JP2018088364A

JP2018088364A - 耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブル

Info

Publication number: JP2018088364A
Application number: JP2016231430A
Authority: JP
Inventors: 聖司曽我部; Seiji Sogabe
Original assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Current assignee: Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2018-06-07
Anticipated expiration: 2036-11-29
Also published as: JP6637404B2

Abstract

【課題】難燃ノンハロゲンシースそのものに遮水性を持たせる。
【解決手段】導体１ａを絶縁体１ｃで被覆し、その外周に遮蔽層１ｅを形成したケーブルコア１の外表面にシース２を設けた高圧ケーブルＰ_２、Ｐ_３である。シースは内外２層として、その外層２ａがノンハロゲン難燃材を添加した難燃低密度ポリエチレンで形成され、内層２ｂが耐水性中密度ポリエチレンで形成されている。この高圧ケーブルが長時間水没状態に有って、難燃材が水分を吸湿してその水分がシース内を浸透しても、耐水性中密度ポリエチレン層２ｂによってその水分は遮断されるため、ケーブルコア１（導体１ａ）に至ることはない。このため、ケーブルに必要な特性であるシース絶縁抵抗が低下することはない。耐水性中密度ポリエチレン層２ｂの厚みｔと難燃低密度ポリエチレン層２ａの厚みＴの割合を、１／１３〜１／９（１／１３・Ｔ≦ｔ≦１／９・Ｔ）として可撓性を担保する。
【選択図】図２

Description

この発明は、高い耐水性を有する難燃ノンハロゲンシースの高圧ケーブルに関するものである。

シースに有機ハロゲン系の難燃材（剤）を添加した難燃性ケーブルは、そのシースが燃焼すると、腐食性ガスや有害なハロゲンガス等が発生し、人体や他の部品などに悪影響を及ぼす。このため、近年、その有機ハロゲン系の難燃材に代えて金属水酸化物等の無機系のノンハロゲン難燃材を添加したシースの難燃性ケーブルが開発されている（特許文献１実用新案登録請求の範囲、第１図、第２図、特許文献２請求項１、２、図１等参照）。

しかし、その金属水酸化物である、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等はＯＨ基をもつ為、空気中や水中の水分を吸湿しやすい性質がある。
このため、そのシースにノンハロゲン難燃材を用いたケーブルは、長時間水没状態に有ると、そのノンハロゲン難燃材が水分を吸湿し、その水分はシース内を浸透して、ケーブルに必要な特性であるシース抵抗を著しく低下させる原因となる。しかし、耐延焼性の要求を満たし、かつ燃焼時、有害なハロゲンガスを発生しないための高圧ケーブルにおいて、その要求等を満たすためにノンハロゲン難燃材を使用する以上、前記水分によるシース抵抗の低下は避けられない問題である。
完全な遮水性が必要な場合には、シース外周面に金属テープ等を設けて遮水層を形成したり（特許文献３図１の符号７参照）、ケーブルの上からコルゲートなどの金属管を被せる等したりして遮水を施している。

実公昭５９−２８５７４号公報特開２００１−１１０２５１号公報特開２００１−６４４６号公報

上記金属テープ等による遮水手段は一般的ではなく、通常、その遮水手段のような完全なる遮水性能が不必要な場合が多い（要求されない）。
また、金属テープ等による遮水手段は金属を使うため、ケーブルが固く重くなり曲げづらくなる等の作業性が著しく悪くなるうえに、ケーブル費用も高くなる傾向にある。さらに、コルゲートにあっては電磁誘導の電気的な問題から単芯には使用できないなど制限事項もある。

