JP4895082B2

JP4895082B2 - 水密絶縁電線

Info

Publication number: JP4895082B2
Application number: JP2005217674A
Authority: JP
Inventors: 徹中司
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2025-07-27
Also published as: JP2007035456A

Description

本発明は、特に屋外配線用として用いる水密絶縁電線に関する。

屋外配線用として用いる絶縁電線は、複数の素線を撚り合せた導体上に絶縁層を押出し被覆したものであり、前記複数の素線を撚り合せた導体には雨水等の浸入を防止するために、導体素線間に水密処理が行なわれている。例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体やエチレン・エチルアクリレート共重合体を前記素線間に充填させることによって行なわれている。また、より水密性を向上させるために、前記水密材に無水マレイン酸を添加すること、前記エチレン・酢酸ビニル共重合体やエチレン・エチルアクリレート共重合体として、酢酸ビニルやエチルアクリレートの含有量の高いものを用いること、さらにエチレン・酢酸ビニル共重合体やエチレン・エチルアクリレート共重合体のメルトマスフローレートの大きなものを使用して、素線の間隙により充填し易くすることが行なわれている。しかしながら、前述の水密材は接着性が向上されたことによって、絶縁電線の布設時等に於ける皮剥ぎ作業性が問題となっている。さらに、屋外用の水密絶縁電線（例えば、架橋ポリエチレン絶縁電線）では、導体の応力腐食割れ防止のために導体に種々の防錆剤が塗布される。
このような技術について、特許文献１では接着性と皮剥ぎ性を調整するために、エチレン・酢酸ビニル共重合体にエチレン・エチルアクリレート共重合体等を配合して接着性を向上させる一方、ステアリン酸やステアリン酸塩を配合して皮剥ぎ性を調整することが提案されている。しかしながらこの技術に於いては、エチレン・酢酸ビニル共重合体や変性ポリオレフィン系接着剤の中には、水が存在すると加水分解による酸の発生の可能性があり問題があった。
特公平６−７６５２１号公報

よって本発明が解決しようとする課題は、導体腐食を防止し、また十分な水密性を維持すると共に皮剥ぎ性にも優れた屋外用の水密絶縁電線を提供することにある。

前記解決しようとする課題は、請求項１に記載されるように、銅導体上にはトリアゾール系防錆剤が塗布された水密絶縁電線であって、エチレン・エチルアクリレート共重合体或いは互いにマスフローレイトの異なるエチレン・エチルアクリレート共重合体どうしの混合物１００質量部に対して、ステアリン酸亜鉛が０．１〜０．７質量部添加された水密材が前記導体の素線間に充填された水密絶縁電線とすることによって、解決される。

本発明は、銅導体上にはトリアゾール系防錆剤が塗布された水密絶縁電線であって、エチレン・エチルアクリレート共重合体（以下ＥＥＡ）或いは互いにマスフローレイトの異なるＥＥＡどうしの混合物１００質量部に対して、ステアリン酸亜鉛が０．１〜０．７質量部添加された水密材が前記導体の素線間に充填された水密絶縁電線としたので、導体腐食の問題を防止し、また水密絶縁電線として十分な水密性を維持すると共に、布設作業時等に於ける皮剥ぎ性にも優れた屋外用の水密絶縁電線が得られる。

以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される発明は、銅導体上には千代田ケミカル社のチオライトＣ−１８１（登録商標）というトリアゾール系防錆剤が塗布された水密絶縁電線であって、ＥＥＡ或いは互いにマスフローレイトの異なるＥＥＡどうしの混合物１００質量部に対して、ステアリン酸亜鉛が０．１〜０．７質量部添加された水密材が前記導体素線間に充填された水密絶縁電線である。このように、ベース樹脂として比較的ＭＦＲの大きなＥＥＡ或いはＥＥＡの混合物を用いたので水密性と皮剥ぎ性に優れた水密絶縁電線が得られる。

