(57)【要約】      （修正有）【課題】接着剤を使用することなく、絶縁ゴム層と半導電ゴム層とを強固に接着し、電気特性が良好な電力ケーブル用ストレスコーン、ゴム套管等のゴム製品を提供する。【解決手段】電気絶縁性を有するゴム材料からなる絶縁ゴム層３と半導電性を有するゴム材料からなる半導電ゴム層４とを接着してなるゴム製品である。絶縁ゴム層３と半導電ゴム層４との接着する界面の最大高さＲｚが０．５〜８０μｍ、かつ、凹凸の輪郭曲線要素の平均長さＲＳｍが２５〜１５０μｍである。【選択図】図１
2011240652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有するゴム材料からなる絶縁ゴム層と半導電性を有するゴム材料からなる半導電ゴム層とを接着してなるゴム製品であって、
前記絶縁ゴム層の前記半導電ゴム層と接着する界面性状が、最大高さＲｚが０．５〜８０μｍかつ凹凸の輪郭曲線要素の平均長さＲＳｍが２５〜１５０μｍであることを特徴とするゴム製品。
【請求項２】
前記絶縁ゴム層の前記半導電ゴム層と接着する界面の算術平均高さＲａが１μｍ以上であることを特徴とする請求項1に記載のゴム製品。
【請求項３】
内側面の最大高さＲｚが０．５〜８０μｍかつ凹凸の輪郭曲線要素の平均長さＲＳｍが２５〜１５０μｍである第１金型に半導電性を有するゴム材料を注入し、硬化させることで半導電ゴム層を形成する第１工程と、
前記半導電ゴム層を芯金に通した状態で第２金型の内部に固定し、前記第２金型と前記半導電ゴム層との間に電気絶縁性を有するゴム材料を注入し、硬化させることで前記半導電ゴム層の外周部に絶縁ゴム層を形成する第２工程と、を含むことを特徴とするゴム製品の製造方法。
【請求項４】
前記第１金型の内側面の界面の算術平均高さＲａが１μｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載のゴム製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブル用の接続部品として用いられるストレスコーン、ゴム套管等のゴム製品及びゴム製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ケーブル用の接続部品として、電気絶縁性を有するゴム材料からなる絶縁ゴム層と、半導電性を有するゴム材料からなる半導電ゴム層とを接着してなるゴム製品がある。このようなゴム製品では、絶縁性、耐候性、耐熱性や低温特性に優れたシリコーンゴムの使用が増加している。
【０００３】
シリコーンゴムは接着しにくいため、様々な接着方法が検討されてきた。例えば、シリコーンゴム用の接着剤（例えば、特許文献１参照）を用いる方法がある。
また、エポキシ樹脂絶縁体の外周を３〜２１μｍの表面粗さに仕上げることで、エポキシ樹脂絶縁体とその外周に形成される半導電ゴム層との接着力を向上させることも行われている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９７５９８号公報
【特許文献２】特開平１１−２３４８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、接着剤の使用は作業工程が増加する等の問題がある。また、絶縁体の表面を粗くすることで接着性を向上させた場合、突起により電気特性が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明の課題は、接着剤を使用することなく、絶縁ゴム層と半導電ゴム層とを強固に接着し、電気特性が良好なゴム製品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、電気絶縁性を有するゴム材料からなる絶縁ゴム層と、半導電性を有するゴム材料からなる半導電ゴム層とを接着してなるゴム製品であって、前記絶縁ゴム層の前記半導電ゴム層と接着する界面の最大高さＲｚが０．５〜８０μｍかつ平均長さＲＳｍが２５〜１５０μｍであることを特徴とする。
【０００８】
ここで、「最大高さＲｚ」とは、基準長さにおける輪郭曲線の山高さＺｐの最大値と谷深さＺｖの最大値との和である（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）。
