JPS60501631A - 新規な電気ケ−ブル構造とその応用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 新規な電気ケーブル構造とその応用 この発明は、導体が多数の順次の素材層によって林種され、これらの素材層は半 導体疎水性密封ゲルを含み、この密封ゲルは同じく半導体の重合体シールドと金 属遮蔽体との間に配置されている新規な電気ケーブル構造に関するものである。

またこの発明は、導線の直流接地および送電ケーブル中の電界のラジアル化と対 する前記構造の応用にＷｌするものである。

半導体重合体物質の出現は、周知のように、電気通信ケーブルについても送電ケ ーブルについても電気ケーブルの製造における大きな改良をもたらした。これら の公知の構造を以下において添付の第１ａ図および第１ｂ図を参照して説明する 。なお、図において、第１ａ図および第１ｂ図は従来技術による２種のケーブル の横断面図、 第２ａ図および第２ｂ図は本発明による改良を表わす同じケーブルの同様の断面 図、第２Ｃ画は本発明による同心ケーブルの横断面図、 第３図は本発明によるケーブルの構造を部分的にはぎ取った形で示す斜視図であ る。

第１ａ図のケーブル構造は従来型の電気ＪＩ！口ａケーブルの構造である。この 電気ケーブルは、たとえば銅またはアルミニウムなどの導電材から成る複数の導 線１を含み、これらの導線ｌはそれぞれ絶縁層２によって被覆されている。この ように被覆された導線の組立体が遮蔽体としての導体金属ケース３によって包囲 され、この金属ケース３そのものがその金属面と良好な物理的接触を成す半導体 重合体から成る保護シールド４によって包囲されている。絶縁層２と金庫ケース ３の内側面との間に残されたスペース５は従来方式に従（・密封性生成物によっ て充填されることがある。

同じく公知の型の第１１：１図に示す送電ケーブルは導線ストランド６を含み、 このストランドを半導体重合体シールド７によって包囲する。このシールド７の 外部に絶縁物質８が配置され、この絶縁物伽８を第２半導体重合体シールド９に よって包囲し、これをたとえば銅、鋼またはアルミニウムから成７１＋遮蔽体と しての導体金属ケース１０で包囲する。外部被覆１１＆ま絶縁性または半導体の 重合体シールドによって構成することができる。

しかし第１ａ図や第１ｂ図に示す型の、または多極ケーブルなどのストランド組 立体から成る型の通常ケーブルは、湿気に対して完全に密封性でなく、半導体シ ールドと金属面との間の完全な接触を保証できた（・欠点がある。実際に、半導 体重合体（第１ａ図にお（・て４、第１ｂ図において９で示す）と金属遮蔽体（ 第１ａ図に八　・て３で示し、第１ｂ図においてＩＯで示す）との間に含まれろ 区域は、衝撃を受１すたとき、ケーブルのねじれ、亀裂、自由スペースの収縮、 またはケーブルの継目またはスプライスからの縦方向伝播を生じやすく、微量水 分を金属面と指触させるに至り、従って網状化現象、酸化現象および／または腐 食現象によって金属の劣化を生じる。金属層と半導体重合体との間に、カルボキ シメチルセルローズなどの親水性物質層または半導体粘土などの吸湿性物質層を 介在させ、水の存在におけるこの物質の膨潤が導体金属に沿った水分の伝播を防 止することによって、この欠点を放物は遮蔽体の局所的腐食現象を防止すること はできない。

したがってこの発明の目的は、このような構造の電気ケーブルの金属遮蔽体と半 導体重合体シールドとの間の完全な密封を成すことにある。。

この目的は、本発明によれば、少なくとも１本の導体ケーブルを包囲する少なく とも１本の金属遮蔽体および少なくとも１本の半導体重合体シールドとを檀する 型の電気ケーブル構造において、前記金属遮蔽体と前記半導体重合体シールドと の曲に、半導体の疎水性ゲルを含む密封層を介在させることによって達成される 。

この明細書において、′金属遮蔽体“という用語は第１ａ図と第１ｂ図とに示し た型の導体ケースのみならず、この技術分野での慣用語として、織成、編組また は「撚製」のあらゆる金属線プライをも意味するものとする。

