JPS5914209B2 - 改良された絶縁体層を持つたゴムまたはプラスチツク絶縁電線またはケ−ブルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子線照射により、ゴムまたはプラスチック絶
縁体層の機械特性、熱的特性が改善され３５たゴムまた
ぱプラスチック絶縁電線またはケーブルの製造方法の改
良に関するものである。

機械的、熱的に優れた特性を持つたゴムまたはプラスチ
ツク絶縁電線またはケーブルを得る目的で、ゴムまたは
プラスチツク絶縁体層に放射線を照射することが実用化
されている。

かかる目的での電線またはケーブル類への放射線照射に
あたつては比較的容易に大線量が得られることから、一
般に電子線が応用されて居り、例えばポリエチレン絶縁
電線またはケーブルでは−般に、１×１０６ｒａｄ／！
）程度の線量率にて １〜５０Ｍｒａｄの線量が照射さ
れる。

またその照射方法としては、電線ケーブルには中心に電
導体が存在するため一方向からの一回の照射では全被覆
層を処理することができないため、走線中の電線または
ケーブルの片面から照射処理したのち、反転裏返しさせ
、反対面から再度照射処理するという照射処理方法が一
般に実施されている。ところが、この様に電子線照射処
理したゴムまたはプラスチツク絶縁電線またはケーブル
に卦いて、比較的、その絶縁体層が厚いものに卦いて、
被照射絶縁体層内に微少なクラツクが生成し、電線また
はケーブルの耐圧特性を著しく低下させることが起きた
。

このクラツク発生原因についてはまだ解明されて卦らな
いため、絶縁体層の厚い大サイズ、または、高圧用のゴ
ム、またはプラスチツク絶縁電線またはケーブル類に電
子線照射改質法を適用することは不向きと考えられてい
た。

発明者らは電子線照射されたゴムまたはプラスチツクの
機械的、熱的特性が優れたものとなる点に着目し、かか
る改質技術を大サイズあるいは高圧用のゴムまたはプラ
スチツク絶縁電線またはケーブルの製造に応用しようと
考え、電子線照射により随伴して発生する絶縁体層内の
微少クラツク発生の防止方法について鋭意研究を続けて
きたところ、電子線の透過方向に卦ける絶縁体層の最大
厚みが４聴以上であるゴムまたはブラスチツク絶縁体層
をもつたゴムまたはプラスチツク絶縁電線またはケーブ
ルに電子線を照射して、改質された絶縁体層をもつたゴ
ムまたはブラスチツク絶縁電線またはケーブルを製造す
るにあたり、電子線照射器のスキヤンナ一の下を被照射
電線またはケーブルの同一部分が照射されたのら該部分
が１０秒以内に再度照射されるように被照射電線または
ケーブルに所定の回転を与えつつこれを走行させ、これ
に該照射器より加速エネルギーが１ＭｅＶ以上で、かつ
被照射絶縁体中に卦ける電子の最大飛程が被照射電線ま
たはケーブルの絶縁体層の厚さより大きい電子線エネル
ギーを照射することによ夕上述の如き問題が生起せず機
械的卦よび熱的特性の改善されたゴムまたはプラスチツ
ク絶縁電線またはケーブルが得られることを見いだした
ものである。

本発明方法にて電線またはケーブルに所定の回転を与え
つつ電子線を照射する際に絶縁体層の被照射部分が照射
されてより再度照射される時間が１０秒以内にならしめ
ることによる微少クラツク発生を抑制できるその作用機
構は詳らかでないが、電荷の発生とその拡散が複雑に影
響することによるものと考えられる。