ここで、「基準長さ」とは、輪郭曲線の特性を求めるために用いる輪郭曲線のＸ軸方向長さである（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）。
ここで、「山」とは、輪郭曲線をＸ軸によって切断したときの隣り合う二つの交点にはさまれた曲線部分のうち、平均線より上側（物体から空間側への方向）の部分であり、「Ｚｐ」とは、輪郭曲線のＸ軸（平均線）から山頂までの高さである（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）。
ここで、「谷」とは、輪郭曲線をＸ軸によって切断したときの隣り合う二つの交点にはさまれた曲線部分のうち、平均線より下側（周囲の空間から物体側に向かう方向）の部分であり、「Ｚｖ」とは、Ｘ軸から谷底までの深さである（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）。
【０００９】
ここで、「平均長さＲＳｍ」とは、基準長さにおける輪郭曲線要素の長さＸｓの平均である（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）。
ここで、「輪郭曲線要素」とは、山とそれに隣り合う谷からなる曲線部分であり、「輪郭曲線要素の長さＸｓ」とは、輪郭曲線要素によって切り取られたＸ軸の線分の長さである（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項1に記載のゴム製品であって、前記絶縁ゴム層の前記半導電ゴム層と接着する界面の算術平均高さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）が１μｍ以上であることを特徴とする。
【００１１】
ここで、算術平均高さＲａとは、基準長さにおけるＺ（ｘ）の絶対値の平均である（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）。ここで、Ｚ（ｘ）は、任意の位置における輪郭曲線の高さである（ＪＩＳ  Ｂ０６０１）。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、ゴム製品の製造方法であって、内側面の最大高さＲｚが０．５〜８０μｍかつ凹凸の輪郭曲線要素の平均長さＲＳｍが２５〜１５０μｍである第１金型に半導電性を有するゴム材料を注入し、硬化させることで半導電ゴム層を形成する第１工程と、前記半導電ゴム層を芯金に通した状態で第２金型の内部に固定し、前記第２金型と前記半導電ゴム層との間に電気絶縁性を有するゴム材料を注入し、硬化させることで前記半導電ゴム層の外周部に絶縁ゴム層を形成する第２工程とを含むことを特徴とする。
ここで「内側面」とは、半導電ゴム層の前記絶縁ゴム層と接着すべき界面を形成する面を意味している。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のゴム製品の製造方法であって、前記第１金型の内側面の界面の算術平均高さＲａが１μｍ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、接着剤を使用することなく、絶縁ゴム層と半導電ゴム層とを強固に接着し、電気特性が良好なゴム製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電力ケーブル１０の終端接続部を示す図である。
【図２】ゴムストレスコーン２０を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態により詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１７】
〔実施形態Ａ〕
図１に本発明の実施形態に係るゴム套管２が使用される電力ケーブル１０の終端接続部を示す。図１において、ゴム套管２には、電力ケーブル１０の終端部が挿入されている。なお、構造を分かりやすくするために、ゴム套管２について、中心軸から右半分を断面で示し、左半分を外周形状で示している。また、本実施形態においては、１１０ｋＶの終端接続部をモデルとしている。
【００１８】
ゴム套管２は、電気絶縁性を有するゴム材料からなる絶縁ゴム層３と、半導電性を有するゴム材料からなる半導電ゴム層４とにより、一体成型されている。ゴム套管２は、胴体部５とひだ付部６を有している。半導電ゴム層４は、胴体部５の内部に設けられ、貫通孔８側にのみ露出している。
