JP2024001465A - 電線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導体の外周に絶縁体を形成する際に、押出装置の口金に樹脂カスが付着することを抑制することができる電線の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】電線１の製造方法は、絶縁体３０によって導電性を有する導体１０の外周を覆うことにより絶縁する絶縁工程（ステップＳ２）を含み、絶縁工程（ステップＳ２）は、導体１０、導体１０の外周面側に施され添加物を含む絶縁層３１、及び、絶縁層３１の外周面側に施され添加物を含まないスキン層３２を押出装置Ａの口金Ａ１から同時に押し出す、押出工程（ステップＳ２Ａ）を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、電線の製造方法に関する。

従来、導電性を有する導体の外周を、添加物を含む絶縁体によって覆うことにより絶縁した絶縁電線が知られている。このような電線は、例えば、特許文献１に記載された装置等によって押出成型されることで製造される。

特開２００２－４２５９１号公報

ところで、上述の特許文献１に記載された装置を用いて絶縁電線を製造する場合、押出しダイ（口金）から絶縁体を押し出すことにより、口金に一定量の樹脂カスが付着すると、絶縁体上の傷や付着した樹脂カスが突起となり、ケーブル通電時にそれらが原因で外導トリーが発生し、地絡事故が発生するリスクが高まる。そのため、改善の余地がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、導体の外周に絶縁体を施す際に、押出装置の口金に樹脂カスが付着することを抑制することができる電線の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電線の製造方法は、絶縁体によって導電性を有する導体の外周を覆うことにより絶縁する絶縁工程を含み、前記絶縁工程は、前記導体、前記導体の外周面側に施され添加物を含む絶縁層、及び、前記絶縁層の外周面側に施され前記添加物を含まないスキン層を押出装置の口金から同時に押し出す、押出工程を含むことを特徴とする。

本発明に係る電線の製造方法は、導体の外周に絶縁体を形成する際に、押出装置の口金に樹脂カスが付着することを抑制することができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る電線を示す模式的な断面図である。 図２は、実施形態に係る電線の製造方法を示すフローチャートである。 図３は、実施形態に係る電線の製造方法における押出工程を説明するための模式的な断面図である。 図４は、実施形態に係る電線の製造方法における押出工程を実施した後の電線を示す模式的な断面図である。 図５は、実施例に係る電線と比較例に係る電線の評価結果を示す図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態］
図面を参照しながら実施形態に係る電線１、及び、電線１の製造方法について説明する。電線１は、例えば、高圧のＣＶケーブル（架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル）であり、離間して配置された高圧電源と配電盤とを電気的に接続するものである。電線１は、図１に示すように、導体１０と、内部半導電層２０と、絶縁体３０と、外部半導電層４０と、金属テープとしての銅テープ５０と、押え巻きテープ６０と、シース７０とを備える。

導体１０は、電流を流すものである。導体１０は、導電性を有する金属線材、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の素線（図示省略）を複数束ねて構成される。

内部半導電層２０は、電界を均一化するものである。内部半導電層２０は、例えば、ポリエチレンにカーボンを混入して押出成型したものや、繊維質（布）テープに導電材料を塗布したもの、これらを組み合わせたもの等で構成され、半導電性を有している。内部半導電層２０は、導体１０に積層されることで、当該導体１０の外周を覆うように形成されている。

絶縁体３０は、導体１０を絶縁するものである。絶縁体３０は、例えば、絶縁性を有する熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレン等から形成されている。絶縁体３０は、内部半導電層２０に積層されることで、当該内部半導電層２０の外周を覆うように形成されている。絶縁体３０は、内部半導電層２０を介して導体１０の外周を覆うことにより、導体１０を絶縁することができる。

外部半導電層４０は、電界を均一化するものである。外部半導電層４０は、例えば、ポリエチレンにカーボンを混入して押出成型したものや、繊維質（布）テープに導電材料を塗布したもの、これらを組み合わせたもの等で構成され、半導電性を有している。外部半導電層４０は、絶縁体３０に積層されることで、当該絶縁体３０の外周を覆うように形成されている。

銅テープ５０は、短絡時に電流を接地（グランド）側へ流すためのものである。銅テープ５０は、例えば、銅等で構成され、帯状に形成されている。銅テープ５０は、外部半導電層４０の外周を覆うように形成され、当該銅テープ５０の一部が重なった状態で、隙間なく連続して螺旋状に巻かれている。

押え巻きテープ６０は、銅テープ５０を絶縁体３０側に押え付けるものである。押え巻きテープ６０は、例えば、不織布等で構成され、帯状に形成されている。押え巻きテープ６０は、銅テープ５０の外周を覆うように形成され、当該押え巻きテープ６０の一部が重なった状態で、隙間なく連続して螺旋状に巻かれている。そのため、押え巻きテープ６０は、銅テープ５０を外部半導電層４０に押え付けることができる。

