致力于开发柔软、强韧、减轻施工者负担的电线~S-FREE™开发秘闻~①
响应不断多样化与升级的用户需求
产业电线业务曾是电缆事业中的一个领域,由于其对象供应商涉及广泛行业,同时伴随社会变化,客户所需求的产品质量与特性也在不断多样化,因此该业务逐渐从电缆事业中分离并独立。2014年是一个重大转折点。在各种产业电线之中,住友电工着眼于此前由相关公司负责的“橡胶绝缘电缆”及“机器和面板内布线用电线”,对其以住友电工作为品牌并重新开展相关业务。其背景在于社会与用户需求的变化。住友电工产业电线株式会社代表取缔役社长日浦孝久指出:
“进入21世纪后,人们对提高生产率和效率有了更高的要求,并不断推进生产现场改革与技术创新。其中,采用橡胶绝缘电缆的施工现场存在各种需求,我认为‘开发并供应能灵活且迅速响应这些需求的产品’是一个巨大商机,也是住友电工集团的使命所在。”(日浦)
日浦所说的“施工现场的需求”究竟是指什么呢?例如,橡胶绝缘电缆被用于条件严酷的施工现场。此外,由于这种电缆不是固定布线,而是移动用供电电缆,所以电缆本身易因外部因素而受损。因此对其耐磨损性、耐冲击性、耐水性、耐热性、柔软性和阻燃性等特性一直都有严格要求。在这样的背景下,住友电工随后将其命名为“S-FREE™”,即开始推进品牌化相关举措。
通过沟通把握客户的“真正”需求
在品牌化中,应着眼于用户的哪些课题来开发产品呢?此时需要由营业担当来找准着眼点,因为他们在市场最前线与用户密切接触。产业电线事业部技术部的大见博志就是一位从技术方面为这些营业担当提供支持的员工。平时,大见通过市场动向分析及与用户间的沟通来努力把握客户的“真正需求”。
“我们时刻围绕新产品与改良品寻找启发。当然,这必须是有助于解决用户课题的启发。通过询问现场实际施工人员的需求或参观施工现场,也会有不少机会发现与开发相关的启示。此外,我认为客户需求也非始终不变,它会随着施工环境与施工人员构成等而变化。”(大见)
例如,东日本大地震后,发电站内所用电缆的基准变得更加严格。在日趋严格的基准之中,有一项便是阻燃性。为满足阻燃性相关要求,必须开发出可通过“垂直托盘燃烧试验(官方指定燃烧试验方法之一)”的橡胶绝缘电缆包覆材料。虽然包覆材料为CR(氯丁)橡胶,但为了同时满足拉伸强度等材料特性与阻燃性的相关要求,需找出最合适的调配比。以下将介绍住友电工围绕这类开发课题采取了哪些举措。
不断提升的调制技术
调制包覆材料时,住友电工集团坚持在集团内部推进从研发到制造的全过程。以此为基础,在开发易用电线与电缆时,大家会从导体到包覆材料的所有料件进行探讨。关于所用材料,住友电工不仅仅局限于产业电线领域所用技术和材料,还会运用各种领域中研发出的技术。
“橡胶绝缘电缆与机器和面板内布线用电线的包覆材料为高分子复合材料,材料开发就是调制技术的开发,即开发出材料和添加剂等的最佳‘菜单’。住友电工集团在电力、汽车、信息通讯和电子等各领域中不断开发,积累了丰富经验,以此为基础,拥有了高水准的调制技术。这便成为了创造与客户需求相契合产品的原动力。当然,在提升橡胶绝缘电缆的阻燃性时也运用了这些技术。”(能源与电子材料研究所 高分子材料技术研究部长 西川信也)
对S-FREE™产品的新要求
那么,对于实现品牌化(S-FREE™)的橡胶绝缘电缆与机器和面板内布线用电线,除了实现其必要特性外,还有哪些关注点呢?
最近,在电动汽车(EV)充电用电缆中也开始运用橡胶绝缘电缆技术。由于使用时需反复装卸充电连接器,EV充电用电缆会被拖拽于混凝土等硬质地面上,因此它必须具备高度耐拖拽性(耐磨损性)。但如果仅提升耐磨损性,通常会导致材料变硬,使电缆难以弯曲。
在本公司能源与电子材料研究所中,进行高分子材料研发的高分子材料技术研究部负责这些包覆材料的开发工作。电子电气材料小组的藤田太郎和田中成幸是其核心成员。
“EV充电用电缆需具备耐磨损性,但考虑到普通使用者的使用过程,我们认为包覆材料的柔软度也非常重要,因为它会对电缆的柔软性产生影响。可一旦提升耐磨损性,通常就会导致材料变硬。这两种特性处于此消彼长的关系,如何平衡这两种特性就是关键所在。”(藤田)
藤田开始着眼于CR橡胶与矿物类粒子(填料)的复合化。他将填料分散于橡胶中,通过硬质填料来减轻拖拽引起的磨损,进而提升了耐磨损性。藤田从众多填料中找到了能避免材料变硬的特殊填料,开发出了兼具耐磨损性和柔软性的最佳“菜谱(调配比)”。
最近,积极采用环保型电缆的企业正在不断增加,环保型电缆是实现SDGs(可持续发展目标)的手段之一,有助于实现可持续发展社会。虽然在制造橡胶绝缘电缆时也会积极采用环保型材料,但通常来说,环保型材料比普通包覆材料更硬,因而难以使用。
“万一发生火灾,用于普通橡胶绝缘电缆中的CR橡胶便会生成氯化氢等有害气体。环保橡胶绝缘电缆材料中采用了烯烃类合成橡胶,即EP(乙丙)橡胶,通过无卤阻燃剂实现阻燃化后便可满足所需阻燃性与机械强度等特性,但此时也存在同样的课题,那就是如何兼顾包覆材料的柔软度与耐磨损性。”(田中)
田中的着眼点是EP橡胶的分子结构。橡胶的大部分是由柔软的非结晶分子结构所组成,仅含少量结晶结构。减少坚硬的结晶结构可提升柔软性,但强度也会下降。此时,他延长了EP橡胶分子链并提升链接度,进而提高了机械强度。田中由此成功开发出了非常便于使用的环保型橡胶绝缘电缆,它具有与以往橡胶绝缘电缆同等的柔软性。