(57)【要約】【課題】架橋ポリオレフィン（系）廃材を水密型絶縁電線の水密材として再利用し、電気的特性、機械的特性および水密性を満足する水密型絶縁電線の製造方法を提供する。【解決手段】高密度ポリエチレン等からなる群から選ばれる樹脂の架橋処理物の廃材である架橋ポリオレフィン（系）廃材を再生処理してゲル分率１０％以下の再生材とし、該再生材を、エチレン−酢酸ビニル共重合体等からなる群から選ばれるポリオレフィン系樹脂と、全樹脂量に対し前記再生材を３０質量％以下で混合して再生材混合樹脂を得、該再生材混合樹脂を用いて導体を相互に接合し、かつ導体の外周に該再生材混合樹脂を被覆し、さらに被覆された再生材混合樹脂に接触するように外周に絶縁被覆層を形成する水密型絶縁電線の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体上に絶縁被覆層を有する水密型絶縁電線の製造方法であって、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、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、及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂を架橋したものの廃材（以下、架橋ポリオレフィン（系）廃材という。）を再生処理してゲル分率１０％以下のゲル分を含む再生材とし、
該再生材と、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、及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂とを、全樹脂量に対し前記再生材が３０質量％以下となる範囲で混合して再生材混合樹脂を得、該再生材混合樹脂を前記導体を構成する素線間に充填し、かつ導体と前記絶縁被覆層との間に該再生材混合樹脂からなる層を介在させることを特徴とする水密型絶縁電線の製造方法。
【請求項２】
前記架橋ポリオレフィン（系）廃材の再生処理を、処理温度２５０℃〜４００℃、剪断速度２００ｓｅｃ−１以上で行うことを特徴とする請求項１に記載の水密型絶縁電線の製造方法。
【請求項３】
被覆された前記再生材混合樹脂を架橋処理することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水密型絶縁電線の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法で製造された水密型絶縁電線。
【請求項５】
請求項４に記載の水密型絶縁電線を線心として用いた電力ケーブル。
【請求項６】
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、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、及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂を架橋したものの廃材である架橋ポリオレフィン（系）廃材を再生処理してゲル分率１０％以下の再生材とし、
該再生材と、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、及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂とを、全樹脂量に対し前記再生材が３０質量％以下となる範囲で混合した、水密材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水密型絶縁電線およびその製造方法、並びに電力ケーブルに関するものであり、更に詳しくはゲル分率１０％以下の再生材を利用して得られる水密型絶縁電線およびその製造方法、並びにその電線を線心として用いた電力ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
架橋されたポリエチレンやエチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体で絶縁被覆された絶縁電線のリサイクル技術として、例えば、特許文献１に記載の技術がある。この技術は、架橋ポリエチレン等の廃材を、ゲル分率４０％以下のゲル分を含む再生材に再生処理し、該再生材を５０質量％以下で混合した再生材混合樹脂とし、これを絶縁電線の絶縁被覆層として用いる技術である。
この特許文献１に記載の技術によって、電線に使用された架橋ポリエチレン廃材を、電気特性および強度・伸びに優れた電線被覆材としてリサイクルするという目標は基本的に実現できた。
【０００３】
しかし、架橋ポリエチレン等の廃材等のリサイクル用途を更に広めることが求められている。
そこで、本発明者らは、新たに、水密型絶縁電線の水密材に架橋ポリエチレン等の廃材を適用する研究開発を行ない、本発明を完成した。
