ニュース - ケーブルコーティングプロセス

ワイヤーコーティングプロセスにおけるコーティング剤の配合と塗布粘度を制御するには、インライン粘度の自動測定と制御が不可欠です。高品質で均一なコーティングを一貫して実現するために、プロセスストリーム全体にわたる粘度の変化をリアルタイムで監視し、絶対値ではなくベースラインからの測定を行います。

ケーブルコーティングとは何ですか?

ケーブルコーティングとは、電線やケーブルに保護層または絶縁層を塗布することで、耐久性、電気性能、環境要因への耐性を向上させるプロセスです。このプロセスにはエナメル線コーティングが含まれ、銅やアルミニウムなどの導電性電線にポリマーベースのエナメルなどの薄い絶縁材層を塗布することで、短絡を防ぎ、湿気、摩耗、化学物質から保護します。均一な厚さのコーティングを実現するためには、コーティング粘度の品質が非常に重要です。電気モーターから通信に至るまで、幅広い用途において、一貫した絶縁性と製品全体の信頼性を確保します。

コーティングプロセスの目的

ケーブルコーティングプロセスは、主に電線やケーブルに電気絶縁と機械的保護を提供するなど、複数の重要な機能を果たします。生成された電線は、湿気、熱、化学物質、摩耗といった環境要因から最適な特性を維持し、寿命を延ばし、様々な産業における安全な運用を確保します。

これには、巻線を吸湿や油、酸、化学薬品、熱、カビの発生といった有害な影響から保護するとともに、電線と絶縁体を強固な凝集体に接合することで、衝撃、振動、機械的ストレスに耐えることが含まれます。さらに、絶縁体の電気特性を向上させ、熱と冷気のサイクルを通して性能を維持します。このプロセスは、短絡、機械的損傷、環境劣化を防ぐとともに、色やマーキングによる識別を容易にします。全体として、モーター、変圧器、高電圧ケーブルなどの用途において、耐久性、柔軟性、耐摩耗性、耐高温性、耐化学薬品性を向上させます。

ケーブルコーティングプロセスはどのように機能しますか?

ケーブルコーティング工程は、均一な絶縁層を形成するために複数の段階から構成され、コーティング粘度は流動性と接着性を制御する上で重要な役割を果たします。通常、裸線は洗浄され、エナメルまたはポリマーでコーティングされ、硬化され、試験されます。この工程は準備と洗浄から始まります。ここでは、電線を洗浄して汚染物質を除去し、最適な接着性を確保します。

次に材料塗布工程が行われます。ワイヤーはエナメル浴または押出ダイを通過し、溶融した材料が付着します。インライン粘度計が流量を監視し、均一な厚さのコーティングを実現します。続いて硬化工程が行われます。コーティングされたワイヤーはオーブンで加熱され、溶剤が蒸発して層が固まります。この工程は、より厚い絶縁体を得るために、多くの場合、複数回のパスで繰り返されます。その後、冷却と巻き取りが行われ、ワイヤーは冷却されてコーティングが安定し、リールに巻き取られます。最後に品質管理が行われ、インライン粘度計がパラメータをリアルタイムで調整することで、エナメルワイヤーのコーティングの均一性が維持されます。

ケーブルコーティングにはどのような材料が使用されていますか?

ケーブルコーティングには、電気絶縁性、柔軟性、耐環境性といった用途要件に基づいて様々な材料が選択されます。一般的な材料にはポリマーやエナメルがあり、固形分含有量は8%～60%、粘度は30～60,000mPasです。

主な選択肢には、柔軟性のための LDPE、耐久性のための HDPE などのバリエーションを含む、高い誘電強度、耐湿性、耐薬品性を備えたポリエチレン (PE) が含まれます。

ポリ塩化ビニル（PVC）はコスト効率が高く、難燃性と柔軟性に優れているため、汎用ケーブルに最適です。架橋ポリエチレン（XLPE）は熱硬化性で、優れた耐熱性、耐摩耗性、耐薬品性を備え、高電圧用途に最適です。

ポリウレタン（PUR）は、過酷な環境下での耐摩耗性と優れたはんだ付け性を備えています。ポリエステルイミド（PEI）とTHEIC変性ポリエステル（TPE）は、マグネットワイヤのベースコートによく使用される耐熱性エナメルです。

ポリアミドイミド（PAI）は高い熱安定性を備え、機械的特性および化学的特性を向上させるトップコートとして使用されます。シリコーンゴムは耐熱性と安定性に優れ、高温ケーブルに適しています。ポリビニルホルマール（PVF）などのエナメルや、エポキシ系などの自己接着性エナメルは、特定の接着ニーズに対応します。

電線コーティング工程における測定ポイント

均一な膜厚を確保するために、コーティング粘度を監視する測定ポイントは非常に重要です。これには、原料を混合し、インライン粘度計初期粘度を検出します。次にアプリケーターへの供給ラインが続き、ダイまたはバスへの供給前に供給粘度を調整します。塗布後の工程では、硬化後の厚みと接着性の品質検証を行います。プロセス全体を通して、インライン粘度測定を継続的に実施し、温度やせん断による変化をリアルタイムで捕捉します。

粘度制御における現在の課題

ケーブルコーティングにおける粘度管理には多くの課題があり、エナメル線のコーティング品質のばらつきにつながることがよくあります。オフライン試験への依存は大きな問題です。ラボサンプルでは、オフラインでは温度やせん断によって粘度が変化するため、遅延や不正確な結果が生じるからです。

溶剤の蒸発、湿度、温度変動といった環境要因は、コーティング粘度を予測不能に変化させます。エナメル質の非ニュートン流体挙動は、せん断力によって粘度が変化するため、事態をさらに複雑にし、エフラックスカップなどの従来の測定機器を用いた測定は煩雑で再現性に欠けます。

装置の制限も影響しており、パドル粘度計では蒸発エラーが発生し、手動の方法では動的な変化を捉えることができず、ダウンタイムとメンテナンスの必要性が増加します。

粘度の不均一性による悪影響

コーティング粘度の不均一性は、ケーブルの性能を低下させ、コスト増加につながる欠陥の原因となります。その結果、絶縁が不均一になり、ピンホール、膨れ、あるいは過剰な厚みが生じ、電気的なショートや故障につながります。

品質の低下も発生し、高粘度または低粘度によるべたつきや垂れのあるコーティングによって、気密抵抗、柔軟性、および機械的特性が低下します。

廃棄物の増加も、スクラップ率、溶剤使用量、手直しの増加など、利益率や環境コンプライアンスに影響を与えるもう 1 つの結果です。

運用上のリスクも増大し、製品のリコール、規制違反、色あせや乾燥の悪さによる市場での受け入れの喪失につながる可能性があります。

リアルタイム粘度モニタリングの必要性

リアルタイム監視インライン粘度計これらの問題に対処するには、継続的なデータを提供することで溶剤と温度を即座に調整し、安定したコーティング粘度を実現できることが重要です。サンプリングエラーを排除し、ベースライン測定値から均一なコーティング厚を確保することで、ばらつきを低減します。さらに、自動化された制御により、不良品、ダウンタイム、そしてペースの速い生産におけるコンプライアンスリスクを最小限に抑え、効率性を向上させます。