專利名稱：絕緣電纜及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絕緣電纜及其制造方法，更詳細而言，本發(fā)明涉及能夠適合用作光伏電纜(solar cable)的以雙層結(jié)構(gòu)的絕緣層被覆的絕緣電纜及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，出于對能源資源的枯竭或大氣中的(X)2增加這樣的環(huán)境問題和能源問題的高漲的關(guān)心，人們期望開發(fā)潔凈的能源，其中，使用太陽能電池的太陽光發(fā)電系統(tǒng)作為新能源而被推進實用化。用于這樣的太陽光發(fā)電系統(tǒng)的光伏電纜(太陽光發(fā)電集電電纜)以在室外環(huán)境中的使用為前提，所以在TUV規(guī)格(即，在歐洲銷售時所要求的安全規(guī)格)中，要求其為二重絕緣電線。作為二重絕緣電線，可以列舉(例如)專利文獻1記載的電纜。該電纜是出于在汽車、鐵路、航空、宇航等各工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用目的而開發(fā)，所以適于在室外使用。
現(xiàn)有技術(shù)文獻
專利文獻1 日本特開2001-155554號公報發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題
但是，作為光伏電纜使用的電線，除了為適于在室外使用的二重絕緣電線以外，還需要滿足所有以下項目，這些項目不僅包括關(guān)于導(dǎo)體所要求的項目，還包括對于外皮的要求項目(即，對物理特性(伸長、抗張力、老化后的伸長殘率和抗張力殘率)、阻燃性、耐熱性、低溫抗沖擊性規(guī)定的項目。從而，不能將專利文獻1記載的二重絕緣電線等現(xiàn)有電線直接轉(zhuǎn)用作光伏電纜。
本發(fā)明鑒于光伏電纜的上述背景而提出，其目的在于提供被認可能夠用作符合 TUV規(guī)格要求的光伏電纜的絕緣電纜及其制造方法。
解決問題的手段
本發(fā)明者們?yōu)榱藢崿F(xiàn)上述目的而反復(fù)進行深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在以雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層被覆導(dǎo)體而成的絕緣電纜中，將內(nèi)側(cè)絕緣層的樹脂和外側(cè)絕緣層的樹脂設(shè)為相同組成，且該樹脂的組成為特定的組成，進而將絕緣樹脂層交聯(lián)，由此可實現(xiàn)上述目的，直到完成本發(fā)明。
S卩，本發(fā)明的絕緣電纜為以雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層被覆導(dǎo)體而成的絕緣電纜，所述雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層具備內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和設(shè)于所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層的外周的外側(cè)絕緣樹脂層，該絕緣電纜的特征在于，所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和所述外側(cè)絕緣樹脂層由相同組成的絕緣樹脂形成，所述絕緣樹脂含有金屬氫氧化物(A)和基體樹脂(B)，且所述金屬氫氧化物㈧和所述基體樹脂⑶的質(zhì)量比㈧/ (B) = 1. 4 2. 5，同時含有防氧化劑(C)，且所述防氧化劑(C)相對所述基體樹脂(B)的質(zhì)量比為0. 03 0. 2，所述基體樹脂(B)含有熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯(E)，且所述熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和所述熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯(E)的3質(zhì)量比(D)/(E) = 50/50 85/15，所述雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層是被交聯(lián)的(權(quán)利要求1)。
另外，本發(fā)明的絕緣電纜的適宜方案的特征在于，在所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層的外周面涂布有脫模劑(權(quán)利要求2)。
本發(fā)明的絕緣電纜的制造方法包括在導(dǎo)體周邊擠出包覆絕緣樹脂而形成內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層的第一工序、在所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層周邊擠出包覆絕緣樹脂而形成外側(cè)絕緣樹脂層的第二工序、以及將形成的內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和外側(cè)絕緣樹脂層交聯(lián)的第三工序；該制造方法的特征在于，所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和所述外側(cè)絕緣樹脂層由相同組成的絕緣樹脂形成，所述絕緣樹脂含有金屬氫氧化物(A)和基體樹脂(B)，且所述金屬氫氧化物(A)和所述基體樹脂⑶的質(zhì)量比(A)/(B) = 1.4 2. 5，同時含有防氧化劑(C)，且所述防氧化劑(C) 相對所述基體樹脂(B)的質(zhì)量比為0.03 0.2，所述基體樹脂(B)含有熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯(E)，且所述熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和所述熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯(E)的質(zhì)量比(D)/(E)= 50/50 85/15 (權(quán)利要求3)。
