JPS6031047B2 - 素線絶縁ケ−ブル導体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力ケーブル導体特に大容量送電に使用される
表皮効果を低減した素線絶縁ケーブル導体の製造方法に
関する。

亀力ケ−ブル導体には直径２〜３肋の銅線を撚り合せた
撚線が使用される。

撚り合せ後ｏ‐ル等で圧縮成形して各素線間の空隙をな
くしコンパクトにすることも広く行われている。さらに
大容量導体では分割導体と称して素線を撚り合せた後断
面形状を扇形に圧縮成形したセグメントを所望数用いて
断面円形に組合せて使用されている。かかる分割導体に
おいては各セグメント間は紙やプラスチックのテープを
巻いて絶縁されている場合が多い。例えば導体断面積２
０００嫌の６分割導体では各セグメントは直径２．３肋
の鋼索線を斑本撚り合せた後体積充顛率８５〜９０％に
圧縮されかつ扇形に成形される。交流送電の大容量化と
ともに導体サイズが巨大化されつつあるが導体サイズが
巨大化すると急に表皮効果及び近接効果に起因する送電
損失が顕著化してくる。

特に表皮効果は重大であり、導体を多分割化し各セグメ
ント間を絶縁するとともに各素線をも絶縁して導体外表
面への電流集中を防止することが本質的な対策とされて
いる。従来、素線を絶縁する方法としてエナメル被覆し
た鋼索線を使用する例がある。

秦線の撚り合せと圧縮成形の加工工程に耐え得るには２
０〜３０Ａ以上の膜厚のエナメル被覆を必要とし極めて
コスト高となってしまう。このためより安価な絶縁物と
して酸化節を表面に形成した銅線を利用する試みがある
。酸化鋼は銅線を大気中で高温（例えば３００００以上
）で酸化させることによって容易にその表面に生成でき
るが脆弱で密着性に乏しく実用的でない。これに代って
アルカリ性水溶液中で亜塩素酸などの酸化剤の助けをか
りて化学的に酸化処理する方法が採用される。このよう
に溢式的に生成した酸化銅は微結晶体からなり、比較的
加工性及び密着性に富む特性を有する。撚り合せや圧縮
成形の加工に耐えるには２〜３山以上の膜厚が必要であ
るが、湿式的にこのような膜厚を形成するには多大の化
学薬品と長時間を要するのでやはりコスト高となること
は不可避である。これを改善するために撚り合せや圧縮
成形等の加工を行った後に湿式的に酸化鋼を形成する試
み、すなわち撚線又はセグメントを化成処理する試みが
ある。しかしこの方法では撚線やセグメントの内部の秦
線、特に撚り合せや圧縮成形による素線同志の線接触部
分を完全に絶縁するには超音波の作用などにより線間へ
の処理液の浸入を促進するなどの工夫をしてもｌｒ以上
の平均膜厚を形成しなければならず、撚り合せ前の素線
を化成処理する場合に比べて若干処理コストが軽減され
るものの、それでもやはり１ム以上の膜厚が内部でも形
成されるように処理しなければならないので実用的では
なかつた。本発明はかかる実情に鑑みて鋭意研究した結
果なされたものであり、秦線絶縁効果の大きい高性能の
ケーブル導体を経済的であつ高生産性で製造する方法を
提供するものである。

すなわち、本発明は鋼索線を撚り合せた導体をアンモニ
ア又は炭素数５以下の脂肪族アミンを含有する加湿酸化
性雰囲気中に保持し鋼索線表面に平均０．１一以上の腐
食反応生成物を形成することを特徴とする素緑絶縁ケー
ブル導体の製造方法である。

本発明は、軟質金属である鋼線が撚り合せやさらに圧縮
成形加工で互に軽く食込んだ素線相互の接触部の微細な
深い間隙にまで迅速に素線表面に主として銅の酸化物か
らなる腐食生成物の被膜を形成する方法である。

