WO2020202516A1 - 難燃防蟻樹脂組成物、電力ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents

難燃防蟻樹脂組成物、電力ケーブルおよびその製造方法 Download PDF

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WO2020202516A1
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power cable
sheath
resin composition
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早記 菊池
貴裕 桜井
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古河電気工業株式会社
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    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/04—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08L27/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/14—Extreme weather resilient electric power supply systems, e.g. strengthening power lines or underground power cables

Definitions

  • the present invention relates to a flame-retardant ant-proof resin composition, a power cable, and a method for manufacturing the same.
  • Cables such as power cables and communication cables have a protective outer coating (hereinafter referred to as a sheath) on the outermost layer, and are generally extruded from a general-purpose resin such as polyethylene or polyvinyl chloride (PVC).
  • the coating is formed by.
  • the sheath is required to have various functions depending on the location where the cable is laid. For example, when laying a cable in the ground in an area where termite activity is active, a sheath having anti-termite properties and flame-retardant properties, which is a characteristic of preventing termite damage, is required.
  • the sheath is not composed of a single layer, but has a two-layer structure in which PVC having excellent flame retardant properties and nylon having excellent anti-termite properties are laminated in order, or a three-layer structure in which PVC, nylon and PVC are laminated in order. It was customary to do.
  • a sheath is formed by a double structure in which an anti-termite layer is laminated on a flame-retardant layer, a flame-retardant vinyl layer is used as the flame-retardant layer, and polypropylene (PP) is used as the anti-termite layer instead of nylon.
  • PP polypropylene
  • triallyl isocyanurate, tripropyl isocyanurate or triethyl isocyanurate as an anti-termite agent (see, for example, Patent Document 2).
  • triallyl isocyanurate having three polymerizable allyl groups is also a cross-linking aid (see Patent Document 3).
  • the sheath has a two-layer structure or a three-layer structure, there is a problem that the outer diameter of the cable becomes large, and there is a problem that the material cost and the manufacturing cost increase by laminating different materials.
  • the sheath has a two-layer structure, and although there is a problem that the manufacturing cost is high as described above, it is flame-retardant.
  • the sheath could not be made into a single layer because there was no material that highly satisfied both the and anti-termite properties.
  • power cables need to meet the requirements for cold resistance as well as flame retardancy and ant resistance.
  • the present invention is a flame-retardant anti-termite resin composition which is excellent in flame retardancy, anti-termite property and cold resistance, is excellent in extrusion processability, and can manufacture a power cable at low cost. It is an object of the present invention to provide a power cable and a method for manufacturing a power cable using the above.
  • the present inventors use polyvinyl chloride resin (PVC) having excellent flame retardancy as the base resin of the flame-retardant ant-proof resin composition, and extrude the polyvinyl chloride resin and a compound having an isocyanurate structure.
  • PVC polyvinyl chloride resin
  • the gist structure of the present invention is as follows. (1) Containing a polyvinyl chloride resin, a compound having an isocyanurate structure, and a boron-containing compound, The content of the compound having an isocyanurate structure is in the range of 0.05 parts by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyvinyl chloride resin, and the content of the boron-containing compound is the polychloride.
  • a flame-retardant ant-proof resin composition in the range of 10 parts by mass to 55 parts by mass with respect to 100 parts by mass of vinyl resin.
  • a power cable having a structure in which at least an inner semi-conductive layer, an insulator layer, an outer semi-conductive layer, a shielding layer, and a sheath are laminated in this order on the outer periphery of the conductor.
  • a method for producing a power cable which comprises forming a sheath on the outer periphery of the shielding layer by extrusion-molding the flame-retardant ant-proof resin composition according to any one of (1) to (4). ..
  • a flame-retardant ant-proof resin composition which is highly excellent in flame retardancy, anti-termite property and cold resistance, is excellent in extrusion processability, and can manufacture a power cable at low cost, and a power cable using the same. And it has become possible to provide a method for manufacturing power cables.
  • the flame-retardant ant-proof resin composition of the present invention which can be preferably applied as a raw material for the sheath of an electric power cable, will be described in detail in order.
  • the flame-retardant ant-proof resin composition of the present invention contains a polyvinyl chloride resin (PVC), a compound having an isocyanurate structure, and a boron-containing compound.
  • PVC polyvinyl chloride resin
  • the content of these components in the flame-retardant ant-proof resin composition is such that the content of the compound having an isocyanurate structure is 0.05 parts by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyvinyl chloride resin.
  • the content of the boron-containing compound is 10 parts by mass to 55 parts by mass.
  • the flame-retardant ant-proof resin composition of the present invention contains a polyvinyl chloride resin as a base resin.
  • Polyvinyl chloride resin is excellent in flame retardancy among general-purpose plastics, and it is possible to reduce the amount of a material that improves flame retardancy, such as a flame retardant.
  • the polyvinyl chloride resin may include a unit structure based on the average degree of polymerization and other monomer components, and a repeating unit structure. In the present invention, the average degree of polymerization of the polyvinyl chloride resin is preferably 900 to 5,000. Further, a homopolymer of vinyl chloride is preferable.
  • the base resin other resins may be added, but it is preferable that the polyvinyl chloride resin is contained in an amount of 80 parts by mass or more, more preferably 90 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the base resin. It is particularly preferable that the content is substantially 100 parts by mass.
  • the compound having an isocyanurate structure is not particularly limited as long as it has an isocyanurate skeleton, but in the present invention, it is preferable to use a compound represented by the following general formula (I).
  • R 1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an aryl group or a heterocyclic group.
  • the aliphatic hydrocarbon group constituting R 1 to R 3 of the general formula (I) may be a saturated hydrocarbon group, an unsaturated hydrocarbon group, or a cyclic hydrocarbon group. There may be. More specifically, examples of the aliphatic hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group and a cycloalkenyl group.
  • the number of carbon atoms of the aliphatic hydrocarbon group is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 12, further preferably 1 to 8, and particularly preferably 1 to 6.
  • the aliphatic hydrocarbon group is preferably an alkyl group or an alkenyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms.
  • Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, 2-ethylhexyl group, decyl group, vinyl group and allyl group.
  • Examples thereof include an isopropenyl group, an ethynyl group, a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group and a cyclohexenyl group.
  • the aryl group constituting R 1 to R 3 of the general formula (I) preferably has 6 to 20 carbon atoms, more preferably 6 to 16 carbon atoms, and even more preferably 6 to 10 carbon atoms.
  • Specific examples of the aryl group include a phenyl group and a naphthyl group.
  • the heterocycle contained in the heterocyclic group may be a saturated ring, an unsaturated ring or an aromatic ring.
  • the number of carbon atoms of such a heterocyclic group is preferably 0 to 20, more preferably 1 to 12.
  • heterocycle contained in the heterocyclic group include a tetrahydrofuran ring, a pyrrolidine ring, a piperidine ring, a piperazine ring, a furan ring, a thiophene ring, a pyrrole ring, an imidazole ring, a thiazole ring, and a pyridine ring.
  • R 1 to R 3 are independent of each other, preferably a hydrogen atom or an aliphatic hydrocarbon group, and all of R 1 to R 3 are more preferably an aliphatic hydrocarbon group.
  • a group in which R 1 to R 3 are all selected from an alkyl group or an alkenyl group is more preferable, and among them, a group in which R 1 to R 3 are the same is preferable.
  • trimethylisocyanurate, triethylisocyanurate, tripropylisocyanurate and triallyl isocyanurate are preferable, and triallyl isocyanurate (that is, 1,3,5-tris (2-)).
  • triallyl isocyanurate that is, 1,3,5-tris (2-)
  • Propenyl) -1,3,5-triazine-2,4,6 (1H, 3H, 5H) -trione) is most preferred.
