JP2001040148A - ケーブル半導電性シールド - Google Patents
ケーブル半導電性シールドInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
- H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力ケーブル半導電性シールド製造用の半導
電性組成物を提供する。 【解決手段】 （ｉ）オレフィン系重合体、及び（ii）
本組成物の重量を基にして約２５〜約４５重量％のカー
ボンブラックであって、次の特性、（ａ）少なくとも約
２９ナノメートルの粒度、（ｂ）約１００％よりも低い
着色力、（ｃ）窒素雰囲気中において９５０℃でカーボ
ンブラックの重量を基にして約１重量％未満の揮発分損
失、（ｄ）約８０〜約３００ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰ
油吸収率、（ｅ）約３０〜約３００ｍ2 ／ｇの窒素表面
吸着面積又は約３０〜約３００ｇ／ｋｇの沃素吸着価、
（ｆ）約３０〜約１５０ｍ2／ｇのＣＴＡＢ表面積及び
（ｇ）約１．１よりも大きい特性（ｅ）／特性（ｆ）比
を有するカーボンブラックを含むことを構成要件とす
る。
電性組成物を提供する。 【解決手段】 （ｉ）オレフィン系重合体、及び（ii）
本組成物の重量を基にして約２５〜約４５重量％のカー
ボンブラックであって、次の特性、（ａ）少なくとも約
２９ナノメートルの粒度、（ｂ）約１００％よりも低い
着色力、（ｃ）窒素雰囲気中において９５０℃でカーボ
ンブラックの重量を基にして約１重量％未満の揮発分損
失、（ｄ）約８０〜約３００ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰ
油吸収率、（ｅ）約３０〜約３００ｍ2 ／ｇの窒素表面
吸着面積又は約３０〜約３００ｇ／ｋｇの沃素吸着価、
（ｆ）約３０〜約１５０ｍ2／ｇのＣＴＡＢ表面積及び
（ｇ）約１．１よりも大きい特性（ｅ）／特性（ｆ）比
を有するカーボンブラックを含むことを構成要件とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力ケーブル半導
電性シールドの製造において有用な組成物に関する。
電性シールドの製造において有用な組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】典型的な絶縁電力ケーブルは、一般的に
は、第一半導電性シールド層（導電体又はストランドシ
ールド）、絶縁層、第二半導電性シールド層（絶縁シー
ルド）、接地相として使用される金属ワイヤ又はテープ
シールド、及び保護ジャケットを含めて幾つかの重合体
物質層によって包囲されたケーブルコア中に１つ又はそ
れ以上の高電位導電体を含む。この構造内には水分不透
過性物質の如き追加的な層がしばしば組み込まれる。
は、第一半導電性シールド層（導電体又はストランドシ
ールド）、絶縁層、第二半導電性シールド層（絶縁シー
ルド）、接地相として使用される金属ワイヤ又はテープ
シールド、及び保護ジャケットを含めて幾つかの重合体
物質層によって包囲されたケーブルコア中に１つ又はそ
れ以上の高電位導電体を含む。この構造内には水分不透
過性物質の如き追加的な層がしばしば組み込まれる。
【０００３】数十年の間、多層電力ケーブルの構造では
重合体半導電性シールドが使用されてきた。一般的に
は、これらは、１キロボルトよりも大きい電圧を有する
固体誘電性電力ケーブルを製作するのに使用される。こ
れらのシールドは、高電位導電体と一次絶縁体との間に
又は一次絶縁体と接地又は中性電位との間に中間抵抗率
の層を提供するのに使用される。これらの半導電性物質
の体積抵抗率は、典型的には、ＩＣＥＡ（Insulated Ca
bles Engineers Association）規格番号Ｓ−６６−５２
４（１９８２）、section 6.12又はＩＥＣ（Internatio
nal Electrotechnical Commision ）規格番号６０５０
２−２（１９９７）、Annex Cに記載される方法を使用
して完成電力ケーブル構造に対して測定すると１０-1〜
１０8 ｏｈｍ−ｃｍの範囲内である。典型的な半導電性
シールド組成物は、ポリオレフィン、導電性カーボンブ
ラック、酸化防止剤、並びに有機ペルオキシド架橋剤、
加工助剤及び性能添加剤のような他の慣用成分を含有す
る。これらの組成物は、通常、顆粒又はペレットの形態
で調製される。これらの組成物のようなポリオレフィン
配合物は、米国特許４２８６０２３、４６１２１３９及
び５５５６６９７、並びにヨーロッパ特許４２０２７１
に開示されている。
重合体半導電性シールドが使用されてきた。一般的に
は、これらは、１キロボルトよりも大きい電圧を有する
固体誘電性電力ケーブルを製作するのに使用される。こ
れらのシールドは、高電位導電体と一次絶縁体との間に
又は一次絶縁体と接地又は中性電位との間に中間抵抗率
の層を提供するのに使用される。これらの半導電性物質
の体積抵抗率は、典型的には、ＩＣＥＡ（Insulated Ca
bles Engineers Association）規格番号Ｓ−６６−５２
４（１９８２）、section 6.12又はＩＥＣ（Internatio
nal Electrotechnical Commision ）規格番号６０５０
２−２（１９９７）、Annex Cに記載される方法を使用
して完成電力ケーブル構造に対して測定すると１０-1〜
１０8 ｏｈｍ−ｃｍの範囲内である。典型的な半導電性
シールド組成物は、ポリオレフィン、導電性カーボンブ
ラック、酸化防止剤、並びに有機ペルオキシド架橋剤、
加工助剤及び性能添加剤のような他の慣用成分を含有す
る。これらの組成物は、通常、顆粒又はペレットの形態
で調製される。これらの組成物のようなポリオレフィン
配合物は、米国特許４２８６０２３、４６１２１３９及
び５５５６６９７、並びにヨーロッパ特許４２０２７１
に開示されている。
【０００４】電力ケーブル構造内で導電体と絶縁体との
間に存在する半導電性応力制御シールドの主な目的は、
一次固体絶縁体の長期作用性を確保することである。押
出半導電性シールドの使用は、導電性層と誘電性層との
界面においてケーブル構造内の部分放電を本質上除去す
る。また、導電体シールド界面の平滑性の向上によっ
て、より長いケーブル寿命が得られ、これはすべての局
部的電気応力集中を最小限にする。向上した平滑性を有
する重合体導電体シールドは、促進試験によってケーブ
ル寿命を引き延ばすことが立証されている（バーンズ、
エイコホーン及びレイド各氏のIEEE Electrical Insula
tion Magazine,Vol.8,No.5,1992）。
間に存在する半導電性応力制御シールドの主な目的は、
一次固体絶縁体の長期作用性を確保することである。押
出半導電性シールドの使用は、導電性層と誘電性層との
界面においてケーブル構造内の部分放電を本質上除去す
る。また、導電体シールド界面の平滑性の向上によっ
て、より長いケーブル寿命が得られ、これはすべての局
部的電気応力集中を最小限にする。向上した平滑性を有
する重合体導電体シールドは、促進試験によってケーブ
ル寿命を引き延ばすことが立証されている（バーンズ、
エイコホーン及びレイド各氏のIEEE Electrical Insula
tion Magazine,Vol.8,No.5,1992）。
【０００５】平滑な導電体シールド界面を得るための一
般的な手段は、アセチレンカーボンブラックを使用して
半導電性処方物を調製することである。ファーネス法カ
ーボンブラックと比較してアセチレンカーボンブラック
の性状の故に、押出表面上には少しの表面欠陥も観察さ
れない。アセチレンカーボンブラックの主な不利益はコ
スト高である。というのは、それは、通常のファーネス
ブラックよりも製造するのにずっと費用がかかり且つ困
難であるからである。
般的な手段は、アセチレンカーボンブラックを使用して
半導電性処方物を調製することである。ファーネス法カ
ーボンブラックと比較してアセチレンカーボンブラック
の性状の故に、押出表面上には少しの表面欠陥も観察さ
れない。アセチレンカーボンブラックの主な不利益はコ
スト高である。というのは、それは、通常のファーネス
ブラックよりも製造するのにずっと費用がかかり且つ困
難であるからである。
【０００６】ファーネスカーボンブラックは、一般に
は、半導電性導電体シールド物質の製造に対して使用す
るのがより容易である。重合体半導電性物質を製造する
ために、Ｎ３５１、Ｎ２９３、Ｎ２９４（現在、廃
棄）、Ｎ５５０及びＮ４７２（現在、廃棄）のようなＡ
ＳＴＭ Ｄ１７６５−９８ｂに記載の幾つかの市販カー
ボンブラック等級のものが四十数年にわたって使用され
てきた。しかしながら、これらのファーネスカーボンブ
ラックの多くは、最終の半導電性重合体製品において貧
弱な表面平滑性を示す。押出製品の表面平滑性は、より
大きい直径又はどちらかと言えばより低い表面積の粒子
でカーボンブラックを使用することによって向上させる
ことができることは周知である。この効果については、
ヨーロッパ特許４２０２７１及び特開昭６０−１１２２
０４に実証されている。同時に、カーボンブラックベー
ス材料の抵抗率は粒度に関係する。即ち、より大きいカ
ーボンブラック粒子はより高い又はより貧弱な抵抗率を
もたらす。それ故に、ここに述べた２つの要件は相反す
る要件である。表面平滑性を向上させるために粒度を増
大させると、材料の抵抗率は望ましくないレベルに向上
する。
は、半導電性導電体シールド物質の製造に対して使用す
るのがより容易である。重合体半導電性物質を製造する
ために、Ｎ３５１、Ｎ２９３、Ｎ２９４（現在、廃
棄）、Ｎ５５０及びＮ４７２（現在、廃棄）のようなＡ
ＳＴＭ Ｄ１７６５−９８ｂに記載の幾つかの市販カー
ボンブラック等級のものが四十数年にわたって使用され
てきた。しかしながら、これらのファーネスカーボンブ
ラックの多くは、最終の半導電性重合体製品において貧
弱な表面平滑性を示す。押出製品の表面平滑性は、より
大きい直径又はどちらかと言えばより低い表面積の粒子
でカーボンブラックを使用することによって向上させる
ことができることは周知である。この効果については、
ヨーロッパ特許４２０２７１及び特開昭６０−１１２２
０４に実証されている。同時に、カーボンブラックベー
ス材料の抵抗率は粒度に関係する。即ち、より大きいカ
