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裸の銅線が入ります。絶縁され、保護された、すぐに出荷できるケーブルが出てきます。その変革を可能にする機械がケーブル絶縁押出機です。適切な押出機を選択すると、工場で生産されるケーブルの 1 メートルごとの形状が決まります。このガイドでは、これらの機械がどのように動作するか、主要コンポーネントの役割、取り扱う断熱材、および注文前に確認すべき事項について説明します。
ケーブル絶縁押出機とは何ですか?またどのように機能しますか?
ケーブル絶縁押出機は、熱可塑性または熱硬化性化合物を溶融し、溶融した材料を移動する導体の周囲に押し付けて、連続した均一な絶縁体またはシース層でコーティングする機械です。その結果、最終用途の電気的、機械的、環境的要件を満たすケーブルが得られます。
このプロセスは 4 つの連続した段階に従います。まず、原料ポリマーのペレットまたは顆粒がフィードホッパーに装填され、回転スクリューによって押出機バレル内に引き込まれます。次に、摩擦ヒーターと外部バレル ヒーターを使用して、材料をその溶融温度 (コンパウンドに応じて通常 150 °C ～ 230 °C) まで上昇させます。第三に、溶融ポリマーは、進行する導体に対して正確な角度で配置されたクロスヘッド ダイに押し込まれ、コアの周囲に同心円状に絶縁層を塗布します。第 4 に、被覆された導体は、 冷却水トラフ ここで、絶縁体は焼き入れされ、リールに巻き取られる前に最終寸法に固まります。
各段階における重要な性能指標は、溶融圧力、ダイ温度の均一性、ライン速度、冷却速度です。これらのパラメータの不安定性 (スクリュー速度の変動、バレル内のコールド スポット、過小な水槽など) は、完成したケーブルの壁厚の変化、表面粗さ、または偏心として現れます。これが現代の理由です ワイヤーおよびケーブル押出ラインのソリューション 単一の PLC インターフェイスから 4 つのプロセス変数すべての閉ループ監視を統合します。
ワイヤーおよびケーブル押出機の主要コンポーネント
各サブシステムの機能を理解すると、マシンを比較し、サプライヤーの製品の弱点を特定することがはるかに簡単になります。
スクリューとバレル。 スクリューの形状 (圧縮率、ピッチ、フライト深さ) によって、材料の溶解効率、溶解の均一性、および機械が維持できる最大出力速度が決まります。 PVC 用のネジは、XLPE 用に最適化されたネジよりも圧縮率が低くなります。複数のコンパウンドを使用する工場では、単一の汎用ネジが最適な選択であることはほとんどありません。
クロスヘッドダイ。 ダイは、溶融ポリマーが導体に塗布される環状ギャップを制御します。ダイリップの精密機械加工と、ラインを停止することなく肉厚を微調整できる能力は、量産グレードのダイを商品鋳造品から区別する 2 つの特性です。圧力タイプのダイは絶縁体を導体にしっかりと接着します。チューブタイプのダイは薄いエアギャップを残しますが、これは一部のデータ ケーブル構造に好まれます。
冷却水トラフ。 冷却長と水温は最大ライン速度を直接設定します。トラフが短すぎるか、温度が高すぎると、オペレーターは断熱材の変形を避けるためにキャプスタンを遅くする必要があり、スループットが低下し、メートルあたりのコストが上昇します。
キャプスタンとテンションコントロール。 キャプスタンは、制御された速度でケーブルをダイとトラフを通して引っ張ります。正確でジャークのない張力制御が不可欠です。あらゆるサージは、絶縁壁の厚さの変化としてダイギャップに直接伝わります。
PLC制御キャビネット。 適切に統合された制御システムにより、オペレーターはゾーン温度、スクリュー速度、ライン速度などの目標パラメータを設定し、機械にそれらを自動的に維持させることができます。アラームのログ記録、レシピの保存、リモート診断は、現在、あらゆる生産グレードの押出機で標準的に期待されています。
