Notice: Undefined variable: fterm_desc_sub in /mnt/www/biblio_conv.php on line 353
絶縁電線およびケーブル
説明

絶縁電線およびケーブル

【課題】架橋ポリオレフィン廃材の再生材を従来に比べ多く用いることのできる、伸びなどの機械特性および電気特性に優れた被覆材を有する電線およびケーブルを提供する。
【解決手段】被覆層の少なくとも1層を、ゲル分率40%以下の架橋ポリオレフィン(系)再生材を60質量%以下と、JIS K 7210に基づく温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定されるMFRの値が0.25以下である高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンとからなる再生材混合樹脂であって、前記架橋ポリオレフィン(系)再生材の配合量が再生材混合樹脂に対して60質量%以下である樹脂で形成した、絶縁電線およびケーブル。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、絶縁電線およびケーブルに関するものであり、更に詳しくはゲル分率40%以下の再生材を利用して得られる絶縁電線およびケーブルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
導体の外周を絶縁材料で被覆して絶縁電線が製造される。この絶縁電線を電力線心とし、これにシースで被覆してなる電力ケーブル、この絶縁電線を電力線心とし、これを複数束ねた後にシースで被覆してなる電力ケーブルが提供される。さらに、これら絶縁電線や単線の電力ケーブルを複数束ねた複線の電力ケーブルがある。本願発明において「絶縁電線」という用語は、絶縁線心を含む意味で用いる。
絶縁電線またはケーブルの被覆材はポリ塩化ビニルやポリエチレン、架橋ポリエチレンが使用されている。使用後、回収された電線またはケーブルは導体と被覆材に分離され、被覆廃材はリサイクルもしくは埋立処理される。被覆廃材の中でもポリ塩化ビニルやポリエチレンは熱可塑性樹脂であり、再成形加工が容易であることから、再び電線被覆材としてリサイクルすることが容易であった。
【0003】
一方、架橋ポリエチレンは架橋による3次元構造を有しているため加熱溶融できず、リサイクルする事が難しかった。しかし、この架橋ポリエチレンに、架橋を切断して熱可塑化することができるように再生処理を施し、リサイクル可能な再生材にする技術が開発された(特許文献1参照)。さらに架橋を切断する再生処理で得られた再生材を電線・ケーブルの被覆用として戻す検討も行われており、これを用いた電線ケーブルも実用化される様になってきている。そして、再生材を混合した樹脂(再生材混合樹脂)を用いて絶縁電線の絶縁層を形成することも実用化段階になってきている(特許文献2参照)。
【0004】
しかしながら、上記の特許文献2に記載の技術では、再生材混合樹脂に50質量%を超える再生材を配合した場合、絶縁層に要求される特性を満足することが出来ないとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2001−253967号公報
【特許文献2】特開2006−066262号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
環境負荷低減のためにはより多くの再生材を絶縁電線に用いることができるのが好ましい。
本発明は、架橋ポリオレフィン(系)廃材の再生材を従来に比べ多く用いることのできる絶縁電線およびケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、前記の課題について詳細に検討を行った結果、ゲル分率40%以下の架橋ポリオレフィン(系)再生材と混合するポリエチレンに、JIS K 7210に準拠して、温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定されるMFR(メルトフローレート)の値が0.25以下である高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンを使用することで、再生材の配合割合を60質量%まで増やしても、伸びが十分な電線、ケーブルが得られることを見出した。
本発明は、これらの知見に基づきなすに至ったものである。
すなわち、本発明は、
(1)被覆層の少なくとも1層を、ゲル分率40%以下の架橋ポリオレフィン(系)再生材と、JIS K 7210に基づく温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定されるMFRの値が0.25以下である高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンとからなる再生材混合樹脂であって、前記架橋ポリオレフィン(系)再生材の配合量が全樹脂量の60質量%以下である再生材混合樹脂で形成したことを特徴とする絶縁電線、
(2)導体が絶縁層で被覆された絶縁電線の前記絶縁層を、ゲル分率40%以下の架橋ポリオレフィン(系)再生材と、JIS K 7210に基づく温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定されるMFRの値が0.25以下である高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンとからなる再生材混合樹脂であって、前記架橋ポリオレフィン(系)再生材の配合量が全樹脂量の60質量%以下である再生材混合樹脂で形成したことを特徴とする絶縁電線、
