(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イソプロピルアルコールを溶媒とし、りん酸ビス（２エチルヘキシル）を溶質とする溶液であって、前記溶媒に対する前記溶質の濃度が１重量パーセント以上で且つ２重量パーセント以下に調整した溶液を撚り線加工されたアルミニウム導体に接触させた後に、前記溶媒を揮発させることで得られた、防食被膜を有するアルミニウム導体撚り線。
【請求項２】
イソプロピルアルコールを溶媒とし、りん酸ビス（２エチルヘキシル）を溶質とする溶液であって、前記溶媒に対する前記溶質の濃度が１重量パーセント以上で且つ２重量パーセント以下に調整した溶液を、ケーブルを製造するライン中で撚り線加工されたアルミニウム導体に接触させた後に、同じライン中で前記溶媒を揮発させて、前記アルミニウム導体に防食被膜を形成することを特徴とするアルミニウム導体撚り線の製造方法。
【請求項３】
ケーブルを製造するライン中に、イソプロピルアルコールを溶媒とし、りん酸ビス（２エチルヘキシル）を溶質とする溶液であって、前記溶媒に対する前記溶質の濃度が１重量パーセント以上で且つ２重量パーセント以下に調整した溶液を撚り線加工されたアルミニウム導体に接触させる防食処理槽と、同じラインで前記アルミニウム導体から前記溶媒を揮発させる脱気装置とを備えたことを特徴とする、防食被膜を有するアルミニウム導体撚り線の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム導体を使用した防食ケーブルとその製法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送電線や配電線には、アルミニウム導体が広く使用されている。例えばＡＣＳＲ（鋼心アルミニウム撚り線）やＯＰＧＷ（光ファイバ入り架空地線）は、撚り合わされたアルミニウム線を露出させた状態で布設する。また、配電線は、撚り合わせたアルミニウム導体に樹脂被覆をして布設する。いずれの場合においても、アルミニウムは丈夫な酸化皮膜に覆われているため、一般には耐食性の優れた軽量なケーブルとして利用される。ところが、例えば海岸に近い地域では塩素イオンによってアルミニウムの酸化皮膜が侵されて耐食性が低下する場合がある。
従って、こうした地域には高価な銅導体による送電線を使用するか、あるいはアルミニウム導体に防食処理を施した防食ケーブルが利用されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
アルミニウム導体に防食処理を施す方法としては、例えば、表面の酸化皮膜を厚くする陽極酸化処理法、新たな化学的な防食皮膜を形成するクロメート処理法やベイマイト処理法等が知られている。しかしながら、いずれの方法も、有効な防食皮膜を生成するには５分〜３０分程度の処理時間を必要とする。従って、いったんドラムに巻回したアルミニウム導体を処理槽に沈め、その後そのドラムを取り出して水洗等の後処理をするといった工程が必要になり、大型の設備と煩雑な工程が必要になるという難点があった。
【０００４】
また、上記のようにして素線の状態でアルミニウム導体に防食処理を施す場合のほか、撚り合わせた後のケーブルに防食処理を施すことも考えられる。この場合には、撚り線内部に侵入した防食処理液の除去が容易でない。もし、内部に酸性やアルカリ性の防食処理液が残留したままになると、アルミニウム導体や撚り線の芯材として使用される鋼心が腐食されるという問題もある。故に、より経済的で簡便なアルミニウム導体の防食処理方法の実用化が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
りん酸エステルにより表面処理をして防食皮膜を形成したアルミニウム導体を含むことを特徴とする防食ケーブル。
【０００６】
〈構成２〉
揮発性溶媒にりん酸エステルを溶解した溶液を、ケーブルを構成するアルミニウム導体に接触させた後、上記溶媒を揮発させることを特徴とするアルミニウム導体防食ケーブルの製造方法。
【０００７】
〈構成３〉
構成２に記載の防食ケーブルの製造方法において、揮発性溶媒にはイソプロピルアルコールを使用することを特徴とするアルミニウム導体防食ケーブルの製造方法。
【０００８】
〈構成４〉
構成２に記載の防食ケーブルの製造方法において、りん酸エステルには、りん酸ビス（２エチルヘキシル）を使用することを特徴とするアルミニウム導体防食ケーブルの製造方法。
【０００９】
〈構成５〉