なお、水密型絶縁電線は、導体の腐食等を防止する目的で、導体の長手方向に雨水等の水分が侵入しない様にしたもので、導体をなす素線間および導体と絶縁被覆層間に、これらの間を接着する様に水密材を挿入したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６６２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、架橋ポリエチレン等の廃材を水密型絶縁電線や電力ケーブルの水密材として再利用可能とし、その上前記廃材の再生材を使用しても、電気的特性、機械的特性、水密性および皮はぎ性を満足する水密型絶縁電線およびその製造方法、並びに電力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】
【０００６】
この課題は下記手段によって達成された。
（１）導体上に絶縁被覆層を有する水密型絶縁電線の製造方法であって、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、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、及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種の樹脂を架橋したものの廃材（以下、架橋ポリオレフィン（系）廃材という。）を再生処理してゲル分率１０％以下のゲル分を含む再生材とし、該再生材と、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、及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂とを、全樹脂量に対し前記再生材が３０質量％以下となる範囲で混合して再生材混合樹脂を得、該再生材混合樹脂を前記導体をなす素線間に充填し、かつ導体と前記絶縁被覆層との間に該再生材混合樹脂からなる層を介在させることを特徴とする水密型絶縁電線の製造方法。
（２）前記架橋ポリオレフィン（系）廃材の再生処理を、処理温度２５０℃〜４００℃、剪断速度２００ｓｅｃ−１以上で行うことを特徴とする（１）項に記載の水密型絶縁電線の製造方法。
（３）被覆された前記再生材混合樹脂を架橋処理することを特徴とする（１）または（２）項に記載の水密型絶縁電線の製造方法。
（４）前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の方法で製造された水密型絶縁電線。
（５）（４）項に記載の水密型絶縁電線を線心として用いた電力ケーブル。
（６）前記架橋ポリオレフィン（系）廃材を再生処理してゲル分率１０％以下の再生材とし、該再生材と、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、及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種のポリオレフィン系樹脂とを、全樹脂量に対し前記再生材が３０質量％以下となる範囲で混合した、水密材。
なお、電力ケーブルは、１本または複数本の線心にシースなどを被覆したものであり、線心は絶縁電線と同じ構造のものが用いられる。すなわち、絶縁電線を電力ケーブルに用いた場合、線心と呼称される。従って、本発明において、「絶縁電線」という用語には「線心」を含む意味で用いている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、架橋ポリオレフィン（系）廃材をゲル分率１０％以下の再生材に再生処理後、ポリオレフィン系樹脂に前記再生材を全樹脂量に対し３０質量％以下で混合するので、再生材を水密型絶縁電線の水密材の成分として再利用することができる。この水密材は再架橋させることができる。この水密材は、水密型絶縁電線に要求される、電気的特性および機械的特性をはじめ、水密特性に優れ、さらに皮剥性も良好な電線を得ることを可能とする。
なお、水密型絶縁電線で皮剥性が要求される理由は、次の通りである。すなわち、電線経路を構成するために2本の絶縁電線を接続する場合があるが、接続作業時には絶縁被覆層を剥ぎ取る必要がある。一方、水密型絶縁電線の場合には、電線の要求性能である水密性能を満足させるため、導体の素線相互間及び導体と絶縁被覆層との間を水密材により接着させる必要ある。しかし、導体と絶縁体間を強固に接着させてしまうと、絶縁体の皮剥ぎができないと言う問題が生じる。そのため水密型絶縁電線の場合には、電線の要求性能である水密性能と、絶縁体の剥ぎ取り性能（皮剥性）の両者を満足させる必要がある。
また、本発明によれば、電線の絶縁被覆層などに用いた架橋物のリサイクル用途を水密材に拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の絶縁電線の１例の断面図である。
