ケーブルには、100 キロボルトを超える電力を伝送するスーパーテンション パワー ケーブルから通信ケーブルに至るまで、さまざまな用途に合わせてさまざまなサイズがあります。 後者は過去に銅の導体を利用していましたが、これらは、はるかに小さなケーブルでより多くの情報を運ぶ光ファイバーケーブルに取って代わられました. 中間には、住宅配線用に使用される一般的なケーブル、その他のフレキシブル ケーブル、超張力ケーブルの電圧よりも低い電圧の電力ケーブルがあります。 さらに、鉱物絶縁ケーブル (工場、ホテル、船上など、火事による燃焼からの固有の保護が重要な場所で使用される)、エナメル線 (電気として使用される) など、より特殊なケーブルがあります。モーターの巻線)、チンセル ワイヤ (電話の受話器の巻き線接続に使用)、クッカー ケーブル (歴史的にはアスベスト絶縁体を使用していましたが、現在は他の材料を使用) などです。

材料とプロセス

コンダクター

ケーブルの導体として使用される最も一般的な材料は、導電性があるため、常に銅です。 銅を導体にする前に、高純度に精製する必要があります。 鉱石またはスクラップからの銅の精製は、XNUMX 段階のプロセスです。

1. 不要な不純物を除去し、銅陽極を鋳造するための大型炉での火精錬
2. 硫酸を含む電池で電解精製し、そこから非常に純粋な銅がカソードに堆積します。

現代のプラントでは、銅カソードがシャフト炉で溶解され、連続的に鋳造され、銅棒に圧延されます。 このロッドは、一連の正確な金型を通して銅を引っ張ることにより、伸線機で必要なサイズに引き下げられます。 従来、伸線作業は中央の XNUMX か所で行われ、多くの機械でさまざまなサイズのワイヤが製造されていました。 最近では、小規模な自律型工場が独自の小規模な伸線作業を行っています。 一部の特殊な用途では、銅導体は、スズ、銀、または亜鉛などの金属コーティングでメッキされます。

アルミニウム導体は架空送電ケーブルで使用され、銅に比べて劣る伝導率を補う以上に軽量化されています。 アルミニウム導体は、加熱されたアルミニウムのビレットを押し出しプレスを使用して金型から押し出すことによって作られます。

より特殊な金属導体は、特定の用途に特殊な合金を利用します。 カドミウム-銅合金は、架空架線 (鉄道で使用される頭上導体) や電話の受話器で使用される錦糸線に使用されています。 カドミウムは、純銅に比べて引張強度を高め、架線が支柱間で垂れ下がらないようにするために使用されます。 ベリリウム銅合金も特定の用途で使用されます。

通信を伝送するための高光学品質ガラスの連続フィラメントからなる光ファイバーは、1980 年代初頭に開発されました。 これには、まったく新しい製造技術が必要でした。 四塩化ケイ素を旋盤内で燃焼させ、素材に二酸化ケイ素を堆積させます。 二酸化ケイ素は、塩素雰囲気で加熱することによりガラスに変換されます。 次に、サイズに合わせて描画され、保護コーティングが適用されます。

絶縁

さまざまな種類のケーブルに多くの絶縁材料が使用されています。 最も一般的なタイプは、PVC、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE)、ポリアミドなどのプラスチック材料です。 いずれの場合も、プラスチックは技術仕様を満たすように配合され、押出機を使用して導体の外側に適用されます。 場合によっては、特定の用途のためにプラスチックコンパウンドに材料を追加することができます。 たとえば、一部の電力ケーブルには、プラスチックを架橋するためにシラン化合物が組み込まれています。 ケーブルを地中に埋める場合は、シロアリが絶縁体を食べるのを防ぐために殺虫剤が追加されます。