この発明は、以上の実状の下、難燃ノンハロゲンシースそのものに遮水性を持たせることを課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、まず、導体を絶縁体で被覆し、その外周に遮蔽層を形成したケーブルコアの外表面にシースを設けた高圧ケーブルにおいて、前記シースを内外２層として、その外層をノンハロゲン難燃材を添加した難燃低密度ポリエチレンで形成し、内層を耐水性中密度ポリエチレンで形成することとしたのである。
この構成の高圧ケーブルが長時間水没状態に有って、外層内のノンハロゲン難燃材が水分を吸湿して水分がシース内を浸透しても、内層の耐水性中密度ポリエチレンによってその水分は遮断されるため、ケーブルコアの導体に至ることはない。このため、ケーブルに必要な特性であるシース抵抗が低下することはない。
なお、難燃ノンハロゲンシースとするには、従来と同様に、水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウム等の金属水酸化物を上記低密度ポリエチレン層に添加する。
因みに、難燃性高圧ケーブルの場合、垂直トレイ試験による高い耐延焼性能が必要となり、ポリエチレンは耐水性、耐薬品性、絶縁抵抗に優れた材であることは知られているが、難燃性がないため、その難燃性を有しないポリエチレンの単体はシースに使用できない。

つぎに、難燃低密度ポリエチレンからなる外層は、難燃性を担保するためにはできるだけ、厚いことが好ましく、一方、耐水性中密度ポリエチレンからなる内層は、耐水性に支障が無い限りにおいて、可撓性を担保する点から薄い方が好ましい。このため、上記耐水性中密度ポリエチレン層の厚みｔと難燃低密度ポリエチレン層の厚みＴの割合を、１／１３〜１／９（１／１３・Ｔ≦ｔ≦１／９・Ｔ）としたのである。
なお、特許文献１、２には、導体を被覆する絶縁体を内外２層とし、その外層をノンハロゲン難燃材を添加した低密度ポリエチレンで形成し、内層を高密度ポリエチレンで形成したケーブルが開示されている。しかし、その内外の２層としたのは、抗張力等の物性の向上のためだったり（特許文献１第１頁第２５〜２９行等参照）、シースの押出成形性の向上のためであったり（特許文献２段落０００６等参照）であって、シースの耐水性の向上を目的としたものではない。

この発明の具体的な一構成としては、導体を絶縁体で被覆し、その外周に遮蔽層を形成したケーブルコアの外表面にシースを設けた高圧ケーブルであって、前記シースを内外２層として、その外層がノンハロゲン難燃材を添加した難燃低密度ポリエチレンで形成されているとともに、内層が耐水性中密度ポリエチレンで形成されており、前記耐水性中密度ポリエチレンの層厚ｔと難燃低密度ポリエチレンの層厚Ｔの割合を、１／１３〜１／９（１／１３・Ｔ≦ｔ≦１／９・Ｔ）とした構成を採用したのである。
この構成の耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブルは単芯であるが、この単芯ケーブルの複数本、例えば、３本を撚り合わせて複数芯の耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブルとすることもできる。

また、この発明の具体的な他の構成としては、導体を絶縁体で被覆し、その外周に遮蔽層を形成してケーブルコアが構成され、そのケーブルコアの複数本が撚り合わされ、その撚り合わせケーブルコアの外周面にシースを設けた高圧ケーブルであって、前記シースを内外２層として、その外層がノンハロゲン難燃材を添加した難燃低密度ポリエチレンで形成されているとともに、内層が耐水性中密度ポリエチレンで形成されており、耐水性中密度ポリエチレンの層厚ｔと難燃低密度ポリエチレンの層厚Ｔの割合を、１／１３〜１／９とした構成を採用したのである。
この構成において、ケーブルコアの撚り合わせ数は、複数であれば任意であり、例えば、３本とし得る。

この発明は、以上のように構成したので、金属テープや金属管を使用しないで、シースに従来どおりノンハロゲン難燃材を使用しながら、耐水性能を向上させた高圧ケーブルを得ることができる。

この発明に係る耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブルの一実施形態の製作説明用断面図同他の実施形態の断面図同実施形態の耐絶縁試験説明図