即ち電子線照射時に絶縁体層中でこの作用が働き、クラ
ツク発生を抑制せしめ、照射終了後もある一定時間この
作用が残留し、照射時と同様にクラツク発生を抑制せし
めるものであろう。したがつて絶縁体層の被照射部分が
照射されてより再度照射される時間はできるだけ短い方
が、クラツク発生抑制の作用は大きく働く。発明者らが
種々検討した結果、絶縁体層の被照射部分が照射されて
より再度照射される時間が１０秒以内であれば上記効果
は有効に作用するが、上記範囲を逸脱した場合は効果が
発揮されない。本発明方法に卦いて被照射電線またはケ
ーブルの絶縁体層の被照射部分が照射されたのち該部分
が１０秒以内に再度照射されるように該電線またはケー
ブルに所定の回転を与える理由卦よびその具体的な方法
について、図にしたがつて説明する。第１図に示すよう
に導体径が２ｒ２の導体イにゴムまたはプラスチツク組
成物口を被覆した外径２ｒ１のゴムまたはプラスチツク
絶縁電線またはケーブルに該ケーブル絶縁体層中に卦け
る最大飛程がＲｍａｘであるような電子線を照射する場
合、電子線照射器のスキヤナ一の下で、該ケーブルが断
面方向からみて右に回転するとすればケーブルの照射部
分は徐々に変化する。いま、ケーブルを固定して照射方
向が徐々に変化すると考えれば、照射方向は左方向（第
１図の実線の矢印で示す方印に移動する。まず初期に卦
いて電子線がＡｌＯ方向（図の１点鎖線の矢印で示す方
向。０はケーブルの中心を示す。

）から照射されるとすれば、弧ＣｌＢｌ，Ｂ，ＢＯＢｌ
卦よびＢ５ｌＣ′，の線まで電子線は到達する。ここで
、弧ＣｌＢ，Ｃ′１Ｂ１は、ＡｌＯの延長線上の点であ
つてかつ００２＝Ｒｍａｘである点０２を中心にしてｒ
の半径で画いた円弧である。このときの絶縁体中の被照
射部はＡｌＣｌＢｌＢｌＣｉとなる。照射方向が左方向
に回転してＣが被照射部を脱した状態について考えてみ
ると、その一例は、０を中心として００２すなわちＲｍ
ａｘを半径として画いた弧Ｃ３Ｂ３Ｂ！Ｃイの線まで電
子線が到達することになり、その結果Ｂ１もＣ１ととも
に最初の被照射部分より脱することになる。さらに照射
方向が左に回転してＣＩが再照射を受けはじめた状態に
つき考えると、この状態では、０を中心としてＲｍａｘ
を半径として画いた円周上の点０４を中心として半径ｒ
１で画いた弧Ｃ４Ｂ４Ｂ二ＣＺ，Ｃ！の線まで電子線が
到達することになるので、ＣｆはＢ１よりも早く再照射
を受けることになる。したがつてＡｌＣ，Ｂ，Ｂ７ＣＩ
の部分で最も早くから照射部分を脱しかづ再照射部分に
入るのが最も遅い点はＢｆである。しかしてＢ１が再照
射を受けたときの照射方向はＡ２Ｏ方向（点線の矢印で
示す方向）である。照射方向がＡｌＯ力ちＡ２Ｏへ回転
する回転角を２θ（ラジアン）とすれば、ＬＯ２ＯＢ２
＝θとなる。（ここで弧Ｃ２Ｂ２Ｂ６ＣｈはＡ２Ｏの延
長線上の点であつてかつ００１＝Ｒｍａｘである点０１
粧心にしてｒ１の半径で画いた円弧である。）０２Ｂ２
＝Ｒｌ，ＯＢ２＝Ｒ２，ＯＯ２＝Ｒｍａｘであるから、
（但しこのときＲｍａｘ２≦Ｒ，２−Ｒ２２である）で
ある。

Ｒｍａｘ２〉Ｒｌ２−Ｒ２２の場合は導体により電子線
が遮蔽され、導体の裏側は常に照射を受けないから回転
角２θは常にπである。

したがつてこの場合は α袷θ＝０この回転角２θの変
位を１０秒以内でしなければならず、そのためには照射
方向の回転速度を６夕（Ｒ．ｐ．ｍ）以上で移動しなけ
ればならない。

