JP3813389B2

JP3813389B2 - Refractory wire and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3813389B2
Application number: JP24670299A
Authority: JP
Inventors: 守八城; 精一塩原
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2019-08-31
Also published as: JP2001076549A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部分放電特性等の電気特性に優れた耐火電線およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビル用配線、各種消防設備や警報設備の給電線等に耐火電線が多く用いられている。代表的な耐火電線は、図６に示すように、導体１上にガラスマイカテープ等の耐火テープを巻付けてなる耐火層２、押え巻層３、押出絶縁体４、半導電層５、遮蔽層６、押え巻層７およびシース８を順に設けて構成される（３芯構造の場合は、これを３芯撚合せて構成される）。そのうち、押え巻層３は、耐火層２の外表面のけばだち、押出絶縁体４との界面不整を防止するために、耐火層２の上にポリエステルテープを１／２ラップ巻きして形成され、押出絶縁体４は例えば有機過酸化物等の架橋剤を配合した未架橋ポリエチレン材料を加圧下で押出被覆すると共に、加圧下で２００℃以上の高温に加熱して架橋処理し、加圧冷却する化学架橋方式により形成されるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
耐火電線の押出絶縁体４を化学架橋方式で架橋して形成した場合には、架橋設備が大型化して、電線の製造コストが高くなるという問題がある。
この問題を解決するため、最近、耐火電線の押出絶縁体４をシラン架橋方式、即ち、有機シラン化合物及び有機過酸化物を配合した未架橋ポリエチレン材料を大気圧下で押出被覆して冷却し、その後、これを６０〜８０℃の温水中で触媒の作用のもとに架橋処理する方式により形成し、設備の小型化、電線製造コストの低減化を図ろうとする試みが進んでいる。
【０００４】
しかしながら、このようなシラン架橋方式により電線の押出絶縁体４を形成すると、上記押出被覆材料の押出時の熱で、耐火層２内に含まれる空気その他の気体が熱膨張して、押えテープ巻層３を構成する押えテープの重ね合せ目を通って押出絶縁体４の内面に達し、一部は加熱軟化状態の押出絶縁体４内に侵入する。そして、上記加熱軟化状態の押出絶縁体４が固化すると、この気体が押え巻層３と押出絶縁体４との界面や押出絶縁体４内部に閉じ込められてボイドを形成する。押え巻層３と押出絶縁体４との界面にボイドが閉じ込められると、さらにこの界面の密着性および押出絶縁体４内面の平滑性が損なわれる。
このように、押え巻層と押出絶縁体との界面や押出絶縁体の内部にボイドが形成され、またこの界面の密着性および押出絶縁体４内面の平滑性が損なわれて欠陥が生じると、高電圧印加によって、これらの欠陥部位に電界が集中し、電線に要求される規格値以下の課電圧で該部位から微弱な放電、即ち、部分放電が発生し、長期間にわたって部分放電が繰り返されると、押出絶縁体４が絶縁劣化を起こして電気特性が悪化し、遂には絶縁破壊に到るという問題がある。
【０００５】
このような問題は、シラン架橋方式以外の常圧架橋方式で押出絶縁体を形成する耐火電線の場合にも当てはまる。さらに、最近は、火災時における安全性の要求が強くなり、低電圧電線の分野でも耐火電線を採用しようとする試みがされている。この電線の押出絶縁体は架橋処理を行わず、導体上に高分子絶縁材料を大気圧下で押出被覆し、冷却することにより形成される。従って、このような低電圧電線の場合にも同様な問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決し、押え巻層と押出絶縁体との界面や押出絶縁体の内部にボイドが形成されないようにして、部分放電の発生を押さえ、電線の電気特性を向上させるようにした耐火電線およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の耐火電線は、導体上に耐火層、押え巻層および高分子絶縁材料からなる押出絶縁体を備え、押え巻層が通気性を有する押えテープを巻付けて形成されるとともに、前記高分子絶縁材料は大気圧下で押出被覆されて架橋されてなるものである。
また、本発明の耐火電線の製造方法は、導体上に耐火層および通気性を有する押え巻層を形成し、この周囲に高分子絶縁材料を押出被覆して押出絶縁体を形成する際、押え巻層と高分子絶縁材料間の隙間を減圧しながら、押え巻層の周囲に高分子絶縁材料を大気圧下で押出被覆し、架橋することを特徴とするものである。
【０００８】
上記のように、押え巻層が通気性を有する押えテープを巻付けて形成されているので、押え巻層の周囲に高分子絶縁材料を押出被覆するときの熱で耐火層が加熱され、層内に含まれる空気その他の気体が熱膨張して耐火層の外表面に滲出してくるが、押え巻層が通気性を有するため、この層内を比較的容易に通り抜けて押え巻層の周囲に高分子絶縁材料を押出被覆する前に押え巻層の外表面に放出される。
このため、押え巻層の周囲に高分子絶縁材料を押出被覆する際、前記気体が後方（導体の走行方向と反対方向）に締め出され、押え巻層と押出絶縁体との界面に閉じ込められたり、押出絶縁体の内部に侵入することがない。
