JP5911766B2 - ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルに関する。さらに詳しくは、伝送媒体となるコアと、コアの周囲に被覆層が少なくとも最外層も含めて形成されているケーブルに関する。

通信ケーブル等のケーブルは、架空布設や地中等に長尺布設を必要とされる場合が多い。一方、かかる長尺布設等の際には、被覆層が摩耗により損傷して、内部に存在する伝送媒体となるコアが露出し、ひいては導体等の断線を招いてしまうという問題があった。

かかる問題を解決するために、最外層に低摩耗性の材料（低摩耗性材料）を用いたケーブルが提供されている（例えば、特許文献１を参照。）。また、最外層に超高分子量ポリエチレンからなる低摩擦層を有する被覆線から構成される発熱線が提供されている（例えば、特許文献２を参照。）。

特開２００２−２３７２２３号公報 特開２００９−１１７０３７号公報

特許文献１及び特許文献２で示したケーブル等は、いずれも最外層に低摩耗性材料を配したものであるが、低摩耗性材料である超高分子量ポリエチレン等を最外層とした場合には、被覆層が摩耗により損傷することを抑制することが期待できる一方、超高分子量ポリエチレンの摩擦係数が小さすぎて滑りやすいことにより、以下のような問題を引き起こすことがあった。例えば、ケーブルは一般的に１０００ｍ以上をドラムに整列巻きするが、超高分子量ポリエチレン等の低摩耗性材料が最外層に存在すると、摩擦係数が小さすぎてケーブル同士が滑ってしまい、整列巻きをすることが困難となっていた。

また、ドラム巻きされたケーブルをトラック等で運搬した場合にあっては、運搬時の振動等でケーブル同士が滑ってしまい、ドラム巻きしたケーブルに巻き緩みが発生してしまい、布設時にケーブルを引き出すことが困難となっていた。加えて、超高分子量ポリエチレンを押出成形するのは通常の材料と比較して困難であり、材料の高値と相俟ってコスト高となってしまっていた。このように、ケーブルの最外層を超高分子量ポリエチレン等の低摩耗性材料とすることには問題があった。

本発明の目的は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、被覆層が摩耗により損傷しても、内部のコアが露出することを抑制可能なケーブルを提供することにある。

前記の課題を解決するために、本発明に係るケーブルは、伝送媒体となるコアと、前記コアの周囲に被覆層が少なくとも最外層も含めて形成されるケーブルであって、前記被覆層の少なくとも１層の内側に、超高分子量ポリエチレンフィルムが長手方向にわたって溶着され、前記超高分子量ポリエチレンフィルムの重量平均分子量が５０００００〜６００００００であり、前記最外層の厚さが１．０〜２．０ｍｍであることを特徴とする。

本発明に係るケーブルは、前記した本発明において、前記超高分子量ポリエチレンフィルムが、最外層となる被覆層の内側に長手方向にわたって溶着されていることを特徴とする。

本発明に係るケーブルは、前記した本発明において、前記超高分子量ポリエチレンフィルムの１８０℃で５分間加熱処理した場合の収縮寸法変化率（ＪＩＳ Ｃ２１５１の２１、１、ｂに準拠）が±５％の範囲内であることを特徴とする。

本発明に係るケーブルは、前記した本発明において、前記超高分子量ポリエチレンフィルムに耐侯性処理が施されていることを特徴とする。

本発明に係るケーブルは、被覆層の少なくとも１層の内側に、超高分子量ポリエチレンフィルムが長手方向にわたって溶着されているので、ケーブル長尺布設の際に外被が摩耗により損傷しても、低摩耗性材料である超高分子量ポリエチレンフィルムに摩耗が達した段階でそれ以上の摩耗の進行を抑制することができるため、摩耗が内部のコアまで達することを防ぎ、コアが外部に露出することを抑制することができる。

本発明に係るケーブルの構造の一態様を示した断面図である。 本発明に係るケーブルの構造の他の態様を示した断面図である。 本発明に係るケーブルの構造の他の態様を示した断面図である。 本発明に係るケーブルの構造のもう１つの態様を示した断面図である。

以下、本発明に係るケーブル１の構成を図面に基づいて説明する。

（Ｉ）ケーブル１の構成：
図１は、本発明に係るケーブル１の構造の一態様を示した断面図である。本発明に係るケーブル１は、伝送媒体となるコア２と、かかるコア２の周囲に、被覆層４が少なくとも最外層４１も含めて形成され、被覆層４の少なくとも１層の内側に、超高分子量ポリエチレンフィルム３が長手方向にわたって溶着（融着）されている。

