(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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いることを特徴とする耐火電線。
【請求項２】
前記押えテープは、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）の不織布テープであることを特徴とする請求項１記載の耐火電線。
【請求項３】
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耐火電線の製造方法。
【請求項４】
前記押え巻き層は、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）の不織布テープで形成されていることを特徴とする請求項３記載の耐火電線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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】
0003813389.tif 000002
【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
【図１】
0003813389.tif 000003
【図２】
0003813389.tif 000004
【図３】
0003813389.tif 000005
【図４】
0003813389.tif 000006
【図５】
0003813389.tif 000007
【図６】
0003813389.tif 000008