高電圧電子機器用ケーブル
【課題】細径で、かつ優れた耐電圧特性を有する高電圧電子機器用ケーブルを提供する。
【解決手段】線心部１１外周に、内部半導電層１４、高圧絶縁体１５、外部半導電層１６、遮蔽層１７、およびシース１８を備える高電圧電子機器用ケーブルであって、高圧絶縁体１５が、オレフィン系ポリマー１００質量部に対し、無機充填剤０．５〜５質量部を含有し、かつ前記無機充填剤の平均分散粒子径が１μｍ以下である絶縁性組成物で構成されている。
【解決手段】線心部１１外周に、内部半導電層１４、高圧絶縁体１５、外部半導電層１６、遮蔽層１７、およびシース１８を備える高電圧電子機器用ケーブルであって、高圧絶縁体１５が、オレフィン系ポリマー１００質量部に対し、無機充填剤０．５〜５質量部を含有し、かつ前記無機充填剤の平均分散粒子径が１μｍ以下である絶縁性組成物で構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用ＣＴ（computerized tomography）装置やレントゲン装置などの高電圧電子機器に用いられるケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用ＣＴ装置やレントゲン装置などの高電圧電子機器用として高電圧直流電圧が課電されるケーブルにおいては、（ｉ）外径が細く軽量であること、（ii）可撓性が良好で移動・屈曲に耐えられること、（iii）静電容量が小さく、高電圧の繰り返し課電に追従できること、（iv）Ｘ線管球部の発熱に耐え得る耐熱性を有することなどが要求される。
【０００３】
従来、かかる高電圧電子機器用ケーブル（例えば、レントゲンケーブル）としては、低圧線心の２条と裸導体の１〜２条とを撚り合わせ、この上に内部半導電層を設け、さらにこの上に、高圧絶縁体、外部半導電層、遮蔽層およびシースを順に設けてなるものが知られている。高圧絶縁体には、軽量で柔軟性があり、かつ電気特性が比較的良好なＥＰゴム（エチレンプロピレンゴム）をベースとした組成物が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そして、最近では、低誘電率（２.３程度）のＥＰゴム組成物が実用化され、これを高圧絶縁体の材料として用いて、より細径（例えば、７５ｋＶ級ケーブルで外径１４ｍｍ程度）で静電容量の小さい高電圧電子機器用ケーブルが開発されてきている。
【０００５】
しかしながら、このように細径化されたケーブルでは、高圧絶縁体の厚さが薄くなるため、耐電圧特性が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４５８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたもので、細径で、かつ優れた耐電圧特性を有する高電圧電子機器用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】
【０００８】
本発明の第１の態様である高電圧電子機器用ケーブルは、線心部外周に、内部半導電層、高圧絶縁体、外部半導電層、遮蔽層、およびシースを備える高電圧電子機器用ケーブルであって、前記高圧絶縁体が、オレフィン系ポリマー１００質量部に対し、無機充填剤０．５〜５質量部を含有し、かつ前記無機充填剤の平均分散粒子径が１μｍ以下である絶縁性組成物で構成されているものである。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様である高電圧電子機器用ケーブルにおいて、無機充填剤は、シリカ、層状シリケート、マイカ、軟質炭酸カルシウムおよび酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも１種であるものである。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１の態様である高電圧電子機器用ケーブルにおいて、無機充填剤は、ヒュームドシリカであるものである
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれかの態様である高電圧電子機器用ケーブルにおいて、オレフィン系ポリマーは、エチレンプロピレンゴムを含むものである。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれかの態様である高電圧電子機器用ケーブルにおいて、オレフィン系ポリマーが架橋されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、細径で、かつ優れた耐電圧特性を有する高電圧電子機器用ケーブルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の高電圧電子機器用ケーブルの一実施形態を示す横断面図である。
【図２】本発明の高電圧電子機器用ケーブルの他の実施形態を示す横断面図である。
【図３】本発明の高電圧電子機器用ケーブルのさらに他の実施形態を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明は図面に基づいて行うが、それらの図面は単に図解のために提供されるものであって、本発明はそれらの図面により何ら限定されるものではない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る高電圧電子機器用ケーブル（レントゲンケーブル）を示す横断面図である。
