電線分野において、電線やケーブルに欠かせないものの一つが絶縁材と被覆材です。長年にわたり、電力ケーブルの絶縁材料としては、優れた電気特性を持つ油含浸紙が主流でした。また、過度の劣化を生じることなく、高度の熱過負荷に耐える能力も備えています。ただし、吸湿性があるため、金属シースは湿気で腐食します。したがって、熱可塑性材料の非吸湿性の性質を組み合わせた電力ケーブル絶縁材料が長年必要とされていました。
そんな夢の素材を求めて研究を続けた結果、架橋ポリエチレンが発見されました。ポリマーの架橋とは、個々の高分子間に化学結合を誘導することによってポリマーの特性を変更することを指します。ポリエチレンなどのポリマーを架橋することにより、ポリマー鎖間に結合の三次元ネットワークが形成され、分子量が増加します。これは「ゴムの加硫」のメカニズムに似ています。
従来の「加硫」プロセスでは、加熱し、硫黄または他の化学薬品を添加して、エラストマー分子の特徴的な長い鎖の間に架橋を形成します。このプロセスはずっと前に開始され、今でも使用されています。ポリマーの特性は、使用する硫黄の量によって異なります。使用される硫黄が多ければ多いほど、製品はより硬くなり、より高い温度、圧力、およびその完全性に対する機械的挑戦に耐えます。しかし、硫黄加硫には人間の健康と環境に関して重大な欠点があり、経済的にもいくつかの欠点があります。さらに、化学反応を開始するには高温が必要で、悪臭や有毒ガスが発生するだけでなく、最終製品から除去する必要がある多数の不要な化学残留物が生成されます。
「放射線架橋」は、加硫プロセスのこれらすべての悪影響を回避する、十分に実証された方法です。これは室温での方法であり、それ自体に重要なコスト上の利点があります。線量（照射時間）を変えるだけで簡単に制御でき、ポリマーの所望の特性が得られます。変換された材料は、硫黄加硫によって製造された材料と何ら遜色はありません。
架橋の主な目的は、熱抵抗率を向上させることです。一般に、非架橋ポリエチレンケーブルの短絡時の最大許容温度は 140℃ですが、放射線架橋プロセスにより 250℃まで高めることができます。2 番目に一般的な目的は、収縮チューブによって表示されるようなメモリ効果です。これは照射されたポリエチレンの珍しく貴重な特性であり、時間やその後の変形回数に関係なく、ポリマー内に無限に保持されます。したがって、ポリエチレンが部分的に結晶質の状態（すなわち融点以下）で照射され、その後加熱されて結晶が除去されると、（例えば、延伸によって）かなり変形し、その後再び冷却されて結晶となり、新しい形状に戻る可能性がある。材料が溶融温度を超えて再度加熱されると、これらの結晶は消失し、ゴム状ポリエチレンはおそらく数か月または数年前に照射中に保持されていた形状に戻る傾向があります。収縮チューブは、特別に配合されたポリマーをチューブに押し出し、その後このチューブを架橋することによって製造されます。架橋後、チューブは加熱され、拡張され、拡張された状態で冷却されます。この膨張したチューブは、一度再加熱すると、架橋の記憶効果により収縮して元の形状に戻ります。高分子同士が化学的に結合し、ランダムに動くことができなくなるため、耐熱性、耐摩耗性、寸法安定性、接着性などのさまざまな特性が向上します。したがって、架橋はポリマーに望ましい特性、つまり靭性、柔軟性、耐衝撃性、耐薬品性などを与える可能性があります。照射されたポリエチレンは、パッケージング、カプセル化、および電気接続用の熱収縮性フィルムに非常に広く使用されており、他のコンポーネント上で容易に熱収縮させることができます。 。柔軟性を高めるため、架橋ワイヤ/ケーブルの取り付けは簡単で、高さの制限もありません。また、メンテナンスの際に金属シースが不要です。さらに、引張特性は熱可塑性プラスチックとエラストマーの中間のものです。
投稿日時: 2017 年 2 月 18 日