ーボンブラック粒子はより高い又はより貧弱な抵抗率を
もたらす。それ故に、ここに述べた２つの要件は相反す
る要件である。表面平滑性を向上させるために粒度を増
大させると、材料の抵抗率は望ましくないレベルに向上
する。
【０００７】重合体半導電性材料が絶縁電力ケーブルの
設計において応用するのに有用になるためには、抵抗率
は、製品が正確に機能するための一定値よりも下になる
べきである。この値は、ＩＥＣ規格値６０５０２（１９
９６）及びＡＥＩＣ（Association of Edison Illumina
ting Companies）規格値ＣＳ５（１９９４）のような電
力ケーブル規格において、ケーブルの温度定格（架橋ポ
リエチレンケーブルでは一般には９０℃）で最大の１０
5ｏｈｍ−ｃｍとして一般的に述べられている。
設計において応用するのに有用になるためには、抵抗率
は、製品が正確に機能するための一定値よりも下になる
べきである。この値は、ＩＥＣ規格値６０５０２（１９
９６）及びＡＥＩＣ（Association of Edison Illumina
ting Companies）規格値ＣＳ５（１９９４）のような電
力ケーブル規格において、ケーブルの温度定格（架橋ポ
リエチレンケーブルでは一般には９０℃）で最大の１０
5ｏｈｍ−ｃｍとして一般的に述べられている。
【０００８】産業界は、上記の要件を満たし且つ既存の
市販カーボンブラックベース材料と比較してより低いコ
ストで向上された表面平滑性を示す半導電性処方物を絶
えず探し求めている。
市販カーボンブラックベース材料と比較してより低いコ
ストで向上された表面平滑性を示す半導電性処方物を絶
えず探し求めている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】それ故に、本発明の目
的は、半導電性シールドの製造において有用な組成物を
提供することである。この組成物は、重合体相及びカー
ボンブラックを含有し、そして向上した抵抗率及び平滑
性を示す。他の目的及び利益は、以下の説明から明らか
になるであろう。
的は、半導電性シールドの製造において有用な組成物を
提供することである。この組成物は、重合体相及びカー
ボンブラックを含有し、そして向上した抵抗率及び平滑
性を示す。他の目的及び利益は、以下の説明から明らか
になるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】発明の概要 本発明に従えば、上記の目的を達成する半導電性シール
ド組成物が見い出された。この組成物は、（ｉ）オレフ
ィン系重合体、及び（ii）本組成物の重量を基にして約
２５〜約４５重量％のカーボンブラックであって、次の
特性、（ａ）少なくとも約２９ナノメートルの粒度、
（ｂ）約１００％よりも低い着色力、（ｃ）窒素雰囲気
中において９５０℃でカーボンブラックの重量を基にし
て約１重量％未満の揮発分損失、（ｄ）約８０〜約３０
０ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰ油吸収値、（ｅ）約３０〜
約３００ｍ2 ／ｇの窒素表面吸着面積又は約３０〜約３
００ｇ／ｋｇの沃素吸着価、（ｆ）約３０〜約１５０ｍ
2／ｇのＣＴＡＢ表面積、及び（ｇ）約１．１よりも大
きい特性（ｅ）／特性（ｆ）比、を有するカーボンブラ
ックを含む。
ド組成物が見い出された。この組成物は、（ｉ）オレフ
ィン系重合体、及び（ii）本組成物の重量を基にして約
２５〜約４５重量％のカーボンブラックであって、次の
特性、（ａ）少なくとも約２９ナノメートルの粒度、
（ｂ）約１００％よりも低い着色力、（ｃ）窒素雰囲気
中において９５０℃でカーボンブラックの重量を基にし
て約１重量％未満の揮発分損失、（ｄ）約８０〜約３０
０ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰ油吸収値、（ｅ）約３０〜
約３００ｍ2 ／ｇの窒素表面吸着面積又は約３０〜約３
００ｇ／ｋｇの沃素吸着価、（ｆ）約３０〜約１５０ｍ
2／ｇのＣＴＡＢ表面積、及び（ｇ）約１．１よりも大
きい特性（ｅ）／特性（ｆ）比、を有するカーボンブラ
ックを含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】好ましい具体例の説明 半導電性処方物においてより大きい粒度の微孔質カーボ
ンブラックを使用することによって良好な特性バランス
が得られることが見い出された。微孔質カーボンブラッ
クは、表面積を測定するのに使用される方法によって極
めて異なる表面積を示す炭素粒子である。これらのカー
ボンブラックでは、最大表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ３０３
７−９３又はＤ４８２０−９７（ＮＳＡ又はＢＥＴと称
する）による窒素吸着によって測定される。ＡＳＴＭ
Ｄ３７６５−９８（ＣＴＡＢと称する）試験法によれ
ば、より大きなプローブ分子（セチルトリメチルアンモ
ニウムブロミドのような）でずっと低い表面積が測定さ
れる。
ンブラックを使用することによって良好な特性バランス
が得られることが見い出された。微孔質カーボンブラッ
クは、表面積を測定するのに使用される方法によって極
めて異なる表面積を示す炭素粒子である。これらのカー
ボンブラックでは、最大表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ３０３
７−９３又はＤ４８２０−９７（ＮＳＡ又はＢＥＴと称
する）による窒素吸着によって測定される。ＡＳＴＭ
Ｄ３７６５−９８（ＣＴＡＢと称する）試験法によれ
ば、より大きなプローブ分子（セチルトリメチルアンモ
ニウムブロミドのような）でずっと低い表面積が測定さ
れる。
【００１２】ＮＳＡ対ＣＴＡＢ比（又は同様の試験）
は、カーボンブラック中に存在する多孔度の指標を与え
る。これは、先に記載した特性（ｅ）／特性（ｆ）比で
ある。この開示のために、この比率は“多孔率比”と称
することにする。一単位以下の多孔率比は無孔質粒子を
表わす。一単位よりも大きい多孔率比は多孔質を表わ
す。２程の高い多孔率比は、極めて多孔質のカーボンブ
ラックを表わす。
は、カーボンブラック中に存在する多孔度の指標を与え
る。これは、先に記載した特性（ｅ）／特性（ｆ）比で
ある。この開示のために、この比率は“多孔率比”と称
することにする。一単位以下の多孔率比は無孔質粒子を
表わす。一単位よりも大きい多孔率比は多孔質を表わ
す。２程の高い多孔率比は、極めて多孔質のカーボンブ
ラックを表わす。
【００１３】４２ｍ2 ／ｇのＮＳＡを持つＡＳＴＭ Ｎ
５５０のような低表面積カーボンブラックは向上した押
出表面平滑性をもたらす。しかしながら、以下の実施例
に示されるように、抵抗率要件を達成するためには、こ
のタイプのカーボンブラックの４２重量％以上が単相重
合体系に添加されなければならない。高濃度のカーボン
ブラックは、低い引張伸び及びより高い脆性温度の如き
最終処方物の極めて貧弱な機械的特性をもたらす。カー
ボンブラックＡＳＴＭ Ｎ５５０又はＡＳＴＭＮ３５１
の高い抵抗率は、そのカーボンブラックの非孔質性によ
るものであることが分かった。本発明において使用され
るカーボンブラックはＮ３５１と同様のＣＴＡＢ表面性
を有するが、しかしずっとより多孔質である。
５５０のような低表面積カーボンブラックは向上した押
出表面平滑性をもたらす。しかしながら、以下の実施例
に示されるように、抵抗率要件を達成するためには、こ
のタイプのカーボンブラックの４２重量％以上が単相重
合体系に添加されなければならない。高濃度のカーボン
ブラックは、低い引張伸び及びより高い脆性温度の如き
最終処方物の極めて貧弱な機械的特性をもたらす。カー
ボンブラックＡＳＴＭ Ｎ５５０又はＡＳＴＭＮ３５１
の高い抵抗率は、そのカーボンブラックの非孔質性によ
るものであることが分かった。本発明において使用され
るカーボンブラックはＮ３５１と同様のＣＴＡＢ表面性
を有するが、しかしずっとより多孔質である。
【００１４】カーボンブラックの多孔性は、約１３０ｍ
2／ｇよりも大きいＣＴＡＢ表面積及び約２９ナノメー
ターよりも小さい粒度を持つ市販等級の導電性カーボン
ブラックにおいて通常見い出される。例えば、ＡＳＴＭ
等級Ｎ４７２（１９９６年頃は、この等級による命名は
もはや使用されていないことを理解されたい）によって
記載されたカーボンブラックは、極めて導電性であり、
２２ナノメーターの算術平均粒度、２７０ｍ2 ／ｇの公
称窒素表面積、及び１．８のＮＳＡ対ＣＴＡＢ比での１
５０ｍ2／ｇのＣＴＡＢ表面積を有する。この等級のも
のは、高い多孔率、高い構造及びより小さな粒度を示す
が、これらのすべてはその等級のより低い抵抗率に寄与
する。
2／ｇよりも大きいＣＴＡＢ表面積及び約２９ナノメー
ターよりも小さい粒度を持つ市販等級の導電性カーボン
ブラックにおいて通常見い出される。例えば、ＡＳＴＭ
等級Ｎ４７２（１９９６年頃は、この等級による命名は
もはや使用されていないことを理解されたい）によって
記載されたカーボンブラックは、極めて導電性であり、
２２ナノメーターの算術平均粒度、２７０ｍ2 ／ｇの公
称窒素表面積、及び１．８のＮＳＡ対ＣＴＡＢ比での１
５０ｍ2／ｇのＣＴＡＢ表面積を有する。この等級のも
のは、高い多孔率、高い構造及びより小さな粒度を示す
が、これらのすべてはその等級のより低い抵抗率に寄与
する。
【００１５】カーボンブラックの粒度が増大されるにつ
れて、多孔度は典型的には低下し、そして表面積（ＣＴ
ＡＢ、ＮＳＡ及び沃素価）の各測定値はほぼ同じ値に集
まる。これは、インキ及び顔料産業で使用される幾つか
の市販等級のカーボンブラックに対してしばしば行われ
るような後反応酸化で処理されていないカーボンブラッ
ク等級について言える。アブロム・アイ・メダリア氏が
“Nature of Carbon Black and its Morphology in Com
posites”,Chapter 1 in Carbon -Plymer Compossites,
the Physics of Electrically Conducting Composites
（editor E.K.Sichel,Marcel Dekker,pages.6 to 9,198
2 ）において記載したように、１３０ｍ2／ｇ未満の窒
素表面積を有するカーボンブラックには多孔性が本質上
存在しないことはカーボンブラック産業において通常信
