電線・ケーブルにおけるPVC:重要な材料特性

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電線・ケーブルにおけるPVC:重要な材料特性

ポリ塩化ビニル(PVC)プラスチックは、PVC樹脂に様々な添加剤を配合して形成された複合材料です。優れた機械的特性、耐薬品性、自己消火性、耐候性、優れた電気絶縁性、加工性、低コストなどの特徴を備えており、電線・ケーブルの絶縁材や被覆材として最適です。

PVC

1.PVC樹脂

PVC樹脂は、塩化ビニルモノマーの重合によって形成される線状熱可塑性ポリマーです。その分子構造は以下の特徴を有します。

(1)熱可塑性ポリマーとして、優れた可塑性と柔軟性を示す。

(2) C-Cl極性結合の存在により樹脂は強い極性を示し、比較的高い誘電率(ε)と誘電正接(tanδ)を示すとともに、低周波領域でも高い誘電強度を示します。また、これらの極性結合は強い分子間力と高い機械的強度にも寄与します。

(3)分子構造中の塩素原子は、難燃性に加え、優れた耐薬品性・耐候性も付与します。しかし、これらの塩素原子は結晶構造を破壊し、耐熱性と耐寒性が低下するという欠点があります。これらの特性は、適切な添加剤を添加することで改善できます。

2.PVC樹脂の種類

PVC の重合方法には、懸濁重合、乳化重合、塊状重合、溶液重合などがあります。

現在、PVC 樹脂の製造では懸濁重合法が主流であり、電線やケーブルの用途ではこの方式が使用されています。

懸濁重合 PVC 樹脂は、次の 2 つの構造形式に分類されます。
ルース型樹脂(XS型):多孔質構造、高い可塑剤吸収性、容易な可塑化、便利な加工制御、ゲル粒子が少ないという特徴があり、電線やケーブル用途に適しています。
コンパクト型樹脂(XJ型):主にその他プラスチック製品に使用されます。

3.PVCの主な特性

(1)電気絶縁特性:PVC樹脂は極性誘電体として優れており、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)などの非極性誘電体に比べ、電気絶縁特性は若干劣りますが、体積抵抗率は10¹⁵Ω·cmを超えます。25℃、周波数50Hzにおける誘電率(ε)は3.4~3.6の範囲にあり、温度や周波数の変化によって大きく変化します。誘電正接(tanδ)は0.006~0.2の範囲にあります。絶縁破壊強度は常温、商用周波数において高い値を示し、極性の影響を受けません。しかし、PVCは誘電損失が比較的高いため、高電圧・高周波用途には適しておらず、主に15kV以下の低電圧・中電圧ケーブルの絶縁材として使用されています。

(2)経年安定性:分子構造上、塩素-炭素結合による良好な経年安定性が期待できますが、PVCは加工工程において熱および機械的ストレスを受けると塩化水素を放出する傾向があります。酸化は劣化または架橋を招き、変色、脆化、機械的特性の著しい低下、電気絶縁性能の劣化を引き起こします。そのため、経年安定性を向上させるには、適切な安定剤を添加する必要があります。

(3)熱機械的特性:PVCは非晶質ポリマーであるため、温度によってガラス状態、高弾性状態、粘性流動状態の3つの物理的状態が存在します。ガラス転移温度(Tg)は約80℃、流動温度は約160℃であるため、室温でガラス状態のPVCは電線・ケーブルの用途要件を満たすことができません。十分な耐熱性と耐寒性を維持しながら、室温でより高い弾性を実現するには、改質が必要です。可塑剤を添加することで、ガラス転移温度を効果的に調整できます。

についてワンワールド(OWケーブル)

ONE WORLD(OW Cable)は、電線・ケーブル原料のリーディングサプライヤーとして、絶縁材および被覆材用途向けの高品質PVCコンパウンドを提供しています。これらの材料は、電力ケーブル、建築用電線、通信ケーブル、自動車用配線などに広く使用されています。当社のPVC材料は、優れた電気絶縁性、難燃性、耐候性を備え、UL、RoHS、ISO 9001などの国際規格に準拠しています。お客様のニーズに合わせた、信頼性が高く費用対効果の高いPVCソリューションを提供することに尽力しています。


投稿日時: 2025年3月27日