本実施形態のケーブル１は、伝送媒体となるコア２の周囲に、最外層４１及び内部層４２の被覆層４を有し、最外層４１の内側に、超高分子量ポリエチレンフィルム３が長手方向にわたって溶着されている構成を示している。所望の信号を伝える伝送媒体となるコア２は、特に制限はなく、例えば、一般の通信ケーブルの伝送媒体となる絶縁電線の集合体であるメタルケーブルや、光ファイバを搭載したスロットロッドやスロッドロッドを備えない光ファイバケーブル（例えば、光ファイバドロップケーブルやスロットレス光ファイバケーブル等）、同軸ケーブル等の通信ケーブル全般等の伝送媒体として使用されているコア２を広く使用することができる。

図１に示すように、超高分子量ポリエチレンフィルム３は、最外層４１の内側に長手方向にわたって溶着されている。かかる本発明の構成のように、低摩耗性材料である超高分子量ポリエチレンフィルム３（以下、単に「フィルム３」とする場合がある。）を外部に現さず、被覆層４の内側に、ケーブル１の長手方向に配置されているようにすることにより、例えば、ケーブル１の長尺布設の際に被覆層４（図１の構成の場合は最外層４１）が摩耗により損傷しても、超高分子量ポリエチレンフィルム３が摩耗しにくいため、超高分子量ポリエチレンフィルム３より内部に達する摩耗を防ぎ、内部のコア２が露出することを抑制することができる。図１の構成にあっては、最外層４１の内側に超高分子量ポリエチレンフィルム３を長手方向にわたって溶着しているので、比較的損傷しやすい最外層４１が損傷した場合のコア２の露出を抑制することができる。

以下、超高分子量ポリエチレンフィルム３（ＵＨＭＷ−ＰＥ）及び比較として高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）フィルム並びに低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）フィルムについて、ＪＩＳ Ｋ７２０４に準拠したテーパー摩耗試験により、摩耗量を測定した結果を表１に載せる。なお、測定は、下記の測定条件で実施した。

（測定条件）
試験装置： ロータリーアブレーションテスター（(株)東洋精機製作所製）
摩耗輪 ： ＣＳ−１７（試験毎にドレッシングを実施）
回転速度： ７２ｒｐｍ
回転回数： １０００回

（測定結果）

表１に示すように、高密度ポリエチレンフィルムや低密度ポリエチレンフィルムと比較して、超高分子量ポリエチレンフィルム３の摩耗量は低く、低摩耗性材料であることがわかる。また、超高分子量ポリエチレンフィルム３の摩耗量は、表１に示すように、概ね、重量平均分子量が大きいほど摩耗量が小さくなる。

また、最外層４１の内側に超高分子量ポリエチレンフィルム３が溶着により一体化されているので、ケーブル１の布設時等で最外層４１を牽引したり（引っ張ったり）、曲げたりしても、最外層４１と超高分子量ポリエチレンフィルム３に一様の歪みが掛かるために、牽引張力や曲げを開放しても最外層４１や超高分子量ポリエチレンフィルム３が単独で動くことがなく、最外層４１に座屈等を発生することを防止することができる。よって、最外層４１の座屈による伝送媒体への側圧による損失増加を防止し、また、座屈による最外層４１への応力集中による割れ等の劣化を防止できる。

なお、最外層４１の内側に溶着される超高分子量ポリエチレンフィルム３の厚さは、特に制限はないが、１０〜５００μｍの範囲内であることが好ましく、２５〜１００μｍの範囲内であることが特に好ましい。

超高分子量ポリエチレンフィルム３の重量平均分子量は、５０００００〜６００００００であることが好ましい。重量平均分子量をかかる範囲とすることにより、外被の摩耗が抑制できるので、超高分子量ポリエチレンフィルム３が内側に溶着する被覆層４（最外層４１）の厚さを薄く設計することが可能となり、ケーブル１の細経化や軽量化が可能となる。また、かかる細経化により、限られたスペースへのケーブル１の多条布設が可能となり、既設管路等の有効活用が可能となる。さらに、ケーブル１の軽量化でさらなる長尺布設が可能となり、ケーブル１の布設時における作業性の向上、及び布設コストの削減となる。一方、超高分子量ポリエチレンフィルム３の重量平均分子量が５０００００より小さいと、摩耗の抑制効果が低減する場合があり、６００００００より大きいと、フィルム３を押出成形する際の押出負荷が大きくなりすぎて、製造性の低下となり、製造コストが高くなってしまう場合がある。

