(57)【要約】【課題】  非架橋ポリエチレンを用いずにケーブル許容温度９０℃を保持し、マテリアルリサイクルを可能にすることのできるケーブルを提供すること。【解決手段】  導体の上に融点１５０℃以上のポリオレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対し、ポリオレフィン樹脂を１０〜３５重量部を配合してなる絶縁体を被覆し、ノンハロ難燃ポリエチレン又はポリ塩化ビニル系コンパウンドからなるシースを被覆して構成する。【選択図】    図  １
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の上に融点１５０℃以上のポリオレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対し、ポリオレフィン樹脂を１０〜３５重量部を配合してなる絶縁体を被覆し、ノンハロ難燃ポリエチレン又はポリ塩化ビニル系コンパウンドからなるシースを被覆して構成したことを特徴とするケーブル。
【請求項２】
前記ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーは、融点１５０℃以上で融点の異なる１種又は２種以上によって構成したものである請求項１に記載のケーブル。
【請求項３】
前記ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニール共重合体、エチレンーメチルアクリレート共重合体、エチレンーエチルアクリレート共重合体のいずれか１又は２以上で構成したものである請求項１又は２に記載のケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブルの絶縁体材料に係り、特にケーブルの絶縁体が高温に晒されても９０℃の許容温度を満たすことのできるケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、室内、屋外等に配線される６００Ｖ以下の低圧ケーブルにおいては、導体に被覆する絶縁体の許容温度が９０℃を満たすものが広く用いられている。この従来より用いられている６００Ｖ以下の低圧ケーブルの絶縁体には、許容温度９０℃を満たす材料として、電気的絶縁性がよく、使用温度上昇に耐える良好な熱的、機械的特性を有する架橋ポリエチレンが用いられている。この架橋ポリエチレンは、ポリマー（オレフィン系樹脂）分子にＳｉ（シラン）が入った状態で鎖がつくられ、もう一方のポリマー（オレフィン系樹脂）分子にも同じような現象が起きて２つのポリマー（オレフィン系樹脂）分子が、Ｓｉ（シラン）を中にして酸素（Ｏ）を真ん中にした形で架橋反応（シラン架橋）が行われ、２つのポリマー（オレフィン系樹脂）分子が繋がって架橋状態を形成したものである。
【０００３】
このように架橋ポリエチレンは、シラン化合によって架橋したものであり、巨大な三次元網目構造を有しているので、熱に強く、ポリエチレンの融点以上に加熱しても溶融し出すことがなく成形された形状を保持することができ、優れた熱的特性を有している。このような架橋ポリエチレンを絶縁体に使用したケーブルは、導体に使用されている銅等の金属は、マテリアルリサイクルされるが、ケーブルの絶縁体に用いられる架橋ポリエチレンは、熱的特性が良いため、加熱してポリエチレンの融点を越えても、架橋ポリエチレンは溶融することがなく溶融成型によって再利用することができず、マテリアルリサイクルに適していない。このため、架橋ポリエチレンを絶縁体に使用したケーブルの場合、絶縁体がマテリアルリサイクルに適していないため、燃料等に用いるサーマルリサイクルの処分によって廃棄されていた。このため、ケーブルは、地球環境保護の観点からマテリアルリサイクル可能な絶縁体を用いたものに改善することが要望されていた。
【０００４】
そこで近年、導体の温度が２３０℃（短絡時  許容温度）になるような電流に２秒間曝されても、絶縁材料が、垂れ下がったり、引き通し部近傍で引き延ばされて破れが生じると行ったことが無く、かつ、使用済みの電線の絶縁材料を再生して使用することが容易な送電用絶縁電線が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１は、室温でのヤング率が２００ＭＰａ以上かつ、１３０℃でのヤング率が３０ＭＰａ以上という条件を満たすポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーを、再生使用が容易なように、非架橋で、絶縁材料として使用した送電用絶縁電線である。
【特許文献１】特開２００３−１００１５７号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この特許文献１は、ケーブルの絶縁体に、ポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーを、再生使用が容易なように、非架橋で使用している。このため、特許文献１の送電用絶縁電線は、マテリアルリサイクルに適したものとなっている。しかし、特許文献１の送電用絶縁電線は、絶縁体材料としての電気的特性、熱的特性、および機械的特性が十分でないという問題を有している。
【０００６】
