（1）架橋低煙ゼロハロゲンポリエチレン（XLPE）絶縁材:
XLPE絶縁材料は、ポリエチレン（PE）とエチレン酢酸ビニル（EVA）をベースマトリックスとして、ハロゲンフリー難燃剤、潤滑剤、酸化防止剤などの各種添加剤を配合し、コンパウンド化・ペレット化工程を経て製造されます。照射処理後、PEは線形分子構造から三次元構造へと変化し、熱可塑性材料から不溶性の熱硬化性プラスチックへと変化します。
XLPE 絶縁ケーブルには、通常の熱可塑性 PE に比べていくつかの利点があります。
1. 熱変形に対する耐性が向上し、高温での機械的特性が強化され、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。
2. 耐薬品性と耐溶剤性が向上し、コールドフローが低減し、電気特性が維持されます。長期使用温度は125℃～150℃に達します。架橋処理を施すことで、PEの短絡温度は250℃まで上昇し、同じ太さのケーブルで大幅に高い電流容量を実現します。
3. XLPE 絶縁ケーブルは、優れた機械的特性、防水性、耐放射線性も備えているため、電気機器の内部配線、モーター配線、照明配線、自動車の低電圧信号制御線、機関車用配線、地下鉄ケーブル、環境に優しい鉱山用ケーブル、船舶ケーブル、原子力発電所の 1E グレードケーブル、水中ポンプ用ケーブル、送電ケーブルなど、さまざまな用途に適しています。
現在の XLPE 絶縁材料の開発方向としては、照射架橋 PE 電力ケーブル絶縁材料、照射架橋 PE 架空絶縁材料、照射架橋難燃性ポリオレフィン被覆材料などがあります。
（2）架橋ポリプロピレン（XL-PP）断熱材:
ポリプロピレン（PP）は、一般的なプラスチックとして、軽量、豊富な原料資源、コスト効率、優れた耐薬品性、成形の容易さ、リサイクル性などの特性を備えています。しかし、強度が低い、耐熱性が低い、収縮変形が大きい、耐クリープ性が低い、低温脆性、耐熱・酸素老化性が低いなどの制約があり、ケーブル用途への適用が制限されています。研究者たちはポリプロピレン材料の改質による性能向上に取り組んでおり、放射線架橋改質ポリプロピレン（XL-PP）はこれらの制約を効果的に克服しました。
XL-PP絶縁電線は、UL VW-1難燃試験およびUL定格150℃電線規格に適合しています。実際のケーブル用途では、EVAはPE、PVC、PPなどの他の材料と混合され、ケーブル絶縁層の性能を調整することがよくあります。
照射架橋PPの欠点の一つは、分解反応による不飽和末端基の形成と、刺激を受けた分子と高分子フリーラジカルとの架橋反応との間の競合反応を伴うことです。研究によると、ガンマ線照射を用いた場合、PPの照射架橋における分解反応と架橋反応の比率は約0.8です。PPで効果的な架橋反応を達成するには、照射架橋に架橋促進剤を添加する必要があります。さらに、有効な架橋厚さは、照射中の電子線の透過能力によって制限されます。照射はガスと発泡の発生につながり、これは薄肉製品の架橋には有利ですが、厚肉ケーブルの使用には制限があります。
（３）架橋エチレン酢酸ビニル共重合体（XL-EVA）絶縁材：
ケーブルの安全性に対する需要が高まるにつれ、ハロゲンフリー難燃性架橋ケーブルの開発が急速に進んでいます。分子鎖に酢酸ビニルモノマーを導入したEVAは、PEに比べて結晶性が低いため、柔軟性、耐衝撃性、充填剤との相溶性、ヒートシール性が向上します。一般的に、EVA樹脂の特性は分子鎖中の酢酸ビニルモノマーの含有量に依存します。酢酸ビニル含有量が多いほど、透明性、柔軟性、靭性が向上します。EVA樹脂は充填剤との相溶性と架橋性に優れているため、ハロゲンフリー難燃性架橋ケーブルでますます人気が高まっています。
電線・ケーブル絶縁材には、酢酸ビニル含有量が約12～24%のEVA樹脂が一般的に使用されています。実際のケーブル用途では、EVAはPE、PVC、PPなどの他の材料と混合され、ケーブル絶縁層の性能を調整することがよくあります。EVA成分は架橋を促進し、架橋後のケーブル性能を向上させます。
（４）架橋エチレンプロピレンジエンモノマー（XL-EPDM）絶縁材：
XL-EPDMは、エチレン、プロピレン、非共役ジエンモノマーからなる三元共重合体で、放射線照射により架橋されています。XL-EPDMケーブルは、ポリオレフィン絶縁ケーブルと一般的なゴム絶縁ケーブルの利点を兼ね備えています。
1. 柔軟性、弾力性、高温時の非粘着性、長期耐老化性、過酷な気候（-60℃～125℃）に対する耐性。
2. 耐オゾン性、耐紫外線性、電気絶縁性能、耐化学腐食性。
3. 汎用クロロプレンゴム絶縁材と同等の耐油性・耐溶剤性を有し、一般的な熱間押出加工設備で製造できるため、コスト効率に優れています。
XL-EPDM 絶縁ケーブルは、低電圧電力ケーブル、船舶ケーブル、自動車点火ケーブル、冷凍コンプレッサーの制御ケーブル、鉱山用モバイル ケーブル、掘削装置、医療機器など、幅広い用途に使用されています。
XL-EPDM ケーブルの主な欠点としては、引き裂き強度が低く、接着性と自己接着性が弱いことが挙げられ、これらはその後の加工に影響を及ぼす可能性があります。
（５）シリコーンゴム絶縁材
シリコーンゴムは柔軟性と優れたオゾン耐性、コロナ放電耐性、そして難燃性を備えており、電気絶縁材として理想的な材料です。電気業界における主な用途は電線・ケーブルです。シリコーンゴム製の電線・ケーブルは、高温や過酷な環境での使用に特に適しており、標準的なケーブルに比べて大幅に長寿命です。一般的な用途としては、高温モーター、変圧器、発電機、電子機器、輸送車両の点火ケーブル、船舶用電力・制御ケーブルなどが挙げられます。
現在、シリコーンゴム絶縁ケーブルは、一般的に大気圧熱風または高圧蒸気を用いて架橋されています。また、電子線照射によるシリコーンゴムの架橋に関する研究も進められていますが、ケーブル業界ではまだ普及していません。近年の照射架橋技術の進歩により、照射架橋はシリコーンゴム絶縁材料の低コスト、高効率、そして環境に優しい代替手段となっています。電子線照射やその他の放射線源を用いることで、シリコーンゴム絶縁材の効率的な架橋を実現できるだけでなく、架橋の深さと程度を制御できるため、特定の用途要件を満たすことができます。
したがって、シリコーンゴム絶縁材料への照射架橋技術の応用は、電線・ケーブル業界において大きな可能性を秘めています。この技術は、生産コストの削減、生産効率の向上、そして環境負荷の低減に貢献することが期待されます。今後の研究開発の取り組みにより、シリコーンゴム絶縁材料への照射架橋技術の活用がさらに促進され、電気産業における高温・高性能電線・ケーブルの製造への適用範囲が拡大する可能性があります。これにより、様々な用途分野において、より信頼性が高く耐久性の高いソリューションが提供されるでしょう。
投稿日時: 2023年9月28日