JP2008130367A - 高電圧キャブタイヤケーブル - Google Patents
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Abstract
【課題】NBRベースの外導上に施した内層シースが、ケーブル使用時には外導と適度に密着し、端末施工時には比較的容易に外導から剥離できる高電圧キャブタイヤケーブルを提供するものである。
【解決手段】本発明に係る高電圧キャブタイヤケーブルは、銅導体1の周囲に内部半導電性層2、エチレンプロピレン(EP)ゴム絶縁体3、ニトリルゴム(NBR)外部半導電性層4を順次又は複数同時に押出し被覆・加硫してコア7とし、そのコア7を単独または複数本撚り合わせたものの外周に内層シース5及びポリクロロプレンゴム(CR)外層シース6を押出し被覆・加硫してなり、内層シース5を、クロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)とEPゴムのブレンド材で構成したものである。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る高電圧キャブタイヤケーブルは、銅導体1の周囲に内部半導電性層2、エチレンプロピレン(EP)ゴム絶縁体3、ニトリルゴム(NBR)外部半導電性層4を順次又は複数同時に押出し被覆・加硫してコア7とし、そのコア7を単独または複数本撚り合わせたものの外周に内層シース5及びポリクロロプレンゴム(CR)外層シース6を押出し被覆・加硫してなり、内層シース5を、クロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)とEPゴムのブレンド材で構成したものである。
【選択図】図1
Description
本発明は、高電圧キャブタイヤケーブル、特にEPゴム絶縁・CRシースキャブタイヤケーブル(いわゆるPNケーブルと呼ばれる)に関するものである。
高電圧キャブタイヤケーブルは、導体上に絶縁体を設けたコアの外周に内層シース及び外層シースを有しており、電気特性安定のため、導体上並びに絶縁体上に導電層(半導電性層)がそれぞれ設けられる。各導電層には、ケーブルの種類、使用電圧によって異なるが、半導電性布テープや押出タイプの半導電性ゴム・プラスチックが使用されている。
導体上に設けられる半導電性層(内部半導電性層(以下、内導という))と絶縁体とは、ケーブルを使用する上で接着していることが望ましく、同系統の材料であれば問題ない。内導は、スフの基布に導電性ブチルゴムを塗布したテープの巻き付けや、半導電性EPゴム、半導電性ブチルゴムの押出しにより、施されている。
一方、絶縁体上に施される半導電性層(外部半導電性層(以下、外導という))は、使用時の電気特性や端末施工時を考慮し、適度な接着性/剥離性が要求される事から、テープ方式でなく押出タイプのものが使用されている。
EPゴム絶縁体の場合、外導のベース材料としては、極性が異なり、しかも導電性付与剤を多量添加することのできるエチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレンメチルアクリレート共重合体(EMA)、エチレンエチルアクリレート共重合体(EEA)、塩素化ポリエチレン(CPE)、クロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)、ニトリルゴム(NBR)、あるいはポリクロロプレンゴム(CR)等が使用されている。その中で、外導ベース材料としては、EPゴム絶縁体と適度な剥離強度(フリーストリッピング性)を有することからNBR(ニトリルゴム)ベースのものが選択される。
特許文献1には、半導電性樹脂組成物としてニトリルゴムを使用することが記載されている。
一方、内層シース材料は、一般的に、耐摩耗性、耐油性、高硬度等の特性を兼ね備える外層シースと同様にCRベース材料が用いられる。
