JP2014197493A - ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁層の厚さが薄く均一な絶縁電線から構成されるケーブルを提供する。
【解決手段】導体上に絶縁層が形成されている絶縁電線を複数撚り合わせてなる撚り線と、撚り線を被覆するシースと、を備え、シースがシラン架橋樹脂組成物から形成されており、撚り線のうち隣接する絶縁電線の半径をそれぞれｒ_ａ、ｒ_ｂ、隣接する絶縁電線の中心間距離をＲとしたとき、０．９×（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）≦Ｒ≦（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）の関係式を満たすケーブルである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブルおよびその製造方法に関する。

ケーブルとしては、例えば、キャブタイヤケーブルなどがある。キャブタイヤケーブルは、作業現場などにおいて、通電状態のまま移動させて使用される。このため、キャブタイヤケーブルには、電気絶縁特性とともに屈曲性などの機械的特性が要求される。

このようなケーブルは、導体上に絶縁層が形成された絶縁電線を複数撚り合わせた撚り線と、撚り線を被覆するシースと、を備える。シースは、ケーブルを保護するとともに、撚り合わされる複数の絶縁電線を一括してまとめる。シースは、架橋剤を含有する樹脂組成物を撚り線の外周に押出被覆し、樹脂組成物を架橋することによって形成される。架橋においては、高圧蒸気により、樹脂組成物を高温・高圧環境下で架橋させ、硬化させる（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−２１４５６号公報

しかしながら、特許文献１に示すケーブルにおいては、シースが高温・高圧環境下で形成されているため、撚り合わされる複数の絶縁電線は、絶縁電線同士が接触する部分において絶縁層が潰れるといった問題があった。つまり、ケーブルにおいて、絶縁電線の絶縁層は部分的に潰れて厚さが薄くなり、厚さが不均一となるといった問題があった。これは、高温・高圧環境下で架橋してシースを形成する際、絶縁電線に外的な負荷がかかることによって、撚り合わされて接触する絶縁電線同士が互いに押し込まれるために生じる。絶縁層が潰れて厚さが不均一となると、潰れて厚さが薄くなった部分において、機械的特性や電気絶縁特性が低下するおそれがある。

絶縁層の潰れによる諸特性の低下を抑制するには、絶縁層の潰れを考慮し、絶縁層が厚い絶縁電線を用いてケーブルを製造する。つまり、絶縁層が潰れた場合であっても所定の特性を得られるように、絶縁層の潰れを見越して、絶縁層の厚い絶縁電線を用いることもできる。ただし、絶縁電線の絶縁層を厚くすると、撚り線の外径の増加とともにケーブルの外径が増加するため、ケーブルの細径化・軽量化が困難となる。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、絶縁層の厚さが薄く均一な絶縁電線から構成されるケーブルおよびその製造方法を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、
導体上に絶縁層が形成されている絶縁電線を複数撚り合わせてなる撚り線と、前記撚り線を被覆するシースと、を備え、前記シースがシラン架橋樹脂組成物から形成されており、前記撚り線のうち隣接する前記絶縁電線の半径をそれぞれｒ_ａ、ｒ_ｂ、隣接する前記絶縁電線の中心間距離をＲとしたとき、０．９×（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）≦Ｒ≦（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）の関係式を満たすケーブルが提供される。

本発明の第２の態様によれば、
前記絶縁層の厚さが、前記導体の導体径の４５％以上５０％以下である、第１の態様のケーブルが提供される。

本発明の第３の態様によれば、
前記シラン架橋樹脂組成物は、塩化ビニル、クロロプレンゴム、ポリウレタンまたは塩素化ポリエチレンを含有する、第１または第２の態様のケーブルが提供される。

本発明の第４の態様によれば、
導体上に絶縁層が形成されている絶縁電線を複数撚り合わせて、撚り線を形成する工程と、前記撚り線の外周にシラン架橋樹脂組成物を押出被覆した後、前記シラン架橋樹脂組成物を常圧下でシラン架橋させることでシースを形成する工程と、を有し、前記撚り線のうち隣接する前記絶縁電線の半径をそれぞれｒ_ａ、ｒ_ｂ、隣接する前記絶縁電線の中心間距離をＲとしたとき、０．９×（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）≦Ｒ≦（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）の関係式を満たすケーブルの製造方法が提供される。