【００１７】
図１において、１１は、線心部を示しており、この線心部１１は、低圧線心１２の２条と、低圧線心１２の外径と同径かもしくはそれより小径の高圧線心１３の２条とを撚り合わせて構成されている。低圧線心１２は、例えば直径０．３５ｍｍのすずめっき軟銅線を１９本集合撚りしてなる断面積が１．８ｍｍ２の導体１２ａと、この導体１２ａ上に設けられた、例えばポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂からなる、例えば厚さが０．２５ｍｍの絶縁体１２ｂとから構成される。また、高圧線心１３は、例えば直径０．１８ｍｍのすずめっき軟銅線を５０本集合撚りしてなる断面積が１．２５ｍｍ２の裸導体１３ａから構成される。裸導体１３ａ上には、場合により、半導電性の被覆が設けられていてもよい。
【００１８】
この線心部１１の外周には、内部半導電層１４、高圧絶縁体１５および外部半導電層１６が順に設けられている。内部半導電層１４および外部半導電層１６は、例えばナイロン基材、ポリエステル基材などからなる半導電性テープの巻き付け、および／または、半導電性ＥＰゴムなどの半導電性ゴム・プラスチックの押出被覆により形成されている。
【００１９】
また、高圧絶縁体１５は、オレフィン系ポリマー１００質量部に対し、無機充填剤０．５〜５質量部を含有し、かつ前記無機充填剤の平均分散粒子径が１μｍ以下である絶縁性組成物で構成されている。
【００２０】
オレフィン系ポリマーとしては、エチレン・プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）などのエチレンプロピレンゴム、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（LＬＤＰＥ）などのポリエチレン、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン・アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン・アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン・メタクリル酸エチル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリイソブチレンなどが例示される。また、メタロセン触媒によりエチレンにプロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテンなどのα−オレフィンや環状オレフィンなどを共重合させたものなども使用することができる。これらは単独または混合して使用される。オレフィン系ポリマーとしては、なかでもエチレン・プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）などのエチレンプロピレンゴムが好ましく、その他のオレフィン系ポリマーはエチレンプロピレンゴムとの併用成分としての使用が好ましい。オレフィン系ポリマーは、エチレンプロピレンゴムであることがより好ましく、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）であることがよりいっそう好ましい。エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）の具体例としては、三井ＥＰＴ（三井化学社製 商品名）、エスプレンＥＰＤＭ（住友化学社製 商品名）などが挙げられる。
【００２１】
また、無機充填剤としては、シリカ、層状シリケート、マイカ、軟質炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどが挙げられる。これらは単独または混合して使用される。無機充填剤としては、なかでも高温火炎加水分解法によって製造されるヒュームドシリカが好ましい。無機充填剤は、オレフィン系ポリマー１００質量部に対し、０．５〜５質量部、好ましくは１〜２質量部配合される。配合量が０．５質量部未満では、十分な耐電圧特性が得られず、５質量部を超えると組成物の誘電率が高くなり、ケーブルの静電容量が増大する。
【００２２】
この無機充填剤の平均分散粒子径は１μｍ以下であり、好ましくは０．９μｍ以下、より好ましくは０．７μｍ以下、特に好ましくは０．５μｍ以下である。平均分散粒子径が１μｍを超えると、十分な耐電圧特性が得られない。平均分散粒子径の下限は特に限定されないが、作製や入手の容易さの点から、通常、１０ｎｍ以上である。
【００２３】
上記無機充填剤の平均分散粒子径は、絶縁性組成物を押出成形などにより成形し、それを凍結条件下でウルトラミクロトームによりトリミング／面出しを行い、四酸化ルテニウムなどの金属酸化物で染色して超薄切片を作製した後、透過型電子顕微鏡で、例えば１０個観察し、その平均をとることによって確認することができる。
【００２４】
本発明において使用される無機充填剤の具体例としては、例えば日本アエロジル社から市販されている平均一次粒子径１２ｎｍのアエロジル２００、平均一次粒子径７ｎｍのアエロジル３００（以上、商品名）などが挙げられる。
【００２５】
