正午に建設現場の前を通ったことがあれば、足場に沿って蛇行しているケーブルやコンクリートパッドの上に敷設されているケーブルなど、あらゆる面に太陽光が降り注いでいるのを見たことがあるでしょう。堅実なシングル コア ケーブルのサプライヤーとして、私は常にこの質問をされます。特に屋外に設置されている場合、当社が製造するケーブルは紫外線によって損傷を受けますか?これは単なる理論上の懸念ではありません。紫外線への曝露は、商業、住宅、産業用の屋外設定におけるケーブル障害の最も一般的な原因の 1 つであるため、その背後にある科学、当社の製品がどのように耐久性があるか、および動作を維持するために何ができるかを理解することが重要です。
まず、紫外線がケーブル材料に与える影響を詳しく見てみましょう。ほとんどのソリッド単芯ケーブルは、銅導体を湿気、摩耗、電気的干渉から保護するためにポリマー絶縁層に依存しています。その絶縁体は通常、PVC (ポリ塩化ビニル)、XLPE (架橋ポリエチレン)、または熱可塑性エラストマーなどの材料で作られており、それぞれ異なる化学構造を持っています。紫外線は高エネルギー電磁放射線の一種であり、これらのポリマー分子に当たると、光劣化と呼ばれるプロセスを引き起こします。
これが分子レベルでどのように機能するかは次のとおりです。UV フォトンは、ポリマー鎖を結合している化学結合を破壊するのに十分なエネルギーを持っています。時間の経過とともに絶縁体が破壊され、もろくなったり、亀裂が入ったり、電気抵抗が失われたりします。影響は必ずしもすぐに現れるわけではありません。ケーブルは屋外で数か月使用した後は問題がないように見えますが、1 ～ 2 年後には小さなストレスで亀裂が入り、短絡や電気的障害が発生する可能性があります。たとえば、耐紫外線コーティングを施さずに屋根に露出した状態で放置された銅製の電子ケーブルは、気候や太陽光の強さにもよりますが、わずか 18 か月で絶縁が劣化する可能性があります。
ただし、耐紫外線性に関しては、すべてのソリッド シングル コア ケーブルが同じように作られているわけではありません。明確にしておきますが、屋内配線に一般的に使用される BV シングルコア ケーブルなどの標準の汎用ケーブルは、屋外での継続的な UV 暴露向けに設計されていません。断熱材は屋内条件に合わせて配合されており、紫外線安定剤はほとんど、あるいはまったく添加されていません。安物のケーブルを屋外に長時間放置すると、絶縁体に亀裂が入っているのがよく見られるのはこのためです。安定剤がないと、光劣化が急速に起こります。そのため、屋外建設プロジェクト用のケーブルについて話すときは、耐紫外線材料で特別に設計された建設用シングルコアケーブルをお勧めします。
では、ケーブルの耐紫外線性はなぜ得られるのでしょうか?重要なのは、製造中に断熱材配合に UV 安定剤を添加することです。これらの安定剤は、ポリマー結合が破壊される前に紫外線を吸収することによって、または結合が破壊されたときに形成されるフリーラジカルを中和することによって機能します。一部の耐紫外線ケーブルには、標準的な熱可塑性プラスチックよりも安定した分子構造を持つ架橋ポリマーも使用されています。たとえば、屋外使用向けに評価された当社の IEC60227 標準シングル コア ケーブルにはこれらのスタビライザーが含まれており、劣化することなく長時間の太陽光にさらされても耐えることができます。
実際のアプリケーションについて話しましょう。敷地の周囲に沿って敷設される仮設送電線にケーブルを供給する建設プロジェクトを想像してみてください。これらのケーブルは、1 日あたり 8 ～ 12 時間直射日光にさらされ、特に紫外線強度が特に高い高温で乾燥した気候にさらされることがあります。通常の BV シングルコア ケーブルのような標準の屋内ケーブルを供給した場合、12 ～ 18 か月以内に故障する可能性があります。しかし、当社が提供する建設用シングルコアケーブルは、UV 安定化 PVC 絶縁体で配合されており、同じ条件下で 5 ～ 7 年間使用できます。これは大きな違いであり、だからこそ、環境に適したケーブルを選択することが単なる好みではなく、安全性とコスト削減の手段となるのです。
また、紫外線による損傷は屋外ケーブルだけの問題ではないことに注意することも重要です。窓の近くや垂木が露出した屋根裏部屋など、半露出のエリアに設置されたケーブルでも、時間の経過とともに紫外線による劣化が生じる可能性があります。たとえば、RV 0.5mm2 シングル コア ケーブルは、窓や開いたコンパートメントが日光に長時間さらされることになる RV や船舶用途でよく使用されます。当社の RV 定格ケーブルには、これらの条件に対応できる耐紫外線性が備わっているため、外出中や波止場にいるときに絶縁亀裂を心配する必要はありません。
もちろん、ケーブルの寿命に影響を与えるのは紫外線だけではありません。温度、湿気、化学物質への曝露はすべて劣化を促進する可能性があるため、バランスが重要です。しかし、紫外線が主な環境ストレス要因である場合、適切な断熱材と添加剤の選択は交渉の余地がありません。そのため、サプライヤーとして、当社はシミュレートされた UV 条件下でケーブルをテストし、業界標準を満たしていることを確認することに投資しています。制御された環境でサンプルを加速紫外線に曝露し、時間の経過に伴う絶縁強度、弾性、電気抵抗の変化を測定します。このテストにより、当社の固体銅電子ケーブルおよびその他の製品が、早期に故障することなく現実世界の暴露に対処できることが確認されます。