従って、本発明の耐火電線では、押え巻層と押出絶縁体との界面や押出絶縁体の内部にボイドが形成されず、また、その界面の密着性および押出絶縁体内面の平滑性を損なうこともなくなり、これらの欠陥部分に電界が集中しないから、部分放電の発生を押さえ、電線の電気特性を向上させることができ、長期間にわたり安定した絶縁特性を保持し、電線の耐寿命性を高めることができる。
【０００９】
さらに、本発明では、押え巻層の周囲に高分子絶縁材料を押出被覆する際、押え巻層と高分子絶縁材料間の隙間を減圧しながら押出被覆するので、押出被覆直前に押え巻層の外表面に放出された耐火層内に含まれる空気その他の気体を確実に、また速やかに押出機外へ排出させながら、押出被覆することができる。従って、押出絶縁体の内面や内部にボイドが形成されず、押え巻層と押出絶縁体間の密着性も良好で電気特性の優れた耐火電線を能率よく製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明に係る耐火電線１０Ａ、１０Ｂ、１０Cを３芯撚合わせて構成された耐火電線１０を示す側面図である。各芯の耐火電線１０Ａ、１０Ｂ、１０Cは同じ構成のものなので、代表として耐火電線１０Ａについて説明する。図２は図１に示す耐火電線１０ＡのＸ領域部分を拡大して示す部分拡大側面図である。耐火電線１０Ａは、導体１１上に順次耐火層１２、押え巻層１３、押出絶縁体１４を備えている。耐火層１２は、例えば、ガラステープにマイカ箔を接着剤で貼り合わせてなるガラスマイカテープを重ね巻きして複数層に積層させて形成される。
【００１１】
押え巻層１３は、通気性を有するテープ、例えば、短繊維間に通気穴１３ａを有する不織布テープ１３Ａ（図５参照）又は多数の通気用の微小穴を設けたポリエステルテープ等を重ね巻きして形成される。
例えば、通気性を有するテープとして、短繊維間に多数の通気穴１３ａを有し、単位面積当り重量が４５ｇ／ｍ²で約２０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃ（フラジール法・１枚重ね・ノズル４φで測定）の通気性を有する不織布テープ１３Ａを重ね巻きで１層巻付けることにより形成される。
不織布テープ１３Ａの通気性は、単位面積当り重量（目付量）によって変化し、重量が軽くなると増加し、重量が重くなると減少する。耐火層内に含まれる空気その他の気体の層外への抜け易さという点では、通気性の大きい方が好ましいが、該テープの引張り強度が弱くなり押え巻層の形成に支障を来す恐れがある。一方、引張り強度を大きくすれば、そのような問題は解消するが、通気性が小さくなり、上記気体の抜けが悪くなったり、強制的に減圧して気体を抜く場合の真空度を高める必要があり、設備上の限界がある。
このようなことを考慮し、不織布テープ１３Ａとしては、単位面積当り重量が２５〜５５ｇ／ｍ²で通気性が６０〜１０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃ（フラジール法・１枚重ね・ノズル４φで測定）程度のものを用いるのが実用的である。
なお、通気性を有するテープとして不織布テープ以外の繊維布テープ、多数の微小穴を設けたポリエステルテープ等を用いた場合にも、同様な範囲の通気性を有するものを用いることができる。
本発明においては、この押え巻層１３が通気性を有するテープを巻付けて構成されるので、その周囲に高分子絶縁材料を押出被覆するときの熱で耐火層１２内の気体が熱膨張したとき、この気体を比較的容易に押え巻層１３を通過して外表面に放出させることができる。
【００１２】
押出絶縁体１４は、例えば、ポリエチレン１００重量部に対してビニルトリメトキシシラン等の有機シラン化合物を１．０〜３．０重量部、有機過酸化物を０．０５〜０．３０重量部の割合で配合した未架橋ポリエチレンコンパウンドを押出機（設定温度１８０〜２２０℃、クロスヘッド部２１０℃）により、押え巻層１３の周囲に押出被覆し、冷却後、６０〜８０℃の温水槽内でジブチル錫ラウレート等のシラノール縮合触媒の存在下でシラン架橋処理を施すことにより形成する。本発明における押出絶縁体１４は、シラン架橋方式で形成するものばかりでなく、電子線若しくは放射線照射架橋方式、又は超音波架橋方式で架橋処理して形成するもの、或いは化学架橋方式であるが常圧下で架橋処理することにより形成する。なお、１５は半導電性テープを巻付けて形成された半導電層、１６は銅テープを巻付けて形成された遮蔽層、１７は不織布テープを巻付けて形成された押え巻層、１８は難燃性ポリエチレン材料からなるシースである。
【００１３】
次に本発明の耐火電線の製造方法を説明する。先ず、前工程において、導体１１上に順次耐火層１２および押え巻層１３を形成する。この形成作業は、耐火層を形成するためのテープ巻ヘッド又はテープ巻機および押え巻層を形成するためのテープ巻ヘッド又はテープ巻機をタンデムに配列し、耐火層１２および押え巻層１３を連続的に形成することにより一工程で行う（図示せず）。
【００１４】
次に、このようにして導体１１上に耐火層１２および押え巻層１３を形成してなる電線コア１９を、図３に示すように、押出成形装置２０に供給して、電線コア１９の周囲に高分子絶縁材料を押出被覆する。
押出成形装置２０は、押出機２１とその先端に設けられたクロスヘッド２２により構成される。クロスヘッド２２は、図４に詳細に示すように、ヘッド本体２３と、ヘッド本体２３内に設けられたダイス２４と、ニップル２５と、真空吸引手段２６により構成される。真空吸引手段２６は、内部を通す電線コア１９の供給口にパッキン２７Ａと、側部に真空吸引口２７Ｂを有し、クロスヘッド２２の後部に取付けられた真空吸引管体２７と、真空吸引管体２７内を真空吸引する真空ポンプ２８（図３参照）と、真空吸引口２７Ｂと真空ポンプ２８とを連結する配管２９により構成される。なお、図３において、３０は真空ゲージである。