本発明によれば、絶縁層の厚さが薄く均一な絶縁電線から構成されるケーブルが得られる。

本発明の一実施形態に係るケーブルの断面を示す図である。 撚り合わされて隣接する絶縁電線における絶縁層の厚さを説明するための図である。 従来のケーブルの断面を示す図である。

〈本発明の一実施形態〉
以下に、本発明の一実施形態に係るケーブルについて図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るケーブルの断面を示す図である。図２は、撚り合わされて隣接する絶縁電線における絶縁層の厚さを説明するための図である。

（１）ケーブル
本実施形態のケーブル１は、導体１１上に絶縁層１２が形成されている絶縁電線１０の２本（絶縁電線１０ａ，１０ｂ）を撚り合わせてなる撚り線２０と、撚り線２０を被覆するシース３０と、を備え、シース３０がシラン架橋樹脂組成物から形成されている。そして、撚り線２０のうち、隣接する絶縁電線１０ａ，１０ｂの半径をそれぞれｒ_ａ、ｒ_ｂ、隣接する絶縁電線１０ａ，１０ｂの中心間距離をＲとしたとき、０．９×（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）≦Ｒ≦（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）の関係式を満たしている。なお、半径（ｒ_ａ、ｒ_ｂ）とは、中心間距離Ｒの方向と直交する方向に沿った外径の２分の１の長さであり、絶縁電線の外径、絶縁層の厚さ、導体の外径は、ＪＩＳＣ３００５に準拠した方法により求められる。

撚り線２０は、導体１１上に絶縁層１２が形成されている絶縁電線１０ａ，１０ｂの２本を撚り合わせて形成されている。

シース３０は、撚り線２０の外周に形成されており、撚り線２０を被覆して保護している。本実施形態において、シース３０は、シラン架橋樹脂組成物をシラン架橋させて形成される。具体的には、押出機により撚り線２０の外周にシラン架橋樹脂組成物を押出被覆し、シラン架橋樹脂組成物を水分によりシラン架橋させることで、シース３０は形成される。シラン架橋は水との反応により進行するため、シース３０は常温・常圧環境下で架橋されて形成される。つまり、シラン架橋する場合、高圧蒸気で架橋する場合のように高温・高圧環境下で架橋させる必要がない。これにより、形成されるケーブル１では、シース３０を形成する際に撚り線２０に大きな負荷がかからないため、絶縁層１２の潰れが抑制され、厚さの不均一さが抑制される。なお、上記常圧とは、特別に減圧も加圧もしないときの圧力であり、通常、大気圧に等しい圧力である。

ここで、撚り合わされて隣接する絶縁電線１０ａ，１０ｂにおける絶縁層１２の厚さについて図２を用いて説明をする。図２に示すように、絶縁電線１０ａ，１０ｂの中心間距離は、それぞれの絶縁層１２の潰れ量に対応して変動する。すなわち、中心間距離は絶縁層１２の潰れにより変動し、その潰れ量が大きくなるほど、中心間距離は小さくなる。本実施形態においては、シラン架橋樹脂組成物を常圧環境下で架橋させることによりシース３０が形成されており、撚り線２０（撚り合わされる絶縁電線１０ａ，１０ｂ）への外的な負荷が比較的小さい。このため、絶縁電線１０ａ，１０ｂのそれぞれの絶縁層１２の潰れが抑制されており、絶縁電線１０ａ，１０ｂの中心間距離の変動も小さく抑制されている。絶縁電線１０ａ，１０ｂの中心間距離をＲ、絶縁電線１０ａの半径をｒ_ａ、絶縁電線１０ｂの半径をｒ_ｂとすると、以下の関係式（１）を満たす。
０．９×（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）≦Ｒ≦（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）・・・（１）

