JP3919278B2

JP3919278B2 - 架橋剤入りテープの製造方法

Info

Publication number: JP3919278B2
Application number: JP02269197A
Authority: JP
Inventors: 克彦高橋
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2017-02-05
Also published as: JPH10224936A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、架橋剤入りテープの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電力ケーブルの中間接続における補強絶縁層の形成にテープを使用するものがある。そのテープの材料には、電力ケーブルの絶縁体と同じ材質のポリエチレンあるいはエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）等が主に用いられている。
【０００３】
ポリエチレンテープを用いた接続方法としては、テープジョイント（ＴＪ）とテープモールドジョイント（ＴＭＪ）とが知られている。ＴＪによる接続方法は、テープを電力ケーブルの接続部に単に巻いただけのものであり、一方、ＴＭＪによる接続方法は、テープを巻いた後にモールド処理を施すものである。また、ＥＰＲ等のゴムテープを補強絶縁層の形成に用いる場合も同様に、架橋剤入りのゴムテープをケーブル接続部に巻いた後、モールド処理を施してケーブル絶縁体と一体化する。
【０００４】
前記ＴＭＪの場合およびゴムテープによる場合、使用されるテープは、予め架橋剤を添加した未架橋のテープである。このテープの製造方法は、ポリエチレンテープの場合、材料ペレットに架橋剤を添加した架橋剤入りペレットを押出し機等の成形機を用いて所定の厚さのシートを成形した後、これを裁断によって所定の幅のテープに加工することが多い。また、ゴムテープの場合、架橋剤（加硫剤）を混練時に他の添加剤と同様に添加し、カレンダーロールやローラーヘッド押出し機などの成形機を用いてシートを成形し、該シートを裁断によってテープに加工するのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
架橋剤は、高温下において分解して分子鎖を架橋する。そして、架橋反応が進行すると樹脂の粘度が上昇し、あるところで樹脂は流動しなくなる。したがって、架橋剤入りのポリエチレンやＥＰＲを成形材料として用いる場合、材料の流動性を確保できる条件で成形を行う必要がある。そのため、押出し成形機等によるテープの成形に際しては、架橋剤の分解をなるべく低く抑えるために成形温度を下げるなどの制約が多く、製造効率を上げることは難しい。また、粘度の高い材料では、加工性が悪くなったり、加工時の発熱が大きくなってスコーチしたりする恐れがある。
【０００６】
特にゴムテープなどは、様々な添加剤を添加・混錬する工程を経て、シート加工するのが一般的であるため、架橋剤が添加された状態では、混錬工程においても発熱を抑える必要があり条件の制約が多い。
【０００７】
例えば、材料の混錬後にスクリーニングのために押出し機を用いて、メッシュで凝集した添加剤や異物等を除去する場合、より小さな異物等を除去するためには、より細かいスクリーンメッシュを用いることが望ましいが、メッシュを細かくすると、同じ温度ではメッシュを通過する樹脂の抵抗が増えて押出し機の負荷が高くなる。よって、温度を上げて樹脂の粘度を低くし、メッシュ通過時の抵抗を下げる必要がある。ところが、架橋剤が添加された材料では、上記の理由から温度を上げるのにも限界があり、温度を低く設定せざるを得ない。しかし、温度を低く設定しても、メッシュ通過時の抵抗が大きくなって発熱が生ずるため、架橋反応が進行しやすくなることから、結局は細かいメッシュの使用が制限されてしまう。この現象は、特に粘度の高いゴムにおいて顕著に生ずる。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、テープの成形時の生産性を飛躍的に向上させると共に、ゴムテープの製造に係る材料混錬時のスクリーニング効果を向上させた、架橋剤入りテープの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、次のような構成を有する。
本発明は、樹脂に架橋剤を添加してなる架橋剤入りテープの製造方法において、