つまりケーブルが中心軸を軸と、して６Ｚ（Ｒ．ｐ．ｍ
）以±の回転速度で回転しなければならない。即ら、被
照射電線またはケーブルをその中ノυ咄を軸として６％
（Ｒ．ｐ．ｍ）以上の速度で回転せしめることにより、
微少クラツク発生を抑制し、本発明目的を達成すること
ができる。

但し、ここで である。

またこの回転速度をＮ（Ｒ．ｐ．ｍ）とし、被照射電線
またはケーブルの走線方向に卦ける電子線の照射野の長
さをＬ（ｍ）とすれば該電線またはケーブルの走線速度
はＮ−Ｌ（≠）以下でなければならない。

走線速度がＮ−Ｌを越える場合は該電線またはケーブル
の絶縁体層の被照射部分が照射されてより回転して再度
照射されるまでに電子線の照射野を過ぎてしまい、該絶
縁体層に照射を受けない部分ができ、また上記クラツク
発生の抑制作用が発揮されない。さらに被照射電線また
はケーブル絶縁体の電子線処理の均一性からみれば、該
電線またはケーブルが回転しつつ走線する場合、絶縁体
層各部が少なくとも４回照射されることが望ましい。

即ち走線速度は（Ｎ−Ｌ）／３（戦偏）未満であること
が望ましい。（Ｎ−Ｌ）Ａ以上の場合は該絶縁体層の照
射による吸収線量の不均一性がみられ、例えば架橋処理
の場合照射ムラがみられる。以上説明した如き被照射電
線またはケーブルに所定の回転を与えつつこれを所定の
走線速度をもって走線せしめる具体的な方法としては、
被照射電線の送出装置卦よび照射処理後の電線ケーブル
の巻取装置を各々同一方向に回転させて作動させて行う
ことが実操業上最も好適な方法である。

本発明方法に卦いて使用する電子線をそのエネルギーの
最大飛程が被照射処理電線またはケーブルのゴムまたは
プラスチツク絶縁体層の厚さ以上のものと限定した理由
は、エネルギーの最大飛程が被照射処理絶縁体層厚未満
の小さいものであると、該電線またはケーブルの中心軸
を軸にして回転する速度をいかに速くしても照射電子線
による電離作用が絶縁体層内で不連続となり、従ってこ
の部分にクラツクが発生し易〈なるためである。な卦、
本発明で云う電子線の最大飛程とは、物質中を透過して
進む電子線の進行可能な距離の限度を意味するもので、
例えば比重が１のゴムまたはプラスチツクスに対し加速
エネルギーが１ｅＶ，２ＭｅＶ，３ＭｅＶの電子線の最
大飛程はそれぞれ約４ｒｗｔ１１１ｒｒｒ１ｎ１１７−
である。また、本発明方法にて電子線のエネルギーを１
ＭｅＶ以上と限定した理由は１ＭｅＶ未満のエネルギー
のものでは本発明で目的とする電子線の透過方向に卦け
る最大厚みが４ｒｆｒｍ以上のゴムまたはプラスチツク
絶縁体層に均一な照射効果を与えて、十分に改質された
ものを得難いためである。な卦、線量率については、１
０２ｒ１にＥｃ−ＪＯ９ｒａｄ／＜Ｅｃの範囲が使用さ
れるが、工業的には１０４ｒａｄ×（代）〜１０７ｒａ
ｄ／ｓ（イ）の範囲が好ましい。