高圧絶縁体１５は、上記オレフィン系ポリマーに無機充填剤を混合して絶縁性組成物を調製し、得られた絶縁性組成物を内部半導電層１４上に押出被覆するか、あるいはテープ状に成形したものを巻き付けることにより形成される。オレフィン系ポリマーと無機充填剤との混合方法は、無機充填剤の平均分散粒子径が上記範囲になるように制御可能であれば特に限定されるものではなく、例えばバンバリーミキサー、タンブラー、加圧ニーダ、混練押出機、ミキシングローラなどの通常の混練機を用いて均一に混練する方法を用いることができる。
【００２６】
なお、絶縁性組成物は、被覆後もしくは成形後にポリマー成分を架橋させることが、耐熱性や機械的特性を向上させる観点から好ましい。架橋方法は、予め絶縁性組成物に架橋剤を添加しておき、成形後に架橋させる化学架橋法や、電子線照射による電子線架橋法などを用いることができる。化学架橋法を行う場合に用いる架橋剤としては、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチルー２，５−ジ−（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチルー２，５−ジ−（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、１，３−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、ベンゾイルオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルパーオキサイドなどが挙げられる。
【００２７】
架橋の度合いは、ゲル分率で５０％以上が好ましく、６５％以上がより好ましい。ゲル分率が５０％未満であると、耐熱性や機械的特性を十分に向上させることができない。このゲル分率は、ＪＩＳ Ｃ ３００５に規定の架橋度試験方法に基づき測定される。
【００２８】
また、絶縁性組成物には、上記成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、無機充填剤、加工助剤、架橋助剤、難燃剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、軟化剤、可塑剤、滑剤、その他の添加剤を配合することができる。
【００２９】
さらに、絶縁性組成物は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３により測定されるタイプＡデュロメータ硬さが、好ましくは９０以下であり、より好ましくは８０以下であり、６５以下であるとよりいっそう好ましい。タイプＡデュロメータ硬さが９０を超えると、ケーブルの可撓性および取り扱い性が低下する。
【００３０】
また、絶縁性組成物は、高圧シェーリングブリッジ法により、１ｋＶ、周波数５０Ｈｚの条件で測定される誘電率が、好ましくは２．８以下であり、より好ましくは２．６以下であり、２．４以下であるとよりいっそう好ましい。誘電率が２.８を超えると、ケーブルの細径化が困難になる。
【００３１】
内部半導電層１４の外径は、例えば５．０ｍｍとされ、高圧絶縁体１５および外部半導電層１６は、それぞれ、例えば３．０ｍｍ厚さおよび０．２ｍｍ厚さに被覆される。
【００３２】
そして、外部半導電層１６上には、例えばすずめっき軟銅線の編組からなる厚さ０．３ｍｍの遮蔽層１７が設けられ、さらに、その上に例えば軟質塩化ビニル樹脂の押出被覆により厚さ１．０ｍｍのシース１８が設けられている。
【００３３】
このように構成される高電圧電子機器用ケーブル（レントゲンケーブル）においては、高圧絶縁体１５が、オレフィン系ポリマーに対し、平均分散粒子径が１μｍ以下の無機充填剤を特定の割合で含有する絶縁性組成物で構成されているので、細径（例えば、７５ｋＶ級ケーブルで外径１３〜１４ｍｍ程度）であっても、良好な耐電圧特性を備えることができる。
【００３４】
図２および図３は、それぞれ本発明の高電圧電子機器用ケーブルの他の実施形態を示す横断面図である。
【００３５】
図２に示す高電圧電子機器用ケーブルは、線心部１１が、低圧線心１２の２条と高圧線心１３（図面の例では、裸導体１３ａ上に半導電性の被覆１３ｂが設けられている）の１条とを撚り合わせて構成されている以外は、図１に示す高電圧電子機器用ケーブルと同様に構成されている。また、図３に示す高電圧電子機器用ケーブルは、いわゆる単心型ケーブルの例であり、線心部１１が導体１３ａのみで構成され、線心部（導体１３ａ）上に、内部半導電層１４、高圧絶縁体１５、外部半導電層１６、遮蔽層１７およびシース１８を順に設けた構成となっている。これらの高電圧電子機器用ケーブルにおいても、前述した実施形態と同様、細径（例えば、７５ｋＶ級ケーブルで外径１３〜１４ｍｍ程度）であっても、良好な耐電圧特性を備えることができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３７】
実施例１
直径０．３５ｍｍのすずめっき軟銅線を１９本集合撚りしてなる断面積が１．８ｍｍ２の導体上にポリテトラフルオロエチレンからなる厚さ０．２５ｍｍの絶縁体を被覆した低圧線心２条と、直径０．１８ｍｍのすずめっき軟銅線を５０本集合撚りしてなる断面積が１．２５ｍｍ２の裸導体からなる高圧線心２条とを撚り合わせ、その外周にナイロン基材からなる半導電性テープを巻き付けて厚さ約０．５ｍｍの内部半導電層を設けた。
【００３８】