本発明の目的は、非架橋ポリエチレンを用いずにケーブル許容温度９０℃を保持し、マテリアルリサイクルを可能にすることのできるケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、導体の上に融点１５０℃以上のポリオレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対し、ポリオレフィン樹脂を１０〜３５重量部を配合してなる絶縁体を被覆し、ノンハロ難燃ポリエチレン又はポリ塩化ビニル系コンパウンドからなるシースを被覆して構成したものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを、融点１５０℃以上で融点の異なる１種又は２種以上によって構成したものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、ポリオレフィン樹脂を、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニール共重合体、エチレンーメチルアクリレート共重合体、エチレンーエチルアクリレート共重合体のいずれか１又は２以上で構成したものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、非架橋ポリエチレンを用いずにケーブル許容温度９０℃を保持しマテリアルリサイクルを可能にすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、非架橋ポリエチレンを用いずにケーブル許容温度９０℃を保持しマテリアルリサイクルを可能にすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、非架橋ポリエチレンを用いずにケーブル許容温度９０℃を保持しマテリアルリサイクルを可能にすることができる。
【発明を実施するため最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るケーブルの実施例について、詳細に説明する。
【００１４】
図１には、本発明に係るケーブル１の断面図が示されている。
【００１５】
図１において、導体２には、絶縁体３が被覆されており、この絶縁体３の上には、シース４が被覆されている。
【００１６】
導体２には、銅、銅合金ならびにアルミニウム、アルミニウム合金等の導体性金属材料が用いられている。また、シース４には、ノンハロゲン難燃ポリオレフィン又はポリ塩化ビニルの合成樹脂が用いられている。このシース４には、難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の公知の添加剤が必要に応じて配合される場合がある。
【００１７】
絶縁体３には、１種又は２種以上のポリオレフィン系熱可塑性エラストマーに、ポリオレフィン樹脂を配合して構成されている。このポリオレフィン系熱可塑性エラストマーは、融点が１５０℃以上の合成樹脂で、例えば、重合型ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーがそれである。この絶縁体３は、融点が１５０℃以上で異なった融点を有する２種のポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを２種以上混合して用いても良い。
【００１８】
また、ポリオレフィン樹脂のポリオレフィン系熱可塑性エラストマーに配合する割合は、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対し、ポリオレフィン樹脂を１０〜３５重量部配合して構成してある。このようにポリオレフィン系熱可塑性エラストマーにポリオレフィン樹脂を配合するのは、絶縁体３の加工性を向上するためである。すなわち、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーを単体で使用すると絶縁体３の加工性が低下してしまい、この絶縁体３の加工性の向上を図るために配合する。このポリオレフィン樹脂のポリオレフィン系熱可塑性樹脂をポリオレフィン系熱可塑性エラストマーに対する配合割合をポリオレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対し、ポリオレフィン樹脂を１０〜３５重量部配合するとしたのは、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対し、ポリオレフィン樹脂の配合量が１０重量部を下回ると、絶縁体３の加工性が低下し、加工が困難となるからで、また、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対し、ポリオレフィン樹脂が３５重量部を超えて配合されると、絶縁体３の加熱変形率を維持することができないからである。
【００１９】
なお、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマーに対するポリオレフィン系熱可塑性樹脂の配合割合は、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対してポリオレフィン樹脂を１０〜３０重量部配合するのが絶縁体３の加工性を向上する上で好ましい。
【００２０】