互換性のある断熱材: PVC、XLPE、PE、LSZH など
押出機のスクリュー設計、バレル温度プロファイル、およびダイの形状はすべて、処理される断熱材コンパウンドに適合する必要があります。これらは最も頻繁に遭遇する材料です。
PVC（ポリ塩化ビニル） 業界の主力製品です。標準的な単軸押出機でクリーンに加工し、幅広い温度範囲に耐え、建築用ワイヤー、フレキシブルコード、制御ケーブルに適しています。連続動作温度の上限は約 70 °C で、燃焼すると塩化水素が放出されます。この制限が、限られたスペースでの用途での代替品の採用を促進しています。
XLPE (架橋ポリエチレン) 連続最大 90 °C で動作し、250 °C の短絡条件にも対応できるため、中電圧および高電圧の電力ケーブルの主要な絶縁材となります。架橋は通常、配合段階で添加される過酸化物化合物によって実現されます。押出機はバレル内での早期架橋を防ぐために正確な温度プロファイルを維持する必要があります。
PE(ポリエチレン) — 低密度 (LDPE)、高密度 (HDPE)、および線形低密度 (LLDPE) グレード — は、低誘電率が重要なデータおよび通信ケーブルに推奨される絶縁材です。 PE は PVC よりも加工ウィンドウが狭いため、より厳密な溶融温度制御が必要です。
LSZH / HFFR (低煙ゼロハロゲン/ハロゲンフリー難燃剤) ケーブル火災からの有毒煙が人命の安全を脅かすトンネル、鉄道、海洋、公共の建物の用途では、化合物は必須です。これらの化合物は研磨性があり、溶融粘度が高いため、適切な摩耗保護と高トルクドライブを備えたネジが必要です。
その他の材料 (フレキシブルな自動車ハーネス用の TPU、民生用製品用の TPE、航空宇宙用高温配線用の ETFE または FEP) には、それぞれ独自の処理要件があります。機械を購入する前の最も安全なアプローチは、スクリューとバレルの組み合わせが製品範囲のすべての化合物について検証されていることをサプライヤーに確認することです。
単層押出と多層押出: どちらの構成が必要ですか?
エントリーレベルのケーブル製造は、通常、1 つのスクリュー、1 つのダイ、1 つの絶縁層という単一の押出機ラインから始まります。この構成は、建築用ワイヤ、フレキシブル コード、単芯制御ケーブルの大部分を競争力のあるコストで処理します。 1.5 mm² 導体上の単層 PVC 絶縁のライン速度は、適切なサイズの機械では通常 200 ～ 400 m/min に達します。
ケーブル設計で断面全体にわたって差別化された機能が必要な場合、多層押出成形が必要になります。たとえば、中電圧ケーブルの主 XLPE 絶縁層の下にある半導電性シールドは、層間汚染の危険を冒さずに別のパスで適用することはできません。同時に共押出しする必要があります。同様に、自動車配線の極性コーディング用の 2 色絶縁には、タンデムまたはデュアルヘッドの配置が必要です。
3 つの実際的な構成は、タンデム (独立したダイを備えた直列の 2 つの押出機)、デュアルヘッド (2 つの押出機が別々の入口点で 1 つのダイに供給)、およびトリプルヘッド共押出 (3 つの押出機、1 つのダイ、HV ケーブル上の半導体/絶縁層/半導体層に使用) です。複雑さが増すごとに資本コストが増加し、より緊密なプロセス同期が必要となり、ラインのセットアップとトラブルシューティングに必要なスキル レベルが向上します。
構成を指定する前に、製品ポートフォリオをこれらの要件に照らしてマッピングし、平均ではなくピークの出力需要に合わせてマシンのサイズを決定します。利用可能な範囲は、 ケーブル押出機の構成 単軸スクリューユニットから多層共押出ラインまで、これらの要件の全範囲をカバーします。
購入前にワイヤーおよびケーブル押出機を評価する方法
価格が、マシンの購入が適切な決定であったかどうかを決定する変数となることはほとんどありません。実際の要因は、稼働時間、出力品質の一貫性、および問題が発生した場合のサポートのコストです。ここでは実践的なチェックリストを示します。