そして、前記電線コア１９を図４、５に示すように、押出成形装置２０のクロスヘッド２２の真空吸引管体２７、ニップル２５およびダイス２４の内部に通してクロスヘッド外へ引き出して走行させると共に、押出機２１で押出成形可能に加熱された高分子絶縁材料、例えば、有機シラン化合物を配合した未架橋ポリエチレン材料Ａをクロスヘッド２２内に供給し、ダイス２４、ニップル２５間の押出流路を通して電線コア１９の周囲に押出被覆して押出絶縁体１４を形成する。
【００１５】
本発明では、この作業を行うと同時に、図５に示すように、真空吸引手段２６の真空ポンプ２８（図３参照）を駆動して真空吸引管体２７内を絶対圧力５００ｍｍＨｇ以下に真空吸引することにより、電線コア１９の押え巻層１３と押出成形可能に加熱軟化された未架橋ポリエチレン材料Ａ間の先細り筒状の隙間３１を減圧しながら、押え巻層１３の周囲に未架橋ポリエチレン材料Ａを押出被覆する。
この隙間３１を減圧することにより、この隙間３１と押え巻層１３との間に圧力差が生じ、未架橋ポリエチレン材料Ａの押出時の熱で、熱膨張した耐火層１２内に含まれる空気その他の気体を、図５に示すように、押え巻層１３を構成する通気性を有するテープ、例えば不織布テープ１３の通気穴１３ａを通して吸出して速やかに押え巻層１３の外表面に放出させ、さらに真空吸引管体２７を通して押出成形装置２０の外方へ排出させる。このような気体の処理を行うので、前記材料の押出被覆の際、押え巻層１３と押出絶縁体１４との界面や押出絶縁体１４内にボイドが形成される不具合を確実に防止することができる。
【００１６】
このようにして、押え巻層１３の周囲に未架橋ポリエチレン材料Ａを押出被覆し、その後に、押出成形装置２０の後段に配置された冷却水槽（図示せず）に通して水冷し、ドラム等に巻き取る。この後は、これをシラン架橋用の温水槽（図示せず）に入れて、シラン架橋処理を施して押出絶縁体１４を形成する。
押出絶縁体１４を形成した後は、公知の方法で、この周囲に順次半導電層１５、遮蔽層１６、押え巻層１７およびシース１８を形成し、耐火電線１０Ａを製造する。他の耐火電線１０Ｂ、１０Ｃも同様な方法で製造し、３芯撚合せて耐火電線１０を製造する。
【００１７】
【実施例】
本発明の具体的な実施例について説明する。先ず、導体断面積が３８ｍｍ²の銅撚線の導体１１上に、０．１８ｍｍ厚さのガラスマイカテープを１／２重ね巻きで６層に巻付けることにより、耐火層１２を形成し、その上に単位面積当り重量が４５ｇ／ｍ²で通気性が約２０ｃｍ³／ｃｍ²・ｓｅｃ（フラジール法）の不織布テープを１／５重ね巻きで１層巻付けることにより押え巻層１３を形成し、電線コア１９を得た。次に、この電線コア１９を押出成形装置２０のクロスヘッド２２内に走行させると共に、クロスヘッド２２内を絶対圧力２００ｍｍＨｇに減圧しながら、電線コア１９の周囲に、有機シラン化合物を配合させた未架橋ポリエチレン材料Ａを４ｍｍ厚さに押出被覆し、冷却水槽で冷却し、ドラムに巻き取った。その後、この電線コア１９をドラム毎、大気圧下で７０℃の温水中に浸し、シラン架橋処理を施し押出絶縁体１４を形成した。
【００１８】
この後、この押出絶縁体１４の上に、半導電テープを１／６重ね巻きで１層巻付けることにより、半導電層１５を形成し、その上に銅テープを１／６重ね巻きで１層巻付けることにより遮蔽層１６を形成し、その上に不織布テープを１／５重ね巻きで巻付けることにより押え巻層１７を形成し、さらにその上にノンハロゲン難燃材を配合したポリエチレン材料を２．３ｍｍの厚さに押出被覆してシース１８を形成し、６．６ｋＶ用の高電圧耐火電線を試作した。
【００１９】
またこの耐火電線と電気性能を比較するため、従来の耐火電線、即ち、押え巻層として、通気用の通気穴が設けられていない厚さ３５μｍのポリエステルテープを１／２重ね巻きで１層巻付けて形成したものを用い、他の構造は試作電線と同材質、同サイズの耐火電線（比較例、内部にボイド有り）を製作した。これらの耐火電線について電気特性を比較した結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
上記表から分かるように、本発明のシラン架橋耐火電線（内部にボイドなし）は、部分放電発生電圧（平均値）が１０．５ｋＶで、規格値の６．９ｋＶより高くなり、試験に合格した。このため、部分放電特性が向上し、長期絶縁特性が確保される。これに対して、通気性のないポリエステルテープを押え巻層とする耐火電線（比較例、内部にボイド有り）は、部分放電発生電圧（平均値）が５．９ｋＶで、規格値より低くなり不合格となった。このため、部分放電特性が悪く、長期絶縁特性を確保することが難しい。
【００２２】
【発明の効果】
上記したように、本発明の耐火電線は、導体上に耐火層、押え巻層および高分子絶縁材料からなる押出絶縁体を備え、押え巻層が通気性を有する押えテープを巻付けて形成してなるから、押え巻層の周囲に高分子絶縁材料を押出被覆するときの熱で耐火層が加熱され、層内に含まれる空気その他の気体が熱膨張すると、押え巻層内を容易に通り抜け、押え巻層の周囲に高分子絶縁材料を押出被覆する前に押え巻層の外表面に放出されるから、該気体が押え巻層と押出絶縁体との界面に閉じ込められたり、押出絶縁体の内部に侵入することがない。
