(57)【要約】【課題】絶縁ゴム層から半導電ゴム層へプロセスオイルが移行することを防止し、絶縁破壊の起きにくい電力用部品の提供すること。【解決手段】中心導体と、前記中心導体の外周に、ベース樹脂とプロセスオイルとを少なくとも含む絶縁ゴム層が被覆され、前記中心導体と前記絶縁ゴム層との間に、ベース樹脂と導電性カーボンと、プロセスオイルとを少なくとも含む半導電ゴム層を少なくとも備えた電力用部品であって、前記半導電ゴム層に含まれるプロセスオイルの含有率（質量％）が前記絶縁ゴム層に含まれるプロセスオイルの含有率（質量％）と比較して１．０以上２．５以下であることを特徴とする電力用部品。【選択図】図１
2015027157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心導体と、
前記中心導体の外周に、ベース樹脂とプロセスオイルとを少なくとも含む絶縁ゴム層が被覆され、
前記中心導体と前記絶縁ゴム層との間に、ベース樹脂と導電性カーボンと、プロセスオイルとを少なくとも含む半導電ゴム層を少なくとも備えた電力用部品であって、
前記半導電ゴム層に含まれるプロセスオイルの含有率（質量％）が前記絶縁ゴム層に含まれるプロセスオイルの含有率（質量％）と比較して１．０以上２．５以下であることを特徴とする電力用部品。
【請求項２】
前記半導電ゴム層に含まれるプロセスオイルはベース樹脂１００質量部に対して４０質量部以下であることを特徴とする請求項１記載の電力用部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブルやストレスコーンなどの電力用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ケーブルや電力ケーブルの接続部、終端部に使用されるストレスコーンなどの電力用部品は、導体、導体を被覆する絶縁ゴム層、及び導体と絶縁ゴム層との間に半導電ゴム層とを備える。これは、導体に絶縁ゴム層を直接被覆すると、導体と絶縁ゴム層との界面では電界強調が起こりやすくなり、絶縁破壊が発生する恐れがある。そのため、従来から絶縁ゴムに導電性のカーボンを添加し、体積抵抗率を導体と絶縁ゴムとの間の値とした半導電ゴムを導体と絶縁ゴム層との間に半導電ゴム層として被覆することで電界緩和させた電力用部品の構成が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１記載の電力ケーブルの場合、中心導体に対し内部半導電ゴム層、絶縁ゴム層、外部半導電ゴム層が順に被覆された３層構造である（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２２２３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電力ケーブルに代表される電力用部品では、絶縁ゴムや半導電ゴムには成型時の加工性や成型後の硬さなどを調整するためにプロセスオイルが配合されている。カーボンを多く含む半導電ゴムはプロセスオイルを吸収しやすい性質があり、従来技術にあるように半導電ゴム層と絶縁ゴム層とが密着して重なった状態においては、プロセスオイルが絶縁ゴム層から半導電ゴム層へ移行する場合があることが分かった。絶縁ゴム層から半導電ゴム層へプロセスオイルが移行すると半導電ゴムの体積抵抗率が上昇してしまうため、電界緩和の効果が小さくなり絶縁破壊につながるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、絶縁ゴム層から半導電ゴム層へプロセスオイルが移行することを防止し、絶縁破壊の起きにくい電力用部品の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を解決するため、絶縁ゴムと半導電ゴムに含まれるプロセスオイルの量に着目して検討した。その結果、半導電ゴムに含まれるプロセスオイルの含有率と絶縁ゴムに含まれるプロセスオイルの含有率とを比較したときに、一定の割合となるようにすることで、プロセスオイルの移行を防止することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、中心導体と、前記中心導体の外周側にベース樹脂と、プロセスオイルとを少なくとも含む絶縁ゴム層とが被覆され、前記中心導体と前記絶縁ゴム層との間にベース樹脂と、導電性カーボンとプロセスオイルとを少なくとも含む半導電ゴム層とを備えた電力用部品であって、前記半導電ゴム層に含まれるプロセスオイルの含有率（質量％）に対する前記絶縁ゴム層に含まれるプロセスオイルの含有率（質量％）の比率が、１．０以上２．５以下であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の電力用部品によれば、半導電ゴム層に含まれるプロセスオイルの含有率と絶縁ゴムに含まれるプロセスオイルの含有率とを比較したときに一定の割合となるようにすることで、絶縁ゴム層から半導電ゴム層へプロセスオイルの移行を防止し、半導電ゴム層の体積抵抗率の変化を抑制し、絶縁破壊を抑えることができる。