アルミニウム導体を含むケーブルを製造するライン中にあって、走行中のアルミニウム導体に対して、揮発性溶媒にりん酸エステルを溶解した溶液を接触させる防食処理槽を備えたことを特徴とするアルミニウム導体防食ケーブルの製造装置。
【００１０】
〈構成６〉
アルミニウム導体を伸線する伸線機と、伸線後のアルミニウム導体を通過させる防食処理槽とを備え、この防食処理槽は、揮発性溶媒にりん酸エステルを溶解した溶液を上記アルミニウム導体に接触させる機構を備えたことを特徴とするアルミニウム導体防食ケーブルの製造装置。
【００１１】
〈構成７〉
構成５または６に記載の防食ケーブルの製造装置において、防食処理槽は、揮発性溶媒にりん酸エステルを溶解した溶液を収容した処理槽と、上記処理槽中を上記アルミニウム導体が通過するように案内して、当該アルミニウム導体を上記溶液に接触させる、ガイド機構を備えたことを特徴とするアルミニウム導体防食ケーブルの製造装置。
【００１２】
〈構成８〉
構成５または６に記載の防食ケーブルの製造装置において、防食処理槽は、揮発性溶媒にりん酸エステルを溶解した溶液を噴霧して、この溶液を上記アルミニウム導体に接触させるスプレーを備えたことを特徴とするアルミニウム導体防食ケーブルの製造装置。
【００１３】
〈構成９〉
構成５または６に記載の防食ケーブルの製造装置において、防食処理槽は、揮発性溶媒にりん酸エステルを溶解した溶液を滴下して、この溶液を上記アルミニウム導体に接触させる滴下装置を備えたことを特徴とするアルミニウム導体防食ケーブルの製造装置。
りん酸エステルにより表面処理をして防食皮膜を形成したアルミニウム導体を含むことを特徴とする防食ケーブル。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体例を用いて説明する。
図１は、本発明の防食ケーブルのアルミニウム導体表面処理方法を示す概略図である。
図の上部には、アルミニウム導体の横断面図を示す。この図に示すように、本発明の防食ケーブルのアルミニウム導体１は、りん酸エステルにより表面処理をして形成した防食皮膜２を備える。
【００１５】
このような処理は、例えば図の下部に示すような装置により実行される。図の防食処理槽３には、溶媒イソプロピルアルコール中に溶質ＰＯ(ＯＲ1)(ＯＲ2)ＯＨを溶解した溶液４が収容されている。この溶液に、アルミニウム導体１を浸漬し、その後溶媒を蒸発乾燥させて形成する。（）内はエチルヘキシルで、その構造例は後で紹介するが、ＲはＣ8Ｈ17等である。このりん酸エステルとしては、りん酸ビス（２エチルヘキシル）を挙げることができる。具体的には、例えば三菱レーヨン社製の防錆剤（レスコールＲ−１２４やレスコールＲ−２０４）を使用する。溶媒に対する溶質の濃度は１〜２重量パーセントが好ましい。これ以上希薄では防食処理が不十分になる。これ以上濃度が濃くても防食処理効果は変わらず不経済になる。
【００１６】
図２の（ａ）は、アルミニウム導体１の防食皮膜２の近傍の拡大断面図、（ｂ）は本発明に使用するりん酸エステルの分子構造例である。
この防食皮膜２は、アルミニウム１Ａの表面にあるアルミニウム酸化皮膜１Ｂの表面上に形成される。この防食皮膜２は、極性基２Ａと非極性基２Ｂとを持つ分子を含む。極性基２Ａは、アルミニウム表面に吸着する機能を持つ。非極性基２Ｂは、腐食性物質がアルミニウム酸化皮膜１Ｂに接触するのを妨げる機能を持つ。この分子がアルミニウム酸化皮膜１Ｂ全面を覆うように表面処理をすれば、良好な防食皮膜が形成される。なお、溶液中に微量の界面活性剤を添加することにより、アルミニウムとの親和性が高まるとともに、撚り線に使用した場合に、溶液が撚り線間に効率よく浸透する機能が高まる。（ｂ）に示すりん酸部分が極性基で、エチルヘキシル部分が非極性基である。
【００１７】
さらに、実験によれば、図のようなアルミニウム導体の表面処理は、極めて短時間で終了させることができることが判明した。具体的には、アルミニウム導体に数秒から十数秒間上記溶液を接触させた後上記溶媒を揮発させるだけで防食処理が完了する。従って、溶媒としてイソプロピルアルコールのような揮発性の高いものを使用すれば、アルミニウム導体を含むケーブルを製造するライン中で、走行中のアルミニウム導体に対して溶液を接触させることで、防食処理が可能になる。また、溶媒が揮発してしまえば処理が完了するから水洗等の後処理も不要であるという効果がある。溶剤には、イソプロピルアルコールが最適であるが、他のアルコール例えばメタノールやエタノール等を使用することもできる。
【００１８】
図３は、本発明によるアルミニウム導体を含むケーブルを製造するラインの例で、（ａ）は伸線ライン、（ｂ）は撚り線ラインの概略側面図である。
