JP6841696B2

JP6841696B2 - 地中化用シースケーブル

Info

Publication number: JP6841696B2
Application number: JP2017052186A
Authority: JP
Inventors: 啓二光森; 林　正幸; 正幸林; 洋一清水; 内田　桂; 桂内田; 稔尚佐藤
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: JP2018156812A

Description

本発明は、地中化用シースケーブルに関する。

電線の地中化に向けて、管路布設作業または直埋設布設作業が行われる。特許文献１には、プラスチック材料と、脂肪アミド、脂肪酸、脂肪エステル、金属脂肪酸、炭化水素油、可塑剤、シリコーン油などの滑剤材料との混合物を用いて導線を被覆した電気ケーブルが記載されている。

特開２０１３−２５１２７０号公報

しかしながら、特許文献１の電気ケーブルを用いて上記管路布設作業または直埋設布設作業を行うと、通線性に問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通線性に優れる地中化用シースケーブルを提供することを目的とする。

本発明に係る地中化用シースケーブルは、導体と、上記導体の外周に設けられた絶縁層と、上記絶縁層の外周に設けられたシースとを有する地中化用シースケーブルであって、上記シースは、最外被覆層を有し、上記最外被覆層は、上記最外被覆層に含まれる重合体成分を１００質量％として、超高分子量ポリエチレンを１質量％以上５０質量％以下の量で含み、上記超高分子量ポリエチレンは、粘度平均分子量が１００万以上５００万以下であることを特徴とする。

本発明に係る地中化用シースケーブルは、通線性に優れるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る地中化用シースケーブルを説明するための図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

図１は、実施形態に係る地中化用シースケーブルを説明するための図である。図１に示すように、実施形態に係る地中化用シースケーブル１は、単心ケーブルであり、導体２と、導体２の外周に設けられた絶縁層３と、絶縁層３の外周に設けられたシース４とを有する。シース４は最外被覆層を有する。なお、本実施形態に係る地中化用シースケーブル１では、シース４は最外被覆層１層で構成されている。上記最外被覆層は重合体成分を含み、上記重合体成分は超高分子量ポリエチレンを含む。

地中化の際、管路にケーブルを布設するため、滑剤を練り込んだシースまたは滑剤を塗布したシースを有するケーブルが使用されている（たとえば特許文献１）。これらのケーブルでは、滑剤により表面摩擦を低減させている。なお、滑剤を練り込んだシースでは、滑剤がブリードアウトして表面摩擦が低減される。しかし、管路が長い場合は、滑剤がケーブル表面からとれ、滑剤による摩擦係数の低減効果（滑性効果）が損なわれる。さらに、シースが低硬度のプラスチックで構成されている場合は、表面が傷つきやすいため、やはり滑剤による摩擦係数の低減効果が損なわれる。このように、従来のケーブルは管路に通しにくい。すなわち通線性に劣る。また、ケーブルを直埋設して布設する場合、従来のケーブルを用いると、石、砂利等との接触により、滑剤がとれたり、表面が傷ついたりする。したがって、この場合も、従来のケーブルは通線性に劣る。

これに対して、実施形態に係る地中化用シースケーブル１では、超高分子量ポリエチレンを含むシース４を用いる。超高分子量ポリエチレンを含ませることで、シース４の表面摩擦が低減できる。超高分子量ポリエチレンは、上述した滑剤のようにとれることはないため、管路が長い場合であっても、摩擦係数の低減効果（滑性効果）が維持できる。また、超高分子量ポリエチレンは耐摩耗性に優れているため、シース４の表面が傷つきにくくなり、摩擦係数の低減効果（滑性効果）が維持できる。このように、実施形態に係る地中化用シースケーブル１は、管路に通しやすい。すなわち通線性に優れる。また、ケーブルを直埋設して布設する場合、実施形態に係る地中化用シースケーブル１を用いると、石、砂利等と接触しても、超高分子量ポリエチレンは、上述した滑剤のようにとれることはなく、表面も傷つきにくい。したがって、この場合も、実施形態に係る地中化用シースケーブル１は通線性に優れる。実施形態に係る地中化用シースケーブル１によれば、地中化工事の際に施工しやすいため、施工者（主に工事店）の負担を低減できる。

