JPH06187851A - 架空送電線用繊維強化複合素線の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長尺炭化硅素繊維により強化され、複数本の
芯線を有し、アルミニウム又はアルミニウム合金で芯線
間が隙間なく充填され且つ芯線が接着強度高く被覆され
た架空送電線用繊維強化複合素線の製造方法を提供す
る。 【構成】 長尺炭化硅素繊維２６とアルミニウム２７の
中間複合材からなるプリフォームワイヤ２８複数本を芯
線とし、連続押出機２２に、プリフォームワイヤ２８の
本数と同数の挿入穴２３を有するニップル２４を装着
し、そのニップル２４の挿入穴２３にプリフォームワイ
ヤ２８を連続的に挿通し、連続押出機２２のダイボック
ス２０にアルミニウム又はアルミニウム合金ワイヤーロ
ッド２５を供給して芯線をアルミニウム又はアルミニウ
ム合金２９で被覆して複合素線３０を製造するようにし
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、架空送電線用繊維強化
複合素線の製造方法に係り、特に長尺炭化硅素繊維とア
ルミニウムの中間複合材からなるプリフォームワイヤ複
数本を芯線とする架空送電線用繊維強化複合素線の製造
方法及び製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】架空送電線用繊維強化複合素線の製造方
法は、短繊維で強化する方法については、特開平２−１
８１３０３号公報に開示されている繊維強化アルミ線の
製造方法が一般に知られている。この方法では、予めア
ルミニウムに強化用短繊維を分散して固化して製造した
短繊維分散材を、鋳造間際の位置でアルミニウム溶湯中
に添加し、その後ベルト・アンド・ホイール方式等を用
いた連続鋳造法を行い、短繊維を複合したインゴットを
圧延・伸線することにより、複合素線が製造される。

【０００３】また、短繊維で強化する方法については、
一般的な繊維強化複合材製造方法として、金属箔あるい
は薄板と短繊維を重ね合わせていく方法が知られてい
る。この方法では、ホットプレスにより高温で圧力を加
えながら短繊維と金属箔あるいは薄板状のマトリクスを
拡散結合させることにより、繊維強化複合材が製造され
る。

【０００４】また、長尺繊維で強化する方法について
は、一般的な繊維強化複合材製造方法として溶融浸透法
が知られている。この方法では、繊維束を溶湯中に通し
て連続的に引上げあるいは引き下ろして連続的に複合さ
せることにより、繊維強化複合材が製造される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た短繊維で強化する方法は、どちらの方法も、長尺繊維
を複合させるには適していない。なぜなら、特開平２−
１８１３０３号公報に記されている繊維強化アルミ線の
製造方法では、圧延伸線プロセスにおいて、長尺繊維は
アルミニウムのようには塑性変形に耐えられないので、
長尺繊維が断線する可能性が高いため適さず、また金属
箔あるいは薄板と短繊維を重ね合わせていく製造方法で
は、ホットプレスを用いた拡散結合法あるいは高圧鋳造
法を用いることになるので、１０００メートル程にも達
する長尺繊維を連続的に複合して素線とすることは困難
であるため、適していない。

【０００６】また、溶融浸透法により長尺繊維を複合さ
せる方法は、架空送電線に使用する素線を製造するには
適していない。なぜなら、この方法では、溶湯に通され
る繊維束のフィラメント数（１束の繊維数）がある範囲
内に限定されてしまうので素線径が小さいものしか製造
できないという不自由さがあるうえに、ダイスによりし
ぼって素線形状を成形する過程で繊維が表面に露出する
ことがあるという問題があったからである。

【０００７】また、長尺繊維を複合させた架空送電線用
複合素線については、本出願人が先に出願した架空送電
線があるのでこの提案について図５及び図６を用い以下
に説明する。図５、図６の提案では、アルミ１１と長尺
繊維１２を複合したプリフォームワイヤ１３を中心部に
有し、その外周にアルミ１１と短尺繊維１４を複合した
短尺繊維複合層１５を有し、さらにその外周にアルミ１
１単体の最外層１６を設けた複合素線１７を構成してい
る。しかしながら、この方法では、短尺繊維１４により
長尺繊維１２とその外側のアルミ１１の一体性を強化し
ているので、長尺繊維で強化した複合素線を製造するこ
とはできるが、長尺繊維を含むプリフォームワイヤを複
数本複合させることができなかったため、繊維体積率の
調節が困難であるという問題があった。