従って、押え巻層と押出絶縁体との界面や押出絶縁体の内部にボイドが形成されず、また、その界面の密着性および押出絶縁体内面の平滑性も損なわれず、これらの欠陥部分に電界が集中しないから、部分放電の発生を押さえ、電線の電気特性を向上させることができ、長期間にわたり安定した絶縁特性を保持し、電線の耐寿命性を高めることができる。
【００２３】
また、本発明の耐火電線の製造方法は、導体上に耐火層および押え巻層を形成し、この周囲に高分子絶縁材料を押出被覆して押出絶縁体を形成する際、押え巻層と高分子絶縁材料間の隙間を減圧しながら、押え巻層の周囲に高分子絶縁材料を押出被覆するので、押出被覆前に耐火層内に含まれる空気その他の気体を確実に、また速やかにその隙間から排除することができ、押出絶縁体の内面や内部にボイドが形成されず、また押え巻層と押出絶縁体間の密着性が良好で界面に不整のない電気特性の優れた耐火電線を能率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の耐火電線（３芯構造）を示す側面図である。
【図２】図１に示す耐火電線のＸ領域部分を拡大して示す部分拡大側面図である。
【図３】本発明の耐火電線の押出絶縁体を形成する押出成形装置を示す概要図である。
【図４】押出成形装置のクロスヘッドを示す断面図である。
【図５】押出成形装置を用いて押え巻層の周囲に押出絶縁体を押出被覆する状態を示す断面図である。
【図６】従来の耐火電線を示す側面図である。
【符号の説明】
１０耐火電線（３芯構造）
１０Ａ耐火電線
１０Ｂ耐火電線
１０Ｃ耐火電線
１１導体
１２耐火層
１３押え巻層
１３Ａ不織布テープ
１３ａ通気穴
１４押出絶縁体
１５半導電層
１６遮蔽層
１７押え巻層
１８シース
１９電線コア
２０押出成形装置
２１押出機
２２クロスヘッド
２３ヘッド本体
２４ダイス
２５ニップル
２６真空吸引手段
２７Ａパッキン
２７Ｂ真空吸引口
２８真空ポンプ
２９配管
３０真空ゲージ
３１隙間
Ａ未架橋ポリエチレン材料[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refractory wire excellent in electrical characteristics such as partial discharge characteristics and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Many fireproof electric wires are used for building wiring, power supply lines for various fire-fighting equipment and alarm equipment. As shown in FIG. 6, a typical refractory electric wire includes a refractory layer 2 formed by winding a refractory tape such as glass mica tape on a conductor 1, a presser wound layer 3, an extruded insulator 4, a semiconductive layer 5, a shield. The layer 6, the presser winding layer 7, and the sheath 8 are provided in this order (in the case of a three-core structure, this is formed by twisting three cores). Among them, the presser wound layer 3 is formed by winding a polyester tape on the refractory layer 2 in 1/2 wrap so as to prevent irregularities on the outer surface of the refractory layer 2 and the interface with the extruded insulator 4. The extruded insulator 4 is formed by, for example, extruding and coating an uncrosslinked polyethylene material containing a crosslinking agent such as an organic peroxide under pressure, and heating to 200 ° C. or higher under pressure to perform a crosslinking treatment. It is formed by a chemical cross-linking system that is pressure-cooled.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When the extruded insulator 4 of the refractory wire is formed by cross-linking by a chemical cross-linking method, there is a problem that the cross-linking facility is enlarged and the manufacturing cost of the electric wire is increased.
