JP2021180192A - キャブタイヤケーブルおよびキャブタイヤケーブルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オゾン劣化防止剤を用いることなく、耐候性に優れた取り回しの容易なキャブタイヤケーブル１を提供する。
【解決手段】キャブタイヤケーブル１は、少なくとも１本の線心２と、線心２を被覆するシース３と、を備えて構成されている。線心２は、錫めっき軟銅撚り線等の導体４と、導体４を被覆する絶縁体５と、導体４および絶縁体５を分離する紙等のセパレータ６と、を備えているシース３には、ＮＲ（天然）ゴムおよびＥＰ（エチレンプロピレン）ゴムが配合されたブレンドゴムが用いられる。このブレンドゴムに、ＮＢＲ（ニトリル）ゴムを配合してもよい。また、ＳＢＲ（スチレンブタジエン）ゴムを配合してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャブタイヤケーブルに関する。

従来、産業用クレーン、ホイスト、溶接機等の様々な産業機器に電力を供給する電線として、導通状態のまま取り回しが可能なキャブタイヤケーブルが用いられている（例えば特許文献１）。キャブタイヤケーブルは、導体および導体を被覆する絶縁体を有する少なくとも１本の線心と、線心を被覆するシースと、を備えて構成されており、一般に、線心の導体には軟銅撚り線が用いられ、線心の絶縁体およびシースにはＮＲ（天然）ゴムが用いられている。溶接機用のキャブタイヤケーブルには、線心から絶縁体が省略されているものもある。

特開２００７−１２４６２号

ところで、ＮＲゴムは耐候性が低い。このため、シースにＮＲゴムを用いたキャブタイヤケーブルが屋外で使用された場合に、シース表面にひび割れが生じ易い。そこで、通常、シースの材料となるＮＲゴムにオゾン劣化防止剤を添加することでシースの耐候性を改善している。しかしながら、オゾン劣化防止剤は、取扱いに注意が必要であり、また環境に与える影響についても配慮する必要がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オゾン劣化防止剤を用いることなく、耐候性に優れたキャブタイヤケーブルを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のキャブタイヤケーブルでは、シースにＮＲゴムおよびＥＰ（エチレンプロピレン）ゴムが配合されたブレンドゴムを用いた。ここで、シースの材料として用いるブレンドゴムに、ＥＰゴムおよびＮＲゴムのバインダーとして、ＮＢＲ（ニトリル）ゴムを配合してもよい。

ＥＰゴムはＮＲゴムに比べて耐候性に優れているので、ＮＲゴムおよびＥＰゴムが配合されたブレンドゴムをシースに用いることにより、シースの材料となるＮＲゴムにオゾン劣化防止剤を添加しなくてもシースの耐候性を改善することができる。したがって、本発明によれば、オゾン劣化防止剤を用いることなく、耐候性に優れたキャブタイヤケーブルを提供することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１の概略断面図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１の柔軟性試験方法を説明するための図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１の柔軟性試験結果を示す図である。 図４は、本発明の一実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１のシース３に用いる材料の耐摩耗試験方法を説明するための図である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１の概略断面図である。

図示するように、本実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１は、少なくとも１本の線心２と、線心２を被覆するシース３と、を備えて構成されている。

線心２は、錫めっき軟銅撚り線等の導体４と、導体４を被覆する絶縁体５と、導体４および絶縁体５を分離する紙等のセパレータ６と、を有する。なお、図１では、２本の線心２を有するいわゆる２心タイプのキャブタイヤケーブル１を例示しているが、線心２は、１本あるいは３本以上であってもよい。

絶縁体５には、充填材としてタルク（滑石）が配合されたＥＰゴムが用いられる。このＥＰゴムには、加硫剤（または架橋剤）および加硫促進助剤（または架橋促進助剤）が配合されている。また、必要に応じて、ナフテン系オイル等の可塑剤、炭酸カルシウム、クレー（粘土）等の充填材（増量材）、パラフィン等の成形性向上のための滑性付与剤が配合される。また、ＥＰゴムは、硫黄加硫されたもの、および過酸化物加硫されたもののいずれでもよいが、過酸化物加硫されたＥＰゴムを絶縁体５に用いることにより、絶縁体５の耐熱性をさらに向上させることができる。

