絶縁材料の性能は、電線・ケーブルの品質、加工効率、適用範囲に直接影響します。絶縁材料の性能は、電線・ケーブルの品質、加工効率、適用範囲に直接影響します。
1.PVCポリ塩化ビニル電線およびケーブル
ポリ塩化ビニル（以下「PVCPVC絶縁材料は、PVC粉末に安定剤、可塑剤、難燃剤、潤滑剤、その他の添加剤を加えた混合物です。電線・ケーブルの様々な用途や特性要件に応じて、配合は適宜調整されます。数十年にわたる生産と応用を経て、PVCの製造・加工技術は現在、非常に成熟しています。PVC絶縁材料は、電線・ケーブル分野で非常に幅広い用途があり、独自の明確な特性を備えています。
A. 製造技術が成熟しており、成形・加工が容易です。他のケーブル絶縁材料と比較して、コストが低いだけでなく、色差、光沢、印刷、加工効率、電線表面の硬さ・柔らかさ、導体の接着性、さらには電線自体の機械的・物理的特性や電気的特性を効果的に制御できます。
B. 難燃性に優れているため、PVC絶縁電線は、各種規格で規定された難燃性グレードを容易に満たすことができます。
C. 耐熱性の観点から、材料配合の最適化と改良により、現在一般的に使用されているPVC断熱材の種類は主に次の3つのカテゴリに分類されます。
定格電圧に関しては、一般的に1000V AC以下の定格電圧レベルで使用され、家電製品、計器・メーター、照明、ネットワーク通信などの業界で幅広く適用できます。
PVC には、その用途を制限する固有の欠点もいくつかあります。
A. 塩素含有量が高いため、燃焼時に大量の濃い煙が発生し、窒息や視界への影響を引き起こす可能性があります。また、発がん性物質やHClガスが発生し、環境に深刻な害を及ぼします。低煙・ゼロハロゲン絶縁材料の製造技術の発展に伴い、PVC絶縁材からの代替は、ケーブル開発における必然的な流れとなっています。
B. 一般的なPVC絶縁材は、酸、アルカリ、耐熱油、有機溶剤に対する耐性が低いです。「同類のものは同類を溶かす」という化学原理に基づき、PVC電線は上記の特定の環境下では損傷やひび割れが発生しやすい傾向があります。しかしながら、優れた加工性と低コストを特徴としており、PVCケーブルは家電製品、照明器具、機械設備、計器・計測機器、ネットワーク通信、建物配線などの分野で広く使用されています。
2. 架橋ポリエチレン電線およびケーブル
架橋PE（以下、XLPE）は、高エネルギー線や架橋剤の作用により、特定の条件下で直線状の分子構造から三次元構造へと変化するポリエチレンの一種です。同時に、熱可塑性プラスチックから不溶性の熱硬化性プラスチックへと変化します。
現在、電線・ケーブル絶縁の用途では、主に次の 3 つの架橋方法があります。
A. 過酸化物架橋：まずポリエチレン樹脂を適切な架橋剤および酸化防止剤と組み合わせて使用し、その後、必要に応じて他の成分を添加して架橋可能なポリエチレン混合粒子を生成します。押出工程では、高温の蒸気架橋パイプを通して架橋が行われます。
B. シラン架橋（温水架橋）：これも化学架橋法の一種です。主なメカニズムは、特定の条件下でオルガノシロキサンとポリエチレンを架橋することです。
架橋度は一般的に約60％に達します。
C. 照射架橋：R線、アルファ線、電子線などの高エネルギー放射線を用いてポリエチレン高分子中の炭素原子を活性化し、架橋反応を生じさせる方法です。電線・ケーブルに一般的に用いられる高エネルギー放射線は、電子加速器によって生成される電子線です。この架橋は物理的なエネルギーを利用するため、物理架橋に分類されます。
上記の 3 つの異なる架橋方法には、それぞれ異なる特徴と用途があります。
熱可塑性ポリエチレン (PVC) と比較して、XLPE 絶縁体には次の利点があります。
A. 耐熱変形性が向上し、高温での機械的性質が改善され、環境応力割れおよび熱老化に対する耐性が向上しました。
B. 化学安定性と耐溶剤性が向上し、コールドフローが低減され、基本的に元の電気性能を維持しています。長期使用温度は125℃と150℃に達します。架橋ポリエチレン絶縁電線・ケーブルは短絡耐性も向上し、短期耐熱温度は250℃に達します。同じ太さの電線・ケーブルと比較すると、架橋ポリエチレンの電流容量ははるかに高くなります。
