電線・ケーブル業界におけるポリオレフィン材料の応用

優れた電気特性、加工性、環境性能で知られるポリオレフィン材料は、電線・ケーブル業界で最も広く使用されている絶縁材およびシース材の 1 つとなっています。

ポリオレフィンは、エチレン、プロピレン、ブテンなどのオレフィンモノマーから合成される高分子ポリマーです。ケーブル、包装、建設、自動車、医療などの産業で広く使用されています。

ケーブル製造において、ポリオレフィン素材は低い誘電率、優れた絶縁性、そして優れた耐薬品性を備え、長期的な安定性と安全性を確保します。また、ハロゲンフリーでリサイクル可能な特性は、環境に優しく持続可能な製造という現代のトレンドにも合致しています。

I. モノマーの種類による分類

1. ポリエチレン（PE）

ポリエチレン（PE）は、エチレンモノマーから重合された熱可塑性樹脂であり、世界で最も広く使用されているプラ​​スチックの一つです。密度と分子構造に基づいて、LDPE、HDPE、LLDPE、XLPEの4種類に分類されます。

（1）低密度ポリエチレン（LDPE）
構造: 高圧フリーラジカル重合により生成され、多数の分岐鎖を含み、結晶化度は 55～65%、密度は 0.91～0.93 g/cm³ です。

特性: 柔らかく、透明で、耐衝撃性があり、中程度の耐熱性があります(約 80 °C まで)。

用途：柔軟性と絶縁性のバランスがとれた通信ケーブルや信号ケーブルのシース材としてよく使用されます。

（２）高密度ポリエチレン（HDPE）
構造: 低圧下でツィーグラー・ナッタ触媒を用いて重合。分岐がほとんどないか全くなく、結晶度が高く (80～95%)、密度は 0.94～0.96 g/cm³。

特性: 強度と剛性が高く、化学的安定性に優れていますが、低温靭性は若干低下します。

用途: 絶縁層、通信用導管、光ファイバーケーブルのシースに広く使用され、特に屋外や地下の設置において優れた耐候性と機械的保護を提供します。

（３）直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）
構造: エチレンとα-オレフィンの共重合で、短鎖分岐があり、密度は0.915～0.925 g/cm³です。

特性: 柔軟性と強度を兼ね備え、耐穿刺性に優れています。

用途: 低圧・中圧ケーブル、制御ケーブルのシース、絶縁材として適しており、耐衝撃性、耐屈曲性を高めます。

（4）架橋ポリエチレン（XLPE）
構造: 化学的または物理的な架橋 (シラン、過酸化物、または電子ビーム) によって形成された 3 次元ネットワーク。

特性: 優れた耐熱性、機械的強度、電気絶縁性、耐候性。

用途: 中電圧および高電圧電力ケーブル、新エネルギーケーブル、自動車用配線ハーネスに広く使用されており、現代のケーブル製造における主流の絶縁材料です。

2. ポリプロピレン（PP）

プロピレンから重合されたポリプロピレン (PP) の密度は 0.89 ～ 0.92 g/cm³、融点は 164 ～ 176 °C、動作温度範囲は –30 °C ～ 140 °C です。
特性: 軽量、高い機械的強度、優れた耐薬品性、優れた電気絶縁性。

用途：主にケーブルのハロゲンフリー絶縁材として使用されます。環境保護への関心が高まる中、鉄道、風力発電、電気自動車などの高温・高電圧ケーブルシステムでは、従来のポリエチレンに代わり、架橋ポリプロピレン（XLPP）や変性コポリマーPPが使用されるケースが増えています。

3. ポリブチレン（PB）

ポリブチレンには、ポリ(1-ブテン) (PB-1) とポリイソブチレン (PIB) が含まれます。

特性: 耐熱性、化学的安定性、耐クリープ性に優れています。

用途: PB-1 はパイプ、フィルム、梱包に使用され、PIB はガス不浸透性と化学的不活性のため、防水ゲル、シーラント、充填化合物としてケーブル製造に広く使用されています。光ファイバー ケーブルでは、シーリングと湿気防止のためによく使用されます。

II. その他の一般的なポリオレフィン材料

（１）エチレン・酢酸ビニル共重合体（EVA）

EVAはエチレンと酢酸ビニルを配合し、柔軟性と耐寒性（-50℃でも柔軟性を維持）を特徴としています。
特性: 柔らかく、耐衝撃性があり、無毒性、耐老化性があります。

用途: ケーブルでは、EVA は低煙ゼロハロゲン (LSZH) 配合物の柔軟性改質剤またはキャリア樹脂としてよく使用され、環境に優しい絶縁材やシース材の加工安定性と柔軟性を向上させます。

（２）超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）

UHMWPE は分子量が 150 万を超える、最高級のエンジニアリングプラスチックです。

特性: プラスチックの中で最も耐摩耗性が高く、衝撃強度は ABS の 5 倍、耐薬品性に​​優れ、吸湿性が低い。

用途: 光ケーブルや特殊ケーブルの耐摩耗性シースまたは引張要素のコーティングとして使用され、機械的損傷や摩耗に対する耐性を高めます。

III. 結論

ポリオレフィン材料はハロゲンフリー、低煙、そして燃焼時の無毒性を特徴としています。優れた電気的、機械的、そして加工安定性を備えており、グラフト化、ブレンド、架橋技術によって性能をさらに向上させることができます。

安全性、環境への配慮、そして信頼性の高い性能を兼ね備えたポリオレフィン素材は、現代の電線・ケーブル業界における中核的な材料システムとなっています。今後、新エネルギー自動車、太陽光発電、データ通信などの分野が成長を続ける中で、ポリオレフィンの用途におけるイノベーションは、ケーブル業界の高性能化と持続可能な発展をさらに推進していくでしょう。