じられていたことであった。１００ｍ2 ／ｇ未満の沃素
表面積を有するカーボンブラックにおける測定可能な多
孔度のほぼ完全な不在に関する追加的な記載について
は、ジー・クーナー及びエム・ボル両氏が“Manufactur
e of Carbon Black”,Chapter 1 in Carbon Black Scie
nce and Technology（2nd Edition ,J.B.Donnet,et al,
editors,1993,pages 36and 37）において示している。
れて、多孔度は典型的には低下し、そして表面積（ＣＴ
ＡＢ、ＮＳＡ及び沃素価）の各測定値はほぼ同じ値に集
まる。これは、インキ及び顔料産業で使用される幾つか
の市販等級のカーボンブラックに対してしばしば行われ
るような後反応酸化で処理されていないカーボンブラッ
ク等級について言える。アブロム・アイ・メダリア氏が
“Nature of Carbon Black and its Morphology in Com
posites”,Chapter 1 in Carbon -Plymer Compossites,
the Physics of Electrically Conducting Composites
（editor E.K.Sichel,Marcel Dekker,pages.6 to 9,198
2 ）において記載したように、１３０ｍ2／ｇ未満の窒
素表面積を有するカーボンブラックには多孔性が本質上
存在しないことはカーボンブラック産業において通常信
じられていたことであった。１００ｍ2 ／ｇ未満の沃素
表面積を有するカーボンブラックにおける測定可能な多
孔度のほぼ完全な不在に関する追加的な記載について
は、ジー・クーナー及びエム・ボル両氏が“Manufactur
e of Carbon Black”,Chapter 1 in Carbon Black Scie
nce and Technology（2nd Edition ,J.B.Donnet,et al,
editors,1993,pages 36and 37）において示している。
【００１６】本発明は、特には、単相重合体系又は完全
混和性重合体のブレンドから作られた半導電性製品に関
するものである。この系に使用されるカーボンブラック
は、平滑性と抵抗率という相反する目的のバランスを取
る。このカーボンブラックは、表面積及び構造のカーボ
ンブラック特性に基づいて予測されるよりも低い抵抗率
を持つ半導電性製品をもたらす。
混和性重合体のブレンドから作られた半導電性製品に関
するものである。この系に使用されるカーボンブラック
は、平滑性と抵抗率という相反する目的のバランスを取
る。このカーボンブラックは、表面積及び構造のカーボ
ンブラック特性に基づいて予測されるよりも低い抵抗率
を持つ半導電性製品をもたらす。
【００１７】抵抗率要件は、不混和性重合体のブレンド
におけるよりも単相重合体系又は完全混和性重合体のブ
レンドにおいて満たす方がより困難である。不混和性ブ
レンドは、米国特許４２８６０２３及び４２４６１４２
に記載されている。不混和性ブレンドでは、カーボンブ
ラックは、より極性の２つ（又はそれ以上）の相中に集
中され、そしてバルク材料の体積抵抗率を向上させる。
単相重合体系では、カーボンブラックは重合体相全体に
等しく分布され、これによって導電性粒子間の平均分離
距離を増大する。
におけるよりも単相重合体系又は完全混和性重合体のブ
レンドにおいて満たす方がより困難である。不混和性ブ
レンドは、米国特許４２８６０２３及び４２４６１４２
に記載されている。不混和性ブレンドでは、カーボンブ
ラックは、より極性の２つ（又はそれ以上）の相中に集
中され、そしてバルク材料の体積抵抗率を向上させる。
単相重合体系では、カーボンブラックは重合体相全体に
等しく分布され、これによって導電性粒子間の平均分離
距離を増大する。
【００１８】半導電性処方物は、斯界に周知の慣用手段
によってオレフィン系重合体にカーボンブラックを混合
することによって調製される。成分（ｉ）は、半導電性
シールド組成物を得るのに有用なオレフィン系重合体で
ある。成分（ii）は、カーボンブラックである。
によってオレフィン系重合体にカーボンブラックを混合
することによって調製される。成分（ｉ）は、半導電性
シールド組成物を得るのに有用なオレフィン系重合体で
ある。成分（ii）は、カーボンブラックである。
【００１９】成分（ｉ）は、半導電性シールド組成物中
に通常使用される任意のオレフィン系重合体、例えば、
エチレンと不飽和エステルとの共重合体であって、共重
合体の重量を基にして少なくとも約５重量％のエステル
含量を有するものである。エステル含量は８０重量％ほ
どの高さになる場合が多く、そしてこれらのレベルでは
主要単量体はエステルである。エステル含量の好ましい
範囲は約１０〜約４０重量％である。この重量％は、共
重合体の総重量に基づく。不飽和エステルの例は、ビニ
ルエステル、並びにアクリル酸及びメタクリル酸のエス
テルである。エチレン／不飽和エステル共重合体は、通
常、慣用の高圧法によって製造される。共重合体は、
０．９００〜０．９９０ｇ／ｃｍ3の範囲内の密度を有
し、そして好ましくは０．９２０〜０．９５０ｇ／ｃｍ
3の範囲内の密度を有する。また、共重合体は、約１〜
約１００g/１０分の範囲内のメルトインデックス有する
ことができ、そして好ましくは約５〜約５０g/１０分の
範囲内のメルトインデックス有することができる。メル
トインデックスはＡＳＴＭ Ｄ−１２３８−９５、条件
Ｅの下に測定され、そしてそれは２１６０ｇ質量を使用
して１９０℃で測定される。
に通常使用される任意のオレフィン系重合体、例えば、
エチレンと不飽和エステルとの共重合体であって、共重
合体の重量を基にして少なくとも約５重量％のエステル
含量を有するものである。エステル含量は８０重量％ほ
どの高さになる場合が多く、そしてこれらのレベルでは
主要単量体はエステルである。エステル含量の好ましい
範囲は約１０〜約４０重量％である。この重量％は、共
重合体の総重量に基づく。不飽和エステルの例は、ビニ
ルエステル、並びにアクリル酸及びメタクリル酸のエス
テルである。エチレン／不飽和エステル共重合体は、通
常、慣用の高圧法によって製造される。共重合体は、
０．９００〜０．９９０ｇ／ｃｍ3の範囲内の密度を有
し、そして好ましくは０．９２０〜０．９５０ｇ／ｃｍ
3の範囲内の密度を有する。また、共重合体は、約１〜
約１００g/１０分の範囲内のメルトインデックス有する
ことができ、そして好ましくは約５〜約５０g/１０分の
範囲内のメルトインデックス有することができる。メル
トインデックスはＡＳＴＭ Ｄ−１２３８−９５、条件
Ｅの下に測定され、そしてそれは２１６０ｇ質量を使用
して１９０℃で測定される。
【００２０】エステルは、約４〜約２０個の炭素原子を
有することができ、そして好ましくは約４〜約７個の炭
素原子を有する。ビニルエステルの例は、酢酸ビニル、
酪酸ビニル、ピバル酸ビニル、ネオノナン酸ビニル、ネ
オデカン酸ビニル及び２−エチルヘキサン酸ビニルであ
る。酢酸ビニルが好ましい。
有することができ、そして好ましくは約４〜約７個の炭
素原子を有する。ビニルエステルの例は、酢酸ビニル、
酪酸ビニル、ピバル酸ビニル、ネオノナン酸ビニル、ネ
オデカン酸ビニル及び２−エチルヘキサン酸ビニルであ
る。酢酸ビニルが好ましい。
【００２１】アクリル酸及びメタクリル酸エステルの例
は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ｔ−ブチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソプ
ロピル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸デシル、アク
リル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタ
クリル酸ラウリル、メタクリル酸ミリスチル、メタクリ
ル酸パルミチル、メタクリル酸ステアリル、３−メタク
リルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリ
ルオキシピロピルトリエトキシシラン、メタクリル酸シ
クロヘキシル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル
酸イソデシル、メタクリル酸２−メトキシエチル、メタ
クリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸オクチ
ル、メタクリル酸２−フェノキシエチル、メタクリル酸
イソボルニル、メタクリル酸イソオクチル及びメタクリ
ル酸オレイルである。アクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル及びアクリル酸ｎ−又はｔ−ブチルが好ましい。ア
クリル酸アルキル及びメタクリル酸アルキルの場合に
は、アルキル基は、約１〜約８個の炭素原子を有するこ
とができ、そして好ましくは約１〜約４個の炭素原子を
有する。先に記載したように、アルキル基は、例えば、
オキシアルキルトリアルコキシシランで置換されること
ができる。
は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ｔ−ブチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソプ
ロピル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸デシル、アク
リル酸ラウリル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタ
クリル酸ラウリル、メタクリル酸ミリスチル、メタクリ
ル酸パルミチル、メタクリル酸ステアリル、３−メタク
リルオキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリ
ルオキシピロピルトリエトキシシラン、メタクリル酸シ
クロヘキシル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル
酸イソデシル、メタクリル酸２−メトキシエチル、メタ
クリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸オクチ
ル、メタクリル酸２−フェノキシエチル、メタクリル酸
