绝缘性树脂组合物及其制造方法、绝缘带及其制造方法、绝缘层形成方法、以及电力电缆及其制造方法

文档序号:197225 发布日期:2021-11-02 浏览:54次 >En<

阅读说明:本技术 绝缘性树脂组合物及其制造方法、绝缘带及其制造方法、绝缘层形成方法、以及电力电缆及其制造方法 (Insulating resin composition and method for producing same, insulating tape and method for producing same, method for forming insulating layer, and power cable and method for producing same ) 是由 三枝哲也 金谷考洋 于 2020-03-30 设计创作,主要内容包括:本发明提供在绝缘层中积蓄的空间电荷量少、由此不易发生绝缘破坏的绝缘性树脂组合物。绝缘性树脂组合物1至少包含基础树脂和抗氧化剂,前述基础树脂含有利用具有极性基团的分子进行了改性的改性聚烯烃树脂、及未改性聚烯烃树脂,前述改性聚烯烃树脂是利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸酐衍生物中的至少1种进行改性而形成的,前述基础树脂具有在包含前述未改性聚烯烃树脂的第一相11中存在包含前述改性聚烯烃树脂的第二相12的所谓海岛结构,并且,前述第二相的平均直径为2μm以下。(The invention provides an insulating resin composition which is less in the amount of space charge accumulated in an insulating layer and thus less likely to cause dielectric breakdown. The insulating resin composition 1 comprises at least a base resin and an antioxidant, wherein the base resin contains a modified polyolefin resin modified with a molecule having a polar group and an unmodified polyolefin resin, the modified polyolefin resin is modified with at least 1 selected from an unsaturated dicarboxylic acid, an unsaturated dicarboxylic anhydride and an unsaturated dicarboxylic anhydride derivative as a molecule having a polar group, the base resin has a so-called sea-island structure in which a second phase 12 containing the modified polyolefin resin is present in a first phase 11 containing the unmodified polyolefin resin, and the second phase has an average diameter of 2 [ mu ] m or less.)

绝缘性树脂组合物及其制造方法、绝缘带及其制造方法、绝缘 层形成方法、以及电力电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及绝缘性树脂组合物及绝缘性树脂组合物的制造方法、使用该绝缘性树脂组合物形成的可用于电力电缆的连接部的被覆的绝缘带及绝缘带的制造方法、使用该绝缘带的针对电力电缆的连接部外表面的绝缘层形成方法、和具有使用该绝缘性树脂组合物形成的绝缘层的电力电缆及电力电缆的制造方法。

背景技术

作为电力用的输配电电缆(电力电缆),广泛使用了具有导体、和被覆导体外周并且包含交联聚乙烯树脂等交联聚烯烃树脂的绝缘层的电缆。但是,对于构成电力电缆的绝缘层的交联聚烯烃树脂而言,随着时间经过,由于空间电荷在内部的积蓄而发生劣化,由此容易发生绝缘破坏,这是已知的。因此,对于电力电缆而言,为了不引起绝缘破坏,优选减少在绝缘层中积蓄的空间电荷量。

作为用于减少在绝缘层中积蓄的空间电荷量的手段,可举出对构成绝缘层的聚烯烃树脂进行改性的方法。更具体而言,可举出:在聚烯烃树脂中添加电场稳定剂、耐树枝化添加剂等的方法;掺合2种以上的高分子的方法;以及,使具有适当的极性基团的单体接枝到聚乙烯链上,或者改造聚合工序而使其与其他高分子共聚,从而开发新材料的方法;等等(参见例如非专利文献1)。

其中,作为在聚烯烃中添加电场稳定剂、耐树枝化添加剂等的方法,例如专利文献1中记载了一种电缆,其中,在将包含氧化镁等极性无机填充剂的交联聚乙烯制成绝缘层的直流用电缆中,作为极性无机填充剂,使用了利用表面处理剂进行表面处理、并且以成为与表面处理前的极性无机填充剂的粒径大致等同的粒径的方式进行粉碎而得到的极性无机填充剂。而且,通过添加氧化镁,从而抑制由DCP(过氧化二异丙苯)等有机过氧化物交联剂的分解残渣导致的体积电阻率的降低、空间电荷的积蓄,由此提高了绝缘层的直流绝缘特性。

另外,作为使具有适当的极性基团的单体接枝到聚乙烯链上的方法,例如专利文献2中记载了一种交流电力电缆,其将密度为0.93g/cm3以上、马来酸酐浓度为0.01~5重量%的马来酸酐接枝聚乙烯用于绝缘体。而且,通过用聚乙烯将马来酸酐接枝聚乙烯稀释,从而在绝缘体的树脂中添加合适量的羰基,所添加的羰基作为空间电荷的捕集器来发挥作用,由此可抑制空间电荷的移动,因此,抑制了由局部的空间电荷的积蓄导致的直流绝缘破坏的发生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平11-086634号公报

专利文献2:日本特开2004-363020号公报

非专利文献

非专利文献1:李昌龙,另外两人,电气学会论文杂志A(基础·材料·共通部门杂志),第118卷第10期,1998年,p.1094-1100

发明内容

发明所要解决的课题

对于专利文献1中记载的直流用电缆而言,由于在绝缘层的树脂中添加比重大于树脂的无机填充剂,因此,有电缆变重而导致电缆使用时的作业性差这样的问题,此外还有容易因100μm以上的巨大填充剂粒子的混入而引起绝缘破坏这样的问题。

另外,对于专利文献2中记载的交流电力电缆而言,若将马来酸酐接枝聚乙烯稀释时的树脂的混炼不充分,则存在如下问题:树脂组合物中的极性基团的分布变得不均匀,在绝缘层中积蓄的空间电荷量产生偏差,在羰基少的部位容易引起绝缘破坏。另一方面,若出于提高均匀性的目的而升高混炼时的树脂的温度,或者升高挤出机的螺杆的旋转速度,则有因剪切热而发生树脂的异常交联、成型变得困难的问题。

本发明的目的在于提供:在绝缘层中积蓄的空间电荷量少、由此不易发生绝缘破坏的绝缘性树脂组合物及其制造方法;使用该绝缘性树脂组合物形成的可用于电力电缆的连接部的被覆的绝缘带及其制造方法;使用该绝缘带的针对电力电缆的连接部外表面的绝缘层形成方法;和具有使用该绝缘性树脂组合物形成的绝缘层的电力电缆及其制造方法。

用于解决课题的手段

本申请的发明人反复进行了深入研究,结果发现,要将用具有极性基团的分子进行了改性的改性聚烯烃用于电力电缆的绝缘层时,对于在绝缘层中积蓄的空间电荷量的减少而言更有效的是,形成在包含未改性聚烯烃树脂的第一相中存在包含改性聚烯烃树脂的第二相的所谓海岛结构,基于这样的见解而完成了本发明。

即,本发明的主旨构成如下所述。

(1)绝缘性树脂组合物,其至少包含基础树脂和抗氧化剂,前述基础树脂含有利用具有极性基团的分子进行了改性的改性聚烯烃树脂、及未改性聚烯烃树脂,前述改性聚烯烃树脂是利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸酐衍生物中的至少1种进行改性而形成的,前述基础树脂具有在包含前述未改性聚烯烃树脂的第一相中存在包含前述改性聚烯烃树脂的第二相的所谓海岛结构,并且,前述第二相的平均直径为2μm以下。

(2)电力电缆的绝缘层形成用绝缘带,其以上述(1)所述的绝缘性树脂组合物为原材料,带厚度在30μm以上且250μm以下的范围内,带宽度在3mm以上且40mm以下的范围内。

(3)电力电缆,其具有导体;和复合被膜,前述复合被膜是在前述导体的外周上依次层叠由第一导电性树脂形成的内部半导电层、绝缘层、以及由第二导电性树脂形成的外部半导电层而形成的,前述绝缘层是以上述(1)所述的绝缘性树脂组合物为原材料、并且使前述第二相中的至少前述改性聚烯烃树脂及前述第一相中的至少前述未改性聚烯烃树脂进行交联而形成的。

(4)电力电缆,其具备连接结构部,前述连接结构部具有:将使多根电力电缆的导体露出的端部彼此进行导体连接而成的连接部;和复合被膜,前述复合被膜是在前述连接部的外周上依次层叠由第一导电性树脂形成的内部半导电层、绝缘层、以及由第二导电性树脂形成的外部半导电层而形成的,前述绝缘层是以上述(1)所述的绝缘性树脂组合物为原材料、并且使前述第二相中的至少前述改性聚烯烃树脂及前述第一相中的至少前述未改性聚烯烃树脂进行交联而形成的。

(5)如上述(4)所述的电力电缆,其中,前述绝缘层是将带厚度在30μm以上且250μm以下的范围内、带宽度在3mm以上且40mm以下的范围内的绝缘层形成用绝缘带卷绕在前述内部半导电层的外周上并进行交联而形成的。