  • the content of the compound having an isocyanurate structure needs to be 0.05 parts by mass to 10 parts by mass, preferably 0.05 parts by mass to 5 parts by mass, and 0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyvinyl chloride resin. It is more preferably 0.05 parts by mass to 1 part by mass, and further preferably 0.05 parts by mass to 0.6 parts by mass.
  • the boron-containing compound is a compound having a boron atom in the molecule, and examples thereof include a borate compound, a borate, a borate sulfide, and a borate, but a borate compound is preferable, and zinc borate is among them. Is particularly preferable.
  • the content of the boron-containing compound needs to be 10 parts by mass to 55 parts by mass, preferably 10 parts by mass to 35 parts by mass, and 10 parts by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyvinyl chloride resin. More preferred.
  • the organic compound odor and smoke are generated when the flame-retardant anti-termite resin composition is extruded to obtain the sheath. Since it becomes easy to carry out, the manufacturability becomes worse.
  • a boron-containing compound such as zinc borate acts as a flame retardant or a flame retardant aid, but exhibits anti-termite properties.
  • the compound having an isocyanurate structure improves cold resistance. The cold resistance of the boron-containing compound tends to decrease as the blending amount increases.
  • the content of the boron-containing compound is 10 parts by mass to 55 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyvinyl chloride resin, and the content of the compound having an isocyanurate structure is 0.05 parts by mass to 10 parts by mass.
  • the flame-retardant ant-proof resin composition of the present invention may contain other components, if necessary.
  • the flame retardant ant-proof resin composition according to the present embodiment may contain a flame retardant or a flame retardant aid other than the boron-containing compound.
  • a flame retardant or flame retardant aid is not particularly limited, but is metal water such as antimony trioxide, polytetrafluoroethylene, silicon dioxide, hydrotalcite, magnesium hydroxide, magnesium hydroxide or calcium hydroxide.
  • Oxide zinc oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, zirconium oxide, vanadium oxide, molybdenum oxide, phosphorus compounds and their surface treatments, melamine, melamine cyanurate, pentaerythritol, dipentaerythritol, tripentaerythritol, monopentaerythritol , Polytetrafluoroethylene and the like.
  • antimony trioxide and metal hydroxide are preferable from the viewpoint of further improving flame retardancy.
  • the content of the flame retardant or the flame retardant aid other than the boron-containing compound is not particularly limited as long as the characteristics of the flame retardant ant-proof resin composition of the present invention are not impaired.
  • additives such as UV absorbers, light stabilizers, antioxidants, lubricants, crystal nucleating agents, softening agents, antistatic agents, metal inactivating agents, antibacterial / antifungal agents, pigments, etc. It may be blended.
  • the content of such an additive is not particularly limited as long as the characteristics of the flame-retardant ant-proof resin composition of the present invention are not impaired.
  • the flame-retardant ant-proof resin composition of the present invention is particularly preferably applied as a raw material for a sheath constituting the outermost layer of a power cable.
  • the flame-retardant and ant-proof resin composition of the present invention is excellent in all of flame-retardant, ant-proof and cold-resistant properties, so that the sheath can be made into a single layer. The manufacturing cost can be reduced.
  • the power cable of the present invention is a power cable having a structure in which at least an inner semi-conductive layer, an insulator layer, an outer semi-conductive layer, a shielding layer and a sheath are laminated in this order on the outer periphery of a conductor, and the sheath is the present invention. It is formed using the flame-retardant anti-termite resin composition of the present invention as a raw material. Specifically, for example, as shown in the power cable 10 of FIG. 1, an inner semiconductive layer 2, an insulator layer 3, an outer semiconductive layer 4, a shielding layer 5 and a sheath 6 are sequentially formed on the outer periphery of the conductor 1.
  • the sheath 6 is composed of a single layer.
  • the sheath 6 can be configured with a single layer, it is not necessary to form the sheath with a two-layer structure or a three-layer structure as in the conventional power cable.
  • FIG. 2 shows the structure of the conventional power cable 100, the sheath 106 has a two-layer structure, and the ant-proof sheath 108 is formed on the outer periphery of the flame-retardant sheath 107.
  • the number of cores of the power cable may be a single core (1 core) or a compound core (for example, 3 cores).
  • a three-core power cable when a three-core power cable is configured, three single cores in which an inner semi-conductive layer, an insulator layer, an outer semi-conductive layer and a shielding layer are laminated on the outer periphery of the conductor are bundled, and the bundled surface is formed.
  • the structure may be coated with a sheath via inclusions, but is not limited to this. The conductors will be described below in order.
  • the conductor is preferably made of copper or a copper alloy, aluminum or an aluminum alloy, and the cross-sectional shape thereof may be either circular or rectangular. In the present invention, a circular conductor made of copper or a copper alloy is preferable. Further, the surface of the metal wire made of the above-mentioned material may be plated with tin, silver or the like. The conductor may be either a single wire or a stranded wire.
  • the cross-sectional area and shape of the conductor vary depending on the voltage class of the cable and the laying conditions, and are not limited, but the cross-sectional area of the conductor is preferably 2 mm 2 to 4000 mm 2 , preferably 150 mm 2 to 2000 mm 2. Is more preferable. Further, the surface of such a metal wire plated with tin, silver or the like may be used, and the conductor may be either a single wire or a stranded wire. Examples of the configuration or shape of the conductor include those used in ordinary power cables. For example, in the case of stranded wires, circular stranded wires [7 / 0.6 (lines / mm), 7 / 0.8 (lines).
  • split compression stranded wire is also referred to as a split conductor, and is a split conductor for a power cable in which inclusions are interposed between each segment.
  • an internal semi-conductive layer generally used in electric power cables can be used.
  • the internal semi-conductive layer include those coated with a conductive material of a fibrous (cloth) tape, an extruded type in which carbon is mixed with polyethylene, and a combination thereof.
  • the internal semi-conductive layer is preferably formed by using a resin composition for the internal semi-conductive layer and cross-linking the resin composition.
  • the resin composition for the internal semi-conductive layer usually contains a resin for the internal semi-conductive layer, a conductive substance, a cross-linking agent and an anti-aging agent.
  • the resin for the internal semi-conductive layer is not particularly limited, but an ethylene polymer is usually used.
  • the ethylene-based polymer may be a polymer containing ethylene as a repeating unit, and is not particularly limited.
  • polyethylene low density polyethylene, high density polyethylene
  • EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
  • EVA Ethylene-ethyl acrylate copolymer
  • ethylene-methyl acrylate copolymer ethylene-ethyl methacrylate copolymer
  • ethylene-1-butene copolymer ethylene- ⁇ -olefin copolymer
  • EPDM ethylene-propylene Dien rubber
  • polyethylene and ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) are preferable, polyethylene is more preferable, and cross-linked polyethylene is further preferable.
  • the cross-linked polyethylene may be cross-linked by containing polyethylene and a cross-linking agent in the resin composition for the internal semi-conductive layer.
  • the conductive substance is not particularly limited, but usually conductive carbon is used.
  • the conductive carbon include carbon black, acetylene black, furnace black, Ketjen black, thermal black, graphite and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, the content of impurities is low and the electrical characteristics of the resin for the internal semi-conductive layer are not deteriorated, and large aggregates are not formed, resulting in electrical defects at the interface with the resin for the internal semi-conductive layer.
  • Acetylene black is preferred because it does not generate certain conductive protrusions.
  • the thickness of the internal semi-conductive layer varies depending on the voltage class of the cable and is not limited, but the thickness of the internal semi-conductive layer is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm to 2 mm.
  • the insulator layer is an insulating layer that covers the internal semi-conductive layer, and is generally formed by using a resin composition for an insulator layer and cross-linking the resin composition.
  • the resin composition for an insulator layer usually contains a resin for an insulator layer, a cross-linking agent, and an anti-aging agent.