前述したように、水密絶縁電線の水密材としてはＥＥＡがよく使用されるが、特にＭＦＲの大きなＥＥＡは高い水密性を有するために好ましいとされている。しかしながら、ＭＦＲが大きなＥＥＡを使用した水密材は、水密絶縁電線の皮剥ぎ時に導体上に水密材が残留する問題がある。これは、前記ＥＥＡが柔らかく、皮剥ぎ時にかかる力に耐えられずに破断するためである。このため破断強度の大きな樹脂を使用することが考えられるが、一般にはＭＦＲが大きくなると破断強度が小さくなることが知られている。そのため本発明では、ステアリン酸亜鉛を添加することによって、導体との接着力を調整することを検討したが、前述したとおり水密絶縁電線の導体には種々の防錆剤が塗布されているので、まずこの影響について調べた。すなわち、銅テープに防錆剤（千代田ケミカル社のチオライトＣ−１８１）を塗布したもの（実験例６〜１０）と防錆剤を塗布しないもの（実験例１〜５）を用意し、表１に示すようにステアリン酸亜鉛の添加量を種々変えたＥＥＡ（三井・デュポンポリケミカル社のＡ−７０４、ＭＦＲ：２７５、エチルアクリレート含有量：２５質量％）をベースとする水密材を、プレスによって前記銅テープに密着させた。その後、引張試験機によって、１８０°方向に引張ることによって、剥離力を測定した。結果を図１に示した。

図１から明らかなとおり、防錆剤を使用しない場合には、ステアリン酸亜鉛の添加量が増加すると剥離力は低下してゆくことが判るが、防錆剤を塗布した場合には添加量によって剥離力が最小値をとることが判った。このように、防錆剤が塗布された水密絶縁電線の場合には、水密材のステアリン酸亜鉛の添加量を多くするだけでは剥離力を調整できず、最適な剥離力を得るためには、その添加量を十分選択する必要があることが判る。より詳細に説明すると、ステアリン酸亜鉛の添加量は、０．１〜０．７質量部程度とすることによって、実際に水密絶縁電線の皮剥ぎ作業を行なう場合の皮剥ぎ性が良好とされる剥離力として、１５．０〜１９．５ｋＮ／２５ｍｍ（巾）程度の値が得られた。すなわち、表１の実験例７および８に示すＥＥＡ組成物をベースとする水密材を、導体上に防錆剤を塗布した水密絶縁電線に摘要する場合は、水密材に添加するステアリン酸亜鉛の量を、水密材１００質量部に対して０．１〜０．７質量部程度とするのが、皮剥ぎ性を調整できると共に、水密性にも優れた水密絶縁電線が得られることになる。

なお、前記ＥＥＡ或いはＥＥＡ混合物は、エチルアクリレート量（以下ＥＡ量）が１０〜３５ｗｔ％程度のものが好ましい。そしてＥＥＡは単独で、或いはＥＥＡどうしの混合物としてその混合割合を変えることによって、ＭＦＲを調整して使用できる。なお具体的な商品名としては、三井・デュポンポリケミカル社のＡ−７０４、Ａ−７１３、Ａ−７０９や日本ユニカー社のＮＵＣ−６５７０、ＮＵＣ−６０７０等が使用可能である。また前記水密材には、架橋剤としてＤＣＰ等の有機過酸化物、イルガノックス３００等のチオビスフェノール系の酸化防止剤や商品名がイルガノックス１０１０等のヒンダードフェノール系の酸化防止剤、ＦＥＦカーボン（東海カーボン社製）等のカーボンブラック、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の中和剤や、その他必要な添加剤を配合することができる。また水密材を架橋しないで使用する場合には、有機過酸化物を添加しないことによって、未架橋の水密材とすることができる。そして、例えば加圧ニーダー、２軸混練機等の公知の手段によって前記水密材を作製することができる。

つぎに、前記水密材を用いた架橋ＰＥ絶縁電線について簡単に説明する。一例を図２に示す。この架橋ＰＥ絶縁電線は屋外用の水密絶縁電線として用いるもので、複数の素線１、１´、１´´等を撚り合わせて導体２が形成され、導体２上には防錆剤として、千代田ケミカル社のチオライトＣ−１８１、Ｂ−１０６５、Ｂ−１０５７や共栄化学社のライトブルーＳＢ−１−２等が塗布される。なお、導体２への防錆剤の塗布方法について簡単に説明すると、素線の伸線後、素線の撚線時或いは導体とした後に、防錆剤を滴下する方法、布やフェルトに染込ませて塗布する方法、防錆剤をスプレーする方法や防錆剤の溶液中に浸漬する等によって塗布することができる。素線１、１´、１´´等の間には、ステアリン酸亜鉛の特定量が添加された水密材３が充填・被覆されることによって、水密性を保持させるものである。そして、その上からＰＥ混和物が押出し被覆され、架橋されて架橋ポリエチレンからなる架橋絶縁体層４が形成され、屋外用として使用する水密性、導体変色性並びに皮剥ぎ性に優れた架橋ＰＥ絶縁電線となる。水密絶縁電線の製造方法の一例を述べると、銅素線等からなる防錆処理された撚り線導体を用意し、この素線間にステアリン酸亜鉛とＤＣＰが添加されたＥＥＡ或いはＥＥＡ混合物からなる水密材を圧入する。ついで、架橋剤（例えばＤＣＰ）が配合された未架橋のＰＥ混和物を押出し被覆し、前記ＰＥ混和物を化学架橋処理する。このとき、水密材も６２〜８６％の架橋度に架橋されることになり、水密性と皮剥ぎ性に優れ、また導体腐食も生じない屋外用の架橋ＰＥ絶縁電線を効率よく作製することができることになる。