この発明に従って使用される半導体の疎水性ゲルはｆｙＩ、　２ａ図と第２ｂ図 においてそれぞれ参照数字１２と１３で示され、これらの図において、第１ａ図 と第２ａ図においてＬｌ−の要素には同一の参照数字が用いられている。このゲ ルは、それぞれ金属遮蔽体３．１０と半導体重合体シールド４．９との間に介在 させられている。このゲルはその疎水特性の故に電気ケーブルを水分から＠離す ると共に、誘電特性により直流接地を有効に保証する。

もちろん、このような直流接地は、同一の原理から、他の梨のケーブル、特に送 電ケーブルにも適用される。

第２Ｃ図はかすかな音を生じる同軸ケーブル内での本発明によるケーブル構造の 特別な適用例を示すものである。通常の同軸ケーブル中では誘導体に対する金属 組紐の摩擦が一般に摩擦電気音の源である。身Ｈ−，２０図において半導体層は 符号１３が示す密封層を構成し、この密封層は絶縁物８を覆う半導体１合体シー ルド９とｌＯが示す金属組紐との間に挿入されている。この配置構造は電気牽擦 音の大部分を消すのに役立つ。

金属遮蔽体と半導体重合体シールドとの間に半導体の疎水性密封ゲルを導入する ことは、前記のほか送電ケーブルにおけるフィールドラジアリゼーションを有効 に保証する。

この発明の第１の利点は、半導体ゲルが金属層と相容性であってこれに完全に密 着し、この金属層を偶発的に発生する微倉水分またはその他の金属腐食から保護 すると共に、ゲルの成分の性質そのものからゲル成分が半導体重合体シールドの 中に拡散することができず、また好ましくはゲル組成中のものと同一性質の添加 剤および導電性装入物がシールドの中に添加されている限りにおいて、この重合 体シールドと相容性であることにある。

本発明の第２の利点は、半導体ゲルの存在を考慮すれば半導体重合体シールドが もはや金鳥層の有効な保護と金属に対する最大接着性とを同時に保証する必要が ないことにある。従って、半導体重合体シールドは、所望の電気特性のほか、ケ ーブルの保護に必要な機械的特性のみを考慮して選定することカミできることで ある。

このケーブル被覆構造の第３の利点は、半導体ゲルがその流動性と可塑性によっ て、完全な密封性のほが、ケーブルに加えられる機械的変形がどのようであれそ の半導体重合体シールドとこれを包囲する機械的遮蔽物との間のすぐれた電気接 触を保証し、同時にこれら要素を有効に保護することにある。

本発明による、このケーブル被覆構造の付加的な利点は、結果的に絶縁層の流動 性と塑性の特性が温度の影響を受けにくいということである。なぜなら、動的粘 度は２０℃では１００　、０００センチポアズ以下であり、１００℃では５０　 、０００から１００．０＋１０センチポ・アズ内にとどまるからである。

最後にこのケーブル被覆構造はケーブルの敷設に際しての接続作業を著しく容易 にする。

故にこの新型のケーブル構造はより高い信頼度をもって金属遮蔽体を腐食に対し て防護し、ケーブルの外装を強化してケーブルそのものをよりよく保護しながら すぐれた接地またはフィールドラジアリゼーションを保証することができる。

この発明のケーブル被覆構造の中に導入されることのできる半導体ゲル密封組成 の中に好ましくは５０〜９５　Ｎ　ｍ　％のオーダのパラフィン系またはナフテ ン系炭化水素化合物を使用するのがよい。これらの化合物はその性質上、ポリエ チレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリ塩化ビニールまたはケーブル被覆 シールドの組成の中に入る他の任意の多孔性絶縁物質中に、５０℃およびこれ以 上の温度で拡散することができないものとする。

これらの炭化水素化合物は石油から生成したもの、あるいは槽動から生成したも の、または合成によって生成したものとすることができる。望ましくは、これら の素材から得られた蒸留成分、または油分および／またはペトロラタムを使用す る。一般的にこれらの油分の５条以下は３５０℃以下の沸点を有する。

これらの炭化水素化合物が合成材であるとき、それは望ましくは３〜４炭素原子 を有するオレフィンから得られた重合体、またはこれらのオレフィンの混合物か ら成る。この場合、望ましくは２００〜４１１００゜特に４００〜１５００の鋤 囲の分子量を有する合成油留分を使用する。

