JP4065374B2 - ケーブル用止水テープ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電力ケーブルの外被の破損時に放射状と長さ方向への水の浸入と移動を防止するためにケーブル内に捲回して使用される止水テープに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願出願人は、先に、特許第３２１２２５１号において、コルゲート金属外装溝及び隙間の走水を更に確実に防止できる二種類の止水テープを用いた超高圧コルゲート金属電力ケーブルを開示した。
【０００３】
この止水テープは、銅線が長さ方向に数本織り込まれた織物基材の両面に吸水性半導電ゴム組成物を含浸し銅線が表面に露出している第１のテープと、厚手織物の基材の片面に半導電性ゴム組成物を塗布し、他面に吸水性半導電ゴム組成物を塗布し、吸水性半導電ゴム組成物の塗布層上に低目付不織布カバー材を貼り合わした第２のテープの組合せからなり、それぞれのテープを金属コルゲート外装ケーブルの押出外部半導電層上（金属コルゲート下）に合わせ巻きして使用される。
【０００４】
これによって、いずれのテープも、押出外部半導電層と金属コルゲート外装との間に吸水面を外側に向けて合わせ巻きされるので、金属コルゲート外装が破損して水がケーブル内に侵入すると両テープが同時に吸水して膨潤する。そして、前記第２のテープの低目付不織布カバー材は、外部から水分が浸入した際には、その箇所が吸水性ゴム組成物の膨潤したゲル状物を溜める膨潤ダムとして作用し、吸水性ゴム組成物の膨潤したゲル状物が水圧で押し流されることを妨げ、短い距離で走水を防止する機能を有する。
【０００５】
これによって上記特許に開示された止水テープは、非常に大きな隙間空間を有する金属コルゲート部分のその止水能において極めて優れた止水効果を発揮する。
【０００６】
なお、二枚の半導電性又は絶縁性布帛間にサンドイッチされた半導電性又は絶縁性吸水層よりなる一般的なケーブル用止水テープの膨潤面の少なく共一枚の布帛として、前記金属コルゲート電力ケーブル等に使用されているような繊維間間隙（目隙）が比較的少ない低目付不織布カバー材と、特開平３−２２４７２９号や特開平５−９２５２５号に開示されているような目隙が大きい特殊不織布カバー材の二種類が使用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近、金属コルゲート電力ケーブルにおいて、この種の止水テープのコスト面からの検討が行われるようになり、とくに、前記の第１のテープの銅線が長さ方向に数本織り込まれた織物基材の両面への吸水性半導電ゴム組成物の含浸処理に手間と時間を要するのがコスト低減の阻害要因であることが問題点として指摘されるようになった。
【０００８】
そこで、テープ自体のコスト低減のために、第１のテープの銅線が長さ方向に数本織り込まれた織物基材の両面への吸水性半導電ゴム組成物の含浸処理を省略し、第２のテープによる膨潤ダムとしての作用による防水機能に頼る方式が検討されるようになり、これによるコスト低減を図ることが試みられるようになった。
【０００９】
ところが、この第１のテープへの吸水性半導電ゴム組成物の削減による吸水能の大幅な低下によって、全体としての止水機能を維持するためには、第２のテープによる膨潤ダムの止水機能を大幅に高める必要が生じる。
【００１０】
この第２のテープは、目隙が比較的小さな布帛がカバー材として使用されているため、前記電力ケーブルの金属コルゲート外装が破損時に水と接触しても、半導電性吸水層中の膨潤吸水性樹脂粉末がカバー材を貫通してカバー材の表面に露出することは殆どなく、表面に露出していない膨潤吸水性樹脂が蓄積されるいわゆる「膨潤ダム」を形成し、これによって止水効果を発揮する機能を有する。
【００１１】
ところが、第２のテープの機能は、金属コルゲート電力ケーブルの半導電性層の上に第１のテープと合わせ巻きして使用される際、押出半導電性層上に張力下で巻き付けられるため、第２のテープのカバー材が引張られた状態で捲回された状態にあり、その結果止水テープのカバー材が止水テープの吸水層の膨潤能力を著しく阻害しているという知見を得た。
【００１２】