しかしながら、外導材料にCR以外のもの(上記NBRベース材料など)を用い、内層シース材料にCRを適用した場合、両者の接着性(密着性)は殆ど期待できない。このように外導と内層シースとの接着性(密着性)が劣る高電圧キャブタイヤケーブルは、使用時に繰り返し屈曲や稔回、プーリやリールでの扱き・摩擦等を受けることにより、ケーブル内のコアが容易に動き、その結果、ケーブルがヘビのようにうねってしまい、きちんとリールに巻けないようになる。更に、うねりの程度が過酷の場合(著しい場合)、導体が断線に至るおそれもある。
また、外導材料にCR以外のもの(上記NBRベース材料など)を用い、内層シース材料に塩素化ポリエチレン(CPE)やクロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)を適用した場合、両者が強固に接着してしまい、コアの端末施工時に外導から内層シースを剥離することが難しくなるという問題があった。
本発明で解決しようとする目的は、NBRベースの外導上に施した内層シースが、ケーブル使用時には外導と適度に密着し、端末施工時には比較的容易に外導から剥離できる高電圧キャブタイヤケーブルを提供するものである。
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、銅導体周囲に内部半導電性層、エチレンプロピレン(EP)ゴム絶縁体、ニトリルゴム(NBR)外部半導電層を順次又は複数同時に押出し被覆・加硫してコアとし、そのコアを単独または複数本撚り合わせたものの外周に内層シース及びポリクロロプレンゴム(CR)外層シースを押出し被覆・加硫してなる高電圧キャブタイヤケーブルにおいて、上記内層シースをクロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)とEPゴムのブレンド材で構成したことを特徴とする高電圧キャブタイヤケーブルである。
請求項2の発明は、上記内層シースを構成するクロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)とEPゴムのブレンド比率が、95/5〜60/40である請求項1記載の高電圧キャブタイヤケーブルである。
請求項3の発明は、上記クロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)の塩素化度が20%以上である請求項1又は2に記載の高電圧キャブタイヤケーブルである。
請求項4の発明は、上記EPゴムが、エチレン・プロピレンゴム(EPM)又はエチレン・プロピレン・ジエンターポリマ(EPDM)である請求項1から3のいずれかに記載の高電圧キャブタイヤケーブルである。
請求項5の発明は、上記ニトリルゴム(NBR)外部半導電層が、単独又はニトリルゴム(NBR)と極性ポリマー或いは非極性ポリマーとのブレンドにより構成される請求項1から4のいずれかに記載の高電圧キャブタイヤケーブルである。
本発明によって、NBRベースの外導と、その外導上に設けられた内層シースとの接着性(密着性)および剥離性(フリーストリッピング性)を制御することが可能となり、ケーブル使用時には外導と内層シースは適度に密着し、端末施工時には比較的容易に内層シースを外導から剥離させることができる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
本発明の好適一実施の形態に係る高電圧キャブタイヤケーブルは、図1に示すように、銅導体1の周囲にEPゴムベースの内導2、EPゴム絶縁体3、NBRベースの外導4を順次(又は複数同時に)押出し被覆・加硫してコア7とし、そのコア7を3本撚り合わせたものの外周に内層シース5及びCR外層シース6を押出し被覆・加硫してなるものであり、前述した課題を達成するために、NBRベースの外導4上に、クロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)とEPゴムのブレンド材で構成される内層シース5を設けたことにある。NBRベースの外導4及び内層シース5の材料について、以下詳細に説明する。
NBRベースの外導4は、EPゴム絶縁体3と適度な剥離強度(フリーストリッピング性)を有することから選択される。