(6)如上述(3)至(5)中任一项所述的电力电缆,其中,前述内部半导电层与前述外部半导电层的合计厚度为5mm以下。

(7)绝缘性树脂组合物的制造方法,其包括下述工序:向利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸酐衍生物中的至少1种进行改性而形成的改性聚烯烃树脂中,添加未改性聚烯烃树脂及抗氧化剂,然后,进行混炼以得到前述改性聚烯烃树脂被未改性聚烯烃树脂稀释的基础树脂,而且使得前述基础树脂具有在包含前述未改性聚烯烃树脂的第一相中存在包含前述改性聚烯烃树脂的第二相的所谓海岛结构、并且前述第二相的平均直径成为2μm以下。

(8)绝缘性树脂组合物的制造方法,其包括下述工序:向利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸酐衍生物中的至少1种进行改性而形成的改性聚烯烃树脂中,添加未改性聚烯烃树脂及抗氧化剂,制作包含前述改性聚烯烃树脂被未改性聚烯烃树脂稀释而形成的基础树脂的稀释聚烯烃粒料,然后,向所制作的前述稀释聚烯烃粒料中添加交联剂,进行干混以使得前述基础树脂具有在包含前述未改性聚烯烃树脂的第一相中存在包含前述改性聚烯烃树脂的第二相的所谓海岛结构、并且前述第二相的平均直径成为2μm以下。

(9)绝缘层形成用绝缘带的制造方法,其为电力电缆的绝缘层形成用绝缘带的制造方法,前述制造方法具有下述工序:对上述(1)所述的绝缘性树脂组合物进行挤出成型而形成膜,在前述绝缘性树脂组合物被挤出后的15秒以内将前述膜的表面温度冷却至前述未改性聚烯烃树脂的熔点以下的工序;和对前述膜实施分切加工而形成带的工序。

(10)针对电力电缆的连接部外表面的绝缘层形成方法,其包括下述工序:在将使多根电力电缆的导体露出的端部彼此进行导体连接而成的连接部的外周,使用上述(1)所述的绝缘性树脂组合物而在前述连接部的外表面形成绝缘层,在300kPa以上且1000kPa以下及140℃以上且280℃以下的条件下对形成有前述绝缘层的前述连接部实施加压加热处理,使前述绝缘层中包含的前述基础树脂的未改性聚烯烃树脂及改性聚烯烃树脂进行交联。

(11)如上述(10)所述的绝缘层形成方法,其中,对下述绝缘层形成用绝缘带进行卷绕从而实施前述绝缘层在前述连接部的外周的形成,前述绝缘层形成用绝缘带以前述绝缘性树脂组合物为原材料,带厚度在30μm以上且250μm以下的范围内,带宽度在3mm以上且40mm以下的范围内。

(12)电力电缆的制造方法,其具有在导体的外周依次层叠内部半导电层、绝缘层及外部半导电层、并至少使前述绝缘层进行交联的工序,前述绝缘层的层叠通过将上述(1)所述的绝缘性树脂组合物挤出至前述内部半导电层的外周来实施,在被挤出至前述内部半导电层的外周后的15秒以内将所层叠的前述绝缘层的表面温度冷却至前述未改性聚烯烃树脂的熔点以下,前述绝缘层的交联工序通过下述方式来实施:在300kPa以上且1000kPa以下及140℃以上且280℃以下的条件下对前述绝缘层实施加压加热处理,使前述绝缘层中包含的前述基础树脂的未改性聚烯烃树脂及改性聚烯烃树脂进行交联。

发明的效果

根据本发明,通过具有在包含未改性聚烯烃树脂的第一相(海相)中存在包含改性聚烯烃树脂的第二相(岛相)的所谓海岛结构,并且第二相(岛相)的大小为2μm以下这样微细,从而极性基团的分布上的不均变小,因此,可减少在绝缘性树脂组合物中积蓄的空间电荷量。由此,可获得不易发生绝缘破坏的绝缘性树脂组合物及其制造方法、使用该绝缘性树脂组合物形成的绝缘带及其制造方法、使用该绝缘带的绝缘层形成方法、使用该绝缘性树脂组合物的电力电缆及其制造方法。

附图说明

[图1]为对本发明涉及的绝缘性树脂组合物所具有的海岛结构进行说明的示意图。

[图2]为对本发明涉及的电力电缆进行说明的图。其中,图2(a)为示意性地示出电力电缆的截面图。另外,图2(b)为图2(a)的A-A’线上的截面图。

[图3]为对具有将本发明涉及的绝缘带卷绕而形成的连接结构部的电力电缆进行说明的图。其中,图3(a)为包含连接结构部的电力电缆的截面示意图。另外,图3(b)为图3(a)的B-B’线上的截面图。此外,图3(c)为图3(a)的C-C’线上的截面图。

[图4]为对本发明涉及的针对电力电缆的连接部外表面的绝缘层形成方法进行说明的图。其中,图4(a)为将使端部的导体露出的2根电力电缆的端部彼此以面对面的分离状态示出的截面图。另外,图4(b)为示出将使导体露出的端部彼此进行了导体连接的状态的截面图。另外,图4(c)为示出在连接部的外周形成了内部半导电层的状态的截面图。另外,图4(d)为示出在连接部的内部半导电层的外周形成了绝缘层的状态的截面图。另外,图4(e)为示出在绝缘层的外周形成了外部半导电层的状态的截面图。

[图5]为示出适合在本发明涉及的绝缘性树脂组合物的制造方法的挤出成型中使用的、在全螺纹螺杆的前端部设置有树脂混合部的螺杆的例子(实施例)的正视图。

[图6]为示出在绝缘性树脂组合物的制造方法的挤出成型中使用的、具有通常的全螺纹螺杆的螺杆的例子的正视图。

具体实施方式

以下,对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是,本发明不限定于以下的实施方式,可在不变更本发明的主旨的范围内进行各种变更。

<绝缘性树脂组合物>

本发明的绝缘性树脂组合物至少包含基础树脂和抗氧化剂,前述基础树脂含有利用具有极性基团的分子进行了改性的改性聚烯烃树脂、及未改性聚烯烃树脂。此处,改性聚烯烃树脂是利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸酐衍生物中的至少1种进行改性而形成的。另外,基础树脂具有在包含未改性聚烯烃树脂的第一相中存在包含改性聚烯烃树脂的第二相的所谓海岛结构,并且,第二相的平均直径为2μm以下。

对于本实施方式涉及的绝缘性树脂组合物而言,通过具有在包含改性聚烯烃树脂的第一相(海相)中存在包含改性聚烯烃树脂的第二相(岛相)的所谓海岛结构,并且使第二相(岛相)的大小为2μm以下这样微细,从而极性基团的分布上的不均变小,因此,可有效减少在绝缘层中积蓄的空间电荷量,其结果是,能够使得不易发生绝缘层中的绝缘破坏。

本实施方式涉及的绝缘性树脂组合物至少包含基础树脂(A)和抗氧化剂(C)。另外,本实施方式涉及的绝缘性树脂组合物优选还包含交联剂(B)。

[基础树脂(A)]

基础树脂(A)并用利用具有极性基团的分子进行了改性的改性聚烯烃树脂(A1)、和未改性聚烯烃树脂(A2)。由此,在绝缘性树脂组合物中,亲水性高的改性聚烯烃树脂(A1)、与疏水性高的未改性聚烯烃树脂(A2)并存,因此,能够形成在包含未改性聚烯烃树脂(A2)的第一相中存在包含改性聚烯烃树脂(A1)的第二相的所谓海岛结构。

此处,“海岛结构”为例如图1所示的在被称为海相的第一相11中存在被称为岛相的第二相12这样的结构。因此,对于本实施方式涉及的绝缘性树脂组合物1而言,在包含未改性聚烯烃树脂(A2)的第一相(海相)11中存在包含改性聚烯烃树脂(A1)的第二相(岛相)12。通过具有这样的结构,能够减少向电力电缆中流通电流时的空间电荷的积蓄,因此,在由绝缘性树脂组合物1形成的绝缘层中能够减少绝缘破坏。

此处,海岛结构中的第二相(岛相)12的平均直径为2μm以下。由此,即使在向电力电缆中流通电流时,也不易发生岛相中的空间电荷的积蓄,因此,能够抑制由绝缘性树脂组合物1形成的绝缘层中的、由局部的电场集中导致的绝缘性能的降低。

另外,对于海岛结构中的第二相(岛相)12而言,优选的是,在纵10μm×横10μm的观测范围内,直径在0.5μm~2.0μm的范围内的第二相(岛相)以5个~20个的范围存在,并且,所有第二相(岛相)12所占的面积之和为20μm2以下。由此,绝缘性树脂组合物中的极性基团的分布的不均进一步变小,因此,空间电荷的积蓄也被分散,由此能够使得更不易发生绝缘层中的绝缘破坏。

