I. はじめに
シリコーンゴムは、高い耐熱性と優れた耐寒性（長期使用温度範囲-90～250℃）、電気絶縁性、耐老化性に優れているため、ケーブル業界で急速に発展しています。
過去数十年にわたり、シリコーンゴム業界は、現代の押出製品市場の増大するニーズを満たすという課題に継続的に直面してきました。シリコーンゴムは、耐摩耗性、耐切創性、耐薬品性、耐油性、機械的強度が向上しています。耐熱老化温度が高い材料としての価値と信頼性により、メーカーやユーザーに広く使用されています。現在、ワイヤーおよびケーブル産業におけるシリコーンゴムの用途は拡大し続けており、主に船舶ケーブル、航空ケーブル、モーターリード線、電熱線、および多くの特殊用途ケーブル (原子力、航空宇宙、冶金産業で使用されるものなど) の絶縁体および外装として使用されています。
当社ではここ2年間、お客様よりシリコーンゴム絶縁・シースケーブルを多数ご注文いただいております。しかし、この種の製品は当社の主力製品ではないため、加工技術や生産設備がまだ十分に整っていません。生産にあたっては多くの困難に見舞われましたが、全員で協力し合い、最終的に予定通りに製品をお客様にお届けすることができ、大変勉強になりました。
II.シリコーンゴムケーブルの製造中に遭遇した問題
1. 加硫および配合後のゴムコンパウンドは焦げやすく、押出時に不純物が多く含まれるため、絶縁電圧の破壊につながります。
2. シースの押し出し中に、シェルの緩みや膨れが発生します。
Ⅲ．ソリューション
1. 混合および再混合の技術要件
シリコーンゴムの加工装置は有機ゴムの加工装置と似ていますが、有機ゴムとシリコーンゴムの両方を同じオープンミルで加工しないのが最善です。理想的には、専用のシリコーンゴム処理室が利用可能であり、汚染されたシリコーンゴムは機械的および電気的特性が低下するため、環境を清潔に保つ必要があります。シリコーンゴム用の専用の処理装置や施設を提供できない場合は、ほとんどの不純物が配合プロセスに由来するため、シリコーンゴムとその配合剤から汚染物質を完全に分離することが重要です。
シリコーンゴムの特性上、再加工が必要なコンパウンドは再加工後に可塑性が変化し、高速ローラーで焼き付きやすくなります。特に加硫系としてビス(2,4-ジクロロベンゾイル)ペルオキシドを使用するコンパウンドの場合、焦げを防ぐために、オープンミルのローラーに冷却水を循環させる必要があります。これは、ビス(2,4-ジクロロベンゾイル)の分解温度が約45℃であり、分解生成物である2,4-ジクロロ安息香酸や2,4-ジクロロベンゼンが揮発しにくく、燃えやすいためである。高品質の製品を得るには、シリコーンゴムの配合中に次の基本手順に従う必要があります。
(1) 使用する各配合成分（難燃剤、加硫剤、カラーマスターバッチなど）を注意深く秤量します。 (2) 純粋シリコーンゴムまたは強化コンパウンドをオープンミルにセットした後、より速く動くローラーにシリコーンゴムが巻きつき、十分に再混合されるようにローラーギャップを調整します。純粋なシリコーンゴムは通常、充填剤を添加する前にわずかな再混合のみを必要とするか、再混合を必要としません。ただし、補強用シリコーンゴムにはシリカが含まれているため、十分な再混合が必要です。コンパウンドが高速で動くローラーに巻き付くと、再混合が完了します。
(3) 必要に応じて、コンパウンドに難燃剤、カラーマスターバッチ等を添加してください。一部のフィラーは、混合中に受けトレイに落ちてしまう場合があります。これらは収集して、次の充填剤を添加する前にコンパウンドに添加する必要があります。受けトレイからフィラーをこすり落とすには、ゴム製スクレーパーが一般的に使用されます。ブラシの毛が落ちてコンパウンドに混入する可能性があるため、ブラシの使用は避けてください。すべての充填剤を一度にコンパウンドに添加するのではなく、2 ～ 3 回に分けて添加することが特に重要です。充填剤の各バッチを添加した後、コンパウンドを完全に混合する必要があります。これにより、フィラーの均一な分散が保証され、硬いフィラーの塊の形成が回避されます。適度なローラーギャップにより、最適な混合速度とゴムコンパウンドの品質が保証されます。
(4) ゴム配合物に追加される最後の成分は加硫剤です。現在、加硫剤として2,4-ベンゾイルジクロリドパーオキサイドを使用しているため、ゴムコンパウンドが高温（40℃以下）の場合は添加しないでください。そうしないと、部分的な早期加硫が発生し、ゴムコンパウンドまたは加硫剤の損失につながります。ゴムコンパウンドの過熱を防ぐために、ローラーに十分な冷却水を導入する必要があります。最後に、加硫剤を均一に分散させるために、ゴムコンパウンドのロール全体を数回循環させる必要があります。
2. フィルターメッシュとフィルターパッドの正しい使用方法
