JP5547300B2 - 走水防止型水中用電力ケーブル - Google Patents
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Description
[1]複数の素線間に水密性材料を充填して撚り合わせて形成された水密性導体と、ポリオレフィン系のゴム及び/又は樹脂100重量部、カーボンブラック10〜100重量部、及び脂肪族系のアルキルパーオキサイド0.3〜3.0重量部を配合した混合物を主成分とする導電性材料から形成されるとともに、加熱により架橋処理を施された内部半導電層と、ポリオレフィン系のゴム及び/又は樹脂を主成分とする絶縁被覆材料から形成された絶縁層と、外部半導電層と、をこの順に有するケーブルコアを備えたことを特徴とする走水防止型水中用電力ケーブル。
[2]前記内部半導電層を構成する脂肪族系のアルキルパーオキサイドは、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン及び2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3のうちの1つの化合物、又はその混合物であることを特徴とする前記[1]に記載の走水防止型水中用電力ケーブル。
[3]前記内部半導電層を構成するポリオレフィン系のゴム及び/又は樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合(EVA)樹脂及びエチレンアクリル酸エチル共重合(EEA)樹脂のうちの1つの化合物、又はエチレン酢酸ビニル共重合(EVA)樹脂、エチレンアクリル酸エチル共重合(EEA)樹脂及びエチレンプロピレン(EP)ゴムから選ばれた2種以上の混合物であることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の走水防止型水中用電力ケーブル。
[4]前記内部半導電層を構成するポリオレフィン系のゴム及び/又は樹脂は、前記ポリオレフィン系のゴム及び樹脂の混合物であり、前記ゴムの混合割合は前記樹脂よりも少ない量であることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の走水防止型水中用電力ケーブル。
2 内部半導電層
3 絶縁層
4 外部半導電層
10 走水防止型電力ケーブル(ケーブルコア)
図1は、本発明を実施するための形態(本実施の形態)に係る走水防止型電力ケーブルを構成するケーブルコアを模式的に示す断面図である。図1に示すように、本実施の形態に係る走水防止型電力ケーブル10は、複数の素線間に水密性材料を充填して撚り合わせて形成された水密性導体1と、ポリオレフィン系のゴム及び/又は樹脂100重量部、カーボンブラック10〜100重量部、及び脂肪族系のアルキルパーオキサイド0.3〜3.0重量部を配合した混合物を主成分とする導電性材料から形成されるとともに、加熱により架橋処理を施された内部半導電層2と、ポリオレフィン系のゴム及び/又は樹脂を主成分とする絶縁被覆材料から形成された絶縁層3と、外部半導電層4と、をこの順に有して構成されている。なお、走水防止型電力ケーブル10は、図1に示すように、水密性導体1、内部半導電層2、絶縁層3及び外部半導電層4からなる1本のケーブルコア(例えば、外径35mm)から構成されており、このケーブルコアを備えた走水防止型電力ケーブル10は、そのケーブルコアの外周に遮蔽層、シース下走水防止テープ、シース、防護層等が用途により適宜設けられる構造である。また、図示はしないが、ケーブルコアの外周に遮蔽層、シース下走水防止テープ、シース、防護層等が設けられたものを2〜3本束ねたものとして構成されたものであっても良い。
本実施の形態に用いられる水密性導体1は、複数の素線間の隙間に水密性材料を充填して撚り合わせて形成される。素線及び水密性材料を構成する材料としては、特に制限はなく、汎用されている材料を用いることができる。例えば、素線としては、外径が1〜12mmの銅線、アルミ線等からなるものを挙げることができる。また、素線は、通常同一外径のもの7〜127本を撚り合わせることによって用いられるが、場合によっては外径の異なる導体を組み合わせて使用する場合があり、この場合は様々な本数の素線が撚り合わされて使用される。複数の素線間に充填される水密性材料としては、例えば、ブチルゴム等のゴム若しくは樹脂、又はポリブテン等の高粘度油を挙げることができる。
