シラン架橋ポリエチレン（XLPE）ケーブルコンパウンドは、電気ケーブルに使用される熱硬化性絶縁体の一種です。ポリエチレン分子をシラン化合物を用いて化学的に架橋することで製造され、ポリエチレンの線形分子構造を三次元ネットワークに変換します。このプロセスにより、材料の熱安定性、機械的強度、および電気特性が向上し、低電圧から高電圧までの送電から自動車システムまで、様々な用途に適しています。
シラン架橋ポリエチレン（XLPE）ケーブル複合材料の製造には、架橋前制御、熱収縮の最適化、結晶化度の調整、プロセス安定性など、重要な技術的課題が存在します。近年の材料科学と製造方法の進歩により、これらの課題は解決され、製品品質と加工歩留まりが大幅に向上しています。
1. 架橋前処理と焦げ付き防止
チャレンジ：シオプラスプロセスでは、A成分とB成分の混合および押出成形中に水分にさらされると、加水分解や縮合反応が早期に進行する可能性があります。その結果、制御不能な前架橋が生じ、溶融粘度の上昇、流動性の低下、表面粗さの悪化、絶縁破壊電圧の低下などの絶縁特性の低下が生じます。
解決：
潤滑剤添加剤の統合：組み込むシリコーンベースのマスターバッチ、 のようなSILIKEのシリコーン系加工添加剤LYPA-208C は、メルトフローを効果的に改善し、スクリューやダイへのメルト付着を低減し、最終的な架橋品質に影響を与えずに前架橋を効果的に防止します。
シリコーン添加剤LYPA-208C最終的な架橋品質に影響を与えずに、強力な前架橋防止性能を備えています。
シリコーンマスターバッチLYPA-208Cは、「サメ肌」のような表面欠陥を排除し、表面の滑らかさを向上させます
シリコンベースの添加剤LYPA-208Cは、押し出しトルクを大幅に低減し、モーターの過負荷を防止します。
シロキサン添加剤 LYPA-208C押出ラインの安定性と生産率を向上
温度勾配の最適化:押出バレルの温度を140℃から180℃の間でセグメント化することで、局所的な過熱を最小限に抑えることができます。高温ゾーンでの滞留時間を短縮することで、早期架橋のリスクをさらに低減できます。
2段階処理：押出前にシランをポリエチレンにグラフトする 2 段階法を採用すると、インライン グラフトに関連する圧力が軽減され、それによって単一段階のアプローチと比較して、押出中の事前架橋の可能性が減ります。
2. 熱収縮性能の最適化
チャレンジ：絶縁層の過度な収縮は、結晶配向と冷却ダイナミクスに関連して、構造変形や電気的障害のリスクをもたらします。
解決策:
多段冷却システム：熱水、温水、冷水の一連の冷却段階を利用することで結晶化速度が遅くなり、温度勾配が効果的に管理され、収縮が軽減されます。
押し出しパラメータの調整長さと直径の比が高い押出機（≥30:1）を使用すると、溶融滞留時間が長くなり、不要な結晶化が抑制されます。より細いケーブル（≤6mm²）には、圧縮ダイを使用することで、配向誘起結晶化を最小限に抑え、収縮をさらに抑制します。
材料の選択:2段階シラン架橋ポリエチレンの採用により結晶化挙動をより細かく制御でき、熱安定性の向上に貢献します。
3. 結晶性と機械的特性のバランス
チャレンジ：結晶度が高いと脆くなり、結晶化が不十分だと耐熱性が低下します。
解決策:
溶融温度制御:溶融温度を 190°C ～ 210°C に上げて滞留時間を延長すると結晶核形成が減少しますが、早期の架橋を防ぐためには慎重な管理が必要です。
触媒マスターバッチ設計:ツインスクリュー押し出しを利用することで、有機スズ触媒の均一な分散が保証され、架橋と結晶化度の相互作用が最適化され、機械的特性が向上します。
4. プロセス安定性の向上
チャレンジ：プロセス変動に対する敏感さにより、押し出し圧力の不安定性と表面欠陥が発生します。
解決策:
装備のアップグレード:デュアルコーンドラム混合システムを実装すると、シラン添加剤の均一な分散が保証され、最適な一貫性を実現するために 2.5 時間を超える混合時間が実現します。
リアルタイム監視:スクリューの電流と回転速度を継続的に監視することで、温度設定と金型洗浄プロトコルを迅速に調整し、安定した処理条件を維持できます。
XLPEケーブル製造の業界動向と将来展望
二段階処理とシリコーン系マスターバッチなどの機能性添加剤の併用は、XLPEケーブル製造における処理上の課題を克服するための主要な戦略として浮上しています。これらの革新により、パイロットアプリケーションにおける生産歩留まりが10～20%以上向上し、送電および自動車分野におけるXLPEケーブルの信頼性が向上したと報告されています。今後、メーカーはXLPE材料の性能をさらに向上させ、高まる高性能ケーブルの需要に応えるため、適応型冷却技術とインテリジェントプロセス制御の研究開発に注力しています。
これらの高度な処理戦略と材料の革新を採用することで、メーカーは XLPE ケーブル生産の効率と品質を大幅に向上させ、現代の電気アプリケーションの進化する需要を満たす優れた製品の提供を確実に行うことができます。
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投稿日時: 2025年4月10日