【００１９】
半導電ゴム層４の絶縁ゴム層３と接する界面の表面性状（粗さ）は、最大高さＲｚが０．５〜８０μｍかつ平均長さＲＳｍが２５〜１５０μｍであることが好ましい。さらに、算術平均高さＲａが１μｍ以上であることが好ましい。界面の最大高さＲｚが８０μｍよりも粗いと、電界分布における有害突起となり得るからである。一方、最大高さＲｚが０．５μｍよりも小さいと、界面の接着力が低下し、電力ケーブル１０に装着して使用するのに充分な機械強度が得られないからである。
半導電ゴム層４の最大高さＲｚ、平均長さＲＳｍ、及び算術平均高さＲａは、表面粗さ測定器により測定することができる。
【００２０】
電気絶縁性を有するゴム材料としては、例えば、ビニル基含有ポリオルガノシロキサン及びヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンを有し、白金触媒を添加した付加反応型のシリコーンゴムを用いることができる。
【００２１】
半導電性を有するゴム材料としては、例えば、ビニル基含有ポリオルガノシロキサン及びヒドロシリル基含有ポリオルガノシロキサンを有し、白金触媒及びカーボンを添加した付加反応型のシリコーンゴムを用いることができる。
【００２２】
ひだ付部６は軸方向に沿ってほぼ同じ直径を有しており、ひだ付部６には、複数の大きさが異なるリング状のひだ７が、軸方向に沿って相互に間隔をおいて形成されている。胴体部５、及び、ひだ付部６内には、電力ケーブル１０が圧入される貫通孔８が軸方向に形成されている。電力ケーブル１０が貫通孔８に圧入されることで、ゴム套管２が電力ケーブル１０に対して接続して固定されるようになっている。
【００２３】
図１に示すように、電力ケーブル１０は、導体１１と、導体１１の外周部に形成された内部半導電層１２と、内部半導電層１２の外周部に形成された絶縁層１３と、絶縁層１３の外周部に形成された外部半導電層１４と、外部半導電層１４の外周部に形成されたシース１５と、を有している。電力ケーブル１０の終端部は、貫通孔８に圧入し易いように、シース１５、外部半導電層１４、絶縁層１３、内部半導電層１２の順に段剥ぎされ、テーパー状に形成されている。ゴム套管２に圧入された電力ケーブル１０は、段剥ぎされた外部半導電層１４の外周部が貫通孔８内で半導電ゴム層４と接触している。
【００２４】
次に、ゴム套管２の製造方法について説明する。まず、半導電性になるゴム材料を、スタティックミキサーにより半導電ゴム層４を成形する金型（第１金型）に注入し、加圧・加熱することにより硬化させ、半導電ゴム層４を形成する。
【００２５】
なお、第１金型の内側面には、成型された半導電ゴム層４の表面に前述の凹凸を形成するため、アルミナ等によるブラスト処理により所定の表面凹凸を形成している。この内側面の表面凹凸が半導電ゴム層４の表面に転写される。半導電ゴム層４の絶縁ゴム層３と接する界面を形成する第１金型の内側面の凹凸の寸法は、前述の半藤電ゴム層４の凹凸と同様の範囲で管理する。
【００２６】
次に、硬化した半導電ゴム層４を芯金に通した状態でゴム套管２用の金型（第２金型）の内部に固定し、第２金型ごと予熱する。次に、電気絶縁性を有するゴム材料を、スタティックミキサーにより第２金型と半導電ゴム層４との間に注入し、射出成型を行うことで絶縁ゴム層３を形成する。硬化後、第２金型から取り出して二次硬化を行うことにより、半導電ゴム層４及び絶縁ゴム層３が一体となったゴム套管２が形成される。
【００２７】
〔実施例Ａ〕
以上のようにして作成したゴム套管２に対して、半導電ゴム層４と絶縁ゴム層３との接着性、電気性能を調べた。
【００２８】
〔表面粗さの測定方法〕
半導電ゴム層４の最大高さＲｚ［μm］、平均長さＲＳｍ[μm］、算術平均高さＲａ[μm］は、ゴム套管２の製造時に、表面粗さ測定器（株式会社ミツトヨ製  ＳＪ−２０１Ｐ）により測定した。
【００２９】
〔接着性の評価方法〕
ゴム套管２の半導電ゴム層４と絶縁ゴム層３との接着部分から幅１．２ｍｍの短冊状の試料片を切り出した。試料片をヘキサンで口出し、１日室温で放置した後、剥離試験機によって評価した。ＪＩＳ  Ｋ６８６６に準拠して評価を行い、材料破壊したものを良好なもの、界面剥離したものを良好ではないものと評価した。
【００３０】
〔電気性能の評価方法〕
ＩＥＣ６０８４０に準拠して耐電圧試験を実施した。図１のように、段剥ぎした電力ケーブル１０をゴム套管２に圧入した状態で、導体１１と半導電ゴム層４との間に電圧を印加した。