この発明に係る耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブルの一実施形態を図１に示し、この高圧ケーブルＰ_１は、電力供給用であって、まず、同図（ａ）に示すように、導体１ａの外周面に銅箔テープを重ね巻き（縦添え）して内部半導電層１ｂを形成し、その外周に、架橋ポリエチレンを押し出し成形して絶縁層１ｃを被覆し、さらにその外周面に銅箔テープを重ね巻き（縦添え）して外部半導電層１ｄを形成し、さらにその外周面に軟銅テープ１ｅを重ね巻き（縦添え）して、下記シース２を除くケーブルコア１を製作する。

つぎに、図１（ｂ）に示すように、そのケーブルコア１の外周面に押さえテープ３を重ね巻き（縦添え）した後、耐水性中密度ポリエチレン層（例えば、宇部丸善ポリエチレン株式会社、商品名：ＵＢＥポリエチレンＵＢＥＣ６００Ｖ６）を押し出し成形し、さらに、その耐水性中密度ポリエチレン層（内層）２ｂの外周面に金属水酸化物を添加した難燃低密度ポリエチレン（例えば、日本ポリエチレン株式会社、商品名：レクスパールＥＥＡＣＡ１１５５Ｂ）２ａを押し出し成形して、内外２層２ａ、２ｂのシース２を設けて、この発明に係る耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブルＰ_１とする。

その耐水性中密度ポリエチレン層２ｂと難燃低密度ポリエチレン層２ａの押し出し成形は、両層２ｂ、２ａを同時押し出しとしたり、２段押し出しとしたりし得るが、同時押し出しは、耐水性中密度ポリエチレン層２ｂの層厚を薄くし得る利点がある。
その耐水性中密度ポリエチレン層２ｂの厚みｔと難燃低密度ポリエチレン層２ａの厚みＴの割合は１／１３〜１／９（１／１３・Ｔ≦ｔ≦１／９・Ｔ）とする（図１（ｂ）参照）。金属水酸化物は従来から使用する水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等を採用し得る。

この高圧ケーブルＰ_１は、金属水酸化物によって難燃性が担保され、万が一、長時間水没状態になっても、耐水性中密度ポリエチレン層２ｂによって水遮断されるため、水分がケーブルコア１（導体１ａ）に至ることはない。このため、ケーブルＰ_１に必要な特性であるシース抵抗が低下することはない。

図２には、他の実施形態を示し、上記ケーブルコア１の３本を介在４を介し撚り合わせて押さえテープ３で断面円形にした後、その外周面に上記耐水性中密度ポリエチレン層２ｂと上記難燃低密度ポリエチレン層２ａの２層からなるシース２を設けたケーブルＰ_２（図２（ａ））と、上記図１（ｂ）の耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブルＰ_１の３本を撚り合わせたケーブルＰ_３（図２（ｂ））を作成した。

そのケーブルＰ_２は、外径：３７．７ｍｍ、ケーブルコア１の径：３３．１ｍｍ、耐水性中密度ポリエチレン層２ｂの層厚ｔ：０．３ｍｍ、難燃低密度ポリエチレン層２ａの層厚Ｔ：２．１ｍｍとした内外半導電層押出型３．３ｋＶ架橋ポリエチレン絶縁ノンハロゲン難燃ポリエチレンシースケーブル（３．３ｋＶＮＨ−ＣＥ−３ｃ（Ｅ−Ｅ））であり、ケーブルＰ_３は、外径：５７．３ｍｍ、押さえテープ厚：０．１５ｍｍ、ケーブルコア１は前記と同一径又は層厚とした内外半導電層押出型３．３ｋＶ架橋ポリエチレン絶縁ノンハロゲン難燃ポリエチレンシースケーブル（３．３ｋＶＮＨ−ＣＥ−Ｔ（Ｅ−Ｅ））である。