对绝缘性树脂组合物具有海岛结构的情况的确认、海岛结构中包含的第二相(岛相)的直径的测定、直径在0.5~2μm的范围内的第二相(岛相)的个数的测定可以通过下述方式进行:根据需要进行金属染色之后,使用例如透射型电子显微镜(TEM),对树脂组合物、其截面进行观察。此处,岛相的平均直径的测定通过下述方式进行:将透射型电子显微镜的倍率设定为10000倍,使用以可判明海岛结构的方式调整对比度而拍摄的1张图像,求出拍摄到的岛的平均直径。此处,对于第二相(岛相)的直径而言,使用图像处理,将跨越整周(360度)地对岛相的大小进行测定时的最大值和最小值分别作为最大尺寸及最小尺寸,得出这些最大尺寸和最小尺寸的算术平均值。

(改性聚烯烃树脂(A1))

作为基础树脂(A)中包含的改性聚烯烃树脂(A1),使用利用具有极性基团的分子进行了改性的改性聚烯烃树脂。该改性聚烯烃树脂(A1)包含于海岛结构的第二相(岛相)中。

改性聚烯烃树脂(A1)是通过使具有极性基团的分子键合而进行了改性的聚烯烃树脂。

此处,作为聚烯烃树脂,优选为聚乙烯树脂、聚丙烯树脂及它们的共聚物。另外,改性聚烯烃树脂(A1)必须利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸的衍生物的组中的至少1种进行了改性。

具有极性基团的分子中,作为不饱和二羧酸的一例,可举出马来酸、富马酸、及衣康酸等。另外,作为不饱和二羧酸酐的一例,可举出马来酸酐、及衣康酸酐等。另外,作为不饱和二羧酸的衍生物的一例,可举出不饱和二羧酸的单甲基酯、单乙基酯、二乙基酯、酰胺、及酰亚胺等。更具体而言,可举出马来酸单甲酯、马来酸单乙酯、马来酸二乙酯、富马酸单甲酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、马来酸单酰胺、马来酰亚胺、N-甲基马来酰亚胺、N-苯基马来酰亚胺、及N-环己基马来酰亚胺等。这些之中,为了能够通过少量的添加而向聚烯烃树脂赋予亲水性,最优选使用每单位分子量的羰基的比率最高的马来酸酐。这些具有极性基团的分子可以单独使用或者组合2种以上而使用。

作为改性聚烯烃树脂(A1),除了如上述那样通过使用具有极性基团的分子对聚烯烃树脂进行改性而得到的改性聚烯烃树脂以外,还可以使用市售的树脂。例如,可以合适地使用HIMILAN(离聚物树脂,Dupont-MitsuiPolychemicalCo.,Ltd.)、NUCREL(乙烯-甲基丙烯酸共聚物,Dupont株式会社)、SCONA TSPE(马来酸酐改性低密度聚乙烯,BYK株式会社)、OREVACG(马来酸酐改性低密度聚乙烯,Arkema株式会社)、MODIC(马来酸酐改性低密度聚乙烯,三菱化学)、Youmex(马来酸酐改性聚丙烯,三洋化成株式会社)、REO-070-1(马来酸酐改性聚丙烯,RikenVitaminCo.,Ltd.)、Kayabrid(马来酸酐改性聚丙烯,KayakuAkzo)、SCONATPPP(马来酸酐改性低密度聚乙烯,BYK株式会社)、ADMER(马来酸酐改性聚丙烯,三井化学株式会社)等。

对于改性聚烯烃树脂(A1)的熔点而言,在基于JISK7121-1987的差示扫描量热测定法的测定中,优选为90℃以上且140℃以下,更优选为90℃以上且130℃以下,进一步优选为100℃以上且120℃以下。

(未改性聚烯烃树脂(A2))

另外,基础树脂(A)中包含的未改性聚烯烃树脂(A2)包含于海岛结构的第一相(海相)中,作为改性聚烯烃树脂(A1)的分散介质来发挥作用。

作为未改性聚烯烃树脂(A2),可使用已知的未改性聚烯烃树脂,其中,优选包含比重为0.900以上且0.940以下的、作为具有支链结构的聚乙烯的低密度聚乙烯、聚丙烯、直链状低密度聚乙烯与链烯的共聚物。由此,可提高由绝缘性树脂组合物形成绝缘带、绝缘层时的柔软性,因此,能够使得电力电缆的处理容易进行。

另外,对于未改性聚烯烃树脂(A2)的熔点而言,在基于JISK7121-1987的差示扫描量热测定法的测定中,优选为90℃以上且170℃以下,优选为90℃以上且130℃以下,更优选为100℃以上且120℃以下。

关于构成基础树脂(A)的改性聚烯烃树脂(A1)与未改性聚烯烃树脂(A2)的比例,从使与添加剂的混炼等作业容易进行从而得到均匀的树脂的观点、和对亲水性基团的浓度进行适度调整的观点考虑,相对于改性聚烯烃树脂(A1)1质量份而言,以2质量份以上且20质量份以下的比例配合未改性聚烯烃树脂(A2)是优选的。

[交联剂(B)]

对于本发明的树脂组合物而言,为了使基础树脂(A)交联,优选添加交联剂(B)。交联剂(B)通过将基础树脂(A)交联,从而提高树脂材料的机械特性及耐热性,并且,在使用包含绝缘性树脂组合物的绝缘带来形成绝缘层时,还具有使相邻的绝缘带键合的作用。

作为交联剂(B),优选含有在加热时通过热分解而生成自由基的有机过氧化物。

作为交联剂(B)的具体例,可举出过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰、二氯过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化乙酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷等。其中,优选含有DCP。另外,作为交联剂(B),也可以组合含有这些化合物中的2种以上。

交联剂(B)的含量的下限相对于基础树脂(A)的合计100质量份而言优选为0.1质量份以上,更优选为0.5质量份以上。由此,通过聚烯烃树脂的交联,能够提高树脂材料的机械特性及耐热性。另一方面,交联剂(B)的含量的上限相对于基础树脂(A)的合计100质量份而言优选为5质量份,更优选为3质量份。由此,能够抑制对绝缘性树脂组合物进行挤出成型时的、由异常交联导致的电气特性的降低。

[抗氧化剂(C)]

抗氧化剂(C)也被称为抗老化剂,具有防止绝缘性树脂组合物、由绝缘性树脂组合物形成的绝缘带、绝缘层因热、空气中的氧而劣化的作用。

作为抗氧化剂(C),包括属于酚系、磷系、硫系、胺系、肼系及酰胺系中的1种以上的抗氧化剂、以及其衍生物。特别地,作为抗氧化剂(C),也可以并用这些化合物中的2种以上。另外,作为抗氧化剂(C),优选含有酚系抗氧化剂或胺系抗氧化剂、和磷酸系抗氧化剂或硫系抗氧化剂。

作为酚系抗氧化剂的具体例,可举出IRGANOX 245、IRGANOX 259、IRGANOX 565、IRGANOX 1010、IRGANOX 1035、IRGANOX 1076、IRGANOX 1098、IRGANOX 1222、IRGANOX1330、IRGANOX 1425、IRGANOX 3114、IRGANOX 1520、IRGANOX 1135、IRGANOX 1141(以上均为BASF公司制)、Sumilizer BHT、Sumilizer MDP-S、Sumilizer GA-80、Sumilizer BBM-S、Sumilizer WX-R、Sumilizer GM(以上均为住友化学公司制)、ADK STAB AO-20、ADK STABAO-30、ADK STAB AO-40、ADK STAB AO-50、ADK STAB AO-80、ADK STAB AO-330(以上为ADEKA公司制)等。

另外,作为磷系抗氧化剂的具体例,可举出IRGAFOS 168、IRGAFOS P-EPQ、IRGAFOS126(以上均为BASF公司制)、Sumilizer BBM-S(住友化学公司制)、ADK STAB PEP-4C、ADKSTAB PEP-8、ADK STAB PEP-36、ADK STAB HP-10、ADK STAB 1178、ADK STAB 2112、ADKSTAB C、ADK STAB 135 A、ADK STAB 3010(以上均为ADEKA公司制)等。

另外,作为硫系抗氧化剂的具体例,可举出IRGANOX PS800FL、IRGANOX PS802FL(以上为BASF公司制)、Sumilizer WX(住友化学公司制)、ADK STAB AO-503、ADK STAB AO-23(ADEKA公司制)等。

抗氧化剂(C)的总含量的下限相对于基础树脂(A)的合计100质量份而言优选为0.01质量份以上,更优选为0.2质量份。由此,在对绝缘性树脂组合物进行混炼时,能够减少焦化的发生,另外,能够提高使绝缘性树脂组合物交联而得到的绝缘层的耐热老化性。另一方面,抗氧化剂(C)的总含量的上限相对于基础树脂(A)的合计100质量份而言优选为0.8质量份,更优选为0.6质量份。由此,能够减少在树脂交联时产生的水分量,另外,还能够减少从树脂交联体的渗出。

