JP5596854B2

JP5596854B2 - フィラーコード及びその製造方法

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Publication number: JP5596854B2
Application number: JP2013510639A
Authority: JP
Inventors: アイスペルト，カール−ハインツ; シェーヌン，トーマス
Original assignee: GARNTEC GmbH
Current assignee: GARNTEC GmbH
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: CA2799632A1; EP2572361A1; PL2572361T3; KR20130024928A; WO2011144740A1; SMT201400075B; KR101417569B1; DE102010029233A1; AU2011254548A1; DK2572361T3; EP2572361B1; ZA201208724B; SI2572361T1; AU2011254548B2; ES2466016T3; JP2013531142A; US20130065049A1; PT2572361E; AU2011254548A9

Description

本発明は、例えば、正確にケーブル中の隙間を埋めるのに、そして、水に対して長手方向にケーブルをシールするのに適しているフィラーコード、及びその製造方法に関する。

現在、ケーブル工業では、ゲル化合物（例えば、ゼリー状のもの）、膨潤性の粉体、膨潤性の不識布、又は細い膨潤性の糸が、長手方向に水をシールした（water-sealed）ケーブルの製造にフィラーとして使用されている。いくつかのストランド（strands）を集めてケーブルを形成する製造方法は、結果として隙間の形成をもたらし、ケーブルへの水の浸入を防ぎ、ケーブルをシールするために、このような隙間は埋められなければならない。さらに、フィラーが加えられる場合、外側のギャップが埋められるとき、ケーブルがその正確な形状を維持することを保証するように注意しなければならない。細いケーブル又は比較的小さな隙間を有するケーブルの場合、ギャップを埋めるために膨潤性の糸の使用が頻繁に試みられてきた。しかしながら、太いケーブル又は大きな空間を有するケーブルの場合、例えば、ポリプロピレン糸、ポリエチレン糸、又は、ジュート（jute）、サイザル（sisal）あるいは紙の糸等の一般的な市販のフィラーで、空間を完全に埋めることができず、また、ケーブルの均一な形状を保証することができなかった。さらに、多大な努力によってのみ、膨潤性の粉体又はゲル化合物の導入により、太いケーブル又は大きな空間を有するケーブルを水に対して長手方向にシールすることができた。多くのフィラーは導電性がなく、さらに半導体又は導電性のフィラーが多くの種類のエネルギーケーブルに推奨されるので、これまでのところ、要求のすべてを同時に満たすことができなかった。

特許文献１は、（ａ）少なくとも１つの光ファイバを含む少なくとも１つの光伝送エレメントを有するケーブルコアと、（ｂ）紙含有材料の第１のシース（sheath）であって、少なくとも１つの光伝送エレメントを囲む第１のシースと、（ｃ）第１のシースを囲み、プラスチックで形成された材料を含むケーブルジャケットとを有する光ケーブルを開示する。しかしながら、このタイプの光ケーブルは、ギャップの不十分な埋め込み、ひいては長手方向の不十分な耐水性（water-tightness）の問題に悩まされる。

特許文献２は、ソリッドロープケーブルとしてデザインされた導電性ケーブルの最外層が作られ、オープンワイヤ層を形成し、そして、紙ひも、麻ひも、プレスボード、又はグラファイト紙等の半導体物質の安価なフィラーが、オープンストランド層の導電ワイヤ間に配置されることを特徴とし、半導体物質が最外層のためのフィラーとして使用されない場合、導電性ケーブルの最外層は導電性シースによって囲まれることを特徴とする高電圧電気ケーブルを開示する。

特許文献３は、特別な使用状態にさらされる通信用及びセキュリティシステム用、特に激しい振動にさらされる（具体的には、鉄道線路のレールに設置する）システム用のケーブルを開示する。これらのケーブルは、ペア、４つのグループ、又は他のタイプのストランドのグループに組合わされ、ジャケットによって囲まれるストランドから構成され、４つのグループ、ペア、又は他のタイプのストランドのグループの絶縁導体はリッツ線から構成される。内部ダンピングエレメントは中心領域に提供され、他のダンピングエレメントは絶縁導体の周りに配置される。絶縁導体は、ストランドが互いに対して緩く位置するように固定される。いくつかのこのような基本エレメントが集められ、層に配置され得、そして、中間のダンピングエレメントによって囲まれる。もたらされた構成はジャケットによって囲まれる。特許文献３で開示されたケーブルはまた、使用されるフィラー材がケーブルの形状を適切にサポートしないために、ギャップの不十分な充填に悩まされる。