本実施の形態において、内部半導電層2は、走水防止型電力ケーブルにおいて、導体と絶縁層の間にあり、平滑かつ密着した界面を形成することで、電界集中部位の発生を防ぎ、そのことによってケーブル全体の耐電圧特性を向上させるために用いられる。
本実施の形態において、絶縁層3は、走水防止型電力ケーブルにおいて、導体に加わる高電圧を絶縁するために用いられる。
本実施の形態において、外部半導電層4は、走水防止型電力ケーブルにおいて、絶縁層の遮蔽のために用いられる。
上述の構成を採用することで、走水防止型電力ケーブルに要求される電気性能が良好に保持されるとともに、水密性導体1と内部半導電層2との間の接着状態が良好に維持され、走水を有効に防止し得る走水防止型電力ケーブルを得ることができる。これは、以下の作用によると考えられる。すなわち、内部半導電層2の構成成分として用いられる脂肪族系のジアルキルパーオキサイドは、ポリオレフィン系のゴム又は樹脂の架橋に好適な架橋剤として知られているが、架橋ポリエチレンやEPゴムの架橋剤として最も良く用いられているジクミルパーオキサイドや1,3−ビス(ターシャリブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン等の芳香族系のジアルキルパーオキサイドと比較すると、反応中間体のラジカルの安定性が低く、架橋阻害の影響を受け易いという特徴を有している。このような特性を備えた脂肪族系のジアルキルパーオキサイドとポリオレフィン系のゴム又は樹脂との混合物からなる上述の導電性材料を用いて形成された内部半導電層2において、その水密性導体1の最外層に直接接触するその最表面部分は、ケーブルが加熱架橋されている際に、接触している水密性導体1を構成する金属元素の影響により架橋の進行が阻害され、未架橋状態又は低架橋状態のまま残される。
本実施の形態の走水防止型電力ケーブルは、例えば、以下のようにして製造することができる。即ち、導体として、金属素線を撚り合わせながら、その素線と素線の隙間にゴム、樹脂ないし高粘度油等の成分を充填してなる水密性導体を作製し、その上に内部半導電層、絶縁層、外部半導電層を押出加工により成形した上で、加圧状態にて、赤外線ヒータ等により加熱し架橋処理を行う等の方法によって製造することができる。
内部半導電層として、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂(三井デュポンポリケミカル社製、商品名:エバフレックス EV450)100重量部、酸化防止剤(住友化学社製、商品名:スミライザーWX−R)0.5重量部、カーボンブラック(電気化学工業社製、商品名:デンカブラック)55重量部、及び2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン1重量部を、バンバリミキサーにて混合してペレット化し、ブチルゴム系の水密性材料(コンパウンド)を19本の素線間に充填して撚り合わせて形成された導体断面積が95mm2の水密性導体上に、1mm厚に押出して被覆するとともに、9mm厚の架橋ポリエチレンからなる絶縁層及び1mm厚の外部半導電層を一つのクロスヘッド内で同時に順次押出して被覆し、かつ内部半導電層部分の温度が180℃以上になる条件にて加熱架橋を施すことにより、走水防止型電力ケーブルの試料を得た。この試料を用いて、下記の加工性試験、走水性試験及び加熱変形性試験を実施した。使用した内部半導電層の構成成分の配合及び試験の結果を表1に示す。
加工性は、上記のモデルケーブル作製の可否で判定した。ケーブル内部半導電層の押出機にて成型ができたものを○、できなかったものを×として評価した。
走水性試験は、5m長の試料の片端に3MPaの水圧を加え、24時間後に他端から水が漏れてくるか否かを評価の指標とし、漏れてきた場合を×、漏れてこなかった場合を○として評価した。
加熱変形性は、ケーブルの半割試料を95℃の恒温槽中で、5kgの荷重を加え、内部半導電層の変形の大小を指標とし、変形量50%未満の場合を○、50%以上の場合を×として評価した。
内部半導電層の構成成分の配合を表1に示すように変えたこと以外は、実施例1と同様にして、走水防止型電力ケーブルの試料を得た。これらの試料を用いて、上記の加工性試験、走水性試験及び加熱変形性試験を実施した。使用した内部半導電層の成分の配合及び試験の結果を表1に示す。なお、内部半導電層の構成成分として、
実施例4では、エチレンアクリル酸エチル共重合樹脂(日本ユニカー社製、商品名:DPDJ−9169)100重量部、及び2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン1重量部、