此外,相对于交联剂(B)100质量份而言的抗氧化剂(C)的总含量更优选为5~50质量份。

[其他成分(D)]

在本实施方式涉及的绝缘性树脂组合物中,根据需要,可以包含其他成分。例如,可以加入水分吸收剂、热稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、软化剂、填充剂、着色剂、溶剂、颜料、染料、荧光体等各种添加剂。

[绝缘性树脂组合物的特性]

对于本实施方式涉及的绝缘性树脂组合物而言,优选通过利用脉冲静电应力法测定空间电荷而得到的、表示空间电荷的积蓄的电场增倍率(=最大测定电场/外加电场)低。对于这样的树脂组合物而言,在形成绝缘层时,在绝缘层中积蓄的空间电荷量变小,因此,能够使得不易发生绝缘层中的绝缘破坏。此处,绝缘性树脂组合物的电场增倍率优选为130%以下。电场增倍率低于110%的树脂组合物特别适合作为直流电力电缆用的绝缘材料。

<绝缘性树脂组合物的制造方法>

本实施方式涉及的绝缘性树脂组合物的制造方法主要可举出两种方法。第1绝缘性树脂组合物的制造方法为下述方法:向利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸酐衍生物中的至少1种进行改性而形成的改性聚烯烃树脂中,添加未改性聚烯烃树脂及抗氧化剂、和根据需要的交联剂,然后,得到改性聚烯烃树脂被未改性聚烯烃树脂稀释的基础树脂。此时,为包括进行混炼以使得基础树脂具有在包含未改性聚烯烃树脂的第一相中存在包含改性聚烯烃树脂的第二相的所谓海岛结构、并且第二相的平均直径成为2μm以下的工序的方法(制造方法(I))。另外,第2绝缘性树脂组合物的制造方法为下述方法:向利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸酐衍生物中的至少1种进行改性而形成的改性聚烯烃树脂中,添加未改性聚烯烃树脂及抗氧化剂,制作包含改性聚烯烃树脂被未改性聚烯烃树脂稀释而形成的基础树脂的稀释聚烯烃粒料,然后,根据需要向所制作的稀释聚烯烃粒料中添加交联剂。此时,包括进行干混以使得基础树脂具有在包含未改性聚烯烃树脂的第一相中存在包含改性聚烯烃树脂的第二相的所谓海岛结构、并且第二相的平均直径成为2μm以下的工序(制造方法(II))。

{绝缘性树脂组合物的制造方法(I)}

绝缘性树脂组合物的制造方法(I)为下述方法:向利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸酐衍生物中的至少1种进行改性而形成的改性聚烯烃树脂中,添加未改性聚烯烃树脂及抗氧化剂、和根据需要的交联剂,进行混炼,由此得到改性聚烯烃树脂被未改性聚烯烃树脂稀释的基础树脂。该方法包括进行混炼以使得基础树脂具有在包含未改性聚烯烃树脂的第一相中存在包含改性聚烯烃树脂的第二相的所谓海岛结构、并且第二相的平均直径成为2μm以下的工序。

(原材料的准备及制作)

在本实施方式涉及的绝缘性树脂组合物的制造方法中用作原材料的基础树脂(A)、交联剂(B)及抗氧化剂(C)可以使用上述的物质。其中,作为基础树脂(A)中包含的改性聚烯烃树脂(A1),使用利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸酐衍生物中的至少1种进行改性而形成的改性聚烯烃树脂。

此处,基于具有极性基团的分子的聚烯烃树脂的改性例如可以通过下述方式进行:利用单螺杆或双螺杆的挤出机,将上述的未改性聚烯烃树脂和具有极性基团的分子、与用于进行加成反应的少量的交联剂一同进行熔融混炼。此时,为了防止聚烯烃树脂的异常交联,优选与具有极性基团的分子一同配合抗氧化剂。

(混炼工序)

绝缘性树脂组合物的制造方法(I)的混炼工序中,向作为绝缘性树脂组合物的原材料的改性聚烯烃树脂(A1)中添加未改性聚烯烃树脂(A2)及抗氧化剂(C)并进行混炼。此时,也可以与未改性聚烯烃树脂(A2)及抗氧化剂(C)一同添加交联剂(B)并进行混炼。由此,改性聚烯烃树脂(A1)被未改性聚烯烃树脂(A2)稀释而构成基础树脂(A),极性基团的浓度被调整至所期望的范围。与此同时,通过将基础树脂(A)中包含的改性聚烯烃树脂(A1)与未改性聚烯烃树脂(A2)混炼,能够形成在包含改性聚烯烃树脂(A2)的第一相(海相)中存在包含改性聚烯烃树脂(A1)的第二相(岛相)的所谓海岛结构,并且,能够减小第二相(岛相)的平均直径。

此处,关于对原材料进行的混炼,也可以对在基础树脂(A)及抗氧化剂(C)中根据需要预先配合了交联剂(B)的原材料进行混炼。然而,特别是在添加交联剂(B)的方式中,为了抑制由于交联剂(B)在混炼时的热的作用下发生热分解而引起的、基础树脂(A)的异常交联,优选的是,先对包含基础树脂(A)及抗氧化剂(C)的原材料进行混炼,然后向混炼物中添加交联剂(B)并进行混炼。

关于对绝缘性树脂组合物的原材料进行的混炼,可以通过利用单螺杆或双螺杆的挤出机进行熔融混炼来实施。特别地,为了防止由必要以上的剪切热导致的树脂的焦化,更优选利用单螺杆的挤出机进行熔融混炼。

其中,作为单螺杆的挤出机中使用的螺杆,例如,如图5所示,优选使用在全螺纹螺杆42的中间部、前端部设置有Madoc型、Dulmadge型等的树脂混合部43的螺杆4。此处,若使用例如图6所示那样的具有通常的全螺纹螺杆52的螺杆5,则装入挤出机中的至少包含基础树脂(A)及抗氧化剂(C)的原材料仅仅朝着螺杆的前端方向而以一定速度向前方挤出,不能期待充分混炼。与此相对,在本实施方式中,通过使用图5所示那样的设置有Madoc型、Dulmadge型等的树脂混合部43的螺杆4,能够在将装入挤出机中的原材料挤出至螺杆的前端之前使剪切力强烈作用于原材料,并且,到被挤出为止混炼时间也变长,由此能够将原材料充分混炼。

为了将聚烯烃树脂熔融而获得可在料筒内进行适度搅拌的粘度,使聚烯烃树脂改性时的熔融混炼的温度优选为140℃以上,更优选为160℃以上。另一方面,为了抑制由异常交联导致的焦化的发生,该熔融混炼的温度的上限优选为300℃以下。特别是基于迅速完成均匀的反应的观点考虑,熔融混炼的温度的上限优选为280℃以下。

作为螺杆4的树脂混合部54中的混合的方式,可以使用通过使流动场所复杂来促进原材料的位置交换从而促进分配混合的位置交换方式,例如可以将Dulmadge型、DIS型或销型的螺杆用于树脂混合部43。另外,也可以使用通过使剪切应力强烈作用来促进原材料的分散混合的挡片·狭缝(barrier·slit)方式,例如可以将环型、Madoc型、Unimelt型或双头螺旋型的螺杆用于树脂混合部43。另外,也可以使用通过利用伸长流来促进原材料的分散混合的伸长变形方式,例如可以将波浪(wave)型、CTM型、销钉(barrelpin)型、HM型、Spirex型的螺杆用于树脂混合部43。

螺杆4的用于混炼的部分的大小通常由长度L相对于直径D之比(L/D比)表示,该L/D比优选为18以上。另外,该L/D比的上限优选低于40。

基于得到均匀的糊状混炼物的观点考虑,混炼工序中的混炼温度优选比基础树脂(A)中的至少任一者的熔点更高。另外,特别是在包含交联剂(B)而进行混炼的情况下,为了避免由交联剂(B)的热分解导致的基础树脂(A)的异常交联,混炼工序中的混炼温度优选为130℃以下。另一方面,不含交联剂(B)的情况下,混炼工序中的混炼温度也可以高于130℃。