導体２は、たとえば単線の金属線、複数本の金属素線が撚り合わされた撚線によって構成されている。撚線は圧縮加工されていてもよい。金属線または金属素線の材質としては、たとえば軟銅、錫メッキ軟銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などが挙げられる。導体２は、単線の場合、直径は特に限定されないが、たとえば０．５ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であり、撚線の場合、公称断面積は特に限定されないが、たとえば０．５ｍｍ²以上４００ｍｍ²以下である。

絶縁層３は、いわゆる絶縁体であり、重合体成分として、たとえばポリエチレンまたは架橋ポリエチレンを含む。重合体成分は１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

ポリエチレンとしては、高圧法低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中低圧法高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などが挙げられる。

架橋ポリエチレンは、たとえば上記ポリエチレンを架橋して得られる架橋物である。具体的には、放射線照射架橋、有機過酸化物架橋またはシラン架橋によって、個々の分子鎖が三次元的に結合したポリエチレンが挙げられる。ここで、放射線照射架橋では、γ線または電子線を放射線源として使用し、これらをポリエチレン成形品に照射することにより分子中にラジカルが発生する。これらのラジカル同士がカップリングすることにより分子間の架橋結合が形成する。有機過酸化物架橋では、ポリエチレンの可塑化温度で分解しない有機過酸化物を配合しておく。成形加工と同時または成形後に高温高圧下に晒すことにより有機過酸化物が分解しラジカルが発生し、このラジカルにより分子間が架橋する。シラン架橋では、ビニルシラン化合物をポリエチレンにグラフト付加反応させた後、このグラフトマーにシラノール縮合触媒を添加し成形加工する。その後、水分雰囲気下に晒す。これによりグラフト末端のアルコキシシラン同士が加水分解後、脱アルコールし分子間の架橋結合が形成される。

ポリエチレンおよび架橋ポリエチレンのうちでは、架橋ポリエチレンがより好適に用いられる。また、超高分子量ポリエチレンを含むシース４は硬さが大きくなることがある。この場合には、絶縁層３を柔らかくしてバランスをとり、実施形態に係る地中化用シースケーブル１の可撓性の低下を抑えることができる。このためは、たとえば密度の低い高圧法低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、またはこれらの架橋物が好適に用いられる。

このように、絶縁層３に含まれる重合体成分は、ハロゲン元素を含まないことが好ましい。これにより、焼却時におけるダイオキシン、ハロゲン系ガスの発生が抑えられる。

絶縁層３の厚さは、特に限定されないが、たとえば１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。

上述のように、シース４は最外被覆層を有し、上記最外被覆層は重合体成分を含む。上記重合体成分は超高分子量ポリエチレン（超高分子量エチレン系重合体）を含む。超高分子量ポリエチレンは１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

超高分子量ポリエチレンは、エチレンの単独重合体であっても、他のα−オレフィンとのブロック共重合体またはランダム共重合体であってもよい。他のα−オレフィンとしてプロピレンを用いることが好ましい。なお、共重合体である場合、エチレン由来の構成単位は、共重合体を構成する構成単位１００モル％のうち通常５０モル％を超えて含まれる。

超高分子量ポリエチレンは、粘度平均分子量が１００万以上５００万以下である。粘度平均分子量が上記範囲にあると、実施形態に係る地中化用シースケーブル１における耐摩耗性および耐傷性が向上するとともに、摩擦係数の低減効果が発揮できる。また、上記範囲は、押出被覆成形の観点からも好ましい。粘度平均分子量はＪＩＳＫ７３６７−３：１９９９に準拠して測定できる。

超高分子量ポリエチレンは、平均粒径が２０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。平均粒径が上記範囲にあると、実施形態に係る地中化用シースケーブル１における耐摩耗性および耐傷性がより向上するとともに、摩擦係数の低減効果がより発揮できる。平均粒径は、ＪＩＳＺ８８０１で規定された標準篩を用いたふるい分け試験法により測定できる。