つまり本発明では、液体よりも一段と拡散性のよい気体
状態でアンモニア又は脂肪族アミンと水蒸気と酸素（空
気）とを素線間に侵入させ、そこで細隙間に働く表面張
力によりアンモニア又は脂肪族アミンを含む水蒸気を液
体の水に凝縮することによって酸素などによる椀の腐食
反応が急速に行なわれるものである。要するに擬緑黍線
の細部への腐食反応物質の供給は拡散性のよい気体状態
で行い、そこで反応は反応性が極度に高い液体状態で行
うようにしたものである。したがって本発明では鋼索線
を撚り合せた導体を、アンモニア又は炭素数５以下の脂
肪族アミンを含有する加湿酸化性雰囲気中に保持するだ
けで、素線間細部に、アンモニア又はァミン、空気中の
酸素及び水分が共に気体状態で容易に侵入し、そこで水
分は液体状態となり、アンモニア又はアミンと酸素は液
体の水に熔解し、アンモニア又はアミンの触媒的作用で
溶存酸素は銅と急速に反応して主として銅の酸化物から
なる腐食生成物の被膜を形成する。

かくして形成される被膜の厚さは平均０．１ム以上あれ
ば素線絶縁ケーブル導体としての機能を果すことができ
る。本発明において加湿酸化性雰囲気の湿度は相対湿度
で約８０％以上、好ましくは９０％以上あればよい。

このときの温度は室温でもよいが、加溢した方がより急
速に反応が進むので約４び０以上が好ましい。またここ
で酸化性雰囲気というのは酸素を含むということであり
、一般に空気でよく、また酸素の‘を加えて酸素濃度を
高めることもできる。アンモニア又は脂肪族アミンは酸
化反応において触媒的に作用するものと考えられ、その
量は微量あるいは少量でもよく、通常５岬岬〆上で実用
的な促進効果が発揮できる。アンモニアが最とも促進効
果が大であり、その議導体に当る脂肪族アミンも十分効
果を発揮するが炭素数が増加すると共にその効果が低下
する鏡向にあり炭素数６以上では実用上促進効果が得が
たい。したがって本発明で用いる脂肪族アミンは炭素数
５以下のものであり、例えばメチルアミン、ジメチルア
ミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン等
があり、揮発性の液体あるいは水溶液として入手される
。通常の撚り合せや圧縮成形導体は銅線表面に少量なが
ら潤滑油等の有機物被膜が付着しており、そのため単な
る加湿のみの酸化性雰囲気中では所定の酸化膜厚を得る
のに長時間例えば数日以上を要するので生産性に乏しく
、非実用的となる場合がある。

このため、有機物被膜の付着した導体を予じめトルェン
等の有機溶媒で洗浄することもできるが、線間間隙まで
完全に清浄化するには大量の溶媒を用いかつ設備、動力
、人手等を要することは言うまでもない。これに対して
本発明では、アンモニア又はアミンを加湿酸化性雰囲気
に含有せしめたことにより、上記の如き洗浄前処理を省
略しても迅速に絶縁被膜が生成されるので工業的に著し
く有利である。

さらに、本発明方法によって得られる絶縁被膜すなわち
主として銅の酸化物からなる腐食生成物の被膜は繊密で
しかも鋼界面との密着性に富み、従来の湿式化成処理に
よる生成物の被膜に比べて遜色ないものであるとし同時
に腐食生成物以外の物質の付着や吸蔵がほとんどない点
でも大きな利点である。すなわち、従来の緑式処理法で
は前述の如く、アルカリ性の不輝性塩類の濃厚溶液を使
用するので撚線間隙に浸入したかかる溶液を十分洗出す
るには長時間の洗浄を必要とする。それでも洗浄不十分
な部分が生じそこに塩類が残留し、かかる導体を使用し
たＯＦケーブルは運転時に絶縁油の性能低下が起き絶縁
破壊と言う致命的な事故をもたらすことになる。本発明
方法においては、アンモニア又は炭素数５以下の脂肪族
アミンは揮発性物質であり、しかも少量しか使用しない
ので、反応処理後の導体には、洗浄せずそのままでアン
モニア又はアミンの痕跡も認め得ぬのが普通である。

