En絶縁導体は目視検査に合格し、AC耐電圧試験に進みました。テストは失敗しました。ケーブルを切断したときの絶縁壁の寸法は、片側が 2.6 mm、もう一方の側が 3.1 mm でした。 1 km の生産稼働を超えると、このような偏心は明らかな警告なしに現れたり消えたりする可能性があります。それは重大な問題ではありませんでした。ペレットのバッチは仕様を満たしており、コンパウンドの供給者は何も変更していませんでした。この故障は、ツールの位置合わせが不安定で、押出機ヘッドの溶融温度が一貫していないことが原因でした。これはケーブル工場ではよくある経験であり、押出ケーブル絶縁体に関する技術的な議論に常に材料の選択とプロセス制御の両方を含める必要がある理由が説明されています。
押出ケーブル絶縁体とは、簡単に言えば、溶融した化合物をクロスヘッドダイに押し込むことによって導体の周囲に塗布される連続ポリマー層です。その品質によって、ケーブルが工場でのテストに合格するかどうかだけでなく、熱、湿度、機械的ストレスに何年もさらされた後でも機能し続けるかどうかが決まります。プロセス、材料の制限、および機器のパラメータを理解することは、ケーブル メーカーが故障率を減らし、高価な再作業を回避するのに役立ちます。
押出ケーブル絶縁体の概要とそのプロセスの仕組み
押出成形は、電力ケーブル、制御ケーブル、および通信ケーブルに絶縁を適用するために最も広く使用されている方法です。スクリューコンベアがポリマーを溶融し、ダイシステムが溶融物をチューブに成形し、そのチューブが移動する導体上に直ちに引き出されます。ヘッド内の真空と圧力により、空気が閉じ込められることなく溶融物が導体表面に付着します。次に、断熱材は水槽の中で冷却され、そこでポリマーが外側から内側に向かって固まります。
ケーブルの絶縁プロセスでは、幅広い材料を処理する必要があります。ポリエチレン (PE) は通信ケーブル、ポリ塩化ビニル (PVC) は汎用の低電圧ケーブル、架橋ポリエチレン (XLPE) は中電圧から高圧までの電力ケーブル、そしてシリコーンゴムまたはフッ素ポリマーは太陽光線、EV、高温ケーブルなどの特殊製品によく使用されます。各材料には独自の溶融温度、粘度曲線、および必要な冷却プロファイルがあります。
押出前の導体の表面状態も重要です。連続生産では、ワイヤは伸線または撚りのプロセスから入ります。導体の張力、引抜き油残留物の存在、および表面の酸化は、それぞれ絶縁接着力と直径の均一性に影響を与える可能性があります。これが、上流プロセスのパラメーターが押出機の設定そのものと同じくらい重要である理由です。たとえば、伸線作業では、張力の変動によって導体の直径がわずかに変化する可能性があり、この変化が対応する絶縁壁の不規則性として現れます。上流の張力制御と最終絶縁品質の関係については、次の記事で詳しく説明されています。 ロッドブレークダウンマシンがワイヤー張力制御をどのように管理するか .
絶縁品質がケーブルの性能に与える影響
絶縁層は 3 つの機能を果たします。導体を電気的に絶縁し、環境の攻撃から保護し、導体を機械的に支持します。同じ関数で、工場でのテストの失敗や現場での故障のほとんどが説明されます。
電気的破壊は通常、絶縁壁が最も薄い部分から始まります。導体または絶縁体の直径がケーブルに沿って変化すると、薄い部分の電界強度が材料の絶縁破壊強度を超えます。この影響は電圧が高くなるとより強くなります。そのため、中電圧および高圧ケーブルでは絶縁偏心許容値が厳密に指定されています。低電圧ケーブルであっても、肉厚が薄くなることで機械的損傷や湿気の侵入に対する保護が弱まります。
| 材質 | 連続導体温度 | 相対絶縁耐力 | 一般的なケーブルの用途 |
|---|---|---|---|
| LDPE | 70℃ | 中 | 低電圧電源、制御ケーブル、通信ケーブル |
| XLPE | 90℃ | 高 | 中- and high-voltage power cables |
| PVC | 70℃ | 低から中程度 | 一般低圧建築用電線および可とうコード |
| シリコーンゴム | 180℃ | 中 | EVケーブル、ソーラーケーブル、高温フレキシブルケーブル |
| フッ素ポリマー（FEP/PTFE） | 200～260℃ | 高 | 細い耐熱ケーブルとデータケーブル |
寸法の一貫性は、データ ケーブルや無線周波数ケーブルの静電容量とインピーダンスにも影響します。通信ケーブルの場合、長さ全体にわたってゆっくりと変化する半径方向の偏心は、インピーダンスの変動や信号の反射を引き起こす可能性があります。このため、絶縁層の直径の精度と同心度が、電気的強度だけでなく信号の完全性にとっても重要になります。
押出断熱材の品質を決定するプロセス変数
材料が選択されると、断熱材が意図したとおりに機能するかどうかがプロセスで決定されます。実際には、いくつかの変数が相互作用します。
材料の準備。 特定のポリオレフィンブレンドなどの吸湿性化合物は、使用前に乾燥させる必要があります。残留水分は溶融物中に気泡を生成し、後にそれが部分放電の開始点として機能する空隙になります。 XLPE ケーブルの場合、ボイドは最も重大な品質リスクの 1 つです。
温度プロファイルとスクリューの設計。 ポリマーは均一な溶融温度でダイに到達する必要があります。バレル内のコールド スポットにより、粒子が溶けていない可能性があります。スポットが過熱すると材料が劣化し、ゲルが生成されます。スクリューの形状、バレルの温度ゾーン、ライン速度を特定の配合物に合わせる必要があります。汎用押出機は PE、PVC、TPE を十分に処理できますが、1 つの材料ファミリー向けに設計された生産ラインはより厳しい公差とより高い生産量を維持します。