実施例5では、エチレンプロピレンゴム(JSR社製:商品名:EP21)10重量部とエチレン酢酸ビニル共重合樹脂90重量部の混合物、及び2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン1重量部、
実施例2では、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3の1重量部、
実施例3では、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンと2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3とを各0.5重量部、
実施例6では、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン0.3重量部、
実施例7では、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン3.0重量部、
実施例8では、エチレンプロピレンゴム10重量部とエチレンアクリル酸エチル共重合樹脂90重量部の混合物、及び2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン1.0重量部をそれぞれ用いた。
内部半導電層の構成成分の配合を表1に示すように変えたこと以外は、実施例1と同様にして、走水防止型電力ケーブルの試料を得た。これらの試料を用いて、上記の加工性試験、走水性試験及び加熱変形性試験を実施した。使用した内部半導電層の成分の配合及び試験の結果を表1に示す。なお、内部半導電層の構成成分として、比較例1では、ブチルゴム(JSR社製、商品名:JSR BUTYL 065)100重量部、及びプロセス油(出光興産社製、商品名:PW−90)30重量部を用い、また、比較例2では、ジクミルパーオキサイドの1重量部を用いた。
水密性導体内に充填される水密性材料(コンパウンド)と類似のブチルゴムを使用した比較例1の場合、一般的なケーブルの内部半導電層用の押出成型機では満足な形が得られず(ケーブル試料を製造することができず)、加工性に劣ることが確認された。このため、走水性試験及び加熱変形性試験は実施することができなかった。一方、エチレン酢酸ビニル共重合(EVA)樹脂やエチレンアクリル酸エチル共重合(EEA)樹脂をベースにした配合の化合物や混合物からなる実施例1〜8の場合は、一般的なケーブルの内部半導電層と特性が類似しており、問題なく成形加工できることが確認された。
Claims (4)
- 複数の素線間に水密性材料を充填して撚り合わせて形成された水密性導体と、
ポリオレフィン系のゴム及び/又は樹脂100重量部、カーボンブラック10〜100重量部、及び脂肪族系のアルキルパーオキサイド0.3〜3.0重量部を配合した混合物を主成分とする導電性材料から形成されるとともに、加熱により架橋処理を施された内部半導電層と、
ポリオレフィン系のゴム及び/又は樹脂を主成分とする絶縁被覆材料から形成された絶縁層と、
外部半導電層と、をこの順に有するケーブルコアを備えたことを特徴とする走水防止型水中用電力ケーブル。 - 前記内部半導電層を構成する脂肪族系のアルキルパーオキサイドは、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン及び2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3のうちの1つの化合物、又はその混合物であることを特徴とする請求項1に記載の走水防止型水中用電力ケーブル。
- 前記内部半導電層を構成するポリオレフィン系のゴム及び/又は樹脂は、エチレン酢酸ビニル共重合(EVA)樹脂及びエチレンエチルアクリレート共重合(EEA)樹脂のうちの1つの化合物、又はエチレン酢酸ビニル共重合(EVA)樹脂、エチレンアクリル酸エチル共重合(EEA)樹脂及びエチレンプロピレン(EP)ゴムから選ばれた2種以上の混合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の走水防止型水中用電力ケーブル。
- 前記内部半導電層を構成するポリオレフィン系のゴム及び/又は樹脂は、前記ポリオレフィン系のゴム及び樹脂の混合物であり、前記ゴムの混合割合は前記樹脂よりも少ない量であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の走水防止型水中用電力ケーブル。
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