In order to solve this problem, recently, the extruded insulator 4 of the refractory wire is cooled by silane crosslinking, that is, an uncrosslinked polyethylene material blended with an organic silane compound and an organic peroxide is extruded and coated at atmospheric pressure. After that, attempts are being made to reduce the size of the equipment and reduce the manufacturing cost of the equipment by forming this by hot crosslinking at 60 to 80 ° C. under the action of a catalyst.
[0004]
However, when the extruded insulator 4 of the electric wire is formed by such a silane crosslinking method, air or other gas contained in the refractory layer 2 is thermally expanded by heat at the time of extrusion of the extruded coating material, and the press tape winding is performed. The inner surface of the extruded insulator 4 is reached through the overlap of the presser tapes constituting the layer 3, and a part thereof enters the extruded insulator 4 in the heat-softened state. Then, when the extruded insulator 4 in the heat softened state is solidified, this gas is confined in the interface between the presser wound layer 3 and the extruded insulator 4 or inside the extruded insulator 4 to form a void. When a void is confined at the interface between the presser winding layer 3 and the extruded insulator 4, the adhesion at the interface and the smoothness of the inner surface of the extruded insulator 4 are further impaired.
As described above, when a void is formed at the interface between the presser winding layer and the extruded insulator or inside the extruded insulator, and the adhesion of this interface and the smoothness of the inner surface of the extruded insulator 4 are impaired, a defect occurs. By applying a high voltage, the electric field concentrates on these defective parts, and a weak discharge, that is, a partial discharge is generated from the part with a voltage applied below the standard value required for the electric wire, and the partial discharge is repeated over a long period of time. Then, there is a problem that the extruded insulator 4 is deteriorated in electrical insulation, resulting in deterioration of electrical characteristics, and finally dielectric breakdown.
[0005]
Such a problem also applies to a refractory wire that forms an extruded insulator by an atmospheric pressure crosslinking method other than the silane crosslinking method. Furthermore, recently, there has been an increasing demand for safety in the event of a fire, and attempts have been made to adopt refractory wires in the field of low-voltage wires. The extruded insulator of this electric wire is formed by subjecting a polymer insulating material to extrusion coating under atmospheric pressure on a conductor and cooling without performing a crosslinking treatment. Therefore, there is a similar problem in the case of such a low voltage electric wire.
[0006]
The present invention solves such problems and prevents the formation of voids at the interface between the presser wound layer and the extruded insulator or inside the extruded insulator, thereby suppressing the occurrence of partial discharge and improving the electrical characteristics of the electric wire. An object of the present invention is to provide a refractory electric wire and a method for manufacturing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the refractory electric wire of the present invention comprises an extruded insulator made of a refractory layer, a presser wound layer and a polymer insulating material on a conductor, and the presser wound layer is wound with a presser tape having air permeability. The polymer insulating material is formed by extrusion coating under atmospheric pressure and crosslinked .
In addition, the method for manufacturing a refractory wire according to the present invention includes a refractory layer and a presser wound layer having air permeability formed on a conductor, and a press-fitting layer formed by extrusion coating a polymer insulating material around the refractory layer. While the pressure gap between the wound layer and the polymer insulating material is reduced, the polymer insulating material is extrusion-coated at atmospheric pressure around the presser wound layer and crosslinked .
[0008]
As described above, since the presser wound layer is formed by winding a presser tape having air permeability, the refractory layer is heated by the heat when extruding the polymeric insulating material around the presser wound layer. Air or other gas contained inside expands and exudes to the outer surface of the refractory layer, but the presser wound layer has air permeability, so it can pass through this layer relatively easily and surround the presser wound layer. Before the polymer insulating material is extrusion coated, it is released to the outer surface of the presser wound layer.
For this reason, when the polymer insulating material is extrusion-coated around the presser winding layer, the gas is squeezed backward (opposite to the direction in which the conductor travels) and trapped at the interface between the presser winding layer and the extruded insulator. No intrusion into the extruded insulator.
Therefore, in the refractory electric wire of the present invention, voids are not formed at the interface between the presser wound layer and the extruded insulator or inside the extruded insulator, and the adhesion of the interface and the smoothness of the inner surface of the extruded insulator are impaired. Since the electric field does not concentrate on these defective parts, the occurrence of partial discharge can be suppressed and the electric characteristics of the electric wire can be improved. The stable insulation characteristic can be maintained over a long period of time, and the life of the electric wire can be improved. be able to.