另外，本發(fā)明的絕緣電纜的制造方法的適宜方案的特征在于，在所述第一工序中， 在形成的內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層的外周面涂布脫模劑(權(quán)利要求4)。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，在具有雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層(其內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和外側(cè)絕緣樹脂層由相同組成的絕緣樹脂形成)的絕緣電纜中，該絕緣樹脂含有含有金屬氫氧化物(A)和基體樹脂(B)，且所述金屬氫氧化物(A)和所述基體樹脂(B)的質(zhì)量比(A)/(B) = 1.4 2.5，同時含有防氧化劑(C)，且所述防氧化劑(C)相對所述基體樹脂⑶的質(zhì)量比為 0. 03 0.2，所述基體樹脂(B)含有熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和熔點為70°C 以上的超低密度聚乙烯(E)，且所述熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和所述熔點為 70°C以上的超低密度聚乙烯(E)的質(zhì)量比(D)/(E) = 50/50 85/15，進而所述雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層是被交聯(lián)的，由此能夠提供在根據(jù)TUV規(guī)格對光伏電纜的外皮要求的項目(物理特性、阻燃性、耐熱性、低溫抗沖擊性)方面優(yōu)異的絕緣電纜及其制造方法。


圖1是示出本發(fā)明絕緣電纜的一例的剖面立體示意圖。
符號說明
1 絕緣電纜
10 導(dǎo)體
20 內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層
30 外側(cè)絕緣樹脂層具體實施方式
1.絕緣電纜
下面，參照附圖對本發(fā)明的絕緣電纜進行詳細說明。圖1是示出本發(fā)明絕緣電纜的一例的剖面立體示意圖。絕緣電纜1具有由雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層被覆導(dǎo)體10而成的形狀，其中所述雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層具備內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層20和設(shè)于內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層20的外周的外側(cè)絕緣樹脂層30。優(yōu)選在內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層20的表面涂布脫模劑。通過在中間設(shè)置脫模劑，在連接上連接器等的情況下，易于在需要殘留內(nèi)側(cè)層的情況下只除去外側(cè)層。 另外，該二重構(gòu)造的絕緣樹脂層全部交聯(lián)。通過將絕緣樹脂層交聯(lián)，可以提高阻燃性或耐熱性。
此外，在太陽光發(fā)電系統(tǒng)中，通常將1.5m左右長度的絕緣電纜兩根一組進行使用。
對于構(gòu)成導(dǎo)體10的一根導(dǎo)體的尺寸，優(yōu)選截面積為2. 0 10. Omm2,而導(dǎo)體外徑可以設(shè)為2. Omm 4. 5mm。導(dǎo)體的材質(zhì)可以為(例如)軟銅。
如果考慮TUV規(guī)格值，則內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層20的厚度優(yōu)選為0. 5 1. 5mm,另外外側(cè)絕緣樹脂層30的厚度也優(yōu)選為0. 5 1. 5mm。通過將厚度設(shè)為0. 5mm以上，可以得到充分的機械特性，通過將厚度設(shè)為1. 5mm以下，可以在絕緣材料的使用中易于抑制浪費。絕緣電纜1的成品外徑優(yōu)選為3. 0 10. 5mm。
形成內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層20和外側(cè)絕緣樹脂層30的絕緣樹脂具有相同的組成。該絕緣樹脂含有金屬氫氧化物(A)和基體樹脂(B)，且金屬氫氧化物(A)和基體樹脂(B)的質(zhì)量比(A)/(B) = 1.4 2. 5。作為阻燃劑配合有金屬氫氧化物，適宜使用(例如)氫氧化鎂或氫氧化鋁。通過將金屬氫氧化物和基體樹脂的配合比設(shè)為上述值，不對成形時的擠出性或絕緣樹脂的拉伸伸長帶來不利影響，能夠得到期望的阻燃性。優(yōu)選對金屬氫氧化物進行表面處理。表面處理方法可以列舉脂肪酸處理、乙烯基硅烷處理、氨基硅烷處理等。另外，也可以列舉在與樹脂混煉時在未處理的金屬氫氧化物中將甲基丙烯酰基硅烷、乙烯基硅烷等硅烷偶聯(lián)材料整體摻混(integral blend)的方法。其中，特別優(yōu)選使用乙烯基硅烷處理過的金屬氫氧化物的方法、和將乙烯基硅烷、甲基丙烯酰基硅烷整體摻混的方法。