シース３には、ＮＲゴム、ＥＰゴム、ＮＢＲゴム、およびＳＢＲ（スチレンブタジエン）ゴムが配合されたブレンドゴムが用いられる。このブレンドゴムには、加硫剤（または
架橋剤）および加硫促進助剤（または架橋促進助剤）が配合されている。また、必要に応じて、ナフテン系オイル等の可塑剤、炭酸カルシウム等の充填材（増量材）、酸化防止剤、ステアリン酸等の分散材が配合される。このブレンドゴムは、例えば、ＮＲゴムと、ＥＰゴムとしてのＥＰＤＭ（エチレンプロプレンジエン）ゴムおよびＮＢＲゴムのカーボンマスターバッチと、ＳＢＲのカーボンマスターバッチと、加硫剤（または架橋剤）および加硫促進助剤（または架橋促進助剤）と、必要に応じて、ナフテン系オイル等の可塑剤、炭酸カルシウム等の充填材（増量材）、酸化防止剤、およびステアリン酸等の分散材と、をミキサーに入れて混合することにより作成される。ＮＢＲゴムを配合することにより、それがＮＲゴムとＥＰゴムとのバインダーとして機能し、ＮＲゴムとＥＰゴムとのなじみがよくなり、シース３の品質のばらつきが小さくなる。

本実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１では、絶縁体５にタルクが充填材として配合されたＥＰゴムが用いている。ＥＰゴムはＮＲゴムよりも耐熱性に優れている。また、タルクは、マグネシウムを主成分とする層状鉱物であり、充填材としてＥＰゴムに配合することにより、ＥＰゴム中に堆積して、タルクの堆積方向つまりＥＰゴムの厚さ方向の寸法安定性を向上させる。このため、充填材としてタルクが配合されたＥＰゴムを線心２の絶縁体５に用いることにより、絶縁体５の耐熱性および耐圧性が向上し、耐熱性および耐圧性のいずれを確保するためにも絶縁体５を厚くする必要がなくなる。このため、キャブタイヤケーブル１の大径化、重量増加、および柔軟性低下を防止することができる。

以上の点を確認するため、本発明者は、キャブタイヤケーブル１において線心２の絶縁体５にＮＲゴムを用いた比較品と、この比較品と同等の耐圧性を実現するキャブタイヤケーブル１の試作品と、を作製した。ただし、シース３には、試作品および比較品ともに、ＮＲゴムに、ＳＢＲゴム、加硫剤、加硫促進助剤、ナフテン系オイル等の可塑剤、炭酸カルシウム等の充填材、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、およびステアリン酸等の分散材が配合された同一材料を用いている。

比較品は、定格温度６０℃、許容電流１９Ａで、外径寸法が１２．６ｍｍ、単位長当りの重量が２２５ｇ／ｍであるのに対して、試作品は、定格温度８０℃、許容電流２３Ａで、外径寸法が１１．１ｍｍ、単位長当りの重量が１８０ｇ／ｍであり、試験品は、比較品に比べて、スリム化および軽量化を図ることができる一方、より優れた耐熱性を実現できることが確認された。

つぎに、本発明者は、作製した試作品および比較品のそれぞれを試験対象７として、以下の要領で柔軟性試験を実施した。すなわち、図２に示すように、試験対象７の先端部７０を水平台８の端から水平方向に突出させた状態で試験対象７を水平台８上に載置する。そして、水平台８からの試験対象７の先端部７０の突出長Ｌを変化させながら、試験対象７の先端部７０の撓み量Ｄを計測した。

この柔軟性試験の試験結果を図３に示す。ここで、横軸は試験対象７の先端部７０の突出長Ｌ（ｍｍ）、縦軸は試験対象７の先端部７０の撓み量Ｄ（ｍｍ）である。

図３において、実線のグラフ１０は試作品の実験結果を示しており、点線のグラフ１１は比較品の実験結果を示している。図示するように、いずれの突出長Ｌにおいても、試作品の方が比較品よりも撓み量Ｄが大きく、このことから、試作品の方が比較品よりも柔軟性が高いことが分かった。

また、本実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１では、シース３に、ＮＲゴム、ＥＰゴム、ＮＢＲゴム、およびＳＢＲゴムが配合されたブレンドゴムを用いている。ＥＰゴムは、ＮＲゴムに比べて耐候性も優れているので、シース３にＮＲゴムおよびＥＰゴムが配
合されたブレンドゴムを用いることにより、ＮＲゴムにオゾン劣化防止剤を添加しなくてもシース３の耐候性を向上させることができる。また、ＮＢＲゴムおよびＳＢＲゴムは、耐摩耗性に優れているので、シース３の材料となるブレンドゴムにＮＢＲゴムおよびＳＢＲゴムを配合することにより、シース３の耐摩耗性を向上させることができる。

