JP6558564B2 - 送電ケーブル - Google Patents
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Description
以下、本発明の一実施形態について説明する。
本発明の一実施形態に係る送電ケーブルについて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る送電ケーブルの断面図である。
図1に示すように、本実施形態の送電ケーブル1は、導体10を備えている。導体10としては、例えば、低酸素銅や無酸素銅等からなる銅線、銅合金線、銀等からなる他の金属線等、又はこれらを撚り合わせた撚り線を用いることができる。導体10の外径は、送電ケーブル1の用途に応じて適宜変更することができる。
導体10の外周を囲うように、内部半導電層11が設けられている。例えば、内部半導電層11は、導体10の外周を被覆するように設けられている。内部半導電層11は、後述する絶縁層12に密着して設けられ、絶縁層12の表面の凹凸を埋めて部分放電を抑制するためのものである。内部半導電層11の厚さは、例えば、0.3mm以上3mm以下である。
内部半導電層11を囲うように、絶縁層12が設けられている。例えば、絶縁層12は、内部半導電層11の外周を被覆するように設けられている。絶縁層12の厚さは、例えば、3mm以上30mm以下である。
絶縁層12を囲うように、外部半導電層13が設けられている。例えば、外部半導電層13は、絶縁層12の外周を被覆するように設けられている。外部半導電層13は、内部半導電層11と同様に絶縁層12の表面の凹凸を埋めて部分放電を抑制するためのものである。外部半導電層13の厚さは、例えば、0.3mm以上3mm以下である。
外部半導電層13を形成する半導電性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂100質量部に対して粘度調整剤を10質量部以上30質量部以下と、導電性付与剤を40質量部以上80質量部以下と、を含有している。以下、各成分について説明する。
熱可塑性樹脂は、半導電性樹脂組成物のベース樹脂である。この熱可塑性樹脂としては、ハロゲンを含まないものであれば、特に限定されない。外部半導電層13の絶縁層12との密着性をさらに抑制する観点からは、溶解度パラメータSP値が、9.3(cal/cm3)1/2以上10.1(cal/cm3)1/2以下である熱可塑性樹脂を用いることができる。
粘度調整剤は、半導電性樹脂組成物を低粘度化させることによって、半導電性樹脂組成物の押出成形性や、導電性付与剤の半導電性樹脂組成物への分散性を向上させるものである。また、粘度調整剤は、外部半導電層13から界面20にブリードし、外部半導電層13の絶縁層12との密着を抑制する。
導電性付与剤は、熱可塑性樹脂に分散されて導電性を付与するものである。導電性付与剤としては、例えば導電性カーボンを用いることができる。この導電性カーボンは、粒子径が小さい、比表面積が大きい、ストラクチャー(粒子の形)が大きい、表面化合物が少ない、といった特徴を有している。導電性カーボンは、少量の添加により導電性を付与できるため、多量に添加する必要がなく、半導電性樹脂組成物の粘度を過度に向上させるおそれがない。導電性カーボンとしては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラックおよびケッチェンブラック等がある。具体的には、東海カーボン株式会社製のシーストG116(登録商標)、ケッチェンブラックインターナショナル株式会社製のケッチェンブラックEC(登録商標)、電気化学工業株式会社製のアセチレンブラック(登録商標)等が挙げられる。なお、導電性カーボンは1種を用いてもよく、あるいは2種以上を併用してもよい。
本実施形態の半導電性樹脂組成物には、必要に応じて架橋剤、架橋助剤、老化防止剤、滑剤、操作油、耐オゾン防止剤、紫外線防止剤、難燃剤、充填剤、帯電防止剤、粘着防止剤などのその他の添加剤が含有されていてもよい。外部半導電層の耐変形性を向上させる観点からは、架橋剤が含有されていることが好ましい。耐変形性を向上させることにより、外部半導電層を剥離する際の破壊を抑制することができる。架橋剤としては、例えば、α,α'−ジ(t−ブチルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン(日本油脂株式会社製のパーブチルP)、ジクミルパーオキシド(日本油脂株式会社製のパークミルD)などの有機過酸化物を用いることができる。
遮蔽層14(以下、シールド層14ともいう)は、外部半導電層13の外周に設けられ、電流が導体10を流れる際に発生するノイズを遮蔽するものである。シールド層14は、可撓性を得るため、例えば軟銅線などの素線を複数編み込むことにより形成される。
シース15は、シールド層14の外周に設けられ、導体10や絶縁層12などを被覆保護するものである。シース15は、従来公知の樹脂組成物から形成され、例えば塩化ビニル樹脂から構成される。
