JP2011028964A

JP2011028964A - 電力線心及び電力ケーブル

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Publication number: JP2011028964A
Application number: JP2009172635A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kijima; 孝木島; Atsushi Takahashi; 敦高橋; Yasuhiro Tominaga; 康博冨永
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Fujikura Ltd; Viscas Corp
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Fujikura Ltd; Viscas Corp
Priority date: 2009-07-24
Filing date: 2009-07-24
Publication date: 2011-02-10

Abstract

【課題】再生材混合樹脂をより多く用いることができる電力線心及び電力ケーブルを提供する。
【解決手段】導体１１と、導体１１を被覆する絶縁体１２とからなる電力線心１０である。絶縁体１２は、導体１１の外周部に設けられ、架橋ポリオレフィン（系）樹脂の廃材を熱可塑化処理してなる再生材を用いた再利用部１３と、再利用部１３の外周部に長さ方向に帯状に設けられ、再生材を用いない識別部１４とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力線心及び電力ケーブルに関する。

導体の外周を絶縁体で被覆した絶縁電線がある。また、この絶縁電線を電力線心とし、これをシースで被覆してなる電力ケーブルや、この絶縁電線を電力線心とし、複数束ねた後にシースで被覆してなる電力ケーブルが知られている。さらに、これら絶縁電線や単線の電力ケーブルを複数束ねた複線の電力ケーブルがある。
以下、本願発明において「電力線心」という用語は、絶縁電線を含む意味で用いる。

絶縁電線やケーブルの絶縁体等に使用された架橋ポリオレフィン（系）廃材を熱可塑化可能に再生した再生材と、再生材ではないポリオレフィン樹脂（例えばバージン材）とを混合した再生材混合樹脂で再び絶縁体を形成する技術が知られている(例えば、特許文献１参照）。

また、電力ケーブルの複数の電力線心を識別するために、絶縁体の表面に塗料を塗布して着色する方法がある。また、絶縁材料に顔料を混合して絶縁体全てを着色する方法がある。さらに、絶縁体を２層化し、外層の絶縁材料に顔料を混合して外層のみを着色することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−６６２６２号公報特開２００２−３２４４４３号公報

ところで、絶縁体に再生材混合樹脂を用いる場合には、カーボンブラックが添加された廃材が混入してしまうため、黒色となってしまう。このため、再生材混合樹脂を絶縁材料に用いる場合には、絶縁体全てを着色して識別することは困難である。

そこで、絶縁体を２層化し、外層のみを着色し、内層に再生材混合樹脂を用いることも考えられる。しかし、再生材混合樹脂を用いない外層を全周に設けると、再生材混合樹脂の使用量が低減するという問題がある。

本発明の課題は、再生材混合樹脂をより多く用いることができる電力線心及び電力ケーブルを提供することである。

以上の課題を解決するため、本発明の一の態様は、導体と、前記導体を被覆する絶縁体とからなる電力線心において、前記絶縁体は、前記導体の外周部に設けられ、再生材混合樹脂で形成された再利用部と、前記再利用部の外周部に長さ方向に帯状に設けられ、再生材を混合しない樹脂で形成された識別部とからなる。

本発明の他の態様は、導体と、前記導体を被覆する絶縁体とからなる複数の電力線心を有する電力ケーブルにおいて、前記電力線心の少なくとも１本の絶縁体は、前記導体の外周部に設けられ、再生材混合樹脂で形成された再利用部と、前記再利用部の外周部に長さ方向に帯状に設けられ、再生材を混合しない樹脂で形成された識別部とからなる。

本発明によれば、絶縁体の一部にのみ識別部を設けるため、絶縁体のほとんどを再利用部とすることができる。よって、より多くの再生材を用いることができる。

本発明によれば、再生材をより多く用いることができる電力線心及び電力ケーブルを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る電力ケーブル１Ａの断面図である。本発明の第２実施形態に係る電力ケーブル１Ｂを示す断面図である。本発明の第３実施形態に係る電力ケーブル１Ｃを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る電力ケーブル１Ａの断面図である。図１に示すように、電力ケーブル１Ａは、電力線心１０と、電力線心１０を被覆するシース２０とから概略構成される。
電力線心１０は、導体１１と、導体１１を被覆する絶縁体１２とからなる。導体１１には、例えば銅線、アルミニウム線等を用いることができる。
シース２０には、例えば塩化ビニル等を用いることができる。

絶縁体１２は、再利用部１３Ａと、識別部１４Ａとからなる。再利用部１３Ａは、絶縁体１２のほとんどの部分をなす。再利用部１３Ａには、架橋ポリオレフィン（系）廃材を熱可塑化可能に再生した再生材と、再生材ではないポリオレフィン（系）樹脂とを混合した再生材混合樹脂を用いる。