一部のフレキシブル ケーブル、特に地下鉱山のフレキシブル ケーブルでは、ゴム絶縁体が使用されています。 さまざまな仕様を満たすために数百の異なるゴム配合が必要であり、専門のゴム配合施設が必要です。 ゴムは導体に押し出されます。 また、高温の亜硝酸塩または加圧液体のいずれかの浴を通過させて加硫する必要があります。 隣接するゴム絶縁導体がくっつくのを防ぐために、それらはタルク粉末を通して引き出されます。

ケーブル内部の導体は、紙 (鉱物油または合成油に浸したもの) や雲母などの絶縁体で包まれている場合があります。 次いで、典型的にはプラスチック押し出しによって外側シースが適用される。

無機絶縁 (MI) ケーブルを製造する XNUMX つの方法が開発されました。 XNUMXつ目は、銅管に多数の固体銅導体が挿入されており、その間のスペースに酸化マグネシウム粉末が充填されています。 次に、アセンブリ全体が一連のダイを通して必要なサイズに引き下げられます。 もうXNUMXつの技術は、粉末で分離された導体の周りに銅のスパイラルを連続的に溶接することです。 使用中、MI ケーブルの外側の銅シースはアース接続であり、内側の導体は電流を運びます。 外層は必要ありませんが、美的理由から PVC シースを指定する顧客もいます。 MI ケーブルの主な利点は燃えないことであり、PVC シースはこの利点をいくらか無効にするため、これは逆効果です。

近年、火災時のケーブルの挙動は、次の XNUMX つの理由から注目を集めています。

1. 従来の断熱材であるほとんどのゴムやプラスチックは、火災の際に大量の煙や有毒ガスを放出し、注目を集める多くの火災事故では、これが主な死亡原因となっています。
2. ケーブルが燃え尽きると、導線が接触して回路が融着し、電力が失われます。 これにより、プラスチック材料とゴム材料の両方で低煙発火 (LSF) コンパウンドが開発されました。 ただし、火災時の最高のパフォーマンスは常に MI ケーブルから得られることを認識しておく必要があります。

特定のケーブルには、多くの特殊な材料が使用されています。 スーパーテンションケーブルは、絶縁と冷却の両方の特性のためにオイルが充填されています。 他のケーブルは、MIND、ワセリン、または鉛シースとして知られる炭化水素グリースを使用しています。 エナメル線は通常、クレゾールに溶かしたポリウレタン エナメルでコーティングして作られます。

ケーブル製造

多くのケーブルでは、個々の絶縁導体が撚り合わされて特定の構成を形成しています。 個々の導体を含む多数のリールが、ケーブルが機械を通して引き出されるときに中心軸の周りを回転します。 座礁 & レイアップ.

一部のケーブルは、機械的損傷から保護する必要があります。 これはしばしば 編組、 フレキシブル ケーブルの外部絶縁体の周りに材料が織り込まれ、各ストランドがらせん状に何度も交差するようになっています。 このような編組ケーブルの例 (少なくとも英国では) は、電気アイロンで使用されるもので、織物の糸が編組材料として使用されます。 他のケースでは、鋼線が編組に使用され、操作は次のように呼ばれます。 装甲。

付帯業務

より大きなケーブルは、直径数メートルまでのドラムで提供されます。 従来、ドラムは木製でしたが、スチール製のドラムが使用されています。 木製のドラムは、機械または空気圧釘打機を使用して製材を釘付けすることによって作られます。 木材の腐敗を防ぐために、銅クロムヒ素防腐剤が使用されています。 小さいケーブルは通常、段ボールのリールで提供されます。

ケーブルの両端を接続する操作。 接合、 遠隔地で実施する必要があるかもしれません。 接合部は、良好な電気接続を備えている必要があるだけでなく、将来の環境条件にも耐えられる必要があります。 使用される接合剤は一般にアクリル樹脂であり、イソシアネート化合物とシリカ粉末の両方が組み込まれています。