【００１０】
前記半導電ゴム層に含まれるプロセスオイルはベース樹脂１００質量部に対して４０質量部以下であることが好ましい。
【００１１】
この場合、半導電ゴム層の体積抵抗率を低く抑えることができ、絶縁破壊をより起きにくくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、絶縁層から半導電層へのプロセスオイルの移行が防止され、絶縁破壊の起きにくい電力用部品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の電力用部品の第１実施形態である電力ケーブルの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の電力用部品の第２実施形態であるストレスコーンの一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図示しながら詳細に説明する。
【００１５】
［電力ケーブル］
図１は、本発明の電力用部品の第１実施形態である電力ケーブルの一例を示す断面図である。
【００１６】
図１に示すように電力ケーブル１０は中心導体１１と中心導体１１を被覆する内部半導電ゴム層（半導電ゴム層）１２と、内部半導電ゴム層１２を被覆する絶縁ゴム層１３と、絶縁ゴム層を被覆する外部半導電ゴム層１４とを備えている。
【００１７】
中心導体１１としては銅線、銅合金線、アルミニウム線等の金属線を用いることができる。また、上記金属線の表面にスズや銀等のめっきを施したものを中心導体として用いることもできる。中心導体１１は、単線導体であっても撚線導体であってもよい。
【００１８】
絶縁ゴム層１３はベース樹脂である未架橋のＥＰゴム１００質量部に対し、有機過酸化物架橋剤１〜５質量部、プロセスオイル１０〜４０質量部が配合された絶縁ゴム層用樹脂組成物を架橋したものを用いることが好ましい。
【００１９】
絶縁ゴム層用樹脂組成物に用いられるＥＰゴムは、エチレン−プロピレンコポリマー（ＥＰＭ）およびエチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＴ）のうちの少なくとも一方で構成されることが好ましい。ターポリマーに含まれるジエンとしては、例えば５−エチリデン−２−ノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、および、ジシクロペンタジエン等が挙げられる。ＥＰゴムは１種類を単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。
【００２０】
絶縁ゴム層用樹脂組成物に用いられる架橋剤としては、特に限定されないが、架橋性の観点より、有機過酸化物架橋剤が好ましい。有機過酸化物架橋剤としては、ヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジアルキル（アリル）パーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンビドロパーオキサイド、ジプロピオニルパーオキサイド、ジオクタノイルパーオキサイド、ｐ-メチルベンゾイルパーオキサイド、パーオキシ琥珀酸、パーオキシケタール、２，５−ジメチル−２，５ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート等が挙げられる。これらのなかでも、架橋性に特に優れているという観点より、ジクミルパーオキサイドが好ましい。架橋剤の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、好ましくは１〜６重量部である。架橋剤の配合量が少なすぎると、架橋が不十分となり、これにより架橋後の半導電ゴム層の機械強度が低下するおそれがあり、一方、多すぎると、架橋後の半導電ゴム層の硬度が高くなり過ぎるおそれがある。
【００２１】
絶縁ゴム層用樹脂組成物に用いられるプロセスオイルは、特に限定されるものではなく、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、及び芳香族系プロセスオイルのいずれであっても良い。
【００２２】
さらに、絶縁ゴム層用樹脂組成物には、必要に応じて通常のゴム組成物に配合される配合剤、例えば充填材、老化防止剤、安定剤、難燃材などを配合しても良い。
【００２３】