なお、超高分子量ポリエチレンは、たとえば触媒の存在下でエチレンを含む単量体を、極限粘度を変えて多段階で重合させて製造できる。

超高分子量ポリエチレンとしては、より具体的には、ハイゼックスミリオン（登録商標）２４０Ｓ、２４０Ｍ、１４５Ｍ（商品名、三井化学株式会社製）を用いることができる。

超高分子量ポリエチレンとともに上記最外被覆層に含まれる他の重合体成分としては、上述した超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー、ポリプロピレン、スチレン系エラストマーが好適に用いられる。他の重合体成分は１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

上記超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレンとしては、高圧法低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中低圧法高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などが挙げられる。これらの具体的な特性については、絶縁層３に含まれる重合体成分について説明したものと同様である。

これらのうちで、上記超高分子量ポリエチレン以外のポリエチレン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体が好ましく、高圧法低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中低圧法高密度ポリエチレン、エチレン−アクリル酸エチル共重合体がより好ましく、直鎖状低密度ポリエチレン、中低圧法高密度ポリエチレンがさらに好ましく、中低圧法高密度ポリエチレンが特に好ましく用いられる。これら他の重合体成分は、超高分子量ポリエチレンとよく混ざり合うため、また、実施形態に係る地中化用シースケーブル１における耐摩耗性および耐傷性が向上できるため好適である。

上記最外被覆層は、上記最外被覆層に含まれる重合体成分を１００質量％として、超高分子量ポリエチレンを１質量％以上５０質量％以下の量で、他の重合体成分を合計で５０質量％以上９９質量％以下の量で含む。超高分子量ポリエチレンを上記の量で含むと、実施形態に係る地中化用シースケーブル１における耐摩耗性および耐傷性が向上するとともに、摩擦係数の低減効果が発揮できる。また、コストの面からも好ましい。また、上記最外被覆層は、上記最外被覆層に含まれる重合体成分を１００質量％として、超高分子量ポリエチレンを２０質量％以上５０質量％以下の量で、他の重合体成分を合計で５０質量％以上８０質量％以下の量で含むことが好ましい。超高分子量ポリエチレンを上記の量で含むと、実施形態に係る地中化用シースケーブル１における耐摩耗性および耐傷性がより向上するとともに、摩擦係数の低減効果がより発揮できる。特に、ケーブルを直埋設して布設する場合は、実施形態に係る地中化用シースケーブル１は、石、砂利等と接触する。このような場合に、耐摩耗性、耐傷性の向上効果および摩擦係数の低減効果を維持するためには、超高分子量ポリエチレンを多めの量（具体的には２０質量％以上）で用いることも好ましい。

このように、上記最外被覆層に含まれる重合体成分も、ハロゲン元素を含まないことが好ましい。これにより、焼却時におけるダイオキシン、ハロゲン系ガスの発生が抑えられる。

上記最外被覆層は、難燃剤、酸化防止剤、耐候剤および滑剤から選ばれる少なくとも１種をさらに含んでいてもよい。難燃剤は１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。酸化防止剤、耐候剤および滑剤についても同様である。

難燃剤としては、たとえば水和金属系化合物、リン系難燃剤、窒素系難燃剤が挙げられる。酸化防止剤としては、たとえばヒンダードフェノール系酸化防止剤、芳香族アミン系酸化防止剤が挙げられる。滑剤としては、たとえば脂肪アミド、脂肪酸、脂肪エステル、金属脂肪酸、炭化水素油、可塑剤、シリコーン油が挙げられる。ここで、難燃剤は、上記最外被覆層において、本発明の効果を阻害しない範囲の量で含まれていてもよい。酸化防止剤、耐候剤および滑剤についても同様である。

シース４の厚さは、特に限定されないが、たとえば１．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。シース４の厚さが上記範囲にあると、実施形態に係る地中化用シースケーブル１における耐摩耗性および耐傷性が向上するとともに、摩擦係数の低減効果が発揮できる。