架橋ポリオレフィン（系）廃材は、架橋ポリオレフィン（系）樹脂の廃材である。架橋ポリオレフィン（系）廃材としては、例えば、電線被覆廃材などの配線材の被覆廃材や、一般廃棄物として廃棄される給水用、給湯用、屋内暖房用のパイプ、または各種発泡体などが挙げられる。回収された廃材の使用年数は関係なく、極端に劣化が進んだものでも支障はない。

ここでポリオレフィン（系）樹脂とは、ポリオレフィン樹脂と、ポリオレフィン系樹脂とを含む意味で用いている。
ポリオレフィン樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
ポリオレフィン系樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸共重合体等が挙げられる。

架橋ポリオレフィン（系）樹脂は、ポリオレフィン系樹脂またはポリオレフィン系樹脂から選ばれた１種または２種以上の樹脂を架橋したものである。架橋ポリオレフィン（系）樹脂はどのような架橋方法によるものでもよく、例えば、有機過酸化物やシラン化合物の架橋剤を用いて架橋したもの、電子線などによって架橋したもの等を使用することができる。

ここで、架橋ポリオレフィン（系）廃材の処理方法の一例について説明する。
まず、架橋ポリオレフィン（系）廃材を同方向噛み合い型二軸押出機に投入し、架橋を切断し（熱可塑化処理）、再生材を得る。

熱可塑化処理を行った再生材のゲル分率は４０％以下とすることが好ましく、１０％以下とすることがより好ましい。ここで、ゲル分率とは、加温したキシレンに試料を入れ、溶解せずに残った試料の質量の、元の試料の質量に対する割合である。ゲル分率は、ＪＩＳＣ３００５中の「４．２５架橋度」により測定することができる。

同方向噛み合い型二軸押出機で適切な条件のもとで熱可塑化処理を行うことで、再生材のゲル分率を４０％以下とすることができる。好ましい処理温度は２５０℃〜４００℃、好ましい剪断速度は２００ｓｅｃ^−１以上である。ここで、剪断速度とは、同方向噛み合い型二軸押出機のスクリューエレメント最外周部の周速度（ｍｍ／ｓ）をスクリューとバレルとのクリアランス（ｍｍ）で除した数値である。

次に、得られた再生材を、再生材ではないポリオレフィン（系）樹脂と混合して、再生材混合樹脂とする。再生材の望ましい混合割合は、全樹脂量の５０質量％以下、好ましくは４０質量％以下である。ただし、０質量％は含まない。

再生材ではないポリオレフィン（系）樹脂としては、架橋されたことのない樹脂であれば良いが、製造後一度も成形されたことのないバージン材が好適に用いられる。この再生材ではないポリオレフィン（系）樹脂には、ポリオレフィン樹脂またはポリオレフィン系樹脂のうち１種、または２種以上の混合物を使用することができる。この中でも、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンを用いることが好ましい。

絶縁体１２の表面の一部には、帯状の識別部１４Ａが長さ方向に形成されている。識別部１４Ａは、例えば赤色、白色、緑色、青色等に着色されたポリオレフィン（系）樹脂（以下、識別用樹脂という）からなる。識別部１４Ａに用いられるポリオレフィン（系）樹脂は、意図する色が鮮明に現れている材料であれば良い。

識別部１４Ａの厚さは、０．１０ｍｍ以上とすることが好ましい。架空絶縁電線や半導電層等のカーボンブラックを含有する廃材からなる再生材を用いた場合には、再利用部１３Ａは全体として黒色であることが多い。このため、識別部１４Ａの厚さを０．１０ｍｍ以上とすることで、識別部１４Ａの色が鮮明となる。

さらに、識別部１４Ａの厚さは、識別部１４Ａの色に応じて０．１０ｍｍよりも厚くすることが好ましい。例えば、識別部１４Ａを赤色とするならば、厚さを０．１５ｍｍ以上とすることが好ましい。識別部１４Ａを赤色とする場合には、識別部１４Ａの厚さを０．１５ｍｍ以上とすることで、識別部１４Ａの色が鮮明となる。

再生材混合樹脂及び識別用樹脂には、通常の絶縁層を形成するのに用いる添加剤を用いることができる。具体的には、架橋剤、架橋助剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を必要に応じて適量添加することができる。

上記の再生材混合樹脂を第１の押出機のホッパーに投入し、識別用樹脂を第２の押出機のホッパーに投入し、両者をクロスヘッドで接続し、再生材混合樹脂及び識別用樹脂を導体１１の周囲に押し出し、架橋させる。架橋方法としては、通常の架橋方法を適宜選択すればよい。例えば、再生材混合樹脂及び識別用樹脂に有機過酸化物を添加し、導体１１の周囲に押し出した後に加熱処理する「過酸化物架橋方法」、再生材混合樹脂及び識別用樹脂に有機過酸化物にシラン化合物と架橋助剤を添加し、導体１１の周囲に押し出した後に水分により架橋させる「シラン架橋方法」、電子線照射による「電子線架橋方法」などが挙げられる。