これらの油に対して、公知のように金属粉末または金属酸化物などの導電性装入 物を添加する。この金属は望ましくは亜鉛、銅１．またはアルミニウムとし、ま たはカーボンブラック、種々の粒度のカーボンブラックの種々の割合の混合物、 または黒鉛、またはこれらの混合物を使用することができる。油の割合に対する 導電性装入物の割合は、この装入物を被覆中に導入した電気ケーブルの製造条件 と使用条件とに応じて請求める半導体疎水性ゲルの電気抵抗と粘度とを考慮して 決定される。故にこの装入物の割合は、場合に応じて密封性ゲルの５〜５０算童 係、特に５〜４０軍童係とすることができる。この発明において特に興味ある組 成はＫＢＴＪｎＮ　ＲＣ型またはＰＨＩＬＬＩＰＳ　ＸＥ２型（商品名）の非常 に導電性のカーボンブラックを使用して得られる。この種のカーボンブラックは 、同一抵抗率に対して従来のカーボンブラックより低濃度で使用可能であり、そ れだけ高疎水性の組成物を得ることが８ できる。これらのカーボンブラックが単独で使用されるか否かによって、また所 望の抵抗率によって、その濃度は５〜１５重量％の範囲内に含まれる。

すべての油分について必要なわけではないが、′最後にゲル組成の中に、油分、 導電性装入物、またはケーブルの帯鉄（−１：たは補強材）の組成の中に入る金 属の性質に応じて、０〜２係の節曲内で、置換または不置換ベンゾトリアゾール あるいは同様の作用を保証することのできるそれ自体公知の他の任意の物質など の金属不動態化剤を添加することができる。

この発明のケーブル被覆構造の中に入る半導体疎水性ゲルは好ましくは下記の物 理特性を示すものとする。

−ケーブルが接地されるべきときには、１００〜１０００００オーム・ａｍの抵 抗率、またはいわゆる単極ケーブルについては１０〜１００００オーム・ｃｍの 抵抗率、 −１００℃における１００００〜１０００００センチポアズの粘度、 一低温（−１０℃、ＣＮＢＴ　ＣＭ　３５規格）における金属に対するすぐれた 接着性、 −ＮＦＴ　６（５００８規格によって測定された５０℃以上、特に１００〜２０ ０℃のボール／リング温度。

熱可塑性シールドの素材の中に金属、金属酸化物または通常品質のカーボンブラ ックを含有させることによって半導体と成すためのテストが長年にわたって実施 されてきた。しかし十分な導電性を得るためには、大月の導電性装入物を導入す る必要があった。これは、熱可塑性物質の機械特性を劣化させ、またその防護す べき金属層に対する接着性をそこなう結果を伴なった。

従ってシールドと金属との間にを全密封を保証する半導体ゲルの導入は、改ｐさ れた特性のシールド素材を使用することが可能になる。

この発明のケーブル構造の中に使用され得る半導体重合体のうち、それ自体公知 のように、主としてエチレン重合体、またはエチレンのホモ重合体と共重合体の 混合物、またはエチレン共重合体とプロピレン単量体、酢酸ビニール単量体、ア クリル酸エチル単量体またはその他の任意の単量体との混合物を含む組成物があ る。特に、このシールドに対して所要の呵す件と耐久性とを与えるため、７０％ 以上のエチレン共重合体または高密度あるいは中密度ポリエチレンを含有する組 成物を使用する。使用されるポリエチレンは望ましくはｌ）　、　９０〜（１、 ９５の範囲の密度と、Ｏ−１〜２の流動性指数とを有するものとすることができ る。同じく、導電性装入物を含むことのできるすべてのプラスチック材料、特に 可塑化ポリ塩化ビニールを、使用することができる。

そのほか重合体組成物は導電性装入物を含有し、この装入物は望ましくは、ケー ブル被覆構造中に入る半導体ゲルの含有するものと同一性質のものとする。また この装入物の割合は、この型のシールドについて期待される抵抗率と丈夫さとケ ーブルの予定使用条件とによって、５〜４５チのわ曲内とすることができる。

直流接地の必要から、この割合は望ましくは８〜１５重量％の範囲とする。

半導体重合体シールドは望ましくは下記の組成（重量％）を有するものとするこ とができる。

−ポリエチレン、または エチレン／アクリル酸エチル 共重合体、またはエチレン／ 酢酸ビニール共連合体、また はエチレン／ポリプロピレン 共重合体、または上記各重合 体の組合せ　＝１０〜１００チ ー　カーボンブラック　＝　５〜２０チ一酸化防止剤混合物　：（１−１〜　２ 俤この発明のケーブル被覆構造中に入る重合体シールドは好ましくは下記の物理 特性を有する。