したがって反応処理後導体は何ら洗浄を必要としない。
たとえ処理条件によって例えば低温で処理するなどして
アンモニア又はアミンの残留が心配される場合でも７０
〜８０ｏｏ以上の温度で短時間加熱するだけでの簡便な
工程を付加するのみでかかる残留物を皆無にすることが
できるので、いずれにしろ本発明では洗浄が不要である
。反応に要する時間は湿度、温度、雰囲気などによって
異なるが通常２〜３日以内である。

処理方法としても特に限定されるものではなく、例えば
鋼索線を撚り合せた導体をコイル状に巻いた状態で望ま
しくは加湿加溢したチャンバー中に放置するだけでよく
、これにより、酸化鋼を主体とする黒色の被膜が素線表
面に形成される。

なおチャンバ−内の条件は一定に保持するよりは、湿度
又は温度を上下にサイクル的に変化させることにより反
応が一層促進され有益である。アンモニア又はアミンは
一定量をガス状態でチャンバー内に注入することもでき
るが、水溶液でチヤンバー内の底部に入れておいてその
蒸気を発生させて利用することもできる。本発明におい
て鋼索線を撚り合せた導体とは所望本数の鋼索線を単に
綴り合せただけの導体またはさらにこの導体に圧縮成形
を施してなる導体などであり、その導体形状については
何ら限定されない。

分割導体については各セグメントを本発明方法によって
処理した後でセグメントを分割導体に成形するのが一般
的であるが、セグメントを腐食生成物形成処理せず分割
導体に成形した後で本発明方法による処理を行ってもよ
い。以上の如く、本発明では、温式腐食反応に必要な水
分等を先ず気体状態で供９台するので撚線導体の内部素
線間の微小な間隙にまで迅速かつ一様に水分等が供艶台
され、そこで凝縮して液体状の水となり、その結果内部
の素線間にも撚線導体表面の素線と大差なくほぼ等しい
厚さの絶縁被膜が形成されることになる。

したがって、導体内外の黍線に形成される絶縁被膜の厚
さに大差が見られた従釆の湿式酸化処理法では、導体の
表面に位置する素線に形成これる絶縁被膜の厚さが著し
く厚くなるまで処理しないと内部素線の電気絶縁に必要
なだけの厚さの被膜が生成されないので全体として平均
肉厚が２〜３ｒと厚くなってし、のに対して、本発明で
は、上記の如く内外素線ともほぼ等しい厚さの被膜が均
一に生成されるので、平均肉厚が少なくとも０．１ムで
その電気的機能を果すものである。

しかも本発明では被膜生成反応自体は、湿式的に行われ
るので、従来の緑式酸化処理法とは異なり、繊密で密着
性に富みかつ比較的加工性の良い絶縁被膜が容易に縛ら
れる。

次に本発明を実施例及び比較例で説明する。

実施例 １直径２．３肌の軟鋼線総本を撚り合せ、これ
を断面扇形に圧縮成形してセグメントを得た。このセグ
メントをコイル状に巻き、相対湿度９５％、温度７０％
のチャンバー内に入れた。このチャンバーには７０の血
のアンモニアガスを含有する空気を流入させた。１幼時
間放置後コイル状のセグメントを取り出した。

かくして処理したセグメントの一部を切り取りカソード
還元法（電解液０．１Ｎ−ＫＣそ水溶液、亀流密度０．
軌の／仇）によって表面の銅酸化物被膜を測定した結果
平均０．４１山の厚さであった。

次に、かくして得たセグメントを６本撚り合せて導体断
面積２０００嫌の６分割導体とし、この直流抵抗値Ｒｏ
と５０ＨＺ交流抵抗値Ｒ＾とを夫々測定し表皮効果係数
ｙ＝鷺−１を算出したところに０．０４であった。