この内部半導電層上に、ＥＰＤＭ（三井化学社製 商品名 三井ＥＰＴ＃１０４５）１００質量部、ヒュームドシリカ（日本アエロジル社製 商品名 アエロジル３００）０．５質量部およびジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）２．５重量部をミキシングロールにより均一に混練して調製した絶縁性組成物を押出被覆し、次いで加熱架橋して厚さ２．７ｍｍの高圧絶縁体を形成し、さらに、その上にナイロン基材からなる半導電性テープを巻き付けて厚さ約０．１５ｍｍの外部半導電層を設けた。この外部半導電層上に、すずめっき軟銅線編組からなる厚さ０．３ｍｍの遮蔽層を設け、その外側に軟質塩化ビニル樹脂シースを押出被覆して外径１３．２ｍｍの高電圧電子機器用ケーブル（レントゲンケーブル）を製造した。
【００３９】
実施例２〜３、比較例１〜４
高圧絶縁体の形成材料の組成を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして高電圧電子機器用ケーブルを製造した。
【００４０】
得られた高電圧電子機器用ケーブルについて、下記に示す方法で静電容量および耐電圧特性を測定乃至評価した。
【００４１】
［静電容量］
高圧シェーリングブリッジ法により、１ｋＶ、周波数５０Ｈｚの条件で測定した。
【００４２】
［耐電圧特性］
ＮＥＭＡ（NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURES ASSOCIATION）規格（ＸＲ７）に基づき、交流電圧５３ｋＶ×２００時間の印加条件で絶縁破壊しなかった場合を合格（○）、絶縁破壊した場合を不合格（×）と判定した。
【００４３】
これらの結果を、高圧絶縁体における無機充填剤（ヒュームドシリカ）の平均分散粒子径、並びに高圧絶縁体の物性（硬さおよび誘電率）とともに表１に示す。なお、これらの測定方法は次の通りである。
【００４４】
［無機充填剤の平均分散粒子径］
高圧絶縁体から試料片（１ｍｍ角）を切出し、樹脂包埋（エポキシ樹脂）した後、凍結条件下でライカ社製のウルトラミクロトーム ＥＭ−ＵＬＴＲＡＣＵＴ・ＣＵＴによりトリミング／面出しを行い、四酸化ルテニウムを用いて蒸気染色して超薄切片を作製した。この超薄切片を日立製作所製の透過型電子顕微鏡Ｈ−７１００ＦＡ（加速電圧１００ｋＶ）で観察して１０個の分散粒子径を求め、その平均値を算出した。
【００４５】
［高圧絶縁体の硬さ］
ケーブルの製造とは別に厚さ２ｍｍのシート試料を作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２５３のタイプＡデュロメータにより測定した。
【００４６】
［高圧絶縁体の誘電率］
ケーブルの製造とは別に厚さ０．５ｍｍのシート試料を作製し、高圧シェーリングブリッジ法により、１ｋＶ、周波数５０Ｈｚの条件で測定した。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１から明らかなように、実施例では、外径１３．２ｍｍという細径にもかかわらず、ＮＥＭＡ規格（ＸＲ７）の要求性能を満たす耐電圧特性および静電容量を有していた（ＮＥＭＡ規格（ＸＲ７）の静電容量は、０．１８７μＦ／ｋｍ以下）。これに対し、無機充填剤が未配合であるか、または過少配合の比較例１、２では、ケーブルの静電容量はＮＥＭＡ規格の要求性能を満たしていたものの、耐電圧特性は不十分であり、また、無機充填剤が過剰配合で、かつ平均分散粒子径が過大である比較例３、４では、静電容量も耐電圧特性もＮＥＭＡ規格の要求性能を満たすことができなかった。
【００４９】
このように、本発明においては、高圧絶縁体をオレフィン系ポリマーに平均分散粒子径が１μｍ以下の無機充填剤を特定の割合で含有する絶縁性組成物で構成したことにより、細径で、静電容量が小さく、かつ十分な絶縁性能を備える高電圧電子機器用ケーブルを得ることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１１…線心部、１２…低圧線心、１３…高圧線心、１４…内部半導電層、１５…高圧絶縁体、１６…外部半導電層、１７…遮蔽層、１８…シース。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用ＣＴ（computerized tomography）装置やレントゲン装置などの高電圧電子機器に用いられるケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用ＣＴ装置やレントゲン装置などの高電圧電子機器用として高電圧直流電圧が課電されるケーブルにおいては、（ｉ）外径が細く軽量であること、（ii）可撓性が良好で移動・屈曲に耐えられること、（iii）静電容量が小さく、高電圧の繰り返し課電に追従できること、（iv）Ｘ線管球部の発熱に耐え得る耐熱性を有することなどが要求される。
【０００３】
従来、かかる高電圧電子機器用ケーブル（例えば、レントゲンケーブル）としては、低圧線心の２条と裸導体の１〜２条とを撚り合わせ、この上に内部半導電層を設け、さらにこの上に、高圧絶縁体、外部半導電層、遮蔽層およびシースを順に設けてなるものが知られている。高圧絶縁体には、軽量で柔軟性があり、かつ電気特性が比較的良好なＥＰゴム（エチレンプロピレンゴム）をベースとした組成物が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そして、最近では、低誘電率（２.３程度）のＥＰゴム組成物が実用化され、これを高圧絶縁体の材料として用いて、より細径（例えば、７５ｋＶ級ケーブルで外径１４ｍｍ程度）で静電容量の小さい高電圧電子機器用ケーブルが開発されてきている。