充填剤としては、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、および、これらをシランカップリング剤などにより表面処理したもの、タルク、クレー、シリカなどの無機充填材が挙げられる。
【００２４】
老化防止剤としては、ナフチルアミン系、ジフェニルアミン系、ｐ−フェニルジアミン系、キノリン系、ヒドロキノン誘導体、モノフェノール系、チオビスフェノール系、ヒンダート・フェノール系、亜リン酸エステル系などが挙げられる。
【００２５】
安定剤としては、亜鉛華、活性亜鉛華、表面処理した亜鉛華、複合亜鉛華、炭酸亜鉛華、酸化マグネシウム、表面処理した酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、ステアリン酸、オレイン酸、アミン類などが挙げられる。
【００２６】
難燃材としては水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、などが挙げられる。
【００２７】
次に、内部半導電ゴム層１２は、ベース樹脂である未架橋のＥＰゴム１００質量部に対し、導電性カーボン２０〜１００質量部、架橋剤１〜５質量、プロセスオイル１０〜４０質量部が少なくとも配合された半導電ゴム層用樹脂組成物を架橋したものを用いることが好ましい。
【００２８】
内部半導電ゴム層用樹脂組成物のベース樹脂に用いられるＥＰゴムは、エチレン−プロピレンコポリマー（ＥＰＭ）およびエチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＴ）のうちの少なくとも一方で構成されることが好ましい。ターポリマーに含まれるジエンとしては、例えば５−エチリデン−２−ノルボルネン、１，４−ヘキサジエン、および、ジシクロペンタジエン等が挙げられる。ＥＰゴムは１種類を単独で用いても、２種類以上を組み合わせて用いても良い。
【００２９】
内部半導電ゴム層用樹脂組成物は、体積抵抗率を前記絶縁ゴム層よりも低くするため導電性カーボンが含有されている。導電性カーボンとしては、カーボンブラック、アセチレンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等を用いることができる。
【００３０】
導電性カーボンの内部半導電ゴム層用樹脂組成物における含有量としては、ＥＰゴム１００質量部に対して、２０〜１００質量部であることが好ましく、４０〜８０質量部であることがより好ましい。導電性カーボンの含有量が２０質量部未満であると、内部半導電層として必要な導電性を付与することが困難となる。また、導電性カーボンの含有量が１００質量部を超えると、内部半導電ゴム層の機械的特性が低下する場合がある。
【００３１】
内部半導電ゴム層用樹脂組成物に用いられる架橋剤としては、特に限定されないが、架橋性の観点より、有機過酸化物架橋剤が好ましい。有機過酸化物架橋剤としては、ヒドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジアルキル（アリル）パーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンビドロパーオキサイド、ジプロピオニルパーオキサイド、ジオクタノイルパーオキサイド、ｐ-メチルベンゾイルパーオキサイド、パーオキシ琥珀酸、パーオキシケタール、２，５−ジメチル−２，５ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート等が挙げられる。これらのなかでも、架橋性に特に優れているという観点より、ジクミルパーオキサイドが好ましい。架橋剤の配合量は、EPゴム１００重量部に対して、好ましくは１〜５質量部である。架橋剤の配合量が少なすぎると、架橋が不十分となり、これにより架橋後の内部半導電ゴム層の機械強度が低下するおそれがあり、一方、多すぎると、架橋後の内部半導電ゴム層の硬度が高くなり過ぎるおそれがある。
【００３２】
内部半導電ゴム層用樹脂組成物に用いられるプロセスオイルは、特に限定されるものではなく、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、及び芳香族系プロセスオイルのいずれであっても良い。
【００３３】
プロセスオイルの配合量はＥＰゴム１００質量部に対し１０〜４０質量部が好ましく、１０〜３０質量部がより好ましい。配合量が１０質量部以下の場合、架橋してＥＰゴム材料となったときの柔軟性が悪くなるという問題がある。また、配合量が４０質量部を超えると半導電ゴム層の体積抵抗率が大きくなってしまうという問題がある。
【００３４】
さらに、内部半導電ゴム層用樹脂組成物には、絶縁ゴム層用樹脂組成物と同様、必要に応じて通常のゴム組成物に配合される配合剤、例えば充填材、老化防止剤、安定剤、難燃材などを配合しても良い。