なお全く上記処理をしなかったセグメントのソは０．１
５であった。

実施例 ２ 実施例１においてアンモニアガス流入に替えてチャンバ
ー内にメチルアミン５％溶液５０そを用いたほかは実施
例１と全く同様に実験した結果鋼酸化物被膜の厚さは平
均０．２５ｒであり、表皮効果係数ｙは０．雌であった
。

またチャンバー内での放置時間を２岬時間とした場合は
、被膜の厚さは平均０．５２山であり、ｙは０．０５で
あった。

実施例 ３ 実施例１において相対湿度９０％、温度６ぴ０、アンモ
ニアガス濃度を１００Ｑ剛としたほかは実施例１と全く
同様に実験した場合は、銅酸化物被膜の厚さは平均０．
２０一であり、ｙは０．０９であった。

実施例 ４実施例１において相対湿度聡％、温度８０ｏ
ｏ、アンモニアガス濃度を９■ｍとしたほかは実施例１
と全く同様に実験した場合は銅酸化物被膜の厚さは平均
０．５２ｒであり、ｙは０．０４であった。

実施例 ５実施例１においてアンモニアガス流入に替え
てチャンバ−内にプロピルアミン５％水溶液５０夕を用
い処理時間を２４時間としたほかは実施例１と全く同様
に実験した場合は、被膜厚は平均０．３７山であり、ｙ
は０．０７であった。

実施例 ６ 実施例４で用いたと同じ圧縮成形セグメントを６本撚り
合せて６分割導体としてから、相対湿度９５％、温度９
ぴ○、アンモニアガス濃度１００血のチヤンバー内に入
れて２岬時間放置したところ、酸化被膜厚は平均０．４
８仏であり、ｙは０．０５であった。

比較例 １実施例１において、アンモニアガスの流入を
しなかったほかは実施例１と全く同様にした場合は被膜
厚は平均０．０７仏であり、ｙは０．１３であった。

比較例 ２比較例１において、処理に先立ち、工業用ァ
ロマティックソルベント中に１時間セグメントを浸溝脱
脂処理してから乾燥し、次いでチャンバー内タ内に入れ
て、以下比較例２と同一条件で処理した結果被膜厚は平
均０．１３ムであり、ｙは０．１０であった。

以上の如く、本発明方法によれば、上導体素線上に形成
される腐食生成物被膜は、導体内部の素線０間にも均一
に生成されるので、導体全体としての平均膜厚が薄くて
も各素線間の電気絶縁作用を有効に発揮できるばかりで
なく、密着かつ繊密であるのでケーブル使用中に導体が
受ける機械的及び熱的変形にも充分耐え得ることができ
る。

タ また本発明による処理は、コイル状に巻いた導体を
収納できるチャンバーと、温度、湿度などを発生制御す
る簡単安価な装置とからなり、小スペースしか必要とし
ない設備で行うことができる。

その作業としても所定時間放置した後チャンバー０から
取り出し、そのまま導体として使用できるという単純な
ものである。したがって本発明は多量の有毒薬剤や用水
を使用し、かつその廃水処理を不可欠とする従来の湿式
処理法に比べて、生産性、経済性共に著し〈す５ぐれた
方法である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅素線を撚り合せた導体をアンモニア又は炭素数５
   以下の脂肪族アミンの蒸気を含有する加湿酸化性雰囲気
   中に保持し銅素線表面に平均０．１μ以上の腐食反応生
   成物を形成することを特徴とする素線絶縁ケーブル導体
   の製造方法。 ２ 銅素線を撚り合せた上記導体が分割導体であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の素線絶縁ケー
   ブル導体の製造方法。 ３ 銅素線を撚り合せた上記導体が銅素線を撚り合せた
   後圧縮成形された導体であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の素線絶縁ケーブル導体の製造方法。