【０００８】ところで、繊維強化型ではないが被覆アル
ミと長尺の芯線の一体性のよい架空送電線用素線の製造
方法としてＡＳ線（アルミ被鋼線）の製造方法がある。
これを図４を用い説明する。この方法は、長尺の鋼線１
を芯線２とし、連続押出機３に、１個の挿入穴４を有す
るニップル５を装着し、そのニップル５の挿入穴４に鋼
線１を連続的に挿通し、連続押出機３のダイボックス６
にアルミニウムワイヤーロッド７を供給して．芯線２の
周囲にアルミニウム８を連続的に押出しながら芯線２に
張力を加えてダイス９中を引き出すものであり、芯線２
の外周１０とアルミニウム８は摩擦圧接によりほぼ完全
に一体化される。

【０００９】このＡＳ線（アルミ被鋼線）の製造方法を
応用した方法として、連続押出機に、１個の挿入穴を有
するニップルを装着し、そのニップルの挿入穴に長尺繊
維を含むプリフォームワイヤを複数本同時に挿通して連
続的に供給し、連続押出機のダイボックスにアルミニウ
ムワイヤーロッドを供給してプリフォームワイヤの周囲
にアルミニウムを連続的に押出しながらプリフォームワ
イヤに張力を加えてダイス中を引き出すことにより、ア
ルミニウムでプリフォームワイヤを被覆して長尺繊維を
含むプリフォームワイヤ複数本をアルミニウムに複合さ
せた素線を製造する方法が考えられる。

【００１０】しかしながらこの方法では、長尺繊維を含
むプリフォームワイヤの本数を調節することにより繊維
体積率の調節をすることはできるが、芯線とする複数本
のプリフォームワイヤが互いに接触し合ったまま供給さ
れてしまうため、プリフォームワイヤ間にアルミニウム
が浸透しにくく、従って芯線間にアルミニウムが十分充
填されず隙間が生じてしまうため、製造された素線に計
算予測強度が得られないという問題があった。

【００１１】以上述べたように、長尺炭化硅素繊維によ
り強化され、複数本の芯線を有し、アルミニウム又はア
ルミニウム合金で芯線間が隙間なく充填され且つ芯線が
被覆された架空送電線用繊維強化複合素線を製造するこ
とはできなかった。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、長尺炭化硅素繊維により強化され、複数本の芯線を
有し、アルミニウム又はアルミニウム合金で芯線間が隙
間なく充填され且つ芯線が接着強度高く被覆された架空
送電線用繊維強化複合素線の製造方法及び製造装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、長尺炭化硅素繊維とアルミニウムの中間複
合材からなるプリフォームワイヤ複数本を芯線とし、連
続押出機に、プリフォームワイヤの本数と同数の挿入穴
を有するニップルを装着し、そのニップルの挿入穴にプ
リフォームワイヤを連続的に挿通し、連続押出機のダイ
ボックスにアルミニウム又はアルミニウム合金ワイヤー
ロッドを供給して芯線をアルミニウム又はアルミニウム
合金で被覆して複合素線を製造するようにしたものであ
る。

【００１４】

【作用】本発明によれば、長尺炭化硅素繊維とアルミニ
ウムの中間複合材からなるプリフォームワイヤ複数本を
芯線とし、連続押出機に、プリフォームワイヤの本数と
同数の挿入穴を有するニップルを装着し、そのニップル
の挿入穴にプリフォームワイヤを連続的に挿通し、連続
押出機のダイボックスにアルミニウム又はアルミニウム
合金ワイヤーロッドを供給して芯線をアルミニウム又は
アルミニウム合金で被覆しており、１個の挿入穴に挿通
されるプリフォームワイヤは１本だけなので、複数本の
プリフォームワイヤはニップルの挿入穴の配置に従い相
互に所定の間隔を隔てたままダイボックス内に供給され
るため、プリフォームワイヤ間にアルミニウム又はアル
ミニウム合金が十分に浸透されることになり、従って、
長尺炭化硅素繊維により強化され、複数本の芯線を有
し、アルミニウム又はアルミニウム合金で芯線間が隙間
なく充填され且つ芯線が接着強度高く被覆された架空送
電線用繊維強化複合素線を製造することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００１６】最初に本発明の架空送電線用繊維強化複合
素線３０の製造装置１８を図１により説明する。

【００１７】図１に示したように、製造装置１８は、以
下に説明するような構造のニップル２４及び連続押出機
２２から構成されている。

【００１８】ニップル２４は円筒状の外周を有し、図２
に示したように所望する芯線の本数（本実施例では７
本）と同数（本実施例では７個）の挿入穴２３を同心円
上にレイアウトされて有するものである。