  • a polyolefin resin is preferable, and a polyolefin resin modified with an unsaturated organic acid or a derivative thereof is more preferable.
  • the polyolefin resin is preferably polyethylene, polypropylene, ethylene or a copolymer with propylene, more preferably polyethylene or polypropylene, further preferably polyethylene, and particularly preferably low density polyethylene.
  • a crosslinked resin is preferable.
  • a commercially available insulating compound HFDA-9253NT SC, an insulating compound NUCV-9253 [manufactured by NUC Co., Ltd.] or the like may be used.
  • the thickness and shape of the insulator layer vary depending on the voltage class of the cable and the laying conditions, and are not limited, but the thickness of the insulator layer is preferably 10 mm to 23 mm, more preferably 10 mm to 17 mm.
  • the outer semi-conductive layer is generally classified into a tape method and an extrusion method, similarly to the inner semi-conductive layer.
  • the outer semi-conductive layer is a semi-conductive layer that covers the insulator layer, and is generally formed by using a resin composition for an outer semi-conductive layer and cross-linking the resin composition.
  • the resin composition for the outer semi-conductive layer for forming the outer semi-conductive layer usually contains a resin for the outer semi-conductive layer, a conductive substance, a cross-linking agent and an anti-aging agent.
  • the resin for the external semi-conductive layer is not particularly limited, but an ethylene polymer is usually used.
  • the ethylene-based polymer include the same as the above-mentioned resin for the internal semi-conductive layer.
  • the ethylene-based polymers polyethylene and ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) are preferable, polyethylene is more preferable, and cross-linked polyethylene is more preferable as the resin for the external semi-conductive layer.
  • the cross-linked polyethylene may be cross-linked by adding polyethylene and a cross-linking agent to the resin composition for the external semi-conductive layer.
  • the conductive substance is not particularly limited, but usually conductive carbon is used.
  • Specific examples of the conductive carbon include those similar to the above-mentioned resin for the internal semi-conductive layer.
  • the thickness and shape of the external semi-conductive layer varies depending on the voltage class of the cable and the laying conditions, and is not limited, but the thickness of the external semi-conductive layer is preferably 1.5 mm or less, preferably 0.1 mm to 1.5 mm. Is more preferable.
  • shielding layer examples include a tape-shaped metal and a metal formed by extrusion molding.
  • examples of the tape-shaped metal include copper tape and aluminum tape.
  • Examples of the metal formed by extrusion molding include aluminum, lead, stainless steel (SUS), and the like, and aluminum is preferable.
  • the thickness and shape of the shielding layer vary depending on the voltage class of the cable and the laying conditions, and are not limited, but the thickness of the shielding layer is preferably 0.3 mm or less, preferably 0.1 mm or more, for example, in the case of a tape. 0.3 mm is more preferable.
  • the sheath protects the power cable from the outside by exhibiting anti-termite property, flame retardancy and cold resistance, and is mainly provided as the outermost layer of the power cable.
  • the sheath can also increase the mechanical strength of the power cable or prevent the ingress of moisture from the outside.
  • the sheath is formed from the above-mentioned flame-retardant ant-proof resin composition as a raw material.
  • the thickness and shape of the sheath vary depending on the voltage class of the cable and the laying conditions, and are not limited, but the thickness of the sheath is preferably 4.0 mm to 6.0 mm, and 4.0 mm to 5.5 mm. Is more preferable.
  • the method for manufacturing a power cable according to the present invention is a method for manufacturing a power cable having a structure in which at least an inner semiconductive layer, an insulator layer, an outer semiconductive layer, a shielding layer and a sheath are laminated in this order on the outer periphery of a conductor.
  • the present invention includes a step of forming a sheath by extruding the above-mentioned flame-retardant ant-proof resin composition on the outer peripheral side of the conductor, more specifically, on the outer periphery of the shielding layer. As a result, it is possible to obtain a power cable having a sheath formed as an outermost layer on the outer peripheral side of the conductor.
  • the method of providing the sheath on the outer periphery of the shielding layer using the flame-retardant ant-proof resin composition is not particularly limited, but in the present invention, the sheath is coated by extrusion-molding the flame-retardant ant-proof resin composition. At this time, it is preferable to pelletize the flame-retardant ant-proof resin composition and use the pellets for extrusion coating from the viewpoint of ease of handling and convenience.
  • the inner semi-conductive layer, the insulator layer, the outer semi-conductive layer and the shielding layer are provided in order on the outer periphery of the conductor, for example, three layers of an inner semi-conductive layer, an insulator layer and an outer semi-conductive layer are provided. It is also preferable to extrude at the same time.
  • Example 1 (Preparation and performance evaluation of flame-retardant ant-proof resin composition) A flame-retardant ant-proof resin composition was prepared as follows, and each sheet was obtained using this, and each evaluation was performed.
  • Tyke registered trademark
  • zinc borate FIREBREAK290 manufactured by BORAX in the United States
  • Table 2 shows the average value of the numerical value [%] of the average mass reduction rate X due to termites and the average value of the mortality rate [%] of the worker ants, which were obtained by the above formula 1.
  • the "average mass reduction rate” preferably has a small numerical value, and more specifically, it is more preferably 0.03% or less.
  • the sheet No. which is an example of the present invention comprising the flame-retardant ant-proof resin composition of the present invention. 1 to No. No. 5 is excellent in all of ant resistance, flame retardancy and cold resistance, and even in extrusion processing at 190 ° C. 1 to No. No. 5 has a rank of A or B, and both are excellent in manufacturing suitability.
  • the anti-termite property of No. 5 is No. 5 which is a comparative example of a conventional anti-termite material. It turns out that it is superior to c6.
  • the sheet No. which is a comparative example. From the comparison with c1, although it shows anti-termite property, the average mass reduction rate is 0.03%, and No. 1 which is an example of the present invention. 1 to No. Compared to 0.00% of the sheet of 5, it is not always sufficient. Further, even if triallyl isocyanurate and zinc borate are used in combination, if the content of the compound having an isocyanurate structure and the boron-containing compound with respect to 100 parts by mass of PVC does not satisfy the amount specified in the present invention, at least the anti-termite property.
  • Sheet No. is a comparative example in which both triallyl isocyanurate and zinc borate are less than the specified amount of the present invention.
  • c3 No. which is a comparative example having a large content of zinc borate.
  • both ant resistance and cold resistance cannot be achieved, and either ant resistance or cold resistance is inferior.
  • the sheet No. which is a comparative example From the comparison of c1, c2 and c4, it can be seen that zinc borate also exhibits an anti-termite effect.
  • Sheet No. which is a comparative example When zinc borate is as large as 60 parts by mass as in c4, No. Comparison with the sheets of c1 and c2, and further, the sheet No. which is an example of the present invention. From the comparison with 55 parts by mass in 4, there is a concern that the cold resistance tends to decrease, that is, the cold resistance temperature tends to be as high as 0 ° C., and it cannot withstand use in cold regions. Further, the sheet No. which is a comparative example. c1 and No. Comparison of c2 and Sheet No. which is an example of the present invention. From the comparison of 2 and 3, it can be seen that triallyl isocyanurate shows an improving effect on cold resistance.
  • Example 2 Manufacturing and performance evaluation of power cables
  • a power cable 10 having an inner semi-conductive layer 2, an insulator layer 3, an outer semi-conductive layer 4, a shielding layer 5, and a sheath 6 configured in this order on the outer periphery of the conductor 1 is as follows. And manufactured.
  • a power cable having a thickness of 5 mm and an exterior structure (sheath) with a water-impervious function made of the same compound as No. 2 was produced.
  • the sheath obtained here is a sheath 6 having a single layer structure as shown in FIG.
