(57)【要約】【課題】押出機における絶縁材料の吐出量を安定させることができるケーブルの製造方法を提供する。【解決手段】押出機を用いて導体の外周に絶縁材料を押し出して絶縁被覆を形成するケーブルの製造方法である。シラン架橋触媒と、フタル酸ジイソノニルとを含む混合液を前記押出機における前記絶縁材料の経路に供給する。前記押出機から押し出された前記絶縁材料における前記シラン架橋触媒の濃度は０．３〜０．８ｐｈｒである。前記混合液は、１質量部の前記シラン架橋触媒と、１〜１０質量部のフタル酸ジイソノニルとを含む。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出機を用いて導体の外周に絶縁材料を押し出して絶縁被覆を形成するケーブルの製造方法であって、
シラン架橋触媒と、フタル酸ジイソノニルとを含む混合液を前記押出機における前記絶縁材料の経路に供給し、
前記押出機から押し出された前記絶縁材料における前記シラン架橋触媒の濃度は０．３〜０．８ｐｈｒであり、
前記混合液は、１質量部の前記シラン架橋触媒と、１〜１０質量部のフタル酸ジイソノニルとを含むケーブルの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のケーブルの製造方法であって、
前記押出機から押し出された前記絶縁材料は、１００質量部のシランカップリング剤と、２〜８質量部の前記シラン架橋触媒とを含むケーブルの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のケーブルの製造方法であって、
前記シラン架橋触媒は有機錫化合物を含むケーブルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はケーブルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シラン架橋した絶縁材料から成る絶縁被覆を備えたケーブルが知られている。このケーブルの製造方法として、押出機を用い、シラン架橋触媒を含む絶縁材料を導体の外周に押し出し、絶縁被覆を形成する方法がある。絶縁被覆は大気中の水分で架橋が進む。その結果、絶縁被覆は所望の特性を有するようになる。
【０００３】
特許文献１に記載の製造方法では、押出機の供給口にベース樹脂を供給するとともに、押出機のシリンダー側やスクリュー側等からシラン架橋触媒及びシランカップリング剤を供給する。ベース樹脂、シラン架橋触媒、及びシランカップリング剤は押出機において混合され、押し出される。
【０００４】
この製造方法によれば、ベース樹脂、シラン架橋触媒、及びシランカップリング剤を混合した状態で保存しなくてもよい。そのため、絶縁被覆にスコーチ(早期架橋)によるヤケが発生することを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１９５３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の製造方法のように、押出機のシリンダー側やスクリュー側等からシラン架橋触媒及びシランカップリング剤を供給すると、押出機における絶縁材料の吐出量が不安定になる。この理由は、以下のように推測される。押出機のシリンダー側やスクリュー側等から供給されたシラン架橋触媒は、粘度が低いため、絶縁材料と、押出機の内壁との界面を広い範囲で濡らす。この現象は、包み込み現象と呼ばれる。包み込み現象が発生すると、押出機のスクリュー回転による駆動力がシラン架橋触媒の膜により遮られ、絶縁材料に伝達され難くなる。その結果、押出機において絶縁材料が搬送され難くなり、吐出量が不安定になる。
【０００７】
本開示は、押出機における絶縁材料の吐出量を安定させることができるケーブルの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一局面は、押出機を用いて導体の外周に絶縁材料を押し出して絶縁被覆を形成するケーブルの製造方法であって、シラン架橋触媒と、フタル酸ジイソノニルとを含む混合液を前記押出機における前記絶縁材料の経路に供給し、前記押出機から押し出された前記絶縁材料における前記シラン架橋触媒の濃度は０．３〜０．８ｐｈｒであり、前記混合液は、１質量部の前記シラン架橋触媒と、１〜１０質量部のフタル酸ジイソノニルとを含むケーブルの製造方法である。