{绝缘性树脂组合物的制造方法(II)}

绝缘性树脂组合物的制造方法(II)为下述方法:向利用选自作为具有极性基团的分子的不饱和二羧酸、不饱和二羧酸酐及不饱和二羧酸酐衍生物中的至少1种进行改性而形成的改性聚烯烃树脂中,添加未改性聚烯烃树脂及抗氧化剂,制作包含改性聚烯烃树脂被未改性聚烯烃树脂稀释而形成的基础树脂的稀释聚烯烃粒料,然后,向所制作的稀释聚烯烃粒料中添加交联剂。该方法包括进行干混以使得基础树脂具有在包含未改性聚烯烃树脂的第一相中存在包含改性聚烯烃树脂的第二相的所谓海岛结构、并且第二相的平均直径成为2μm以下的工序。即,绝缘性树脂组合物的制造方法(II)、与上述的绝缘性树脂组合物的制造方法(I)的不同点在于,绝缘性树脂组合物的制造方法(I)包括向基础树脂(A)中添加抗氧化剂(C)及交联剂(B)并进行混炼的工序,而与之相对,绝缘性树脂组合物的制造方法(II)中,代替进行混炼的工序而包括下述工序:向基础树脂(A)中添加抗氧化剂(C),制作稀释聚烯烃粒料,然后将所制作的稀释聚烯烃粒料与交联剂(B)干混。

(干混工序)

干混工序为下述工序:添加抗氧化剂(C)并将经未改性聚烯烃树脂(A2)稀释的改性聚烯烃树脂(A1)粒料化,然后,为了使交联剂(B)熔融并吸收至粒料中而进行加热。对于干混工序而言,在进行干混时,从能够使交联剂(B)熔融并促进向粒料中的吸收的方面考虑,优选加热至交联剂(B)的熔点以上,更优选加热至比交联剂(B)的熔点高10℃以上的温度。另一方面,从能够防止基础树脂(A)的异常交联的方面考虑,优选使干混时的加热温度为交联剂(B)的分解温度以下。

例如,使用过氧化二异丙苯(DCP)作为交联剂(B)的情况下,为了使DCP熔融并迅速吸收至粒料中,优选将干混时的加热温度加热至作为熔点的40℃以上,更优选加热至50℃以上。另一方面,为了不使DCP分解,优选于作为DCP的分解温度的130℃以下进行与粒料的干混。

<电力电缆的连接部被覆用绝缘带>

本实施方式涉及的绝缘带以上述的绝缘性树脂组合物为原材料,可用于电力电缆的连接部的被覆。更具体而言,可用于:在将使多根电力电缆的导体露出的端部彼此进行导体连接而成的连接部的外周,根据需要层叠内部半导电层之后进行卷绕,形成将连接部被覆的绝缘层。

为了使卷绕于连接部时的卷绕数少,本实施方式涉及的绝缘带的带厚度优选为30μm以上,更优选为50μm以上,进一步优选为70μm以上。另一方面,为了使得容易卷绕于连接部,绝缘带的带厚度的上限优选为250μm以下,更优选为200μm以下,进一步优选为150μm以下。

另外,为了形成光滑的卷绕表面,本实施方式涉及的绝缘带的带宽度优选为3mm以上且40mm以下。

本实施方式涉及的绝缘带适合用于在将使多根电力电缆的导体露出的端部彼此进行导体连接而成的连接部的外周上卷绕而形成绝缘层的用途。特别地,若不会发生将带卷绕时的带的拉伸、使基础树脂(A)交联时的树脂的熔融流动,则也可以在具有所期望的海岛结构的状态下、在连接部的外周被覆绝缘层。

<绝缘带的制造方法>

本实施方式涉及的绝缘带的制造方法没有特别限定,例如具有下述工序:对上述的绝缘性树脂组合物进行挤出成型而形成膜,在绝缘性树脂组合物被挤出后的15秒以内将膜的表面温度冷却至未改性聚烯烃树脂的熔点以下的工序;和对冷却后的膜实施分切加工而形成带的工序。

作为由绝缘性树脂组合物形成规定厚度的膜的挤出成型的手段,可以使用吹胀法、T模法、流延法、压延法等,其中,优选使用吹胀法。

在形成膜时,包含聚乙烯树脂作为基础树脂(A)的情况下,优选使对绝缘性树脂组合物进行挤出成型时的模具的温度为120℃以上。由此,能够形成包含第二相(岛相)的平均直径小的海岛结构的带。另一方面,对于添加交联剂(B)的情况下的模具的温度的上限而言,为了减少绝缘性树脂组合物中包含的交联剂(B)的分解,优选为150℃以下,更优选为140℃以下。

对于所形成的膜,在绝缘性树脂组合物被挤出后的15秒以内、更优选10秒以内,将膜的表面温度冷却至未改性聚烯烃树脂(A2)的熔点以下。由此,可抑制所形成的绝缘带中包含的第二相(岛相)的生长,因此,即使在用该绝缘带将电力电缆的连接部卷绕时,也能够具有所期望的海岛结构,由此能够得到不易发生绝缘破坏的绝缘层。

作为将膜冷却的方法,可举出调整膜最初接触的辊的温度和距离的方法、对膜的表面进行风冷的方法、降低作业环境的温度的方法、将辐射冷却板按压于膜的方法等。其中,特别是在利用吹胀法形成膜的情况下,从能够准确地调整温度的方面考虑,优选将在使膜膨胀时使用的空气的温度调低的方法。

另外,对于由绝缘性树脂组合物形成的膜而言,在将膜冷却的前后中的至少任一方中,以成为规定的带宽度的方式进行分切加工,从而成型为带。

<电力电缆(第一实施方式)>

本实施方式涉及的电力电缆2如图2(a)及图2(b)所示,具有:导体21;和复合被膜20,所述复合被膜20是在导体21的外周上依次层叠由第一导电性树脂形成的内部半导电层22、绝缘层23、以及由第二导电性树脂形成的外部半导电层24而形成的,所述绝缘层23是以上述的绝缘性树脂组合物为原材料、并且使第二相(岛相)中的至少改性聚烯烃树脂(A2)及第一相(海相)中的至少未改性聚烯烃树脂(A1)进行交联而形成的。

该电力电缆2如图2(b)所示,在导体21的外周依次层叠有内部半导电层22、绝缘层23及外部半导电层24,上述内部半导电层22、绝缘层23及外部半导电层24构成复合被膜20。优选在该复合被膜20上依次层叠有金属屏蔽层25及鞘26。

(绝缘层)

其中,绝缘层23优选是将带厚度在30μm以上且250μm以下的范围内、带宽度在3mm以上且40mm以下的范围内的绝缘层形成用绝缘带卷绕在内部半导电层22的外周上并进行交联而形成的。绝缘层23由以上述的绝缘性树脂组合物为原材料、并且使海岛结构中的第二相(岛相)中的至少改性聚烯烃树脂(A2)、和第一相(海相)中的至少未改性聚烯烃树脂(A1)各自交联而得到的层形成。

从绝缘特性的观点考虑,绝缘层23的厚度优选为1.5mm以上,更优选为5mm以上,进一步优选为15mm以上。另一方面,从敷设作业性的观点考虑,绝缘层23的厚度的上限优选为100mm以下,更优选为50mm以下。

(内部半导电层及外部半导电层)

内部半导电层22及外部半导电层24分别由以例如含有交联性树脂及导电性炭黑和根据需要的交联剂的半导电性树脂组合物为原材料、并且至少使交联性树脂进行了交联的第一导电性树脂及第二导电性树脂构成。此处,作为交联性树脂,可举出例如选自乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中的一种以上树脂。

对于内部半导电层22及外部半导电层24的厚度而言,从利用它们的导电特性来抑制电场的不均的观点考虑,各自优选为0.1mm以上,更优选为0.5mm以上。另外,从迅速释放在向电力电缆中通电时产生的热的观点考虑,内部半导电层22和外部半导电层24的厚度的上限各自优选为3mm以下,更优选为2mm以下,进一步优选为1mm以下。

另外,内部半导电层22与外部半导电层24的合计厚度优选为5mm以下,更优选为4mm以下,进一步优选为3mm以下。由此,即使在将作为内部半导电层22的原材料的半导电性树脂组合物、作为绝缘层23的原材料的绝缘性树脂组合物、和作为外部半导电层24的原材料的半导电性树脂组合物层叠于导体21之后使绝缘性树脂组合物进行交联的情况下,绝缘性树脂组合物也容易被冷却,因此能够抑制海岛结构的第二相(岛相)的生长。另一方面,若该合计厚度大,则绝缘性树脂组合物的冷却变慢,因此海岛结构的第二相(岛相)容易生长。

(金属屏蔽层及抗蚀鞘)

可以在外部半导电层24的周围设置金属屏蔽层及抗蚀鞘(均未图示)。作为金属屏蔽层,可以使用例如由铅、铜、铝形成的层。另外,作为抗蚀鞘,可以使用例如由氯乙烯、聚乙烯、尼龙形成的鞘。

<电力电缆的制造方法>

本实施方式涉及的电力电缆的制造方法为例如图2(a)及图2(b)所示的电力电缆2的制造方法,其具有下述工序:在导体21的外周依次层叠内部半导电层22、绝缘层23及外部半导电层24,并至少使绝缘层23进行交联。

(内部半导电层、绝缘层及外部半导电层的层叠)