独国特許出願公開第１０２００６０１８５３６号明細書独国特許発明第５９３４４４号明細書独国特許出願公開第１９８３９９００号明細書

従って、本発明の目的は、異なるタイプのケーブルの、長手方向の耐水性、導電性、成形性、及び適合性に関して、上述した要求特性の全てを満たすことができるフィラーを提供することである。

また、本発明の目的は、（ｉ）紙と、（ｉｉ）他の、膨潤性の平らな、又は丸いフィラー材、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸とからなるコアと、任意に、前記コアの周りのカバーとしての膨潤性の不織布と、カバーを備えるか否かに関わらず、前記コアを保護するために、前記コアの周りに巻き付けられる膨潤性の糸とを備えるフィラーコードを提供することである。

本発明のフィラーコードの長手方向の耐水性は、フィラーの少なくとも２０％、好ましくは少なくとも５０％が水と接触すると膨張する材料から構成されることで達成される。好ましい実施形態によれば、本発明のフィラーコードは、水と接触すると膨張する材料で、好ましくは２０〜１００％、より好ましくは７０〜１００％、そして特に１００％構成される。

他の好ましい実施形態では、フィラーコードは、少なくとも部分的に導電性を有する。一実施形態によれば、例えば、本発明のフィラーは、１０^９Ω以下、好ましくは１０^８Ω以下、より好ましくは１０^４Ω以下の、例えば１０００〜２０００Ωの範囲の表面抵抗率、及び／又は、１０^１０Ω×ｃｍ以下、好ましくは１０^９Ω×ｃｍ以下、より好ましくは１０^５Ω×ｃｍ以下の、例えば略１×１０^５Ω×ｃｍ〜略１×１０^７Ω×ｃｍの範囲の体積抵抗率を備える。

本発明によれば、フィラーコードのこのような導電性は、導電性で膨潤性のフィラー、膨潤性の不織布、及び／又は膨潤性の糸を使用することによって達成される。膨潤性のフィラーを導電性にするために、例えば、導電性の材料を含有する他の膨潤性で、平らな又は丸いフィラーの重量に基づいて、通常５００ｗｔ％まで、好ましくは２００ｗｔ％まで、特に１００ｗｔ％の重量の、カーボンブラック、及び／又はグラファイト、及び／又は金属粉末が、膨潤性のフィラーに添加され得る。

他の実施形態では、任意に、コアの周りに巻かれる膨潤性の不織布が、導電性又は非導電性で膨潤性の不織布から構成され得る。導電性で膨潤性の不織布が使用される場合、膨潤性のフィラーとともに、上述されたように、導電性材料は膨潤性の不織布に組み込まれ得る。他の実施形態では、導電性で膨潤性の糸はまた独創的に使用され得る。

本発明に使用され得る紙はセルロースから構成されてもよく、通常製紙マシンで製造され、（規格DIN EN ISO 12625-6によれば）５〜７０ｇ／ｍ^２、好ましくは１５〜５０ｇ／ｍ^２、特に３０〜４０ｇ／ｍ^２の範囲の坪量を有する。本発明で使用され得る紙の実施例は、記号KR 40及び／又はKR 50でGlatz社から市販されているものである。

本発明で使用される、膨潤性で、平らな又は丸いフィラーは、ファイバ又はスレッド（糸状のもの，thread）から構成され得る。通常、このような材料は、膨潤性の、導電性の、半導体の、又は非導電性の膨張不織布であり得る。膨潤性で、平らな又は丸いフィラーは好ましくは、所望の坪量の、市販され獲得できる低コストの紙、又はポリエステル不織布である。導電性の膨潤性で、平らな又は丸いフィラーが使用されると（例えば、略１０００〜略２０００Ωの表面抵抗率、及び／又は、略１×１０^５〜略１×１０^７Ω×ｃｍ）の体積抵抗率、導電性材料を含有する他の膨潤性で、平らな又は丸いフィラーの重量に基づいて、通常５００ｗｔ％まで、好ましくは２００ｗｔ％まで、特に１００ｗｔ％の重量の、カーボンブラック、及び／又はグラファイト、及び／又は金属粉末が、膨潤性で平らなフィラーとして通常使用されるポリマー又はポリマーブレンドに添加され得る。