イソボルニル、メタクリル酸イソオクチル及びメタクリ
ル酸オレイルである。アクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル及びアクリル酸ｎ−又はｔ−ブチルが好ましい。ア
クリル酸アルキル及びメタクリル酸アルキルの場合に
は、アルキル基は、約１〜約８個の炭素原子を有するこ
とができ、そして好ましくは約１〜約４個の炭素原子を
有する。先に記載したように、アルキル基は、例えば、
オキシアルキルトリアルコキシシランで置換されること
ができる。
【００２２】オレフィン系重合体の他の例は、ポリプロ
ピレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ＥＰＲ（プ
ロピレンと共重合させたエチレン）、ＥＰＤＭ（プロピ
レン及びヘキサジエン、ジシクロペンタジエン又はエチ
リデンノルボルネンのようなジエンと共重合させたエチ
レン）、エチレン／オクテン共重合体のようなエチレン
と３〜２０個の炭素原子を有するα−オレフィンとの共
重合体、エチレンとα−オレフィンとジエン（好ましく
は非共役）との三元共重合体、エチレンとα−オレフィ
ンと不飽和エステルとの三元共重合体、エチレンとビニ
ル−トリアルキルオキシシランとの共重合体、エチレン
とビニル−トリアルキルオキシシランと不飽和エステル
との三元共重合体、又はエチレンとアクリロニトリル又
はマレイン酸エステルのうちの１種又はそれ以上との共
重合体である。
ピレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ＥＰＲ（プ
ロピレンと共重合させたエチレン）、ＥＰＤＭ（プロピ
レン及びヘキサジエン、ジシクロペンタジエン又はエチ
リデンノルボルネンのようなジエンと共重合させたエチ
レン）、エチレン／オクテン共重合体のようなエチレン
と３〜２０個の炭素原子を有するα−オレフィンとの共
重合体、エチレンとα−オレフィンとジエン（好ましく
は非共役）との三元共重合体、エチレンとα−オレフィ
ンと不飽和エステルとの三元共重合体、エチレンとビニ
ル−トリアルキルオキシシランとの共重合体、エチレン
とビニル−トリアルキルオキシシランと不飽和エステル
との三元共重合体、又はエチレンとアクリロニトリル又
はマレイン酸エステルのうちの１種又はそれ以上との共
重合体である。
【００２３】本発明において有用なオレフィン系重合体
は、気相で製造されるのが好ましい。また、これらは、
慣用技術によって溶液又はスラリー状態において液相で
製造することもできる。これらは、高圧又は低圧法によ
って製造することができる。低圧法は典型的には７メガ
パスカル（ＫＰａ）よりも低い圧力で実施されるのに対
して、高圧法は典型的には１００ＭＰＡよりも高い圧力
で実施される。これらの重合体を製造するのに使用する
ことができる典型的な触媒系はマグネシウム／チタン基
材触媒系である。これらの例としては、米国特許４３０
２５６５に記載される触媒系、米国特許４５０８８４
２、５３３２７９３、５３４２９０７及び５４１０００
３に記載されるようなバナジウム基材触媒系、米国特許
４１０１４４５に記載されるようなクロム基材触媒系、
米国特許４９３７２９９及び５３１７０３６に記載され
るようなメタロセン触媒系、又は他の遷移金属触媒系を
挙げることができる。これらの触媒系の多くは、チーグ
ラー・ナッタ触媒系と称される場合が多い。また、シリ
カ−アルミナ担体に担持された酸化クロム又はモリブデ
ンを使用した触媒系も有用である。重合体を製造するた
めの典型的な方法も上記特許に記載されている。典型的
な現場重合体ブレンド、並びにそれらを提供するための
方法及び触媒系は、米国特許５３７１１４７及び５４０
５９０１に記載されている。慣用の高圧法は、“Introd
uction to Polymer Chemistry”,Stile,Wiley and Son
s,New York,1962,pages 149 to 151に記載されている。
は、気相で製造されるのが好ましい。また、これらは、
慣用技術によって溶液又はスラリー状態において液相で
製造することもできる。これらは、高圧又は低圧法によ
って製造することができる。低圧法は典型的には７メガ
パスカル（ＫＰａ）よりも低い圧力で実施されるのに対
して、高圧法は典型的には１００ＭＰＡよりも高い圧力
で実施される。これらの重合体を製造するのに使用する
ことができる典型的な触媒系はマグネシウム／チタン基
材触媒系である。これらの例としては、米国特許４３０
２５６５に記載される触媒系、米国特許４５０８８４
２、５３３２７９３、５３４２９０７及び５４１０００
３に記載されるようなバナジウム基材触媒系、米国特許
４１０１４４５に記載されるようなクロム基材触媒系、
米国特許４９３７２９９及び５３１７０３６に記載され
るようなメタロセン触媒系、又は他の遷移金属触媒系を
挙げることができる。これらの触媒系の多くは、チーグ
ラー・ナッタ触媒系と称される場合が多い。また、シリ
カ−アルミナ担体に担持された酸化クロム又はモリブデ
ンを使用した触媒系も有用である。重合体を製造するた
めの典型的な方法も上記特許に記載されている。典型的
な現場重合体ブレンド、並びにそれらを提供するための
方法及び触媒系は、米国特許５３７１１４７及び５４０
５９０１に記載されている。慣用の高圧法は、“Introd
uction to Polymer Chemistry”,Stile,Wiley and Son
s,New York,1962,pages 149 to 151に記載されている。
【００２４】成分（ii）は、斯界に周知の幾つかの方法
のうちの１つによって製造されたカーボンブラックであ
る。このカーボンブラックは、オイルファーネス反応
器、アセチレンブラック反応器又は他の方法によって製
造することができる。オイルファーネス反応器は、米国
特許４３９１７８９、３９２２３３５及び３４０１０２
０に記載されている。アセチレンカーボンブラック、及
びアセチレンと不飽和炭化水素との反応によって製造さ
れるカーボンブラックの製造法は米国特許４３４０５７
７に記載されている。炭化水素油の部分酸化によるカー
ボンブラックの製造に有用な他の方法については、プロ
ブスト、スメット及びスメット各氏が“Kautschuk and
Gummi Kunststoffe”(Sept 1993,pages 707 to 709)に
記載している。カーボンブラック反応器技術の包括的は
編集については、ジー・クーナー及びエム・ボル両氏が
“Manufacture of Carbon Black”(Chapter 1 of Carbo
n Black Science and Technology,2nd Editon,J.B.Donn
et,et al,editors,pages 1 to 66,1993)に記載してい
る。
のうちの１つによって製造されたカーボンブラックであ
る。このカーボンブラックは、オイルファーネス反応
器、アセチレンブラック反応器又は他の方法によって製
造することができる。オイルファーネス反応器は、米国
特許４３９１７８９、３９２２３３５及び３４０１０２
０に記載されている。アセチレンカーボンブラック、及
びアセチレンと不飽和炭化水素との反応によって製造さ
れるカーボンブラックの製造法は米国特許４３４０５７
７に記載されている。炭化水素油の部分酸化によるカー
ボンブラックの製造に有用な他の方法については、プロ
ブスト、スメット及びスメット各氏が“Kautschuk and
Gummi Kunststoffe”(Sept 1993,pages 707 to 709)に
記載している。カーボンブラック反応器技術の包括的は
編集については、ジー・クーナー及びエム・ボル両氏が
“Manufacture of Carbon Black”(Chapter 1 of Carbo
n Black Science and Technology,2nd Editon,J.B.Donn
et,et al,editors,pages 1 to 66,1993)に記載してい
る。
【００２５】本発明において有用なカーボンブラック
は、以下に詳細に記載する幾つかの特性の組み合わせに
よって規定される。
は、以下に詳細に記載する幾つかの特性の組み合わせに
よって規定される。
【００２６】カーボンブラックの算術平均粒径は、ＡＳ
ＴＭ Ｄ３８４９−９５ａ試験法のDispersion Procedu
re Dに記載されるような透過電子検鏡法で測定される。
大部分の市販等級導電性カーボンブラックは、比較例に
示されるように１８〜３０ナノメートルの平均粒度を有
する。本発明に対しては、この平均粒度は少なくとも約
２９ナノメートルであってよく、そして好ましい平均粒
度は約２９〜約７０ナノメートルである。
ＴＭ Ｄ３８４９−９５ａ試験法のDispersion Procedu
re Dに記載されるような透過電子検鏡法で測定される。
大部分の市販等級導電性カーボンブラックは、比較例に
示されるように１８〜３０ナノメートルの平均粒度を有
する。本発明に対しては、この平均粒度は少なくとも約
２９ナノメートルであってよく、そして好ましい平均粒
度は約２９〜約７０ナノメートルである。
【００２７】着色力（ＡＳＴＭ Ｄ３２６５−９７）
は、粒度分布の間接的尺度である。本発明に対しては、
着色力は約１００％よりも下であるべきであり、そして
好ましい着色力は約９０％以下である。
は、粒度分布の間接的尺度である。本発明に対しては、
着色力は約１００％よりも下であるべきであり、そして
好ましい着色力は約９０％以下である。
【００２８】カーボンブラックの揮発分は、窒素下に約
９５０℃に加熱したときのカーボンブラックの重量損失
によって測定される。この温度での重量損失は、カーボ
ンブラックの酸素及び水素含量の関数である。また、揮
発分は、表面処理したカーボンブラックでは増加する。
増加した酸素官能価は導電性を阻害するので、揮発分損
失はカーボンブラックの重量を基にして約１重量％以下
にすべきである。
９５０℃に加熱したときのカーボンブラックの重量損失
によって測定される。この温度での重量損失は、カーボ
ンブラックの酸素及び水素含量の関数である。また、揮
発分は、表面処理したカーボンブラックでは増加する。
増加した酸素官能価は導電性を阻害するので、揮発分損
失はカーボンブラックの重量を基にして約１重量％以下
にすべきである。
【００２９】カーボンブラック凝結体の吸蔵度（アーテ