【０００５】
しかしながら、このように細径化されたケーブルでは、高圧絶縁体の厚さが薄くなるため、耐電圧特性が低下するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２４５８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような従来技術の課題を解決するためになされたもので、細径で、かつ優れた耐電圧特性を有する高電圧電子機器用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】
【０００８】
本発明の第１の態様である高電圧電子機器用ケーブルは、線心部外周に、内部半導電層、高圧絶縁体、外部半導電層、遮蔽層、およびシースを備える高電圧電子機器用ケーブルであって、前記高圧絶縁体が、オレフィン系ポリマー１００質量部に対し、無機充填剤０．５〜５質量部を含有し、かつ前記無機充填剤の平均分散粒子径が１μｍ以下である絶縁性組成物で構成されているものである。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様である高電圧電子機器用ケーブルにおいて、無機充填剤は、シリカ、層状シリケート、マイカ、軟質炭酸カルシウムおよび酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも１種であるものである。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１の態様である高電圧電子機器用ケーブルにおいて、無機充填剤は、ヒュームドシリカであるものである
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれかの態様である高電圧電子機器用ケーブルにおいて、オレフィン系ポリマーは、エチレンプロピレンゴムを含むものである。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第１の態様乃至第４の態様のいずれかの態様である高電圧電子機器用ケーブルにおいて、オレフィン系ポリマーが架橋されているものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、細径で、かつ優れた耐電圧特性を有する高電圧電子機器用ケーブルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の高電圧電子機器用ケーブルの一実施形態を示す横断面図である。
【図２】本発明の高電圧電子機器用ケーブルの他の実施形態を示す横断面図である。
【図３】本発明の高電圧電子機器用ケーブルのさらに他の実施形態を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明は図面に基づいて行うが、それらの図面は単に図解のために提供されるものであって、本発明はそれらの図面により何ら限定されるものではない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る高電圧電子機器用ケーブル（レントゲンケーブル）を示す横断面図である。
【００１７】
図１において、１１は、線心部を示しており、この線心部１１は、低圧線心１２の２条と、低圧線心１２の外径と同径かもしくはそれより小径の高圧線心１３の２条とを撚り合わせて構成されている。低圧線心１２は、例えば直径０．３５ｍｍのすずめっき軟銅線を１９本集合撚りしてなる断面積が１．８ｍｍ２の導体１２ａと、この導体１２ａ上に設けられた、例えばポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂からなる、例えば厚さが０．２５ｍｍの絶縁体１２ｂとから構成される。また、高圧線心１３は、例えば直径０．１８ｍｍのすずめっき軟銅線を５０本集合撚りしてなる断面積が１．２５ｍｍ２の裸導体１３ａから構成される。裸導体１３ａ上には、場合により、半導電性の被覆が設けられていてもよい。
【００１８】
この線心部１１の外周には、内部半導電層１４、高圧絶縁体１５および外部半導電層１６が順に設けられている。内部半導電層１４および外部半導電層１６は、例えばナイロン基材、ポリエステル基材などからなる半導電性テープの巻き付け、および／または、半導電性ＥＰゴムなどの半導電性ゴム・プラスチックの押出被覆により形成されている。
【００１９】
また、高圧絶縁体１５は、オレフィン系ポリマー１００質量部に対し、無機充填剤０．５〜５質量部を含有し、かつ前記無機充填剤の平均分散粒子径が１μｍ以下である絶縁性組成物で構成されている。
【００２０】