内部半导电层22的层叠可以通过例如将含有交联性树脂及导电性炭黑、和根据需要的交联剂的半导电性树脂组合物挤出至导体21的外周的挤出成型来实施。另外,绝缘层23的层叠可以通过将上述的绝缘性树脂组合物在作为内部半导电层22的原材料的半导电性树脂组合物的外周进行挤出成型来实施。另外,外部半导电层24的层叠可以通过将与内部半导电层22同样的半导电性树脂组合物在作为绝缘层23的原材料的绝缘性树脂组合物的外周进行挤出成型来实施。对于上述内部半导电层22、绝缘层23及外部半导电层24而言,也可以通过在导体21的外周同时进行挤出成型来实施。

对于进行挤出成型时的树脂的温度而言,在包含聚乙烯树脂作为基础树脂(A)的情况下,优选为110℃以上,更优选为120℃以上。另外,从抑制基础树脂(A)的交联反应的观点考虑,进行挤出成型时的树脂的温度优选为140℃以下,更优选为130℃以下。

此处,所层叠的绝缘层23在被挤出至导体21及内部半导电层22的外周后的15秒以内、更优选10秒以内冷却至未改性聚烯烃树脂(A2)的熔点以下。由此,可抑制绝缘性树脂组合物中形成的海岛结构中的、第二相(岛相)的生长,因此能够得到不易发生绝缘破坏的绝缘层23。绝缘层23的冷却可以使用对树脂表面进行风冷、降低作业环境的温度、按压辐射冷却板等的方法来实施。

(绝缘层的交联)

接着,在半导电性树脂组合物含有交联剂(B)的情况下,进行下述交联工序:在300kPa以上且5000kPa以下及140℃以上且280℃以下的条件下对所层叠的绝缘层23实施加压加热处理,使绝缘层23中包含的改性聚烯烃树脂(A1)及未改性聚烯烃树脂(A2)进行交联。由此,能够提高绝缘层23的机械特性及耐热性。

此处,交联工序中,在用压力容器封闭并填充气体而进行了加压的状态下进行加压加热处理。此时,在交联工序中进行加压加热处理时的压力优选为300kPa以上,更优选为400kPa以上。另外,从在交联工序中防止压力容器的封闭部密封的破坏的观点考虑,进行加压加热处理时的压力优选为5000kPa以下,更优选为1000kPa以下。

为了促进由交联剂的作用引起的交联反应,交联工序中的加热温度优选为140℃以上,更优选为160℃以上。另一方面,从防止聚烯烃树脂的热分解的观点考虑,交联工序中的加热温度优选为280℃以下,更优选为260℃以下。

<电力电缆(第二实施方式)>

本实施方式涉及的电力电缆3如图3(a)所示,具备连接结构部37。连接结构部37具有:将使多根电力电缆的导体(此处,图3中为2根导体31a、32a)露出的端部彼此进行导体连接而成的连接部(接合部)371;和复合被膜370,所述复合被膜370是在连接部371的外周上依次层叠由第一导电性树脂形成的内部半导电层372、绝缘层373、以及由第二导电性树脂形成的外部半导电层374而形成的,所述绝缘层373是以上述的绝缘性树脂组合物为原材料、并且使第二相(岛相)中的至少改性聚烯烃树脂(A1)及第一相(海相)中的至少未改性聚烯烃树脂(A2)进行交联而形成的。

该电力电缆3中,在连接部371的外周如图3(a)及图3(c)所示地依次层叠有内部半导电层372、绝缘层373及外部半导电层374,它们构成了连接结构部17。

(绝缘层)

从绝缘特性的观点考虑,将连接部371的外周被覆的绝缘层373的厚度优选为1.5mm以上,更优选为5mm以上,进一步优选为15mm以上。另外,从敷设作业性的观点考虑,该绝缘层373的厚度的上限优选为100mm以下,更优选为50mm以下。

该绝缘层373也可以是将上述的绝缘层形成用绝缘带卷绕在内部半导电层372的外周上并进行交联而形成的。在本实施方式中,能够由绝缘层形成用绝缘带形成具有所期望的海岛结构的绝缘层373,因此,能够利用简便的方法形成绝缘层373,并且,能够减少所形成的绝缘层373中的绝缘破坏。此处,对于用于形成绝缘层373的绝缘层形成用绝缘带而言,如上所述,优选带厚度在30μm以上且250μm以下的范围内,带宽度在3mm以上且40mm以下的范围内。

(内部半导电层及外部半导电层)

将连接部371的外周被覆的内部半导电层372及外部半导电层374可以使用与第一实施方式中的内部半导电层及外部半导电层同样的层。此处,对于内部半导电层372和外部半导电层374的厚度而言,从利用它们的导电特性来抑制电场的不均的观点考虑,各自优选为0.1mm以上,更优选为0.5mm以上。另外,从迅速释放在向电力电缆中通电时产生的热的观点考虑,内部半导电层372和外部半导电层374的厚度的上限各自优选为3mm以下,更优选为2mm以下,进一步优选为1mm以下。

另外,与第一实施方式的内部半导电层及外部半导电层同样地,内部半导电层372与外部半导电层374的合计厚度优选为5mm以下,更优选为4mm以下,进一步优选为3mm以下。

(金属屏蔽层及抗蚀鞘)

与第一实施方式的电力电缆同样地,可以在外部半导电层374的周围设置金属屏蔽层及抗蚀鞘(均未图示)。

<针对电力电缆的连接部外表面的绝缘层形成方法>

本实施方式涉及的针对电力电缆的连接部外表面的绝缘层形成方法包括下述工序:带卷绕工序,在将使多根电力电缆的导体露出的端部彼此进行导体连接而成的连接部的外周卷绕上述的绝缘带,从而在前述连接部的外表面形成绝缘层;和交联工序,在300kPa以上且5000kPa以下及140℃以上且280℃以下的条件下对形成有前述绝缘层的前述连接部实施加压加热处理,使前述绝缘层中包含的未改性聚烯烃树脂及改性聚烯烃树脂进行交联。

图4为对本发明涉及的绝缘层形成方法进行说明的图。图4中,将下述情况作为例子示出:将在由铜、铝等形成的导体31a的周围依次层叠有内部半导电层32a、绝缘层33a、外部半导电层34a、金属屏蔽层35a及鞘36a的电力电缆30a、与在导体31b的周围依次层叠有内部半导电层32b、绝缘层33b、外部半导电层34b、金属屏蔽层35b及鞘36b的电力电缆30b连接。

(连接部的形成)

进行连接的多根电力电缆30a、30b如图4(a)所示,分别使端部的导体31a、31b露出。此时,所露出的部分的长度分别由E1、E2表示。此处,在绝缘层33a、33b由亲水性高的树脂、尤其是上述改性聚乙烯树脂(A1)形成的情况下,优选使绝缘层33a、33b也与导体31a、31b一同露出。通过在所露出的绝缘层33a、33b上也卷绕层叠绝缘带,可提高绝缘层33a、33b与绝缘带的密合性,因此,能够使它们的界面部分的绝缘破坏不易发生。

接着,如图4(b)所示,将导体31a、31b的端部彼此进行导体连接(接合)。作为导体连接的方法,可以使用例如焊接,通过导体连接而形成连接部(焊接部)371。

(内部半导电层的形成)

在所形成的连接部371的外周,可以如图4(c)所示地形成内部半导电层372。内部半导电层372由例如含有交联性树脂及导电性炭黑、和根据需要的交联剂的半导电性的树脂组合物形成。

内部半导电层372可以通过例如将树脂成型而得到,更具体而言,可以通过在导体31a、31b的表面将树脂挤出成型来实施,也可以通过将导体31a、31b插入至模具并向模具中注入树脂来实施,另外,还可以将树脂以带状成型并卷绕在导体31a、31b的表面。此外,也可以向形成连接部371前的导体31a、31b中的任一者,预先插入会因加热而收缩的半导电性的管,在形成连接部371后进行加热而使管收缩,由此形成内部半导电层372。

(绝缘层的形成)

接着,如图4(d)所示,在形成于连接部371(其是将使多根电力电缆30a、30b的导体31a、31b露出的端部彼此进行导体连接而形成的)外周的内部半导电层372的外周,跨越将连接部371及内部半导电层372的外周整体覆盖的范围而形成绝缘层373。

作为绝缘层373的形成方法,为了能够利用简便的方法形成绝缘层373,优选通过将下述绝缘带卷绕在导体31a、31b的表面来实施,所述绝缘带以上述的绝缘性树脂组合物为原材料,带厚度在30μm以上且250μm以下的范围内,带宽度在3mm以上且40mm以下的范围内。另一方面,也可以与上述的电力电缆的绝缘层(例如图2(a)的绝缘层23)同样地,在导体31a、31b及内部半导电层372的表面将绝缘性树脂组合物挤出成型,由此形成绝缘层373。另外,也可以将形成有内部半导电层372的导体31a、31b插入至模具并向模具中注入绝缘性树脂组合物,由此形成绝缘层373。