本発明方法にて云う、ゴムまたはプラスチツク絶縁電線
またはケーブルとは、例えば銅やアルミ合金の如き良電
導性金属導体を天然ゴム、エチレン、プロピレン共重合
体系ゴム、ポリジエン系ゴム、ポリシロキサン系ゴム、
エチレン酢酸ビニル共重合体系ゴム、クロロスルホン化
ポリエチレン系ゴム、塩素化ポリエチレン系ゴム、など
のゴム類、またはポリエチレン、ポリ塩化ピニル、ポリ
プロピレン、ポリ弗化ビニリデン、エチレン一四弗化エ
チレン共重合体などのブラスチツクス類にて、電子線の
透過方向に卦ける被覆最大厚み４『以上に被覆し絶縁体
層とした電線、ケーブル類を指すものである。該最大厚
みが４ｍ未満の場合にはクラツクの発生が起り難く実用
上問題とならないためである。な卦、本発明方法に卦け
る電子線照射処理時の環境温度としては高温であると被
照射体の発泡或いは変形などの問題が併記するので６０
℃以下の低温にて行うことが好ましい。実施例 １ 老化防止剤を配合した低密度ポリエチレン組成物を導体
径１２ｒ！Ｒｌｎの撚線導体上に被覆厚さ６ｍに押出被
覆した外径２４ｒｒｒｍのポリエチレン絶縁ケーブル１
に対して、送出装置２、巻取装置３を第２図のように配
し、コツククロフトワルトン型電子線加速器４の照射窓
５の下を図のようにスキヤニング方向に走線しっつかつ
送出装置卦よび巻取装置を回転させて該ケーブルが照射
野の中で中心軸を軸にして回転しながら、該ケーブルに
電子線を照射する。

このとき電子線の加速エネルギーは２ＭｅＶ１線量率は
６×１０５ｒａ↓毫Ｅｃで、ケーブルの回転速度は３０
ｒ．ｐ．ｍ、走線速度は０．６ｒｒＶ！Ｉｎ、加速器の
照射野の長さは６０ＣＴＩで、ケーブル絶縁体表面の照
射線量は２０Ｍｒａｄであった。而して得たポリエチレ
ン絶縁ケーブルについて、絶縁体層のゲル分率、加熱変
形率、絶縁破壊電圧、卦よびクラツク発生の有無等を調
べた。得られた結果を第１表に示す。比較例 １ 実施例１にて用いたと同一構成のポリエチレン絶縁ケー
ブル１を実施例１と同様の電子線加速器４の照射窓５の
下を第３図のようにタスキ架け方式にて走線速度１．２
ｒｒ１／Ｎｉｎで走線しつつ該加速器から加速エネルギ
ー２．０ＭｅＶ、線量率６×１０５ｒａＶｓｅｃ、照射
野の長さ６０ｃｍで照射し、次いで該ケーブルをターン
シーブ６にて反転させて、該ケーブル反対方向から同様
に照射した。

な卦ケーブル絶縁体の平均吸収線量は２０Ｍｒａｄであ
つた。而して得たポリエチレン絶縁ケーブルについて実
施例と同様に諸特性を調べた。

得られた結果を第１表に併記した。※１ ケーブル絶縁
体層より５点採取し、沸とうキシレン中に１００時間浸
漬したときの不溶解残渣分 ※２ ケーブルより絶縁体層を剥取、温度１２０℃、荷
重３Ｋ９で測定※３ 父流５０Ｈｚでの破壊電圧 ※４ ケーブル絶縁体層を採取し、肉眼にてまたは薄層
に切り出して顕微鏡にて観察した実施例品に卦（・ては
ケーブルを回転しながら走線して照射することによりケ
ーブル絶縁体層の同一部分が常に１０秒以内で再度照射
を受けている。

したがって微少クラツクは何ら発生していず、絶縁破壊
電圧値は極めて良好である。これに対して比較例品では
２方向からの反復照射であるため微少クラツクが発生し
、また照射の不均一性によるゲル分率の差も大きく、実
用ケーブルとしては供し得ないものであつた。実施例２
〜４卦よび比較例２〜４ エチレンプロピレンコポリマー、炭酸カルシウム卦よび
安定剤を配合したエチレンプロピレンコポリマー組成物
を導体径４．４ｒｆｒｍの撚線導体上に被覆厚さ４．０
ｗｒｍに押出被覆して製作した外径１２．４瓢のエチレ
ンプロピレンゴム絶縁ケーブル１を第２図に示すように
、実施例１と同様に走線させながらケーブルの中心軸を
軸にして回転しつつ電子線を照射した。

