで混練した後、３０〜４０℃でジクミルパーオキサイドを含浸して調製した。Ｈは非架橋タイプの半導電層であり、全配合剤を１６０℃のバンバリーミキサーで混練することにより調製した。Ｉはシラン架橋タイプの半導電層であり、ポリマー成分とカーボンブラック、酸化防止剤を１６０℃のバンバリーミキサーで混練してペレットとし、半導電層押出機のホッパーに当該ペレットを供給した後、ホッパー下部からジブチル錫ジラウレートのビニルトリメトキシシラン溶液を定量ポンプで規定量注入して半導電層として押し出した。
【００１７】
【表２】
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【００１８】
ケーブル成形にはコモンヘッド押出機を用い、内部半導電層、絶縁体からなる２層品の場合には２層コモンヘッド押出機、内部半導電層、絶縁体、外部半導電層からなる３層品の場合には３層コモンヘッド押出機を用いた。化学架橋ケーブルの場合、内部および外部半導電層の押出温度は１１０℃、絶縁体の押出温度は１３０℃とした。また、シラン架橋ケーブルでは、半導電層、絶縁体の押出温度は共に２００℃とした。化学架橋では押出に続き２７０℃の窒素ガス中で架橋を行いその後水中で冷却した。シラン架橋では押出し後、８０℃の水蒸気中に２４時間放置し架橋処理を行った。ケーブルの構造として、２層品は断面積８０mm2 の銅撚線導体上に０．８mm厚の内部半導電層、その上に４mm厚の絶縁体を設けており、３層品では当該絶縁体上にさらに０．８mm厚の外部半導電層を設けている。
【００１９】
これらのケーブルの評価として以下の試験を行った。内部半導電層と絶縁体の密着性の評価としては、ケーブル外径Ｄの１０倍の曲げ径でケーブルを左右１８０度に１００回往復させた後の交流絶縁破壊値を測定し、その値が１６０kV以上の場合を合格、１６０kV以下の場合を不合格とした。
【００２０】
また、絶縁体からの半導電層の剥離力としては、ケーブルを半割し、導体を除去した後の内部半導電層に長手方向に０．５インチ幅にスリットを入れ、ＡＥＩＣ−ＣＳ５規格に準拠した方法で絶縁体から内部半導電層を剥がすための力を測定した。このとき半導電層が引きちぎれたりするものは悪と判断した。
【００２１】
表３はケーブルの評価結果を示している。本発明の実施例１、２、３は化学架橋ケーブルの例であり、実施例４、５はシラン架橋の例である。いずれも本発明で規定する剥離力の範囲にあり、絶縁体からの半導電層の分離性は良好であるとともに、ケーブル屈曲試験後の交流耐電圧試験の結果も良好である。これに対し、比較例１は剥離力が本発明の範囲より小さい例であり、屈曲試験後の耐電圧特性が不合格である。また、比較例２は剥離力が本発明の範囲より大きい例であり、半導電層の分離性が悪く、剥離作業中に半導電層が途中で引きちぎれる不具合が生じている。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの内部半導電層と絶縁体の分離が容易になり、質の高い架橋ポリエチレンのマテリアルリサイクルが可能になる。このことから、今後構築される循環型社会において本発明の持つ工業的価値は著しく高いものと考える。