C. 優れた機械的性質、防水性、耐放射線性を備えているため、様々な分野で広く使用されています。例えば、電気機器の内部接続線、モーター用リード線、照明用リード線、自動車用低圧信号制御線、機関車用線、地下鉄用電線、鉱山環境保護用ケーブル、船舶用ケーブル、原子力敷設用ケーブル、テレビ用高圧線、X線照射用高圧線、電力伝送用電線などです。
XLPE 絶縁電線およびケーブルには大きな利点がありますが、その用途を制限する固有の欠点もいくつかあります。
A. 耐熱接着性能が低い。定格温度を超えて電線を加工・使用すると、電線同士が接着しやすく、ひどい場合には絶縁破壊や短絡につながる可能性があります。
B. 熱伝導抵抗が低い。200℃を超えると電線の被覆が極めて柔らかくなり、外力による圧迫や衝突を受けると、電線が切断され、短絡が発生しやすくなります。
C. ロット間の色差を制御することが難しく、加工中に傷、白化、印刷文字の剥がれなどの問題が発生しやすい。
D. 耐熱グレード150℃のXLPE絶縁体は、ハロゲンフリーでUL1581規格に準拠したVW-1燃焼試験に合格し、優れた機械的・電気的特性を維持しています。しかし、製造技術には依然としてボトルネックがあり、コストも高額です。
3. シリコンゴム製の電線とケーブル
シリコーンゴムのポリマー分子は、SI-O（ケイ素-酸素）結合によって形成された鎖構造です。SI-O結合のエネルギーは443.5KJ/MOLで、CC結合エネルギー（355KJ/MOL）よりもはるかに高い値です。シリコーンゴム製の電線・ケーブルの多くは、冷間押出成形と高温加硫工程を経て製造されます。様々な合成ゴム電線・ケーブルの中でも、シリコーンゴムはその独特な分子構造により、他の一般的なゴムに比べて優れた性能を発揮します。
A. 非常に柔らかく、弾力性に優れ、無臭、無毒で、高温にも強く、厳しい寒さにも耐えられます。使用温度範囲は-90℃～300℃です。シリコーンゴムは一般的なゴムよりもはるかに優れた耐熱性を備えており、200℃で連続使用でき、350℃でも一定時間使用できます。
B. 優れた耐候性。紫外線やその他の気象条件に長期間さらされても、物理的特性の変化はわずかです。
C. シリコンゴムは抵抗率が非常に高く、広範囲の温度と周波数にわたって抵抗が安定しています。
一方、シリコーンゴムは高電圧コロナ放電およびアーク放電に対する優れた耐性を有しています。シリコーンゴム絶縁電線・ケーブルは上記のような一連の利点を有しており、テレビ用高電圧機器用電線、電子レンジ用耐熱電線、電磁調理器用電線、コーヒーポット用電線、ランプ用リード線、紫外線装置用リード線、ハロゲンランプ、オーブンやファンの内部接続電線など、特に小型家電分野で広く使用されています。
しかし、いくつかの欠点も、その幅広い応用を制限しています。例えば、
A. 引き裂き強度が低い。加工時や使用時に、外力による圧迫、引っかき傷、研磨などにより損傷を受けやすく、ショートを引き起こす可能性があります。現在の保護対策としては、シリコーン絶縁体の外側にガラス繊維または高温ポリエステル繊維を編組した層を追加することが挙げられますが、加工時には外力による圧迫などによる損傷を可能な限り回避する必要があります。
B. 現在、加硫成形に主に使用されている加硫剤は二、二、四です。これらの加硫剤には塩素が含まれています。完全にハロゲンフリーの加硫剤（白金加硫など）は、生産環境温度に対する要求が厳しく、コストも高くなります。そのため、ワイヤーハーネスの加工においては、以下の点に注意する必要があります。加圧ホイールの圧力は高くしすぎないようにしてください。製造工程中の破損を防ぐため、ゴム素材を使用することをお勧めします。破損すると耐圧性が低下する可能性があります。
4. 架橋エチレンプロピレンジエンモノマー（EPDM）ゴム（XLEPDM）ワイヤー
架橋エチレンプロピレンジエンモノマー（EPDM）ゴムは、エチレン、プロピレン、および非共役ジエンの三元共重合体であり、化学的または放射線照射法によって架橋されています。架橋EPDMゴム絶縁電線は、ポリオレフィン絶縁電線と通常のゴム絶縁電線の両方の利点を兼ね備えています。