オレフィン系ポリマーとしては、エチレン・プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）などのエチレンプロピレンゴム、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（LＬＤＰＥ）などのポリエチレン、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン・アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン・アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン・メタクリル酸エチル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリイソブチレンなどが例示される。また、メタロセン触媒によりエチレンにプロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテンなどのα−オレフィンや環状オレフィンなどを共重合させたものなども使用することができる。これらは単独または混合して使用される。オレフィン系ポリマーとしては、なかでもエチレン・プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）などのエチレンプロピレンゴムが好ましく、その他のオレフィン系ポリマーはエチレンプロピレンゴムとの併用成分としての使用が好ましい。オレフィン系ポリマーは、エチレンプロピレンゴムであることがより好ましく、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）であることがよりいっそう好ましい。エチレン・プロピレン・ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）の具体例としては、三井ＥＰＴ（三井化学社製 商品名）、エスプレンＥＰＤＭ（住友化学社製 商品名）などが挙げられる。
【００２１】
また、無機充填剤としては、シリカ、層状シリケート、マイカ、軟質炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどが挙げられる。これらは単独または混合して使用される。無機充填剤としては、なかでも高温火炎加水分解法によって製造されるヒュームドシリカが好ましい。無機充填剤は、オレフィン系ポリマー１００質量部に対し、０．５〜５質量部、好ましくは１〜２質量部配合される。配合量が０．５質量部未満では、十分な耐電圧特性が得られず、５質量部を超えると組成物の誘電率が高くなり、ケーブルの静電容量が増大する。
【００２２】
この無機充填剤の平均分散粒子径は１μｍ以下であり、好ましくは０．９μｍ以下、より好ましくは０．７μｍ以下、特に好ましくは０．５μｍ以下である。平均分散粒子径が１μｍを超えると、十分な耐電圧特性が得られない。平均分散粒子径の下限は特に限定されないが、作製や入手の容易さの点から、通常、１０ｎｍ以上である。
【００２３】
上記無機充填剤の平均分散粒子径は、絶縁性組成物を押出成形などにより成形し、それを凍結条件下でウルトラミクロトームによりトリミング／面出しを行い、四酸化ルテニウムなどの金属酸化物で染色して超薄切片を作製した後、透過型電子顕微鏡で、例えば１０個観察し、その平均をとることによって確認することができる。
【００２４】
本発明において使用される無機充填剤の具体例としては、例えば日本アエロジル社から市販されている平均一次粒子径１２ｎｍのアエロジル２００、平均一次粒子径７ｎｍのアエロジル３００（以上、商品名）などが挙げられる。
【００２５】
高圧絶縁体１５は、上記オレフィン系ポリマーに無機充填剤を混合して絶縁性組成物を調製し、得られた絶縁性組成物を内部半導電層１４上に押出被覆するか、あるいはテープ状に成形したものを巻き付けることにより形成される。オレフィン系ポリマーと無機充填剤との混合方法は、無機充填剤の平均分散粒子径が上記範囲になるように制御可能であれば特に限定されるものではなく、例えばバンバリーミキサー、タンブラー、加圧ニーダ、混練押出機、ミキシングローラなどの通常の混練機を用いて均一に混練する方法を用いることができる。
【００２６】
なお、絶縁性組成物は、被覆後もしくは成形後にポリマー成分を架橋させることが、耐熱性や機械的特性を向上させる観点から好ましい。架橋方法は、予め絶縁性組成物に架橋剤を添加しておき、成形後に架橋させる化学架橋法や、電子線照射による電子線架橋法などを用いることができる。化学架橋法を行う場合に用いる架橋剤としては、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチルー２，５−ジ−（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチルー２，５−ジ−（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、１，３−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、ベンゾイルオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルクミルパーオキサイドなどが挙げられる。
【００２７】
架橋の度合いは、ゲル分率で５０％以上が好ましく、６５％以上がより好ましい。ゲル分率が５０％未満であると、耐熱性や機械的特性を十分に向上させることができない。このゲル分率は、ＪＩＳ Ｃ ３００５に規定の架橋度試験方法に基づき測定される。
【００２８】
