過酸化物架橋性ケーブル・コンパウンド

ポリエチレン(PE)は圧倒的に優れた絶縁特性を備えています。しかし、投入量増加による一時的な温度上昇によりポリエチレン製ケーブルの絶縁性は完全に破壊されることがあります。軟化点または融点が比較的低いため、熱機械的な損傷が起きたり、絶縁体が融けて滴り落ちたりすることもあります。架橋ポリエチレン(PEX)は、熱可塑性というより熱硬化性樹脂の性質を持つことから、非常に高温でも使用でき、機械的にも強く、有機溶媒への耐性が高く、多くの場合厚みを薄くすることが可能です。そしてさまざまな架橋方法が使用されています。

典型的なアプリケーション

過酸化物架橋性ケーブルコンパウンドは、PEX-aとしても知られ、1960年代にその加工法の特許が取得されて以来、ケーブル産業で使用されてきました。ベースポリマー、過酸化物、添加剤をまず、温度130℃未満で強力に混合します。架橋反応は、その後すぐ、加圧した高温CV(連続加硫成形)設備で起こります。比較的複雑な工程になるため、この技術はとりわけ高負荷ケーブル用に使用されます。水トリーを防止する配合とプロセスが開発されたおかげで、過酸化物架橋性XLPEは、中圧および高圧交流ケーブルの絶縁体にますます使用されており、高圧直流ケーブルにおいては優先的に採用される絶縁材料となっています。

都市に電源を供給するケーブルは、地上の電線から地下へとますます置き換わっています。海上の風力発電と送電網をつなぐケーブルや、海底ケーブル全般にも、同じ絶縁材料が非常に多く使用されています。この分野は、使用される量も成長速度も速い世界的なメガトレンドの市場となっています。

過酸化物架橋性ケーブル・コンパウンドの混練要件

こうした用途では、配合成分を、精巧な設備と高い製品純度で、緻密に制御した温度で強力に混合しなければなりません。中圧ケーブルの場合、液体過酸化物を直接溶融点に注入し、低温で強力に混合します。できたコンパウンドは溶融ろ過し、造粒します。高圧ケーブルの場合、混練ラインは最高純度が保たれるよう設計、運転されます。ベースポリマーをあらかじめろ過することで、汚染源を内側からも外側からも除去し、クリーンルームの条件下で生産します。

この分野におけるブッス・ニーダーの成功要因は、過酸化物が加工プロセス部で直接注入され、注入後すぐ強力な混合により最適に分配されることと、均一で適度なせん断速度のおかげで加工が低温で行われ、ポリマーの破壊が最小であることにあります。さらに、ブッス・ニーダーと押出機をカスケード的に配置していることで、製品の種類を考慮した溶融ろ過と造粒が可能で、さらに最適かつ効率的に装置を起動、運転できます。

本分野のスタンダードとして高く評価されてきたブッスのコンパウンディング装置は、ブッスの保有するプロセス技術、プラントエンジニアリング、そして設計に関する専門知識が完璧に融合されています。

過酸化物架橋性ケーブル混練技術で製造されたケーブル絶縁体の効果を示すケーブルの断面

過酸化物架橋性ケーブル混練システムの工場内レイアウト

過酸化物架橋性ケーブル混練システムの典型的な工場内のレイアウト

ブッスの過酸化物架橋性ケーブル混練システムには以下の優位点があります

  • 均一な温度分布
    ブッス・ニーダーでは、均一で適度なせん断速度により全スクリュー長にわたって一定で均一な温度分布を維持しています。そのため、他のシステムで通常みられるような過剰な温度ピークは発生せず、プロセス長全体での正確な温度制御が可能です。
  • 液剤注入がどの場所でも可能
    液剤注入機能のある混練ピンはプロセスセクションのどの位置に設置することも可能なので、プロセスに最適な場所で溶融ポリマーへの液体添加物の直接注入ができます。バレルの壁を汚すことなく直ぐに混練を開始することができ、混練プロセス長がさらに短くなりました。
  • 強力な分配混練
    ブッス・ニーダーは、スクリューの回転と軸方向の往復動により、伸長流や多数のせん断界面、クロスチャネルミキシングを生成して、強力な分配混練を実現しています。
  • 任意のピンポジションで温度をモニタリング
    プロセスセクションに沿ったあらゆる場所に熱電対内蔵混練ピンの設置が可能で、それぞれの混合材料の限界温度を高精度でモニタリングすることができ、最適な温度制御を可能にします。熱電対内蔵混練ピンは常に溶融した混合材料により覆われているためバレル温度制御の影響を無視することができ、温度モニタリングを高精度で行うことができます。また、この機能はオンラインでの品質管理を可能にします。
  • 信頼できるプロセスのスケールアップ
    実験室からパイロット製造、量産製造へブッス・ニーダーのスケールアップの信頼性と確実性には定評があります。これは、主にさまざまな設置規模を想定した正確な幾何的なスケーリングによるもので、他の単純なスクリューシャフトの機械では不可能なものです。最新の流体力学や数値シミュレーション技術に加え、70年間のプロセスエンジニアリングの経験、補完する正確な予測、スケールアッププロセスエンジニアリングの成果です。

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