JPS6031049B2 - 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※線絶縁ケーブル導体の製造方法
に関する。

電力ケーブル導体には直径２〜３帆の銅線を撚り合せた
撚線が使用される。

撚り合せ後ロール等で圧縮成形して各素緑間の空隙をな
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定数用い
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
２０００あの６分割導体では各セグメントは直径２．３
側の鋼索線を滋本撚り合せた後、体積充顔率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表層
部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を
した鋼索線を使用する例がある。素線の撚り合せと圧縮
成形の加工工程に耐え得るには２０〜３０仏ｍ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鋼を表面に
形成した銅素線を利用する試みがある。酸化鋼は鋼索線
を大気中で高温（例えば３００ｏｏ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、脆弱で銅
界面との密着性に乏しく実用的でない。これに代わって
アルカリ性の水溶液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
に湿式的に生成した酸化鋼は微結晶体からなり、比較的
加工に耐え、銅界面との密着性にも富む特性を有する。
撚り合せや圧縮成形の加工に耐えるには２〜３仏ｍ以上
の膜厚が必要であるが、湿式的にこのような厚膜を形成
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素線、特に撚り合せや圧縮成形によ
る素線同志の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１仏ｍ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ｌＡｍ
以上の膜厚が撚り合せ導体内部の素線表面でも形成され
るように処理しなければならないので実用的ではなかっ
た。又、アンモニア等を使用する方法としては、酸化性
加湿雰囲気中にアンモニア等の蒸気を共存させる方法が
ある。

この方法では、有毒なアンモニア等のガスを使用するた
め、容器の気密性及び反応終了後導体の取出し時のガス
の処理等のために設備が必要となり、それだけ高コスト
になることは避けがたいものであった。本発明は、かか
る実状に鑑みて鋭意研究した結果なされたものであり、
素線絶縁効果の大きい高性能のケーブル薬体を経済的で
か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、銅素線を撚り合せた導体をアンモ
ニア又は炭素数５以下の脂肪族ァミンを含有する水溶液
中に浸債した後、酸化性加湿雰囲気中に保持し、鋼索線
表面に平均０．１〆ｍ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であ
る。

本発明によれば、軟質金属である銅線が撚り合わせやさ
らにその後の圧縮成形の加工で互に深く食い込んででき
る素線相互の接触部の間隙にまで、主として銅の酸化物
からなる腐食生成物の被膜が迅速に形成される。

すなわち、アンモニア又は脂肪族アミンの水溶液には酸
素が溶存酸素として溶解しており、アンモニア又は脂肪
族アミンの触媒作用で溶存酸素は銅と急速に反応して、
主として銅酸化物からなる腐食生成物の被膜を形成する
。こうして形成される被膜の厚さは平均０．１仏ｍ以上
で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。本発明でアンモニア又は脂肪族アミンの水溶
液に導体を浸債する時間は、導体の形状等によるが、一
般に３の砂以上、望ましくは５分以上である。

またこの際に超音波等を用いて水溶液を導体の素線間隙
に浸み込みやすくすることは効果的である。本発明での
酸化性加湿雰囲気の湿度は相対湿度で約６０％以上、好
ましくは８０％以上あればよい。

このときの温度は室温でもよいが、加温した方がより急
速に反応が進むので約４０こ○以上が望ましい。また、
酸化性加湿雰囲気の酸化性というのは、その雰囲気中に
酸素を含有するということであるが、一般に空気でよく
、さらに酸素を加えることにより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、銅の酸化反応において
触媒的に作用するものと考えられ、その量は少量でよく
通常０．０１％以上の水溶液に導体を浸債すれば実用的
効果が得られる。

この酸化反応促進効果は、アンモニアが最も大きい。

アミンは炭素数の増加とともにその効果が下がるので炭
素数５以下のものが使用でき、かかるアミンには例えば
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、揮発性の液体又は水
溶液として入手される。導体の素線に付着したアンモニ
ア又はアミンの水溶液は、雰囲気の温度・温度等により
蒸発・凝縮を行っており、素線相互の騒く狭い密着部に
も、毛細管凝縮等により、容易に浸入するものである。

このため、素線相互の極く狭い密着部にも均一に腐食生
成物の被膜が形成されるのである。通常の撚り合せ導体
や圧縮成形導体は鋼索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
化性加湿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るので生産性に乏しく、実用的でな
し、場合がある。このため、有機物被膜の付着した導体
を予じめトルヱン等の有機溶媒で洗浄することもできる
が、素線間間隙まで完全に清浄化するには大量の溶媒を
使いかつ設備・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
を酸化性加湿雰囲気に含有せしめたことにより、上記の
如き洗浄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同時に腐食
生成物被膜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、従来の湿式処理法では前述の如く、アルカリ
性の不揮発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いう致命的な事故
をもたらすことになる。本発明方法では、アンモニア及
び炭素数５以下の脂肪族アミンは、いずれも揮発性物質
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７
０〜８０００以上の温度で短時間加熱するだけでの簡便
な工程を付加するだけ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、望ま
しくは加湿加温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。