【００１９】一方、連続押出機２２は、本体３１の中央
部にダイボックス２０を備え、ダイボックス２０の両脇
口からワイヤーロッド状の被覆材をダイボックスに供給
する回転ロール２１をダイボックス２０の両脇に有して
いる。また連続押出機２２は、所定の内径のダイス１９
をダイボックス２０の押出側出口に隙間なく臨ませて有
し、またこのダイス１９を固定するダイスホルダー３２
をダイス１９の外周面を取り囲むように有している。こ
のダイスホルダー３２は、直線状に押出される複合素線
３０の進行を妨げないように、ダイス１９の出口側にダ
イスの中心線に沿って十分な間隔を保つ形状をしてい
る。また連続押出機２２は、挿入側に、ニップルを装着
するニップルホルダー３３を有している。

【００２０】このような構造の連続押出機２２に、上記
ニップル２４が、挿入穴２３の出口をダイボックス２０
のニップル挿入口に臨ませて、ニップルホルダー３３に
より装着されている。

【００２１】次に、本発明の架空送電線用繊維強化複合
素線３０の製造方法を以下に説明する。

【００２２】上記の製造装置１８に、芯線への被覆材と
してアルミニウムワイヤーロッド２５を、回転ロール２
１に掛けて装着する。また製造装置１８に、長尺炭化硅
素繊維２６とアルミニウム２７の中間複合材からなる所
定の径（本実施例では外径０．５ミリメートル）のプリ
フォームワイヤ２８を、所望の繊維体積率を得るために
設定した本数（本実施例では７本）装着するが、このと
き、これらのプリフォームワイヤ２８は、ニップル２４
の挿入穴２３に、１個の挿入穴に１本ずつ平行に挿通さ
れ、ダイス１９の出口側まで挿通されて製造装置１８に
装着される。

【００２３】以上のように材料を装着した後、製造装置
１８を運転し、以下のように工程を進める。

【００２４】製造装置１８に装着されたアルミニウムワ
イヤーロッド２５を、４５０〜５００℃に加熱して、回
転ロール２１によりダイボックス２０内に供給して溶融
させ被覆用アルミニウム２９とする。この被覆用アルミ
ニウム２９の中へ、上述のようにダイス１９の出口側ま
で挿通されて製造装置１８に装着されたプリフォームワ
イヤ２８を、ダイス１９の出口側から連続的に平行に引
っ張り、相互に所定の間隔を保たせて連続的に送り込
む。

【００２５】このようにしてプリフォームワイヤ２８間
に被覆用アルミニウム２９を十分浸透し、これらのプリ
フォームワイヤ２８とその最外周を包む被覆用アルミニ
ウム２９を、プリフォームワイヤ２８を平行に保ったま
まダイス１９側に連続的に押出し、被覆用アルミニウム
２９で被覆し且つ一体的に接着し、ダイス１９を通過さ
せることにより所望の素線形状（本実施例では外径２．
４ミリメートルとした）に成形して、外径２．４ミリメ
ートルで繊維体積率１２％の、アルミニウム充填率の高
い架空送電線用繊維強化複合素線３０を製造できる。

【００２６】次に上記実施例の作用を述べる。

【００２７】上記製造方法によれば、１個の挿入穴２３
に挿通されるプリフォームワイヤ２８は１本だけなの
で、複数本のプリフォームワイヤ２８はニップル２４の
挿入穴２３の配置に従い相互に所定の間隔を隔てたまま
平行にダイボックス２０内に供給されるため、プリフォ
ームワイヤ２８間に被覆用アルミニウム２９が十分に浸
透されることになり、従って、図３に示すように長尺炭
化硅素繊維２６により強化され、複数本のプリフォーム
ワイヤ２８を平行に有し、被覆用アルミニウム２９でそ
の間が隙間なく充填され且つプリフォームワイヤ２８自
身のアルミニウム２７の外周が被覆用アルミニウム２９
と溶け合って一体化して接着強度高く被覆された架空送
電線用繊維強化複合素線３０を製造することができ、ま
た連続押出機のダイスを交換することにより任意の径の
複合素線を製造でき、またニップルを交換することによ
り任意の繊維体積率の複合素線を製造できる。