ベース樹脂に架橋剤以外の添加剤を添加しかつ架橋剤を添加しない状態の樹脂を、成形温度の制約なく押出し成形によって、所定の厚さのシートまたはテープに成形加工する工程と、液状の架橋剤の浴槽の中に上記成形加工したシートまたはテープを一定温度下で一定時間くぐらせて所定量の架橋剤をシートまたはテープに含浸する工程と、架橋剤を含浸した未架橋のシートまたはテープを、一定温度に管理された恒温槽内で一定時間保管して、架橋剤をシートまたはテープの表面から内部に拡散させる工程とを含んで未架橋の架橋剤入りテープを製造することを特徴とする架橋剤入りテープの製造方法である。
【００１０】
また、本発明は、樹脂に架橋剤を添加してなる架橋剤入りテープの製造方法において、ベース樹脂に架橋剤以外の添加剤を添加しかつ架橋剤を添加しない状態の樹脂を、成形温度の制約なく押出し成形によって、所定の厚さのシートまたはテープに成形加工する工程と、上記成形加工したシートまたはテープを、液体状態または気体状態の架橋剤を塗布または印刷の技術によって所定量の架橋剤をシートまたはテープに含浸する工程と、架橋剤を含浸した未架橋のシートまたはテープを一定温度に管理された恒温槽内で一定時間保管して、架橋剤をシートまたはテープの表面から内部に拡散させる工程とを含んで未架橋の架橋剤入りテープを製造することを特徴とする架橋剤入りテープの製造方法である。
【００１１】
本発明によれば、架橋剤を含まない材料でシートを成形し、このシートまたは該シートを加工してなるテープに架橋剤を添加するので、シートの成形に際しては成形機における成形温度の制約がなくなり、シートの製造効率を上げることができる。
【００１２】
特にゴム材料の場合は、材料混錬後のスクリーニング工程で温度を上げることができ、樹脂の粘度を下げてメッシュ通過時の抵抗を軽減することができる。したがって、メッシュの目開きを従来よりも細かくして、より小さい異物等も除去することが可能となると同時に、生産性をより一層向上させることもできる。
【００１３】
本発明において、架橋剤はシートに添加しても、あるいは、シートをテープ加工した後に該テープに添加しても、最終的に得られる製品に特性上差が生ずるものではなく、要はシートを成形した後に架橋剤の添加を行えばよい。
【００１４】
また、架橋剤を添加する具体的な方法については、架橋剤を液体状態あるいは気体状態とし、これをシートまたはテープに浸漬して含浸し熟成する。より具体的には、次の（１）または（２）の含浸工程後に、（３）の拡散工程を行う方法が挙げられる。
【００１５】
（１）液状の架橋剤（常温で固体の架橋剤については融点以上の融液）の浴槽を用意し、その浴槽の中にシートまたはテープを一定時間くぐらせて、架橋剤をシートまたはテープに含浸させる。なお、架橋剤の含浸量は、温度および時間によって管理する。
（２）シートまたはテープに対し、塗布あるいは印刷等の技術によって所定量の架橋剤を含浸させる。
（３）（１）または（２）の含浸工程によって架橋剤を含浸したシートまたはテープを一定温度に管理された場所で一定時間保管することにより、架橋剤をシートまたはテープの表面から内部へ拡散させる。なお、テープ加工前に架橋剤をシートに添加した場合は、この拡散工程の後にテープ加工を行う。また、この（１）〜（３）の工程は好適な一例であり、含浸工程および拡散工程についても特に制約はない。
【００１６】
このように架橋剤が添加された未架橋テープをテープモールドジョイントによる電力ケーブルの接続部に使用することができる。その場合、架橋反応が進行していないテープで補強絶縁層を形成できるので、電力ケーブルの接続工程における加熱時に補強絶縁層とケーブル絶縁体との溶融着が容易になり、その加熱時間を短縮することができる。また、補強絶縁層中の架橋剤がほとんど消費していないため、従来よりも多くの架橋点が補強絶縁層とケーブル絶縁体との界面を通じて形成されるようになり、融点以上での該界面における機械的強度も向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態（第１実施形態および第２実施形態）を説明する。第１実施形態は、架橋剤入りポリエチレンテープの製造方法に本発明を適用した例であり、第２実施形態は、架橋剤入りＥＰＲテープの製造方法に本発明を適用した例である。
【００１８】
〔第１実施形態の製造方法〕
（工程１）低密度ポリエチレンからなるベース樹脂に、架橋剤以外の添加剤を添加後、インフレーション成形機によってシートを成形する。