この絶縁体３のポリオレフィン系熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ、ＭＤＰＥ、ＬＤＰＥ、Ｌ−ＬＰＥ、Ｖ−ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン樹脂、エチレンープロピレン共重合体、エチレンー酢酸ビニル共重合体、エチレンーメチルアクリレート共重合体、エチレンーエチルアクリレート共重合体樹脂等の公知のポリオレフィン系熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００２１】
この絶縁体３には、必要に応じて、難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の公知の添加剤を配合することができる。
【００２２】
〔実施例１〕
実施例１は、融点が１５０℃以上のポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（具体的には、Ｚｅｌａｓ５０１３）１００重量部にエチレンーエチルアクリレート樹脂（ＥＥＡ）（具体的には、三井デュポン・ポリケミカル製  Ａ７１０）を３０重量部配合したものである。
【００２３】
〔実施例２〕
実施例２は、融点が１５０℃以上のポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（具体的には、Ｚｅｌａｓ５０１３）１００重量部に低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）（具体的には、宇部興産製  ＵＢＥＣ５３０）を３０重量部配合したものである。
【００２４】
〔比較例１〕
比較例１は、融点が１５０℃以上のポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（具体的には、Ｚｅｌａｓ５０１３）１００重量部にエチレンーエチルアクリレート樹脂（ＥＥＡ）（具体的には、三井デュポン・ポリケミカル製  Ａ７１０）を４０重量部配合したものである。
【００２５】
〔比較例２〕
比較例２は、融点が１５０℃以上のポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（具体的には、Ｚｅｌａｓ５０１３）１００重量部に低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）（具体的には、宇部興産製  ＵＢＥＣ５３０）を４０重量部配合したものである。
【００２６】
〔比較例３〕
比較例３は、融点が１００℃のポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（具体的には、クラレ製  セプトン）１００重量部によって構成したものである。
【００２７】
〔比較例４〕
比較例４は、架橋ポリエチレン樹脂（ＸＬＰＥ）（具体的には、三菱化学（株）製  ＸＦ８００Ｔ）１００重量部によって構成したものである。
【００２８】
〔比較例５〕
比較例５は、架橋ポリエチレン樹脂（ＸＬＰＥ）（具体的には、日本ユニカー（株）製  ＨＦＤＪ４２０１）１００重量部によって構成したものである。
【００２９】
［特性試験］
《試料》
実施例１〜実施例２、比較例１〜比較例５の組成に基づいて作成された樹脂組成物の押出機から押し出した材料を１〜２ｍｍの厚さのシートにし、押出後２４時間以上常温で放置して試験片（ＪＩＳ３号ダンベル片）を作成する。
【００３０】
《試験方法》
このサンプルについて加熱変形率（％）、引張強さ、伸び、加熱後引張強さ、加熱後伸びを測定し、架橋設備の有無、マテリアルリサイクルの可否について表１に示してある。
【表１】
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【００３１】
この表１中の加熱変形率（％）は、日本工業規格（ＪＩＳ）のＣ３００５に基づいてサンプルを１２０℃で３０分加熱放置し、その後、１０Ｎの加重を掛けて３０分放置した後の変形の度合いを見たもので、変形率が４０％以下で合格となる。
【００３２】
この表１中の引張強度試験は、実施例１〜実施例２、比較例１〜比較例５の組成に基づいて作成された樹脂組成物の押出機から押し出した材料を１〜２ｍｍの厚さのシートにし、押出後２４時間以上常温で放置して試験片（ＪＩＳ３号ダンベル片）を作成し、試験中に試験片が歪みその他の不都合を生じないように、正しく、かつ、確実に一端をチャックに取り付け、所定の引張速さ（２００ｍｍ／ｍｉｎ）で引張り、試験片の最大引張荷重（引張強さ）及び切断時の標線間の長さ（伸び）を同一試験片について同時に測定するものである。
【００３３】
引張強さは、どの程度の力（ＭＰａ）で引張ったときに引き千切れるかを示したもので、引き千切れたときの荷重、すなわち試験片の断面積（ｍｍ２）当りの最大引張荷重（Ｎ）で示したものである。したがって、この引張強さの大きさによって機械的強度が判る。この引張強さの目標値は、『１０ＭＰａ以上』である。
【００３４】
この表１中の引張強さの目標値を１０ＭＰａ以上としたのは、引張強さが１０ＭＰａを下回るようでは、引張強さが低く、機械的強度が低く脆いからである。
【００３５】
また、表１中の伸びは、切断時における標線間の長さを測定し、単位標線距離（ｍｍ）当たりの切断時の標線間の長さ（ｍｍ）である。
【００３６】
すなわち、表１中の伸び（％）は、作製したプレスシート（試験片）の一端を固定し、他端を引張って、試験片が引き千切れるまで引張り、千切れたときの長さ（伸び）を元の試験片の長さで除して百分率で表したもの（伸び率）である。すなわち試験片を引き伸ばしたときの試験片の最大の伸びを求めたものである。この引張伸びの基準値は『３５０％以上』である。この伸びの基準値を３５０％以上としたのは、伸びが３５０％を下回るようでは、十分な可撓性を得られないからである。