【０００９】
本開示の一局面であるケーブルの製造方法によれば、押出機における絶縁材料の吐出量を安定させることができる。その理由は以下のように推測される。混合液は、１質量部のシラン架橋触媒と、１〜１０質量部のフタル酸ジイソノニルとを含むことにより、絶縁材料のベース成分に対する浸透性が高い。そのため、包み込み現象を抑制できる。その結果、押出機における絶縁材料の吐出量が安定する。
【００１０】
また、本開示の一局面であるケーブルの製造方法によれば、シラン架橋触媒と、絶縁材料のベース成分とを混合した状態で保存しなくてもよい。そのため、絶縁被覆にスコーチによるヤケが発生することを抑制できる。また、本開示の一局面であるケーブルの製造方法によれば、絶縁被覆の強度が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】システム１の構成を表す説明図である。
【図２】ケーブル２５の構成を表す断面図である。
【図３】システム１０１の構成を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の例示的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
１．ケーブルの製造方法
本開示のケーブルの製造方法では、押出機を用いて導体の外周に絶縁材料を押し出して絶縁被覆を形成する。本開示におけるケーブルは、電線であってもよいし、電線以外のケーブルであってもよい。ケーブルとして、例えば、シラン架橋ゴムシースケーブル等が挙げられる。
【００１３】
押出機は特に限定されない。押出機として、例えば、単軸スクリュー押出機等が挙げられる。導体として、例えば、ケーブルコア等が挙げられる。ケーブルコアとして、例えば、絶縁電線を複数本撚り合わせたもの等が挙げられる。
【００１４】
絶縁材料はシラン架橋する特性を有する。絶縁材料は、主成分としてポリマーを含む。ポリマーとして、例えば、塩素系ポリマー等が挙げられる。塩素系ポリマーとして、例えば、クロロプレンゴム、塩素化ポリエチレン等が挙げられる。絶縁材料は、例えば、ポリマーに加えて、カーボン、可塑剤、安定剤、活剤、シランカップリング剤等を含んでいてもよい。シランカップリング剤として、例えば、メタクリルシラン、アミノシラン、ビニルシラン等が挙げられる。
【００１５】
絶縁材料は、ベース成分と、混合液とを含む。ベース成分は、絶縁材料の主成分であって、押出機に供給される前から存在する成分である。ベース成分は、押出機の供給口に供給される。混合液は、押出機における絶縁材料の経路に供給される。混合液は、押出機においてベース成分と混合される。押出機から押し出された絶縁材料は、ベース成分と混合液とを含む。
【００１６】
シランカップリング剤は、ベース成分に含まれていてもよいし、混合液に含まれていてもよいし、ベース成分と混合液との両方に含まれていてもよい。また、シランカップリング剤は、混合液とは別に、押出機における絶縁材料の経路に供給されてもよい。押出機から押し出された絶縁材料におけるシランカップリング剤の濃度は、５ｐｈｒ程度であることが好ましい。
【００１７】
混合液は、シラン架橋触媒と、フタル酸ジイソノニルとを含む。シラン架橋触媒として、例えば、有機錫化合物等が挙げられる。有機錫化合物として、例えば、ジオクチル錫、ジブチル錫、モノブチル錫等が挙げられる。シラン架橋触媒が有機錫化合物である場合、シラン架橋を一層促進することができる。  
混合液は、１質量部のシラン架橋触媒と、１〜１０質量部のフタル酸ジイソノニルとを含む。混合液が、１質量部のシラン架橋触媒に対し、１質量部以上のフタル酸ジイソノニルを含むことにより、包み込み現象を抑制できる。混合液が、１質量部のシラン架橋触媒に対し、１０質量部以下のフタル酸ジイソノニルを含むことにより、絶縁被覆の機械特性を向上させることができ、絶縁材料の混練を促進することができる。
【００１８】
押出機から押し出された絶縁材料におけるシラン架橋触媒の濃度は０．３〜０．８ｐｈｒである。このことにより、押し出し後の架橋時間を短縮することができる。押出機から押し出された絶縁材料は、例えば、１質量部のシラン架橋触媒と、１〜１０質量部のフタル酸ジイソノニルとを含む。
【００１９】