[0009]
Furthermore, in the present invention, when the polymer insulating material is extrusion coated around the presser winding layer, the gap between the presser winding layer and the polymer insulating material is extrusion coated while reducing the pressure. Air or other gas contained in the refractory layer released to the outer surface can be extrusion coated while reliably and quickly exhausting out of the extruder. Therefore, voids are not formed on the inner surface or inside of the extruded insulator, and a refractory electric wire having excellent electrical properties with good adhesion between the presser wound layer and the extruded insulator can be efficiently produced.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view showing a refractory wire 10 constructed by twisting three cores of refractory wires 10A, 10B, and 10C according to the present invention. Since the refractory wires 10A, 10B, and 10C of each core have the same configuration, the refractory wire 10A will be described as a representative. FIG. 2 is a partially enlarged side view showing an X region portion of the refractory wire 10A shown in FIG. The refractory wire 10 </ b> A includes a refractory layer 12, a presser winding layer 13, and an extruded insulator 14 sequentially on the conductor 11. The refractory layer 12 is formed, for example, by laminating and laminating a glass mica tape formed by laminating a mica foil on a glass tape with an adhesive.
[0011]
The presser winding layer 13 is formed by wrapping a tape having air permeability, for example, a non-woven tape 13A (see FIG. 5) having ventilation holes 13a between short fibers or a polyester tape having a large number of ventilation micro holes. It is formed.
For example, as a tape having air permeability, have a large number of vent holes 13a between the short fibers, about weight per unit area is at ^{^{45g / m 2 20cm 3 / cm}} 2 · sec ( Frazier method, 1 ply nozzle 4φ The non-woven tape 13A having air permeability measured in (1) is wound by one layer by lap winding.
The air permeability of the nonwoven fabric tape 13A varies depending on the weight per unit area (weight per unit area), and increases as the weight decreases and decreases as the weight increases. In terms of ease of air or other gas contained in the refractory layer, it is preferable that the air permeability is large. However, the tensile strength of the tape may be weakened and the formation of the presser wound layer may be hindered. There is. On the other hand, if the tensile strength is increased, such a problem is solved, but the air permeability is reduced, and the above-mentioned gas escape becomes worse, or it is necessary to increase the degree of vacuum when the gas is forcibly decompressed and vented. There are limitations on equipment.
Considering this, as the nonwoven fabric tape 13A, the weight per unit area is 25 to 55 g / m ² and the air permeability is 60 to 10 cm ³ / cm ² · sec (measured by the Frazier method, single-ply, nozzle 4φ) ) Is practical.
In addition, when using a fiber cloth tape other than the nonwoven fabric tape, a polyester tape provided with a large number of minute holes, or the like as the tape having air permeability, one having air permeability in a similar range can be used.
In the present invention, since the presser wound layer 13 is formed by winding a tape having air permeability, the gas in the refractory layer 12 is thermally expanded by heat when the polymer insulating material is covered by extrusion. At this time, the gas can be released to the outer surface through the presser winding layer 13 with relative ease.
[0012]
The extruded insulator 14 is, for example, 1.0 to 3.0 parts by weight of an organic silane compound such as vinyltrimethoxysilane and 0.05 to 0.30 parts by weight of an organic peroxide with respect to 100 parts by weight of polyethylene. The uncrosslinked polyethylene compound blended at a ratio is extrusion coated around the presser winding layer 13 by an extruder (set temperature: 180 to 220 ° C., cross head portion: 210 ° C.), and after cooling, in a hot water bath at 60 to 80 ° C. It is formed by performing a silane crosslinking treatment in the presence of a silanol condensation catalyst such as dibutyltin laurate. The extruded insulator 14 in the present invention is not only one formed by a silane crosslinking method, but one formed by crosslinking treatment by an electron beam or radiation irradiation crosslinking method, an ultrasonic crosslinking method, or a chemical crosslinking method. it formed by crosslinking treatment with pressure. 15 is a semiconductive layer formed by winding a semiconductive tape, 16 is a shielding layer formed by winding a copper tape, 17 is a presser wound layer formed by winding a non-woven tape, and 18 is A sheath made of a flame retardant polyethylene material.
[0013]
Next, the manufacturing method of the fireproof electric wire of this invention is demonstrated. First, in the previous step, the fireproof layer 12 and the presser winding layer 13 are sequentially formed on the conductor 11. In this forming operation, the tape winding head or tape winding machine for forming the fireproof layer and the tape winding head or tape winding machine for forming the presser winding layer are arranged in tandem, and the fireproof layer 12 and the presser winding layer 13 are arranged. It is performed in one step by forming it continuously (not shown).
[0014]
Next, as shown in FIG. 3, the electric wire core 19 formed by forming the refractory layer 12 and the presser winding layer 13 on the conductor 11 in this way is supplied to the extrusion molding device 20, and the periphery of the electric wire core 19 is A polymeric insulating material is extrusion coated.