（工程２）成形されたシートを液状の架橋剤の浴槽に一定温度下で一定時間くぐらせ、所定量の架橋剤を含浸する。
（工程３）架橋剤を含浸したシートを恒温層内で一定時間保管し、架橋剤をシート内で均一に拡散させる。
（工程４）架橋剤が拡散したシートを裁断でテープ加工し、架橋剤入りポリエチレンテープを製造する。
【００１９】
〔第２実施形態の製造方法〕
（工程１）ＥＰＲからなるベース樹脂に架橋剤（加硫剤）以外の添加剤を添加・混錬する。
（工程２）混錬後直ちに押出し機を通して所定のメッシュにより異物等のスクリーニングを行う。
（工程３）その後、カレンダーロール成形機によってシートを成形する。
（工程４）成形されたシートを液状の架橋剤の浴槽に一定温度下で一定時間くぐらせ、所定量の架橋剤を含浸する。
（工程５）架橋剤を含浸したシートを恒温層内で一定時間保管し、架橋剤をシート内で均一に拡散させる。
（工程６）架橋剤が拡散したシートを裁断でテープ加工し、架橋剤入りＥＰＲテープを製造する。
【００２０】
〔第１，第２実施形態に係る電力ケーブルの接続方法〕
続いて、前記第１，第２実施形態の製造方法によるポリエチレンテープおよびＥＰＲテープを用いた電力ケーブルの接続方法を説明する。図１は、本実施形態に係る電力ケーブルの中間接続部の断面図である。図２は、本実施形態に係る加熱架橋工程における電力ケーブルの中間接続部の断面図である。
【００２１】
図１に示すように、接続する電力ケーブル２，２は単心ＣＶケーブルであって、それぞれの接続部は、導体２ｂ、内部半導電層２ｃ、テーパ状に削られた絶縁体２ａ、外部半導電層２ｄ、クッション層２ｅ、アルミシース２ｆが順次露出するようペンシリング処理されている。アルミシース２ｆの外側には防食層２ｇが被覆される。二本の電力ケーブル２，２の導体２ｂ，２ｂの先端同士は、導体接続スリーブ４によって接続され、導体接続スリーブ４の外周には、内部半導電層６が形成される。そして、導体接続スリーブ４およびケーブル絶縁体２ａ，２ａの周りには、前記ポリエチレンテープあるいはＥＰＲテープを巻き付けて補強絶縁層８を形成する。
【００２２】
次に、図２に示すごとく、補強絶縁層８の表面上に外部半導電層１２をつけ、外部半導電層１２の周りにフレキシブルヒータ１４を配置する。このフレキシブルヒータ１４には、温度コントローラ１６が接続される。各電力ケーブル２のアルミシース２ｆの外面には座１８を嵌着し、この座１８に架橋用金型２０を補強絶縁層８およびフレキシブルヒータ１４を内包するようにセットする。なお、補強絶縁層８につけた外部半導電層１２および座１８は、ガスシール層２２により被覆される。
【００２３】
そして、ガスボンベ２４から架橋用金型２０内にガス圧コントローラ２６で調整された窒素ガスを入れて架橋用金型２０内を加圧し、この加圧状態でフレキシブルヒータ１４により補強絶縁層８を加熱する。この加熱により、補強絶縁層８のテープ中の架橋剤が分解し、分解により発生したラジカルによって分子鎖が架橋される。また、これと同時に、この加熱によって補強絶縁層８と電力ケーブル２の絶縁体２ａとが溶融着される。
【００２４】
以上のように製造・使用される第１実施形態のポリエチレンテープ，第２実施形態のＥＰＲテープと、従来の製造方法で得た第１比較例のポリエチレンテープ，第２比較例のＥＰＲテープとを比較評価する。
〔第１比較例の製造方法〕
（工程１）低密度ポリエチレンのベース樹脂に架橋剤を含む全ての添加剤を添加後、Ｔ−ダイ押出し機によってシートを成形する。
（工程２）成形したシートを裁断によってテープ加工し、架橋剤入りポリエチレンテープを製造する。
〔第２比較例の製造方法〕
（工程１）ＥＰＲのベース樹脂に架橋剤を含む全ての添加剤を添加・混錬する。
（工程２）混錬後直ちに押出し機を通して所定のメッシュにより異物等のスクリーニングを行う。
（工程３）その後、カレンダーロール成形機によってシートを成形する。
（工程４）成形したシートを裁断によってテープ加工し、架橋剤入りＥＰＲテープを製造する。
【００２５】
上記第１実施形態および第１比較例については、生産性（シート成形効率）を評価し、上記第２実施形態および第２比較例については、スクリーニング効果（混錬時のスクリーンメッシュの目開き（細かさ））と生産性とを評価した。
【００２６】
その評価結果を表１，２に示す。なお、表１，２において第１，第２比較例に係る値は、第１，第２実施形態を１００に規格化したときの相対値である。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【表２】

【００２９】
〔第１，第２実施形態の作用・効果〕