  • the sheath 6 of FIG. 1 is replaced with the sheath 106 as shown in FIG. 2, that is, the sheath 106 having a two-layer structure of a flame-retardant sheath 107 and an anti-termite sheath 108.
  • the power cable 100 was manufactured by replacing with.
  • the flame-retardant sheath 107 has a thickness of 4 mm, and is a comparative example of the sheet No.
  • a coating was formed by using a compound having the same composition as that of c1 and using a polypropylene compound [Culp manufactured by Idemitsu Lion Composite Co., Ltd.] with a thickness of 1.5 mm as an anti-termite sheath 108 and extruding these in order.
  • the power cable of the comparative example was manufactured in the same manner as the power cable of the example of the present invention.
  • the power cable of the present invention example has a sheath total thickness of 5.0 mm, which is 10% thinner than that of the power cable of the comparative example using the conventional two-layer laminated sheath. It was confirmed that both of them are compatible with the type 3 vinyl sheath described in JEC3403-2001. This means that in a single-layer sheath, which has been considered difficult in the past, at least the sheath can maintain excellent performance comparable to that of a two-layer laminated power cable. Moreover, when comparing the manufacturing costs of the power cable of the present invention and the power cable of the comparative example, the manufacturing cost of the power cable of the present invention is as low as 10% of the total thickness of the sheath and a single layer. Therefore, the manufacturing cost of the power cable of the comparative example is estimated to be 0.87 with respect to 1, and it can be seen that the manufacturing cost can be suppressed by about 13%.

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Abstract

難燃性、防蟻性及び耐寒性、押出加工性に優れ、かつ、安価に電力ケーブルを製造できる難燃防蟻樹脂組成物、電力ケーブル及び電力ケーブルの製造方法を提供する。　難燃防蟻樹脂組成物は、ポリ塩化ビニル樹脂と、イソシアヌレート構造を有する化合物と、ホウ素含有化合物をそれぞれ含有し、前記ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、前記イソシアヌレート構造を有する化合物の含有量が０．０５質量部～１０質量部の範囲であり、前記ホウ素含有化合物の含有量が１０質量部～５５質量部の範囲である。

Description

難燃防蟻樹脂組成物、電力ケーブルおよびその製造方法
　本発明は、難燃防蟻樹脂組成物、電力ケーブルおよびその製造方法に関する。
　電力ケーブルや通信ケーブルなどのケーブルには、最外層に保護外被覆（以下、シースと称す）を設けており、一般的にはポリエチレンやポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの汎用樹脂を押出成形することにより被覆形成される。
　シースは、ケーブルの敷設場所によって様々な機能が求められる。例えば、シロアリの活動が活発な地域の地中にケーブルを敷設する場合、シロアリからの食害を防ぐ特性である防蟻性を有し、かつ、難燃性を有するシースが求められる。
　このため、シースは、単層では構成せずに、難燃特性に優れるＰＶＣと防蟻特性に優れるナイロンとを順に積層した２層構造や、ＰＶＣ、ナイロンおよびＰＶＣを順に積層した３層構造にすることが通例であった。
　例えば、特許文献１には、難燃層上に防蟻層を積層した二重構造でシースを構成し、難燃層として難燃ビニル層を、防蟻層として、ナイロンの代わりにポリプロピレン（ＰＰ）を積層させた二重構造とすることで、難燃性と防蟻性を備えたシースを有する電線ケーブルが報告されている。
　また、トリアリルイソシアヌレート、トリプロピルイソシアヌレートまたはトリエチルイソシアヌレートを防蟻剤として用いることが提案（例えば、特許文献２参照）されている。このうち、重合性のアリル基を３つ有するトリアリルイソシアヌレートは、架橋助剤でもある（特許文献３参照）。
特開２０１５－０９６５８３号公報 特開平０２－７８１１０号公報 特開２００３－１９２８６５号公報
　しかしながら、シースを２層構造や３層構造にした場合、ケーブル外径が大きくなるという問題や、異なる材料を積層させることで材料コストや製造コストが高くなるという問題がある。
　特許文献１で報告されているような従来の電線ケーブル（例えば、図２参照）では、シースが２層構造であり、前述のように製造コストが高くなるという問題点があるものの、難燃性と防蟻性の両方を高度に満たす材料が存在しなかったため、シースを単層にすることができなかった。
　加えて、電力ケーブルでは、難燃性と防蟻性以外にも、耐寒性に対する要求も満たす必要がある。
　このような状況を鑑み、本発明は、難燃性、防蟻性および耐寒性に優れ、しかも、押出加工性に優れ、かつ、安価に電力ケーブルを製造できる難燃防蟻樹脂組成物、それを用いた電力ケーブルおよび電力ケーブルの製造方法を提供することを課題とする。
　本発明者らは、難燃防蟻樹脂組成物のベース樹脂として、難燃性に優れているポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）を用い、ポリ塩化ビニル樹脂とイソシアヌレート構造を有する化合物のコンパウンドによる押出加工適性と、難燃性、防蟻性および耐寒性の電力ケーブルに対する基本性能とを高度に満たすべく、鋭意検討した。
　その結果、ポリ塩化ビニル樹脂と、イソシアヌレート構造を有する化合物と、ホウ素含有化合物とを含有するコンパウンドを用いることによって、難燃性、防蟻性および耐寒性に優れたシースを単層で形成できることを見出した。
　しかしながら、かかる組成を有するシースを単層で形成する場合、１９０℃で押出成形する際に、イソシアヌレート構造を有する化合物の配合量を多くしすぎると、白煙および有機化合物臭が発生しやすくなるため、局所ドラフトなどの設置が必要であり、製造コストの上昇につながるという新たな問題が生じた。
　そこで、本発明者らがさらに検討を行った結果、ポリ塩化ビニル樹脂に配合する、イソシアヌレート構造を有する化合物と、ホウ素含有化合物とを適正割合に限定することによって、押出加工時に白煙および有機化合物臭が発生することなく、押出加工適性を満たすことを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成させるに至った。
　すなわち、本発明の要旨構成は、以下のとおりである。
　（１）ポリ塩化ビニル樹脂と、イソシアヌレート構造を有する化合物と、ホウ素含有化合物を含有し、