出力レートと導体範囲。 機械が定格する最大ライン速度と導体サイズの範囲を確認してください。公称仕様ではなく、検証データを求めてください。機械の定格が 300 m/min であるにもかかわらず、工場での受け入れ時に 150 m/min でしかテストされていない場合、商業上のリスクが生じます。
温度制御の精度。 各バレル加熱ゾーンは、生産条件下で設定温度を ±2 °C 以上に保つ必要があります。変動が大きいと、溶融粘度が不安定になり、下流側で壁の厚さが不安定になります。
ネジの材質と摩耗保護。 研磨剤 LSZH または充填コンパウンドの場合は、スクリューとバレルにバイメタル ライナーまたは表面硬化が取り付けられているかどうかを確認してください。生産機械で摩耗したバレルを交換するには、費用と時間がかかります。
認定。 CE マーキングは、機械が欧州の機械指令要件を満たしていることを確認します。 UL 準拠が必要な市場の場合は、サプライヤーの機器が公認の第三者認証を取得していることを確認してください。権威機関によって認定された機械は、税関または顧客監査中に問題が発生するリスクを軽減します。
アフターサポートモデル。 スペアパーツがどこに在庫されているか、ネジやヒーターバンドの交換にかかる標準的なリードタイムはどれくらいか、サプライヤーがリモート診断を提供しているかどうかを調べてください。スペアパーツを待って 3 週間アイドル状態にある機械は、購入価格での優位性を何倍も消してしまうことになります。
工場受け入れテスト (FAT)。 特定の素材と導体を実行している FAT を目撃することを主張します。テストでは、目標速度での連続生産、許容範囲内の肉厚、およびすべてのゾーンにわたる安定した温度プロファイルを実証する必要があります。合意されたパラメータからの逸脱は出荷前に修正する必要があります。
押出からパレタイジングまで: 完全なケーブル生産ライン
押出機が単独で数メートルのケーブルを生産し、床に積み上げられます。それらのメーターが収益性の高い出荷可能な製品になるかどうかは、周囲の上流および下流の機器によって決まります。
上流、 電動繰り出しおよび巻き取り装置 一定のジャークのない張力で供給リールから導体を押出機のクロスヘッドに供給します。ペイオフ張力にばらつきがあると、対応してダイ内の導体の位置にばらつきが生じ、最終的には絶縁体の偏心にもばらつきが生じます。
下流では、絶縁ケーブルの直径と肉厚をリアルタイムで測定し、識別マークを印刷し、所定の長さに切断して、出荷用にコイル状またはリール状に巻く必要があります。 全自動コイリングおよび包装システム この最終段階を手動介入なしで処理できるため、人件費が削減され、コイルが損傷したりラベルが間違って顧客に届くリスクが削減されます。
ラインの最後では、インテリジェントなロボット スタッカーが完成したリールまたはコイルを手作業では対応できないスループット レートでパレットに積み込み、未加工の導体からパレット準備が完了した製品までの自動化チェーンを完成させます。
押出をスタンドアロンの機械ではなく完全なラインの一部として扱う経済的なケースは次のとおりです。 低速の手動コイリングステーションによって絞り込まれた高速押出機や、一貫性のないペイオフによって供給される精密ダイヘッドでは、定格生産量や品質を発揮できません。すべてのステーションの能力をラインのピーク スループットに合わせることで、計画された生産能力が実際に出荷される製品に反映されます。
Yessjet は、押出ライン、ペイオフ、巻き取り、自動コイリング、梱包、パレタイジングなどの一連のプロセスを統合ソリューションとして設計し、提供します。私たちの ターンキーケーブルプラント計画サービス 製品範囲と出力ターゲットに合わせて完全なラインがどのように設計されているかを確認します。