すなわち、カバー材は、吸水性樹脂粉末が基材布帛上に付着される場合、基材とカバー材としての布帛間に吸水性樹脂粉末を挟持して吸水性樹脂粉末の脱落を防止する。しかしながら、実際には、ケーブル用止水テープはケーブル内の使用部位に螺旋状に引張った状態で或いは螺旋状に重ね合わせて、又は長さ方向に折り重ねて巻き付けられており、全体的又は部分的に止水テープのカバー材全体や耳部が張力下又は重ね合わせにより拘束された状態にあり、カバー材が、水と接触した際、吸水性樹脂粉末の膨潤を抑制し、導電性又は絶縁性吸水層の吸水能力を著しく阻害している。従って、前記の第２のテープにおいて、高吸水性樹脂粉末の付着量を増加して吸水能を増加させても、実用上ケーブル捲回後は殆ど止水能の向上に寄与しないことも判明した。
【００１３】
一方、少なくとも一枚の布帛としての目隙が大きな特殊不織布カバー材は、製法が特殊で複雑なため高価であるが、吸水層の吸水性樹脂粉末の粒子径に関して、小さな粒子径の粉末が使用される場合、水と接触した際、吸水性樹脂粉末が目隙を貫通してカバー材上に露出するという長所を持っている。しかしながら、このように目隙が大きなカバー材を前記金属コルゲート電力ケーブルに使用すると止水テープのカバー材表面から吸水性樹脂粉末が露出するため、ケーブルの止水試験時露出した膨潤粉末が水圧により押し流され、その止水能を発揮できず、このように大きな隙間空間部位には使用できないという欠陥がある。更に、最近、走水防止型電力ケーブルの用途拡大と共にケーブルの止水試験に使用される水頭圧が従来の１ｍ高さから数１０ｍへと徐々に増加されており、目隙が大きな特殊不織布カバー材では、水と接触時カバー材を貫通してカバー材表面上に膨潤吸水性粉末が露出すると、水圧によって粉末が益々押し流されてしまい止水能を発揮できず、海底ケーブルのように高水圧が適用されるケーブルにも使用できない。
【００１４】
本発明は、二枚の半導電性布帛の間にサンドイッチされた半導電性吸水層からなるケーブル用止水テープにおいて、少なくとも一枚の半導電性カバー材布帛の改良によって、金属コルゲートケーブル部位のような大きな隙間は勿論、高水圧が適用される海底ケーブルにも使用できる優れた止水能を有するケーブル用止水テープを提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、このような従来の比較的小さな目隙の低目付不織布や目隙の大きな特殊不織布をカバー材として使用した止水テープの止水能には限界があり、ケーブル外装の破損よる浸入水による吸水層に含まれる吸水性組成物のゲル化による膨潤吸水層がカバー材の箇所に貯蔵されるダム作用を、より機能させることによって達成でき、そのためには、カバー材の伸張特性を管理することによって止水テープの止水能の向上が可能であるという知見の下で完成した。
【００１６】
すなわち、本願発明に係るカバー材布帛の特性として、カバー材該当布帛の長さ方向に対して４５°の角度で採取した試料の５％モジュラスが、５０ｍｍ幅当たり、０．２００ｋｇまでは効果的な前記「膨潤ダム」による機能を発揮でき、このモジュラスの値は小さい程良い。すなわち、本発明の止水テープは、低いモジュラス特性を有する低モジュラス布帛と呼ぶるカバー材の使用によって、ゲル化した吸水性組成物の「膨潤ダム」による機能による止水機能を発揮させるものである。
【００１７】
一般には、５％モジュラス値は、材質の低荷重付与時の伸びやすさ又は柔軟性の尺度を指す。本発明の場合は、水との接触によって吸水性樹脂粉末が膨潤する際、止水テープが引張って突合せで又は部分的に重ね合わせてケーブル周囲に捲回されている時、カバー材が縦方向及び横方向の両方向に伸びなければ吸水性樹脂粉末の膨潤能力を阻害することになることから、その伸び易さを示す尺度を、カバー材の長さ方向に対して４５°の角度で採取した試料の５％モジュラス値によって規定した。
【００１８】
４５°の角度の５％モジュラスの上限値を０．２００ｋｇ／５０ｍｍ幅を規定したのは、この値を超えると吸水層の膨潤時低モジュラス布帛が殆ど伸びず、その膨潤能力を著しく阻害するからである。また、その下限は、あまりにも低すぎると、半導電性吸水層への低モジュラス不織布の貼り合わせ時、低モジュラス不織布が伸び過ぎて上手く貼り合わせできないため、５０ｍｍ幅当り０．００１ｋｇ程度までである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明のケーブル用半導電性止水テープの断面構造を示す。ここで、１は半導電性布帛、２は半導電性吸水層、３は半導電性不織布である。
【００２２】