　前記イソシアヌレート構造を有する化合物の含有量が、前記ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、０．０５質量部～１０質量部の範囲であり、前記ホウ素含有化合物の含有量が、前記ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、１０質量部～５５質量部の範囲である、難燃防蟻樹脂組成物。
　（２）前記イソシアヌレート構造を有する化合物の含有量が、前記ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、０．０５質量部～０．６質量部の範囲である、（１）に記載の難燃防蟻樹脂組成物。
　（３）前記ホウ素含有化合物の含有量が、前記ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、１０質量部～２０質量部の範囲である、（１）または（２）に記載の難燃防蟻樹脂組成物。
　（４）電力ケーブルの最外層を構成するシースの原材料に用いられる（１）から（３）のいずれか１項に記載の難燃防蟻樹脂組成物。
　（５）導体の外周に、少なくとも、内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層、遮蔽層およびシースがこの順に積層した構造を有する電力ケーブルであって、
　前記シースが、（１）から（４）のいずれか１項に記載の難燃防蟻樹脂組成物を原材料として形成されることを特徴とする電力ケーブル。
　（６）前記シースが単層からなる（５）に記載の電力ケーブル。
　（７）導体の外周に、少なくとも、内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層、遮蔽層およびシースがこの順に積層した構造を有する電力ケーブルの製造方法であって、
　前記遮蔽層の外周に、（１）から（４）のいずれか１項に記載の難燃防蟻樹脂組成物を押出成形することによりシースを被覆形成することを特徴とする電力ケーブルの製造方法。
　本発明により、難燃性、防蟻性および耐寒性に高度に優れ、しかも、押出加工性に優れ、かつ、安価に電力ケーブルを製造できる難燃防蟻樹脂組成物、それを用いた電力ケーブルおよび電力ケーブルの製造方法を提供することが可能となった。
本発明に係る電力ケーブルの構造の一例を示す模式的な断面図である。 従来に係る電力ケーブルの構造の一例を示す模式的な断面図である。
　以下に、電力ケーブルのシースの原材料として好ましく適用できる本発明の難燃防蟻樹脂組成物から順に詳細に説明する。
＜＜難燃防蟻樹脂組成物＞＞
　本発明の難燃防蟻樹脂組成物は、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、イソシアヌレート構造を有する化合物およびホウ素含有化合物を含有する。
　本発明では、これらの成分の難燃防蟻樹脂組成物中の含有量は、ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対し、イソシアヌレート構造を有する化合物の含有量が０．０５質量部～１０質量部であり、ホウ素含有化合物の含有量が１０質量部～５５質量部である。
＜ベース樹脂＞
　本発明の難燃防蟻樹脂組成物では、ベース樹脂として、ポリ塩化ビニル樹脂を含有する。
　ポリ塩化ビニル樹脂は、汎用プラスチックの中でも難燃性に優れており、難燃剤のような難燃性を向上させる材料の配合量を抑えることができる。
　ポリ塩化ビニル樹脂は、平均重合度や他のモノマー成分による単位構造、繰り返し単位構造が含まれていてもよい。
　本発明においては、ポリ塩化ビニル樹脂の平均重合度は、９００～５，０００が好ましい。また、塩化ビニルの単独重合体が好ましい。
　ベース樹脂としては、他の樹脂を加えてもよいが、ベース樹脂１００質量部に対して、ポリ塩化ビニル樹脂を８０質量部以上含有することが好ましく、９０質量部以上含有することがより好ましく、実質的に１００質量部含有することが特に好ましい。
＜イソシアヌレート構造を有する化合物＞
　イソシアヌレート構造を有する化合物としては、イソシアヌレート骨格を有するものであれば、特に限定されないが、本発明では、以下の一般式（Ｉ）で表される化合物を用いることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 （ここで、Ｒ１～Ｒ３は各々独立に、水素原子、脂肪族炭化水素基、アリール基またはヘテロ環基を表す。）
　上記一般式（Ｉ）のＲ１～Ｒ３を構成する脂肪族炭化水素基としては、飽和炭化水素基であってもよく、不飽和炭化水素基であってもよく、環式炭化水素基であってもよい。より具体的には、脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基が挙げられる。また、脂肪族炭化水素基の炭素数は、１～２０が好ましく、１～１２がより好ましく、１～８がさらに好ましく、１～６が特に好ましい。また、脂肪族炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基が好ましく、炭素数１～２０のアルキル基、炭素数２～２０のアルケニル基がより好ましい。脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｔ－ブチル基、２－エチルヘキシル基、デシル基、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、エチニル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基が挙げられる。
　上記一般式（Ｉ）のＲ１～Ｒ３を構成するアリール基の炭素数は、６～２０が好ましく、６～１６がより好ましく、６～１０がさらに好ましい。
　アリール基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。
　上記一般式（Ｉ）のＲ１～Ｒ３を構成するヘテロ環基におけるヘテロ環は、環構成原子に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子から選択される原子を少なくとも１つ有するものが好ましい。また、ヘテロ環基に含まれるヘテロ環は、飽和環であっても不飽和環であっても芳香環であってもよい。
　このようなヘテロ環基の炭素数は、０～２０が好ましく、１～１２がより好ましい。
　ヘテロ環基に含まれるヘテロ環の具体例としては、例えば、テトラヒドロフラン環、ピロリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、イミダゾール環、チアゾール環、ピリジン環が挙げられる。
　一般式（Ｉ）で表される化合物は、Ｒ１～Ｒ３が各々独立に、水素原子または脂肪族炭化水素基が好ましく、Ｒ１～Ｒ３がいずれも脂肪族炭化水素基がより好ましく、Ｒ１～Ｒ３がいずれもアルキル基またはアルケニル基から選択される基がさらに好ましく、なかでも、Ｒ１～Ｒ３が同じ基が好ましい。
　一般式（Ｉ）で表される化合物としては、トリメチルイソシアヌレート、トリエチルイソシアヌレート、トリプロピルイソシアヌレートおよびトリアリルイソシアヌレートが好ましく、トリアリルイソシアヌレート（すなわち、１，３，５－トリス（２－プロペニル）－１，３，５－トリアジン－２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）－トリオン）が最も好ましい。
　イソシアヌレート構造を有する化合物の含有量は、ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、０．０５質量部～１０質量部である必要があり、０．０５質量部～５質量部が好ましく、０．０５質量部～１質量部がより好ましく、０．０５質量部～０．６質量部がさらに好ましい。
＜ホウ素含有化合物＞
　ホウ素含有化合物は、分子内にホウ素原子を有する化合物であり、ホウ酸塩化合物、ホウ酸化物、ホウ硫化物、ホウ窒化物などが挙げられるが、ホウ酸塩化合物が好ましく、この中でもホウ酸亜鉛が特に好ましい。
　ホウ素含有化合物の含有量は、ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、１０質量部～５５質量部である必要があり、１０質量部～３５質量部が好ましく、１０質量部～２０質量部がより好ましい。
　電力ケーブルのシースの防蟻性を高めるため、イソシアヌレート構造を有する化合物の配合量が増加するほど、難燃防蟻樹脂組成物を押出成形してシースを得る際、有機化合物臭や煙が発生しやすくなるため、製造性適性が悪化する。
　本発明者らの検討で、ホウ酸亜鉛のようなホウ素含有化合物は、難燃剤もしくは難燃助剤として作用するものであるが、防蟻性を示すことがわかった。しかも、イソシアヌレート構造を有する化合物は耐寒性を向上させることもわかった。なお、ホウ素含有化合物は、配合量が増加するほど耐寒性が低下する傾向にある。