NBRは、アクリロニトリル(AN)とブタジエン(BR)の共重合ゴムであり、AN含有量により低ニトリルから極高ニトリルまで分類される(低ニトリル:<25%、中ニトリル:25〜31%、高ニトリル:36〜43%、極高ニトリル:43%<)。ポリマーの極性を表す指標として、溶解度パラメータ(SP値)がよく使用される。EPゴムのSP値7.9に対して、NBRのそれは9.6であり、更に高ニトリルになるほどSP値は高くなり、EPゴムとの相溶性が低いことが分かる。本実施の形態において外導4に用いるNBRは、何れのグレードのものであってもよく、他の希望する機械特性、電気特性、加工性等に応じて適宜使い分けることができる。NBRは、BRが主鎖に含む二重結合のため、耐オゾン性が劣る性質がある。この対策として、高ニトリル品(BR含有量が少なくなる)の採用や、耐オゾン防止剤の添加、さらには水素添加により二重結合を除いた「水素添加タイプNBR」の使用などが挙げられる。
NBRは、単独で又は他の材料とブレンドして使用してもよい。NBR単独材の場合は、EPゴムとの密着性およびフリーストリッピング性をコントロールし易い中ニトリルタイプのものが望ましい。NBRブレンド材としては、極性ポリマーである塩化ビニル(PVC)、CM、CSM、CR等が挙げられる。これらはブレンドにより前述したNBRの耐オゾン性、耐熱性、耐寒性等の特性改善に役立つ。更に、他の相溶性の劣るEPゴム、BR、ブチルゴム(IIR)、イソプレン(IR)、天然ゴム(NR)などの非極性ポリマーも、少量のブレンド量であれば使用でき、特にEPゴムは上述の耐オゾン性や耐熱性の改良を図ることができる。
導電性付与剤としては、少量の添加で導電性を付与できるケッチェンブラックやアセチレンブラック等の導電性カーボンが適しているが、更に導電性カーボンブラックと併用して、他の微粒子カーボンブラックも適宜添加してもよい。極性のNBRをベースゴムとして使用することにより、非極性のポリマーに比べ、カーボンブラックの少ない添加で導電性を付与できる利点もある。また、導電性カーボンブラック中の各種イオン性不純物の混入も低減することができるため、EPゴム絶縁体の高温電気特性も良好となる。また、コンパウンドの粘度を低く抑えられることから、特に押出加工性の面で優れている。
このようなNBRベースの外導4に対してフリーストリッピング性を有する内層シース5の材料を種々検討した結果、クロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)とEPゴムのブレンド材が最適であることを見出した。
CSMはポリエチレンをクロロスルフォン化して製造されることから、ポリエチレン成分とクロロスルフォン化部分とから構成される。前者はNBRのブタジエン部分と、後者はアクリロニトリルの部分と相溶するため、単独ではNBRベース外導材料と接着性が高い。このため本発明ではEPゴムとのブレンドすることにより、この接着性(密着性)をコントロールしている。
CSMとEPゴムとのブレンド比を95/5〜60/40とするのは、CSM単独では接着性(密着性)が強固過ぎてケーブル端末施工時の剥離作業が困難であり、60/40を超えると十分な接着性(密着性)が得られないためである。また、CSMは市販の銘柄はいずれも使用できるが、ポリエチレンの結晶を少なくし、ゴム的な特性の得られる20%以上の塩素化率が望ましい。
EPゴムとしては、エチレン・プロピレンゴム(EPM)、エチレン・プロピレン・ジエンターポリマ(EPDM)の何れも使用可能である。但し、後者は過酸化物加硫、硫黄加硫どちらも選択できるため、より便利である。EPDMに含まれる第三成分の種類としては、ジシクロペンタジエン(DCPD)、エチリデンノルボーネン(ENB)、1,4ヘキサジエン(1,4HD)などがあるが、特に問わない。EPゴムはエチレン含有量や分子量により種々銘柄があるが、何れも使用できる。
内層シース、外導材料共に他の配合剤、例えば老化防止剤、滑剤、操作油、耐オゾン防止剤、紫外線防止剤、難燃剤、充填剤、帯電防止剤、粘着付与剤等も要求特性に応じ添加することができる。
外導4は架橋して使用する必要があり、架橋方法は過酸化物架橋、硫黄加硫の何れでも可能であり、要求特性や加工方法により自由に選択できる。望ましいNBRベース外導4の架橋方法としては、低温(約140℃)から高温(約190℃)までの条件で架橋することができ、反応時の副生成物の少ない硫黄加硫が適している。
