ハロゲン、ノンハロゲン、そしてmPPE絶縁体のメリット

ハロゲンフリー電線は、mPPE(「スペースセーバー電線」とも呼ばれる)が開発されるまで、以下に挙げられているようなネガティブな印象の電線でした。

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ハロゲンフリーで、かつ省スペースなジャケットが必要な場合は、mPPEが好ましい材料です。

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これまでハロゲンフリー材料は、ハロゲン入りの材料に比べて効率が悪く、電気特性も悪いという評判がありました。ハロゲンを含む絶縁体は、強い誘電特性を持ち、効率的であると考えられています。また、環境面での懸念がありますが、加工が容易であることから頼りになる絶縁体です。ハロゲンを取り除くと、絶縁体の性能や能力が犠牲になり、製品の質が劣ると考えられていたため、ハロゲンフリーへの切り替えに至るほど、残念ながら環境面でのメリットは重要視されませんでした。しかし今では、mPPE絶縁体は、ハロゲンフリー絶縁体の誤解を解き、電気特性と環境の両方に最良の特性を提供できます。

最近、ヨーロッパを中心にハロゲンフリー素材がスペック上で大きく謳われています。最初の4つの条件を比較すると、ノンハロゲンは意味がないように思えます。しかし、無煙ケーブルや無酸ケーブルの提供という点では、その価値は大きいと思います。ハロゲンの例をあげると、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンなどです。これらの元素は反応性が高く、人や動物に害を与える可能性があります。ハロゲン化プラスチックは、燃やすと塩化水素やフッ化水素などの危険なガスが発生する可能性があります。これらのガスは、人畜への毒性はもちろん、金属に対する腐食性も高いのです。「低発煙・ゼロハロゲン(LSZH)」ケーブルは、危険なハロゲンを使用する懸念を払拭したものですが、依然環境面での制約があります。LSZHは、リサイクルや再利用に便利な素材ではありません。PVC絶縁体と同様、埋立地で安全に分解されることはありません。

mPPEは、Modified Polyphenylene Ether(変性ポリフェニレンエーテル)の略で、競合のPVCと同様に熱可塑性プラスチックであり、繰り返し加熱して熱いうちに任意の形状に成形することができます。mPPE絶縁体は、自動車業界で初めて採用され、自動車の60%に使用されているPVCの代替として、環境に優しく、性能を向上させることができます。また、軽量化は、車の燃費を向上させるための重要な特性でした。この新素材は、自動車産業以外の用途にも有効であるとして、急速に業界で注目を集めるようになりました。

mPPEをフックアップワイヤや多芯ケーブルに使用すると、ワイヤやケーブルの小型化・軽量化が可能になります。これは、mPPE絶縁体が絶縁耐力に優れているため、同じ電気特性を維持したまま薄肉化が可能になったためです。mPPE絶縁体の比重は1.03で、PVC、FEP、XLPEなど他の絶縁材料に比べ25~50%小さくなっています。これは薄肉化に役立つだけでなく、比重が小さいため、mPPEで絶縁されたワイヤとケーブルを標準のPVCよりも最大65%軽量化できます。

また、mPPEは、一般的なPVC絶縁体の10倍もの耐摩耗性を持つ、非常に耐久性の高い素材です。これは、mPPEのワイヤやケーブルの被覆の厚さがPVCよりもかなり薄いことを考えると、驚くべきことです。mPPE断熱材は、破砕してバージン材を加えずに再利用することができ、100%リサイクル可能です。これにより、設計者は有害物質の排除やリサイクル性などの観点から、廃電気電子機器指令(WEEE指令)やRoHS指令に対応することができます。

環境保護への関心が高まり、規制が強化されている今日、一般的な熱可塑性樹脂やフッ素樹脂の絶縁体においては使用を検討する前に、考慮すべき重大な環境規制が存在します。PVC絶縁体は、業界ではコストを削減できるありがたい存在かもしれませんが、この化合物が環境に及ぼす負の影響は甚大です。一般的にPVC絶縁体に含まれるPVCベースレジン、可塑剤、安定剤、充填剤はすべて、発癌リスクの増加と関連があるとされています。

また、mPPE絶縁体は、-50°Cの低温から105°Cの高温まで、幅広い温度範囲での保護を実現します。部品サイズを小さくすることで、狭い場所での使用にも対応できるようになりました。また、柔軟性を向上させるための改良により、屈曲して使用することも可能です。

mPPE絶縁体を機器の部品に使用すれば、設計者は省スペースと信頼性のどちらを選ぶか究極の選択を迫られることはありません。その革新的な設計により、製品の性能を犠牲にすることなく、小口径化を可能にしました。Alpha WireのEcoWire® Plusへの導入に見られるように、mPPE絶縁体は、優れた耐液性などの付加的な利点を得られるように配合することもできます。このようなメリットは、クリーンルーム環境で使用される部品に有効です。まだ触れていないもう1つのAlpha Wireのメリットは、半導体製造装置内で使用する際に大きなメリットをもたらすことです。mPPE絶縁体は、これらのアプリケーションにとって重要な、PVCよりもガス放出が最大91%低いという利点を提供します。ポータブルX線装置や診断装置などの機器にmPPE絶縁体を使用することで、大きなメリットを得ることができます。ウェハ製造および処理装置から半導体パッケージング装置まで、mPPE絶縁体ワイヤおよびケーブルは使用されています。

mPPE絶縁体は、半導体製造業界においても大きなメリットをもたらします。この業界は技術の進歩が著しいため、ダウンタイムが許されないのです。mPPEは、ユーザーの装置を円滑に作動させ、維持する方法をいくつか提供します。スマートフォンやタブレット端末が急速に普及するにつれ、半導体チップや技術の小型化に対するニーズはさらに高まっています。製造装置は、技術の進歩に合わせて複雑化していく必要があります。複雑さが増すにつれて、進歩の余地をつくるために内部のコンポーネントを縮小する必要があります。また、ダウンタイムを最小限に抑えるには、このようなコンポーネントの信頼性が不可欠であり、信頼性が確保されている場合にパフォーマンスを犠牲にする可能性のあるコンポーネントをエンジニアは交換したくありません。同様に、厳しいクリーンルーム環境規制により、製造ガイドラインに準拠した適切な代替品を見つけることが困難になっています。今日、半導体製造装置が必要としているのは、規制当局が承認する耐液性と耐摩耗性を提供できる製品です。幸いなことに、このような用途でも、mPPE絶縁体が再び威力を発揮します。

参考資料:
https://www.digikey.jp/ja/ptm/a/alpha-wire/ecowire-hook-up-wire/tutorial?_ga=2.181273767.18223023.1642428582-487362737.1641240117&_gac=1.208938406.1641488920.EAIaIQobChMImvz1wc6d9QIVUPvICh0ptQ63EAQYBCABEgKzXfD_BwE

https://www.digikey.jp/ja/ptm/a/alpha-wire/miniaturizing-wire-and-cable-components/tutorial?_ga=2.111485444.18223023.1642428582-487362737.1641240117&_gac=1.242550454.1641488920.EAIaIQobChMImvz1wc6d9QIVUPvICh0ptQ63EAQYBCABEgKzXfD_BwE

https://www.digikey.jp/ja/ptm/a/alpha-wire/basics-of-wire-and-cable/tutorial?_ga=2.111485444.18223023.1642428582-487362737.1641240117&_gac=1.242550454.1641488920.EAIaIQobChMImvz1wc6d9QIVUPvICh0ptQ63EAQYBCABEgKzXfD_BwE

概要

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オリジナル・ソース(英語)