また、水密材のベース樹脂として用いるＥＥＡ或いはＥＥＡ混合物のＭＦＲの範囲と、水密性並びに皮剥ぎ性の関係について検討した結果、前記ＥＥＡ或いはＥＥＡどうしの混合物のＭＦＲ（１９０℃、２．１６ｋｇ）を５７〜２７５ｇ／１０ｍｉｎとすることによって、水密性をより好ましいものとすることができることが確認された。このようなＭＦＲ値の水密材は、成型時に流れ易く形状を保ち、また導体素線の中心まで十分注入することができるようになるので好ましい。

表２に記載した実施例および比較例によって、本発明の効果を述べる。ＥＥＡ或いはＥＥＡどうしの混合物１００質量部に対してステアリン酸亜鉛の添加量を種々変え、またＤＣＰを添加した場合としない場合のＥＥＡ組成物を作製して水密材とした。なおＥＥＡは、三井・デュポンポリケミカル社のＡ−７０７（ＥＡ含有量が２５質量％、１９０℃、２．１６ｋｇでのＭＦＲが２７５ｇ／１０ｍｉｎ）およびＡ−７１３（ＥＡ含有量が２５質量％、１９０℃、２．１６ｋｇでのＭＦＲが２０ｇ／１０ｍｉｎ）を使用した。ついでこの水密材を、防錆剤（千代田ケミカル社のチオライトＣ−１８１）を塗布した１９本撚線導体（導体サイズ６０ｃｍ^２）間に充填すると同時に、ＤＣＰを添加した未架橋のポリエチレン混和物（以下ＰＥ混和物）を被覆し、ついで架橋処理を行なって、屋外用の水密絶縁電線として使用する架橋ＰＥ絶縁電線を得た。

この架橋ＰＥ絶縁電線を用いて、水密性、皮剥ぎ性並びに導体の腐食状態を見るための変色試験を行なった。まず、前述の架橋ＰＥ絶縁電線を１０倍径に於ける５往復曲げを加えた後、水密性試験として、架橋ＰＥ絶縁電線の片方の端部５０ｍｍが水圧０．０５ＭＰａとなるように２３℃の水中に２４時間浸漬し、水の浸入距離（ｍｍ）を測定した。２０００ｍｍ以上浸入している場合が不合格である。試験結果は、水密性として水の浸入距離（ｍｍ）として記載した。また皮剥ぎ性は、室温、−２０℃および＋４０℃に於いて、専用工具ＧＳピーラを用いて皮剥ぎを行ない、図２に示したように３本の導体素線１、１´、１´´上に跨って水密材が残留していない場合を合格として○印で、３本の導体素線上に跨って水密材の残留が見られた場合は、不合格として×印で記載した。さらに変色試験として、前記導体を硫化ナトリウム１００ｐｐｍ含む水溶液に１分間浸漬した後、水洗し目視により変色状態を観察した。変色が見られないもの（腐食なし）を○印で、褐色から紫色に変色が見られる場合（腐食あり）を×印で記載した。なお水密材の架橋度は、ＪＩＳＣ３００５、４．２５のゴム・プラスチック絶縁電線試験方法に準拠し、さらにＭＦＲ（１９０℃、２．１６ｋｇ）は、ＪＩＳＫ７２１０プラスチック−熱可塑性プラスチックのメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）およびメルトボリュームフローレイト（ＭＶＲ）の試験方法に準拠して測定した値である。結果を表２に示した。