本発明で使用され得る膨潤性の不織布は、例えば、ポリオレフィンファイバ、ビスコースファイバ、ポリエステルファイバ、セルロースファイバ、又はこれらのファイバの組合せ、又はポリマーフィラメントの不織布等のステープルファイバの不織布であり得る。膨潤性の不織布は好ましくは、ポリエステルファイバから製造される。本発明の使用される膨潤性の不織布は通常、親水性であり、１０〜１８０ｇ／ｃｍ^２、好ましくは３０〜１００ｇ／ｃｍ^２、特に５０〜８０ｇ／ｃｍ^２の範囲の坪量を有する。本発明の使用される膨潤性の不織布は、熱溶着法、スピン溶着法、メルトブロー法、又は脱水法によって、又は、当業者に公知の他の方法によって、当業者に公知の方法で製造される。本発明の使用に好ましい親水性の膨潤性の不織布は通常、例えば９０°未満の水接触角を有するポリエステルファイバ等の親水性のファイバから構成される。他の実施形態では、例えばポリエステルファイバ等のステープルファイバから形成された不織布は、例えば高吸収性のポリマー等のアクリル酸ポリマーで処理される。本発明によれば、導電性又は非導電性で膨潤性の不織布が使用され得る。導電性で膨潤性の不織布が使用される場合、膨潤性のフィラーとともに既に上述された導電性材料が膨潤性の不織布に組み込まれ得る。一実施形態では、例えばGarnTec社から得ることができる一般的に市販された、導電性又は半導体の膨潤
性の不織布が使用され得る（例えば、GTSB 50）。

本発明に使用され得る膨潤性の糸は所望の長さの糸であってもよい。そして、前記膨潤性の糸は、膨潤性の物質、好ましくは高吸収性ポリマー（例えばアクリル酸コポリマー）で処理された、例えば１又は複数のポリエステルスレッドから構成され；５〜１２０Ｎ、好ましくは４０〜８０Ｎ、特に５０〜６０Ｎの引裂強度を備え；少なくとも２０ｍＬ／ｇ、理想的には３５〜６０ｍＬ／ｇの固有水分吸収を有する。本発明によれば、GarnTec社から市販されて得ることができる、例えばWPB 5000等の膨潤性の糸が使用され得る。

本発明のフィラーコードは通常、４〜１４０ｍｍ、好ましくは８〜８０ｍｍの直径を有する。本発明のフィラーコードは、丸、平ら、多角形、楕円等を含む多種多様の幾何学的形状を有し得る。

本発明のフィラーコードでは、コア中の、（ｉ）紙と、（ｉｉ）他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー材料、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸との比率は通常、２０：８０〜８０：２０、好ましくは４０：６０〜６０：４０の範囲であり；特に前記比率はコンポーネントの重量に基づいて、３０：７０である。

（ｉ）紙と、（ｉｉ）他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸との使用される混合物は通常、上記コンポーネントの均一混合物状のストリップである。本発明の好ましい実施形態では、（ｉ）紙と、（ｉｉ）他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸とのコアは、カバー状の膨潤性の不織布の層によって囲まれる。膨潤性の不織布のこの層は、導電性、半導体、又は非導電性の膨潤性の不織布から構成され得る。

本発明のフィラーコードを固定するために使用される膨潤性の糸は、（ｉ）紙と、（ｉｉ）他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸とのコアを囲み；すなわち、膨潤性の糸がコアの周りに巻かれ、カバーを備えるか否かに関わらず、コアを保護する。本発明によれば、巻き付けは、スパイラル状又は交差状に膨潤性の糸の巻き付けを実行し得る。本発明のフィラーコードの総重量に基づく膨潤性の糸の比率は通常、０．５〜４０ｗｔ％、好ましくは０．８〜２０ｗｔ％、特に１〜５ｗｔ％の範囲である。

さらに、本発明によれば、フィラーコードの膨潤性能を、使用されるコンポーネントの特別な組成の選択を介して使用される所望の製品の要求に適合することができる。結果として、長手方向の水をシールしたフィラーコードの、グラム毎の最大１６０ｍＬの水分吸収又はメーター毎の最大２５リッターの水の膨潤性能を達成することができ、その値は今までケーブル製品用フィラーに対して達成されなかった。