【図２】本発明の電力ケーブルの１例の断面図である。
【図３】皮剥試験の方法を示す説明図である。
【図４】皮剥試験の結果の良否判断についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の水密型絶縁電線およびその製造方法では、架橋ポリオレフィン（系）廃材を再生処理し、ゲル分率１０％以下にした再生材を、再生材ではないポリオレフィン系樹脂と、全樹脂量に対し再生材を３０質量％以下で混合したものを使用する。
【００１０】
本発明における架橋ポリオレフィン（系）廃材とは、その発生源については限定されるものではないが、例えば、電線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。
本発明の水密型絶縁電線に用いられる架橋ポリオレフィン（系）廃材はどのような架橋処理を行ったものでもよく、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（架橋体）を使用することができる。また回収された廃材の使用年数は関係なく、極端に劣化が進んだものでも支障はない。
本発明に使用される架橋ポリオレフィン（系）廃材は、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から選ばれるポリオレフィン樹脂並びにエチレン−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及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体から選ばれるポリオレフィン系樹脂から選ばれた樹脂の架橋体の廃材である。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。
【００１１】
本発明における水密型絶縁電線の水密材には、上記の架橋ポリオレフィン系廃材を再生処理した再生材を使用する。
再生処理の方法は、架橋ポリオレフィン（系）廃材の架橋を切断し、ゲル分率１０％以下の再生材を製造できる方法であれば特に制限はないが、例えば、同方向噛み合い型二軸押出機で適切な条件のもと熱可塑化処理方法などが利用できる。
【００１２】
前記押出機で処理する際の再生処理条件は、上記の再生材のゲル分率１０％以下となるように適宜調整できるが、好ましい処理温度は２５０℃〜４００℃、好ましい剪断速度は２００ｓｅｃ−１以上である。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。
【００１３】
本発明に用いる再生材は、ゲル分を含んでおり、かつそのゲル分率は１０％以下である。ゲル分率が高いと水密性が低下する。
なお、本発明は、再生材のゲル分率が上限１０％を超えなければ、水密型絶縁電線の水密材に再利用可能であることを見出して完成したものであり、ゲル分率は低いほど好ましいが、再生材のゲル分率を０．１％未満にすると著しく経済性を悪化させ、再生・再利用による環境負荷低減と言う意義を損なう可能性がある。
【００１４】
前記再生材は、再生材ではないポリオレフィン系樹脂（架橋処理に供されたことのない樹脂）と混合して組成物（本発明において、これを「再生材混合樹脂」という。）とすることができる。当該ポリオレフィン系樹脂としては、一度も成形されたことのない樹脂、いわゆるバージン材を用いることがより好ましい。
本発明において、再生材に混合する「ポリオレフィン系樹脂」とは、通常水密絶縁電線の水密材に使用している、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及びエチレン−（メタ）アクリル酸共重合体から選ばれるポリオレフィン系樹脂をいう。また、これらは１種もしくは２種以上を混合して用いてもよい。
【００１５】
再生材混合樹脂の調製における再生材とポリオレフィン系樹脂との混合比は、全樹脂量（再生材とポリオレフィン系樹脂との合計量）に対し、前記再生材が３０質量％以下（ただし、０は含まない）となるようにする。
なお、本発明は、再生材の配合量が上限３０質量％を超えなければ、水密型絶縁電線の水密材に再利用可能であることを見出して完成したものである。再生材の配合量は低いほど好ましいが、再生材の配合量は１０質量％以下でもよい。しかし、リサイクルの効率及び経済性の観点から０．１質量％が好ましく、その配合量が少なすぎると再生・再利用による環境負荷低減と言う意義を損なう可能性がある。
【００１６】
本発明の水密型絶縁電線製造における、再生材混合樹脂を水密材として導体を構成する素線の相互間及び導体と絶縁被覆層の間への充填や、絶縁被覆層の形成には押出機を使用することが出来る。ここで素線相互間とは、複数本の素線よりなる導体においてそれが撚り合わせられているか否かや、その間隙の大きさにかかわらず素線間に生じる空隙をいう。