ケーブル コネクタは、通常、棒材から製造する自動旋盤で真鍮で作られています。 機械は、水と油のエマルジョンを使用して冷却および潤滑されます。 ケーブル クリップは、プラスチック射出成形機によって製造されます。

危険とその防止

ケーブル業界全体で最も蔓延している健康被害はノイズです。 最もノイズの多い操作は次のとおりです。

• 線引き
• 編組
• 銅の火精錬所
• 銅棒の連続鋳造
• ケーブル ドラムの製造。

これらの地域では、90 dBA を超える騒音レベルが一般的です。 伸線および編組の場合、全体的な騒音レベルは、機械の数と場所、および音響環境によって異なります。 機械のレイアウトは、騒音への暴露を最小限に抑えるように計画する必要があります。 入念に設計された音響エンクロージャは、ノイズを制御する最も効果的な手段ですが、高価です。 銅の火精錬所および銅棒の連続鋳造では、騒音の主な原因はバーナーであり、騒音を抑えるように設計する必要があります。 ケーブル ドラム製造の場合、空気圧で作動するネイル ガンが主な騒音源であり、これはエアラインの圧力を下げて排気サイレンサーを取り付けることで低減できます。 ただし、上記のほとんどの場合、影響を受ける地域の労働者に聴覚保護を施すことが業界の標準ですが、銅の火精錬所の高温環境と銅棒の連続鋳造により、聴覚保護は通常よりも不快になります。 各個人の聴力を監視するために、定期的な聴力検査も実施する必要があります。

安全上の問題とその防止策の多くは、他の多くの製造業と同じです。 ただし、一部のケーブル製造機では、XNUMX つの軸の周りを同時に回転する導体のリールが多数あるため、特別な危険が伴います。 マシン ガードがインターロックされていることを確認して、マシンが動作しないようにすることが不可欠です。ただし、ガードが、走行中のニップや大きなケーブル ドラムなどの他の回転部品へのアクセスを防止する位置にない限り、マシンが動作しないようにする必要があります。 ミシンの最初の糸通し中、オペレーターがミシンガードの内側にアクセスできるようにする必要がある場合、ミシンは一度に数センチしか動かせないようにする必要があります。 インターロックの配置は、ガードを開くか、制御コンソールに挿入して操作できるようにする独自のキーを使用することで実現できます。

飛散粒子によるリスクの評価 (たとえば、ワイヤが破損して飛び出す場合) を行う必要があります。

ガードは、そのような粒子がオペレーターに到達するのを物理的に防ぐように設計する必要があります。 これが不可能な場合は、適切な保護メガネを発行して着用する必要があります。 線引き作業は、多くの場合、目の保護具を使用する必要がある領域として指定されています。

コンダクター

銅の火精錬所や銅棒の鋳造などの溶銑プロセスでは、爆発を防ぐために水が溶融金属と接触しないようにする必要があります。 炉に負荷をかけると、金属酸化物の煙が作業場に漏れる可能性があります。 これは、充電ドア上の効果的な局所排気換気を使用して制御する必要があります。 同様に、溶融金属が炉から鋳造機に送られるランダと鋳造機自体も適切に制御する必要があります。

電解精製における主な危険は、各セルから発生する硫酸ミストです。 空気中の濃度は 1 mg/m 未満に保つ必要があります³ 刺激を防ぐために適切な換気によって。

銅棒を鋳造する場合、断熱板またはブランケットを使用して鋳造ホイールの周囲の熱を保つことにより、追加の危険が生じる可能性があります。 このような用途では、セラミック材料がアスベストに取って代わった可能性がありますが、セラミック繊維自体は、曝露を防ぐために細心の注意を払って取り扱う必要があります。 このような材料は、使用後に熱の影響を受けると砕けやすくなり (すなわち、簡単に壊れる)、空気中の呼吸に適した繊維にさらされることになります。