シース７０は、導体１０等を保護するものである。シース７０は、例えば、塩化ビニルやポリエチレン等から形成されている。シース７０は、押え巻きテープ６０に積層されることで、当該押え巻きテープ６０の外周を覆うように形成されている。シース７０は、押え巻きテープ６０を被覆することにより、導体１０、内部半導電層２０、絶縁体３０、外部半導電層４０、銅テープ５０、及び、押え巻きテープ６０を保護することができる。

次に、電線１の製造方法について説明する。図２に示すように、電線１の製造方法は、内部半導電層被覆工程（ステップＳ１）と、絶縁工程（ステップＳ２）と、外部半導電層被覆工程（ステップＳ３）と、銅テープ巻工程（ステップＳ４）と、押え巻きテープ巻工程（ステップＳ５）と、シース被覆工程（ステップＳ６）とを含む。各工程は、図３に示す押出装置Ａ等を含む、電線製造装置（図示省略）によって実施される。

まず、電線１の製造方法は、内部半導電層被覆工程において、内部半導電層２０によって導体１０の外周を覆う（ステップＳ１）。このとき、内部半導電層２０は、押出成型等、種々の公知の方法で導体１０の外周面側に施される。

そして、絶縁工程において、絶縁体３０によって導体１０の外周を覆うことにより絶縁する（ステップＳ２）。なお、本実施形態の絶縁工程（ステップＳ２）は、図３を参照して後述する押出工程（ステップＳ２Ａ）を含み、絶縁体３０は、押出装置Ａを用いた押出成型によって導体１０の外周面側に施される。

そして、外部半導電層被覆工程において、外部半導電層４０によって導体１０の外周を覆う（ステップＳ３）。このとき、外部半導電層４０は、押出成型等、種々の公知の方法で導体１０の外周面側に施される。

そして、銅テープ巻工程において、絶縁工程で導体１０を絶縁した絶縁体３０に積層された外部半導電層４０の外周に銅テープ５０を螺旋状に巻く（ステップＳ４）。

そして、押え巻きテープ巻工程において、銅テープ巻工程で巻いた銅テープ５０の外周に押え巻きテープ６０を螺旋状に巻くことにより銅テープ５０を外部半導電層４０に押え付ける（ステップＳ５）。

そして、シース被覆工程において、シース７０によって押え巻きテープ６０巻工程で巻いた押え巻きテープ６０を覆うことにより保護する（ステップＳ６）。

ここで、絶縁工程（ステップＳ２）について、より詳しく説明する。絶縁工程（ステップＳ２）では、まず、図３に示す押出装置Ａを用いて、内部半導電層２０が積層された導体１０と、内部半導電層２０の外周面に施される絶縁体３０を同時に押し出す、押出工程（ステップＳ２Ａ）を実施する。そして、押出装置Ａから押し出された絶縁体３０を硬化させることによって、導体１０の外周面側に絶縁体３０を積層する。

本実施形態の絶縁体３０は、押出工程（ステップＳ２Ａ）を実施した際に、絶縁体３０が、導体１０の外周面側に押し出される絶縁層３１と、当該絶縁層３１の外周面側に押し出されるスキン層３２との２層に分かれている。絶縁層３１やスキン層３２は、押出装置Ａの口金Ａ１から導体１０と同時に押し出されると、混ざりながら硬化し、一体となることで絶縁体３０を形成する。

絶縁層３１は、添加物を含む絶縁層である。ここでいう添加物とは、例えば、親水性材料が混合する架橋剤等である。絶縁層３１は、親水性を有することで水分を分散させやすくなる。そのため、絶縁層３１は、添加物を含まない絶縁層よりもボイドを生成させにくく、当該ボイドを起点とした水トリーの発生を抑制することができる。

スキン層３２は、添加物を含まない層である。一般的に、導体１０の外周面側に添加物を含む絶縁層のみを押出装置Ａの口金Ａ１から押し出した場合、口金Ａ１の内面と絶縁層との間に摩擦が生じてしまい、絶縁層を構成する樹脂から添加物が分離してしまう。そのため、絶縁層から分離した添加物が口金Ａ１の押出口に付着することにより、当該押出口に溶解樹脂としての樹脂カスが蓄積することが懸念される。