ィキューション）は、油吸収試験であるＡＳＴＭ Ｄ２
４１４−９７又はＤＢＰ（フタル酸ジブチル吸収価）で
測定される。当業者には、抵抗率は、より高いＤＢＰ価
を有するカーボンブラックを使用することによって改善
（即ち、低下）されることが周知である。本発明に対し
ては、ＤＢＰは約８０〜３００ｃｍ3／１００ｇの範囲
内であってよく、そして好ましいＤＢＰは約８０〜約１
３０ｃｍ3／１００ｇの範囲内である。
ィキューション）は、油吸収試験であるＡＳＴＭ Ｄ２
４１４−９７又はＤＢＰ（フタル酸ジブチル吸収価）で
測定される。当業者には、抵抗率は、より高いＤＢＰ価
を有するカーボンブラックを使用することによって改善
（即ち、低下）されることが周知である。本発明に対し
ては、ＤＢＰは約８０〜３００ｃｍ3／１００ｇの範囲
内であってよく、そして好ましいＤＢＰは約８０〜約１
３０ｃｍ3／１００ｇの範囲内である。
【００３０】窒素ガス吸着による比表面積は、２つの異
なる方法、即ち、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−９３（一般に
は、ＮＳＡ一点法と称されている）及びＡＳＴＭ Ｄ４
８２０−９７（一般には、ＮＳＡ多点法又はＢＥＴ法と
称されている）によって測定される。これらの２つの方
法は一般的には一致するが、しかし多点法の方が精密で
あり、従って好ましい。本発明に対しては、窒素表面積
は約３０〜約３００ｍ 2／ｇの範囲内であってよく、そ
して好ましい範囲は約４０〜約１４０ｍ2／ｇである。
なる方法、即ち、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−９３（一般に
は、ＮＳＡ一点法と称されている）及びＡＳＴＭ Ｄ４
８２０−９７（一般には、ＮＳＡ多点法又はＢＥＴ法と
称されている）によって測定される。これらの２つの方
法は一般的には一致するが、しかし多点法の方が精密で
あり、従って好ましい。本発明に対しては、窒素表面積
は約３０〜約３００ｍ 2／ｇの範囲内であってよく、そ
して好ましい範囲は約４０〜約１４０ｍ2／ｇである。
【００３１】カーボンブラックの製造に使用される表面
積について一般に使用される相対的尺度はＡＳＴＭ Ｄ
１５１０−９８試験法による沃素吸着価であって、これ
はｇ／ｋｇ又はミリ当量／ｇ（ｍｅｑ／ｇ）の単位で報
告される。この沃素吸着価は、数値の結果がたいていの
カーボンブラックの窒素表面積にほぼ等しくなるように
設計された。しかしながら、沃素価は、カーボンブラッ
クの表面化学によって、そして少ない程度であるが多孔
度によって影響を受ける。この実験で研究されたカーボ
ンブラックは、低い揮発分によって証明されるように表
面極性をほとんど有さず、このことは、報告される効果
が表面多孔度によるものであることを意味する。本発明
に対しては、沃素吸収価は、約３０〜約３００ｇ／ｋｇ
の範囲内であってよく、そして好ましい範囲は約４０〜
約１４０ｇ／ｋｇである。
積について一般に使用される相対的尺度はＡＳＴＭ Ｄ
１５１０−９８試験法による沃素吸着価であって、これ
はｇ／ｋｇ又はミリ当量／ｇ（ｍｅｑ／ｇ）の単位で報
告される。この沃素吸着価は、数値の結果がたいていの
カーボンブラックの窒素表面積にほぼ等しくなるように
設計された。しかしながら、沃素価は、カーボンブラッ
クの表面化学によって、そして少ない程度であるが多孔
度によって影響を受ける。この実験で研究されたカーボ
ンブラックは、低い揮発分によって証明されるように表
面極性をほとんど有さず、このことは、報告される効果
が表面多孔度によるものであることを意味する。本発明
に対しては、沃素吸収価は、約３０〜約３００ｇ／ｋｇ
の範囲内であってよく、そして好ましい範囲は約４０〜
約１４０ｇ／ｋｇである。
【００３２】ＣＴＡＢ又はセチルトリメチルアンモニウ
ムブロミド表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ３７６５−９８試験
法によって得られる。ＣＴＡＢ分子について単層吸収等
温線を測定することによって、表面積が誘導される。Ｃ
ＴＡＢ表面積は、カーボンブラック粒子上の表面官能基
と無関係である。また、ＣＴＡＢは、カーボンブラック
粒子の微細孔又は粗面に吸収されない。従って、ＣＴＡ
Ｂ表面積は、重合体との相互作用に有効なカーボンブラ
ックの表面を表わす。本発明に対しては、ＣＴＡＢ表面
積は約３０〜約１５０ｍ2／ｇの範囲内であってよく、
そして好ましいＣＴＡＢ範囲は約４０〜約９０ｍ2／ｇ
である。
ムブロミド表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ３７６５−９８試験
法によって得られる。ＣＴＡＢ分子について単層吸収等
温線を測定することによって、表面積が誘導される。Ｃ
ＴＡＢ表面積は、カーボンブラック粒子上の表面官能基
と無関係である。また、ＣＴＡＢは、カーボンブラック
粒子の微細孔又は粗面に吸収されない。従って、ＣＴＡ
Ｂ表面積は、重合体との相互作用に有効なカーボンブラ
ックの表面を表わす。本発明に対しては、ＣＴＡＢ表面
積は約３０〜約１５０ｍ2／ｇの範囲内であってよく、
そして好ましいＣＴＡＢ範囲は約４０〜約９０ｍ2／ｇ
である。
【００３３】ＡＳＴＭ Ｄ５８１６−９６試験法である
多点窒素吸着外部表面積（ExternalSurface Area by Mu
ltipoint Nitrogen Adsorption ）又は統計的表面積
（ＳＴＳＡ）がＡＳＴＭ Ｄ３７６５−９８ ＣＴＡＢ
試験法に取って代わる許容法になっている。この２つの
方法間の差違は極めて小さい場合が多い。ＳＴＳＡ法
は、直径が２ナノメートル未満の微細孔を除くことによ
って表面積を測定する。この方法は、本発明において有
用なカーボンブラックについてＣＴＡＢに対する同等の
代替物として使用することができる。
多点窒素吸着外部表面積（ExternalSurface Area by Mu
ltipoint Nitrogen Adsorption ）又は統計的表面積
（ＳＴＳＡ）がＡＳＴＭ Ｄ３７６５−９８ ＣＴＡＢ
試験法に取って代わる許容法になっている。この２つの
方法間の差違は極めて小さい場合が多い。ＳＴＳＡ法
は、直径が２ナノメートル未満の微細孔を除くことによ
って表面積を測定する。この方法は、本発明において有
用なカーボンブラックについてＣＴＡＢに対する同等の
代替物として使用することができる。
【００３４】導電性等級のカーボンブラックでは、粒子
の多孔度は極めて重要である。多孔質カーボンブラック
粒子は、固体非孔質粒子よりも低い抵抗率を有しそして
他の因子はすべて等しい半導電性材料をもたらすことが
分かった。導電性組成物用に有用な等級のカーボンブラ
ックは、一般的には、ガス測定表面積（ＮＳＡ）対液体
測定表面積（ＣＴＡＢ）の高い比率を有する。カーボン
ブラックでは、低い揮発分（約１％以下）、ＣＴＡＢ表
面積に対する沃素価又は窒素表面積のいずれかの比率が
粒子多孔度の間接的尺度を提供する。本発明に対して
は、ＮＳＡ対ＣＴＡＢ又は沃素対ＣＴＡＢの比率は約
１．１よりも大きくてもよく、そしてＣＴＡＢ表面積が
約９０ｍ2／ｇよりも小さいときには約１．３よりも大
きいのが好ましい。
の多孔度は極めて重要である。多孔質カーボンブラック
粒子は、固体非孔質粒子よりも低い抵抗率を有しそして
他の因子はすべて等しい半導電性材料をもたらすことが
分かった。導電性組成物用に有用な等級のカーボンブラ
ックは、一般的には、ガス測定表面積（ＮＳＡ）対液体
測定表面積（ＣＴＡＢ）の高い比率を有する。カーボン
ブラックでは、低い揮発分（約１％以下）、ＣＴＡＢ表
面積に対する沃素価又は窒素表面積のいずれかの比率が
粒子多孔度の間接的尺度を提供する。本発明に対して
は、ＮＳＡ対ＣＴＡＢ又は沃素対ＣＴＡＢの比率は約
１．１よりも大きくてもよく、そしてＣＴＡＢ表面積が
約９０ｍ2／ｇよりも小さいときには約１．３よりも大
きいのが好ましい。
【００３５】また、本発明に有用なカーボンブラック
は、材料管理系用のカーボンブラック顆粒（ミリメート
ル寸法の粒子）の製造を助ける各種バインダーを含有す
ることもできる。業界でしばしば使用されるバインダー
は、米国特許５７２５６５０及び５８７１７０６に開示
されている。
は、材料管理系用のカーボンブラック顆粒（ミリメート
ル寸法の粒子）の製造を助ける各種バインダーを含有す
ることもできる。業界でしばしば使用されるバインダー
は、米国特許５７２５６５０及び５８７１７０６に開示
されている。
【００３６】半導電性処方物中に導入されることができ
る慣用添加剤としては、酸化防止剤、硬化剤、架橋共
剤、ブースター及び遅延剤、加工助剤、充填剤、カップ
リング剤、紫外線吸収剤又は安定剤、帯電防止剤、成核
剤、スリップ剤、可塑剤、滑剤、粘度調整剤、粘着性付
与剤、粘着防止剤、界面活性剤、エキステンダー油、酸
スカベンジャー及び金属奪活剤が挙げられる。各添加剤
は、組成物の重量を基にして約０．０１重量％以下〜約
１０重量％以上の範囲内の量で使用されることができ
る。
る慣用添加剤としては、酸化防止剤、硬化剤、架橋共
剤、ブースター及び遅延剤、加工助剤、充填剤、カップ
リング剤、紫外線吸収剤又は安定剤、帯電防止剤、成核
剤、スリップ剤、可塑剤、滑剤、粘度調整剤、粘着性付
与剤、粘着防止剤、界面活性剤、エキステンダー油、酸
スカベンジャー及び金属奪活剤が挙げられる。各添加剤
は、組成物の重量を基にして約０．０１重量％以下〜約
１０重量％以上の範囲内の量で使用されることができ
る。
【００３７】酸化防止剤の例としては、限定するもので
はないが、テトラキス［メチレン（３，５−ジ−ｔ−ブ
チル−４−ヒドロキシヒドロ−シンナメート）］メタ
ン、ビス［（β−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒド
ロキシベンジル）−メチルカルボキシエチル）］スルフ
ィド、４，４’−チオビス（２−メチル−６−ｔ−ブチ
ルフェノール）、４，４’−チオビス（２−ｔ−ブチル
−５−メチルフェノール）、２，２’−チオビス（４−
メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）及びチオジエチレ
ンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ）ヒ
ドロシンナメートのような立体障害フェノール、トリス