アルミニウム電源ケーブルの製造には、異常な危険が伴います。 アルミニウムビレットがラムにくっつくのを防ぐために、重油中のグラファイトの懸濁液が押出プレスのラムに適用されます。 ラムが熱くなると、この材料の一部が燃えて屋根のスペースに上がります。 天井クレーンの運転者が近くになく、ルーフファンが取り付けられて作動している場合、作業員の健康に危険はありません。

カドミウム銅合金またはベリリウム銅合金のいずれかを製造すると、関係する従業員に高いリスクが生じる可能性があります。 カドミウムは銅の融点よりもかなり低い温度で沸騰するため、カドミウムを溶融銅 (合金を作るために必要) に加えるたびに、新たに発生する酸化カドミウムの煙が大量に発生します。 このプロセスは、局所排気換気装置を慎重に設計することによってのみ安全に実行できます。 同様に、ベリリウム-銅合金の製造には、細部に細心の注意を払う必要があります。ベリリウムはすべての有毒金属の中で最も毒性が高く、暴露制限が最も厳しいためです。

光ファイバーの製造は、高度に専門化されたハイテク オペレーションです。 使用される化学薬品には特有の危険性があり、作業環境の管理には、複雑な LEV およびプロセス換気システムの設計、設置、および保守が必要です。 これらのシステムは、コンピューター監視制御ダンパーによって制御する必要があります。 主な化学的危険は、塩素、塩化水素、オゾンによるものです。 さらに、ダイのクリーニングに使用される溶剤は、抽出されたヒューム キャビネットで処理する必要があり、ファイバーのコーティングに使用されるアクリル系樹脂との皮膚接触を避ける必要があります。

絶縁

プラスチックの配合作業とゴムの配合作業の両方に、適切に管理する必要がある特定の危険があります (次の章を参照)。 ゴム産業）。 ケーブル業界は他の業界とは異なる化合物を使用する場合がありますが、制御技術は同じです。

それらが加熱されると、プラスチックコンパウンドは熱分解生成物の複雑な混合物を放出します。その組成は、元のプラスチックコンパウンドとそれがさらされる温度に依存します。 プラスチック押出機の通常の処理温度では、空気中の汚染物質は通常比較的小さな問題ですが、主にフタル酸エステルへの暴露を制御するために、押出機ヘッドと製品を冷却するために使用される水槽の間の隙間に換気を設置することが賢明です。 PVCで一般的に使用される可塑剤。 更なる調査が必要なオペレーションのフェーズは、切り替え中です。 オペレーターはエクストルーダー ヘッドの上に立って、まだ熱いプラスチック コンパウンドを取り除き、新しい色だけが出てケーブルがエクストルーダー ヘッドの中央に配置されるまで、新しいコンパウンドを (そして床に) 通さなければなりません。 オペレータが押出機のヘッドに非常に近い場合、この段階で効果的な LEV を設計するのは難しい場合があります。

ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) には、独自の特別な危険性があります。 インフルエンザに似た症状のポリマーヒューム熱を引き起こす可能性があります。 この状態は一時的なものですが、加熱された化合物への暴露を適切に制御することによって防ぐ必要があります.

ケーブルの製造におけるゴムの使用は、タイヤ産業などのゴムの他の用途よりも低いレベルのリスクを示しています。 両方の業界で、β-ナフチルアミンを含む抗酸化剤 (Nonox S) の使用は、1949 年に中止されるまで、中止日より前に曝露された人々に 30 年後に膀胱癌の症例をもたらしました。 1949 年以降に雇用された者のみ。 しかし、ケーブル業界では、タイヤ業界で見られるような他のがん、特に肺や胃のがんの発生率の増加は経験していません。 その理由はほぼ間違いなく、ケーブル製造では押出機と加硫機が密閉されており、従業員がゴムの煙やゴムの粉塵にさらされることは一般的にタイヤ業界よりもはるかに少ないためです。 ゴム製ケーブル工場での潜在的な懸念の XNUMX つは、タルクの使用です。 非繊維状のタルク (繊維状のトレモライトを含まないもの) のみを使用し、タルクを局所排気装置付きの密閉ボックスに適用することが重要です。