　ホウ素含有化合物の含有量を、上記のように、ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、１０質量部～５５質量部、イソシアヌレート構造を有する化合物の含有量を０．０５質量部～１０質量部とすることで、難燃性、防蟻性および耐寒性のいずれにも高いレベルに維持することが可能となり、しかも、押出加工での製造適性にも優れる。
＜その他の成分＞
　本発明の難燃防蟻樹脂組成物は、必要に応じて、他の成分を含んでもよい。例えば、本実施形態に係る難燃防蟻樹脂組成物は、ホウ素含有化合物以外の難燃剤もしくは難燃助剤を含有してもよい。
　このような難燃剤もしくは難燃助剤としては、特に限定されないが、三酸化アンチモン、ポリテトラフルオロエチレン、二酸化珪素、ハイドロタルサイト、重炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウムもしくは水酸化カルシウムのような金属水酸化物、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化バナジウム、酸化モリブデン、リン系化合物およびその表面処理品、メラミン、メラミンシアヌレート、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、モノペンタエリスリトール、ポリテトラフルオロエチレンなどが挙げられる。
　これらの中でも、難燃性をさらに向上させるという観点から、三酸化アンチモン、金属水酸化物が好ましい。
　ホウ素含有化合物以外の難燃剤もしくは難燃助剤の含有量は、本発明の難燃防蟻樹脂組成物の特性が損なわれない範囲であれば特に制限はない。
　また、必要に応じて、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、滑剤、結晶核剤、軟化剤、帯電防止剤、金属不活性化剤、抗菌・抗カビ剤、顔料などの添加剤を配合してもよい。
　このような添加剤の含有量は、本発明の難燃防蟻樹脂組成物の特性が損なわれない範囲であれば特に制限はない。
＜難燃防蟻樹脂組成物の用途＞
　本発明の難燃防蟻樹脂組成物は、電力ケーブルの最外層を構成するシースの原材料として特に好ましく適用される。
　特に、本発明の難燃防蟻樹脂組成物は、難燃性、防蟻性および耐寒性のいずれにも優れていることで、シースを単層にすることが可能となるため、電力ケーブルの製造コストを下げることができる。
＜＜電力ケーブル＞＞
　本発明の電力ケーブルは、導体の外周に、少なくとも、内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層、遮蔽層およびシースがこの順に積層した構造を有する電力ケーブルであって、シースが、本発明の難燃防蟻樹脂組成物を原材料として形成される。
　具体的には、例えば、図１の電力ケーブル１０に示すように、導体１の外周に、順に、内部半導電層２、絶縁体層３、外部半導電層４、遮蔽層５およびシース６が被覆されており、このうち、シース６は単層によって構成される。
　本発明では、シース６を単層で構成することができるため、従来の電力ケーブルのように、シースを２層構造や３層構造にする必要がない。
　なお、図２には、従来に係る電力ケーブル１００の構造が記載されており、シース１０６が２層構造を有しており、難燃シース１０７の外周に防蟻シース１０８が形成されている。
　本発明では、電力ケーブルの心数は、単心（１心）であってもよく、複心（例えば、３心）であってもよい。
　ここで、３心の電力ケーブルを構成する場合、導体の外周に内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層および遮蔽層が積層された単心を３つ束ね、この束ねた表面を、必要に応じて介在物を介して、シースで被覆した構造とすることができるが、これに限定されない。
　以下に、導体から順に説明する。
＜導体＞
　導体は、銅もしくは銅合金、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなることが好ましく、その断面形状は、円形または矩形のいずれであってもよい。本発明では、銅もしくは銅合金からなる円形の導体が好ましい。
　また、上記の材料で構成される金属線の表面にスズや銀などのめっきを施したものを用いてもよい。
　導体としては、単線あるいは撚線のいずれであってもよい。
　導体の断面積や形状は、ケーブルの電圧階級や敷設条件によって異なり、限定するものではないが、導体の断面積は、２ｍｍ２～４０００ｍｍ２であることが好ましく、１５０ｍｍ２～２０００ｍｍ２であることがより好ましい。
　また、このような金属線の表面にスズや銀などのめっきを施したものを用いてもよく、導体としては、単線あるいは撚線のいずれであってもよい。
　導体の構成または形状としては、通常の電力ケーブルで用いられるものを挙げることができ、例えば撚線の場合、円形撚線〔７／０．６（本／ｍｍ）、７／０．８（本／ｍｍ）、７／１．０（本／ｍｍ）、７／１．２（本／ｍｍ）〕、分割圧縮撚線または円形圧縮撚線を挙げることができ、その中でも円形圧縮撚線を用いることが好ましい。
　なお、分割圧縮撚線は、分割導体とも称され、各セグメント間に介在物を介在せしめてなる電力ケーブル用分割導体である。
＜内部半導電層＞
　内部半導電層としては、電力ケーブルで一般に用いられる内部半導電層を用いることができる。
　内部半導電層としては、例えば、繊維質（布）テープの導電材料を塗りつけたもの、ポリエチレンにカーボンを混入した押出形のもの、これらを組み合わせたものが挙げられる。また、内部半導電層は、内部半導電層用樹脂組成物を用い、これを架橋することにより形成したものが好ましい。内部半導電層用樹脂組成物は、通常、内部半導電層用樹脂、導電性物質、架橋剤および老化防止剤を含む。
　内部半導電層用樹脂としては、特に限定されないが、通常は、エチレン系重合体が用いられる。ここで、エチレン系重合体としては、エチレンを繰り返し単位として含む重合体であればよく、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン（低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン）、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン－エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）、エチレン－メチルアクリレート共重合体、エチレン－エチルメタクリレート共重合体、エチレン－１－ブテン共重合体、エチレン－α－オレフィン共重合体、エチレン－プロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）が挙げられる。これらは、単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ポリエチレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が好ましく、ポリエチレンがより好ましく、架橋ポリエチレンがさらに好ましい。
　ここで、架橋ポリエチレンは、内部半導電層用樹脂組成物に、ポリエチレンと架橋剤を含有させ、架橋させてもよい。
　導電性物質としては、特に限定されないが、通常は、導電性カーボンが用いられる。導電性カーボンとしては、例えば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック、グラファイトなどが挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、不純物の含有量が少なく、内部半導電層用樹脂の電気特性を悪化させないという点、および、大きな凝集体を形成せず、内部半導電層用樹脂との界面において電気的欠陥である導電性突起が発生しないという点により、アセチレンブラックが好ましい。
　内部半導電層には市販されている半導電コンパウンドＮＵＣＶ－９５６３、９５８５、９５８９〔（株）ＮＵＣ製〕などを用いてもよい。
　内部半導電層の厚さはケーブルの電圧階級によって異なり、限定するものではないが、内部半導電層の厚さは、２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ～２ｍｍがより好ましい。
＜絶縁体層＞
　絶縁体層は、内部半導電層を被覆する絶縁性の層であり、一般に、絶縁体層用樹脂組成物を用い、これを架橋することにより形成される。絶縁体層用樹脂組成物は、通常、絶縁体層用樹脂、架橋剤、および老化防止剤を含有する。
　ここで、絶縁体層用樹脂組成物を構成する樹脂としては、ポリオレフィン樹脂が好ましく、不飽和有機酸またはその誘導体で変性されたポリオレフィン樹脂がより好ましい。
　ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンもしくはプロピレンとの共重合体が好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレンがより好ましく、ポリエチレンがさらに好ましく、低密度ポリエチレンが特に好ましい。
　また、絶縁体層を構成する樹脂としては、架橋された樹脂が好ましい。
　絶縁体層としては、市販されている絶縁コンパウンドＨＦＤＡ－９２５３ＮＴ　ＳＣ、絶縁コンパウンドＮＵＣＶ－９２５３〔（株）ＮＵＣ製〕などを用いてもよい。
　絶縁体層の厚さや形状は、ケーブルの電圧階級や敷設条件によって異なり、限定するものではないが、絶縁体層の厚さは、１０ｍｍ～２３ｍｍが好ましく、１０ｍｍ～１７ｍｍがより好ましい。
＜外部半導電層＞
　外部半導電層は、内部半導電層と同様に、一般にテープ方式と押出方式がある。
　外部半導電層は、絶縁体層を被覆する半導電性の層であり、一般に、外部半導電層用樹脂組成物を用い、これを架橋することにより形成される。外部半導電層を形成するための外部半導電層用樹脂組成物は、通常、外部半導電層用樹脂、導電性物質、架橋剤および老化防止剤を含む。
　外部半導電層用樹脂としては、特に限定されないが、通常は、エチレン系重合体が用いられる。エチレン系重合体の具体例としては、上述した内部半導電層用樹脂と同様のものなどが挙げられる。エチレン系重合体のなかでも、外部半導電層用樹脂としては、ポリエチレン、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が好ましく、ポリエチレンがより好ましく、架橋ポリエチレンがより好ましい。
　ここで、架橋ポリエチレンは、外部半導電層用樹脂組成物に、ポリエチレンと架橋剤を含有させ、架橋させてもよい。
　導電性物質としては、特に限定されないが、通常は、導電性カーボンが用いられる。導電性カーボンの具体例としては、上述した内部半導電層用樹脂と同様のものなどが挙げられる。
　外部半導電層の厚さや形状は、ケーブルの電圧階級や敷設条件によって異なり、限定するものではないが、外部半導電層の厚さは、１．５ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ～１．５ｍｍがより好ましい。
＜遮蔽層＞
　遮蔽層（金属遮蔽層）としては、テープ状の金属や、押出成形によって成形された金属が挙げられる。テープ状の金属としては、例えば、銅テープ、アルミニウム系テープが挙げられる。また、押出成形によって成形される金属としては、アルミニウム、鉛、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などが挙げられ、好ましくはアルミニウムである。
　遮蔽層の厚さや形状は、ケーブルの電圧階級や敷設条件によって異なり、限定するものではないが、遮蔽層の厚さは、例えば、テープ状であれば０．３ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ～０．３ｍｍがより好ましい。
＜シース＞
　シースは、防蟻性、難燃性および耐寒性を発揮することで、外部からの電力ケーブルを保護するものであり、主に、電力ケーブルの最外層として設けられる。シースは、電力ケーブルの機械的強度を高め、または外部からの水分の浸入を防ぐこともできる。
　本発明に係る電力ケーブルでは、シースは、上述の難燃防蟻樹脂組成物を原材料として形成される。
　シースの厚さや形状は、ケーブルの電圧階級や敷設条件によって異なり、限定するものではないが、シースの厚さは、４．０ｍｍ～６．０ｍｍであることが好ましく、４．０ｍｍ～５．５ｍｍであることがより好ましい。
＜＜電力ケーブルの製造方法＞＞
　本発明に係る電力ケーブルの製造方法は、導体の外周に、少なくとも、内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層、遮蔽層およびシースがこの順に積層した構造を有する電力ケーブルの製造方法であって、上述の難燃防蟻樹脂組成物を、導体の外周側、より具体的には遮蔽層の外周に押出成形することにより、シースを被覆形成する工程を含む。これにより、導体の外周側に、最外層としてシースを形成した電力ケーブルを得ることができる。
　遮蔽層の外周に、難燃防蟻樹脂組成物を用いてシースを設ける方法は、特に限定されないが、本発明では、難燃防蟻樹脂組成物を押出成形することによりシースを被覆形成することが好ましく、この際、難燃防蟻樹脂組成物をペレット化し、このペレットを用いて押出被覆することが、取り扱い易く簡便な点で好ましい。
　本発明では、導体の外周に、順に、内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層および遮蔽層を設ける際、例えば、内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層の３層を同時に押出成形することも好ましい。
　以下に、本発明を実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
（難燃防蟻樹脂組成物の調製と性能評価）
　以下のようにして、難燃防蟻樹脂組成物を調合し、これを用いて各シートを得、各評価を行った。
［本発明例（シートＮｏ．１～Ｎｏ．５）および比較例（シートＮｏ．ｃ１～Ｎｏ．ｃ５）］
　下記表１に示す割合（質量部）で、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）〔新第一塩ビ（株）製のＺＥＳＴ１４００Ｚ、平均重合度１，４００〕、トリアリルイソシアヌレート〔日本化成（株）製のタイク（登録商標）〕およびホウ酸亜鉛（米国ＢＯＲＡＸ社製のＦＩＲＥＢＲＥＡＫ２９０）を配合して樹脂組成物を得た後、１５０℃の混練温度に設定したロール機を用いて混練して樹脂を生成し、厚さの異なる２枚のシート状の試料を作製した。これを１７０℃、１１ＭＰａの圧力で１５分間のプレス成型を行い、それぞれ厚さが２ｍｍおよび３ｍｍの平滑なシートＮｏ．１～Ｎｏ．５およびシートＮｏ．ｃ１～Ｎｏ．ｃ５を得た。
　ここで、シートＮｏ．１～Ｎｏ．５は本発明例であり、シートＮｏ．ｃ１～Ｎｏ．ｃ５は比較例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
２）シートＮｏ．ｃ６の製造
　ペレット状のナイロン〔宇部興産（株）製のＵＢＥＣナイロン３０２４ＬＵ〕について、２１０℃で一軸押出を行った後、２２０℃、１０分間のプレス成型を実施し、厚さ２ｍｍおよび３ｍｍの平滑な比較例Ｎｏ．ｃ６のシートを得た。
３）各シートの性能評価
　上記のようにして得られた各シートに対して、防蟻性、難燃性および耐寒性の評価を、以下のようにして行った。
（防蟻性の評価）
　本発明例および比較例で得られた厚さ２ｍｍのシートを切り出して、縦２０ｍｍ、横２０ｍｍの小片サンプルを３枚作製し、ＪＩＳ　Ｋ　１５７１（２０１０）「木材保存剤-性能基準の試験方法」に準拠した強制摂食試験を実施した。
　底部を硬石膏で固めた内径８０ｍｍ、高さ６０ｍｍのアクリル製の円筒容器を用い、円筒容器の中にプラスチック製の網を設置した。この網の上に、容器１個につき、小片サンプルを１枚、イエシロアリの職蟻１５０頭、兵蟻１５頭を投入して容器の蓋を閉め、暗所下、室温２８±２℃、相対湿度８０％以上の環境下で３週間にわたって静置した。ここで、容器の蓋には、通気のための小孔を空けたものを用いた。そして、３週間が経過した後、以下の数式１を用いて試験前後の小片サンプルの質量を比較することで、シロアリによる平均質量減少率Ｘを求め、これにより防蟻性を定量化した。
　　　Ｘ＝（Ｗ０－Ｗ１）／Ｗ０×１００［％］　　・・・（数式１）
（ここで、Ｗ０は試験開始時の小片サンプルの質量であり、Ｗ１は試験終了時の小片サンプルの重量である。）
　上記数式１により求められた、シロアリによる平均質量減少率Ｘの数値［％］の平均値と、職蟻の死亡率［％］の平均値を、表２に示す。このうち、「平均質量減少率」は、数値が小さいことが好ましく、より具体的には０．０３％以下であるとより好ましい。
（難燃性の評価）
　本発明例および比較例で得られた厚さ３ｍｍのシートを切り出して、長さ１３０ｍｍ、幅６．５ｍｍの小片サンプルを作製し、ＪＩＳ　Ｋ　７２０１－２「プラスチック－酸素指数による燃焼性の試験方法」に準拠した試験を実施した。この試験により得られる酸素指数［％］を、表２に示す。難燃性は、酸素指数の数値が大きいことが好ましい。
（耐寒性の評価）
　本発明例および比較例で得られた厚さ２ｍｍのシートを切り出して、長さ３８ｍｍ、幅６ｍｍの小片サンプルを作製し、ＪＩＳ　Ｃ　３００５「ゴム・プラスチック絶縁電線試験方法」に準拠した耐寒温度を測定した。この試験により得られる耐寒温度［℃］を、表２に示す。耐寒性は、耐寒温度が低温であることが好ましい。
