金属製とナイロン製のケーブルグランド：ワイヤーグランドのニーズに応じた選び方

効果的なケーブル管理は、産業用、商業用、住宅用のさまざまな用途において極めて重要です。ケーブルグランド（ワイヤーグランドとも呼ばれます）は、機器や筐体に接続される電線の端部を固定し、シールして保護するという重要な役割を果たします。

ケーブルグランドを選定する際、最も重要な決定の一つが金属製とプラスチック製の素材選びです。それぞれに明確な利点と制限があり、これらを理解することで、プロジェクトの要件に応じた適切な選択が可能になります。

ケーブルグランドとは何ですか？

ケーブルグランド は、以下のような重要な機能を持つ機械的継手です：

密封と保護 粉塵、湿気、液体から筐体の完全性を保ち、防塵・防水保護等級（IP規格）への適合を確保します。

アース接続およびボンディング： 特定の設計（特に金属製グランド）は、ケーブルのアーマーと筐体間に電気的通路を提供し、システムのアース接続要件を満たすことを支援します。

ストレス緩和： ケーブルの外装を確実に固定することで、内部の導体に過度の応力がかかるのを防ぎ、時間の経過とともにケーブルが損傷したり断線したりするリスクを低減します。

ケーブル管理: ケーブルグランドはケーブルの導入口を整理し、混乱を最小限に抑え、配線システム全体の美観と安全性を向上させます。

ケーブルグランドは、さまざまなネジ規格（例：PG、NPT、メトリック）、サイズ、素材で提供されています。最も一般的な素材は金属とプラスチックであり、それぞれ異なる環境や性能要件に適しています。

金属製ケーブルグランド

金属製ケーブルグランドは通常、真鍮（ニッケルメッキあり・なし）、ステンレス鋼、またはアルミニウムで作られています。

その特徴には以下のものがあります：

耐久性と強度

金属製グランドは機械的強度に優れています。ほとんどのプラスチックよりも圧潰、衝撃、引張力に対して高い耐性を示します。そのため、ケーブルが頻繁に動いたり機械的なストレスを受けたりする過酷な産業環境に最適です。

高温耐性

金属は、-40°Cから+120°C以上までの広い温度範囲に耐えられ、著しい劣化を伴わずに使用できます。これは、発熱する機器や屋外設置で日光にさらされる用途において不可欠です。

優れた耐薬品性

ステンレス鋼およびニッケルメッキ黄銅は、油類、溶剤、および多くの工業用化学薬品による腐食に耐性があります。過酷な環境（例：洋上設備や化学処理プラント）においても、金属グランドはシール性能と構造的完全性を維持します。

EMCシールドおよびアース

金属グランドの電気伝導性により、電磁両立性（EMC）シールドが可能となり、アーマードケーブルに対して連続的なアース経路を確保できます。これは、干渉を最小限に抑える必要がある高感度電子機器の用途において極めて重要です。

認証とコンプライアンス

多くの金属製ケーブルグランドは、CE、RoHS、REACH、ULなどの厳しい規格に適合しており、危険区域での設置にも適しています。

金属グランドの制限事項

費用

金属製のケーブルグランドは、素材費および製造費の両面で、プラスチック製のものよりも一般的に高価です。

重量

重量が増加するため、移動体や航空宇宙用途など、重量を重視するアプリケーションでは考慮が必要になる場合があります。

異種金属接触腐食の可能性

異なる金属と組み合わせて使用する場合、適切な対策（例：コーティングや絶縁バリア）を講じない限り、異種金属接触腐食のリスクがあります。

プラスチック製ケーブルグランド

ポリアミド（PA6/PA66）やポリプロピレンなどで製造されるプラスチック製ケーブルグランドは、異なる特性のバランスを提供します。

軽く 費用 効率 的

プラスチック製グランドは金属製より大幅に軽量であり、システム全体の重量を削減できます。また、コストも低く、大規模な設置プロジェクトや予算を重視する案件において費用削減が可能です。