多くのケーブルには識別マークが印刷されています。 最新のビデオ ジェット プリンターが使用されている場合、使用される溶剤の量が非常に少ないため、健康へのリスクはほぼ確実に無視できます。 しかし、他の印刷技術では、通常の製造中、またはより一般的には洗浄作業中に、かなりの溶剤にさらされる可能性があります。 したがって、適切な排気システムを使用して、このような暴露を制御する必要があります。

MI ケーブルを作成する際の主な危険は、粉塵への露出、騒音、振動です。 これらのうち最初の XNUMX つは、他の場所で説明されている標準的な手法によって制御されます。 過去に発生した振動暴露 スエージング、 組み立てられたチューブの端に、回転ハンマーを備えた機械に手動で挿入してポイントを形成し、そのポイントを絞り機に挿入できるようにしました。 最近では、このタイプのカシメ機が空気圧式のものに置き換えられ、これにより、以前の方法で発生していた振動と騒音の両方が解消されました。

鉛被覆中の鉛曝露は、適切な LEV を使用し、鉛で汚染されやすい場所での飲食および喫煙を禁止することによって制御する必要があります。 定期的な生物学的モニタリングは、認定された検査室で鉛含有量の血液サンプルを分析することによって実施する必要があります。

エナメル線の製造に使用されるクレゾールは腐食性があり、濃度が非常に低いと特有の臭いがします。 ポリウレタンの一部は、エナメル オーブンで熱分解され、強力な呼吸器感作物質であるトルエン ジイソシアネート (TDI) を放出します。 TDI が周辺地域を汚染しないようにするために、触媒アフターバーナーを備えたオーブンの周りに適切な LEV が必要です。

付帯業務

接合 オペレーションは、XNUMX つの異なるグループの労働者、つまり、それらを製造する労働者と使用する労働者に危険をもたらします。 製造には、繊維性粉塵 (シリカ)、呼吸器感作性物質 (イソシアネート)、および皮膚感作性物質 (アクリル樹脂) の取り扱いが含まれます。 効果的な LEV を使用して従業員の暴露を適切に管理する必要があり、適切な手袋を着用して樹脂との皮膚接触を防ぐ必要があります。 化合物のユーザーに対する主な危険は、樹脂に対する皮膚感作です。 ジョインターは皮膚との接触を完全に避けることができない場合があり、洗浄目的で水源から離れた場所にあることが多いため、これを制御するのは難しい場合があります。 そのため、無水ハンドクレンザーは不可欠です。

環境ハザードとその防止

概して、ケーブルの製造は、工場外に重大な排出をもたらすことはありません。 この規則には XNUMX つの例外があります。 XNUMXつ目は、印刷などで使用する溶剤の蒸気を大気に放出するLEVシステムにより、蒸気への暴露を抑制したことです。 このような揮発性有機化合物 (VOC) の排出は、光化学スモッグの形成に必要な要素の XNUMX つであるため、多くの国の規制当局からの圧力が強まっています。 XNUMX 番目の例外は、エナメル線の製造から TDI が放出される可能性があることです。 XNUMX 番目の例外は、多くの場合、ケーブルに使用される原材料の製造は、管理措置が講じられていない場合、環境への排出につながる可能性があることです。 銅の火精錬所、およびカドミウム-銅またはベリリウム-銅合金の製造からの金属粒子の排出は、それぞれ適切なバグ フィルター システムに送られる必要があります。 同様に、ゴム配合物からの粒子状物質の排出は、バグフィルターユニットにダクトで送られる必要があります。 光ファイバーの製造からの微粒子、塩化水素、および塩素の排出は、バグ フィルター システムにダクトを通し、続いて苛性ソーダ スクラバーに送る必要があります。

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