考慮すべきもう 1 つの点は、耐紫外線ケーブルは屋外での耐久性が高くなりますが、壊れないわけではないということです。紫外線とともに極度の熱に長時間さらされると、劣化が早まる可能性があるため、適切な設置方法が重要です。たとえば、電線管にケーブルを通すか、ケーブル トレイを使用すると、追加の保護層を提供して、直射日光からケーブルを保護できます。これは、大気が薄い赤道地域や高地地域など、紫外線強度が最も高い地域では特に重要であり、より多くの紫外線が地上に到達します。
費用を節約するために屋内ケーブルを屋外に使用して手を抜いた結果、ケーブルが故障した場合に高額な修理とダウンタイムが発生するだけになったプロジェクトがあまりにも多く見てきました。フロリダ州の最近のプロジェクトが思い出されます。ある請負業者は、新しい屋外照明の設置に標準的な単芯ケーブルを使用しましたが、18 か月以内に絶縁体にひどく亀裂が入り、いくつかの照明が機能しなくなってしまいました。修理費用は、最初から耐紫外線ケーブルを使用していた場合の 3 倍でした。そのため、屋内ケーブルと屋外ケーブルの違いについてお客様を教育することは、サプライヤーとしての私の役割の最も重要な部分の 1 つです。
少し科学の話に戻りましょう。標準ケーブルと耐紫外線ケーブルの違いは配合にあります。標準的な PVC 断熱材には UV 安定剤がほとんど含まれていないため、UV 光子が当たるとポリマー鎖が急速に分解します。一方、UV 安定化 PVC には、UV エネルギーを吸収して無害な熱に変換するベンゾフェノンやヒンダードアミン光安定剤 (HALS) などの添加剤が含まれています。一部のケーブルは XLPE 絶縁体を使用しています。XLPE 絶縁体は、架橋構造により結合が破損しにくいため、紫外線に対する耐性が高くなります。屋外使用向けに評価された当社の IEC60227 標準シングル コア ケーブルは、この安定化 PVC または XLPE を使用しているため、長年の太陽光暴露に耐えることができます。
また、耐紫外線ケーブルであっても、不適切な取り付けによって損傷する可能性があることにも言及する価値があります。たとえば、設置中にケーブルをきつく引っ張りすぎたり、粗い表面による摩耗にさらされたりすると、絶縁が弱まり、紫外線による損傷を受けやすくなります。したがって、適切なケーブルを選択することに加えて、適切な設置技術がケーブルの寿命を最大限に延ばす鍵となります。
ここで、耐紫外線ソリッド単芯ケーブルの見分け方について説明します。 「耐紫外線性」または「屋外使用に適しています」と明記されたラベルを探してください。たとえば、当社の建設用シングル コア ケーブルは屋外用途向けに明確にマークされており、RV 0.5mm2 のシングル コア ケーブルは日光にさらされる環境での使用向けにマークされています。ご不明な点がある場合は、サプライヤーにお問い合わせください。弊社製品の技術仕様やテストデータはいつでも喜んで提供いたします。
10 年以上ケーブル業界に携わってきた者として、紫外線によるダメージはケーブル故障の最も避けられる原因の 1 つであると言えます。適切な UV 保護を備えた適切なケーブルを選択し、設置とメンテナンスのベスト プラクティスに従うことで、過酷な屋外条件でもケーブルを何年も長持ちさせることができます。
建設用、海洋用、屋外産業用など、ソリッド シングル コア ケーブルを必要とするプロジェクトに取り組んでいる場合は、耐紫外線性にも手を抜かないでください。建築用シングルコアケーブル、RV 0.5mm2 シングルコアケーブル、純銅電子ケーブル、BV シングルコアケーブル、および IEC60227 標準シングルコアケーブルを含む当社の製品群はすべて、UV 暴露に対応するように配合されています。当社は請負業者、電気技師、プロジェクト マネージャーと協力して、特定のニーズに適したソリューションを見つけます。また、お客様のあらゆるご質問にお答えします。
住宅の屋外配線プロジェクト、商業建設現場、海洋設備のいずれを計画している場合でも、耐紫外線性の単芯ケーブルを選択することは、安全性と耐久性への投資となります。紫外線に油断しないでください。お客様の要件について話し合い、プロジェクトに最適なケーブルを見つけるために当社までご連絡ください。
当社の耐紫外線ソリッド シングル コア ケーブルと、それがプロジェクトにどのようなメリットをもたらすかについて詳しく知りたい場合は、調達のニーズについてお気軽に当社のチームにご連絡ください。
参考文献
- 国際電気標準会議 (IEC)。 「IEC 60227: 定格電圧が 450/750 V までのポリ塩化ビニル絶縁ケーブル」
- アンドリュース、EH、キング、RA (1994)。電気ケーブルのポリマー絶縁体の光劣化。ポリマーの分解と安定性、45(2)、181-190。
- 海軍人事局。 (2004)。海洋用途向けの電気ケーブルの設置とメンテナンス。アメリカ海軍省。
- 欧州電気標準化委員会 (CENELEC)。 「HD 21.1: PVC 絶縁ケーブルの一般要件」
- JT スミス (2018)。屋外ケーブルの劣化: ポリマー絶縁体に対する紫外線の影響。電気インフラジャーナル、22(3)、45–52。