これに対し、本実施形態の押出工程（ステップＳ２Ａ）は、添加物を含む絶縁層３１の外周面に添加物を含まないスキン層３２を積層し、押出装置Ａの口金Ａ１から絶縁層３１とスキン層３２を同時に押し出すことで、口金Ａ１の内面にスキン層３２のみを押し当てることができる。したがって、押出工程（ステップＳ２Ａ）は、絶縁層３１に含まれる添加物が口金Ａ１の押出口に付着することを抑制し、当該押出口に樹脂カスが蓄積することを抑制することができる。

また、スキン層３２は、押出装置Ａの口金Ａ１から押し出されて、その後、硬化する際に、絶縁層３１から染み出た添加物が移行することで、当該添加物を含有することができる。一般的に、添加物を含む絶縁層と、添加物を含まない層がそれぞれ硬化した場合、各層が異なる構成材料で構成されていることにより、添加物を含む絶縁層と添加物を含まない層との間に界面が発生し、その界面から水トリーが発生することが懸念される。

これに対し、本実施形態の押出工程（ステップＳ２Ａ）は、押出装置Ａの口金Ａ１から押し出される際のスキン層３２の厚さを、例えば、０．０２ｍｍ以上、０．０６ｍｍ以下に設定することで、絶縁層３１に含まれる添加物をスキン層３２に行き渡らせた状態で、各層を硬化させることができる。そのため、押出工程（ステップＳ２Ａ）は、絶縁層３１とスキン層３２が硬化することで形成される絶縁体３０の内部に界面が発生することを抑制し、当該界面を起点とした水トリーの発生を抑制することができる。

なお、絶縁体３０の厚さは、特に限定されないが、３ｍｍ程度とすることができる。

また、絶縁体３０が積層される導体１０の外径は、特に限定されない。

［評価試験］
次に、図５を参照して、電線１の実施例、及び、比較例に対して行った評価試験について説明する。

本評価試験では、以上で説明した実施形態に係る電線１について実施例を実際に製造し、押出工程（ステップＳ２Ａ）時に押出装置Ａの口金Ａ１に付着する樹脂カスの有無や、押出工程（ステップＳ２Ａ）によって導体１０の外周面側に積層された絶縁体３０の性能についての評価を行った。

［実施例］
［実施例１］
絶縁工程（ステップＳ２）において、押出装置Ａの口金Ａ１から押し出される際のスキン層３２の厚さが、０．０２ｍｍとなるように押し出した。なお、導体１０の外径は、７．１８ｍｍであり、絶縁層３１とスキン層３２が硬化することで形成される絶縁体３０の厚さは３ｍｍとなるように電線を作製した。

［実施例２］
絶縁工程（ステップＳ２）において、押出装置Ａの口金Ａ１から押し出される際のスキン層３２の厚さが、０．０４ｍｍとなるように押し出したこと以外は、実施例１と同様にして、電線を作製した。

［実施例３］
絶縁工程（ステップＳ２）において、押出装置Ａの口金Ａ１から押し出される際のスキン層３２の厚さが、０．０６ｍｍとなるように押し出したこと以外は、実施例１と同様にして、電線を作製した。

［比較例］
［比較例１］
絶縁工程（ステップＳ２）において、押出装置Ａの口金Ａ１から押し出される際のスキン層３２の厚さが、０．０８ｍｍとなるように押し出したこと以外は、実施例１と同様にして、電線を作製した。

［比較例２］
絶縁工程（ステップＳ２）において、押出装置Ａの口金Ａ１から押し出される際のスキン層３２の厚さが、０．１０ｍｍとなるように押し出したこと以外は、実施例１と同様にして、電線を作製した。

［比較例３］
絶縁工程（ステップＳ２）において、押出装置Ａの口金Ａ１から押し出される際のスキン層３２の厚さが、０．１２ｍｍとなるように押し出したこと以外は、実施例１と同様にして、電線を作製した。

［測定方法］
［測定方法１］
押出装置Ａの口金Ａ１に付着する樹脂カスの有無については、次のように測定した。まず、導体１０、絶縁層３１、スキン層３２を押出装置Ａの口金Ａ１から同時に押し出す、押出工程（ステップＳ２Ａ）を実施する。そして、口金Ａ１から一定の長さを押し出した後に、口金Ａ１の押出口を目視で確認する。なお、ここでいう一定の長さとは、特に限定されないが、例えば、１５００ｍ～２０００ｍ程度とすることができる。

［測定方法２］
絶縁体３０に発生する水トリーの数については、次のように測定した。まず、上述した電線１の製造方法に沿って電線を作製する。そして、電線１に対して高周波加速劣化試験を実施し、所定の電圧を６か月間かける。そして、電線１から導体１０等を抜き取り、絶縁体３０を輪切りにすることで、０．５ｍｍ厚のサンプルを２０枚作成する。そして、各サンプルを顕微鏡で観察し、水トリーの数を数えることで確認する。顕微鏡の倍率は、特に限定されないが、５０倍以上であることが好ましい。