また本発明の水密型絶縁電線の水密材となる再生材混合樹脂には、通常この種の樹脂に添加される酸化防止剤などの添加剤や、着色剤を適宜添加することができる。これら酸化防止剤や着色剤の添加方法として、（１）直接樹脂に所定量添加する方法、（２）予め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から選ばれるポリオレフィン樹脂に高濃度に着色剤等を配合したマスターバッチを作成しておき、これを樹脂に混合する方法がある。本発明では、何れの添加方法を利用しても良い。
【００１７】
次に図面を参照して本発明の好ましい実施態様の１例を示す。
図１は本発明の水密型絶縁電線の１例の断面図であり、複数本の素線を撚り合わせてなる導体１の周囲を上記再生材混合樹脂からなる水密材２で包囲し、その周りに絶縁被覆層３が形成されている。また、導体１を構成する複数の素線１ａで囲まれた間隙にも水密材２が充填されている。水密材２は、導体１の素線１ａ相互間および導体１と絶縁被覆層３とを接着し、これらの間に水が浸入するのを妨害する作用を有する。
【００１８】
さらに本発明の水密型絶縁電線の水密材は架橋処理されてもよい。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組成物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組成物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」などが挙げられる。
【００１９】
本発明の水密型絶縁電線の導体としては、従来、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。また、本発明の水密型絶縁電線の絶縁被覆層としては、従来、絶縁電線に用いられている任意の樹脂、例えばポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリ塩化ビニル樹脂を被覆することにより形成することができる。なお絶縁被覆層は、前記材料等の組み合わせにより、複数層で形成させることもできる。
【００２０】
図２は、本発明の電力ケーブルの好ましい実施態様の１例を示す断面図である。この電力ケーブルは、３本の線心１１の周囲を介在１２、押えテ−プ１３、シース１４で順に被覆したものである。一般に、電力ケーブルの線心と絶縁電線とは同じものである。図２の電力ケーブルの線心１１には、図１の水密型絶縁電線と同様の構造のものが用いられている。すなわち、線心１１として、導体２１の素線の間、および導体と絶縁被覆層２３との間に上記再生材混合樹脂からなる水密材２２が配された水密型絶縁電線が用いられている。
【実施例】
【００２１】
以下に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
下記の架橋ポリオレフィン（系）廃材、その再生材及びポリオレフィン系樹脂を使用した。
〔架橋ポリオレフィン（系）廃材〕
有機過酸化物により架橋された屋外用架橋ポリエチレン絶縁電線の絶縁被覆層を剥ぎ取り、１０ｍｍ以下のサイズに粉砕した架橋ポリエチレンの廃材を準備した。
なお、屋外用架橋ポリエチレン絶縁電線としては、撤去された絶縁電線の中から絶縁被覆層が有機過酸化物により架橋されたものを選別したが、わずかにこの方法以外で架橋されたものも混入しており、この影響で、後述する再生材のゲル分率にバラツキが生じる。
〔再生材〕
上記の架橋ポリエチレン廃材を同方向噛み合い型二軸押出機を用い、処理温度は３００℃、剪断速度は２２００〜２３００ｓｅｃ−１として再生処理を行ってゲル分率５％、１０％、１５％の再生材を得た。なお、ゲル分率の測定方法は以下の方法で測定した。
（ゲル分率）
ゲル分率は、定法に従って、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を測定し、これと試験前の試料の質量との比をゲル分率（％）とした。具体的な方法は、ＪＩＳ  Ｃ  ３００５中の「４．２５架橋度」によった。
〔ポリオレフィン系樹脂〕
エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体（ＥＥＡ）であるＮＵＣ６０７０（ダウ・ケミカル（株）製）を用いた。
【００２３】
（水密型絶縁電線の製造）
水密材としては、再生材およびＮＵＣ６０７０の混合比を、それぞれ実施例１〜３、および比較例１、２において、表１のとおりとした。
上記の樹脂をホッパーから投入し、直径５０ｍｍ単軸押出機を用いて断面積１５０ｍｍ２の銅のより線導体間に充填するように、かつ導体の周囲を覆うように押出し、その後に別の単軸押出機を用いて厚さ２．５ｍｍの肉厚となる様にポリエチレン樹脂（過酸化物架橋剤等を含む新材）を押出して、被覆された水密型絶縁電線を製造した。製造された水密型絶縁電線は、前記ポリエチレン樹脂の被覆後に加熱処理し、「過酸化物架橋」を行った。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