基體樹脂(B)含有熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯(E)，且為熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯⑶和熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯(E)的質(zhì)量比(D)/(E) = 50/50 85/15。如果熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯的含有質(zhì)量比不足15，則被覆材料的抗張力不充分；如果熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯的含有質(zhì)量比超過50，則被覆材料的拉伸及低溫抗沖擊性不充分。本文中，所謂 “超低密度聚乙烯”，是指密度為0.85 0.91的聚乙烯。通過使用超低密度聚乙烯，與使用高密度聚乙烯或低密度聚乙烯的情況不同，物理特性，特別是拉伸性能良好。
另外，向本發(fā)明的絕緣電纜的絕緣樹脂中添加相對基體樹脂(B)以質(zhì)量比為0. 03 以上的防氧化劑(C)。由此，耐熱性及老化后的機械特性提高，可以得到這樣的電纜，該電纜滿足按照TUV規(guī)格要求的電纜的被覆材料的老化后的機械特性及耐熱性。
作為防氧化劑可以使用受阻酚系防氧化劑。該情況下，若并用硫酯系防氧化劑則可進一步提高絕緣樹脂的耐熱性，因此優(yōu)選。除此之外，可以使用硫系防氧化劑。該情況下， 若使用大致同質(zhì)量的鋅化合物則可進一步提高絕緣樹脂的耐熱性，因此優(yōu)選。該鋅化合物不是防氧化劑。對于鋅化合物，可列舉氧化鋅、硼酸鋅等。
也可以組合使用上述三種防氧化劑及鋅化合物。由于提高耐熱性的機理各自不同，所以通過組合使用可得到協(xié)同效果。即使過多添加防氧化劑，由于耐熱性提高效果飽和，防氧化劑在絕緣樹脂的表面滲出，因此對于各防氧化劑，優(yōu)選相對基體樹脂的添加質(zhì)量比不超過0. 2。
也可以向本發(fā)明的絕緣電纜的絕緣樹脂添加酸改性的樹脂。酸改性的樹脂可以列舉由馬來酸酐、丙烯酸改性的低密度聚乙烯、直鏈低密度聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、 乙烯丙烯酸乙酯共聚物、超低密度聚乙烯、EP橡膠、EPDM、SEBS等。通過添加這些酸改性的樹脂，可以形成抗張力或低溫抗沖擊性更優(yōu)異的絕緣電纜。
本發(fā)明的絕緣電纜的絕緣樹脂還優(yōu)選含有潤滑劑、碳、交聯(lián)助劑，另外，根據(jù)需要也可以單獨或組合兩種以上含有以下物質(zhì)增塑劑、紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑、防老化劑、填充劑、加工性改良劑硅烷劑、其他改質(zhì)劑等。
作為在內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層20的表面涂布的脫模劑，可以列舉(例如)滑石等無機粉末或分散有多氫氧化物的水分散液、分散有層狀硅酸鹽的乙醇等，其中，優(yōu)選滑石。
2.絕緣電纜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的絕緣電纜的制造方法包含在導(dǎo)體周邊擠出包覆絕緣樹脂而形成內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層的第一工序；在涂布脫模劑后的內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層周邊擠出包覆絕緣樹脂而形成外側(cè)絕緣樹脂層的第二工序；將形成的內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和外側(cè)絕緣樹脂層交聯(lián)的第三工序。 另外，在上述第一工序中，優(yōu)選在形成的內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層的外周面涂布脫模劑。以上說明的本發(fā)明的絕緣電纜可以由任意方法制造，但優(yōu)選使用該制造方法制造。
第一工序或第二工序的擠出包覆可以如下進行，S卩，將用輥、封閉式混合機、擠出機等混煉絕緣樹脂得到的顆?；衔锖蛯?dǎo)體或內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層被覆后的導(dǎo)體通過設(shè)有十字頭模的已公知的電線用擠出機進行電線被覆擠出成形。
第三工序的交聯(lián)根據(jù)采用的交聯(lián)裝置不同而采用不同的方法，優(yōu)選通過電子射線、Y射線等電離放射線的放射交聯(lián)。在放射電離放射線的情況下，向?qū)⒔^緣電線的總線的一部分置入照射器運行的絕緣電線照射電離放射線。當(dāng)對在絕緣樹脂含有的金屬氫氧化物進行乙烯基硅烷處理時，可以進一步提高交聯(lián)后的絕緣樹脂的機械強度及耐熱性。
實施例
下面，通過實施例及比較例對本發(fā)明進行更詳細的說明，但本發(fā)明不限定于這些實施例。
(1)絕緣電纜的制作