また、超高分子量ポリエチレンフィルム３は、１８０℃で５分間加熱処理した場合の収縮寸法変化率（ＪＩＳ Ｃ２１５１の２１、１、ｂに準拠）が±５％の範囲内であることが好ましい。寸法変化率がかかる範囲の超高分子量ポリエチレンフィルム３を使用することにより、ケーブル１の被覆層４（図１の構成では最外層４１）の押出成形時に超高分子量ポリエチレンフィルム３と被覆層４を溶着する際に、フィルム３が保持している歪みが溶融状態の被覆層４が有する熱により緩和することによる寸法変化（膨張や収縮）に起因する被覆層４のしわや凸凹等の外観不良を抑えることができる。一方、寸法変化率が±５％の範囲から外れると、内側に溶着される被覆層４の外観にしわや凸凹等が現れ、かかる被覆層４の外観不良となる場合がある。収縮寸法変化率（ＪＩＳ Ｃ２１５１の２１、１、ｂに準拠）は、±２．５％の範囲内であることが特に好ましい。

なお、表２は、超高分子量ポリエチレンフィルム３におけるＪＩＳ Ｃ２１５１の２１、１、ｂに準拠した収縮寸法変化率の測定結果の一例である。

具体的には、重量平均分子量が４００００００、厚さが５０μｍの超高分子量ポリエチレンフィルム３を、幅２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍに切り出して、長手方向のほぼ中央部に１００±２ｍｍの標線を付けた試験片を２枚（ｎ_１、ｎ_２）準備し、準備した試験片を熱風循環式の恒温槽内に無荷重状態で吊して、表２に示した温度と時間にて、収縮寸法変化率を測定した結果である。なお、表２に示した値中、「−」が付くものは、試験前（加熱前）より標線間が大きくなった（膨張した）ことを示す。１８０℃付近の温度は、被覆層４を押出成形する際の温度（被覆層４を構成する合成樹脂の溶融温度）となる。

（寸法変化率）

さらに、超高分子量ポリエチレンフィルム３には、耐候性処理が施されていることが好ましい。超高分子量ポリエチレンフィルム３に耐候性処理を施すことにより、ケーブル布設時等で外被が摩耗してフィルム３が露出しても紫外線等によってフィルム３が劣化することを防止できる。

超高分子量ポリエチレンフィルム３に耐候性処理を施す方法としては、特に制限はなく、添加剤を添加することによって耐候性を向上させる場合にあっては、例えば、紫外線防止剤、光吸収剤、酸化防止剤、老化防止剤、カーボンブラック、カラー顔料等の添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で適宜配合するようにすればよい。

超高分子量ポリエチレンフィルム３は、例えば、超高分子量ポリエチレンを、フィルム成形用のダイを先端に取り付けた押出成形機により押し出した溶融混練物を冷却ロールで引き取ることによって成形してもよい。また、超高分子量ポリエチレンを熱プレス成形機によって成形してもよいし、溶融混練物を冷却した金属板に挟むことにより急冷して成形してもよいし、さらに、超高分子量ポリエチレン塊を切削加工等してフィルム化するようにしてもよい。

また、被覆層４を構成する樹脂組成物として使用可能な合成樹脂としては、特に制限はないが、例えば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、エチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、これらの合成樹脂は、その１種類を単独で使用してもよく、また、これらの２種類以上を組み合わせて樹脂組成物として使用するようにしてもよい。

なお、本発明のケーブル１における被覆層を構成する樹脂ないし樹脂組成物には、本発明の目的及び効果を妨げない範囲において、前記した以外の各種の樹脂成分や各種の添加剤を必要に応じて適宜添加することができる。添加剤としては、従来公知のものを使用することができ、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水和物等からなる難燃剤、滑剤、改質剤、酸化防止剤、光安定剤、プロセスオイル、シリコンオイル、紫外線吸収剤、カーボンブラック、分散剤、顔料、染料、ブロッキング防止剤、架橋剤、架橋助剤等が挙げられ、また、用途によっては、従来から慣用されている赤リン、ポリリン酸化合物、ヒドロキシ錫酸亜鉛、錫酸亜鉛、ほう酸亜鉛、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイト、酸化アンチモン等の難燃助剤を添加してもよい。押出成形時に超高分子量ポリエチレンフィルム３と溶着させることを考慮すると、一般的に、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）やエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン・アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）等の合成樹脂をベースに難燃剤を含有させた難燃性ポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。

被覆層４の厚さは、特に制限はなく、ケーブル１の求められる特性等や布設される環境等によって適宜決定すればよいが、最外層４１の厚さは、例えば、１．０〜２．０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。また、図１に示すように、内部層４２を設ける場合は、内部層４２の厚さは、例えば、０．５〜１．０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。

また、本発明のケーブル１の内部には、図１に示した最外層４１や内部層４２といった被覆層４、超高分子量ポリエチレンフィルム３のほか、ケーブル１に求められる特性や布設される環境等に応じて、コア２の周囲にフィルム等の通常のケーブルで使用されるような材料等を適宜介在させるようにしてもよい。

