半導電性ケーブル・コンパウンド

半導電性ケーブル・コンパウンド

中圧(MV)および高圧(HV)ケーブルの絶縁体は、2つの同心半導体層の間に挟まれており、絶縁体中の電界が均質化されるようになっています。これらの層は一般に、半導体の性質を持たせるための、カーボンブラック、グラファイト、あるいはカーボンナノチューブといった半導電材料を高配合で含むEVA、EBA等のエチレン基ポリマーから成ります。

この半導体層による絶縁体への影響については当初は特に注目されませんでした。しかし、まもなく半導体中のイオンが層間の絶縁体にしみ込み、水トリーの形成につながることが発見されました。

ポリマーの化学成分と各添加剤を適切に調整することで、外部半導体層は絶縁体から容易に剥がすことができます。この性質はケーブル配線に有用である場合もあり、フランスや米国では規制上必要とされています。他国では、コスト的理由から、あるいは現在では優れた被覆剥がし工具が使用できることから、容易に剥がせる半導体層に対する要求・要件は緩和されつつあります。エチレンプロピレンゴム系コンパウンドにおいては、引き剥がしが難しいため容易に剥がせる半導体層はなお必要です。中圧、高圧ケーブル用高分子絶縁材料の開発と成長に伴い、生産量は上昇しています。

半電導性ケーブル・コンパウンドの混練要件

半導電性ケーブル・コンパウンドの加工には、非常に難度の高い要求事項があります。導電度は、室温と(室温よりも高い)使用温度の双方で確実でなければなりません。必要な導電性を網状に張り巡らすには、複雑な構造を持つカーボンブラックを変化させずかつ極めて均質に分配させなければなりません。使用するポリマーの分解は可能な限り小さくしなければなりません。共押出されたそれぞれの層の表面、非常に平滑かつ一様でなければなりません。通常、過酸化物基の架橋が必要になります。

導電性添加物を高い配分量で、加工プロセス部の複数の箇所から注入できるという長所を備えたブッス・ニーダーは、これらの複雑な要求事項をすべて満たします。適度なせん断速度での迅速な混合と、中間に設けた緩和域で、ポリマーの内部構造と導電性材料を損傷させない優れた分配が可能です。装置設計の自由度から、目的に合った構成にすることで加工プロセス部内の粘性増加にも注意を払うことができます。すなわちモニタリング内容をカスタマイズし、加工プロセスの状況を制御することが可能になります。ブッス・ニーダーの二段階システムは混練工程と昇圧工程が分かれているため、可能な限り最高の製品品質と生産量が得られるよう、昇圧、溶融ろ過、造粒各工程をそれぞれ独立に最適化することができます。

ブッス・ニーダーは全ラインナップをモジュラー化し、容易にさまざまな材料の混練に適用させることができます。ブッス・ニーダーは、ブッスが保有する広範囲の加工プロセス知識も相まって、あらゆる吐出量を要求されるほぼすべての半導電性半導電性ケーブル・コンパウンド用装置の第一選択肢として世界中から認められています。

半導電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

半導電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

ブッスの半導電性材料混練システムには、以下のような優位点があります。

  • 低い比エネルギーの投入も強力な混練
    種々のスクリュー羽根の選択が可能な新型混練機COMPEOでは、必要に応じて各プロセスセクションでの混練サイクル数を増やすことで、従来より15~40%低いエネルギー投入での混練プロセスに改善しました。溶融や混練のエネルギーは、ほぼ全てが機械的に供給されており、せん断速度により供給速度を最適にコントロールしています。
  • ポリマーやカーボンブラックなどの高度に構造化されたフィラーへの損傷を抑制
    ブッス・ニーダーの均一で適度なせん断速度が、制御されたせん断と低温のプロファイルを実現し、カーボンブラックなどの高度に構造化されたフィラーファイバー構造への応力を他のシステムと比較して大きく低減しました。これにより機械的、電気的性質や流動特性が改善し、高価な配合成分の消費を抑えることができます。
  • より多量のフィラー投入
    ブッスの混練技術では、2または3か所に供給口を分けたり、サイドフィードスクリューなどの供給方法の採用、フィラーの自由落下による供給、バックベントによる混入した空気の除去、優れた搬送効率などにより、最大90%のフィラー投入が可能です。適度なせん断速度により、このような高投入量でも極めて高い粘性の材料を扱うことができます。

  • 混練サイクル数の多さ
    種々のスクリュー羽根の選択が可能な新型混練機COMPEOではでは、より多くの混練サイクルを実現しました。独自の新しいスクリューデザインにより、多数のストライエーションを形成し、極めて短いプロセス長で混練を行い、混合材料の分離、再混合を最大限に行います。

  • 均一で適度なせん断速度
    均一で適度なせん断速度により、作業として必要なせん断のみを行い、低温での混合材料の混練の制御を可能にします。他のシステムと比較してせん断速度の分布が小さいため、全ての分子のせん断履歴を均一にすることができ、より小さな投入エネルギーにより高品質な混合材料を得ることができます。

さらに

ダウンロード

  • COMPEOカタログ(日本語)