押出機から押し出された絶縁材料が、１質量部のシラン架橋触媒に対し、１質量部以上のフタル酸ジイソノニルを含むことにより、包み込み現象を抑制できる。押出機から押し出された絶縁材料が、１質量部のシラン架橋触媒に対し、１０質量部以下のフタル酸ジイソノニルを含むことにより、絶縁被覆の機械特性を向上させることができ、絶縁材料の混練を促進することができる。
【００２０】
押出機から押し出された絶縁材料は、１００質量部のシランカップリング剤と、２〜８質量部のシラン架橋触媒とを含むことが好ましい。この場合、絶縁材料におけるシランの架橋速度が向上し、絶縁材料がゴム弾性をすぐに発現する。その結果、巻取時に絶縁被覆が変形することを抑制できる。
【００２１】
２．実施例
（１）ケーブルの製造に使用するシステム１の構成
ケーブルの製造に使用するシステム１の構成を図１に基づき説明する。システム１は、送出機３と、押出機５と、巻取機７と、混合液供給ユニット９と、を備える。
【００２２】
送出機３と巻取機７との間に絶縁コア１１が架け渡される。絶縁コア１１は後述するクロスヘッド１９を通る。絶縁コア１１は導体に対応する。送出機３及び巻取機７は、絶縁コア１１を走行方向Ｔに送ることができる。走行方向Ｔは、送出機３から巻取機７に向かう方向である。
【００２３】
押出機５は、単軸スクリュー押出機である。押出機５は、供給部１３と、シリンダー１５と、スクリュー１７と、クロスヘッド１９と、を備える。供給部１３は、ベース成分１４を受け入れる。スクリュー１７はシリンダー１５に内挿されている。スクリュー１７の直径は９０ｍｍである。スクリュー１７の直径をＤとする。スクリュー１７の軸方向における長さをＬとする。Ｌ／Ｄは２０である。スクリュー１７は回転可能である。スクリュー１７が回転することにより、供給部１３に供給されたベース成分１４は、シリンダー１５とスクリュー１７との間を通り、クロスヘッド１９に向けて流れる。
【００２４】
シリンダー１５は、軸方向における中央付近の位置に供給口２１を備える。供給口２１はシリンダー１５を厚み方向に貫通する。混合液供給ユニット９により、供給口２１に混合液２２が供給される。
【００２５】
混合液供給ユニット９は、容器２７と、配管２９と、プランジャーポンプ３１と、を備える。容器２７は混合液２２を収容可能である。配管２９の一端は容器２７に接続し、他端は供給口２１に接続している。プランジャーポンプ３１は配管２９の途中に取り付けられている。プランジャーポンプ３１は、容器２７内の混合液２２を供給口２１に送る。プランジャーポンプ３１は、無脈流プランジャーポンプNP-KX-510(日本精密科学製)である。
【００２６】
（２）ケーブル２５の製造方法
システム１を用いて、実施例１〜６、及び比較例１〜９のケーブルの製造方法を実施した。各実施例及び各比較例の製造方法は、基本的には同じである。ただし、混合液２２の組成において相違する。
【００２７】
製造のための準備として、送出機３と巻取機７との間に絶縁コア１１を架け渡した。絶縁コア１１は、絶縁電線を３本撚り合わせたものである。絶縁コア１１の中心から、絶縁電線の最外周までの距離は約１２ｍｍである。
【００２８】
また、容器２７に混合液２２を収容した。混合液２２は、シラン架橋触媒と、フタル酸ジイソノニルとを含む。シラン架橋触媒は、ネオチタンＵ８３０（日東化成製）である。ネオチタンＵ８３０はジオクチル錫である。使用したフタル酸ジイソノニルは、株式会社ジェイプラスの製品である。
【００２９】
各実施例及び各比較例における混合液２２に含まれるシラン架橋触媒の量は、押出機５から押し出された絶縁材料におけるシラン架橋触媒の濃度が、表１における「触媒量」の行に示す値となる量である。
【００３０】
各実施例及び各比較例の混合液２２において、シラン架橋触媒の質量に対する、フタル酸ジイソノニルの質量の比率（以下では、ＤＩＮＰ／触媒比とする）は、表１における「ＤＩＮＰ／触媒比」の行に示す値である。
【００３１】
押出機５から押し出された絶縁材料におけるフタル酸ジイソノニルの濃度は、表１における「ＤＩＮＰ量」の行に示す値となる。
【００３２】
【表１】
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次に、絶縁コア１１を一定の速度で走行方向Ｔに送りながら、ベース成分１４を供給部１３に供給し、押出機５及び混合液供給ユニット９を駆動した。ベース成分１４は、表２に示す組成を有する。
【００３３】
【表２】