送電ケーブル1は、例えば以下のように製造することができる。まず、導体10を準備して、導体10の外周上に内部半導電層11用の半導電性樹脂組成物を押し出して内部半導電層11を形成する。そして、内部半導電層11を架橋させる。例えば有機過酸化物を用いて架橋させる場合、内部半導電層11を高温(140℃以上190℃以下)で高圧(1.3MPa)の水蒸気内に15分間、曝すことにより行う。続いて、内部半導電層11の外周に絶縁層12用の樹脂組成物を押し出して絶縁層12を形成し、絶縁層12を架橋させる。続いて、絶縁層12の外周に外部半導電層13用の半導電性樹脂組成物を押し出して外部半導電層13を形成し、外部半導電層13を架橋させる。その後、外部半導電層13の外周にシールド層14およびシース15を設けることで本実施形態の送電ケーブル1を得る。
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
まず、内部半導電層用の半導電性樹脂組成物を調製した。具体的には、エチレンプロピレンゴム100質量部に対して、導電性付与剤を40質量部以上80質量部以下と、有機過酸化物や酸化防止剤などの添加剤とを加え、バンバリミキサで混練することで、内部半導電層用の半導電性樹脂組成物を調整した。
続いて、絶縁層用の絶縁性樹脂組成物を調製した。具体的には、溶解度パラメータSP値が8.2(cal/cm3)1/2であるエチレンプロピレンゴム100質量部に対して、クレーを30質量部以上70質量部以下と、有機過酸化物や酸化防止剤などの添加剤とを加え、バンバリミキサで混練することで、絶縁層用の樹脂組成物を調整した。
続いて、外部半導電層用の半導電性樹脂組成物を調製した。実施例および比較例において用いた材料は次の通りである。
・(a1)VA量80質量%のEVA(溶解度パラメータSP値10.1(cal/cm3)1/2):「レバプレン800HV」(ランクセス株式会社製)
・(a2)VA量70質量%のEVA(溶解度パラメータSP値9.8(cal/cm3)1/2):「レバプレン700HV」(ランクセス株式会社製)
・(a3)VA量60質量%のEVA(溶解度パラメータSP値9.6(cal/cm3)1/2):「レバプレン600HV」(ランクセス株式会社製)
・(a4)VA量50質量%のEVA(溶解度パラメータSP値9.4(cal/cm3)1/2):「レバプレン500HV」(ランクセス株式会社製)
・(a5)VA量46質量%のEVA(溶解度パラメータSP値9.3(cal/cm3)1/2):「EV45LX」(三井・デュポンポリケミカル株式会社製)
・(a6)VA量33質量%のEVA(溶解度パラメータSP値9.1(cal/cm3)1/2):「EV150」(三井・デュポンポリケミカル株式会社製)
・(b1)パラフィンワックス(融点58℃、粘度3.9mm2/sec(100℃)):「パラフィンワックス135」(JX日航日石株式会社製)
・(b2)マイクロクリスタリンワックス(融点88℃、粘度14.3mm2/sec(100℃)):「マイクロクリスタリンワックスHi−Mic1090」(JX日航日石株式会社製)
・(c1)カーボンブラック(平均粒径38nm):「デンカブラック」(デンカ株式会社製)
・(c2)カーボンブラック(平均粒径38nm):「シーストG116」(東海カーボン株式会社製)
・有機過酸化物:「パーブチルP」(日油株式会社製)
本実施例では、送電ケーブルを模擬した評価用送電ケーブルを製造した。
上記で調製した内部半導電層用の半導電性樹脂組成物、絶縁層用の樹脂組成物および外部半導電層用の半導電性樹脂組成物の各成分をそれぞれ押出機に供給した。これらの各成分について、内部半導電層用の半導電性樹脂組成物を85℃、絶縁層用の樹脂組成物を60℃、外部半導電層用の半導電性樹脂組成物を80℃でそれぞれ加熱し混練した後、導体としての銅線(断面積95mm2)の外周に、内部半導電層の厚さが1mm、絶縁層の厚さが9mm、外部半導電層の厚さが1mmとなるように3層同時押出した。続いて、押し出した各成分を架橋することにより、導体の外周に内部半導電層、絶縁層および外部半導電層をこの順に積層させた評価用送電ケーブルを製造した。
製造した評価用送電ケーブルについて、外部半導電層の密着性、および外部半導電層の電気特性を評価した。
外部半導電層の密着性については、絶縁層から外部半導電層を剥離するときの剥離強度により評価した。具体的には、評価用送電ケーブルをカッターで縦割りし、幅12.7mm、長さ約15cm程度の試験片を3つ作製した。この各試験片に対して、ショッパー型引張試験機により剥離試験を実施し、500mm/minの引張速度で銅線から外部半導電層を剥離するときの剥離強度を測定した。なお、本実施例では、測定した剥離強度が10N/12.7mm以上50N/12.7mm以下であれば、外部半導電層を容易に剥離できることを示す。
また、剥離したときの外部半導電層の剥離状態を観察した。外部半導電層について、絶縁層に適度に密着すると共に良好に剥離する場合を「A」、密着性が大きすぎて絶縁層が破壊する場合を「B」、密着性が大きすぎて外部半導電層が破壊する場合を「C」、密着性が小さすぎる場合を「D」とした。