以上の点を確認するため、本発明者は、ＮＲゴム、ＥＰゴム（ＥＰＤＭゴム）、ＮＢＲゴム、ＳＢＲゴム、加硫剤、加硫促進助剤、ナフテン系オイル等の可塑剤、炭酸カルシウム等の充填材、酸化防止剤、およびステアリン酸等の分散材が配合された材料からなる板状の試験片（試験片Ａと呼ぶ）と、ＮＲゴム、ＳＢＲゴム、加硫剤、加硫促進助剤、ナフテン系オイル等の可塑剤、炭酸カルシウム等の充填材、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、およびステアリン酸等の分散材が配合された材料からなる板状の試験片（試験片Ｂと呼ぶ）とを、ともに同一寸法（長さ：１２０ｍｍ、幅：１０ｍｍ、厚さ：２ｍｍ）で作製した。そして、オゾン濃度５０ｐｐｈｍ、温度４０℃の試験環境下において、試験片Ａ、Ｂを静的４０％伸長の状態（張力を加えて自然長状態から４０％伸ばした状態）にして、ひび割れの発生を観察した。その結果、ＥＰゴムが配合されていない試験片Ｂでは、２４時間経過後には、長さ３ｍｍ以上のひび割れが表面に多数発生したが、試験片Ａでは、７２時間経過後であっても、視認できるひび割れは表面に発生しなかった。このことから、ＥＰゴムが配合された試験片Ａの方が、オゾン劣化防止剤が配合された試験片Ｂよりも耐候性が高いことが分かった。

つぎに、本発明者は、ＮＲゴム、ＥＰゴム（ＥＰＤＭゴム）、ＮＢＲゴム、ＳＢＲゴム、加硫剤、加硫促進助剤、ナフテン系オイル等の可塑剤、炭酸カルシウム等の充填材、酸化防止剤、およびステアリン酸等の分散材が配合された材料からなる円板状の試験片（試験片Ｃと呼ぶ）と、ＮＲゴム、ＳＢＲゴム、加硫剤、加硫促進助剤、ナフテン系オイル等の可塑剤、炭酸カルシウム等の充填材、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、およびステアリン酸等の分散材が配合された材料からなる円板状の試験片（試験片Ｄと呼ぶ）とを、ともに同一寸法（直径：５４．５ｍｍ、厚さ：２０ｍｍ）で作製した。そして、図４に示すように、試験片Ｃ、Ｄの外周面を６０ｒｐｍで回転する直径約３５０ｍｍの摩耗円板９に押し当てて摩耗状態を観察した。ここで、一端部９１が摩耗円板９の中心から上方約３００ｍｍに固定され、かつ、他端部９２に１ｋｇの重り９３が取り付けられた長さ４５ｍｍ、重量６００ｇのアーム９０の中央に試験片Ｃ、Ｄを取り付けて、その外周を摩耗円板９に押し当てた。そして、試験片Ｃ、Ｄそれぞれについて、摩耗円板９を６００回転させた後の摩耗体積を、摩耗重量（試験前重量と試験後（摩耗円板６００回転後）重量との差分）および比重から算出した。その結果、試験片Ｄの摩耗体積が約５．５ｃｍ^３であるのに対して、試験片Ｃの摩耗体積は、約３．７ｃｍ^３であり、ＥＰゴムおよびＮＢＲゴムが配合された試験片Ｃは、ＥＰゴムおよびＮＢＲゴムが配合されていない試験片Ｄに比べて耐摩耗性が約１．５倍に向上したことが確認された。

以上、本発明の一実施の形態について説明した。

本実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１では、ＮＲゴムとＮＲゴムに比べて耐候性も優れているＥＰゴムとが配合されたブレンドゴムをシース３に用いているので、シース３の材料となるＮＲゴムにオゾン劣化防止剤を添加しなくても、シース３の耐候性を改善することができる。したがって、本実施の形態によれば、オゾン劣化防止剤を用いることなく、耐候性に優れたキャブタイヤケーブル１を提供することができる。

また、本実施の形態において、シース３の材料として用いるブレンドゴムにＮＢＲゴムを配合することにより、ＮＢＲゴムが、このブレンドゴムに含まれているＮＲゴムとＥＰゴムとのバインダーとして機能して、ＮＲゴムとＥＰゴムとのなじみがよくなり、これによりシース３の品質のばらつきが小さくなり、キャブタイヤケーブル１の製造品質を向上
させることができる。

また、本実施の形態において、シース３の材料として用いるブレンドゴムにＮＢＲゴムおよびＳＢＲゴムを配合することにより、キャブタイヤケーブル１の耐摩耗性を向上させることができる。