上記式（１）において、Ｒ＝（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）となる場合、絶縁層１２が潰れることなく、絶縁電線１０ａ，１０ｂが撚り合わされていることを示す。一方、Ｒ＝０．９×（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）となる場合、撚り合わされる絶縁電線１０ａ，１０ｂのそれぞれの絶縁層１２は潰れていることになるが、その潰れは小さく抑制されていることを示す。すなわち、ケーブル１では、上記関係式（１）を満足することによって、絶縁層１２が潰れたとしても、その潰れ量が小さいことを示す。

例えば、ｒ_ａ、ｒ_ｂが１．８０ｍｍである絶縁電線１０ａ，１０ｂ（導体１１の外径：１．８０ｍｍ、絶縁層１２の厚さ：０．９０ｍｍ）を用いたケーブル１においては、中心間距離Ｒは、ｒ_ａとｒ_ｂの合計である３．６０ｍｍとなるところ、実際には３．４０ｍｍとなる。つまり、ケーブル１においては、関係式Ｒ≒０．９４×（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）となる。このことから、ケーブル１においては、撚り合わされる絶縁電線１０ａ，１０ｂの中心間距離Ｒが０．２ｍｍ変動しており、それぞれの絶縁層１２が潰れて、その厚さが０．１ｍｍ程度ずつ減少している。つまり、撚り合わされる絶縁電線１０ａ，１０ｂでは、絶縁層１２が部分的に潰れており、潰れにより薄くなった部分の厚さが０．８０ｍｍ程度となっている。ただし、ケーブル１においては、絶縁層１２の潰れ量が小さく、絶縁層１２の厚さが比較的均一であるため、潰れによる電気絶縁特性の低下が低く抑制されることになる。

これに対して、従来のケーブル１００は、シース１３０が高圧蒸気により架橋されて形成されており、図３に示す構造を有する。図３に示すように、従来のケーブル１００では、樹脂組成物が架橋されてシース１３０が形成される際、撚り合わされて隣接する絶縁電線１１０ａ，１１０ｂが互いに押し込まれた状態でシース１３０が形成されることによって、絶縁層１１２が潰れて大きく変形することとなる。この場合、絶縁層１１２の潰れ量が大きいため、絶縁電線１１０ａ，１１０ｂの中心間距離の変動も大きくなる。つまり、絶縁電線１１０ａ，１１０ｂの中心間距離Ｒ´は、絶縁電線１１０ａの半径をｒ_ａ´、絶縁電線１１０ｂの半径をｒ_ｂ´とすると、Ｒ´＜０．９×（ｒ_ａ´＋ｒ_ｂ´）の関係式となる。

例えば、ｒ_ａ´、ｒ_ｂ´が１．８０ｍｍである絶縁電線１１０ａ，１１０ｂ（導体１１１の外径：１．８０ｍｍ、絶縁層１１２の厚さ：０．９０ｍｍ）を用いたケーブル１００においては、中心間距離Ｒ´は、ｒ_ａ´とｒ_ｂ´の合計である３．６０ｍｍとなるところ、実際には３．１４ｍｍとなる。つまり、ケーブル１００においては、関係式Ｒ´≒０．８７×（ｒ_ａ´＋ｒ_ｂ´）となり、上記関係式（１）を満足しない。このことから、ケーブル１００においては、撚り合わされる絶縁電線１１０ａ，１１０ｂの中心間距離Ｒ´が０．４６ｍｍ変動しており、それぞれの絶縁層１１２が大きく潰れて、その厚さが０．２３ｍｍ程度ずつ減少している。つまり、撚り合わされる絶縁電線１１０ａ，１１０ｂでは、絶縁層１１２が部分的に潰れており、潰れにより薄くなった部分の厚さが０．６７ｍｍ程度となっている。この結果、ケーブル１００においては、上述のケーブル１と比較して絶縁層１１の潰れ量が大きく、厚さが不均一となるため、潰れによる電気絶縁特性の低下が大きく、十分な特性を得ることが困難となる。