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表２におけるメタクリルシランは、信越シリコン製のＫＢＭ−５０３である。ベース成分１４を製造するとき、塩素化ポリエチレンと、５ｐｈｒのメタクリルシランとをニーダーで事前混練した。供給部１３に供給されたベース成分１４は、シリンダー１５とスクリュー１７との間に導入され、スクリュー１７の回転により、クロスヘッド１９に向けて流れる。スクリュー回転数は１０ｒｐｍである。シリンダー温度は１００〜１２０℃である。
【００３４】
混合液供給ユニット９は、供給口２１に混合液２２を送る。送られた混合液２２は、供給口２１を経て、シリンダー１５とスクリュー１７との間に導入される。なお、シリンダー１５とスクリュー１７との間は絶縁材料の経路に対応する。
【００３５】
導入された混合液２２はベース成分１４と混合される。その結果、ベース成分１４と混合液２２とを含む絶縁材料が生成する。生成した絶縁材料は、スクリュー１７の回転により、クロスヘッド１９に向けてさらに流れる。絶縁材料は、クロスヘッド１９において、絶縁コア１１の外周に押出される。その結果、図２に示すように、絶縁材料が絶縁コア１１を被覆して絶縁被覆２３を形成する。絶縁コア１１は、絶縁電線２４を３本撚り合わせたものである。絶縁被覆２３はシラン架橋ゴムシースである。絶縁被覆２３の肉厚は４〜５ｍｍである。ケーブル２５の直径は３５ｍｍ程度である。
【００３６】
以上の工程により、ケーブル２５が完成する。ケーブル２５は、クロスヘッド１９からさらに走行方向Ｔに送られ、巻取機７に巻き取られる。
なお、押出機５から押し出された絶縁材料におけるシラン架橋触媒の濃度は、以下のように測定する。押出機５から押し出された絶縁材料に対し、ＳＥＭ−ＥＤＡＸの元素マッピング、スペクトル分析を行い、Ｃｌのピーク面積と、Ｓｎのピーク面積とをそれぞれ求める。次に、Ｃｌのピーク面積から、Ｃｌの概算濃度ＸＣｌを算出する。また、Ｓｎのピーク面積から、Ｓｎの概算濃度ＸＳｎを算出する。次に、ＸＳｎをＸＣｌで除することで、質量比ＸＳｎ／ＸＣｌを算出する。質量比ＸＳｎ／ＸＣｌを０．７で除した値を、押出機５から押し出された絶縁材料におけるシラン架橋触媒の濃度とする。
【００３７】
上述した方法により、絶縁材料におけるシラン架橋触媒の濃度を算出できることを以下のようにして確認した。ベース成分に、既知濃度のシラン架橋触媒を加えた５種類の押出しシートを用意した。ベース成分及びシラン架橋触媒は、各実施例及び各比較例で使用したものと同じである。５種類の押出しシートにおけるシラン架橋触媒の既知濃度は、それぞれ、０．２、０．４、０．６、０．８、１．０ｐｈｒである。それぞれの押出しシートの厚みは２ｍｍ程度である。
【００３８】
それぞれの押出しシートについて、上述した方法で質量比ＸＳｎ／ＸＣｌを算出した。いずれの押出しシートにおいても、シラン架橋触媒の既知濃度は、質量比ＸＳｎ／ＸＣｌを０．７で除した値となった。よって、上述した方法により、絶縁材料におけるシラン架橋触媒の濃度を算出できることが確認できた。
【００３９】
押出機５から押し出された絶縁材料におけるフタル酸ジイソノニルの濃度は、上記のように算出したシラン架橋触媒の濃度と、ＤＩＮＰ／触媒比とを乗算することで算出した。
（３）ケーブル２５の評価
各実施例及び各比較例で製造したケーブル２５について、外観及び吐出量変動を評価した。また、架橋後強度を測定した。外観の評価方法は、ケーブル２５を目視観察する方法である。ヤケによる外観荒れがなければ、外観を○と評価し、外観荒れがあれば、外観を×と評価した。評価結果を上記表１に示す。
【００４０】
吐出量変動の評価方法は以下のとおりである。ケーブル２５を１ｍ間隔で切断し、５本の試料を作成する。それぞれの試料において、絶縁コアを取り除き、絶縁被覆２３のみの質量を測定する。５本の試料のうちの最大質量から、５本の試料のうちの最小質量を差し引いた値ＭΔを算出する。また、５本の試料における平均質量Ｍaveを算出する。次に、以下の式（１）で表される変動Ｙ（％）を算出する。
【００４１】
式（１）  Ｙ＝（ＭΔ／Ｍave）×１００
変動Ｙが５％以下であれば、吐出量変動を○と評価し、変動Ｙが５％を超え、１０％以下であれば、吐出量変動を△と評価し、変動Ｙが１０％を超えれば、吐出量変動を×と評価する。評価結果を上記表１に示す。
【００４２】