外部半導電層の電気特性については、外部半導電層の体積抵抗率により評価した。具体的には、長さ80mm、幅50mm、厚さ1mmの試験片を作製し、JIS K7194に従い、9点測定で23℃±2℃の室内で評価した。外部半導電層においては、体積抵抗率が102Ω・cm以上105Ω・cm以下であればよい。
表1に示すように、実施例1〜9では、剥離強度、剥離状態、体積抵抗率が良好であることが確認された。実施例1〜5によれば、(A)熱可塑性樹脂として溶解度パラメータSP値の高い熱可塑性樹脂を用いるほど、剥離強度を低減できることが分かる。また、実施例6,7によれば、(C)導電性付与剤の含有量を45質量部、75質量部に適宜変更しても、剥離強度を10N/12.7mm以上50N/12.7mm以下の範囲にできることが分かる。また、実施例8によれば、(B)粘度調整剤の種類を(b1)パラフィンワックスから(b2)マイクロクリスタリンワックスに変更しても、実施例3と同様の結果が得られることが分かる。また、実施例7によれば、(C)導電性付与剤の種類を変更しても、実施例3と同様の結果が得られることが分かる。なお、実施例1〜9のいずれにおいても、半導電性樹脂組成物の押出成形性が良いため、外部半導電層の被覆厚が均一であることが確認された。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
導体と、
前記導体の外周を囲うように設けられ、熱可塑性樹脂を含有する絶縁性樹脂組成物からなる絶縁層と、
前記絶縁層の外周を囲うように設けられる半導電層と、を備え、
前記半導電層は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、粘度調整剤を10質量部以上30質量部以下、導電性付与剤を40質量部以上80質量部以下、含有する半導電性樹脂組成物で形成されており、前記絶縁層と前記半導電層との界面には前記粘度調整剤がブリードしている送電ケーブルであって、
前記絶縁層がエチレンプロピレンゴムからなり、
前記半導電層を形成する熱可塑性樹脂は、酢酸ビニルを44.0質量%以上83.4質量%以下含有するエチレン酢酸ビニル共重合体からなり、
前記半導電層を形成する熱可塑性樹脂の溶解度パラメータSP値と、前記絶縁層を形成する熱可塑性樹脂の溶解度パラメータSP値との差が1.1(cal/cm 3 ) 1/2 以上である送電ケーブルが提供される。
付記1の送電ケーブルにおいて、好ましくは、
前記半導電層を形成する熱可塑性樹脂の溶解度パラメータSP値が9.3(cal/cm3)1/2以上10.1(cal/cm3)1/2以下である。
付記1又は2の送電ケーブルにおいて、好ましくは、
前記粘度調整剤は、分岐状炭化水素、飽和環状炭化水素または直鎖状炭化水素の少なくとも1つであり、温度100℃における粘度が20mm2/sec以下である。
付記1〜3のいずれかの送電ケーブルにおいて、好ましくは、
前記半導電層は、前記半導電層を前記絶縁層から剥離するときの剥離強度が10N/12.7mm以上50N/12.7mm以下となるように構成されている。
付記1〜4のいずれかの送電ケーブルにおいて、好ましくは、
前記半導電層は、体積抵抗率が102Ω・cm以上105Ω・cm以下となるように構成されている。
10 導体
11 内部半導電層
12 絶縁層
13 外部半導電層
14 遮蔽層(シールド層)
15 外被層(シース)
20 界面
Claims (4)
- 導体と、
前記導体の外周を囲うように設けられ、熱可塑性樹脂を含有する絶縁性樹脂組成物からなる絶縁層と、
前記絶縁層の外周を囲うように設けられる半導電層と、を備え、
前記半導電層は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、粘度調整剤を10質量部以上30質量部以下、導電性付与剤を40質量部以上80質量部以下、含有する半導電性樹脂組成物で形成されており、前記絶縁層と前記半導電層との界面には前記粘度調整剤がブリードしている送電ケーブルであって、
前記絶縁層がエチレンプロピレンゴムからなり、
前記半導電層を形成する熱可塑性樹脂は、酢酸ビニルを44.0質量%以上83.4質量%以下含有するエチレン酢酸ビニル共重合体からなり、
前記半導電層を形成する熱可塑性樹脂の溶解度パラメータSP値が9.3(cal/cm 3 ) 1/2 以上10.1(cal/cm 3 ) 1/2 以下であり、
前記半導電層を形成する熱可塑性樹脂の溶解度パラメータSP値と、前記絶縁層を形成する熱可塑性樹脂の溶解度パラメータSP値との差が1.1(cal/cm3)1/2以上である送電ケーブル。 - 前記粘度調整剤は、分岐状炭化水素、飽和環状炭化水素または直鎖状炭化水素の少なくとも1つであり、温度100℃における粘度が20mm2/sec以下である、請求項1に記載の送電ケーブル。
- 前記半導電層は、前記半導電層を前記絶縁層から剥離するときの剥離強度が10N/12.7mm以上50N/12.7mm以下となるように構成されている、請求項1又は請求項2に記載の送電ケーブル。
- 前記半導電層は、体積抵抗率が102Ω・cm以上105Ω・cm以下となるように構成されている、請求項1〜3のいずれかに記載の送電ケーブル。
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