電気隔熱

プラスチックは元来非導電性であるため、ケーブルを自然に絶縁し、誤った接地や短絡の心配がありません。電気的絶縁が特に重要な用途では、プラスチック製グランドにより設計上の配慮が簡素化されます。

取り付けの容易さ

プラスチック製グランドには、しばしば一体型のシール要素（例：エラストマーインサート）が備わっており、部品点数が少なくなり、組立時間の短縮が可能です。

錆びない

ポリアミドおよび類似のプラスチックは腐食しないため、金属の酸化が問題となる屋外やマリン環境に最適です。適切な添加剤を用いることで紫外線劣化にも耐えられるため、日光にさらされる環境下での寿命がさらに延びます。

広範な化学薬品に対する適合性

ステンレス鋼ほど普遍的に耐性があるわけではありませんが、多くのエンジニアリングプラスチックは水、弱酸、アルカリ、さまざまな洗浄剤に耐えられます。一部の特殊配合品は燃料や油にも耐えることがあります。

ナイロングランドの制限

機械的強度が低い

一般的な用途では耐久性がありますが、プラスチック製グランドは高トルクや衝撃により変形する可能性があり、ストレインリリーフやシール性能が損なわれる恐れがあります。

使用温度の制限

ポリアミドの典型的な使用温度範囲は–20°Cから+80°Cです。この範囲を超えて使用すると、軟化、脆化、またはシールの破損が生じる可能性があります。

EMC性能が限定的

絶縁体であるプラスチック製グランドは、アーマーケーブルに対して電磁遮蔽やアース接地を提供できません。EMC適合が必要な場合は、追加の部品が必要です。

金属製とナイロン製ケーブルグランド：簡単な比較

高品質なケーブル管理のための適切な選択

金属製とナイロン製ケーブルグランドの選択は、以下のいくつかの要因によって異なります：

環境条件

過酷、産業用、または屋外環境：金属製グランドは、過酷な条件、高温、または爆発性雰囲気において一般的に好まれます。

比較的緩やかなまたは腐食性の低い環境：化学薬品への露出が中程度で、軽量化またはコスト削減が重視される場合は、プラスチック製グランドが優れています。

機械的応力と取り付け

振動および動き：金属製グランドは、振動、繰り返しの屈曲、および機械的衝撃に対してより高い耐性を発揮します。

迅速な組立：プラスチック製グランドは、あらかじめ装着されたガスケットと低いトルク要件により、設置が簡素化されます。

電気要件

EMCおよびアース接続：金属製グランドはシールド機能とアースの連続性を提供し、感応度の高い計測器、電力分配システム、シースケーブルにとって不可欠です。

絶縁の必要性：プラスチック製グランドは固有の電気的絶縁を提供し、アース接続が不要または回避すべきアプリケーションに適しています。

規制及び安全基準

危険区域認証：金属製グランドは、爆発性雰囲気向けのATEX、IECEx、UL規格の承認を満たしやすくなっています。

防塵・防水保護等級：両方の素材とも高いIP等級（IP66、IP67、IP68）を達成可能ですが、金属製品は極端な温度条件下でも等級の信頼性を維持する傾向があります。

予算とライフサイクルコスト

初期コストと耐久性：プラスチック製グランドは初期コストを節約できますが、金属製グランドは厳しい使用環境において長寿命でメンテナンスが少なくて済むため、総所有コストが低くなる可能性があります。

外観および重量に関する考慮事項

外観や軽量性が重要な用途（例：民生用電子機器、太陽光パネル）では、プラスチック製グランドがスタイリッシュで軽量なソリューションを提供します。

まとめ

金属製ケーブルグランドは、優れた機械的強度、高温耐性、電磁両立性を備えており、産業用および危険な環境において欠かせない素材です。一方、ナイロン製ケーブルグランドは、費用対効果が高く、軽量で腐食の心配がなく、電気絶縁が重要な比較的過酷でない環境や用途に最適です。

金属の頑丈な耐久性を選ぶか、プラスチックの汎用性と経済性を選ぶかにかかわらず、適切なケーブルグランドを選定することで、設備や人員を長年にわたり確実に保護するための信頼性の高いケーブブル管理が実現します。