(3)架橋ポリオレフィン(系)再生材の配合量が全樹脂量の50質量%を超えることを特徴とする(1)または(2)に記載の絶縁電線、及び
(4)(1)〜(3)のいずれか1項に記載の絶縁電線を絶縁線心として用いたケーブル
を提供するものである。
本発明において、「架橋ポリオレフィン(系)再生材」とは、架橋ポリオレフィン樹脂またはそれを主成分とする樹脂組成物の廃材を、架橋を切断する再生処理したものである。
また、前記「全樹脂量」とは、再生材混合樹脂を構成する架橋ポリオレフィン(系)再生材の量と、ポリエチレンの量との合計量である。
【発明の効果】
【0008】
本発明の絶縁電線およびケーブルは、50質量%を超えるような多量の架橋ポリオレフィン(系)再生材用いた場合にも良好な機械特性および電気特性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の一つの好ましい実施態様の絶縁電線の層構造を示した斜視図である。
【図2】本発明の別の好ましい実施態様の絶縁電線の層構造を示した斜視図である。
【図3】本発明の別の好ましい実施態様のケーブルの層構造を示した斜視図である。
【図4】実施例の高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンのMFRの値と再生材を55質量%配合したときの絶縁体伸び特性の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の絶縁電線またはケーブルは、被覆層の少なくとも1層が、架橋ポリオレフィン(系)再生材を含む再生材混合樹脂により形成されたものである。
本発明の絶縁電線は、好ましくは、導体が絶縁層で被覆され、前記絶縁層が、架橋ポリオレフィン(系)再生材を含む再生材混合樹脂により形成されたものである。
本発明のケーブルは、好ましくは、線心として前記絶縁電線と同じ構造のものを用い、これにシースを施したものである。
【0011】
本発明において、架橋ポリオレフィン(系)再生材とは、架橋ポリオレフィン(系)樹脂の廃材を、架橋を切断して熱可塑化できるように再生処理(以下、「脱架橋」ということもある)したものである。前記架橋ポリオレフィン(系)樹脂としては、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体等のポリオレフィン系樹脂が挙げられる。これらは1種もしくは2種以上の混合物であっても良い。
【0012】
前記架橋ポリオレフィン(系)樹脂はどのような方法で架橋されたものでもよく、例えば、有機過酸化物やシラン化合物、電子線などによって架橋されたものを使用することができる。
再生処理に供される架橋ポリオレフィン(系)樹脂の廃材は、前記ポリオレフィン樹脂やポリオレフィン系樹脂を主成分とする架橋された樹脂を主成分とする廃材であればよい。
前記廃材の発生源としては、例えば、電線被覆廃材、光ケーブル被覆廃材などの配線材の被覆廃材や、一般廃棄物として廃棄される給水用、給湯用、屋内暖房用のパイプ、または各種発泡体などが挙げられる。回収された廃材は、使用年数に関係なく、極端に劣化が進んだものでも支障なく使用できる。
好ましい架橋ポリオレフィン(系)廃材は、電線、ケーブルに被覆された架橋ポリエチレンであって、有機過酸化物、シラン、電子線照射などで架橋されたものである。
【0013】
本発明に用いられる架橋ポリオレフィン(系)再生材は、架橋ポリオレフィン(系)樹脂の廃材を再生処理したものである。
架橋ポリオレフィン(系)樹脂の架橋度は、一般に、ゲル分率で示される。前記再生処理の程度は、このゲル分率を目安にすることができる。再生処理を高度に行うと、ゲル分率は小さくなる。
本発明において、ゲル分率は、加温したキシレンに試料を入れ溶解せずに残った試料の質量の、元の試料の質量に対する割合(%)であり、JIS C 3005中の「4.25架橋度」に従って測定したものである。
前記再生処理の程度が低く、架橋ポリオレフィン(系)再生材のゲル分率が40%を超えると電線被覆材としての特性、特に、絶縁層に要求される機械的特性、電気的特性を満足できない。ゲル分率は35%以下であることがさらに好ましいが、過剰な再生処理を行うとゲル分率を下げることはできるが、MFRが極端に大きくなってケーブル製造時の加工性が低下しまう。従って、さらに好ましい再生材のゲル分率は5〜30%である。
【0014】
この廃材の再生についてはゲル分率が40%以下となるようにできるものであれば特に限定されるものではないが、例えば同方向に回転する2軸押出機にせん断速度200sec-1以上、処理温度250〜400℃で架橋ポリオレフィン(系)廃材を処理する事により、ゲル分率が40%以下の架橋ポリオレフィン(系)再生材を得ることができる。なお、本発明における剪断速度とは、押出機のスクリューエレメント最外周部の周速度(mm/s)をスクリューとバレルとのクリアランス(mm)で除した数値をいう。また、再生処理を行う前の架橋ポリオレフィン(系)廃材のゲル分率は通常50〜70%である。
本発明においては、架橋ポリオレフィン(系)廃材のゲル分率が40%以下のものであっても脱架橋したものが再生材として用いられる。
【0015】
本発明においては、上記の架橋ポリオレフィン(系)再生材は、前記の特定のポリエチレンと混合して電線またはケーブルの被覆材として使用する。当該特定のポリエチレンは、架橋されたことのないポリエチレンであって、以下に述べる特性を有するものである。中でも、特に一度も成形されたことがないポリエチレン(いわゆるバージン材)を用いることが望ましい。
【0016】
以下、上記「特定のポリエチレン」について説明する。
