電線・ケーブル製品の構造部品は、一般的に導体、絶縁層、遮蔽層、シース、充填材、引張部材などの4つの主要な構造部分に分類できます。製品の使用要件や適用シナリオによっては、架空裸線、カテナリー線、銅アルミバスバー（バスバー）など、構造部品が電線のみという極めてシンプルな構造の製品もあります。これらの製品の外部電気絶縁は、設置・敷設時に絶縁体と空間的距離（すなわち空気絶縁）を用いることで確保されます。
電線・ケーブル製品の大部分は（製造上の誤差を除けば）断面形状が全く同じで、細長い帯状になっています。これは、システムや機器内で回路やコイルを形成するために使用されるという特性によるものです。したがって、ケーブル製品の構造構成を調査・分析する際には、断面を観察・分析するだけで十分です。
以下に、ケーブルの構造構成とケーブル材料に関する詳細な分析を示します。
1. ケーブル構造構成：導体
電線は、製品が電流や電磁波情報を伝送する機能を果たす上で、最も基本的かつ不可欠な主要構成要素です。電線とは、導電性コアの略称です。
ケーブル導体にはどのような材料が使われているのでしょうか？導体の材料は一般的に、銅やアルミニウムなど、電気伝導性に優れた非鉄金属でできています。ここ30年ほどで急速に発展した光通信ネットワークで使用される光ケーブルは、導体として光ファイバーを使用しています。
2. ケーブル構造構成：絶縁層
絶縁層は、電線の周囲を覆う構成要素であり、電気絶縁体として機能します。つまり、伝送される電流や電磁波、光波が電線に沿ってのみ伝わり、外部に漏れないようにします。導体上の電位（つまり、周囲の物体との間に形成される電位差、すなわち電圧）を遮断することができます。つまり、電線の正常な伝送機能と、外部の物体や人々の安全の両方を確保するために必要です。電線と絶縁層は、ケーブル製品を構成するために不可欠な2つの基本構成要素です（裸線を除く）。
ケーブル絶縁材料とは: 今日の電線やケーブルでは、ケーブル絶縁材料は主にプラスチックとゴムの 2 つのカテゴリに分類されます。ポリマー材料が主流であり、さまざまな用途や環境要件に適した多種多様な電線やケーブル製品を生み出しています。電線やケーブルの一般的な絶縁材料には、ポリ塩化ビニル (PVC) などがあります。架橋ポリエチレン（XLPE）フッ素樹脂、ゴム化合物、エチレンプロピレンゴム化合物、シリコーンゴム絶縁材料。
3. ケーブル構造構成：シース
電線・ケーブル製品が様々な環境下で設置・運用される場合、製品全体、特に絶縁層を保護する部品が必要となります。これがシースです。絶縁材料にはあらゆる面で優れた電気絶縁特性が求められるため、極めて高い純度と極めて低い不純物含有量が要求されます。多くの場合、外部環境に対する保護能力を考慮することは不可能です。そのため、様々な保護構造は、外部からの様々な機械的力（設置場所、使用場所、使用中など）への耐性、大気環境への耐性、化学薬品や油への耐性、生物学的損傷の防止、火災リスクの低減といった役割を担う必要があります。ケーブルシースの主な機能は、防水性、難燃性、耐火性、防食性です。良好な外部環境（清潔で乾燥した、機械的な外部力が加わらない屋内環境など）向けに特別に設計されたケーブル製品や、絶縁材料が本来的に一定の機械的強度と耐候性を備えている製品は、保護層部品を必要としません。
ケーブルシース材料にはどのような種類がありますか? 主なケーブルシース材料には、ゴム、プラスチック、コーティング、シリコーン、各種繊維製品などがあります。ゴムとプラスチックの保護層の特徴は、柔らかく軽量であることで、モバイルケーブルに広く使用されています。しかし、ゴムとプラスチック材料はどちらも一定の透水性があるため、ケーブル絶縁体として耐湿性の高い高分子材料を使用する場合にのみ適用できます。では、なぜ市場では保護層としてプラスチックが使用されているのか、と疑問に思うユーザーもいるかもしれません。プラスチックシースの特徴と比較すると、ゴムシースは弾性と柔軟性が高く、耐老化性も高いですが、製造プロセスは比較的複雑です。プラスチックシースは機械的特性と耐水性に優れ、資源が豊富で、価格が安く、加工も容易です。そのため、市場ではより広く使用されています。業界関係者は、もう1つのタイプとして金属シースがあることに留意する必要があります。金属シースは機械的保護機能だけでなく、後述するシールド機能も備えています。また、耐腐食性、圧縮強度、引張強度、耐水性などの特性も備えており、湿気やその他の有害物質がケーブル絶縁体の内部に侵入するのを防ぐことができます。そのため、耐湿性の低い油浸紙絶縁電力ケーブルの被覆材として広く使用されています。