表１，２からわかるように、第１，第２実施形態では、架橋剤を含まない材料でシートを成形するため、シートの成形に際しては押出し機における成形温度の制約がなくなり、第１，第２比較例に対して高い生産性を得ることができる。特に第１実施形態のポリエチレンテープの場合は、第１比較例のポリエチレンテープの場合に比べて、飛躍的に生産性を向上できることがわかる。また、第２実施形態のＥＰＲテープの場合は、混錬後のスクリーニング工程において樹脂の温度を上げてメッシュ通過時の抵抗を軽減することができるため、表２に示すように、メッシュの目開きを細かくしてより小さい異物等も除去し、スクリーニング効果を第２比較例に比べ大幅に向上させることができる。
【００３０】
また、第１，第２実施形態の未架橋テープを電力ケーブル２の接続部に使用した場合は、架橋反応が進行していないテープで補強絶縁層８を形成できるので、電力ケーブル２の接続工程における加熱時に補強絶縁層８とケーブル絶縁体２ａとの溶融着が容易になり、その加熱時間を短縮することができる。また、補強絶縁層８中の架橋剤がほとんど消費していないため、より多くの架橋点が補強絶縁層８とケーブル絶縁体２ａとの界面Ａ（図１参照）を通じて形成されるようになり、融点以上での界面Ａにおける機械的強度が向上する。
【００３１】
なお、本実施形態は本発明の好適な実施の態様であり、本発明の技術的範囲は本実施形態に限定されない。例えば、前記第１，第２実施形態では、成形したシートに架橋剤を添加した後にテープ加工を行ったが、いずれの実施形態においても、シートをテープ加工した後に該テープに架橋剤を添加してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明によれば、架橋剤入りテープの製造方法において、架橋剤を含まない材料でシートを成形し、このシートまたは該シートを加工してなるテープに架橋剤を添加するので、シートの成形に際しては成形機における成形温度の制約がなくなり、シートの製造効率を上げることができる。
特にゴム材料の場合は、材料混錬後のスクリーニング工程で温度を上げることができ、樹脂の粘度を下げてメッシュ通過時の抵抗を軽減することができる。したがって、メッシュの目開きを従来よりも細かくして、より小さい異物等も除去することが可能となると同時に、テープ成形時の生産性を飛躍的に向上させることができる。
また、ゴムテープの製造に係る材料混錬時のスクリーニング効果を大幅に向上させることができる。また、電力ケーブルの接続部において、補強絶縁層とケーブル絶縁体との溶融着にかかる加熱時間を短縮することができる。また、より多くの架橋点を補強絶縁層とケーブル絶縁体との界面を通じて形成し、融点以上での界面における機械的強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る電力ケーブルの中間接続部の分解図である。
【図２】本実施形態に係る加熱架橋工程における電力ケーブルの中間接続部の断面図である。
【符号の説明】
２電力ケーブル
２ａケーブル絶縁体
２ｂケーブル導体
８補強絶縁層

Claims

樹脂に架橋剤を添加してなる架橋剤入りテープの製造方法において、
ベース樹脂に架橋剤以外の添加剤を添加しかつ架橋剤を添加しない状態の樹脂を、成形温度の制約なく押出し成形によって、所定の厚さのシートまたはテープに成形加工する工程と、
液状の架橋剤の浴槽の中に上記成形加工したシートまたはテープを一定温度下で一定時間くぐらせて所定量の架橋剤をシートまたはテープに含浸する工程と、
架橋剤を含浸した未架橋のシートまたはテープを、一定温度に管理された恒温槽内で一定時間保管して、架橋剤をシートまたはテープの表面から内部に拡散させる工程とを含んで未架橋の架橋剤入りテープを製造することを特徴とする架橋剤入りテープの製造方法。
樹脂に架橋剤を添加してなる架橋剤入りテープの製造方法において、
ベース樹脂に架橋剤以外の添加剤を添加しかつ架橋剤を添加しない状態の樹脂を、成形温度の制約なく押出し成形によって、所定の厚さのシートまたはテープに成形加工する工程と、
上記成形加工したシートまたはテープを、液体状態または気体状態の架橋剤を塗布または印刷の技術によって所定量の架橋剤をシートまたはテープに含浸する工程と、
架橋剤を含浸した未架橋のシートまたはテープを一定温度に管理された恒温槽内で一定時間保管して、架橋剤をシートまたはテープの表面から内部に拡散させる工程とを含んで未架橋の架橋剤入りテープを製造することを特徴とする架橋剤入りテープの製造方法。