以上により、導体１１の外周部に再利用部１３Ａ及び識別部１４Ａからなる絶縁体１２が形成された電力線心１０を形成される。その後、シース２０により電力線心１０を被覆することで、電力ケーブル１Ａが完成する。

このように製造された電力ケーブル１Ａでは、絶縁体１２の一部にのみ識別部１４Ａを設けるため、絶縁体１２のほとんどを再利用部１３Ａとすることができる。よって、より多くの再生材を用いることができる。

また、再生材にはカーボンブラックが混合されているため、絶縁体１２の紫外線による劣化を抑えることができる。一般的な電力ケーブルを接続する場合には、接続部の絶縁体を紫外線から保護するためにビニルテープ等の保護材を巻きつける工程が必要であるが、再生材を絶縁体１２に用いた電力ケーブルでは、この工程を省略することができる。

なお、以上の実施形態においては、導体１１の外周部に絶縁体１２を直接形成したが、導体１０と絶縁体１２との間に半導体層等、別の層を形成してもよい。

＜第２実施形態＞
図２は本発明の第２実施形態に係る電力ケーブル１Ｂを示す断面図である。なお、第１実施形態に係る電力ケーブル１Ａと同様の構成については、説明を割愛する。
第１実施形態においては、再利用部１３Ａと識別部１４Ａとが一体となって円筒形に形成されていたが、本実施形態においては、再利用部１３Ｂが円筒形であり、再利用部１３Ｂの外側の一部に、帯状の識別部１４Ｂが電力ケーブル１Ｂの長さ方向に形成されている。これにより識別部１４Ｂが再利用部１３Ｂから、その肉厚分突出している。
このような構造にすることで、再利用部１３Ｂの体積が第１実施形態の再利用部１３Ａよりも大きくなるので、さらに多くの再生材を用いることができる。

＜第３実施形態＞
図３は本発明の第３実施形態に係る電力ケーブル１Ｃを示す断面図である。なお、第１実施形態に係る電力ケーブル１Ａと同様の構成については、説明を割愛する。
電力ケーブル１Ｃは、シース２０で被覆された複数の電力線心１０Ｒ、１０Ｗ、１０Ｎをより合わせたものである。電力線心１０Ｒの絶縁体１２は識別部１４Ｒが赤色、電力線心１０Ｗの絶縁体１２は識別部１４Ｗが白色、電力線心１０Ｎの絶縁体には識別部が設けられていない。

このように電力線心１０Ｒ、１０Ｗ、１０Ｎ毎に識別部１４Ｒ、１４Ｗの色を異なるものとし、あるいはいずれか１本の電力線心１０Ｎについて設けないことで、各電力線心１０Ｒ、１０Ｗ、１０Ｎの識別が可能となる。
なお、第２実施形態と同様に、円筒形の再利用部１３Ｂの外側の一部に、帯状の識別部１４Ｒ、１４Ｗを設けてもよい。
以下、本発明の実施例について更に詳細に説明する。

（再生材）
撤去された絶縁電線から屋外用架橋ポリエチレン電線を選別し、さらにその被覆廃材から主として有機過酸化物により架橋されたものを選別して、これを１０ｍｍ以下に粉砕した。なお、選別しても、わずかに有機過酸化物架橋以外の方法で架橋された電線被覆廃材も混入してしまう。
上記の架橋ポリエチレン電線被覆廃材を同方向噛み合い型二軸押出機に投入し、処理温度３００℃、剪断速度２２００〜２３００ｓｅｃ^−１で熱可塑化処理を行い、再生材を得た。

（バージン材）
ポリエチレン樹脂（ＮＵＣＧ９３０１、ダウ・ケミカル（株）製）を用いた。
（再生材混合樹脂）
再生材とバージン材とを混合して再生材混合樹脂とした。実施例１では再生材５０質量部に対しバージン材５０質量部を混合した。実施例２では再生材３０質量部に対しバージン材７０質量部を混合した。

（識別用樹脂）
バージン材に顔料として、実施例１では大日精化工業(株)製ＰＥＭＦ９４０５８７Ｒ（赤色）を、実施例２では大日精化工業(株)製ＰＥＭＦ１７２Ｗ（白色）を、それぞれバージン材１００質量部に対して１０質量部混合し、赤色、白色の識別用樹脂を得た。