また、絶縁性組成物には、上記成分の他、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、無機充填剤、加工助剤、架橋助剤、難燃剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、軟化剤、可塑剤、滑剤、その他の添加剤を配合することができる。
【００２９】
さらに、絶縁性組成物は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３により測定されるタイプＡデュロメータ硬さが、好ましくは９０以下であり、より好ましくは８０以下であり、６５以下であるとよりいっそう好ましい。タイプＡデュロメータ硬さが９０を超えると、ケーブルの可撓性および取り扱い性が低下する。
【００３０】
また、絶縁性組成物は、高圧シェーリングブリッジ法により、１ｋＶ、周波数５０Ｈｚの条件で測定される誘電率が、好ましくは２．８以下であり、より好ましくは２．６以下であり、２．４以下であるとよりいっそう好ましい。誘電率が２.８を超えると、ケーブルの細径化が困難になる。
【００３１】
内部半導電層１４の外径は、例えば５．０ｍｍとされ、高圧絶縁体１５および外部半導電層１６は、それぞれ、例えば３．０ｍｍ厚さおよび０．２ｍｍ厚さに被覆される。
【００３２】
そして、外部半導電層１６上には、例えばすずめっき軟銅線の編組からなる厚さ０．３ｍｍの遮蔽層１７が設けられ、さらに、その上に例えば軟質塩化ビニル樹脂の押出被覆により厚さ１．０ｍｍのシース１８が設けられている。
【００３３】
このように構成される高電圧電子機器用ケーブル（レントゲンケーブル）においては、高圧絶縁体１５が、オレフィン系ポリマーに対し、平均分散粒子径が１μｍ以下の無機充填剤を特定の割合で含有する絶縁性組成物で構成されているので、細径（例えば、７５ｋＶ級ケーブルで外径１３〜１４ｍｍ程度）であっても、良好な耐電圧特性を備えることができる。
【００３４】
図２および図３は、それぞれ本発明の高電圧電子機器用ケーブルの他の実施形態を示す横断面図である。
【００３５】
図２に示す高電圧電子機器用ケーブルは、線心部１１が、低圧線心１２の２条と高圧線心１３（図面の例では、裸導体１３ａ上に半導電性の被覆１３ｂが設けられている）の１条とを撚り合わせて構成されている以外は、図１に示す高電圧電子機器用ケーブルと同様に構成されている。また、図３に示す高電圧電子機器用ケーブルは、いわゆる単心型ケーブルの例であり、線心部１１が導体１３ａのみで構成され、線心部（導体１３ａ）上に、内部半導電層１４、高圧絶縁体１５、外部半導電層１６、遮蔽層１７およびシース１８を順に設けた構成となっている。これらの高電圧電子機器用ケーブルにおいても、前述した実施形態と同様、細径（例えば、７５ｋＶ級ケーブルで外径１３〜１４ｍｍ程度）であっても、良好な耐電圧特性を備えることができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３７】
実施例１
直径０．３５ｍｍのすずめっき軟銅線を１９本集合撚りしてなる断面積が１．８ｍｍ２の導体上にポリテトラフルオロエチレンからなる厚さ０．２５ｍｍの絶縁体を被覆した低圧線心２条と、直径０．１８ｍｍのすずめっき軟銅線を５０本集合撚りしてなる断面積が１．２５ｍｍ２の裸導体からなる高圧線心２条とを撚り合わせ、その外周にナイロン基材からなる半導電性テープを巻き付けて厚さ約０．５ｍｍの内部半導電層を設けた。
【００３８】
この内部半導電層上に、ＥＰＤＭ（三井化学社製 商品名 三井ＥＰＴ＃１０４５）１００質量部、ヒュームドシリカ（日本アエロジル社製 商品名 アエロジル３００）０．５質量部およびジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）２．５重量部をミキシングロールにより均一に混練して調製した絶縁性組成物を押出被覆し、次いで加熱架橋して厚さ２．７ｍｍの高圧絶縁体を形成し、さらに、その上にナイロン基材からなる半導電性テープを巻き付けて厚さ約０．１５ｍｍの外部半導電層を設けた。この外部半導電層上に、すずめっき軟銅線編組からなる厚さ０．３ｍｍの遮蔽層を設け、その外側に軟質塩化ビニル樹脂シースを押出被覆して外径１３．２ｍｍの高電圧電子機器用ケーブル（レントゲンケーブル）を製造した。
【００３９】
実施例２〜３、比較例１〜４
高圧絶縁体の形成材料の組成を表１に示すように変えた以外は実施例１と同様にして高電圧電子機器用ケーブルを製造した。
【００４０】
得られた高電圧電子機器用ケーブルについて、下記に示す方法で静電容量および耐電圧特性を測定乃至評価した。
【００４１】
［静電容量］
高圧シェーリングブリッジ法により、１ｋＶ、周波数５０Ｈｚの条件で測定した。
【００４２】
［耐電圧特性］
ＮＥＭＡ（NATIONAL ELECTRICAL MANUFACTURES ASSOCIATION）規格（ＸＲ７）に基づき、交流電圧５３ｋＶ×２００時間の印加条件で絶縁破壊しなかった場合を合格（○）、絶縁破壊した場合を不合格（×）と判定した。
【００４３】
これらの結果を、高圧絶縁体における無機充填剤（ヒュームドシリカ）の平均分散粒子径、並びに高圧絶縁体の物性（硬さおよび誘電率）とともに表１に示す。なお、これらの測定方法は次の通りである。
【００４４】
［無機充填剤の平均分散粒子径］