（評価方法）
実施例１〜３および比較例１、２で製造した水密型絶縁電線の評価は電力用規格Ｃ−１０７屋外用架橋ポリエチレン絶縁電線（ＯＣ）に準拠し以下の方法により測定した。なお、水密電線用の水密材自体の特性値の規格値および性能については規定されていないため、製造した絶縁電線について水密性能と皮剥性能を評価した。
規格値
絶縁体の引張り強さ  ９．８１ＭＰａ以上
絶縁体伸び          ３５０％
加熱試験            引張伸び、強さとも加熱前の値の８０％以上
耐加熱変形試験      厚さの減少率４０％以下
耐トラッキング      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
耐電圧              １２，０００Ｖの試験電圧に１分間耐えること
評価方法
〔引張試験〕
ＪＩＳ  Ｃ３００５による。引張速さは２００ｍｍ／ｍｉｎで行なう。
〔加熱試験〕
ＪＩＳ  Ｃ３００５による。加熱温度は１２０±３℃、９６ｈｒで行う。
〔耐加熱変形試験〕
ＪＩＳ  Ｃ３００５による。加熱温度は１２０±３℃、加える荷重は２０Ｎで行う。
〔耐トラッキング性試験〕
ＪＩＳ  Ｃ３００５による。噴霧回数は１０１回で行なう。
〔耐電圧試験〕
ＪＩＳ  Ｃ３００５による。
〔水密試験〕
製造した絶縁電線（完成品）より２ｍの試料を取り、試料の片端より試料の１ｍまでに０．５気圧の水圧を印加し、２４時間放置後に試料の解体を行い、水の浸入長を測定する。なお、浸水長は３０ｃｍ以下を良とした。
〔皮剥試験〕
製造した絶縁電線（完成品）を切断して長さ３０ｃｍの試料を作成し、片端を万力等で固定した後に、図３に示す回転式皮剥工具（泉精機社製ＮＰ４００型）を用いて絶縁被覆の皮剥ぎを１０ｃｍ行った。図４に示すように、水密材２が導体１の素線１a間を跨いで残存した状態を不良（×）、跨いで残存していない状態を良（○）とした。この皮剥試験は、絶縁電線の温度を−２０℃、２３℃、６０℃にして、それぞれ行なった。
図３に示した皮剥工具は、ハンドル３０の中央部に、絶縁電線３１を挟持するツメ部３２ａ、３２ｂが、それらの間隔を調整できるように設けられたものである。一方のツメ部３２ａには、絶縁電線３１が入る三角形状の窪み３３が設けられている。他方のツメ部３２ｂには、刃部３４が設けられている。刃部３４は、支点３４ａを中心に揺動可能に設けられており、絶縁電線３１をツメ部３２ａ、３２ｂ間に挟み、ハンドル３０を持って、この工具を図３において右回転すると、刃部３４が絶縁電線３１の絶縁層３に食い込むようになっている。刃部３４が絶縁層３に食い込む深さは予め設定できるようになっている。この刃部３４の食い込み深さは、刃部３４が導体1に当たらない深さで、できるだけ深い寸法に設定する。
絶縁電線３１を挟んでこの工具を右回転すると、予め設定した深さまで刃部３４が絶縁層３に食い込み、その後、さらに工具を右回転すると絶縁層３をめくり上げるように、絶縁層３１を剥す。絶縁層３１は、幅０．５ｃｍ程度の幅でらせん状にはがされて行く。
（評価結果）
各項目の評価の結果は表２のとおりである。
表２中、水密試験の欄で（  ）内の数字は、電線内の浸水長であり、水圧を加えた側の端部からの長さである。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
ゲル分率１０％以下の再生材を３０質量％以下配合した再生材混合樹脂を用いた実施例１〜３の水密型絶縁電線は、何れも水密性能および皮剥ぎ性能を満足する結果である。
一方、ゲル分率が高い再生材を用いた比較例１のものは、皮剥ぎ性能は満足するものの、導体素線間または導体素線と絶縁被覆層間の接着が良好でないため水密性能が良好でなかった。また再生材の配合量が多い比較例２のものは、同様の理由により水密性能が劣っていた。比較例２のものは、その上、２３℃、６０℃の皮剥ぎ性能も満足しないとの結果である。
なお、実施例１〜３の絶縁電線は、機械特性、耐熱性、耐電圧性、および耐トラッキング性能の面でも問題なかった。
【符号の説明】
【００２８】
１  導体
１ａ  素線
２  水密材（再生材混合樹脂）
３  絶縁被覆層
１１  線心
１２  介在
１３  押えテ−プ
１４  シース
２１  導体
２２  水密材
２３  絶縁被覆層
３０  ハンドル
３１  絶縁電線
３２ａ，３２ｂ  ツメ部
３３  窪み
３４  刃部
３４ａ  支点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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