(外部半导电层的形成)

接着,在绝缘层373的周围,如图4(e)所示地形成外部半导电层374。外部半导电层374与内部半导电层372同样地由半导电性的树脂组合物形成。

与内部半导电层372同样地,外部半导电层374可以通过例如将树脂成型而得到。另外,也可以预先向形成连接部371前的导体31a、31b插入会因加热而收缩的半导电性的管,在形成连接部371后进行加热而使管收缩。

(交联工序)

接着,在构成绝缘层373的树脂组合物含有交联剂(B)的情况下,进行下述交联工序:在300kPa以上且5000kPa以下及140℃以上且280℃以下的条件下对形成有绝缘层373的连接部371实施加压加热处理,使绝缘层373中包含的聚乙烯交联。由此,通过改性聚乙烯树脂(A1)、未改性聚乙烯树脂(A2)进行交联,能够提高构成绝缘层373的树脂材料的机械特性及耐热性。

此处,交联工序中,在用压力容器封闭并填充气体而进行了加压的状态下进行加压加热处理。此时,在交联工序中进行加压加热处理时的压力优选为300kPa以上,更优选为400kPa以上。另外,从在交联工序中防止压力容器的封闭部密封的破坏的观点考虑,进行加压加热处理时的压力优选为5000kPa以下,更优选为1000kPa以下。

为了促进由交联剂的作用引起的交联反应,交联工序中的加热温度优选为140℃以上,更优选为160℃以上。另一方面,从防止聚乙烯树脂的热分解的观点考虑,交联工序中的加热温度优选为280℃以下,更优选为260℃以下。

(金属屏蔽层及抗蚀鞘的形成)

可以在交联后的绝缘层373的周围设置金属屏蔽层及抗蚀鞘(均未图示)。作为金属屏蔽层,可以使用例如由铅、铜、铝形成的层。另外,作为抗蚀鞘,可以使用例如由氯乙烯、聚乙烯、尼龙形成的鞘。

实施例

接下来,为了使本发明的效果更明确,对本发明例及比较例进行说明,但本发明不限定于这些实施例。

[本发明例1]

(绝缘性树脂组合物的制作)

作为基础树脂(A),分别使用作为改性聚烯烃树脂(A1)的马来酸酐改性聚乙烯“SCONA TSPE 1112 GALL”(BYK Chemie Japan K.K.制,熔点115~132℃,比重0.89~0.94)5质量份、和作为未改性聚烯烃树脂(A2)的低密度聚乙烯“ZF30R”(Japan PolyethyleneCorporation制,熔点110℃,比重0.92)95质量份,将它们的含量的合计设为100质量份。

在这些基础树脂(A)100质量份中,作为抗氧化剂(C),加入作为磷系抗氧化剂的“IRGAFOS P-EPQ”(四(2,4-二叔丁基苯基)-亚联苯基二亚膦酸酯,BASF株式会社制)0.2质量份,使用设置有在全螺纹螺杆的中间部具有Madoc型的树脂混合部的螺杆(IKG株式会社制,L/D比=25)的单螺杆挤出机,在挤出温度(混炼温度)为125℃的条件下进行熔融混炼并进行粒料化。

于90℃在得到的粒料中干混作为交联剂(B)的“Percumyl D”(过氧化二异丙苯(DCP),日本油脂株式会社制,熔点40℃,分解温度130℃)1.7质量份,使已熔融的DCP吸收至粒料中,由此得到绝缘性树脂组合物(熔点=110℃)。

(评价用片材的形成)

对于得到的绝缘性树脂组合物,利用T模法,使模具的温度为130℃,以膜厚度成为0.3mm的方式进行挤出成型。此时,以在绝缘性树脂组合物被挤出后的10秒后、膜的表面温度成为未改性聚烯烃树脂(A2)的熔点以下的方式,调整膜最初接触的辊的温度和距离并将膜冷却。

在170℃的温度及5000kPa的压力下对得到的膜加压30分钟,由此实施加压加热处理,使改性聚烯烃树脂(A1)及未改性聚烯烃树脂(A2)进行交联,从而得到厚度为0.3mm的由树脂交联体形成的评价用片材。

将得到的评价用片材切成薄片,使用RuO4进行金属染色之后,使用透射型电子显微镜(TEM,Hitachi High-Technologies Corporation制HT7700),拍摄树脂所具有的海岛结构。海岛结构的拍摄如下进行:将显微镜的倍率设定为10000倍,以从树脂的截面可判明海岛结构的方式调整对比度。对于所拍摄的图像,使用图像分析用软件ImageJ进行分析,求出图像中包含的岛相的平均直径。此处,对于岛相的直径而言,利用基于ImageJ的图像处理,将跨越整周(360度)地对岛相的大小进行测定时的最大值和最小值分别作为最大尺寸及最小尺寸,求出这些最大尺寸和最小尺寸的算术平均值。另外,针对所拍摄的图像中包含的、任意的纵10μm×横10μm的观测范围,求出直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数,并且,求出所有岛相所占的面积之和。需要说明的是,在彼此的粒子间距离相隔平均粒径的1/50以上的情况下,作为相互独立的岛来进行分析。

如上所述地求出的评价用片材的海岛结构中的岛相的平均直径为1μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为6个,所有岛相所占的面积之和为5μm2

[本发明例2]

在基础树脂(A)100质量份中,作为抗氧化剂(C),使用并加入作为酚系抗氧化剂的“IRGANOX1010”(季戊四醇=四[3-(3’,5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸酯],CibaSpecialtyChemicalsInc.制)0.2质量份,除此以外,与本发明例1同样地操作,得到由树脂交联体形成的评价用片材。对于得到的评价用片材而言,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为1μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为5个,所有岛相所占的面积之和为5μm2

[本发明例3]

作为基础树脂(A),分别使用作为改性聚乙烯(A1)的乙烯-甲基丙烯酸共聚物“HIMILAN1705Zn”(Dupont-Mitsui Polychemical Co.,Ltd.制,甲基丙烯酸含量15质量%,熔点91℃,比重0.95)5质量份、和作为未改性聚乙烯(A2)的低密度聚乙烯“ZF30R”(JapanPolyethylene Corporation制,熔点110℃,比重0.92)95质量份,将合计设为100质量份,除此以外,与本发明例1同样地操作,制作绝缘性树脂组合物。

对于得到的绝缘性树脂组合物而言,以在绝缘性树脂组合物被挤出后的3秒后、膜的表面温度成为未改性聚烯烃树脂(A2)的熔点以下的方式将膜冷却,除此以外,与本发明例1同样地操作,得到由树脂交联体形成的评价用片材。对于得到的评价用片材而言,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为2μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为5个,所有岛相所占的面积之和为6μm2

[本发明例4]

作为基础树脂(A),分别使用作为改性聚烯烃树脂(A1)的马来酸酐改性聚丙烯“Youmex 100TS”(三洋化成株式会社制,熔点136℃,比重0.89)30质量份、和作为未改性聚烯烃树脂(A2)的聚丙烯(熔点167℃,比重0.925,熔体指数(MI)0.8)70质量份,将它们的含量的合计设为100质量份。

在这些基础树脂(A)100质量份中,作为抗氧化剂(C),加入作为磷系抗氧化剂的“IRGAFOSP-EPQ”(四(2,4-二叔丁基苯基)-亚联苯基二亚膦酸酯,BASF株式会社制)0.2质量份,使用设置有在全螺纹螺杆的中间部具有Madoc型的树脂混合部的螺杆(IKG株式会社制,L/D比=28)的单螺杆挤出机,在挤出温度(混炼温度)为220℃的条件下进行熔融混炼并进行粒料化,得到绝缘性树脂组合物(熔点=164℃)。对于得到的绝缘性树脂组合物,利用T模法,与本发明例1同样地进行挤出成型,将得到的膜作为评价用片材。

对于得到的评价用片材而言,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为2μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为20个,所有岛相所占的面积之和为20μm2

[比较例1]

除了下述方面以外,与本发明例1同样地操作,得到由树脂交联体形成的评价用片材:作为基础树脂(A),不使用改性聚乙烯(A1),而使用作为未改性聚乙烯(A2)的低密度聚乙烯“ZF30R”(Japan Polyethylene Corporation制,熔点110℃,比重0.92),将其含量设为100质量份的方面;以及,作为对原材料进行熔融混炼时的螺杆,使用不具有树脂混合部的全螺纹螺杆(IKG株式会社制,L/D比=25)的方面。在得到的评价用片材中,未形成海岛结构。

[比较例2]

作为对原材料进行熔融混炼时的螺杆,使用不具有树脂混合部的全螺纹螺杆(IKG株式会社制,L/D比=16),除了上述方面以外,与本发明例1同样地操作,得到由树脂交联体形成的评价用片材。对于得到的评价用片材而言,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为13μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为0个,所有岛相所占的面积之和为25μm2