片面膨潤タイプ止水テープは、一面に他面より大きな強度を有する半導電性布帛（以下、高強度布帛と呼ぶ）を、他面に前記のカバー材として作用する半導電性低目付不織布を有している。
【００２４】
片面膨潤タイプ止水テープの場合、半導電性高強度布帛１は、ケーブル用半導電性止水テープにケーブル捲回時やテープ製造時に適切な引張強度を提供する基材よりなり、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、木綿繊維、レーヨン繊維、ポリノジック繊維、ビニロン繊維等の単独又は組み合わせの織物、編物、又は不織布等が使用される。これらの高強度布帛は、止水テープの使用部位に応じて、周知の半導電性ブチルゴム溶剤溶液等の含浸により半導電性にすることができる。
【００２５】
半導電性吸水層２は、外被等が破損してケーブル内に水が浸入した際、水と接触して膨潤し膨潤ゲルを形成して長さ方向や放射状に走水するのを防止するものであり、吸水性樹脂粉末単独、又は吸水性樹脂粉末と合成ゴムや合成樹脂のバインダー、導電剤との組み合わせのいずれも使用できる。
【００２６】
半導電性吸水層２の吸水性樹脂粉末は、水と接触しても溶解せず、自重の１０倍から１０００倍の吸水能力を有する周知の天然変性系及び合成系の代表的にはポリアクリル酸ナトリウム共重合架橋体等のような周知の高吸水性樹脂粉末が使用できる。
【００２７】
図１に３として示す本発明のケーブル用片面膨潤性タイプ止水テープの半導電性低モジュラス不織布は、前記半導電性高強度布帛上に設置した半導電性吸水層の上に設置される。
【００２８】
低モジュラス不織布としては、材質的には綿繊維、ポリウレタン繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、ポリノジック繊維、ビニロン繊維等の不織布が好適である。とくに、不織布の場合、水流交絡法によって不織ウエッブの繊維を結合したものが好適である。この低モジュラス不織布も予め周知の半導電性ブチルゴム溶剤溶液等に含浸して半導電性にすることができる。
【００２９】
この半導電性低モジュラス不織布は、半導電性高強度布帛の上に、例えば、前記の吸水性樹脂粉末と導電剤を含むバインダーよりなる周知の吸水性樹脂溶剤溶液を塗布し、その上に周知の積層方法により貼り合わせられる。或いは、半導電性高強度布帛の上に吸水性樹脂粉末を均一に撒布し、その上に半導電性低モジュラス不織布を設置し二本のロール間で加圧して積層される。
【００３０】
具体的に、以下の要領で電力ケーブル用半導電性止水テープを以下の要領で製造した。
【００３１】
実施例１ （電力ケーブル用半導電性止水テープ）
周知の半導電性ブチルゴム溶剤溶液（固形分：２３％）に溶液６５０重量部にポリアクリル酸ナトリウム系吸水性樹脂粉末（蒸留水吸水倍率：３００ｇ／ｇ、平均粒子径：１００μｍ）４５０重量部を添加し、充分に攪拌して半導電性吸水性樹脂溶剤溶液を得た。
【００３２】
高強度布帛であるポリエステル長繊維不織布（目付６０ｇ／ｍ^２）の片面に周知の半導電性ブチルゴム溶剤溶液を乾燥付着量３０ｇ／ｍ^２で塗布・乾燥した。次いで、その反対面に上記半導電性吸水性樹脂溶剤溶液を塗布し乾燥付着量１８０ｇ／ｍ^２で塗布・乾燥し、直ちに低モジュラス不織布である予め半導電性処理を施した水流交絡法で繊維を接合したセルローズ長繊維不織布（目付：１８ｇ／ｍ^２）を塗布面に載せ、２本ロールで圧着して本発明の電力ケーブル用半導電性止水テープを得た。
【００３３】
参考例 （電力ケーブル用絶縁性止水テープ）
高強度布帛であるアクリル樹脂で繊維を結合された乾式法ポリエステル短繊維不織布（目付６０ｇ／ｍ^２）の片面にポリアクリル酸ナトリウム系吸水性樹脂粉末（蒸留水吸水倍率：３００ｇ／ｇ、平均粒子径：１００μｍ）を付着量３５ｇ／ｍ^２で撒布し、直ちに低モジュラス布帛である婦人用ナイロンストッキング用編物（目付：６７ｇ／ｍ^２）を載せ、２本ロールで圧着して電力ケーブル用絶縁性止水テープを得た。
【００３５】
比較例１
実施例１において低モジュラス不織布である水流交絡法で繊維を接合したセルローズ長繊維不織布の代りに、従来技術の低目付不織布カバー材であるスパンボンド法ポリエステル長繊維不織布（目付：１２ｇ／ｍ^２）を使用し、従来技術の電力ケーブル用半導電性止水テープを得た。
【００３６】
比較例２
参考例において低モジュラス布帛である婦人用ナイロンストッキング用編物の代りに、従来技術の低目付不織布カバー材であるアクリル樹脂で繊維を結合した乾式法ポリエステル短繊維不織布（目付：２０ｇ／ｍ^２）を使用し従来技術の電力ケーブル用絶縁性止水テープを得た。