ところで、地中化の際、管路にケーブルを布設するときには、太いケーブルほどケーブル自身の重さによって管路と擦れやすく、傷つきやすい。すなわち通線性に劣る。実施形態に係る地中化用シースケーブル１であれば、太いケーブルの場合（たとえば導体２が１００ｍｍ²以上の場合）であっても、超高分子量ポリエチレンを用いたことによる上記耐摩耗性および耐傷性の向上効果、摩擦係数の低減効果を十分に発揮できる。すなわち優れた通線性を発揮できる。

具体的には、実施形態に係る地中化用シースケーブル１は、絶縁層３が架橋ポリエチレンを含み、６００Ｖ以下の回路に用いられるケーブルであることが好ましい。より具体的には、ＪＩＳＣ３６０５：２００２で規定されているケーブル（６００ＶＣＥ、６００ＶＣＥ／Ｆ等）であることが好ましい。地中化の際に、上記耐摩耗性および耐傷性の向上効果、摩擦係数の低減効果が発揮できる。

実施形態に係る地中化用シースケーブル１の製造方法は、特に限定されない。たとえば２層同時押出機により、導体２上に絶縁層３およびシース４（最外被覆層）を形成する方法が好適に用いられる。

実施形態に係る地中化用シースケーブル１について、地中化における布設方法は、特に限定されない。管路にケーブルを布設する場合は、実施形態に係る地中化用シースケーブル１に牽引紐を接続し、牽引紐を牽引して布設してもよく、実施形態に係る地中化用シースケーブル１を管路内に押し込んで布設してもよい。たとえば数百ｍなど長距離を布設してもよい。実施形態に係る地中化用シースケーブル１によれば、布設の際に、超高分子量ポリエチレンを用いたことによる上記耐摩耗性および耐傷性の向上効果、摩擦係数の低減効果を十分に発揮できる。すなわち、優れた通線性を発揮できる。

上記実施形態に係る地中化用シースケーブル１では、シース４は最外被覆層１層で構成されているが、シースは、最外被覆層および内側被覆層の２層で構成されていてもよい。すなわち、この場合は、シースが、絶縁層と最外被覆層との間に設けられた内側被覆層をさらに有する。

内側被覆層は、上記最外被覆層に含まれる他の重合体成分と同様の重合体成分を含むことが好ましい。この重合体成分は１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。超高分子量ポリエチレンを含む最外被覆層は硬さが大きくなることがある。この場合には、内側被覆層を柔らかくしてバランスをとり、実施形態に係る地中化用シースケーブル１の可撓性の低下を抑えることができる。また、内側被覆層を柔らかくすることは、皮剥き性向上の点からも好ましい。このためには、内側被覆層に含まれる重合体成分として、エチレン−アクリル酸エチル共重合体が好適に用いられる。

上記内側被覆層に含まれる重合体成分も、ハロゲン元素を含まないことが好ましい。これにより、焼却時におけるダイオキシン、ハロゲン系ガスの発生が抑えられる。

上記内側被覆層は、難燃剤、酸化防止剤、耐候剤および滑剤から選ばれる少なくとも１種をさらに含んでいてもよい。難燃剤は１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。酸化防止剤、耐候剤および滑剤についても同様である。具体例および量については、上記最外被覆層において説明したものと同様である。

内側被覆層の厚さは、シースの厚さ（最外被覆層および内側被覆層の厚さの合計）を１００％としたときに５０％以下であることが好ましい。内側被覆層の厚さが上記範囲にあると、超高分子量ポリエチレンを用いたことによる上記耐摩耗性および耐傷性の向上効果、摩擦係数の低減効果が十分に発揮できる。

上記実施形態に係る地中化用シースケーブル１は単心ケーブルであるが、多心ケーブルであってもよい。多心ケーブルの場合も、超高分子量ポリエチレンを用いたことによる上記耐摩耗性および耐傷性の向上効果、摩擦係数の低減効果が十分に発揮できる。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。