このように、ケーブル１においては、シース３０がシラン架橋樹脂組成物から形成されており、絶縁電線１０における絶縁層１２の潰れが抑制されて、その厚さの不均一さが抑制されている。また、ケーブル１においては、絶縁層１２の潰れを考慮して絶縁層１２の厚さを増加させる必要がないため、絶縁層１２が薄い絶縁電線１０を用いることができる。なお、本実施形態において、絶縁層１２の潰れは、例えば、絶縁電線１０を撚り合わせる際の負荷、またはシース３０がシラン架橋する際の樹脂の収縮、にともなって生じる場合もある。しかし、こられによる潰れは微小であり、特性を大きく損ねない。

また、本実施形態において、シラン架橋樹脂組成物は、ベース樹脂と架橋剤であるシラン化合物とを含有する樹脂組成物、例えばベース樹脂にシラン化合物がグラフト化されている樹脂組成物を用いることができる。ベース樹脂としては、耐油性などの耐環境性に優れるものが好ましく、例えば塩化ビニル、クロロプレンゴム、ポリウレタン、塩素化ポリエチレンなどが挙げられる。シラン化合物としては、公知のものを用いることが可能である。

撚り線２０を構成する絶縁電線１０（１０ａ，１０ｂ）としては、特に限定されない。絶縁電線１０における導体１１および絶縁層１２は、以下のように構成されている。

導体１１としては、低酸素銅や無酸素銅等からなる銅線、銅合金線の他、銀等の他の金属線等が用いられる。図１において、導体１１の断面形状は円形状となっているが、本発明はこれに限定されない。また、導体１１の導体径は特に限定されず、用途に応じて最適な数値が適宜選択される。導体径としては、例えば１．５０ｍｍ以上１．８０ｍｍ以下であることが好ましい。

絶縁層１２としては、電気絶縁特性や機械的特性を付与できるような樹脂から形成されることが好ましい。このような樹脂としては、例えばＥＰゴムなどが挙げられる。また、絶縁層１２の厚さは、特に限定されず、導体１１の導体径により決定される。本実施形態においては、絶縁層１２の厚さを薄くすることができるため、絶縁層１２の厚さは、導体径の４５％以上５０％以下とすることができる。例えば、導体径が１．８ｍｍの場合、絶縁層１２の厚さを０．９ｍｍとする。なお、従来においては、潰れを考慮するため、導体径の５０％よりも大きく、５５％以下が必要であり、薄くすることが困難であった。

（２）ケーブルの製造方法
次に、本実施形態のケーブル１の製造方法について説明をする。

まず、導体１１の外周に絶縁層１２が形成された絶縁電線１０を２本準備する。本実施形態においては、後述するシース３０の形成の際にシラン架橋するため、薄い絶縁層１２を有する絶縁電線１０を用いることができる。

続いて、２本の絶縁電線１０（１０ａ，１０ｂ）を撚り合わせ、撚り線２０を形成する。

次に、撚り線２０の外周にシラン架橋樹脂組成物を押し出して被覆する。そして、シラン架橋樹脂組成物が被覆された撚り線２０を空気中に放置、または水中を通過させることにより、シラン架橋樹脂組成物を架橋させ、シース３０を形成する。シース３０の形成の際、常温・常圧環境下でシラン架橋を行うため、撚り線２０における絶縁電線１０ａ，１０ｂは押し込まれることがない。これにより、絶縁層１２の潰れが抑制され、その厚さの不均一さが抑制される。

〈本実施形態に係る効果〉
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

本実施形態によれば、ケーブル１は、導体１１上に絶縁層１２が形成されている絶縁電線１０を２本撚り合わせてなる撚り線２０と、撚り線２０を被覆するシース３０と、を備えており、シース３０がシラン架橋樹脂組成物から形成されている。そして、撚り線２０のうち隣接する絶縁電線１０ａ，１０ｂの半径をそれぞれｒ_ａ、ｒ_ｂ、隣接する絶縁電線１０ａ，１０ｂの中心間距離をＲとしたとき、０．９×（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）≦Ｒ≦（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）の関係式を満たしている。シース３０は常温・常圧でシラン架橋することにより形成されており、従来のように高圧蒸気を用いて架橋されていない。これにより、絶縁層１２は潰れが抑制されており、隣接する絶縁電線１０ａ，１０ｂは、その中心間距離Ｒが所定の関係式を満たしている。すなわち、絶縁層１２は、潰れが抑制されており、その厚さが均一となっている。