本発明のフィラーコードは、その設計のために、埋め込まれるケーブル中の隙間に柔軟に適合し得るという利点を提供する。第１に、本発明のフィラーコードが紙と膨潤性の材料とからなるコアに形成されるために、この点が達成され、従って、個々のケーブルストランドとケーブルシースとの間の隙間（ギャップ）を完全に埋めるようにケーブル製造の間で、フィラーコードが変形され得る。膨潤性の材料の添加量の適切な選択を通じて、例えばシールドエネルギーケーブル等のケーブル中のケーブルシールドに必要な反対圧力を得ることができる。第２に、このような構造のために、フィラーコードの寸法（特に断面積）が上述した制限内で自由に選択され得る。このことは、埋め込まれるケーブル中の隙間に正確に適合される所望のフィラーコードが、特に大きな断面積を有するケーブルの場合、隙間が最適な方法で埋め込まれるように、ケーブル設計者の仕様に応じて製造され得るという利点を提供する。また、完全に隙間を埋めることは、製造されるケーブルの形状が良い影響を受けるという利点を提供する。本発明のフィラーコードの他の利点は、従来のフィラーの密度及び／又は重量と比較して、本発明の使用される膨潤性の材料の密度及び／又は重量は低いため、最終形のケーブルはより軽量で柔軟性があり、ケーブルを作成するのをより容易にし、作成処理のコストを大幅に低減するということである。

従って、さらに、本発明の目的は、ケーブルにおいて、長手方向の水をシールした独創性のあるフィラーコードの使用を提供することであり、一実施形態によれば、フィラーコードはケーブルに存在する隙間が埋められるようにケーブルの長手方向に配置される。

本発明のフィラーコードの例示的実施形態の一部の斜視図。ケーブル中の本発明のフィラーコードの配置の例示的実施形態の断面図。

本発明をより理解できるように、次の図１及び図２を参照する。

図１は、本発明のフィラーコード１の例示的実施形態を示す。フィラーコード１の内部には、本明細書で示される例示的実施形態において、プレスされた膨潤性の不織布のストリップとティッシュペーパーのストリップとからなるコア２がある。導電性又は非導電性である膨潤性の不織布３がコア２の周りに巻き付けられる。膨潤性の糸４がコア２と膨潤性の不織布３の周りに巻かれる。

図２はケーブル１１を示す。ケーブル１１は、互いに隣接し、かつ互いの上に配置されるいくつかのケーブルストランド１２から構成される。ケーブルストランド１２は、円形断面を備え、ケーブルコア又はケーブル導体１３から構成され、導体絶縁１４の層によって包まれる。ケーブルストランド１２は、分離層１５によって囲まれ、不織布又は紙から構成される。ケーブルジャケット１６は分離層１５の周りに置かれる。

ケーブルストランド１２の円形断面のために、隙間（ギャップ）が、分離層１５及びケーブルジャケット１６によりケーブルストランド１２を被覆する間に、ケーブルストランド１２と分離層１５との間に形成される。図１の例示的実施形態のフィラーコード等のフィラーコード１７がこのようなギャップに埋められる。

図２に示されるように、製造時に本質的に丸い断面を有するフィラーコードは、ケーブル１１を製造する間に、フィラーコードはケーブル中に存在する隙間に一致してほとんど完全に隙間を埋めるように変形する。このように、既にケーブル１１は、ケーブルが製造されるとすぐに非常に効果的に水に対して長手方向にシールされ；そして、水がケーブル内部に浸入する場合、このシール作用がフィラーコード中の膨潤性の材料の膨張によって最適化され、そしてこの点が優れた長手方向の耐水性が達成され得るということを意味する。

フィラーコードの製造方法は、以下に簡潔に説明される。
コード及びケーブルの今までの製造方法とは反対に、フィラーコードは、（ｉ）紙と、（ｉｉ）他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸とをより合わせることによっては製造されず、むしろ、（ｉ）ストリップ状の紙と、（ｉｉ）他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸との混合物を不変の直径（ダイの直径は通常、４．５〜１４０．５ｍｍの範囲であり、従って製造されるフィラーコードの一般的な直径より０．５ｍｍ大きい）を有するダイを通して引き、そして、膨潤性の糸で巻かれることにより達成される直径を直ちに保証することによって製造される。（ｉ）紙と、（ｉｉ）他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸との、膨潤性の不織布で覆われている混合物を引く工程の間に、混合物がダイに導入される前に、（ｉ）紙と、（ｉｉ）他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸とから構成されるストランドの周りに膨潤性の不織布が置かれ、そして、得られた構造体が膨潤性の糸により巻き付けられることによって固定される。製造方法は、製造されたフィラーコードが重量及び直径に関して、ケーブル中のギャップ等の隙間を埋める要求に正確に適合され得るという利点を提供する。