ツーリングとヘッドのデザイン。 クロスヘッド ダイの形状により、初期の壁の厚さが設定されます。ダイの中心線が導体に対してオフセットしていると、絶縁体が偏心してしまいます。これは静的エラーであり、センタリングネジで修正できますが、ツールが適切にロックされていない場合はエラーが再発します。時間の経過とともに、金型の摩耗により出口ギャップが変化し、徐々に肉厚の変動が生じます。
冷却。 冷却プロファイルはポリマーの結晶構造に影響を与え、したがってその機械的特性および電気的特性に影響を与えます。急速な冷却は内部応力を引き起こす可能性がありますが、薄肉ケーブルのゆっくりとした冷却は寸法の楕円性に影響します。
架橋。 XLPE ケーブルの場合、架橋操作は熱定格と長期信頼性に最も大きな影響を与えるプロセス ステップです。化学架橋には、硬化チューブに沿った正確な温度制御が必要です。電子ビームによる物理的架橋には、線量と透過を制御する必要があります。
オンライン監視により、プロセスの変動が潜在的な欠陥になる前に検出されます。ダイ出口での直径フィードバックの場合、 LGD25 レーザー直径ゲージ オペレーターは、押出された断熱材のサイズをリアルタイムで読み取ることができます。直径測定と下流のスパークテスターを組み合わせることで、基本的かつ効果的なオンライン品質監視ループが作成されます。
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工場でのテストにより、絶縁層が電気的および機械的要件を満たしているかどうかが確認されます。適切なテストのセットは、ケーブルの種類と適用される規格によって異なります。次のチェックは、ほとんどのケーブル カテゴリに共通です。
- 絶縁抵抗測定。 このテストでは、導体とアーススクリーンまたは水の間の DC 抵抗を測定します。値が低い場合は、湿気、汚染、または断熱材が不十分であることを示します。
- AC耐電圧試験。 ケーブルは、指定された時間、高い AC 電圧にさらされます。テスト中の故障は通常、断熱壁に重大な欠陥があることを示します。
- 熱伸び試験。 架橋絶縁体のサンプルは、規定の荷重下で加熱されます。伸びと永久歪みは制限値未満に維持する必要があります。このテストは、架橋操作が効果的であることを検証します。
- 老化試験。 サンプルは空気循環オーブン内で指定された期間高温にさらされ、機械的特性の変化が測定されます。
アン 絶縁抵抗計 はあらゆるケーブル工場の基本的な機器です。絶縁層がケーブル規格の要求に従って DC 漏れをブロックしていることを検証します。これらの機器は、耐久試験機および熱拡張装置とともに、押出ラインと出荷の間に最低限の品質のゲートを形成します。
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適切な押出装置を選択するには、ラインを製品構成に適合させることが重要です。通常、ラインが長年の運用にわたって必要な公差を維持できるかどうかは、次の要因によって決まります。
- 素材範囲。 PVC と PE のみを稼働する工場では、シンプルな汎用押出機を使用できます。電力ケーブル市場にサービスを提供するプラントには、より優れた温度制御と架橋機能を備えたラインが必要です。専門のケーブル メーカーでは、さまざまなネジ設計のシリコーン ゴムまたはフッ素ポリマーの押出ラインが必要になる場合があります。
- プロセスの安定性。 押出機のスクリュー、ギアボックス、モータードライブ、および制御システムは、設定値を厳しい公差内に維持する必要があります。 5°C の温度変動でも、ダイのうねりや最終的な直径が変化する可能性があります。
- 機械の一部としての測定。 直径、偏心率、およびスパーク試験機器は、アドオンデバイスとして扱うのではなく、ライン制御に統合する必要があります。
- アフターセールスとライン統合。 アン extrusion line does not operate in isolation. The pay-off, preheater, cooling trough, capstan and take-up must be synchronized. When evaluating a supplier, the total line configuration and the support provided during installation matter as much as the extruder specifications.
標準製品の長い生産サイクルを実行するメーカー向けに、専用の 高速電線絶縁体生産ライン 別個のコンポーネントを組み立てる場合に比べて、ドライブ、温度ゾーン、冷却、およびテークアップが 1 つのシステムとして設計されているという利点があります。シリコーン、フッ素ポリマー、発泡および架橋化合物には異なるラインが必要であり、同じロジックがそれぞれに適用されます。
カスタム高速ワイヤー絶縁生産ライン工場、メーカー - Jiang Jiangsu Jiacheng Technology Co., Ltd. は、中国の高速ワイヤ絶縁生産ラインのメーカーおよび工場であり、カスタムの高速ワイヤ絶縁生産ラインを提供しています。 製品を見る→ これらの考慮事項は理論的なものではありません。ケーブル工場では、製品の電気的価値が得られるのは絶縁層であるため、押出装置を定期的に交換またはアップグレードします。上流のプロセスである引抜き、アニーリング、撚り合わせによって導体が構築されますが、押出プロセスによってケーブルの定格電圧と耐用年数を定義する絶縁境界が決まります。