【００３７】
上記実施例と、参考例と比較例について、カバー材の４５°の角度で採取した試料の５％モジュラス値と、吸水高さ、それに耳部固定時吸水高さを調べた。
【００３８】
使用前の低モジュラス布帛を、広幅シートから長さ方向に対して４５°の角度を持たせて幅５０ｍｍ・長さ２５０ｍｍの試験片を採取し、引張試験機を使用して掴み間隔２００ｍｍ、引張速度１００ｍｍ／分で試験片を引張り、５％伸張時の引張強度を求めた結果、何れも、この止水テープのカバー材の５％モジュラス特性は、長さ方向に対して４５°の角度で採取した試料の５０ｍｍ幅当たり、０．０１〜０．０７ｋｇ以下であった。一方、従来技術で使用されている比較例１及び２のカバー材の５％モジュラス特性は、長さ方向に対して４５°の角度で採取した試料の５０ｍｍ幅当たり、０．２５ｋｇ及び０．４０ｋｇであった。
【００３９】
そして、得られた止水テープの吸水高さと、耳部固定時吸水高さを調べた結果、それぞれ１３．５〜１５．５ｍｍと、８．２〜１５．４ｍｍであり、一方、比較例１と比較例２の止水テープの吸水高さと、耳部固定時の吸水高さはそれぞれ１５．５ｍｍ〜１５．０ｍｍと、３．０ｍｍ〜２．８ｍｍであり、本発明の止水テープは重ね合わせて使用されても吸水高さは、著しく高いものであった。尚、ここでいう耳部固定時吸水高さとは、前記の特許第３２１２２５１号に記載されている吸水高さ測定装置において、下型カップの周囲縁に肉厚１０ｍｍのプラスチック円筒状リングを押し付けて止水テープ試験片の円周縁を固定して外径が２０ｍｍ小さい上蓋を載せて測定される吸水高さである。
【００４０】
又、実施例１と比較例１の半導電性止水テープ及び吸水導電処理を施していない銅線織り込みテープを併用して前記特許第３２１２２５１号記載と同様な方法で模擬ケーブルの止水試験を行った結果、実施例１のテープ使用では８０ｃｍで止水していたが、比較例１のテープでは止水試験開始後１０分間で模擬ケーブル端末から漏水した。
【００４１】
【発明の効果】
１． 本発明のケーブル用止水テープは、膨潤面に使用する低モジュラス布帛の４５°角度の５％モジュラス値が従来のカバー材に較べて低いので、吸水性樹脂粉末の膨潤能力を向上し、著しくケーブルの止水能力を高める。
【００４２】
２． 吸水性樹脂粉末の付着量を低減でき、従来技術品より安価に製造できる。
【００４３】
３． 突合せ共巻きは勿論重ね合わせ巻き等のように止水テープが拘束された状態で使用されても吸水高さが従来品に較べて高いので大きな隙間、例えば電力ケーブルの金属コルゲートの大きな谷間も止水できる。その際、未処理の銅線織り込みテープが併用でき、ケーブルのコストダウンと納期短縮に貢献する。
【００４４】
４． 電力ケーブルにおいて、本発明のケーブル用半導電性止水テープは、導体抑え巻き、コア上クッション層、金属遮蔽層（銅テープや銅ワイヤー）上下にも適用できる。
【００４６】
５．水と接触してもカバー材表面から膨潤吸水性樹脂粉末が露出しないので、従来（１ｍ）より高い水圧でケーブルの止水試験を行っても膨潤吸水性樹脂粉末が押し流されない。従って、海底ケーブルにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のケーブル用半導電性止水テープの断面図である。
【符号の説明】
１‥‥半導電性高強度布帛
２‥‥半導電性吸水層
３‥‥半導電性低モジュラス不織布

Claims (1)

1. 電力ケーブルの金属コルゲート下に捲回して使用され、電力ケーブルの外被の破損時に、ゲル化した吸水性組成物の膨潤ダムの機能による止水作用によって、放射状と長さ方向への水の浸入と移動を防止するために、一面に設置された他面より大きい強度を有する半導電性布帛と、他面に設置されたカバー材として作用する水流交絡法によってウエッブの繊維を結合した低モジュラスの半導電性不織布との間に半導電性吸水層をサンドイッチ状に挿入した片面膨潤タイプケーブル用止水テープにおいて、
   前記カバー材として作用する低モジュラスの半導電性不織布の低荷重付与時の伸びやすさが、不織布の長さ方向に対して４５°の角度で採取した試料の５％モジュラス特性において５０ｍｍ幅当り、０．２００ｋｇ以下０．００１ｋｇ以上としたケーブル用止水テープ。

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