な卦このとき電子線の加速エネルギーは１．２ＭｅＶ１
照射野の長さＬは１．５ｍであり、回転速度Ｎ、走線速
度、線量率、ケーブル絶縁体表面の照射線量は第２表に
示した如く変えて行なつた。而して得た各々のエチレン
プロピレンゴム絶縁ケーブルについて、加熱変形率、絶
縁破壊電圧卦よびクラツク発生の有無を測定し第２表に
併記した。

このケーブルは外径（２ｒ１）１２．４珊、内径（２ｒ
２）４．４ｗ１：ｍであり、用いた電子線の最大飛程（
Ｒｍａｘ）は５ｍｎである。

したがつてθ＝０．６３πラジアンとなり、微少クラツ
クを起さない回転速度は６Ｚ＝３．８（Ｒ．ｐ．ｍ）即
ち４ｒ．ｐ．ｍ以上である。また走線速度はＮ−Ｌ（ｍ
／ｉ）以下でなければならない。実施例２〜４はいずれ
も上記範囲に人つて卦り極めて良好な製品である。また
実施例２と３／Ｆｊ．同じ回転速度であるが、実施例２
の方が３より走線速度が遅く、Ｎ−Ｖ３（ｍ／！Ｎｎ）
以下であるので照射の均一性が優れていることにより加
熱変形率がより低く良好な製品である。比較例２は回転
速度が４ｒ．ｐ．ｍ以下であり、微少ノラツクの発生が
みられた。

比較例３で、さらに走行速度を遅くして線量率を低くし
て照射したが、加熱変形率は低くなったにもかかわらず
微少クラツクの発生は認められた。比較例４は回転速度
は大きいが、走線速度も速く、Ｎ−Ｌ以上であるので照
射の不均一性がみられ加熱変形率は大きく実用ケーブル
として供し得ないものであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は電線またはケーブルの断面で、軸を中心にして
回転しながら電子線照射されるときの説明図、第２図は
本発明方法の実施例を示す概略図、第３図は従来の製造
方法を示す概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電子線の透過方向におけろ絶縁体層の最大厚みが４
   ｍｍ以上であるゴムまたはプラスチック絶縁体層を持つ
   たゴムまたはプラスチック絶縁電線またはケーブルに電
   子線を照射して改良された絶縁体層を持つたゴムまたは
   プラスチック絶縁電線またはケーブルを製造する方法に
   おいて、電子線照射器のスキヤンナーの下を被照射電線
   またはケーブルの同一部分が１０秒以内に再度照射を受
   けるように被照射電線またはケーブルに所定の回転を与
   えつつこれを走行させ、これに該照射器より加速エネル
   ギーが１ＭｅＶ以上で、かつ被照射絶縁体中における電
   子の最大飛程が被照射電線またはケーブルの絶縁体層の
   厚さより大きい電子線エネルギーを照射することを特徴
   とする改良された絶縁体層を持つたゴムまたはプラスチ
   ック絶縁電線またはケーブルの製造方法。 ２ 被照射電線またはケーブルをその中心軸を軸として
   ￥６θ／πｒ．ｐ．ｍ￥以上の速度但し ▲数式、化学式、表等があります▼（Ｒｍａｘ＾２≦ｒ
   ＾２＿１−ｒ＾２＿２のとき） θ＝π／２（Ｒｍａｘ＾２＞ｒ＾２＿１−ｒ＾２＿２の
   とき）Ｒｍａｘ：電子線の最大飛程２ｒ＿１：被照射電
   線ケーブルの外径 ２ｒ＿２：被照射電線ケーブルの内径 で回転せしめることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３ 被照射電線またはケーブルへの回転の付与を該照射
   電線またはケーブルの送出装置および巻取装置を回転さ
   せることにより付与せしめることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の方法。