【００３５】
このとき、内部半導電ゴム層１２におけるプロセスオイルの含有率（質量％）と、絶縁ゴム層１３におけるプロセスオイルの含有率（質量％）の比率は１．０以上２．５以下が好ましく、１．０以上１．５以下がより好ましい。
【００３６】
これにより、絶縁ゴム層１３から内部半導電ゴム層１２へプロセスオイルの移行を防止し、内部半導電ゴム層１２の体積抵抗率の変化を抑制し、電力ケーブルの絶縁破壊を抑えことができる。
【００３７】
さらに、電力ケーブル１０は外部半導電ゴム層１４を備えていても良い。外部半導電ゴム層１４は内部半導電ゴム層１２と同様の樹脂組成であることが好ましく、外部半導電ゴム層１４におけるプロセスオイルの含有率（質量％）と、絶縁ゴム層１３におけるプロセスオイルの含有率（質量％）の比率が１．０以上２．５以下であることが好ましい。
【００３８】
［電力ケーブルの製造方法］
次に、電力ケーブル１０の製造方法について詳細に説明する。
【００３９】
中心導体１１側から順に内部半導電ゴム層１２、絶縁ゴム層１３、外部半導電ゴム層１４となるよう、中心に内部半導電ゴム層用の樹脂組成物、絶縁ゴム層用の樹脂組成物、外部半導電ゴム層用の樹脂組成物を、ダイスなどを用いて３層同時に押出被覆し、引き続いて、加熱架橋ゾーンに導き、架橋反応させることで電力ケーブル１０を製造することができる。ゴム成分を架橋させる際の加熱温度は、用いる架橋剤の種類に応じて決定すればよいが、たとえば、有機過酸化物架橋剤としてのジクミルパーオキサイドを用いる場合には、通常、１５０〜１８０℃、好ましくは１６０〜１７０℃である。
【００４０】
［ストレスコーン］
図２は本発明の電力用部品の第２実施形態である、ストレスコーンの横断面図を示すものである。
【００４１】
図２に示すように、ストレスコーン２０は、内部半導電ゴム層２２と、この内部半導電ゴム層２２を被覆する絶縁ゴム層２３と、この絶縁ゴム層２３を被覆する外部半導電ゴム層２４とを備えている。さらにストレスコーン２０は、内部半導電ゴム層２２、絶縁ゴム層２３および外部半導電ゴム層２４を貫通する貫通孔２１を有している。貫通孔２１は、内部半導電ゴム層２２の筒状の内周面２２ａと、絶縁ゴム層２３の筒状の内周面２３ｂと、外部半導電ゴム層２４の筒状の内周面２４ｃとによって形成されている。貫通孔２１は、２本のケーブルの先端をそれぞれ挿入し、２本のケーブル同士を接続させるためのものである。
【００４２】
なお、ストレスコーン２０を構成する絶縁ゴム層２３、内部半導電ゴム層２２及び外部半導電ゴム層２４は上述した電力ケーブル１０の絶縁ゴム層１３、内部半導電ゴム層１２及び外部半導電ゴム層１４と同様の組成であるため詳細な説明は省略する。
【００４３】
［ストレスコーンの製造方法］
構造の簡単な電力ケーブル１０では半導電ゴム層用と絶縁ゴム層用の未架橋の樹脂組成物を中心導体１１上に３層一括で押出し被覆し、次いで加熱することで３層を一括で架橋する方法が採られている。一方、構造が複雑なストレスコーン２０では、金型を使いながら１層ずつ形成することが好ましい。
【００４４】
まず、内部半導電ゴム層２２は、貫通孔２１を形成するための芯金を内部半導電ゴム層の形状に応じた第１の金型の内部に固定し、内部半導電ゴム層用樹脂組成物を金型に注入する。次いで得られた内部半導電ゴム層用樹脂組成物からなる成形体を、加熱することで、内部半導電ゴム層用組成物中に含まれるゴム成分を架橋させ、内部半導電ゴム層２２からなる成形体を得る。なお、この場合において、成形時に加熱することにより、成形と同時に架橋を行ってもよい。また、ゴム成分を架橋させる際の加熱温度は、用いる架橋剤の種類に応じて決定すればよいが、たとえば、有機過酸化物架橋剤としてのジクミルパーオキサイドを用いる場合には、通常、１５０〜１８０℃、好ましくは１６０〜１７０℃である。
【００４５】
また、芯金は所定の直径とストレスコーンを貫通する長さを持つ円筒形状であることが好ましい。芯金の材質は特に限定されないが、樹脂組成物を注入するときの圧力や架橋する際の温度に耐える必要があり、金型と同様の材質であることが好ましい。
【００４６】
次に、絶縁ゴム層２３は、内部半導電ゴム層２２の成型体を絶縁ゴム層の形状に応じた第２の金型の内部に固定し、絶縁ゴム層用樹脂組成物を金型に注入し、次いで加熱架橋することで内部半導電ゴム層２２上に絶縁ゴム層２３が被覆された成型体を得る。なお、この場合において、成形時に加熱することにより、成形と同時に架橋を行ってもよい。また、ゴム成分を架橋させる際の加熱温度は、内部半導電ゴム層と同様で良い。
【００４７】
最後に、外部半導電ゴム層２４も同様に内部半導電ゴム層２２上に絶縁ゴム層２３が被覆された成型体を外部半導電ゴム層の形状に応じた第３の金型の内部に固定し、外部半導電ゴム層用半導電ゴム層用樹脂組成物を金型に注入し、次いで加熱架橋する。金型と芯金を取り外しストレスコーン２０が得られる。