（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト及び
ジ−ｔ−ブチルフェニルホスホナイトのようなホスファ
イト及びホスホナイト、ジラウリルチオジプロピオネー
ト、ジミリスチルチオジプロピオネート及びジステアリ
ルチオジプロピオネートのようなチオ化合物、各種シロ
キサン、重合２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒド
ロキノリン、ｎ，ｎ’−ビス（１，４−ジメチルペンチ
ル−ｐ−フェニレンジアミン）、アルキル化ジフェニル
アミン、４，４’−ビス（α、α−ジメチルベンジル）
ジフェニルアミン、ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミ
ン、混成ジアルール−ｐ−フェニレンジアミン、及び他
の立体障害アミン劣化防止剤又は安定剤が挙げられる。
酸化防止剤は、組成物の重量を基にして約０．１〜約５
重量％の量で使用することができる。
はないが、テトラキス［メチレン（３，５−ジ−ｔ−ブ
チル−４−ヒドロキシヒドロ−シンナメート）］メタ
ン、ビス［（β−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒド
ロキシベンジル）−メチルカルボキシエチル）］スルフ
ィド、４，４’−チオビス（２−メチル−６−ｔ−ブチ
ルフェノール）、４，４’−チオビス（２−ｔ−ブチル
−５−メチルフェノール）、２，２’−チオビス（４−
メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）及びチオジエチレ
ンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ）ヒ
ドロシンナメートのような立体障害フェノール、トリス
（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト及び
ジ−ｔ−ブチルフェニルホスホナイトのようなホスファ
イト及びホスホナイト、ジラウリルチオジプロピオネー
ト、ジミリスチルチオジプロピオネート及びジステアリ
ルチオジプロピオネートのようなチオ化合物、各種シロ
キサン、重合２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒド
ロキノリン、ｎ，ｎ’−ビス（１，４−ジメチルペンチ
ル−ｐ−フェニレンジアミン）、アルキル化ジフェニル
アミン、４，４’−ビス（α、α−ジメチルベンジル）
ジフェニルアミン、ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミ
ン、混成ジアルール−ｐ−フェニレンジアミン、及び他
の立体障害アミン劣化防止剤又は安定剤が挙げられる。
酸化防止剤は、組成物の重量を基にして約０．１〜約５
重量％の量で使用することができる。
【００３８】硬化剤の例としては、ジクミルペルオキシ
ド、ビス（α−ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベ
ンゼン、イソプロピルクミル−ｔ−ブチルペルオキシ
ド、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペ
ルオキシド、２，５−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）−
２，５−ジメチルヘキサン、２，５−ビス（ｔ−ブチル
ペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキシン−３、１，１
−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメ
チルシクロヘキサン、イソプロピルクミルクミルペルオ
キシド、ジ（イソプロピルクミル）ペルオキシド、又は
これらの混合物が挙げられる。ペルオキシド硬化剤は、
組成物の重量を基にして約０．１〜５重量％の量で使用
されることができる。種々の他の公知硬化共剤、ブース
ター及び遅延剤、例えば、トリアルキルイソシナヌレー
ト、エトキシル化ビスフェノールＡジメタクリレート、
α−メチルスチレン二量体、並びに米国特許５３４６９
６１及び４０１８８５２に記載される他の共剤を使用す
ることができる。
ド、ビス（α−ｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベ
ンゼン、イソプロピルクミル−ｔ−ブチルペルオキシ
ド、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペ
ルオキシド、２，５−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）−
２，５−ジメチルヘキサン、２，５−ビス（ｔ−ブチル
ペルオキシ）−２，５−ジメチルヘキシン−３、１，１
−ビス（ｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメ
チルシクロヘキサン、イソプロピルクミルクミルペルオ
キシド、ジ（イソプロピルクミル）ペルオキシド、又は
これらの混合物が挙げられる。ペルオキシド硬化剤は、
組成物の重量を基にして約０．１〜５重量％の量で使用
されることができる。種々の他の公知硬化共剤、ブース
ター及び遅延剤、例えば、トリアルキルイソシナヌレー
ト、エトキシル化ビスフェノールＡジメタクリレート、
α−メチルスチレン二量体、並びに米国特許５３４６９
６１及び４０１８８５２に記載される他の共剤を使用す
ることができる。
【００３９】加工助剤の例としては、ステアリン酸亜鉛
又はステアリン酸カルシウムのようなカルボン酸の金属
塩、ステアリン酸、オレイン酸又はエルカ酸のような脂
肪酸、ステアロアミド、オレアミド、エルカアミド又は
ｎ，ｎ’−エチレンビスステアロアミドのような脂肪酸
アミド、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワッ
クス、エチレンオキシドの重合体、エチレンオキシドと
プロピレンオキシドとの共重合体、植物性ワックス、石
油ワックス、非イオン性界面活性剤及びポリシロキサン
が挙げられる。加工助剤は、組成物の重量を基にして約
０．０５〜５重量％の量で使用されることができる。
又はステアリン酸カルシウムのようなカルボン酸の金属
塩、ステアリン酸、オレイン酸又はエルカ酸のような脂
肪酸、ステアロアミド、オレアミド、エルカアミド又は
ｎ，ｎ’−エチレンビスステアロアミドのような脂肪酸
アミド、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワッ
クス、エチレンオキシドの重合体、エチレンオキシドと
プロピレンオキシドとの共重合体、植物性ワックス、石
油ワックス、非イオン性界面活性剤及びポリシロキサン
が挙げられる。加工助剤は、組成物の重量を基にして約
０．０５〜５重量％の量で使用されることができる。
【００４０】充填剤の例としては、粘土、沈降シリカ及
びシリケート、ヒュームドシリカ、炭酸カルシウム、粉
砕鉱物、及び１００ナノメートル以上の算術平均粒度を
有するカーボンブラックが挙げられる。充填剤は、組成
物の重量を基にして約０．０１以下〜約５０重量％以上
の範囲内の量で使用されることができる。
びシリケート、ヒュームドシリカ、炭酸カルシウム、粉
砕鉱物、及び１００ナノメートル以上の算術平均粒度を
有するカーボンブラックが挙げられる。充填剤は、組成
物の重量を基にして約０．０１以下〜約５０重量％以上
の範囲内の量で使用されることができる。
【００４１】半導電性材料の配合は、当業者に知られた
標準手段によって行うことができる。配合装置の例は、
商品名「Banbury」又は「Bolling」密閉式ミキサーのよ
うな密閉式バッチミキサーである。別法として、商品名
「Farrel」連続式ミキサー、「 Werner and Pfleidere
r」二軸ミキサー又は「Buss」混練連続式押出機のよう
な連続式一軸又は二軸ミキサーを使用することができ
る。使用するミキサーのタイプ及びミキサーの操作条件
は、粘度、体積抵抗率及び押出表面平滑性の如き半導電
性材料の特性に影響を及ぼす。
標準手段によって行うことができる。配合装置の例は、
商品名「Banbury」又は「Bolling」密閉式ミキサーのよ
うな密閉式バッチミキサーである。別法として、商品名
「Farrel」連続式ミキサー、「 Werner and Pfleidere
r」二軸ミキサー又は「Buss」混練連続式押出機のよう
な連続式一軸又は二軸ミキサーを使用することができ
る。使用するミキサーのタイプ及びミキサーの操作条件
は、粘度、体積抵抗率及び押出表面平滑性の如き半導電
性材料の特性に影響を及ぼす。
【００４２】本発明の半導電性シールド組成物を含有す
るケーブルは、種々のタイプの押出機、例えば、一軸又
は二軸タイプのものにおいて製造することができる。慣
用押出機についての説明は、米国特許４８５７６００に
見い出される。共押出及びそのための押出機の例は、米
国特許５５７５９６５に見い出すことができる。典型的
な押出機は、その上流側にホッパー、そしてその下流側
にダイを有する。ホッパーは、スクリューを収容するバ
レルに原料を供給する。下流端では、スクリューの端部
とダイとの間にスクリーンパック及びブリーカープレー
トが配置される。押出機のスクリュー部分は、３つの部
分、即ち、供給部、圧縮部及び計量部と、２つの帯域、
即ち、後方加熱帯域及び前方加熱帯域とに分割され、そ
して各部分及び帯域は上流側から下流側へと延びている
と考えられる。別法として、上流側から下流側へ延びる
軸に沿って多数の加熱帯域（２つよりも多い）が存在し
てもよい。それが１つよりも多くのバレルを有する場合
には、各バレルは連結される。各バレルの長さ対直径比
は、約１５：１〜約３０：１の範囲内である。重合体絶
縁体が押出後に架橋されるような電線被覆では、ケーブ
ルは、押出ダイよりも下流側の加熱加硫帯域に直ちに入
る場合が多い。加熱硬化帯域は、約２００℃〜約３５０
℃の範囲内、そして好ましくは約１７０℃〜約２５０℃
の範囲内の温度に維持されることができる。加熱帯域
は、加圧スチーム又は誘導加熱加圧窒素ガスによって加
熱されることができる。この場合に、架橋は有機ペルオ
キシドの分解によって達成される。
るケーブルは、種々のタイプの押出機、例えば、一軸又
は二軸タイプのものにおいて製造することができる。慣