[比较例3]

除了下述方面以外,与本发明例1同样地操作,得到由树脂交联体形成的评价用片材:作为对原材料进行熔融混炼时的螺杆,使用不具有树脂混合部的全螺纹螺杆(IKG株式会社制,L/D比=25)的方面;以及,在对绝缘性树脂组合物进行挤出成型时,以在绝缘性树脂组合物被挤出后的18秒后、膜的表面温度成为未改性聚烯烃树脂(A2)的熔点以下的方式,调整膜最初接触的辊的温度和距离并将膜冷却的方面。对于得到的评价用片材而言,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为3μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为4个,所有岛相所占的面积之和为4μm2

[本发明例5]

作为形成绝缘层的绝缘性树脂组合物,使用本发明例1中得到的绝缘性树脂组合物,并且,作为形成内部半导电层及外部半导电层的半导电性树脂组合物,使用含有交联性树脂、导电性炭黑及交联剂的树脂组合物。

在导体截面积为2000mm2、长度为25m的导体的外周面,将形成内部半导电层的半导电性树脂组合物、形成绝缘层的本发明例1的绝缘性树脂组合物、和形成外部半导电层的半导电性树脂组合物以3层同时的方式挤出成型。此时,使内部半导电层的树脂厚度成为1.5mm,使绝缘层的树脂厚度成为15mm,使外部半导电层的树脂厚度成为1.5mm,使模具的温度为128℃。另外,以在这些树脂被挤出后的10秒后、被挤出成型的树脂的表面温度成为未改性聚烯烃树脂(A2)的熔点以下的方式将这些树脂冷却。

接着,在氮气氛下,在784kPa的压力及220℃的加热温度下,经2小时进行加热处理,由此,使形成绝缘层的本发明例1的绝缘性树脂组合物进行交联,并且在导体的外周面形成内部半导电层、绝缘层及外部半导电层。

在所形成的外部半导电层的周围设置金属屏蔽层及抗蚀鞘,由此得到图2(a)及(b)所示的结构的电力电缆2。将得到的电力电缆的绝缘层23作为评价用片材,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为1μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为10个,所有岛相所占的面积之和为11μm2

[本发明例6]

在将形成内部半导电层的半导电性树脂组合物、形成绝缘层的本发明例1中得到的绝缘性树脂组合物、和形成外部半导电层的半导电性树脂组合物以3层同时的方式挤出成型时,使内部半导电层的树脂厚度为2mm,使外部半导电层的树脂厚度为2.5mm,除此以外,与本发明例5同样地操作,得到电力电缆。将得到的电力电缆的绝缘层作为评价用片材,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为2μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为7个,所有岛相所占的面积之和为8μm2

[本发明例7]

使用本发明例1中得到的树脂组合物,制作绝缘带。此处,在绝缘性树脂组合物的挤出成型中,使用吹胀制膜机(PLACO公司制),使进行挤出成型时的模具的温度为130℃,以膜厚度为100μm、自挤出起10秒后的膜的表面温度成为未改性聚烯烃树脂(A2)的熔点以下这样的条件形成膜。对于得到的膜,以带宽度成为20mm的方式进行分切加工,由此得到具有与膜相同的厚度(即100μm)的绝缘带。将得到的绝缘带作为评价用片材,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为1μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为6个,所有岛相所占的面积之和为6μm2

[比较例4]

除了下述方面以外,与本发明例7同样地操作而得到绝缘带:使用与本发明例2同样的绝缘性树脂组合物的方面;作为对原材料进行熔融混炼时的螺杆,使用不具有树脂混合部的全螺纹螺杆(IKG株式会社制,L/D比=24)的方面;以及,在对绝缘性树脂组合物进行挤出成型时,以自挤出起16秒后的膜的表面温度成为未改性聚烯烃树脂(A2)的熔点以下这样的条件形成膜的方面。将得到的绝缘带作为评价用片材,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为5μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为2个,所有岛相所占的面积之和为15μm2

[本发明例8]

使用2根本发明例5中制作的电力电缆,如图4(a)所示,通过切削加工而使各端部的导体31a、31b露出,然后,向成为外部半导电层的厚度为1mm的收缩管中插入电力电缆中的一者。接着,如图4(b)所示,将导体31a、31b的端部彼此进行导体连接而形成连接部371,然后,如图4(c)所示,以覆盖导体31a、31b露出的部分的方式卷绕半导电性带,形成厚度为1mm的内部半导电层372。然后,以进一步覆盖所形成的内部半导电层372的外周的方式卷绕本发明例7的绝缘带,层叠厚度为20mm的绝缘层373,在其上用上述的收缩管覆盖而形成了外部半导电层374。

接着,在氮气氛下,在784kPa的压力及220℃的加热温度下,经3小时进行它们的加热处理,由此使绝缘带中包含的绝缘性树脂组合物进行交联,由此在导体的外周面形成内部半导电层、绝缘层及外部半导电层。

在所形成的外部半导电层的周围设置金属屏蔽层及抗蚀鞘,由此得到图3(a)~(c)所示的结构的、连接成1根的电力电缆。将得到的电力电缆的被覆连接部371的绝缘层372作为评价用片材,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为1μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为8个,所有岛相所占的面积之和为7μm2

[比较例5]

除了下述方面以外,与本发明例7同样地操作而制作绝缘带,使用该绝缘带,与本发明例8同样地操作而将2根电力电缆连接成1根:作为对原材料进行熔融混炼时的螺杆,使用不具有树脂混合部的全螺纹螺杆(IKG株式会社制,L/D比=24)的方面;以及,在对绝缘性树脂组合物进行挤出成型时,以自挤出起16秒后的膜的表面温度成为未改性聚烯烃树脂(A2)的熔点以下这样的条件形成膜的方面。将得到的电力电缆的被覆连接部的绝缘层作为评价用片材,通过与本发明例1相同的方法求出的、海岛结构中的岛相的平均直径为6μm。另外,纵10μm×横10μm的观测范围内的、直径为0.5μm~2.0μm的岛相的个数为1个,所有岛相所占的面积之和为21μm2

[电场增倍率的评价]

对于上述的本发明例及比较例涉及的评价用片材、绝缘带及电力电缆的绝缘层(对于本发明例8、比较例5而言,为电力电缆的被覆连接部的绝缘层)的电场增倍率,利用脉冲静电应力法进行评价。

将成为测定对象的评价用片材、绝缘带及绝缘层的样品切成纵横为50mm、厚度为0.3mm,夹在空间电荷测定装置(Five Lab Co.,Ltd.制,标准PEA-ST)的上部电极与下部电极之间,在温度为90℃的条件下将负极性30kV/mm的直流电场连续外加于该交联体片材48小时,将所测定的最大测定电场相对于外加电场之比作为“电场增倍率”。此处,对于本发明例9的绝缘带而言,按厚度为0.3mm、纵横为50mm来进行成型并求出电场增倍率。对于此处得到的“电场增倍率”而言,由于优选所积蓄的空间电荷量小,因此优选其数值小,更优选为130%以下。将结果示于表1及表2。

[表2]

*关于螺杆的种类,“F”是不具有树脂混合部的意思,“M”是具有Madoc型的树脂混合部的意思。

(注)表中的下划线表示在本发明的合适范围外的情况、和评价结果未达到本发明例中的合格水平的情况。

由表1及表2的评价结果确认到,对于至少含有利用具有极性基团的特定分子进行了改性的改性聚烯烃树脂、未改性聚烯烃树脂及抗氧化剂、并且具有岛相的平均直径在本发明的合适范围内的海岛结构的本发明例1~8的评价用片材、绝缘带及绝缘层而言,电场增倍率为130%以下。

由上述结果确认到,本发明例1~8的评价用片材、绝缘带及绝缘层不易发生绝缘破坏。

与此相对,在比较例1的评价用片材中,由于不具有海岛结构,因此电场增倍率高,不满足合格水平。

另外,在比较例2~3的评价用片材、比较例4的绝缘带及比较例5的电力电缆的被覆连接部的绝缘层中,海岛结构中的岛相的平均直径为大于2μm这样的较大值,因此电场增倍率高,不满足合格水平。

附图标记说明

1 绝缘性树脂组合物

11 第一相(海相)

12 第二相(岛相)

2、3、30a、30b 电力电缆

21、31a、31b 导体

22、32a、32b 内部导电体层

23、33a、33b 绝缘层

24、34a、34b 外部半导电层

25、35a、35b 金属屏蔽层

26、36a、36b 鞘

20、370 复合被膜

37 连接结构部

371 连接部

372 内部半导电层

373 绝缘层

374 外部半导电层

4、5 螺杆

41、51 向挤出机中的安装部

42、52 全螺纹螺杆

43 树脂混合部

E1、E2 电力电缆的导体露出的部分的长度

D 螺杆的直径

L 螺杆的长度

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