對于具備表1所示的組成的雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層的實施例1 3及比較例1 3的各絕緣電纜，分別制作表1所示的配合(質(zhì)量份)的電纜(導(dǎo)體剖面積4mm2，導(dǎo)體徑 2. 8mm,內(nèi)側(cè)絕緣層厚度1. 15mm，外側(cè)絕緣層厚度0. 95mm)，提供以下詳述的評價。表1示出各例的絕緣電纜的評價。
表 權(quán)利要求
1.一種絕緣電纜，其為以雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層被覆導(dǎo)體而成的絕緣電纜，所述雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層具備內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和設(shè)于所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層的外周的外側(cè)絕緣樹脂層，該絕緣電纜的特征在于，所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和所述外側(cè)絕緣樹脂層由相同組成的絕緣樹脂形成， 所述絕緣樹脂含有金屬氫氧化物(A)和基體樹脂(B)，且所述金屬氫氧化物(A)和所述基體樹脂(B)的質(zhì)量比(A)/(B) = 1.4 2. 5，同時含有防氧化劑(C)，且所述防氧化劑 (C)相對所述基體樹脂(B)的質(zhì)量比為0. 03 0. 2，所述基體樹脂(B)含有熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯(E)，且所述熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和所述熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯(E)的質(zhì)量比(D)/(E) = 50/50 85/15， 所述雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層是被交聯(lián)的。
2.如權(quán)利要求1所述的絕緣電纜，其特征在于， 在所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層的外周面涂布有脫模劑。
3.—種絕緣電纜的制造方法，其為權(quán)利要求1記載的絕緣電纜的制造方法，其包括 在導(dǎo)體周邊擠出包覆絕緣樹脂而形成內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層的第一工序；在所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層周邊擠出包覆絕緣樹脂而形成外側(cè)絕緣樹脂層的第二工序；以及將形成的內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和外側(cè)絕緣樹脂層交聯(lián)的第三工序；該制造方法的特征在于，所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和所述外側(cè)絕緣樹脂層由相同組成的絕緣樹脂形成，所述絕緣樹脂含有金屬氫氧化物(A)和基體樹脂(B)，且所述金屬氫氧化物(A)和所述基體樹脂(B)的質(zhì)量比(A)/(B) = 1.4 2. 5，同時含有防氧化劑(C)，且所述防氧化劑(C)相對所述基體樹脂(B)的質(zhì)量比為0.03 0.2，所述基體樹脂(B)含有熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯(E)，且所述熔點為60°C以下的超低密度聚乙烯(D)和所述熔點為70°C以上的超低密度聚乙烯(E)的質(zhì)量比(D)/(E) = 50/50 85/15。
4.如權(quán)利要求3所述的絕緣電纜的制造方法，其特征在于， 在所述第一工序中，在形成的內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層的外周面涂布脫模劑。
全文摘要
本發(fā)明旨在提供一種絕緣電纜及其制造方法，該絕緣電纜作為光伏電纜在根據(jù)TUV規(guī)格所要求的項目方面優(yōu)異。本發(fā)明提供以具備內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和外側(cè)絕緣樹脂層的雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層被覆導(dǎo)體而成的絕緣電纜，所述內(nèi)側(cè)絕緣樹脂層和所述外側(cè)絕緣樹脂層由相同組成的絕緣樹脂形成，所述絕緣樹脂含有金屬氫氧化物(A)和基體樹脂(B)，且質(zhì)量比(A)/(B)＝1.4～2.5，同時含有防氧化劑(C)，且質(zhì)量比(C)/(B)＝0.03～0.2，所述基體樹脂(B)含有熔點為60℃以下的超低密度聚乙烯(D)和熔點為70℃以上的超低密度聚乙烯(E)，且質(zhì)量比(D)/(E)＝50/50～85/15，所述雙層結(jié)構(gòu)的絕緣樹脂層是被交聯(lián)的。
文檔編號H01B3/44GK102543274SQ201110430390
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者八木澤丈, 山崎智 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社