なお、被覆層４（図１では最外層４１）の内側に超高分子量ポリエチレンフィルム３を溶着させるには、例えば、コア２、あるいは内部層４２がシースされたコア２に超高分子量ポリエチレンフィルム３をケーブル１の長手方向に縦添えあるいは横巻きした後、溶着対象となる被覆層４を１８０℃前後の溶融状態で超高分子量ポリエチレンフィルム３の周囲に押出成形して、コア２の周囲に構成した超高分子量ポリエチレンフィルム３が軟化することで被覆層４の内側に溶着させるようにすればよい。

（II）本発明の効果：
以上説明した本発明に係るケーブル１は、被覆層４である最外層４１の内側に、超高分子量ポリエチレンフィルム３が長手方向にわたって溶着されているので、ケーブル１の長尺布設の際に被覆層４（最外層４１）が摩耗により損傷しても、低摩耗性材料である超高分子量ポリエチレンフィルム３に摩耗が達した段階でそれ以上の摩耗の進行を抑制することができるため、超高分子量ポリエチレンフィルム３が内部のコア２まで達することを防ぎ、コア２が外部に露出することを抑制することができる。

加えて、超高分子量ポリエチレンフィルム３が被覆層の少なくとも１層の内側に溶着されているので、ケーブル１の滑りの問題も発生しないので、例えば、ドラムへの整列巻きも問題なく実施することができ、運搬時の振動等でケーブル同士が滑ることもなく、ドラム巻きしたケーブル１に巻き緩みも発生せず、布設時におけるケーブル１の引き出しも簡便に実施することができる。

そして、被覆層４が摩耗により損傷しても超高分子量ポリエチレンフィルム３により保護されて内部のコア２が露出するのを抑制できるので、ケーブル１としての長期特性を維持することが可能となり、また、ケーブル１の長尺布設を問題なく実施できることになるので、布設作業性の向上、及び布設コストの削減となる。

（III）実施形態の変形：
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記し
た実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる
範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。ま
た、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達
成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。本発明は前記した各実
施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良は、本
発明に含まれるものである。

前記した態様では、図１に示すように、伝送媒体となるコア２の周囲に、最外層４１及び内部層４２といった被覆層４を有し、最外層４１の内側に超高分子量ポリエチレンフィルム３が長手方向にわたって溶着されている構成を例に挙げて説明した。一方、本発明に係るケーブル１はかかる構成には限定されず、例えば、図２や図３に示した構成としてもよい。
なお、以下の説明においては、前記した図１と同様の構造及び同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。

図２及び図３は、本発明に係るケーブル１の構造の他の態様を示した断面図であり、図２は、最外層４１でなく内部層４２の内側に超高分子量ポリエチレンフィルム３が長手方向にわたって溶着されている構成を示している。また、図３は、超高分子量ポリエチレンフィルム３を最外層４１と内部層４２の両方の内側に長手方向にわたって溶着されている構成を示している。このように、本発明にあっては、超高分子量ポリエチレンフィルム３は、コア２の周囲に形成される被覆層４の少なくとも１層の内側に、長手方向にわたって溶着されていればよいものである。

前記した態様では、伝送媒体であるコア２の周囲に、最外層４１及び内部層４２という２種の被覆層４を形成した態様を示したが、内部層４２は必ずしも必要とされない。図４は、本発明に係るケーブルの構造のもう１つの態様を示した断面図であり、図４に示すように、被覆層４を最外層４１のみとして、かかる最外層４１の内側に超高分子量ポリエチレンフィルム３を長手方向に溶着して一体化する構造としてもよい。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

本発明は、長尺布設等された場合に被覆層が摩耗により損傷しても、内部のコアが露出することを抑制可能なケーブルとして使用することができ、産業上の利用可能性が非常に高い。

１ …… ケーブル
２ …… コア
３ …… 超高分子量ポリエチレンフィルム
４ …… 被覆層
４１ …… 最外層
４２ …… 内部層

Claims (4)

1. 伝送媒体となるコアと、前記コアの周囲に被覆層が少なくとも最外層も含めて形成されるケーブルであって、
   前記被覆層の少なくとも１層の内側に、超高分子量ポリエチレンフィルムが長手方向にわたって溶着され、
   前記超高分子量ポリエチレンフィルムの重量平均分子量が５０００００〜６００００００であり、
   前記最外層の厚さが１．０〜２．０ｍｍであることを特徴とするケーブル。
2. 前記超高分子量ポリエチレンフィルムが、最外層となる被覆層の内側に長手方向にわたって溶着されていることを特徴とする請求項１に記載のケーブル。
3. 前記超高分子量ポリエチレンフィルムの１８０℃で５分間加熱処理した場合の収縮寸法変化率（ＪＩＳ Ｃ２１５１の２１、１、ｂに準拠）が±５％の範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のケーブル。
4. 前記超高分子量ポリエチレンフィルムに耐侯性処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のケーブル。

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