本願の第1の実施形態においては、JIS K 7210に準拠して温度190℃,荷重21.18N(2.16kg)の条件で測定されるMFR(メローフローレート)の値が0.25以下である高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンを用いる。本実施形態では、再生材を60質量%まで増量配合しても電線、ケーブルに要求される機械特性や電気特性を満足するものを得ることができる。
本実施形態の再生材混合樹脂において、架橋ポリオレフィン(系)再生材と高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンとの合計を100質量%として、再生材の含有量は60質量%以下にする。好ましくは55質量%以下である。架橋ポリオレフィン(系)再生材の含有量の下限は特に限定されるものではないが、リサイクルの観点からより多く配合することが好ましく、50質量%超であることがさらに好ましい。
なお、再生材の量を上記範囲にした結果、再生材混合樹脂においてポリエチレンの含有量は40質量%以上になる。
【0017】
本実施形態における高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンの上記条件でのMFRは0.25以下であり、0.1〜0.25であることが好ましい。
【0018】
本発明の絶縁電線・ケーブルを製造するとき、再生材混合樹脂を被覆するには、一般的に使用されている押出機を使用することが出来る。また再生材混合樹脂には、通常樹脂に添加される酸化防止剤、紫外線吸収剤などの添加剤を必要に応じて適量添加することもできる。
【0019】
さらに本発明の絶縁電線・ケーブルは、被覆層をなす再生材混合樹脂が架橋されていなくても上記の効果を奏することができる。しかし、絶縁電線・ケーブルの用途に応じて、被覆層をなす再生材混合樹脂は架橋されていてもよい。架橋方法としては通常の架橋方法を適宜選択すればよく、特に限定しないが、例えば、有機過酸化物を添加した再生材混合樹脂を電線に被覆したのち加熱処理する「過酸化物架橋方法」、シラン化合物と架橋助剤を添加した再生材混合樹脂を電線に被覆したのち水分により架橋させる「シラン架橋方法」、電子線照射による「電子線架橋方法」などが挙げられる。
【0020】
本発明においては、被覆層、および導体上に被覆する被覆層は1層でも複数の層であってもよい。電線識別等の目的により適宜、多層とすることが可能である。
また、本発明の絶縁電線・ケーブルは、再生材混合樹脂で構成された層が、被覆層のうち少なくとも1層であればよく、複数層、または全層であってもよい。上記再生材混合樹脂で構成された層以外の層は、通常の電線・ケーブルの被覆材として使用される樹脂であれば特に制限なく使用可能であり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。
また、導体としては特に制限は無く、任意の導体を用いることができる。
【0021】
図1は、本発明の好ましい実施態様である絶縁電線を示した斜視図であり、導体1が再生材混合樹脂で形成された絶縁層2で被覆されている。導体1としては、同種の絶縁電線に用いられている任意の導体を用いることができる。
【0022】
図2は、本発明の絶縁電線の別の実施態様を示した斜視図である。図示の絶縁電線は、導体が鋼線11とその周りに配置されたアルミニウム導体12からなる鋼心アルミ撚線(ACSR)であり、その上に上記の再生材混合樹脂で形成された絶縁層13が設けられている。鋼線11およびアルミニウム導体12としては、従来の鋼心アルミ導体ポリエチレン絶縁電線(ACSR−OE)に用いられている任意の鋼線およびアルミニウム導体をそれぞれ用いることができる。
【0023】
図3は、本発明のケーブルの一実施態様を示した斜視図である。図示のケーブルは、導体21上に上記の再生材混合樹脂で形成された絶縁被覆層22が設けられた3本の線心が、介在23、押さえテープ24を介して、シース25で被覆されている。線心は図1の絶縁電線と同じ構造である。導体21、介在23、押さえテープ24、シース25としては、同種のケーブルに用いられている任意の導体、介在、押さえテープ、シースをそれぞれ用いることができる。
また、本発明におけるケーブルは、任意の光ファイバを上記の再生材混合樹脂で被覆した光ケーブルであっても良い。
【実施例】
【0024】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0025】
実施例1〜3、比較例1〜7
(電線の製造)
下記の再生材と高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンを表1に示す割合(表1に示す数値の単位は質量%である。)で混合して再生材混合樹脂とし、これを断面積120mmのアルミ導体上に押出温度200℃、厚さ3mmで押出して絶縁層を形成し、実施例1〜3、比較例1〜7の絶縁電線(図2に示す構造のACSR−OE電線)を得た。なお、絶縁層の樹脂は架橋していない。
(架橋ポリエチレン再生材(XLPE再生材))
屋外型ポリエチレン電線の被覆廃材(シラン架橋されたポリエチレンの廃材)を平均粒径10mm以下に粉砕後、同方向に回転する2軸押出機で350℃、せん断速度2500sec−1で再生処理を行った。得られた再生材のゲル分率は33%と47%であった。
(ポリエチレン)
市販の高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンの中から、MFRの異なる以下のものを準備して実験を行なった。
NUC8042(日本ユニカー(株)製、MFR=0.15)