フィラーコードは通常、ホーエンテンゲンのJBF社から利用できるような標準市販らせん化マシン（standard commercial spiralizing machine）で製造される。（ｉ）通常１０〜３００ｍｍ幅、好ましくは１５０〜２５０ｍｍ幅を有するストリップ状の紙と、（ｉｉ）他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸とは、所望の比率で集められ、ダイを通じて引かれる。最外層として、非導電性又は導電性で膨潤性の不織布がストランドの周りに置かれ、外層が完全に構造体を被覆することを保証する点に注意しなければならない。フィラー材料がダイを通過した後、フィラーコードは、例えば膨潤性の糸の同時フィード（例えば、１つ、２つ又は３つの同時フィードされた膨潤性の糸）によって、スパイラル状又は交差状に巻き付けられ、そして固定される。そして、フィラーコードは予め製造されたケーブルドラムに巻かれ得る。

（実施例）
２６５ｍｍ^２のケーブルギャップを埋めてシールするために直径２０ｍｍの半導体のフィラーコードの製造のために、２５０ｍｍ幅で記号KR 40の３本の紙のストリップと、１５０ｍｍ幅のKR 40の１本の紙のストリップと、１５０ｍｍ幅のGTST 20の３本の非導電性で膨潤性の不織布のストリップとが、除去用クリール（draw-off creel）に交互に取り付けられ、２０．５ｍｍのダイ直径を有するらせん化マシンに引かれる。ダイに入る前に、８０ｍｍ幅の指定されるGTSB 50の半導体の膨潤性の不織布の２本のストリップは、完全に半導体のカバーが形成されるように外層としてストランドの周りに置かれる。外層の塗布及び２０．５ｍｍ成形ダイの通過の後直ぐに、フィラーコードは、WPB 5000の膨潤性の糸の３本のスプール（糸巻き，spool）がその上に取り付けられた回転するカルーセル（carousel）によって、スパイラル状の膨潤性の糸によって直径２０ｍｍに固定される。らせん化マシンを通過した後、ケーブルドラムの外側エッジの下、最大約５ｃｍに平行に置くことによって、最終形のフィラーコードは１０００型ケーブルドラムに巻かれる。

Claims

（ｉ）紙と、（ｉｉ）他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー材、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸とからなるコアと；
任意に、前記コアの周りのカバーとしての膨潤性の不織布と；
カバーを備えるか否かに関わらず、前記コアを保護するために、前記コアの周りに巻き付けられる膨潤性の糸とを備えるフィラーコード。
請求項１記載のフィラーコードであって、
前記紙は５〜７０ｇ／ｍ^２の範囲の坪量を有することを特徴とするフィラーコード。
請求項１又は２記載のフィラーコードであって、
（ｉ）前記紙と、（ｉｉ）前記他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー材、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸とからなる前記コアの周りのカバーとしての膨潤性の不織布を含むフィラーコード。
請求項１又は２記載のフィラーコードであって、
（ｉ）前記紙と、（ｉｉ）前記他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー材、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸との比率は、２０：８０〜６０：４０の範囲であることを特徴とするフィラーコード。
請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィラーコードであって、
前記フィラーコードの２０〜１００％は水と接触すると膨張する材料からなるフィラーコード。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィラーコードであって、
４〜１４０ｍｍの直径を有するフィラーコード。
請求項６記載のフィラーコードであって、
８〜８０ｍｍの直径を有するフィラーコード。
請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィラーコードの製造方法であって、
（１）（ｉ）ストリップ状の紙と、（ｉｉ）前記他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー材、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸との混合物を、ダイを通して引く工程と、
（２）前記膨潤性の糸で巻き付けられることによって得られる直径を保証する工程とを備える方法。
請求項８記載の方法であって、
前記混合物が前記ダイを通して引かれる前に、膨潤性の不織布が、（ｉ）前記紙と、（ｉｉ）前記他の膨潤性の、平らな又は丸いフィラー材、膨潤性の不織布、及び／又は、膨潤性の糸とからなるストランドの周りに置かれ、そして、得られた構造体が膨潤性の糸で固定されることを特徴とする方法。
ケーブルストランドをシールするため、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィラーコードの使用。
請求項１０記載のフィラーコードの使用であって、
前記フィラーコードは、前記フィラーコードがケーブルの中の隙間を埋めるように、前記ケーブルの長手方向に配置されることを特徴とするフィラーコードの使用。