The extrusion molding apparatus 20 includes an extruder 21 and a cross head 22 provided at the tip thereof. As shown in detail in FIG. 4, the cross head 22 includes a head main body 23, a die 24 provided in the head main body 23, a nipple 25, and a vacuum suction means 26. The vacuum suction means 26 has a packing 27A at the supply port of the electric wire core 19 passing through the inside, a vacuum suction port 27B at the side, and a vacuum suction tube body 27 attached to the rear portion of the crosshead 22, and a vacuum suction tube The vacuum pump 28 (see FIG. 3) that vacuums the inside of the body 27 and a pipe 29 that connects the vacuum suction port 27B and the vacuum pump 28 are configured. In FIG. 3, 30 is a vacuum gauge.
4 and 5, the wire core 19 is passed through the vacuum suction tube 27, the nipple 25, and the die 24 of the crosshead 22 of the extrusion molding apparatus 20 to be pulled out of the crosshead and run. Then, a polymer insulating material heated so as to be extrudable by the extruder 21, for example, an uncrosslinked polyethylene material A blended with an organosilane compound, is supplied into the crosshead 22, and passed through an extrusion flow path between the die 24 and the nipple 25. The extrusion insulator 14 is formed by extrusion coating around the wire core 19.
[0015]
In the present invention, simultaneously with this operation, as shown in FIG. 5, the vacuum pump 28 (see FIG. 3) of the vacuum suction means 26 is driven to vacuum the vacuum suction tube 27 to an absolute pressure of 500 mmHg or less. Thus, the uncrosslinked polyethylene material A is formed around the presser winding layer 13 while decompressing the tapered cylindrical gap 31 between the presser winding layer 13 of the electric wire core 19 and the uncrosslinked polyethylene material A heat-softened so as to be extruded. Is extrusion coated.
By depressurizing the gap 31, a pressure difference is generated between the gap 31 and the presser wound layer 13, and air contained in the refractory layer 12 that has been thermally expanded by heat generated when the uncrosslinked polyethylene material A is extruded. As shown in FIG. 5, the gas is sucked through the ventilation hole 13a of the tape having air permeability constituting the presser winding layer 13, for example, the nonwoven fabric tape 13, and promptly discharged to the outer surface of the presser winding layer 13, and further vacuumed. It is discharged to the outside of the extrusion apparatus 20 through the suction tube body 27. Since such a gas treatment is performed, it is possible to reliably prevent a problem that voids are formed in the interface between the presser wound layer 13 and the extruded insulator 14 or in the extruded insulator 14 during the extrusion coating of the material. it can.
[0016]
In this way, the uncrosslinked polyethylene material A is extrusion-coated around the presser winding layer 13, and then water-cooled through a cooling water tank (not shown) arranged at the subsequent stage of the extrusion molding apparatus 20, drums, etc. Take up around. Thereafter, this is put in a hot water tank (not shown) for silane crosslinking, and subjected to silane crosslinking treatment to form an extruded insulator 14.
After the extrusion insulator 14 is formed, the semiconductive layer 15, the shielding layer 16, the presser winding layer 17 and the sheath 18 are sequentially formed around this by a known method, and the refractory electric wire 10A is manufactured. The other refractory wires 10B and 10C are manufactured in the same manner, and the refractory wire 10 is manufactured by twisting three cores.
[0017]
【Example】
Specific examples of the present invention will be described. First, a refractory layer 12 is formed by winding a glass mica tape having a thickness of 0.18 mm onto a conductor 11 of a copper twisted wire having a conductor cross-sectional area of 38 mm ² in six layers by 1/2 lap winding. A presser winding layer 13 is formed by winding a non-woven tape having a weight per unit area of 45 g / m ² and a breathability of about 20 cm ³ / cm ² · sec (Fragile method) by 1/5 lap winding. The electric wire core 19 was obtained. Next, the electric wire core 19 is caused to run in the cross head 22 of the extrusion molding apparatus 20, and the inside of the cross head 22 is reduced to an absolute pressure of 200 mmHg while an organosilane compound is mixed around the electric wire core 19. Crosslinked polyethylene material A was extrusion coated to a thickness of 4 mm, cooled in a cooling water bath, and wound up on a drum. Then, this electric wire core 19 was immersed in 70 degreeC warm water for each drum under atmospheric pressure, the silane bridge | crosslinking process was performed, and the extrusion insulator 14 was formed.
[0018]
Thereafter, a semiconductive tape 15 is wound on the extruded insulator 14 by 1/6 lap winding to form a semiconductive layer 15, and a copper tape is 1/6 wrapped thereon. A shielding layer 16 is formed by layer winding, and a presser winding layer 17 is formed by winding a non-woven tape on the wrapping layer by 1/5, and a polyethylene material blended with a non-halogen flame retardant is further formed thereon. A sheath 18 was formed by extrusion coating to a thickness of 2.3 mm, and a high-voltage refractory electric wire for 6.6 kV was prototyped.