A. 柔らかく、柔軟性があり、弾力性があり、高温でも非粘着性があり、長期耐老化性があり、厳しい気象条件（-60～125℃）にも耐性があります。
B. 耐オゾン性、耐紫外線性、電気絶縁性、耐化学腐食性。
C. 耐油性・耐溶剤性は汎用クロロプレンゴム絶縁電線と同等であり、一般的な熱間押出機で加工し、照射架橋法を採用しているため、加工が簡単でコストも低い。架橋エチレンプロピレンジエンモノマー（EPDM）ゴム絶縁電線は、上記のような多くの利点を有し、冷凍機用コンプレッサーリード線、防水モーターリード線、変圧器用リード線、鉱山用移動ケーブル、掘削機、自動車、医療機器、船舶、一般電化製品の内部配線など、幅広い分野で使用されている。
XLEPDM ワイヤの主な欠点は次のとおりです。
A. XLPE 電線や PVC 電線と同様に、引き裂き強度が比較的低いです。
B. 接着性および自己接着性が低いと、その後の加工性に影響します。
5. フッ素樹脂電線・ケーブル
一般的なポリエチレンケーブルやポリ塩化ビニルケーブルと比較して、フッ素樹脂ケーブルには次のような優れた特徴があります。
A. 耐高温フッ素樹脂は優れた熱安定性を有し、150℃から250℃の高温環境にも適応します。同一断面積の導体を用いた場合、フッ素樹脂ケーブルはより大きな許容電流を流すことができるため、この種の絶縁電線の適用範囲は大幅に拡大します。この独自の特性により、フッ素樹脂ケーブルは航空機、船舶、高温炉、電子機器などの内部配線やリード線に広く使用されています。
B. 優れた難燃性：フッ素樹脂は酸素指数が高く、燃焼時の延焼範囲が狭く、煙の発生が少ないため、難燃性に対する要求が厳しい機器や場所に適しています。例えば、コンピューターネットワーク、地下鉄、車両、高層ビルなどの公共施設などです。火災発生時、人々は濃い煙に倒れることなく避難することができ、貴重な救助時間を節約できます。
C. 優れた電気性能：フッ素樹脂はポリエチレンに比べて誘電率が低いため、同様の構造の同軸ケーブルと比較して減衰が少なく、高周波信号伝送に適しています。近年、ケーブルの使用頻度の増加がトレンドとなっています。また、フッ素樹脂は耐高温性に優れているため、伝送・通信機器の内部配線、無線伝送フィーダーと送信機間のジャンパー、映像・音声ケーブルなどに広く使用されています。さらに、フッ素樹脂ケーブルは優れた耐電圧性と絶縁抵抗を備えているため、重要な計器や計測器の制御ケーブルとしても適しています。
D. 優れた機械的・化学的特性：フッ素樹脂は、高い化学結合エネルギーと高い安定性を有し、温度変化の影響をほとんど受けず、優れた耐候性老化性と機械的強度を備えています。また、各種酸、アルカリ、有機溶剤にも影響を受けません。そのため、石油化学、石油精製、油井計器制御など、気候変動や腐食条件が激しい環境に適しています。
E. 溶接接続が容易 電子機器では、多くの接続が溶接で行われます。一般的なプラスチックは融点が低いため、高温で溶けやすく、熟練した溶接技術が必要です。また、溶接箇所によってはある程度の溶接時間が必要となるため、これもフッ素樹脂ケーブルが好まれる理由です。例えば、通信機器や電子機器の内部配線などが挙げられます。
もちろん、フッ素樹脂には、その使用を制限するいくつかの欠点がまだあります。
A. 原材料価格が高騰しているため、現在、国内生産は依然として主に輸入（日本のダイキン、アメリカのデュポン）に依存しています。近年、国産フッ素樹脂は急速に発展していますが、生産品種は依然として単一であり、輸入材料と比較すると、熱安定性などの総合的な特性において依然として一定の差があります。
B. 他の絶縁材料と比較して、製造工程が難しく、生産効率が低く、印刷された文字が剥がれやすく、損失が大きいため、製造コストが比較的高くなります。
結論として、中国では上記のような各種絶縁材料、特に耐熱温度が105℃を超える高温特殊絶縁材料の応用は、依然として過渡期にあります。電線製造であれワイヤーハーネス加工であれ、成熟したプロセスが存在するだけでなく、この種の電線の利点と欠点を合理的に理解するプロセスも存在します。
投稿日時: 2025年5月27日