（製造適性の評価）
　各難燃防蟻樹脂組成物を、バンバリーミキサーにより１９０℃で溶融混合し、混合物を排出し、１９０℃で押出機を通して造粒しペレットに加工した。これを３回繰り返した。
　この時の状態を観察し、３回とも白煙および有機化合物臭が生じずにペレットに押出加工できた場合をランク「Ａ」、３回のうち１回、白煙または有機化合物臭の発生を確認した場合をランク「Ｂ」、２回以上白煙または有機化合物臭の発生を確認した場合をランク「Ｃ」として評価した。評価結果を表２に示す。
　なお、表２で「－」は、未評価であることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上記表２から、本発明の難燃防蟻樹脂組成物からなる本発明例であるシートＮｏ．１～Ｎｏ．５は、いずれも、防蟻性、難燃性および耐寒性のいずれにも優れ、しかも、１９０℃での押出加工においても、Ｎｏ．１～Ｎｏ．５は、ランクがＡまたはＢであり、いずれも製造適性に優れている。
　しかも、平均質量減少率の結果から、本発明例であるシートＮｏ．１～Ｎｏ．５の防蟻性は、従来の防蟻材である比較例であるＮｏ．ｃ６より優れていることがわかる。
　これに対して、比較例であるＮｏ．ｃ２のように、ホウ酸系化合物およびトリアリルイソシアヌレートのうち、トリアリルイソシアヌレートだけを単独で含有する場合では、比較例であるシートＮｏ．ｃ１との比較から、防蟻性を示すものの、平均質量減少率が０．０３％であって、本発明例であるＮｏ．１～Ｎｏ．５のシートの０．００％と比較すると、必ずしも十分ではない。
　また、トリアリルイソシアヌレートとホウ酸亜鉛を併用しても、ＰＶＣ１００質量部に対するイソシアヌレート構造を有する化合物およびホウ素含有化合物の含有量が本発明で規定する量を満たさない場合、少なくとも、防蟻性、耐寒性および製造適性のいずれかの性能が満足されるレベルを満たさない。
　例えば、トリアリルイソシアヌレートとホウ酸亜鉛のいずれもが、本発明の規定量より少ない比較例であるシートＮｏ．ｃ３、ホウ酸亜鉛の含有量が多い比較例であるＮｏ．ｃ４では、防蟻性と耐寒性が両立できず、防蟻性と耐寒性のいずれかが劣る。
　さらに、トリアリルイソシアヌレートが１５質量部と多い比較例であるシートＮｏ．ｃ５では、大量の発煙が確認されたことから、製造性が悪いと考えられる。
　ここで、比較例であるシートＮｏ．ｃ１、ｃ２およびｃ４の比較から、ホウ酸亜鉛も防蟻性作用を示すことがわかる。
　また、比較例であるシートＮｏ．ｃ４のようにホウ酸亜鉛が６０質量部と多いと、比較例であるＮｏ．ｃ１、ｃ２のシートとの比較、さらには、本発明例であるシートＮｏ．４における５５質量部との比較から、耐寒性が低下、すなわち、耐寒温度が０℃と高くなる傾向にあり、寒冷地での使用に耐えられないことが懸念される。
　さらに、比較例であるシートＮｏ．ｃ１とＮｏ．ｃ２の比較および本発明例であるシートＮｏ．２と３の比較から、トリアリルイソシアヌレートは、耐寒性の改良効果を示すことがわかる。
実施例２
（電力ケーブルの製造と性能評価）
　図１に示すような、導体１の外周に、内部半導電層２、絶縁体層３、外部半導電層４、遮蔽層５およびシース６の順に構成された、電力ケーブル１０を、以下のようにして製造した。
１）本発明例の電力ケーブルの作製
　導体に断面積８００ｍｍ２の銅からなる円形圧縮導体を用い、厚さ１ｍｍのカーボン添加架橋ポリエチレンからなる内部半導電層、厚さ１１ｍｍの架橋ポリエチレン〔（株）ＮＵＣ製の絶縁コンパウンドＮＵＣＶ－９２５３〕からなる絶縁体層、厚さ０．５ｍｍのカーボン添加架橋ポリエチレンからなる外部半導電層を順に設けた。
　その後、外部半導電層の外周に、アルミニウム金属の遮蔽層、実施例１で製造した本発明例であるシートＮｏ．２と同じ配合のコンパウンドからなる厚さ５ｍｍの遮水機能付き外装構造（シース）を加えた電力ケーブルを作製した。ここで得られるシースは、図１に示すような単層構成のシース６である。
２）比較例の電力ケーブルの作製
　上述の電力ケーブルの作製において、図１のシース６を、図２に示すようなシース１０６、すなわち難燃シース１０７と防蟻シース１０８の２層構成のシース１０６に置き替えて、電力ケーブル１００を製造した。
　ここで、難燃シース１０７として厚さ４ｍｍで、比較例であるシートＮｏ．ｃ１と同じ配合のコンパウンドを用い、防蟻シース１０８として厚さ１．５ｍｍで、ポリプロピレンコンパウンド〔出光ライオンコンポジット（株）製のカルプ〕を用い、これらを順に押出成形することにより被覆形成した。それ以外は、本発明例の電力ケーブルと同様にして、比較例の電力ケーブルを製造した。
　上記のようにして製造した各電力ケーブルに対し、下記に示す燃焼試験を行った。
（電力ケーブルの燃焼性評価）
　各電力ケーブルについて、ＩＥＥＥ　ｓｔｄ．３８３－１９７４に準拠した燃焼試験を実施した。この試験では、ＪＥＣ３４０３－２００１に記載の３種ビニルシースに適合するかを判断するものである。今回作製した電力ケーブルについて、３回の燃焼試験を行い、測定されるバーナ口からの燃焼長と残燃時間について、平均値を求めた。得られた結果を下記表３に示す。また、いずれも燃焼長がバーナ口から１２００ｍｍ以下で、かつ残燃時間が１時間程度以内であるものについて、ＪＥＣ３４０３－２００１に記載の３種ビニルシースに適合するとして、表３の判定欄に「〇」と記載した。
　なお、下記表３では、見積もった相対製造コストも記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　上記表３から、本発明例の電力ケーブルでは、従来の２層積層したシースを用いた比較例の電力ケーブルと比較し、シースの総厚みが、５．０ｍｍと１０％も薄いにもかかわらず、ともに、ＪＥＣ３４０３－２００１に記載の３種ビニルシースに適合することが確認できた。
　このことは、従来困難とされていた単層のシースで、少なくともシースが２層の積層の電力ケーブル並みの優れた性能を保持することが可能であることを意味する。
　しかも、本発明例の電力ケーブルと、比較例の電力ケーブルとの製造コストを比較するとき、本発明例の電力ケーブルの製造コストは、シースの総厚みが１０％も薄いことに加え、単層であることなどから、比較例の電力ケーブルの製造コストを１に対して、０．８７と見積もられ、約１３％も製造コストを抑えることが可能であることがわかる。
１０、１００　　電力ケーブル
１、１０１　　　導体
２、１０２　　　内部半導電層
３、１０３　　　絶縁体層
４、１０４　　　外部半導電層
５、１０５　　　遮蔽層（金属遮蔽層）
６、１０６　　　シース
１０７　　　　　難燃シース
１０８　　　　　防蟻シース

 

Claims (7)

  1. 　ポリ塩化ビニル樹脂と、イソシアヌレート構造を有する化合物と、ホウ素含有化合物とを含有し、
    　前記イソシアヌレート構造を有する化合物の含有量が、前記ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、０．０５質量部～１０質量部の範囲であり、
    　前記ホウ素含有化合物の含有量が、前記ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、１０質量部～５５質量部の範囲である、難燃防蟻樹脂組成物。
  2. 　前記イソシアヌレート構造を有する化合物の含有量が、前記ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、０．０５質量部～０．６質量部の範囲である、請求項１に記載の難燃防蟻樹脂組成物。
  3. 　前記ホウ素含有化合物の含有量が、前記ポリ塩化ビニル樹脂１００質量部に対して、１０質量部～２０質量部の範囲である、請求項１または２に記載の難燃防蟻樹脂組成物。
  4. 　電力ケーブルの最外層を構成するシースの原材料に用いられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の難燃防蟻樹脂組成物。
  5. 　導体の外周に、少なくとも、内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層、遮蔽層およびシースがこの順に積層した構造を有する電力ケーブルであって、
    　前記シースが、請求項１から４のいずれか１項に記載の難燃防蟻樹脂組成物を原材料として形成される、電力ケーブル。
  6. 　前記シースが単層からなる、請求項５に記載の電力ケーブル。
  7. 　導体の外周に、少なくとも、内部半導電層、絶縁体層、外部半導電層、遮蔽層およびシースがこの順に積層した構造を有する電力ケーブルの製造方法であって、
    　前記遮蔽層の外周に、請求項１から４のいずれか１項に記載の難燃防蟻樹脂組成物を押出成形することによりシースを被覆形成する、電力ケーブルの製造方法。

     
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