絶縁被覆の機械特性である架橋後強度の測定方法は以下のとおりである。ケーブル２５を４０℃恒温槽で１日架橋する。その後、破断強度を測定する。測定結果を上記表１に示す。外観及び吐出量変動の評価結果が○であり、架橋後強度が１０ＭＰａ以上であれば、合格とした。それ以外は不合格とした。合否を上記表１に示す。
【００４３】
実施例１〜６で製造したケーブル２５は全て合格であった。比較例１〜９で製造したケーブル２５は不合格であった。
比較例１では、架橋後強度が低かった。この理由は、絶縁材料におけるシラン架橋触媒の濃度が低すぎるためであると推測される。
【００４４】
比較例２〜８では、吐出量変動が△又は×であった。比較例２、３、５では、ＤＩＮＰ／触媒比が低すぎるため、包み込み現象が発生していると推測される。
比較例４、６では、架橋後強度が低かった。この理由は、絶縁材料において、シラン架橋触媒の濃度に対するフタル酸ジイソノニルの濃度の比率が高すぎるため、絶縁材料が混練不足の状態になったこと、及び、フタル酸ジイソノニルの可塑剤としての効果が強くなったことにあると推測される。  
３．他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００４５】
（１）図３に示すシステム１０１を用いてケーブルを製造してもよい。システム１０１の構成はシステム１と基本的に同じである。ただし、システム１０１は、シランカップリング剤供給ユニット３３をさらに備える。また、シリンダー１５は、軸方向における中央よりも上方の位置に供給口３４を備える。供給口３４はシリンダー１５を厚み方向に貫通する。シランカップリング剤供給ユニット３３により、供給口３４にシランカップリング剤４１が供給される。
【００４６】
シランカップリング剤供給ユニット３３は、容器３５と、配管３７と、プランジャーポンプ３９と、を備える。容器３５はシランカップリング剤４１を収容可能である。配管３７の一端は容器３５に接続し、他端は供給口３４に接続している。プランジャーポンプ３９は配管３７の途中に取り付けられている。プランジャーポンプ３９は、容器３５内のシランカップリング剤４１を供給口３４に送る。プランジャーポンプ３９は、無脈流プランジャーポンプNP-KX-510(日本精密科学製)である。
【００４７】
システム１０１を使用するケーブルの製造方法は、基本的には、システム１を使用する場合と同様である。ただし、シランカップリング剤供給ユニット３３を用いて、シランカップリング剤４１を供給口３４に供給する。シランカップリング剤４１は、供給口３４から、シリンダー１５とスクリュー１７との間に導入される。導入されたシランカップリング剤４１は、ベース成分４１及び混合液２２と混合される。その結果、ベース成分１４と混合液２２とシランカップリング剤４１とを含む絶縁材料が生成する。ベース成分１４は、シランカップリング剤を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
【００４８】
（２）上記実施形態では、供給口２１から混合液２２を供給したが、これに限定されるものではない。例えば、スクリュー１７の外周面に設けた供給口から、混合液２２を供給してもよい。また、供給部１３に混合液２２を供給してもよい。
【００４９】
（３）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００５０】
（４）上述したケーブルの製造方法の他、ケーブル、ケーブルの製造装置、絶縁材料の製造方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【００５１】
１、１０１…システム、３…送出機、５…押出機、７…巻取機、９…混合液供給ユニット、１１…絶縁コア、１３…供給部、１５…シリンダー、１７…スクリュー、１９…クロスヘッド、２１…供給口、２２…混合液、２３…絶縁被覆、２４…絶縁電線、２５…ケーブル、２７…容器、２９…配管、３１…プランジャーポンプ、３３…シランカップリング剤供給ユニット、３４…供給口、３５…容器、３７…配管、３９…プランジャーポンプ、４１…シランカップリング剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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