（電力ケーブルの製造）
再生材混合樹脂、シラン液（Ａ−１７１、日本ユニカー製）、触媒マスターバッチ（モルデックスＣＭ８４６、アプコ（株）製）を直径１２０ｍｍ単軸押出機のホッパーに投入した。シラン液の投入量は再生材混合樹脂１００質量部に対して２．３質量部、触媒マスターバッチの投入量は再生材混合樹脂１００質量部に対して５質量部とした。ミキシングゾーンを１８０℃以下、グラフト反応ゾーンを２２０℃以下、スクリュー回転数を１０ｒｐｍに設定した。

また、上記の押出機にクロスヘッドで接続された直径５０ｍｍ単軸押出機のホッパーに識別用樹脂を投入した。

次に、断面積１４ｍｍ^２の銅導体の外周に再生材混合樹脂を厚さ１ｍｍとなるように押し出すとともに、再生材混合樹脂の外周に厚さ０．２ｍｍ、幅３ｍｍとなるように識別用樹脂を押し出した。
その後、製造された絶縁電線を８０℃の温水バスに２４時間浸漬し架橋処理を行った。

比較例１では、バージン材、シラン液（Ａ−１７１、日本ユニカー製）、触媒マスターバッチ（モルデックスＣＭ８４６、アプコ（株）製）を直径１２０ｍｍ単軸押出機のホッパーに投入した。シラン液の投入量はバージン材１００質量部に対して２．３質量部、触媒マスターバッチの投入量はバージン材１００質量部に対して５質量部とした。ミキシングゾーンを１８０℃以下、グラフト反応ゾーンを２２０℃以下、スクリュー回転数を１０ｒｐｍに設定した。
次に、断面積１４ｍｍ^２の銅導体の外周に上記の混合樹脂を厚さ１ｍｍとなるように押し出した。その後、製造された絶縁電線を８０℃の温水バスに２４時間浸漬し架橋処理を行った。

〔評価方法〕
ＪＩＳＣ３６０５「６００Ｖポリエチレン絶縁ケーブル」に従い、以下の方法により測定した。
（耐電圧試験）
ＪＩＳＣ３００５による。評価基準は２，５００Ｖの試験電圧に１分間耐えて絶縁破壊しなかったものを良とした。
（耐候性試験後の伸び）
ＪＩＳＡ１４１５「高分子系建築材料の実験室光源による暴露試験方法」のＷＶ−Ａにより実施した。製造した電力ケーブルから管状の絶縁体を採取し、ＪＩＳＣ３００５の４．１６「絶縁体の伸び及び引張り」に従い、材料の伸び（％）の測定を行った。
（耐候性試験後の識別部の判別可否）
識別部を目視により判別可能であったものを可とした。
評価結果を表1に示す。

耐電圧試験では、実施例１、２、比較例１のいずれも、絶縁破壊が生じなかった。
耐候性試験については、実施例１では伸びの初期値が４５０％であり、照射時間１０００時間後では４８０％となり、２０００時間後及び４０００時間後では４６０％であり、大きな伸びの変化は見られなかった。識別部の判別も可能であった。
実施例２では伸びの初期値及び照射時間１０００時間後の伸びが５２０％であった。２０００時間後及び４０００時間後は５００％であり、大きな伸びの変化は見られなかった。識別部の判別も可能であった。

一方、比較例１では、伸びの初期値が５５０％であったが、照射時間１０００時間後及び２０００時間後では３０％に低下した。４０００時間後では１０％であった。また、絶縁体表面にひび割れが発生していた。比較例１では再生材を用いていないため、絶縁体にカーボンブラックが含まれておらず、紫外線劣化が発生したためと考えられる。実際の使用状態においては、通電の発熱による熱挙動や、架空線の場合には風等による機械的挙動が加わることにより、耐電圧性能が低下するものと予想される。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ電力ケーブル
１０、１０Ｒ、１０Ｗ、１０Ｎ電力線心
１１導体
１２絶縁体
１３Ａ、１３Ｂ再利用部
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｒ、１４Ｗ識別部
２０シース

Claims

導体と、前記導体を被覆する絶縁体とからなる電力線心において、
前記絶縁体は、前記導体の外周部に設けられ、再生材混合樹脂で形成された再利用部と、前記再利用部の外周部に長さ方向に帯状に設けられ、再生材を混合しない樹脂で形成された識別部とからなることを特徴とする電力線心。
導体と、前記導体を被覆する絶縁体とからなる複数の電力線心を有する電力ケーブルにおいて、
前記電力線心の少なくとも１本の絶縁体は、前記導体の外周部に設けられ、再生材混合樹脂で形成された再利用部と、前記再利用部の外周部に長さ方向に帯状に設けられ、再生材を混合しない樹脂で形成された識別部とからなることを特徴とする電力ケーブル。