−遮蔽体が接地される場合には１００〜Ｉ　Ｏ００００オーム・ＣＩＩ］の抵抗 率、絶縁体内部におけるフィールドラジアリゼーションが問題となっている場合 には１０〜１００００オーム・ｃｍの抵抗率、 −１００％以上、好ましくは３００チ以上（ＯＦＴ規格５１ｏ３４）の破断伸び 率、 −３５〜係、好ましくは５０〜％の範囲内のショアＤ硬さ・ 最後にシールドはすぐれた応力下亀裂抵抗を有しなければならない。

この発明によるケーブル構造の丈夫さ、寿命および接地性を検証するため、この ケーブル構造と従来型のケーブル構造との比較テストが実施された。

それぞれ長さ５０メートルの３本のケーブルＡ、　Ｅ。

Ｃを種々の性質の土壌中に埋設した。ケーブルＡは第１ａ図の構造を有し、ケー ブルＢ、Ｏは第２ａ図の構造を有する。

これらのケーブルの組成を第１表に示す。

（１）フイリツプス・ペトロリアム（ＰＨ工ＬＬＩＰＥＩＰＫＴＲＯ’Ｉ、ＥＯ Ｍ　）社製の市販品、（２）シュポン・ド・ヌムア（ＤＯＰＯＮＴ　Ｄ凡ＮＥＭ ＯＯＲ８）　社製の市販品、 （３）ベラ・シミー（’ＶＢＲＡ　ＯＨＩＭＩＥ；　）　社製の市販品、 （４）トタル（ＴＯＴＡＬ　）社製の市販品、（５）ナツタシミ−（ＮＡＰＨＴ ＡＣｉＨ，ＴＭＩＥ　）社製の市販品、 （６）Ｊ−バラード・工・フイス（Ｊ−ＰＡＲＡＤ凡　ＲＴＦＩＬＳ）社製の市 販品、 （７）チバ・ガイギー（ＣＸＢＡＧ凡工ＧＹ）社製の市販品。

これら玉章のケーブルを接地した際のアースに対する遮蔽体の抵抗は同程度であ ったが（５０メ一トル′あたり１０〜２５オームのオーダ）、ケーブルＢとＯの 遮蔽体のアースに対する抵抗のみが軽時的に実少的罠一定に留まり、同一使用条 件ですでに２年後に、ケーブル五の抵抗の４０〜６０係下位にある。

従って、本発明による構造を有する密封ケーブルの中において金属遮蔽体と半導 体重合体シールドとの間に疎水性半導体ゲルが存在するが故に、遮蔽体の補助的 接地を使用することな（遮蔽体とシールドは常に電気接触状態に留まり、遮蔽体 と半導体シールドとの間の接触不濃による網状化現象の結果としての腐食事故の おそれがない。

この発明によるケーブル横進の電気的連続性の改良を示すため、同一条件で埋設 された他の２つの型のケーブルＤとＥについて、追加比較テストを実施した。

第１ケーブルＤの構造を第２図に示す。銅製の蛇腹状の金属遮蔽体１４が、絶縁 体２２で被覆された導線２１を被覆している。遮蔽体１４の周囲に、中間半導体 １合体シールド１５、螺旋形に巻かれた鋼遮蔽体１６、および外部半導体重合体 シールド１７が順次に配置されている。前記の層１４と１５．１５と１６．１６ と１７の間にそれぞれ半導体ゲル１８．１９．２０が挿入され、ケーブルの密封 性を保証している。

ケーブルＤの組成の中に入る１合体シールドと半導このケープ／ｌ／Ｄの電気特 性を、これと同一モデルで作られたが、半導体密封ゲル１８．１９．２０が導入 されていないケーブルＥの電気特性と比較した・これらのケープＡ／ＤとＥの埋 設部分５０メートルあたりの遮蔽体抵抗値（オーム）を舅２表に示す。

この第２表は、ケーブルＤによってより良い結果が得られることを示している。

アースに対する遮蔽体１６の抵抗値が同等であるとしても、密封型ケーブルＤに おける遮蔽体１４のアースに対する抵抗値は非密封型ケーブル見の抵抗値の約ｌ ／１５という小さな値であり、また遮蔽体間の抵抗値は約１０のオーダ分の１で ある。