［比較例１］
ＬＤＰＥ（ＮＵＣ−９０６０（商品名、株式会社ＮＵＣ製）、密度０．９２３ｇ／ｃｍ³）のみを用いて、厚さ１ｍｍのシートを作製した。

［実施例１］
超高分子量ポリエチレン（ハイゼックスミリオン（登録商標）２４０Ｓ（商品名、三井化学株式会社製）、平均分子量２００万、平均粒径１２０μｍ）を９．１質量％およびＬＤＰＥ（ＮＵＣ−９０６０（商品名、株式会社ＮＵＣ製）、密度０．９２３ｇ／ｃｍ³）を９０．９質量％の割合で用いて、厚さ１ｍｍのシートを作製した。

［比較例２］
ＨＤＰＥ（ＨＥ１２２Ｒ（商品名、日本ポリエチレン株式会社製）、密度０．９３８ｇ／ｃｍ³）のみを用いて、厚さ１ｍｍのシートを作製した。

［実施例２］
超高分子量ポリエチレン（ハイゼックスミリオン（登録商標）２４０Ｓ（商品名、三井化学株式会社製）、平均分子量２００万、平均粒径１２０μｍ）を９．１質量％およびＨＤＰＥ（ＨＥ１２２Ｒ（商品名、日本ポリエチレン株式会社製）、密度０．９３８ｇ／ｃｍ³）を９０．９質量％の割合で用いて、厚さ１ｍｍのシートを作製した。

［比較例３］
エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）（ＤＰＤＪ−６１８２（商品名、株式会社ＮＵＣ製））のみを用いて、厚さ１ｍｍのシートを作製した。

［実施例３］
超高分子量ポリエチレン（ハイゼックスミリオン（登録商標）２４０Ｓ（商品名、三井化学株式会社製）、平均分子量２００万、平均粒径１２０μｍ）を９．１質量％およびエチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）（ＤＰＤＪ−６１８２（商品名、株式会社ＮＵＣ製））を９０．９質量％の割合で用いて、厚さ１ｍｍのシートを作製した。

［試験方法］
実施例および比較例で作製したシートについて、ＡＳＴＭＤ１８９４に準拠して、静摩擦係数を求めた。具体的には、ＡＳＴＭ平面圧子を用いて、以下の条件で行った。
摩擦試験対象物：ポリプロピレンシート（ＦＹ６（商品名、日本ポリプロピレン株式会社製））
試験サンプル形状：１ｍｍ厚シート
荷重：３００ｇ
試験長：５０ｍｍ
移動速度：１，０００ｍｍ／ｍｉｎ

静摩擦係数を表１に示す。実施例１、２、３で得られた超高分子量ポリエチレンを含むシートは、比較例１、２、３で得られた超高分子量ポリエチレンを含まないシートとそれぞれ比較すると、静摩擦係数が低下している。したがって、地中化用シースケーブルのシースにおいて、実施例のような超高分子量ポリエチレンを含む組成を採用すれば、優れた通線性を発揮すると考えられる。

１地中化用シースケーブル
２導体
３絶縁層
４シース

Claims

導体と、前記導体の外周に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の外周に設けられたシースとを有する地中化用シースケーブルであって、
前記シースは、最外被覆層を有し、前記最外被覆層は、前記最外被覆層に含まれる重合体成分を１００質量％として、超高分子量ポリエチレンを１質量％以上５０質量％以下の量で含み、前記超高分子量ポリエチレンは、粘度平均分子量が１００万以上５００万以下であり、
前記導体は、単線の金属線または複数本の金属素線が撚り合わされた撚線であり、前記絶縁層の厚さは、０．８ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であり、前記シースの厚さは、１．５ｍｍ以上３．６ｍｍ以下であることを特徴とする地中化用シースケーブル。
前記最外被覆層に含まれる前記重合体成分が、ハロゲン元素を含まないことを特徴とする請求項１に記載の地中化用シースケーブル。
前記シースが、前記絶縁層と前記最外被覆層との間に設けられた内側被覆層をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の地中化用シースケーブル。
前記最外被覆層が、難燃剤、酸化防止剤、耐候剤および滑剤から選ばれる少なくとも１種をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地中化用シースケーブル。
前記絶縁層が、架橋ポリエチレンを含み、前記地中化用シースケーブルが、６００Ｖ以下の回路に用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の地中化用シースケーブル。