高圧絶縁体から試料片（１ｍｍ角）を切出し、樹脂包埋（エポキシ樹脂）した後、凍結条件下でライカ社製のウルトラミクロトーム ＥＭ−ＵＬＴＲＡＣＵＴ・ＣＵＴによりトリミング／面出しを行い、四酸化ルテニウムを用いて蒸気染色して超薄切片を作製した。この超薄切片を日立製作所製の透過型電子顕微鏡Ｈ−７１００ＦＡ（加速電圧１００ｋＶ）で観察して１０個の分散粒子径を求め、その平均値を算出した。
【００４５】
［高圧絶縁体の硬さ］
ケーブルの製造とは別に厚さ２ｍｍのシート試料を作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２５３のタイプＡデュロメータにより測定した。
【００４６】
［高圧絶縁体の誘電率］
ケーブルの製造とは別に厚さ０．５ｍｍのシート試料を作製し、高圧シェーリングブリッジ法により、１ｋＶ、周波数５０Ｈｚの条件で測定した。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１から明らかなように、実施例では、外径１３．２ｍｍという細径にもかかわらず、ＮＥＭＡ規格（ＸＲ７）の要求性能を満たす耐電圧特性および静電容量を有していた（ＮＥＭＡ規格（ＸＲ７）の静電容量は、０．１８７μＦ／ｋｍ以下）。これに対し、無機充填剤が未配合であるか、または過少配合の比較例１、２では、ケーブルの静電容量はＮＥＭＡ規格の要求性能を満たしていたものの、耐電圧特性は不十分であり、また、無機充填剤が過剰配合で、かつ平均分散粒子径が過大である比較例３、４では、静電容量も耐電圧特性もＮＥＭＡ規格の要求性能を満たすことができなかった。
【００４９】
このように、本発明においては、高圧絶縁体をオレフィン系ポリマーに平均分散粒子径が１μｍ以下の無機充填剤を特定の割合で含有する絶縁性組成物で構成したことにより、細径で、静電容量が小さく、かつ十分な絶縁性能を備える高電圧電子機器用ケーブルを得ることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１１…線心部、１２…低圧線心、１３…高圧線心、１４…内部半導電層、１５…高圧絶縁体、１６…外部半導電層、１７…遮蔽層、１８…シース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線心部外周に、内部半導電層、高圧絶縁体、外部半導電層、遮蔽層、およびシースを備える高電圧電子機器用ケーブルであって、
前記高圧絶縁体が、オレフィン系ポリマー１００質量部に対し、無機充填剤０．５〜５質量部を含有し、かつ前記無機充填剤の平均分散粒子径が１μｍ以下である絶縁性組成物で構成されていることを特徴とする高電圧電子機器用ケーブル。
【請求項２】
無機充填剤は、シリカ、層状シリケート、マイカ、軟質炭酸カルシウムおよび酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の高電圧電子機器用ケーブル。
【請求項３】
無機充填剤は、ヒュームドシリカであることを特徴とする請求項１記載の高電圧電子機器用ケーブル。
【請求項４】
オレフィン系ポリマーは、エチレンプロピレンゴムを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の高電圧電子機器用ケーブル。
【請求項５】
オレフィン系ポリマーが架橋されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の高電圧電子機器用ケーブル。
【請求項１】
線心部外周に、内部半導電層、高圧絶縁体、外部半導電層、遮蔽層、およびシースを備える高電圧電子機器用ケーブルであって、
前記高圧絶縁体が、オレフィン系ポリマー１００質量部に対し、無機充填剤０．５〜５質量部を含有し、かつ前記無機充填剤の平均分散粒子径が１μｍ以下である絶縁性組成物で構成されていることを特徴とする高電圧電子機器用ケーブル。
【請求項２】
無機充填剤は、シリカ、層状シリケート、マイカ、軟質炭酸カルシウムおよび酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１記載の高電圧電子機器用ケーブル。
【請求項３】
無機充填剤は、ヒュームドシリカであることを特徴とする請求項１記載の高電圧電子機器用ケーブル。
【請求項４】
オレフィン系ポリマーは、エチレンプロピレンゴムを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の高電圧電子機器用ケーブル。
【請求項５】
オレフィン系ポリマーが架橋されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の高電圧電子機器用ケーブル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１８２５３２（Ｐ２０１０−１８２５３２Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４９８１（Ｐ２００９−２４９８１）
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（３０６０１３１２０）昭和電線ケーブルシステム株式会社 (218)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【出願人】（３０６０１３１２０）昭和電線ケーブルシステム株式会社 (218)
【Ｆターム（参考）】
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