LF128(日本ポリエチレン(株)製、MFR=0.25)
NUC8013(日本ユニカー(株)製、MFR=0.35)
LF244E(日本ポリエチレン(株)製、MFR=0.6)
LF342M(日本ポリエチレン(株)製、MFR=1.0)
NUC9060(日本ユニカー(株)製、MFR=1.2)
【0026】
(電線の評価試験)
得られた電線を電力用規格C−248屋外用鋼心アルミ導体ポリエチレン絶縁電線(ACSR−OE)(社団法人日本電気協会)に準拠し、以下の規格について評価試験を行った。結果を表1に示す。なお、規格値は以下のとおりで、表1において、耐トラッキングおよび、耐電圧については、規格値をクリアするものを「良」、クリアしないものを「否」で示した。
規格値(ACSR−OE(120mm))
・絶縁体引張強度:10Mpa以上
・絶縁体の伸び:350%以上
・加熱後の引張強度:引張強度残率85%以上
・加熱後の伸び:伸び残率65%以上
・加熱変形:10%以下
・耐トラッキング試験:噴霧回数101回においても、0.5A以上の電流が
試料表面を流れないか、または燃え上がらないこと
・絶縁抵抗:1500MΩ・km以上
・耐電圧試験:1200Vの試験電圧に1分間耐えること
【0027】
【表1】

【0028】
表1に示されるように、実施例1〜3では、JIS K 6922−2に準拠して温度=190℃,荷重=2.16kgの条件で測定されるMFRの値が0.25以下である高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンを使用したので、50質量%を超える再生材(ゲル分率33%)を配合しても規格を満足している。しかし、比較例1の様に再生材が60質量%を超えると、引張強度、伸びとも規格を満足しなかった。また、比較例2、3、4、7の様に、MFRの値が0.25を超える高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンを使用した場合には、再生材が55質量%でも伸びが規格を満足しない。図4に、高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンのMFRの値とゲル分率33%の再生材を55質量%配合したときの絶縁体伸び特性の関係を示す。この図4から、高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンのMFRが0.25以下になると絶縁体伸び特性が飛躍的に良くなることがわかる。また、MFRが0.25を超える高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンを使用すると(比較例2、3、4、7)、絶縁体の伸び特性が規格(350%以上)を満足することができないことがわかる。比較例5のようにゲル分率が40%を超えるXLPE再生材を配合した場合には、再生材の配合量が60質量%以下であっても伸びが規格を満足しなくなる。比較例6は再生材が60質量%を超えて配合されているので、MFRの値が0.25以下の高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンを使用しても、引張強度、伸び、耐トラッキング試験において規格を満足することができない。
【符号の説明】
【0029】
1 導体
2 絶縁被覆層
11 鋼線
12 アルミニウム導体
13 絶縁被覆層
21 導体
22 絶縁被覆層
23 介在
24 押さえテープ
25 シース

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被覆層の少なくとも1層を、ゲル分率40%以下の架橋ポリオレフィン(系)再生材と、JIS K 7210に基づく温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定されるMFRの値が0.25以下である高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンとからなる再生材混合樹脂であって、前記架橋ポリオレフィン(系)再生材の配合量が全樹脂量の60質量%以下である再生材混合樹脂で形成したことを特徴とする絶縁電線。
【請求項2】
導体が絶縁層で被覆された絶縁電線の前記絶縁層を、ゲル分率40%以下の架橋ポリオレフィン(系)再生材と、JIS K 7210に基づく温度190℃、荷重21.18Nの条件で測定されるMFRの値が0.25以下である高圧ラジカル重合法により製造された低密度ポリエチレンとからなる再生材混合樹脂であって、前記架橋ポリオレフィン(系)再生材の配合量が全樹脂量の60質量%以下である再生材混合樹脂で形成したことを特徴とする絶縁電線。
【請求項3】
架橋ポリオレフィン(系)再生材の配合量が再生材混合樹脂に対して50質量%を超えることを特徴とする、請求項1または2に記載の絶縁電線。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項に記載の絶縁電線を絶縁線心として用いたケーブル。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2011−210418(P2011−210418A)
【公開日】平成23年10月20日(2011.10.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−74751(P2010−74751)
【出願日】平成22年3月29日(2010.3.29)
【出願人】(502308387)株式会社ビスキャス (205)
【出願人】(000003687)東京電力株式会社 (2,580)
【Fターム(参考)】