（ａ）において、サプライドラム６に巻回されたアルミニウム導体１は、伸線機７で細線化されて巻き取りドラム９に巻き取られる。このライン中に、伸線後のアルミニウム導体１を通過させて、図１を用いて説明したような溶液をアルミニウム導体１に接触させる機能を持つ防食処理槽８を配置する。なお、溶液中の溶媒は例えばこの防食処理槽１３のアルミニウム導体出口部分に設けた図示しない脱気装置により揮発させられ回収される。
【００１９】
また、（ｂ）において、多数のサプライドラム１１に巻回されたアルミニウム導体１は、撚り線機１２で撚り合わされて巻き取りドラム１４に巻き取られる。
このライン中に、撚り線後のアルミニウム導体１を通過させて、図１を用いて説明したような溶液をアルミニウム導体１に接触させる機能を持つ防食処理槽８を配置する。溶媒の揮発処理は伸線ラインと同様に行う。防食処理槽８には、撚り線後の各アルミニウム導体１の表面全体に溶液が接触するように、溶液を撚り線内部に浸透させる機構をもうければよい。また、イソプロピルアルコールのような揮発性溶媒は、アルミニウム導体や撚り線中心部に配置した亜鉛メッキ鋼線に対する腐食性がないので、たとえ揮発処理が不十分で撚り線内部に溶液が残留しても弊害がない。その後時間の経過とともに溶媒が揮発して防食皮膜が形成される。
【００２０】
図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ防食処理槽の各種の具体例概略横断面図である。
（ａ）において、アルミニウム導体１は、防食処理槽１３Ａ中の１対のガイドローラ１７を経由して防食処理槽１３Ａから引き出される。アルミニウム導体１は、処理槽１８内に収容した溶液４中を通過するように案内される。溶液４は図１を用いて説明した構成のものである。アルミニウム導体１の溶液４中の通過時間を数秒程度に選定しておく。上記の１対のガイドローラ１７に替えて、アルミニウム導体１を案内することのできる様々なガイド機構を使用してさしつかえない。処理槽１８の形状はこれに応じて任意に変更してよい。なお、この図の各防食処理槽１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃには、それぞれ溶媒を揮発させるための機構が設けられているが、その構成は既知のものであるから図示を省略した。
【００２１】
（ｂ）において、アルミニウム導体１を撚り合わせた撚り線２０は、処理槽２１の内部を数秒間通過して防食処理槽１３Ｂから引き出される。ここで、処理槽２１の内側面の適当な箇所にスプレー２２が取り付けられている。スプレー２２からは上記溶液４が噴霧される。撚り線２０の外周面に接触した溶液４は処理槽２１の底に流れ落ちて回収され、ポンプ２３を通じて再びスプレー２２に還流する。スプレー２２に送られる溶液４の濃度を一定に保持するための機構も別途設けられるが、その部分は既知のためここでは図示を省略した。
【００２２】
（ｃ）において、防食処理槽１３Ｃの上部にはシャワーノズル状の滴下装置２５が配置されている。アルミニウム導体１を撚り合わせた撚り線２０は、この滴下装置２５の直下を数秒間通過して防食処理槽１３Ｃから引き出される。滴下装置２５からは上記溶液４が滴下される。撚り線２０の外周面に接触した溶液４は回収槽２６に流れ落ちて回収され、ポンプ２７を通じて再び滴下装置２５に還流する。回収槽２６中の溶液４の濃度を一定に保持するための機構も別途設けられるが、ここでは図示を省略した。なお、図４の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の防食処理槽は、いずれも、伸線ラインにも撚り線ラインにも共通して採用することができる。
【００２３】
以上のような方法により、アルミニウム導体に伸線や撚り線ライン中で防食処理を施すことが可能になった。しかも防食処理槽には大規模な設備は不要である。従って、防食処理のための特別の工程を必要とせず、しかも、防食処理後の別工程による後処理も不要になり、全体として防食ケーブルの製造のコストダウンを図ることができる。上記の本発明は、ＡＣＳＲ（鋼芯アルミニウム撚り線）やＯＰＧＷ（光ファイバ入り架空地線）、アルミニウム導体を使用した配電線、被覆線その他の防食処理に広く利用することができる。
【００２４】
【実施例】
以下本発明の効果を実証するための実施例を紹介する。
（１）防食処理液の調整
図５（ａ）は実証試験に使用した防食処理溶液の例である。
溶液Ａは溶媒イソプロピルアルコール中に溶質ＰＯ(ＯＲ1)(ＯＲ2)ＯＨを溶解したもので、溶媒に対する溶質の濃度はいずれも２．０重量パーセントである。
【００２５】
（２）防食処理方法