【００４８】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【００４９】
＜絶縁ゴム層用樹脂組成物及び半導電ゴム層用樹脂組成物の調整＞
（実施例１）  まず、絶縁ゴム層用樹脂組成物、および半導電ゴム層用樹脂組成物を調製した。具体的には、それぞれの樹脂組成物について、ヂクミルパーオキサイドを除く表１に示す各成分を、表１の実施例１に示す割合で配合し、２本ロールを使用して１２０℃で１０〜１５分間ロール混錬した。さらにヂクミルパーオキサイドを添加して５０℃で５〜１０分間混錬して、未架橋の絶縁ゴム層用樹脂組成物及び半導電ゴム層用樹脂組成物を調製した。
【００５０】
ここで、表１中の絶縁ゴム層用樹脂組成物及び半導電ゴム層用樹脂組成物として、具体的に下記のものを用いている。
・ベースゴム：エチレンープロピレンージエンゴム（ＥＰＤＭ）、三井化学社製、商品名「ＥＰＴ４０２１」
・導電性カーボン：アセチレンブラック、電気化学工業社製、商品名「デンカブラック粒状」
・着色用カーボン：ＳＲＦカーボン、旭カーボン社製、商品名「旭＃３５」
・充填材：炭酸カルシウム、白石工業社製、商品名「白艶華ＣＣ」
・プロセスオイル：パラフィン系オイル、日本石油社製（現ＪＸ日鉱日石エネルギー）、商品名「コウモレックスＨ２２」
・滑材１：パラフィン、日本石油社製（現ＪＸ日鉱日石エネルギー）、商品名「固形パラフィン」
・滑材２：ステアリン酸亜鉛、堺化学社製、商品名「ＳＺ−２０００」
・酸化防止剤：大内新興化学工業社製、商品名「ノクラック３００」
・安定剤：堺化学工業社製、商品名「酸化亜鉛２種」
・架橋剤：ジクミルパーオキサイド、日本油脂社製（現日油）、商品名「パークミルＤ」
【００５１】
＜評価用試験片の作製＞
次いで、調製した絶縁ゴム用の樹脂組成物及び半導電ゴム用の樹脂組成物をそれぞれ適当な基材上に塗布して、１７０℃で１５分間加熱成型し、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ２ｍｍの絶縁ゴム層及び半導電ゴム層のシートを作製した。次いで、両者を貼り合せ、治具等を利用して互いに密着固定し試験片とした。
【００５２】
（実施例２〜３、比較例１〜３）  さらに、表１、２に記載のようにプロセスオイルの量を変更する以外は、実施例１と同様に、実施例２〜３、比較例１〜３についても未架橋の絶縁ゴム層用樹脂組成物及び半導電ゴム層用樹脂組成物を調製し、絶縁ゴム層及び半導電ゴム層のシートを作製し、両者を貼り合せ、試験片とした。
【表１】
2015027157.tif 000003
【表２】
2015027157.tif 000004
【００５３】
上記のようにして得られた実施例１〜３及び比較例１〜３の評価用試験片について、以下のようにしてプロセスオイルの移行の有無についての評価を行った。
【００５４】
＜プロセスオイルの移行の有無についての評価＞
作製した評価用試験片をアルミ箔で密閉し、オーブン中で８０℃に保ちながら１４日間加熱を行った。次に、加熱前後での前記評価用試験片における絶縁ゴム及び半導電ゴムの質量と体積抵抗率の変化を測定した。例えば、絶縁ゴムの質量と体積抵抗率が低下し、半導電ゴムの質量と体積抵抗率が上昇していた場合、プロセスオイルが絶縁ゴムから半導電ゴムへ移行していることが分かる。
【００５５】
絶縁ゴム層及び半導電ゴム層の体積抵抗率は日本ゴム協会標準規格に準拠して測定した。具体的には、前記絶縁ゴム層及び半導電ゴム層のシートについて、シートの両端に５ｍｍ幅で導電性の塗料を塗布し、電極とする。次に、ホイトストンブリッジを前記電極に接続し、抵抗値を測定する。最後に、実測した抵抗値を下記式に当てはめ、体積抵抗率を求めた。
ρ＝ＲＴＷ／Ｌ  ・・・・（１）
ρ：シートの体積抵抗率（Ωｃｍ）
Ｒ：実測した抵抗値（Ω）
Ｔ：シートの厚さ（ｃｍ）
Ｗ：シートの幅（ｃｍ）
Ｌ：電極間の長さ（ｃｍ）
【００５６】
表１の結果より前記半導電ゴム層に含まれるプロセスオイルの重量％が前記絶縁ゴム層に含まれるプロセスオイルの重量％と比較して１．０倍以上であれば、絶縁ゴム層から半導電ゴム層にプロセスオイルが移行せず、半導電ゴム層の体積抵抗率の上昇を防止することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０  電力ケーブル、１１  中心導体、１２，２２  内部半導電ゴム層、１３，２３  絶縁ゴム層、１４，２４  外部半導電ゴム層、２０  ストレスコーン、２１  貫通孔、２２ａ，２３ｂ，２４ｃ  内周面。
【図１】
2015027157.tif 000005
【図２】
2015027157.tif 000006