直流試験（ＡＣ）の試験条件は９６ｋＶで１０分課電、その後１１４ｋＶで６０分課電、さらにその後１６０ｋＶで６０分課電した。部分放電検出感度が５ｐＣ以下のものを良好なもの、５ｐＣを超えるものを良好ではないものと評価した。
【００３１】
ＩＥＣ６０８４０に準拠してインパルス試験を行った。インパルス試験（Ｉｍｐ）は正極性のみ、及び、負極性のみの、両極性データを取った。試験条件は±５５０ｋＶのインパルスを１０回印加した後、±６０５ｋＶのインパルスを１０回印加し、さらにその後±６５０ｋＶのインパルスを１０回印加した。破壊しなかったもの（クリア）を良好なもの、破壊したものを良好ではないものと評価した。
結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2011240652.tif 000003
【００３３】
〔接着性〕
ＪＩＳ  Ｋ６８６６に準拠して接着性の評価を行ったところ、実施例Ａ１〜４、比較例Ａ１では材料破壊となり良好であった。
一方、比較例Ａ２〜５では界面剥離となり良好ではなかった。比較例Ａ２では最大高さＲｚが小さすぎるために界面剥離となった。比較例３では平均長さＲＳｍが短すぎるために界面剥離となった。比較例４では平均長さＲＳｍが長すぎるために界面剥離となった。
比較例５では算術平均高さＲａ[μm］が小さいために界面剥離となった。
【００３４】
〔電気性能〕
直流試験の結果は、部分放電検出感度がいずれも５ｐＣ以下であり良好であった。
インパルス試験の結果は、実施例Ａ１〜４、比較例Ａ２〜５では±６５０ｋＶのインパルスでも破壊されなかった。一方、比較例１では−６５０ｋVで破壊された。比較例Ａ
１では突起によりインパルス性能が低下したとみられる。
【００３５】
以上示したように、半導電ゴム層４と絶縁ゴム層３との界面の最大高さＲｚを０．５〜８０μｍ、平均長さＲＳｍを２５〜１５０μｍとすることで、接着性及び電気特性が良好なゴム製品とすることができる。
さらに、界面の算術平均高さＲａを１μｍ以上とすることで、接着性及び電気特性をさらに良好とすることができる。
【００３６】
〔実施形態Ｂ〕
図２は、本発明の他の実施形態であるゴムストレスコーンを示すものである。このゴムストレスコーン２０は、架橋ポリエチレン絶縁電線（ＣＶケーブ）の終端接続部を形成する場合に、電線に嵌めて用いられるものである。
このゴムストレスコーン２０も、絶縁ゴム層３と半導電ゴム層４で形成されている。半導電ゴム層４の絶縁ゴム層３と接する界面の表面性状（粗さ）も、前述のゴム套管２と同様に、最大高さＲｚが０．５〜８０μｍかつ平均長さＲＳｍが２５〜１５０μｍであることが好ましい。さらに、算術平均高さＲａが１μｍ以上であることが好ましい。最大高さＲｚは２０μｍ以下であることがより望ましい。
【００３７】
〔実施例Ｂ〕
ＥＰＲ（エチレンプロピレンラバー）を用いて、絶縁ゴム層３と半導電ゴム層４の界面の表面粗さが異なるゴムストレスコーン２０を製作した。各ゴムストレスコーン２０の半導電ゴム層４の絶縁ゴム層３と接する界面の表面凹凸（粗さ）は表２に示す。
製作したゴムストレスコーン２を、ＩＥＣ６２０６７に準拠するインパルス試験（Ｉｍｐ）に供した。また、ＪＩＳ−Ｋ−６２５１に準拠して、引張強さと、引張伸びを調べた。結果を表2に示す。
【００３８】
【表２】
2011240652.tif 000004
【００３９】
表２の結果から、最大高さＲｚが0.5〜80μｍ、算術平均高さＲａが１μｍ以上である実施例Ｂ１のものは、電気試験、界面接着力共に良好な結果であることが分かる。
比較例Ｂ１のゴムストレスコーンは、インパルス試験が悪い結果であった。これは、界面性状の最大高さＲｚが85μｍであり、80μｍを超えていることが影響していると思われる。
他方、比較例Ｂ２のものは、界面接着力が低い。これは、算術平均高さＲａが１μｍ未満であることが影響していると思われる。
【符号の説明】
【００４０】
２  ゴム套管
３  絶縁ゴム層
４  半導電ゴム層
５  胴体部
６  ひだ付部
８  貫通孔
１０  電力ケーブル
１１  導体
１２  内部半導電層
１３  絶縁層
１４  外部半導電層
１５  シース
【図１】
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【図２】
2011240652.tif 000006