図３（ａ）に示した伸線ラインでは、伸線機７を出たアルミニウム導体を、図４（ａ）に示した防食処理槽１３Ａを使用して１秒間溶液４に接触させてから、溶媒を室温で揮発させて乾燥させた。図３（ｂ）に示した撚り線ラインでは、撚り線機１２を出た撚り線を図４（ｃ）に示した防食処理槽１３Ｂ使用して１秒間溶液４に接触させてから、溶媒を室温で揮発させて乾燥させた。いずれの場合にも、防食処理前にアルミニウム導体の脱脂処理はしていない。
【００２６】
（３）評価試験
防食効果の評価は次の試験で行った。
１）塩水噴霧試験
この試験は、ＪIＳ・Ｚ・２３７１に準じたもので、防食処理後の試料に対して、５％の濃度の食塩水を摂氏３５度の環境下で１０００時間噴霧してその結果を評価した。
２）塩水浸漬試験
この試験は、防食処理後の試料を、５％の濃度の食塩水中に浸漬して、食塩水を摂氏６０度に保持した状態で１０００時間放置してその結果を評価した。
３）評価方法
【００２７】
試験終了後、アルミニウム導体表面に生成された腐食生成物を除去し、試験前のアルミニウム導体の重量から試験後のアルミニウム導体の重量を差し引いて、その差を単位ｍｇで図中に表示した。アルミ単線も撚り線も共に、重量の差の値は、直径２．６ｍｍ、長さ３００ｍｍのアルミニウム線１本あたりのものである。例えば図の（ａ）の防食処理なしのアルミ単線の場合、試験後は４．０８ｍｇ重量が減少しており、試験によってこれだけの重量のアルミニウム導体が腐食したことがわかる。これに比べて溶液Ａを使用して防食処理をしたアルミ単線は０．６７ｍｇの減少しかない。また、溶液Ｂを使用して防食処理をしたアルミ単線は１．１５ｍｇの減少しかない。
【００２８】
試験後の防食処理なしのものの試料表面は、アルミ単線の場合も撚り線の場合も共に白色に変化しており、腐食生成物が付着していた。防食処理をした試料は試験前とほぼ同等の金属光沢を保持していた。これだけ過酷な試験を行っても、上記の防食処理は十分に効果があることが判明した。従来方法による防食処理も同様の効果を得ることができるが、本発明の防食処理はケーブル製造ライン中で短時間に高速処理を行っても従来と同等の防食処理が可能な点に特徴がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上のような方法によれば、アルミニウム導体に数秒間処理用の溶液を接触させてからその後数秒間から数十秒間乾燥をさせることによって、良好な防食皮膜ができるので、防食処理工程を簡素化できる。従って、アルミニウム導体の伸線ラインやアルミニウム導体撚り合わせライン中に防食処理工程を組込むことが可能になる。故に、ドラムに巻回したケーブルを防食処理する従来の方法では、ドラムに巻回できるケーブル量で防食処理できるケーブルの長さが制限されるが、この発明ではそのような制限は無い。即ち、連続的に長尺ケーブルの防食処理をすることができるという効果がある。
【００３０】
また、従来のようにいったんドラムに巻いてから処理液に浸漬するといった処理は不要になり、処理設備も十分に小型化できる。さらに、放置しても残留しない揮発性溶媒を使用すれば、撚り合わせ後の撚り線に防食処理をしても、溶液の残留について配慮をする必要が無くなる。従って、撚り合わせ後の撚り線への一括防食処理により、各アルミニウム導体に個別に防食処理をする場合に比べてさらに設備を簡素化できるという効果がある。また、これにより、海岸に近い地域等の高腐食性雰囲気で実用になる安価なアルミニウム導体防食ケーブルを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の防食ケーブルのアルミニウム導体表面処理方法を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、アルミニウム導体１の防食皮膜２の近傍の拡大断面図、（ｂ）は本発明に使用するりん酸エステルの分子構造例である。
【図３】本発明によるアルミニウム導体を含むケーブルを製造するラインの例で、（ａ）は伸線ライン、（ｂ）は撚り線ラインの概略側面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ防食処理槽の各種の具体例概略横断面図である。
【図５】（ａ）は実証試験に使用した防食処理溶液の例である。
【符号の説明】
１  アルミニウム導体
２  防食皮膜
３  処理槽３
４  溶液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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