適切なケーブルジャケット素材の選び方

現代の電気システムは、さまざまなデバイス、回路基板、周辺機器間の相互接続に依存しています。電力や電気信号の伝送において、ケーブルは有線接続の基盤であり、あらゆるシステムに不可欠な要素となっています。

しかし、ケーブルジャケット（内部導体を包み込み保護する外層）の重要性は過小評価されがちです。適切なケーブルジャケット素材の選択は、ケーブルの設計と製造において、特に過酷な環境で使用される場合には重要な決定事項です。機械性能、耐環境性、柔軟性、コスト、そして規制遵守のバランスを理解することが、賢明な選択を行う鍵となります。

ケーブルジャケットの中心には、内部ケーブルを保護し、その寿命と信頼性を確保するシールドがあります。このシールドは、湿気、化学物質、紫外線、そして摩耗や衝撃などの物理的ストレスからケーブルを保護します。

ケーブルジャケットの素材は、シンプルなプラスチックから高度なポリマーまで多岐にわたり、それぞれが特定の環境および機械要件を満たす独自の特性を備えています。適切な素材を選択することで、想定される使用条件下で最適な性能と保護が確保されるため、選定プロセスは非常に重要です。

ケーブルジャケットには「万能」なソリューションはありません。選定する材料は、アプリケーションの状況に応じて大きく異なります。

適切なケーブルジャケット材料を選択する際には、考慮すべき要素がいくつかあります。

1. 環境条件
ケーブルは用途に応じて油、溶剤、酸、塩基にさらされる可能性があるため、耐薬品性はケーブルジャケットの選定において重要な要素です。適切に選定されたケーブルジャケットは、下地となる部品の劣化や腐食を防ぎ、ケーブルの耐用年数全体にわたって良好な状態を維持します。例えば、化学物質への曝露が日常的な産業環境では、過酷な条件に耐えられる材料を選択することが不可欠です。ケーブルが曝露される化学物質の種類を評価する必要があり、これにより、極めて高い耐薬品性を実現するためにフッ素ポリマーなどの特殊な材料が必要になるかどうかが決まります。

耐候性と耐日光性は、特に屋外で使用されるケーブルにとって重要な考慮事項です。従来の素材は、長時間日光にさらされると強度が弱まり、脆くなり、最終的には破損につながる可能性があります。紫外線に耐えるように設計された素材は、強い日光下でもケーブルの機能と耐久性を維持します。このような用途に最適な素材は、CPE熱可塑性プラスチック、CPEサーモスタット、またはEPRサーモスタットです。架橋ポリエチレン（XLPE）は、紫外線耐性を強化して屋外での使用におけるケーブルの長寿命化を保証するために開発されました。

さらに、火災の危険性が懸念される環境では、難燃性または自己消火性のケーブルジャケットを選択することが人命を救う選択肢となる可能性があります。これらの素材は炎の延焼を防ぐように設計されており、重要な用途において重要な安全性層を追加します。難燃性に関しては、以下のような優れた選択肢があります。PVC熱可塑性プラスチックおよびCPE熱可塑性プラスチック。これらの材料は、燃焼時の有毒ガスの排出を抑えながら、炎の広がりを遅らせることができます。

2. 機械的特性
ケーブルジャケットの耐摩耗性、衝撃力、および耐圧強度は、ポリウレタンの耐久性に直接影響します。これは、ケーブルが過酷な地形を走行したり、頻繁に取り扱いが必要な用途において特に重要です。ロボット工学や動的機械など、移動性の高い用途では、優れた機械的特性を持つケーブルジャケットを選択することで、頻繁な交換やメンテナンスの負担を軽減できます。ジャケットカバーに最適な耐摩耗性材料としては、ポリウレタン熱可塑性樹脂とCPE熱可塑性樹脂が挙げられます。

3. 温度に関する考慮事項
ケーブルジャケット材質の動作温度範囲は、システムの成否を分ける可能性があります。想定される環境の動作温度範囲に耐えられない材質は、寒冷環境で脆くなったり、高温にさらされると劣化したりする可能性があります。こうした劣化はケーブルの完全性を損ない、電気絶縁不良を引き起こし、運用の中断や安全上の危険につながる可能性があります。

多くの標準ケーブルは105℃まで耐えられるものの、特殊なPVC用途ではより高い温度への耐性が求められる場合があります。石油・ガス業界などの特殊な用途では、ITT CannonのSJSシリーズのように、最高200℃まで耐えられる材料が求められます。このような高温環境下では、熱可塑性樹脂側にPVC、サーモスタット側にCPE、EPR、またはCPRなど、様々な材料を検討する必要があるかもしれません。このような環境で動作可能な材料は、高温に耐え、熱老化にも耐えるため、ケーブルの性能を長期にわたって維持することができます。

陸上掘削リグなどの高温環境を想定してみましょう。このような高圧・高温環境では、劣化や故障を起こすことなく極度の温度に耐えられるケーブルジャケット材質を選択する必要があります。適切なケーブルジャケット材質を選択することで、安全で信頼性の高い運用を確保し、機器の寿命を延ばすことができます。

4. 柔軟性の必要性
一部の用途では、ケーブルは繰り返し曲げやねじり動作に対して柔軟性を維持することが求められます。柔軟性が求められるからといって、耐久性も重要視されるわけではありません。そのため、これら2つの要件を効果的にバランスさせるには、材料を慎重に選定する必要があります。このような場合、熱可塑性エラストマー（TPE）やポリウレタン（PUR）などの材料は、弾力性と復元力に優れています。

例えば、産業オートメーションで使用されるケーブルは、ロボットなどの機械の動きに対応するために、高い柔軟性が求められます。部品のピッキングや配置などの作業に使用されるメッシュロボットは、このニーズの代表的な例です。メッシュロボットは様々な動きを可能にする設計となっており、ケーブルには常に負荷がかかります。そのため、性能を損なうことなく曲げやねじれに耐えられる素材を使用する必要があります。

環境条件、機械的特性、温度、柔軟性の必要性を考慮した上で、ケーブルの外径は材質によって異なることにも留意することが重要です。環境に配慮するためには、ケーブル外径はバックシェルまたはコネクタ接続部のシーリング範囲内に収める必要があります。