用押出機についての説明は、米国特許４８５７６００に
見い出される。共押出及びそのための押出機の例は、米
国特許５５７５９６５に見い出すことができる。典型的
な押出機は、その上流側にホッパー、そしてその下流側
にダイを有する。ホッパーは、スクリューを収容するバ
レルに原料を供給する。下流端では、スクリューの端部
とダイとの間にスクリーンパック及びブリーカープレー
トが配置される。押出機のスクリュー部分は、３つの部
分、即ち、供給部、圧縮部及び計量部と、２つの帯域、
即ち、後方加熱帯域及び前方加熱帯域とに分割され、そ
して各部分及び帯域は上流側から下流側へと延びている
と考えられる。別法として、上流側から下流側へ延びる
軸に沿って多数の加熱帯域（２つよりも多い）が存在し
てもよい。それが１つよりも多くのバレルを有する場合
には、各バレルは連結される。各バレルの長さ対直径比
は、約１５：１〜約３０：１の範囲内である。重合体絶
縁体が押出後に架橋されるような電線被覆では、ケーブ
ルは、押出ダイよりも下流側の加熱加硫帯域に直ちに入
る場合が多い。加熱硬化帯域は、約２００℃〜約３５０
℃の範囲内、そして好ましくは約１７０℃〜約２５０℃
の範囲内の温度に維持されることができる。加熱帯域
は、加圧スチーム又は誘導加熱加圧窒素ガスによって加
熱されることができる。この場合に、架橋は有機ペルオ
キシドの分解によって達成される。
【００４３】架橋を行うための他の手段は、いわゆる水
分硬化系、即ち、半導電性組成物中の重合体に共重合又
はグラフトされたアルキルオキシシランの縮合によりも
のであってよい。
分硬化系、即ち、半導電性組成物中の重合体に共重合又
はグラフトされたアルキルオキシシランの縮合によりも
のであってよい。
【００４４】本発明によって幾つかの利益が提供され
る。１つは、押出可能な半導電性材料の組成物中に粗い
又は大きい粒度のカーボンブラックを使用することがで
き、しかもなお絶縁電力ケーブルにおいて導電体シール
ドとして使用される市販処方物の加工及び抵抗率要件を
満たすことができることである。もう１つは、より低い
表面積のカーボンブラックが押出平滑性を改善し、そし
て半導電性材料のコストを下げることである。本発明
は、ＡＳＴＭ Ｎ５５０の如きカーボンブラックが単相
重合体系中において組成物の重量を基にして約４０重量
％以下の濃度で使用されるときに９０又は１３０℃で体
積抵抗率が過度に高くなるという問題を回避する。ま
た、本発明は、ＡＳＴＭ Ｎ３５１の如き低表面積及び
高ＤＢＰ構造のカーボンブラックによって引き起こされ
る重合体組成物の高粘度を回避する。
る。１つは、押出可能な半導電性材料の組成物中に粗い
又は大きい粒度のカーボンブラックを使用することがで
き、しかもなお絶縁電力ケーブルにおいて導電体シール
ドとして使用される市販処方物の加工及び抵抗率要件を
満たすことができることである。もう１つは、より低い
表面積のカーボンブラックが押出平滑性を改善し、そし
て半導電性材料のコストを下げることである。本発明
は、ＡＳＴＭ Ｎ５５０の如きカーボンブラックが単相
重合体系中において組成物の重量を基にして約４０重量
％以下の濃度で使用されるときに９０又は１３０℃で体
積抵抗率が過度に高くなるという問題を回避する。ま
た、本発明は、ＡＳＴＭ Ｎ３５１の如き低表面積及び
高ＤＢＰ構造のカーボンブラックによって引き起こされ
る重合体組成物の高粘度を回避する。
【００４５】また、本発明は、コスト上の利益も有す
る。オイルファーネス法でのカーボンブラックの生産性
がより低い表面積でもって改善される。カーボンブラッ
クのコストは、その等級の沃素価に正比例する場合が多
い。従って、より低い表面積のカーボンブラックから製
造される半導電性製品程、低いコストを有する。
る。オイルファーネス法でのカーボンブラックの生産性
がより低い表面積でもって改善される。カーボンブラッ
クのコストは、その等級の沃素価に正比例する場合が多
い。従って、より低い表面積のカーボンブラックから製
造される半導電性製品程、低いコストを有する。
【００４６】絶縁組成物、ジャケット材料、半導電性シ
ールド又は他のケーブル層によって包囲しようとする基
体に対して用語「包囲」を使用するときには、それは、
当業者によって周知されるように基体の周囲に押し出す
こと、基体を被覆すること、又は基体の周囲を包むこと
を包含するものである。かかる基体としては、例えば、
先に記載したように、導電体又は導電体の束を含むコ
ア、又は種々のケーブル下層を挙げることができる。
ールド又は他のケーブル層によって包囲しようとする基
体に対して用語「包囲」を使用するときには、それは、
当業者によって周知されるように基体の周囲に押し出す
こと、基体を被覆すること、又は基体の周囲を包むこと
を包含するものである。かかる基体としては、例えば、
先に記載したように、導電体又は導電体の束を含むコ
ア、又は種々のケーブル下層を挙げることができる。
【００４７】本明細書において記載されるすべての分子
量は、特に記していなければ、重量平均分子量である。
量は、特に記していなければ、重量平均分子量である。
【００４８】本明細書に記載した特許文献及び他の刊行
物は参照の対象として挙げたものであるので、必要なら
ばそれらを参照されたい。
物は参照の対象として挙げたものであるので、必要なら
ばそれらを参照されたい。
【００４９】
【実施例】本発明は、以下の実施例によって例示され
る。
る。
【００５０】押出可能な半導電性材料の体積抵抗率を測
定するための慣用法は、生成物のスラブを圧縮成形しそ
して硬化させ、次いで導電性ペイントを適用した平行電
極によって体積抵抗率を測定することである。この方法
は、ＡＳＴＭ Ｄ９９１−８９及びＡＳＴＭ Ｄ４４９
６−９３に記載される方法から誘導される。しかしなが
ら、圧縮成形法は、半導電性材料に及ぼされる加工履歴
の影響を考慮に入れない。１５キロボルト（ｋＶ）ケー
ブルに対して使用される押出半導電性シールドの場合で
は、スクリーンパックを通して次いで電線被覆ダイを通
して生成物を圧送するためにスクリュー押出機が使用さ
れる。架橋性材料は、次いで、直ちに定加硫管に送られ
る。これらの加工処理工程の各々は、押出シールドの体
積抵抗率に一般的には悪影響を及ぼす。押出プロセス間
でのカーボンブラック凝結構造体の機械的せん断は、一
般には、これらの材料の見掛け体制抵抗率を応力釈放圧
縮成形スラブで測定されるものよりも１〜３段階程高く
向上させる。
定するための慣用法は、生成物のスラブを圧縮成形しそ
して硬化させ、次いで導電性ペイントを適用した平行電
極によって体積抵抗率を測定することである。この方法
は、ＡＳＴＭ Ｄ９９１−８９及びＡＳＴＭ Ｄ４４９
６−９３に記載される方法から誘導される。しかしなが
ら、圧縮成形法は、半導電性材料に及ぼされる加工履歴
の影響を考慮に入れない。１５キロボルト（ｋＶ）ケー
ブルに対して使用される押出半導電性シールドの場合で
は、スクリーンパックを通して次いで電線被覆ダイを通
して生成物を圧送するためにスクリュー押出機が使用さ
れる。架橋性材料は、次いで、直ちに定加硫管に送られ
る。これらの加工処理工程の各々は、押出シールドの体
積抵抗率に一般的には悪影響を及ぼす。押出プロセス間
でのカーボンブラック凝結構造体の機械的せん断は、一
般には、これらの材料の見掛け体制抵抗率を応力釈放圧
縮成形スラブで測定されるものよりも１〜３段階程高く
向上させる。
【００５１】体積抵抗率に及ぼす押出の悪影響をシミュ
レーションするために、現寸電力ケーブルの押出をシミ
ュレーションするための実験室的方法が開発された。こ
の方法では、標準架橋性ポリエチレン絶縁体で絶縁され
た電線に半導電性組成物の同心層を適用するために２０
ｍｍ実験室的押出機が使用される。次いで、二層被覆電
線がそのまま使用され、又はそれは、ペルオキシドが材
料に添加されたならば静止竪型スチーム室において硬化
させることができる。
レーションするために、現寸電力ケーブルの押出をシミ
ュレーションするための実験室的方法が開発された。こ
の方法では、標準架橋性ポリエチレン絶縁体で絶縁され
た電線に半導電性組成物の同心層を適用するために２０
ｍｍ実験室的押出機が使用される。次いで、二層被覆電
線がそのまま使用され、又はそれは、ペルオキシドが材
料に添加されたならば静止竪型スチーム室において硬化
させることができる。
【００５２】このミニチュア構造の寸法は、銅線ＡＷＧ
（米国線番号）番号１４（２ｍｍ2横断面積）、２．０
ｍｍの厚さに適用された架橋性ポリエチレン（ユニオン
・カーバイド社の商品名「ＨＦＤＥ−４２０１」）の絶
縁体、次いで、０．７〜０．９ｍｍ厚の半導電性同心最
外層である。絶縁及び半導電性層は、別個の押出操作で
適用される。絶縁体は、６４ｍｍの２０：１長さ対直径
のポリエチレン押出機によって原料が供給される単層電
線被覆ダイを使用して適用される。半導電性層は、２０
ｍｍの２０：１長さ対直径の実験室的押出機によって原
料が供給される単層電線被覆ダイを使用して適用され
る。完成ケーブル上の外部半導電性環状層の横断面積は
約１０〜２０ｍｍ2である。
（米国線番号）番号１４（２ｍｍ2横断面積）、２．０
ｍｍの厚さに適用された架橋性ポリエチレン（ユニオン
・カーバイド社の商品名「ＨＦＤＥ−４２０１」）の絶
縁体、次いで、０．７〜０．９ｍｍ厚の半導電性同心最
外層である。絶縁及び半導電性層は、別個の押出操作で
適用される。絶縁体は、６４ｍｍの２０：１長さ対直径
のポリエチレン押出機によって原料が供給される単層電
線被覆ダイを使用して適用される。半導電性層は、２０
ｍｍの２０：１長さ対直径の実験室的押出機によって原
料が供給される単層電線被覆ダイを使用して適用され
る。完成ケーブル上の外部半導電性環状層の横断面積は
約１０〜２０ｍｍ2である。
【００５３】このミニチュアケーブル構造上の半導電性
層の体積抵抗率の測定は、ICEA S-66-524(1982),sectio
n 6.12又はIEC 60502-2(1997),Annex C の規格において
絶縁シールド体積抵抗率に関して記載される方法に極め
て類似した態様で実施される。これらの方法は真の体積
抵抗率を測定しないが、しかしその代わり表面抵抗率と
体積抵抗率との組み合わせである特性を測定するもので
ある。ここに記載するミニチュアケーブル構造の形状寸
法は、現寸の押出固体誘電ケーブルの形状寸法に極めて
類似している。
層の体積抵抗率の測定は、ICEA S-66-524(1982),sectio