なおチャンバー内の条件は一定に保持するよいは、温度
又は温度を上下にサイクル的変化させる方が反応が一層
促進され有益である。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撚り合せただけの
導体、またはさらにこの導体に圧縮成形を施してなる、
いわゆる圧縮導体などであり、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
処理した後でこのセグメントを分割導体に形成するのが
一般的であるが、セグメントを腐食生成物形成処理せず
に分割導体に形成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、アンモニア又は脂
肪族ァミンの水溶液に撚線導体を浸糟することで素線同
志の間隙に上記水溶液をトラップし、これが酸化性加湿
雰囲気の温度・湿度等によりそれぞれの蒸気圧と平衡に
なろうとするため、素線相互の騒く狭い密接部等にも毛
細管凝縮等により容易に浸入するので、この結果、撚線
導体の内部の素線間にも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。

したがって、導体内外の素線に形成される絶縁被膜の厚
さに大差が見られた従来の湿式酸化処理法では、導体の
表面に位置する蓑線に形成さ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に電気絶縁に必要
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２〜３ｒｍと厚くなっていたのに対して、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山
ｍ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、従来の乾式酸化処理法とは異なり、数密で銅界
面と密着性に富みかつ比較的加工性の良い絶縁被膜が容
易に得られる。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柵の軟銅線総本を撚り合せ
、これを断面懸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、０．５％アンモニア
水に１０分間浸潰し、液切りのために大気中に３分間保
持した後、相対湿度８５％、温度６０００のチャンバー
内に入れ、１勿時間放置後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−ＫＣＩ水溶液、蝿流密度０．
８ｈＡ／地）によって表面の銅酸化物被膜を測定した結
果平均０．４９ムｍの厚さであった。

次に、かくして得たセグメント６本を撚り合せて導体断
面積２０００柵の６分割導体とし、日本電線工業規格Ｊ
ＣＳ−１既にの測定法に従ってこの導体の直流抵抗値Ｒ
。と５０日２交流抵抗値Ｒ＾とをそれぞ側臥表皮効果係
数ｙ＝幹−・を求めたところｙ＝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から造った
６分割導体のｙは０．１６であった。

実施例 ■実施例｛１’において０．５％アンモニア水
に替えて、ジメチルり５％水溶液を用いたほかは実施例
‘１’と全く同様にして得たセグメントの鋼酸化物被膜
の厚さは平均０．２２仏ｍであり、また同様にして得た
６分割導体のｙは０．０９であった。

またチャンバー内での放置時間を２袖時間とした場合は
、被膜の厚さは平均０．４１一ｍでありｙは０．０４で
あった。

実施例【３｝ 実施例【…こおいて、アンモニア水濃度を３％、相対湿
度を９５％、温度を５００Ｃとしたほかは、実施例山と
全く同様に実験した場合は、被膜の厚さは平均１．３仏
ｍであり、ｙは０．０２であった。

実施例‘４｝実施例（１｝において、アンモニア水濃度
を０．０５％、相対湿度を９５％、温度を６５００とし
たほかは、実施例（１ーと全く同様に実験した場合は、
被膜の厚さは平均０．２８仏ｍであり、ｙは０．０９で
あった。

実施例 ■実施例｛１’‘こおいて、アンモニア水に替
えて、３％のプロピルアミン水溶液を用い、超音波をか
けながら２船ご間浸潰し、チャンバ‐内で放置時間を２
４時間としたほかは、実施例【１ーと全く同様に実験し
た場合は、被膜厚は平均０．３５ｒｍであり、ｙは０．
０７であつた。

比較例‘１’ 実施例‘１’において、アンモニア水に浸燈しなかった
ほかは、実施例‘１’と全く同様にした場合は、被膜厚
は平均０．０６ムｍであり、ｙは０．１３であった。

比較例 ■ 比較例‘１１１こおいて、セグメントをチャンバー内に
入れる前に工業用アロヌテイツクソルベント中に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
ンバー内に入れて、以下比較例‘１１と同一条件で処理
した結果、被膜厚は平均０．１３仏ｍ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、導体素線上に形成さ
れる主として銅酸化物の腐食生成物被膜は、導体内部の
素線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を有効に発揮でき
るばかりでなく、鋼界面への密着性がすぐれ、かつ繊密
であるのでケーブル使用中に導体を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。

また本発明による処理は、コイル状に巻いた導体を先づ
アンモニア又はアミン水溶液に浸簿するための容器と、
その処理後の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。

その作業としてもアンモニア又はアミンの水溶液に短時
間浸蒲した後所定時間チャンバー内に放置して取り出す
だけでそのまま導体として使用できるといつ単純なもの
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・経済性共に著しくすぐれた方
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水溶液中に浸漬した後、酸化性加
   湿性雰囲気中に保持し、銅素線表面に平均０．１μｍ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。