したがって本発明による密封型ケープ／ｌ／Ｄの構造において、単数または複数 の遮蔽体の金属面と半導体重合体シールドとの間に配置された半導体疎水性ゲル は、縦方向密封性を保証しながら遮蔽体とシールドとの間の導矩率を改良してい ることが分かる。したがって、このケーブル被情の３成分は連続的に平行に接触 させられ、このことがケーブルの外部構造の頻繁な接地を避け、低減効果を増進 することを可能にする。

浄書（内容に変更なし） Ｆｌ　［］、ｉ　ａ　ＦＩＧ、ｉ　ｂ ＲＧ、２ａ　ＦＩＧ、２ｂ 手続補正書く方式） 昭和６０年６り／ｒ日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １　事件の表示 ＰＣＴ／ＦＲ８４１００１５７ ２発明の名称 新規な電気ケーブル構造とその応用 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４　代　理　人　（ほか７名） 昭　和　６０年　５　月　１６日 （発送日　昭和６０年５月２１日） ６　補正の対象 図面の翻訳文。

７　補正の内容 国際調査報告 □□□□■ １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１本の導線（２，６）を包囲する少なくとも１層の金属スクリー ン（３，１０）と少なくとも１層の半導体１合体層（４，９）とを含む型のケー ブル構造において、前記金属スクリーンと前記半導体重合体層との間に、半導体 疎水性ゲルを含む密封層（１２，１３）が介在させられ、前記半導体重合体層の 抵抗率が２　（１、（１００オーム・ｏＩＩ＋］以下であり、また密封層の抵抗 率が４０，０００オーム・ｃｍ以下であることを特徴とするケーブル構造。 ２、前記半導体重合体層が外装として、特に最外装として使用されるときにその 半導体重合体層の抵抗率を１＋１，０００オーム・Ｃｍ以下とし、密封層の抵抗 率を４０，０００オーム・ａｍ以下とすることを特徴とする請求の範囲第１項記 載のケーブル構造。 ３、前記重合体層と密封層のそれぞれの抵抗率は、前記金属スクリーンがケーブ ル軸線に関してこれらの層の外部にある場合に、２０，０００オーム・ａｍ以下 であることを特徴とする請求の範囲第１狛記載のケーブル構造。 ４、前記密封層の動粘性は、２０℃において１００．０（）０センチポアズ以下 であり、１００’Ｃにおいて５ｏ、ｏｏｏないし１００　、０００センチポアズ の範囲内に留まることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第６ ３項のいずれかに記載のケーブル構造。 ５、前記半導体疎水性ゲルは、石油からの生成物、植物からの生成物または合成 油またはこれらの油の混合物のパラフィン系またはナフテン系の炭化水素化合物 を少なくとも５０ないし９５重量％含有することを特徴とする請求の範囲第１項 ないし第４項のいずれかに記載のクープル構造。 ６、前記半導体ゲルは、少なくとも５ないし５０重量％のカーボンブラックおよ び／または黒鉛、あるいは亜鉛、銅またはアルミニウムなどの金属の金属粉末ま たは酸化物粉末を含有することを特徴とする請求の範囲第５項記載のケーブル構 造。 ７、前記密封層は安定剤、増粘剤および接着剤を０ないし２０％の害１１合で含 有していることを特徴とする請求の範囲第６項記載のケーブル構造。 ８、前記半導体重合体層は）１係で、１０ないし１００％のポリエチレン、また はエチレン／テクリル酸エチル共１合体、またはエチレン／酢酸ビニール共重合 体、またはエチレン／ポリプロピレン共重合体、またはこれら４棟の重合体の結 合体と、５ないし２０％のカーボンブラックと、（１，（１１ないし２％の少な くとも１種の安定剤とを含有していることを特徴とする請求の範囲第１項ないし 第７項のいずれかに記載のケーブル構造。 ９、前記半導体重合体層と前記密封層は、半導体装置物および同種の保護添剤を 含有することを特徴とする請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載のケ ーブル構造。 １（Ｌ前記金属スクリーンは鋼、亜鉛、銅またはアルミニウムによって構成され ていることを特徴とする請求の範囲第１項記載のケーブル構造。 １１、導線の連続的接地のために請求の範囲第１項または第２項記載の構造を有 するケーブルを使用する応用方法。 １２、絶縁体内部における市場の放射状化のために請求の範囲第１項ないし第３ 功のいずれかに記載の構造を有するケーブルを使用する応用方法。 １３、同軸ケーブルの製造のために請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに 記載のケーブル構造を使用する応用方法。