次に、本実施の形態の作用を説明する。
本発明の実施例を比較例と共に示す。内層シース材料の組成を表1に示す。
導体面積35mm2の導体上にEPゴムベースの内導、EPゴム絶縁体及びNBRベースの外導をバンバリミキサで混練後、押出機(EXT)により、これらの材料を夫々100℃、90℃、100℃で三層同時押出し、スチーム同時架橋(加硫)し、コアを製作した。このコアを3本撚り合わせ、2台のタンデムEXTを用いて前述した各内層シース材料及びCR外層シース材料を夫々80℃で押し出し被覆後、溶融塩(温度:200℃、2気圧の加圧下)により、内外層シース材料を同時架橋(加硫)させ、所定のケーブル(6kV、3×35SQ 高電圧キャブタイヤケーブル)を得た。
内層シースの材料組成は、表1の内容に従って準備した。得られたケーブルについて下記試験を実施した。
外層シースを除去後、内層シースをナイフでほぼ2等分に縦割りし、1/2インチ(約1.27cm)幅、約15cmの長さの試験片を作製した(n=3、各試験片を3つずつ作製)。ショッパー型引張試験機により、50mm/min.の引張速度で各試験片に対して剥離試験を実施し、剥離強度(N)及び剥離状態の観察を行った。10N以上の剥離強度を持ち、界面剥離可能なものを優(○印)、剥離強度が10N以下で殆ど接着していないもの又は逆に接着が強固で凝集破壊(どちらかの材料が破断)するものを劣(×印)、剥離強度がこの中間のものを良(△印)とした。これらの結果を表2に示す。
実施例1〜4の内層シース材料を用いたケーブルは、何れも適度なフリーストリッピング性を示した。実施例4のケーブルは、接着の程度はやや低いものの、剥離強度は10N程度の値が得られており、十分なフリーストリッピングを有していた。
これに対して、比較例1のケーブルは内層シース材料がCSMのみで構成されていることから外導と内層シースが強固に接着してしまい、剥離試験時に試料(外導)が破断した。一方比較例2、3のケーブルはEPゴムのブレンド率が多い構成のため、比較例4のケーブルはCSMの塩素化度が低いため、外導と内層シースの接着傾向が殆ど見られなく、容易に剥離した。
1 導体(銅導体)
2 内導(内部半導電性層)
3 EPゴム絶縁体
4 NBRベース外導(外部半導電性層)
5 内層シース
6 CR外層シース
7 コア
2 内導(内部半導電性層)
3 EPゴム絶縁体
4 NBRベース外導(外部半導電性層)
5 内層シース
6 CR外層シース
7 コア
Claims (5)
- 銅導体周囲に内部半導電性層、エチレンプロピレン(EP)ゴム絶縁体、ニトリルゴム(NBR)外部半導電層を順次又は複数同時に押出し被覆・加硫してコアとし、そのコアを単独または複数本撚り合わせたものの外周に内層シース及びポリクロロプレンゴム(CR)外層シースを押出し被覆・加硫してなる高電圧キャブタイヤケーブルにおいて、上記内層シースをクロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)とEPゴムのブレンド材で構成したことを特徴とする高電圧キャブタイヤケーブル。
- 上記内層シースを構成するクロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)とEPゴムのブレンド比率が、95/5〜60/40である請求項1記載の高電圧キャブタイヤケーブル。
- 上記クロロスルフォン化ポリエチレン(CSM)の塩素化度が20%以上である請求項1又は2に記載の高電圧キャブタイヤケーブル。
- 上記EPゴムが、エチレン・プロピレンゴム(EPM)又はエチレン・プロピレン・ジエンターポリマ(EPDM)である請求項1から3のいずれかに記載の高電圧キャブタイヤケーブル。
- 上記ニトリルゴム(NBR)外部半導電層が、単独又はニトリルゴム(NBR)と極性ポリマー或いは非極性ポリマーとのブレンドにより構成される請求項1から4のいずれかに記載の高電圧キャブタイヤケーブル。
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