[0019]
In addition, in order to compare the electrical performance with this refractory electric wire, a conventional refractory electric wire, that is, as a presser winding layer, a polyester tape having a thickness of 35 μm without a vent hole for ventilation is wound in a single layer by 1/2 wrapping. The other structure was made of a refractory wire of the same material and size as the prototype wire (comparative example, with voids inside). Table 1 shows the results of comparing the electrical characteristics of these refractory wires.
[0020]
[Table 1]

[0021]
As can be seen from the above table, the silane cross-linked refractory wire of the present invention (with no void inside) has a partial discharge generation voltage (average value) of 10.5 kV, which is higher than the standard value of 6.9 kV, and has passed the test. . For this reason, partial discharge characteristics are improved and long-term insulation characteristics are ensured. In contrast, a refractory electric wire (comparative example, with voids inside) using a non-breathable polyester tape as a holding layer has a partial discharge generation voltage (average value) of 5.9 kV, which is lower than the standard value. Passed. For this reason, partial discharge characteristics are poor and it is difficult to ensure long-term insulation characteristics.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the refractory wire of the present invention is formed by wrapping a presser tape having a breathable layer provided with a fireproof layer, a presser wound layer, and a polymer insulating material on the conductor, and the presser wound layer having air permeability. Therefore, if the refractory layer is heated by the heat generated when the polymer insulation material is coated around the presser wound layer and the air or other gas contained in the layer expands thermally, it easily passes through the presser wound layer. Since the outer surface of the presser winding layer is released before the polymer insulating material is extrusion coated around the presser wound layer, the gas is trapped at the interface between the presser wound layer and the extruded insulator, or the extruded insulator There is no intrusion inside.
Therefore, voids are not formed at the interface between the presser winding layer and the extruded insulator or inside the extruded insulator, and the adhesion at the interface and the smoothness of the inner surface of the extruded insulator are not impaired. Therefore, the occurrence of partial discharge can be suppressed and the electric characteristics of the electric wire can be improved, the stable insulating characteristic can be maintained over a long period of time, and the life resistance of the electric wire can be improved.
[0023]
In addition, the method for producing a refractory wire according to the present invention includes forming a refractory layer and a presser wound layer on a conductor and extruding a polymer insulating material around the conductor to form an extruded insulator. The polymer insulation material is extrusion coated around the presser foot layer while reducing the gap between the molecular insulation materials, so that the air and other gases contained in the refractory layer can be surely and quickly removed before extrusion coating. Efficient refractory wires with excellent electrical properties, with no voids formed on the inner surface or inside of the extruded insulator, good adhesion between the presser wound layer and the extruded insulator, and no irregularities at the interface Can be manufactured well.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a refractory wire (three-core structure) according to the present invention.
2 is an enlarged partial side view showing an X region portion of the refractory wire shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing an extrusion molding apparatus for forming an extruded insulator of a refractory wire according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a crosshead of the extrusion molding apparatus.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which an extrusion insulator is extrusion coated around the presser winding layer using an extrusion molding apparatus.
FIG. 6 is a side view showing a conventional refractory wire.
[Explanation of symbols]
10 Fireproof wire (3-core structure)
10A refractory electric wire 10B refractory electric wire 10C refractory electric wire 11 conductor 12 refractory layer 13 presser winding layer 13A nonwoven fabric tape 13a vent hole 14 extruded insulator 15 semiconductive layer 16 shielding layer 17 presser winding layer 18 sheath 19 electric wire core 20 extrusion molding device 21 extrusion Machine 22 Crosshead 23 Head body 24 Die 25 Nipple 26 Vacuum suction means 27A Packing 27B Vacuum suction port 28 Vacuum pump 29 Pipe 30 Vacuum gauge 31 Clearance A Uncrosslinked polyethylene material

Claims

An extruded insulator made of a refractory layer, a presser wound layer and a polymer insulating material is provided on a conductor, and the presser wound layer is formed by winding a presser tape having air permeability, and the polymer insulating material is under atmospheric pressure. A fireproof electric wire characterized by being extrusion-coated and crosslinked .

The presser tape has a weight per unit area of 25 to 55 g / m. ^２2 And breathability is 60-10cm ^３3 / Cm ^２2 The refractory electric wire according to claim 1, wherein the refractory wire is a non-woven tape of sec (fragile method / single-ply / measured with a nozzle 4φ).

When a fireproof layer and a breathable presser foot layer are formed on the conductor, and a polymer insulating material is formed by extrusion coating around this layer, the gap between the presser wound layer and the polymer insulating material is reduced. On the other hand, a method for producing a refractory wire, characterized in that a polymeric insulating material is extrusion-coated at atmospheric pressure around the presser winding layer and crosslinked .

The presser wound layer has a weight per unit area of 25 to 55 g / m. ^２2 And breathability is 60-10cm ^３3 / Cm ^２2 4. The method for producing a refractory electric wire according to claim 3, wherein the method is made of a non-woven tape of sec (fragile method / single-ply / measured with a nozzle 4φ).