［評価方法］
［評価方法１］
測定方法１によって測定される押出装置Ａの口金Ａ１に付着する樹脂カスの有無については、次のように評価した。口金Ａ１の押出口を目視で確認した際に、口金Ａ１に樹脂カスが付着していない場合を〇（合格）とし、口金Ａ１に樹脂カスが付着している場合を×（不合格）とする（後述する［評価結果１］を参照）。

［評価方法２］
測定方法２によって測定される絶縁体に発生する水トリーの数については、次のように評価した。絶縁層３１側とスキン層３２側をそれぞれ観察して水トリーの数を数えた際に、スキン層３２側の水トリーの数が絶縁層３１側の水トリーの数の平均に近似している場合を〇（合格）とし、スキン層３２側の水トリーの数が絶縁層３１側の水トリーの数の平均に近似している場合を×（不合格）とする（後述する［評価結果２］を参照）。なお、絶縁層３１側の水トリーの数の平均とは、実施例１、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３でそれぞれ確認された水トリーの数の平均とする。

［評価結果］
［評価結果１］
押出装置Ａの口金Ａ１に付着する樹脂カスの有無については、実施例１、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、比較例３では、樹脂カスが確認されず、いずれも〇（合格）であると評価された。したがって、押出工程（ステップＳ２Ａ）において、絶縁層３１の外周面にスキン層３２を押し出し、絶縁層３１とスキン層３２を押出装置Ａの口金Ａ１から同時に押し出すことで、口金Ａ１の押出口に樹脂カスが蓄積することを抑制することができることが確認された。

［評価結果２］
また、絶縁体３０に発生する水トリーの数については、実施例１、実施例２、実施例３は、スキン層３２側の水トリーの数が絶縁層３１側の水トリーの数に近似しているため、〇（合格）であると評価された。一方で、比較例１、比較例２、比較例３は、スキン層３２側の水トリーの数が絶縁層３１側の水トリーの数に近似せず、実施例１、実施例２、実施例３よりも多くの水トリーが確認されたため、×（不合格）であると評価された。

したがって、押出工程（ステップＳ２Ａ）では、押出装置Ａの口金Ａ１から押し出される際のスキン層３２の厚さが０．０２ｍｍ以上、０．０６ｍｍ以下に設定されることで、水トリーの発生を抑制することができることが確認された。

以上で説明した電線１の製造方法は、絶縁体３０によって導電性を有する導体１０の外周を覆うことにより絶縁する絶縁工程（ステップＳ２）を含み、絶縁工程（ステップＳ２）は、導体１０、導体１０の外周面側に施され添加物を含む絶縁層３１、及び、絶縁層３１の外周面側に施され添加物を含まないスキン層３２を押出装置Ａの口金Ａ１から同時に押し出す、押出工程（ステップＳ２Ａ）を含む。

このような構成によれば、押出工程（ステップＳ２Ａ）において、口金Ａ１の内面に、添加物を含まない層であるスキン層３２のみを当てて押し出すことができる。したがって、電線１の製造方法は、導体１０の外周に絶縁体３０を形成する際に、押出装置Ａの口金Ａ１に絶縁層３１に含まれる添加物が付着することを抑制し、口金Ａ１の押出口に樹脂カスが付着することを抑制することができる。

さらに、以上で説明した電線１の製造方法は、スキン層３２の厚さが、０．０２ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下である。このような構成によれば、絶縁層３１とスキン層３２は、絶縁層３１に含まれる添加物をスキン層３２に行き渡らせた状態で、混ざりながら硬化し、一体となることで絶縁体３０を形成する。したがって、電線１の製造方法は、絶縁体３０の内部に界面が発生することを抑制し、当該界面を起点とした水トリーの発生を抑制することができる。

１ 電線
１０ 導体
２０ 内部半導電層
３０ 絶縁体
３１ 絶縁層
３２ スキン層
４０ 外部半導電層
５０ 銅テープ
６０ 押え巻きテープ
７０ シース
Ｓ２ 絶縁工程
Ｓ２Ａ 押出工程

Claims (2)

1. 絶縁体によって導電性を有する導体の外周を覆うことにより絶縁する絶縁工程を含み、
   前記絶縁工程は、前記導体、前記導体の外周面側に施され添加物を含む絶縁層、及び、前記絶縁層の外周面側に施され前記添加物を含まないスキン層を押出装置の口金から同時に押し出す、押出工程を含むことを特徴とする、
   電線の製造方法。
2. 前記スキン層の厚さは、０．０２ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下である、
   請求項１に記載の電線の製造方法。

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