【００３７】
この表１中の加熱後引張強度試験は、実施例１〜実施例２、比較例１〜比較例５の組成に基づいて作成された樹脂組成物の押出機から押し出した材料を１〜２ｍｍの厚さのシートにし、押出後２４時間以上常温で放置して作成した試験片（ＪＩＳ３号ダンベル片）を９０℃の雰囲気中に９６時間放置した後、一端をチャックに取り付け、所定の引張速さ（２００ｍｍ／ｍｉｎ）で引張り、試験片の最大引張荷重（引張強さ）及び切断時の標線間の長さ（伸び）を同一試験片について同時に測定するものである。
【００３８】
加熱後引張強さは、９０℃の雰囲気中に９６時間放置した試験編が、どの程度の力（ＭＰａ）で引張ったときに引き千切れるかを示したもので、引き千切れたときの荷重、すなわち試験片の断面積（ｍｍ２）当りの最大引張荷重（Ｎ）で示したものである。したがって、この引張強さの大きさによって機械的強度が判る。この引張強さの目標値は、加熱前の８０％以上、すなわち『８ＭＰａ以上』である。
【００３９】
この加熱後引張強さの目標値を８ＭＰａ以上としたのは、加熱後引張強さが８ＭＰａを下回るようでは、加熱後引張強さが低く、機械的強度が低く脆いからである。
【００４０】
また、表１中の加熱後伸びは、切断時における標線間の長さを測定し、単位標線距離（ｍｍ）当たりの切断時の標線間の長さ（ｍｍ）である。
【００４１】
すなわち、表１中の引張伸び（％）は、作製したプレスシート（試験片）の一端を固定し、他端を引張って、試験片が引き千切れるまで引張り、千切れたときの長さ（伸び）を元の試験片の長さで除して百分率で表したもの（伸び率）である。すなわち試験片を引き伸ばしたときの試験片の最大の伸びを求めたものである。この加熱後伸びの基準値は、加熱前の８０％以上、すなわち『２８０％以上』である。この加熱後伸びの基準値を２８０％以上としたのは、加熱後伸びが２８０％を下回るようでは、十分な可撓性を得られないからである。
【００４２】
なお、「加熱変形」についてはＪＩＳ  Ｃ  ３００５  ２５、「引張強さ」についてはＪＩＳ  Ｃ  ３００５  １８、「伸び」についてはＪＩＳ  Ｃ  ３００５  １８、「加熱後引張強さ」についてはＪＩＳ  Ｃ  ３００５  １９、「加熱後伸び」についてはＪＩＳ  Ｃ  ３００５  １９によってそれぞれ行った。
【００４３】
判定結果を見ると、加熱変形率（％）は、実施例１〜実施例２がいずれも『○』と、いずれの実施例も加熱変形率（％）の目標値『４０％以下』を満足している。これに対し、比較例は、比較例４、比較例５はいずれも『○』と、加熱変形率（％）の目標値『４０％以下』を満足しているが、比較例１、比較例２、比較例３がいずれも『×』と、加熱変形率（％）の目標値『４０％以下』を満足していいない。
【００４４】
また、引張強さ（ＭＰａ）については、実施例１〜実施例２、比較例１〜比較例５がいずれも『○』と、いずれの実施例、比較例も引張強さの目標値『１０ＭＰａ以上』を満足している。
【００４５】
さらに、伸び（％）については、実施例１〜実施例２、比較例１〜比較例５がいずれも『○』と、いずれの実施例、比較例も伸び（％）の目標値『３５０％以上』を満足している。
【００４６】
また、加熱後引張強さ（ＭＰａ）については、実施例１〜実施例２、比較例１〜比較例２、比較例４〜比較例５がいずれも『○』と、加熱後引張強さの目標値『８ＭＰａ以上』（加熱前の８０％）を満足しているが、比較例３は、『×』と、加熱後引張強さの目標値『８ＭＰａ以上』（加熱前の８０％）を満足していいない。
【００４７】
さらに、加熱後伸び（％）については、実施例１〜実施例２、比較例１〜比較例２、比較例４〜比較例５がいずれも『○』と、加熱後伸び（％）の目標値『２８０％以上』（加熱前の８０％）を満足しているが、比較例３は、『×』と、加熱後伸び（％）の目標値『２８０％以上』（加熱前の８０％）を満足していいない。
【００４８】
そして、架橋設備については、比較例４、比較例５については『有』で有るが、実施例１〜実施例２、比較例１〜比較例３は『無』で有していない。また、マテリアルリサイクルの可否については、実施例１〜実施例２、比較例１〜比較例３が『可』で可能であるが、比較例４、比較例５については『否』で不可能である。
【００４９】
したがって、表１の結果から、融点１５０℃以上のポリオレフィン系熱可塑性エラストマーと、そのポリオレフィン系熱可塑性エラストマー１００重量部に対して３０重量部配合したポリオレフィン系熱可塑性樹脂とを用いた試料（実施例１、実施例２）は、架橋ポリエチレンの試料（比較例４、比較例５）と比較して、熱的特性、機械的特性において同等の特性を有しており、架橋ポリエチレンの試料（比較例４、比較例５）では、不可能なマテリアルリサイクルを行えることが分かる。比較例１〜比較例３は、マテリアルリサイクルが可能であるが、加熱変形に問題があり、絶縁体としての特性上好ましいものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るケーブルの断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１…………………ケーブル
２…………………導体
３…………………絶縁体
４…………………シース
【図１】
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