表２から明らかなとおり、本発明のように導体上に防錆剤が塗布された水密絶縁電線であって、ＥＥＡ或いはＥＥＡどうしの混合物１００質量部に対して、ステアリン酸亜鉛が０．１〜０．７質量部添加された水密材が、前記導体の素線間に充填された架橋ＰＥ絶縁電線は、実施例１〜６で示したとおり水密性、皮剥ぎ性並びに変色性に優れていた。これに対して、比較例１〜９に記載される本発明の範囲を外れた水密材を使用した架橋ＰＥ絶縁電線は、水密性、皮剥ぎ性並びに変色性のいずれかに問題があった。より詳細に説明する。実施例１または２に示されるように、導体に防食剤を塗布し、ステアリン酸亜鉛を０．１または０．７質量部添加し、架橋度を７６または７８％に架橋した水密材を使用した架橋ＰＥ絶縁電線は、導体に変色（腐食）がないと共に、水の浸入距離が８００ｍｍ以下と水密性に優れ、また皮剥ぎ性が良好で作業性に優れたものであることが判る（ＭＦＲはいずれも２７５ｇ／１０ｍｉｎである）。また実施例３に示されるように、導体に防食剤を塗布し、ステアリン酸亜鉛が０．７質量部添加された未架橋の水密材を使用した架橋ＰＥ絶縁電線は、導体に変色（腐食）がないと共に、水の浸入距離が０ｍｍと水密性に優れ、また皮剥ぎ性が良好で作業性に優れたものであることが判る（ＭＦＲは２７５ｇ／１０ｍｉｎである）。さらに実施例４および５に示されるように、導体に防食剤を塗布し、ＥＥＡどうしの混合物であって、ステアリン酸亜鉛を０．１または０．７質量部添加した未架橋の水密材を使用した場合は、変色（腐食）のないものであると共に、水の浸入距離が９００ｍｍ以下と十分な水密性を有し、皮剥ぎ性も良好で作業性の良いものであることが判る（ＭＦＲはいずれも５７ｇ／１０ｍｉｎである）。また実施例６に示されるように、導体に防食剤を塗布し、ＥＥＡどうしの混合物であって、ステアリン酸亜鉛を０．１質量部添加した架橋度が８６％の水密材を使用した場合は、変色（腐食）のないものであると共に、水の浸入距離長が１５００ｍｍ以下と十分な水密性を有し、皮剥ぎ性も良好で作業性の良いものであることが判る（ＭＦＲは５７ｇ／１０ｍｉｎである）。

これに対して比較例１〜６の例のように導体上に防食剤を塗布した場合でも、比較例１のようにステアリン酸亜鉛を添加しない場合は、皮剥ぎ性が悪くなる。また比較例２および３のように、架橋を施してもステアリン酸亜鉛の添加量が１．０質量部、１．５質量部となると皮剥ぎ性が悪くなる。さらに比較例４のように、ＥＥＡどうしの混合物であって、架橋を行なわずまたステアリン酸亜鉛も添加しない場合は、皮剥ぎ性が悪くなる。比較例５のように、ＥＥＡどうしの混合物であって、架橋を行なわずステアリン酸亜鉛の添加量が１．０質量部の場合は、やはり皮剥ぎ性が悪くなる。また比較例６〜９のように導体に防錆処理を施さない例では、比較例６のように架橋を行なわずかつステアリン酸亜鉛も添加しない場合には、皮剥ぎ性が悪くまた変色試験に不合格となる。また比較例７および８に示すように、ステアリン酸亜鉛を０．１または１．０質量部添加し架橋した場合は、導体に腐食が見られ変色試験が不合格となった。さらに比較例９に示すように、ステアリン酸亜鉛を１．５質量部添加し架橋した場合は、変色試験に不合格となると共に、水の浸入距離が２０００ｍｍ以上と水密性も悪くなった。

本発明の水密絶縁電線は、水密性、皮剥ぎ性に優れ、導体腐食のないものであるから、屋外用の架橋ＰＥ絶縁電線として実用的である。

導体の防錆処理の有無と、水密材へのステアリン酸亜鉛の添加量と剥離力の関係を示すグラフである。本発明の一例を示す水密絶縁電線の概略断面図である。

符号の説明

１素線
１´ 素線
１´´ 素線
２導体
３水密材
４架橋絶縁体層

Claims

銅導体上にはトリアゾール系防錆剤が塗布された水密絶縁電線であって、エチレン・エチルアクリレート共重合体或いは互いにマスフローレイトの異なるエチレン・エチルアクリレート共重合体どうしの混合物１００質量部に対して、ステアリン酸亜鉛が０．１〜０．７質量部添加された水密材が前記導体の素線間に充填されたことを特徴とする水密絶縁電線。