ところで、キャブタイヤケーブルにおいて、線心の導体に電流が流れると、導体が自身の電気抵抗により発熱する。この発熱量は、導体を流れる電流値によって定まるため、線心の絶縁体には、導体を流れる電流値に応じて定まる発熱量による温度上昇に耐えられる程度の耐熱性が要求される。線心の絶縁体にＮＲゴムを用いた従来のキャブタイヤケーブル（例えば特許文献１）では、絶縁体を厚くすることにより、要求される耐熱性を満たしている。キャブタイヤケーブルに対しては高耐熱性が要求されるため、線心の絶縁体が厚くなり、キャブタイヤケーブルの大径化および重量増加を招くとともにキャブタイヤケーブルの柔軟性が低下して、キャブタイヤケーブルが取り回し難くなる。

なお、ＮＲゴムよりも耐熱性に優れたＥＰゴムを線心の絶縁体に用いた高耐熱性のキャブタイヤケーブルが提案されているが、ＥＰゴムはＮＲゴムに比べて耐圧性に劣る。このため、線心の絶縁体にＥＰゴムを用いたキャブタイヤケーブルにおいても、耐圧性確保のために、結局は、線心の絶縁体を厚くする必要がある。これにより、キャブタイヤケーブルの外径および重量が増加するとともにキャブタイヤケーブルの柔軟性が低下して、キャブタイヤケーブルが取り回し難くなる。

これに対して、本実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１では、線心２の絶縁体５に充填材としてタルクが配合されたＥＰゴムを用いている。上述したように、ＥＰゴムはＮＲゴムよりも耐熱性に優れている。また、タルクは、マグネシウムを主成分とする層状鉱物であり、充填材としてＥＰゴムに配合することにより、ＥＰゴム中に堆積して、タルクの堆積方向つまりＥＰゴムの厚さ方向の寸法安定性が向上し、絶縁体５の耐圧性が向上する。したがって、耐熱性および耐圧性のいずれを確保する上においても絶縁体５を厚くする必要がなくなるので、キャブタイヤケーブル１の外径・重量の増加および柔軟性の低下を防止することができる。これにより、耐候性に加えて、耐熱性および耐圧性に優れ、かつ取り回しの容易なキャブタイヤケーブル１を提供することができる。

また、本実施の形態において、過酸化物加硫されたＥＰゴムを線心２の絶縁体５に用いることにより、キャブタイヤケーブル１の耐熱性をさらに向上させることができる。

なお、上述したように、ＥＰゴムは、ＮＲゴムに比べて耐圧性が低い。このため、シース３の材料にＥＰゴムを配合して、その分だけＮＲゴムを減量するとシース３の強度が低下するが、この程度のシース３の強度低下は、炭酸カルシウム等の充填材の配合量を減らしてＮＲゴムの減少量を抑制することにより防止することができる。

なお、上記の実施の形態に係るキャブタイヤケーブル１おいて、線心２から絶縁体５を省略して、線心２を、導体４と、導体４をシース３から分離するセパレータ６と、により構成してもよい。このような線心２が導体４およびセパレータ６で構成されたキャブタイヤケーブル１は、例えば溶接機用のキャブタイヤケーブルとして利用可能である。

１：キャブタイヤケーブル ２：線心 ３：シース ４：導体 ５：絶縁体 ６：セパレータ ７：試験対象 ８：水平台 ９：摩耗円板 ７０：試験対象７の先端部 ９０：アーム ９１、９２：アーム９０の端部 ９３：重り

Claims (4)

1. 少なくとも１本の線心と、
   前記線心を被覆するシースと、を備え、
   前記シースは、天然ゴムおよびエチレンプロピレンゴムが配合されたブレンドゴムで形成されている
   ことを特徴とするキャブタイヤケーブル。
2. 請求項１に記載のキャブタイヤケーブルであって、
   前記シースを形成するブレンドゴムには、ニトリルゴムがさらに配合されている
   ことを特徴とするキャブタイヤケーブル。
3. 請求項２に記載のキャブタイヤケーブルであって、
   前記シースを形成するブレンドゴムには、スチレンブタジエンゴムがさらに配合されている
   ことを特徴とするキャブタイヤケーブル。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のキャブタイヤケーブルであって、
   前記線心は、
   導体と、
   前記導体を被覆する絶縁体と、を有し、
   前記絶縁体は、充填材としてタルクが配合されたエチレンプロピレンゴムで形成されている
   ことを特徴とするキャブタイヤケーブル。

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