4. ケーブル構造構成：シールド層
シールド層は、電磁界の分離を実現するためのケーブル製品の重要な構成要素です。内部の電磁信号が外部に漏れ出し、外部の機器、メーター、または他の回線に干渉するのを防ぐだけでなく、結合によって外部の電磁波がケーブルシステムに侵入するのを遮断することもできます。構造的には、シールド層はケーブルの外側に配置されるだけでなく、多芯ケーブルではワイヤのペアまたはグループの間にも存在し、多層の「電磁分離スクリーン」を形成します。近年、高周波通信ケーブルと耐干渉性に対する要求の高まりに伴い、シールド材料は従来の金属化紙や半導体紙テープから、より高度な複合材料へと進化しています。アルミ箔マイラーテープ銅箔マイラーテープや銅テープなど。一般的なシールド構造には、導電性ポリマーや半導電性テープで作られた内部シールド層と、銅テープの縦巻きや編組銅メッシュなどの外部シールド層があります。その中でも、編組層は耐食性を高めるために錫メッキ銅を主に使用しています。銅テープ＋銅線複合シールドを使用した可変周波数ケーブル、アルミ箔縦巻き＋流線型設計を採用したデータケーブル、高被覆銀メッキ銅編組層を必要とする医療用ケーブルなどの特殊な用途シナリオがあります。5G時代の到来とともに、アルミプラスチック複合テープと錫メッキ銅線編組のハイブリッドシールド構造が高周波ケーブルの主流ソリューションとなっています。業界の実践では、シールド層はケーブルの付属構造から独立したコアコンポーネントへと進化しています。その材料の選択には、さまざまな用途シナリオの電磁両立性要件を満たすために、周波数特性、曲げ性能、コスト要因を総合的に考慮する必要があります。
5. ケーブル構造構成：充填構造
多くの電線・ケーブル製品は多芯です。例えば、低電圧電力ケーブルのほとんどは4芯または5芯ケーブル（三相システムに適しています）であり、都市電話ケーブルは800ペア、1200ペア、2400ペアから3600ペアまであります。これらの絶縁された電線芯またはペアをケーブル化する（または複数回グループでケーブル化する）と、2つの問題が発生します。1つは形状が円形ではないこと、もう1つは絶縁された電線芯の間に大きな隙間があることです。そのため、ケーブル化の際に充填構造を追加する必要があります。充填構造は、ケーブルの外径を比較的円形にすることで、シースの巻き付けと押し出しを容易にし、ケーブル構造を安定させ、内部を強固にします。使用時（製造および敷設時の伸縮、圧縮、曲げ）には、ケーブルの内部構造を損傷することなく力が均等に加わります。したがって、充填構造は補助構造ではあるものの、必要不可欠なものであり、その材料選定や形状設計については詳細な規定が存在する。
ケーブル充填材：一般的に、ケーブルの充填材には、ポリプロピレンテープ、不織布PPロープ、麻ロープ、または再生ゴムから作られた比較的安価な材料などが含まれます。ケーブル充填材として使用されるには、絶縁ケーブルの芯線に悪影響を与えないこと、それ自体が吸湿性を持たないこと、収縮しにくいこと、腐食しないことなどの特性を備えている必要があります。
6. ケーブル構造の構成：引張要素
従来の電線・ケーブル製品は、外部からの引張力や自重による引張力に耐えるために、シースの装甲層に依存している。代表的な構造としては、鋼帯装甲や鋼線装甲（例えば、海底ケーブルでは、直径8mmの太い鋼線を撚り合わせて装甲層を形成する）などがある。しかし、光ファイバーをわずかな引張力から保護し、伝送性能に影響を与える可能性のあるわずかな変形を防ぐために、光ファイバーケーブルの構造には、一次クラッドと二次クラッド、そして専用の引張力部材が設けられている。また、携帯電話のヘッドホンケーブルのように、合成繊維フィラメントに細い銅線や薄い銅テープを巻き付け、外側に絶縁層を押し出す構造を採用している場合、この合成繊維フィラメントが引張部材となる。結論として、近年開発された、複数の曲げやねじりを必要とする特殊で小型かつ柔軟な製品においては、引張部材が重要な役割を果たしている。
ケーブルの引張部材にはどのような材料が使用されていますか？：鋼帯、鋼線、ステンレス鋼箔
投稿日時：2025年4月25日