【００２８】なお、図１の実施例においてはニップル２
４を固定とし、プリフォームワイヤを平行に保って供給
する例で説明したが、本発明はこれに限定されず、ニッ
プル２４を回転自在とし、供給側にある７本のプリフォ
ームワイヤ２８全体をニップル２４の軸を中心にして回
転させることにより、ニップル２４とダイス１９との間
でプリフォームワイヤ２８に撚りを掛けながら、連続的
にプリフォームワイヤ２８を供給してもよい。このよう
に撚りを掛けながらプリフォームワイヤ２８を供給する
ことで、被覆用アルミニウム２９が撚りの掛かったプリ
フォームワイヤ２８間に隙間なく充填され、この撚りの
掛かった複数本のプリフォームワイヤ２８全体とその最
外周を包む被覆用アルミニウム２９を、ダイス１９側に
連続的に押出し、被覆用アルミニウム２９で被覆し且つ
一体的に接着し、ダイス１９を通過させることにより所
望の素線形状の架空送電線用繊維強化複合素線を製造す
ることができる。この方法を用いて製造された架空送電
線用繊維強化複合素線は、芯線を撚線状に有しているの
で、可撓性が向上され、また高い繊維体積率を達成する
こともできる。

【００２９】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、長尺繊維
により強化され、複数本の芯線を有し、アルミニウム又
はアルミニウム合金で芯線間が隙間なく充填されて強度
が向上し且つ芯線が接着強度高く被覆された架空送電線
用繊維強化複合素線を連続的に製造することができる。

【００３０】また色々な種類のレイアウトの挿入穴を有
するニップルを揃えておくことにより、ニップルを交換
するだけで色々な構造及び繊維体積率の架空送電線用繊
維強化複合素線を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】図１の実施例におけるニップルの挿入穴の配置
を示す図である。

【図３】本発明の製造方法により製造された架空送電線
用繊維強化複合素線の拡大断面図である。

【図４】ＡＳ線の製造装置を示す図である。

【図５】本出願人が先に出願した提案の送電線の長さ方
向の断面構造を示す図である。

【図６】図５の送電線の径方向の断面構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１８ 架空送電線用繊維強化複合素線の製造装置 １９ ダイス ２０ ダイボックス ２１ 回転ロール ２２ 連続押出機 ２３ 挿入穴 ２４ ニップル ２５ アルミニウムまたはアルミニウム合金ワイヤーロ
ッド ２６ 長尺炭化硅素繊維 ２７ アルミニウム ２８ プリフォームワイヤ ２９ アルミニウムまたはアルミニウム合金 ３０ 複合素線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺炭化硅素繊維とアルミニウムの中間
   複合材からなるプリフォームワイヤ複数本を芯線とし、
   連続押出機に、プリフォームワイヤの本数と同数の挿入
   穴を有するニップルを装着し、そのニップルの挿入穴に
   プリフォームワイヤを連続的に挿通し、連続押出機のダ
   イボックスにアルミニウム又はアルミニウム合金ワイヤ
   ーロッドを供給して芯線をアルミニウム又はアルミニウ
   ム合金で被覆して複合素線を製造することを特徴とする
   架空送電線用繊維強化複合素線の製造方法。
2. 【請求項２】 長尺炭化硅素繊維とアルミニウムの中間
   複合材からなるプリフォームワイヤ複数本を芯線とし、
   連続押出機に、プリフォームワイヤの本数と同数の挿入
   穴を有するニップルを装着し、そのニップルの挿入穴に
   プリフォームワイヤを連続的に平行に挿通すると共に連
   続押出機のダイボックスにアルミニウム又はアルミニウ
   ム合金ワイヤーロッドを供給して芯線をアルミニウム又
   はアルミニウム合金で被覆して複合素線を製造すること
   を特徴とする架空送電線用繊維強化複合素線の製造方
   法。
3. 【請求項３】 長尺炭化硅素繊維とアルミニウムの中間
   複合材からなるプリフォームワイヤ複数本を芯線とし、
   連続押出機に、プリフォームワイヤの本数と同数の挿入
   穴を有するニップルを回転自在に装着し、そのニップル
   の挿入穴にプリフォームワイヤを挿通すると共に撚りを
   掛け、連続押出機のダイボックスにアルミニウム又はア
   ルミニウム合金ワイヤーロッドを供給して撚芯線をアル
   ミニウム又はアルミニウム合金で被覆して複合素線を製
   造することを特徴とする架空送電線用繊維強化複合素線
   の製造方法。
4. 【請求項４】 長尺炭化硅素繊維とアルミニウムの中間
   複合材からなるプリフォームワイヤ複数本を芯線とする
   架空送電線用繊維強化複合素線の製造装置において、プ
   リフォームワイヤの本数と同数の挿入穴を有するニップ
   ルと、アルミニウム又はアルミニウム合金ワイヤーロッ
   ドをダイボックス内に挿入させる回転ロールと、芯線が
   アルミニウム又はアルミニウム合金で被覆された複合素
   線形状を成形するダイスを備えたことを特徴とする架空
   送電線用繊維強化複合素線の製造装置。