この両ケーブルＰ_２、Ｐ_３をそれぞれ６ｍ用意し、まず、その端末において、シース２（耐水性中密度ポリエチレン層２ｂと難燃低密度ポリエチレン層２ａ）等を剥ぎ取り、ケーブルＰ_２にあっては、各軟銅テープ１ｅを剥ぎ取って一括して纏め、ケーブルＰ_３にあっては、各軟銅テープ１ｅを剥ぎ取り、図３に示すように、各ケーブルＰ_２、Ｐ_３をその端末が水没しない状態で７５℃の温水槽Ｗに浸した。
つぎに、ケーブルＰ_２にあっては、一括して纏めた軟銅テープ１ｅと温水槽Ｗの間に、ケーブルＰ_３にあっては、各ケーブルＰ_１の各軟銅テープ１ｅのそれぞれと温水槽Ｗの間に３０００Ｖの直流電圧をそれぞれ印加し、電流計Ｍに電流が流れた時、絶縁抵抗が“０”になったとした。
比較例として、図３（ｂ）のケーブルＰ_３において、シース２を２層とせず（耐水性中密度ポリエチレン層２ｂを設けず）、ノンハロゲン（難燃低密度ポリエチレン）層２ａのみのシース２としたケーブルも同様の試験をおこなった。

その測定（試験）によると、ケーブルＰ_２、Ｐ_３（Ｐ_１）は９１日間において、シース２における絶縁抵抗の低下は認められなかったのに対し、比較例のケーブルは９１日の経過前に同絶縁抵抗の低下が認められた。

このケーブルＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３は、耐水性中密度ポリエチレン２ｂの層厚ｔと難燃低密度ポリエチレン２ａの層厚Ｔの割合を、１／１３〜１／９（１／１３・Ｔ≦ｔ≦１／９・Ｔ）として、シース２を難燃低密度ポリエチレン層２ａで大部分を構成しているため、柔軟性があって、施工性は低下しないものであった。
因みに、高圧ケーブルは、布設後の保守点検時、シース２の絶縁性能を計測するが、このケーブルＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３は、布設後に水に浸ってもシース２の絶縁性能が低下しないため、その保守点検において、シース２の絶縁性能の低下によって不良ケーブルとなる可能性が低く、寿命の長いものとなる。

Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３高圧ケーブル
１ケーブルコア
１ａ導体
１ｂ内部半導電層
１ｃ絶縁体
１ｄ外部半導電層
１ｅ軟銅テープ（遮蔽層）
２シース
２ａ金属水酸化物からなる難燃材を添加した難燃低密度ポリエチレン層
２ｂ耐水性中密度ポリエチレン層
３押さえテープ
４介在

Claims

導体（１ａ）を絶縁体（１ｃ）で被覆し、その外周に遮蔽層（１ｅ）を形成したケーブルコア（１）の外表面にシース（２）を設けた高圧ケーブル（Ｐ_１）であって、
上記シース（２）を内外２層として、その外層（２ａ）がノンハロゲン難燃材を添加した難燃低密度ポリエチレンで形成されているとともに、内層（２ｂ）が耐水性中密度ポリエチレンで形成されており、
上記耐水性中密度ポリエチレン（２ｂ）の層厚（ｔ）と上記難燃低密度ポリエチレン（２ａ）の層厚（Ｔ）の割合を、１／１３〜１／９（１／１３・Ｔ≦ｔ≦１／９・Ｔ）としたことを特徴とする耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブル。
導体（１ａ）を絶縁体（１ｃ）で被覆し、その外周に遮蔽層（１ｅ）を形成してケーブルコア（１）が構成され、そのケーブルコア（１）の複数本が撚り合わされ、その撚り合わせケーブルコア（１）の外周面にシース（２）を設けた高圧ケーブル（Ｐ_２）であって、
上記シース（２）を内外２層として、その外層（２ａ）がノンハロゲン難燃材を添加した難燃低密度ポリエチレンで形成されているとともに、内層（２ｂ）が耐水性中密度ポリエチレンで形成されており、
上記耐水性中密度ポリエチレン（２ｂ）の層厚（ｔ）と上記難燃低密度ポリエチレン（２ａ）の層厚（Ｔ）の割合を、１／１３〜１／９（１／１３・Ｔ≦ｔ≦１／９・Ｔ）としたことを特徴とする耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブル。
請求項１記載の耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブル（Ｐ_１）の複数本を撚り合わせたことを特徴とする耐水性難燃ノンハロゲンシース高圧ケーブル。