フィルター メッシュは通常、20 ～ 40 メッシュのフィルター プレートと、より細かい開口部を備えた 60 ～ 100 メッシュのステンレス鋼フィルター メッシュで構成されます。一部のメーカーは、フィルターメッシュを使用せずに直接押し出すことを好みます。これにより、押し出し速度が向上し、場合によってはフィルタープレート付近での発熱や焦げの可能性がなくなるからです。ただし、フィルタースクリーンはゴムコンパウンドから不純物や未分散の充填剤粒子を除去するのに重要な役割を果たすため、フィルタースクリーンの使用は非常に重要です。同時に、フィルタースクリーンは、特に柔らかいコンパウンドの場合、混合および再処理中にゴムコンパウンドに閉じ込められた空気も除去します。
シリコーンゴムはわずかに熱可塑性を示すだけであり、未硬化状態では流動応力やせん断歪みを受けにくいため、フィルタープレートの設計は重要ではありません。ほとんどのフィルタープレートの設計はシリコーンゴムの加工に適しています。
3. 押出装置の選定
設備の選定については、弊社では専用のシリコーンゴムケーブル製造設備を持っていないため、選択の余地がありません。現在当社が導入している3つの連続加硫生産ラインのうち、シリコーンゴムの製造にはΦ65/Φ90蒸気連続加硫押出機とPLCV塩浴連続加硫押出機が適しています。
4. プロセスの探索と改善
シリコーンゴムケーブルは弊社の定番商品ではないため、常に試行錯誤しながら製作しております。絶縁押出にはΦ65/Φ90蒸気連続加硫押出機とPLCV連続加硫押出機を併用しました。しかし、Φ65/Φ90蒸気連続押出機では、ダイヘッドに伸縮チューブを接続すると、蒸気加熱によりダイヘッド温度が急激に上昇し、押出中のシリコーンゴムの加硫が早まってしまうため、接続できません。そこで実際の生産では、ダイヘッドに伸縮チューブを接続せず、蒸気をオープンに使用しました。その結果、過剰な蒸気圧力を適用できなくなり、生産速度に影響を及ぼし、大量の蒸気が無駄になりました。制御された押出温度条件下で絶縁押出に PLCV ユニットを使用した場合、押出自体には大きな問題は発生しませんでした。製品要件を満たすには、0.2 MPa の圧力のみが必要か、または圧力は不要でした。
当社は現在、シリコーンゴム絶縁およびシリコーンゴムシース付き単心ケーブルのバッチを生産しています。お客様は絶縁体とシースの剥離を容易にすることを要求しているため、通常単芯ケーブルの製造に使用する二層共押出プロセスは使用できません。絶縁体を押出した後、シースの押出準備を行う際、絶縁コアのシリコーンゴム絶縁層が内金型内で押し上げられやすく詰まり、押出後にシースに膨れや破裂が発生するという問題が発生しました。実験を繰り返した結果、シリコーンゴム絶縁体の二次加硫時に発生するガスの滞留スペースを確保するために、絶縁芯線に不織布を縦方向に巻き付ける方法を採用しました。これにより、パイプライン圧力 0.2 ～ 0.3 MPa での内金型内での絶縁体の押し上げやシースの膨れの問題が効果的に解決されました。
2006 年 9 月、顧客はシリコーンゴム絶縁およびシリコーンゴムシース周波数変換ケーブルを注文しました。ケーブル配線後、シールド層として絶縁コアに銅テープが巻き付けられていたため、当初はシースの押し出し時に完成したヘッドを密閉した後にのみ圧力を加えて水の浸入を防ぐ方法を使用していました。しかし、シースの緩み、膨れ、破裂という同様の問題が発生しました。検証の結果、銅テープのシールド層に不織布を巻き、加硫管内にケーブルヘッドが5m進入する際に圧力を加える方法により、シースの緩み、膨れ、破裂の問題を効果的に解決できました。
これまでの成功例に基づいて、私たちは不織布がシリコーンゴムケーブルの製造で遭遇する問題を解決できると盲目的に信じていました。しかし、現実には、絶縁体に不織布を巻きつけるだけでは、すべてのシリコーンゴムケーブルが合格品を生産できるわけではありません。多心ケーブル配索後のシースの押出成形では、不織布も巻き付けていますが、配索時の充填不足やシース押出時の溶融圧力不足により、充填不足の隙間にシリコーンゴムが押し込まれず、加硫チューブ内で加圧加硫後に漏れが発生する場合があります。したがって、ケーブルコアには二次加硫中にシリコーンゴム絶縁体から放出されるガスを蓄えるのに十分な隙間があるため、ケーブル配線後の多心ケーブルのシース押出中に不織布を充填してラッピングすることはお勧めしません。パイプラインの圧力が適切に加えられている限り、シースの緩み、膨れ、漏れは完全に回避できます。
IV.結論
要約すると、生産プロセスで遭遇する問題を分析し、その特有の側面に焦点を当て、表面を越えて本質を見つめることによって、問題の原因を根本的に特定し、それらを解決するための現実的かつ実行可能なプロセスと技術的対策を採用することができました。私たちの努力により、シリコーンゴムケーブルの生産プロセスは成熟し続け、製品の品質は向上し続け、シリコーンゴムケーブルは徐々に当社の主力製品となり、当社のゴム被覆ケーブルの市場競争力は引き続き強化されると信じています。