また、本実施形態によれば、絶縁層１２の潰れが抑制されているため、ケーブル１を形成する際に、絶縁層１２の潰れを考慮して、絶縁層１２の厚さを増加させる必要がない。これにより、撚り線２０を細径化して、ケーブル１の細径化とともに軽量化することができる。また、絶縁電線１０を被接続部材へ接続する際、絶縁層１２に潰れがないため、絶縁電線１０の端末部分に設けられた絶縁層１２を治具等を用いて剥ぎ取るときに、絶縁層１２の全周のどの部分を支点として剥ぎ取り作業を行っても、絶縁層１２に対してほぼ均一な力を付与することができる。これにより、絶縁層１２の一部が剥ぎ取れずに残ってしまうことが発生しにくい。

〈その他の実施形態〉
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上記実施形態においては、２本の絶縁電線を撚り合わせた撚り線から構成されるケーブルの場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。撚り合わせる絶縁電線の本数は、３本以上でもよい。例えば、３本の絶縁電線（Ａ〜Ｃ）を撚り合わせる場合、撚り合わされて隣接する絶縁電線のそれぞれにおいて、すなわち、絶縁電線ＡおよびＢ、絶縁電線ＢおよびＣ、絶縁電線ＣおよびＡのそれぞれにおいて、絶縁電線の中心間距離が上記関係式を満たす。これと同様に、４本以上の絶縁電線を撚り合わせる場合においても上記関係式を満たす。

また、上記実施形態においては、１本の導体上に絶縁層が形成された絶縁電線を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。絶縁電線としては、複数の導体を撚り合わせ、絶縁層で一括して被覆した絶縁電線を用いることもできる。

また、上記実施形態においては、常温・常圧環境下でシラン架橋を行い、シースを形成したが、本発明はこれに限定されない。シラン架橋においては、常温よりも高い温度で行うことも可能であり、例えば温度８０℃程度の環境下で行うこともできる。この場合、シラン架橋の反応速度を向上させることができるため、ケーブルの製造を高速化することができる。

１ ケーブル
１０（１０ａ，１０ｂ） 絶縁電線
１１ 導体
１２ 絶縁層
２０ 撚り線
３０ シース

Claims (4)

1. 導体上に絶縁層が形成されている絶縁電線を複数撚り合わせてなる撚り線と、
   前記撚り線を被覆するシースと、を備え、
   前記シースがシラン架橋樹脂組成物から形成されており、
   前記撚り線のうち隣接する前記絶縁電線の半径をそれぞれｒ_ａ、ｒ_ｂ、隣接する前記絶縁電線の中心間距離をＲとしたとき、０．９×（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）≦Ｒ≦（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）の関係式を満たす
   ことを特徴とするケーブル。
2. 前記絶縁層の厚さが、前記導体の導体径の４５％以上５０％以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載のケーブル。
3. 前記シラン架橋樹脂組成物は、塩化ビニル、クロロプレンゴム、ポリウレタンまたは塩素化ポリエチレンを含有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のケーブル。
4. 導体上に絶縁層が形成されている絶縁電線を複数撚り合わせて、撚り線を形成する工程と、
   前記撚り線の外周にシラン架橋樹脂組成物を押出被覆した後、前記シラン架橋樹脂組成物を常圧下でシラン架橋させることでシースを形成する工程と、を有し、
   前記撚り線のうち隣接する前記絶縁電線の半径をそれぞれｒ_ａ、ｒ_ｂ、隣接する前記絶縁電線の中心間距離をＲとしたとき、０．９×（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）≦Ｒ≦（ｒ_ａ＋ｒ_ｂ）の関係式を満たす
   ことを特徴とするケーブルの製造方法。
   

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