n 6.12又はIEC 60502-2(1997),Annex C の規格において
絶縁シールド体積抵抗率に関して記載される方法に極め
て類似した態様で実施される。これらの方法は真の体積
抵抗率を測定しないが、しかしその代わり表面抵抗率と
体積抵抗率との組み合わせである特性を測定するもので
ある。ここに記載するミニチュアケーブル構造の形状寸
法は、現寸の押出固体誘電ケーブルの形状寸法に極めて
類似している。
【００５４】半導電性層の外面に高温定格銀ベースペイ
ント（例えば、デュポン社の商品名「grade 4817N 」）
を使用して円周電極が直接適用される。これらの電極は
約１０ｍｍ幅であり、そして約１００ｍｍ程離される。
銀電極が硬化した後、次いで電極の周囲に銅電線（１８
〜２０ＡＷＧ）を数回螺旋状に巻き付け、そして電線の
両端を共にミニチュアケーブルの長さに対して垂直に集
める。次いで、銅電線に銀ペイントを塗装し、これによ
って銅電線と半導電性層に塗装された下層銀電極との間
に良好な電気的接触を確保する。次いで、試料上の銅電
線にオーム−メートルセンサー線を直接連結する。銀導
電性ペイントの使用は、試料について電極接触抵抗を最
小限にするのに要求される。
ント（例えば、デュポン社の商品名「grade 4817N 」）
を使用して円周電極が直接適用される。これらの電極は
約１０ｍｍ幅であり、そして約１００ｍｍ程離される。
銀電極が硬化した後、次いで電極の周囲に銅電線（１８
〜２０ＡＷＧ）を数回螺旋状に巻き付け、そして電線の
両端を共にミニチュアケーブルの長さに対して垂直に集
める。次いで、銅電線に銀ペイントを塗装し、これによ
って銅電線と半導電性層に塗装された下層銀電極との間
に良好な電気的接触を確保する。次いで、試料上の銅電
線にオーム−メートルセンサー線を直接連結する。銀導
電性ペイントの使用は、試料について電極接触抵抗を最
小限にするのに要求される。
【００５５】次いで、試料を９０〜１３０℃の加熱炉に
入れ、そして適当な試験リードによって炉に原料を供給
する。市販の標準型二線式ＤＣオームメーターを使用し
て試料の抵抗を測定する。典型的な半導電性材料では、
試料の抵抗は１〜１，０００キロオームであり、これは
検出回路よりもずっと高く、そして四線式の代わりに二
線式試験回路の使用を正当化する。
入れ、そして適当な試験リードによって炉に原料を供給
する。市販の標準型二線式ＤＣオームメーターを使用し
て試料の抵抗を測定する。典型的な半導電性材料では、
試料の抵抗は１〜１，０００キロオームであり、これは
検出回路よりもずっと高く、そして四線式の代わりに二
線式試験回路の使用を正当化する。
【００５６】この方法で測定された半導電性材料の体積
抵抗率は、一般には、ＡＷＧ番号２（３４ｍｍ2）又は1
/0（５４ｍｍ2 ）の導電体寸法を持つ１５キロボルト架
橋ポリエチレンケーブル設計において同一の半導電性材
料で得られる値よりも一段階高い値の範囲内に入る。
抵抗率は、一般には、ＡＷＧ番号２（３４ｍｍ2）又は1
/0（５４ｍｍ2 ）の導電体寸法を持つ１５キロボルト架
橋ポリエチレンケーブル設計において同一の半導電性材
料で得られる値よりも一段階高い値の範囲内に入る。
【００５７】次の表１は、各例において使用される種々
のカーボンブラックの要約である（それらの特性が記載
される）。
のカーボンブラックの要約である（それらの特性が記載
される）。
【００５８】
【表１】
【００５９】比較カーボンブラック等級である比較ＣＢ
１〜比較ＣＢ７の番号は、半導電性処方物において有用
な市販製品である。比較カーボンブラック１〜３は、一
般的には、高導電性カーボンブラックとして認められて
いる。比較カーボンブラックである比較ＣＢ８は実験製
品である。ＣＢ−１〜ＣＢ−６のカーボンブラックはこ
こに記載した発明に対して有用な実験等級のものであ
る。比較カーボンブラック４はＡＳＴＭ Ｎ１１０タイ
プである。比較カーボンブラック６は、ＡＳＴＭＮ３５
１に極めて類似しているが、但し、着色力がＡＳＴＭ
Ｎ３５１の規格よりもずっと低いものである。比較カー
ボンブラック７は、ＡＳＴＭ Ｎ５５０タイプに類似す
るものである。
１〜比較ＣＢ７の番号は、半導電性処方物において有用
な市販製品である。比較カーボンブラック１〜３は、一
般的には、高導電性カーボンブラックとして認められて
いる。比較カーボンブラックである比較ＣＢ８は実験製
品である。ＣＢ−１〜ＣＢ−６のカーボンブラックはこ
こに記載した発明に対して有用な実験等級のものであ
る。比較カーボンブラック４はＡＳＴＭ Ｎ１１０タイ
プである。比較カーボンブラック６は、ＡＳＴＭＮ３５
１に極めて類似しているが、但し、着色力がＡＳＴＭ
Ｎ３５１の規格よりもずっと低いものである。比較カー
ボンブラック７は、ＡＳＴＭ Ｎ５５０タイプに類似す
るものである。
【００６０】すべての比較カーボンブラック及び実験カ
ーボンブラックの揮発分は１％未満であり、これは、こ
れらのカーボンブラックでは表面極性がほとんどないこ
とを表わす。
ーボンブラックの揮発分は１％未満であり、これは、こ
れらのカーボンブラックでは表面極性がほとんどないこ
とを表わす。
【００６１】カーボンブラックＣＢ−１〜ＣＢ−６はす
べて、種々の工業的規模オイルファーネスカーボンブラ
ック反応器で製造される。ＣＢ−１〜ＣＢ−４及び比較
ＣＢ８の５種のカーボンブラックは、沃素及びＤＢＰの
高低値、並びに中心点を考慮した簡単な二レベル設計の
実験を表わす。カーボンブラックＣＢ−５及びＣＢ−６
は、１．３よりもずっと高いＮＳＡ：ＣＴＡＢ又は沃
素：ＣＴＡＢ多孔度比によって表わされる例外的に高い
微孔質を有するが、８０ｍ2 ／ｇよりも低いＣＴＡＢ表
面積も有するものである。
べて、種々の工業的規模オイルファーネスカーボンブラ
ック反応器で製造される。ＣＢ−１〜ＣＢ−４及び比較
ＣＢ８の５種のカーボンブラックは、沃素及びＤＢＰの
高低値、並びに中心点を考慮した簡単な二レベル設計の
実験を表わす。カーボンブラックＣＢ−５及びＣＢ−６
は、１．３よりもずっと高いＮＳＡ：ＣＴＡＢ又は沃
素：ＣＴＡＢ多孔度比によって表わされる例外的に高い
微孔質を有するが、８０ｍ2 ／ｇよりも低いＣＴＡＢ表
面積も有するものである。
【００６２】例１〜１４ これらの例は、２７０ｃｍ3のバッチ式実験室用ミキサ
ーによって製造された半導電性ポリオレフィン組成物を
伴う。これらの例を準備するために使用された重合体
は、１８重量％のアクリル酸エチル共単量体及び２０ｄ
ｇ／分のメルトインデックスを有するエチレン−アクリ
ル酸エチル共重合体である。重合２，２，４−トリメチ
ル−１，２−ジヒドロキノリン酸化防止剤をこれらの組
成物に酸化防止剤として添加する。混合した後、試料を
カーボンブラック含有量、粘度及び体積抵抗率について
試験する。これらの試料についての表面平滑性は、この
タイプの実験用ミキサーにより達成される分散混合が劣
るために評価しない。
ーによって製造された半導電性ポリオレフィン組成物を
伴う。これらの例を準備するために使用された重合体
は、１８重量％のアクリル酸エチル共単量体及び２０ｄ
ｇ／分のメルトインデックスを有するエチレン−アクリ
ル酸エチル共重合体である。重合２，２，４−トリメチ
ル−１，２−ジヒドロキノリン酸化防止剤をこれらの組
成物に酸化防止剤として添加する。混合した後、試料を
カーボンブラック含有量、粘度及び体積抵抗率について
試験する。これらの試料についての表面平滑性は、この
タイプの実験用ミキサーにより達成される分散混合が劣
るために評価しない。
【００６３】カーボンブラック含有量は、これらの組成
物について窒素雰囲気下で６５０℃での重量損失によっ
て決定する。それぞれが１ｇである３個の組成物試料を
大容量の熱重量測定分析器により試験する。カーボンブ
ラック含有量は、重量損失が恒温条件下で安定に達した
後に記録する。
物について窒素雰囲気下で６５０℃での重量損失によっ
て決定する。それぞれが１ｇである３個の組成物試料を
大容量の熱重量測定分析器により試験する。カーボンブ
ラック含有量は、重量損失が恒温条件下で安定に達した
後に記録する。
【００６４】粘度は、実験用細管レオメーターであるＧ
ｏｔｔｆｅｒｔ（登録商標）レオグラフモデル２００１
で測定する。試験温度は１２５℃であり、毛細管の寸法
は１×２０ｍｍである。ここで報告する測定のための見
掛け剪断速度は３６０ｓｅｃ -1である。見掛け剪断粘度
を記録するが、これは毛細管を横切る圧力降下から端の
較正なしで直接計算される。商業的に入手できる最も半
導電性の材料は、この方法で測定したときに、例１及び
２で観察されるものと類似しており及び更なる例で示す
ように、３６０ｓｅｃ-1で１２００〜１６００パスカル
秒（Ｐａ−ｓｅｃ）の範囲の見掛け剪断粘度を示す。
ｏｔｔｆｅｒｔ（登録商標）レオグラフモデル２００１
で測定する。試験温度は１２５℃であり、毛細管の寸法
は１×２０ｍｍである。ここで報告する測定のための見
掛け剪断速度は３６０ｓｅｃ -1である。見掛け剪断粘度
を記録するが、これは毛細管を横切る圧力降下から端の
較正なしで直接計算される。商業的に入手できる最も半
導電性の材料は、この方法で測定したときに、例１及び
２で観察されるものと類似しており及び更なる例で示す
ように、３６０ｓｅｃ-1で１２００〜１６００パスカル
秒（Ｐａ−ｓｅｃ）の範囲の見掛け剪断粘度を示す。
【００６５】これらの試料の体積抵抗率は、熱可塑性状
態で、先に記載したミニチュアケーブルの構造を使用し
て、架橋剤なしで、測定する。ケーブルを強制空気オー
ブンにおいて９０℃で７日間暴露した後に測定する。
態で、先に記載したミニチュアケーブルの構造を使用し
て、架橋剤なしで、測定する。ケーブルを強制空気オー
ブンにおいて９０℃で７日間暴露した後に測定する。
【００６６】例１から１４についての変数及び結果を表
２に記載する。
２に記載する。
【００６７】
【表２】
【００６８】例１〜４は、商業的に入手できるカーボン
ブラックを用いる比較用処方物である。これらの例は、
実験用バッチ式ミキサーにより製造されたポリオレフィ
ン半導電性材料の体積抵抗率及び粘度についての典型的
な範囲を示す。例３〜１４は、体積抵抗率の要件を満た
すために手がかりとなるカーボンブラックの性質である
ＣＴＡＢ、ＤＢＰ及び多孔度の満足できる組合せの限界
を証明しようとするものである。
ブラックを用いる比較用処方物である。これらの例は、
実験用バッチ式ミキサーにより製造されたポリオレフィ
ン半導電性材料の体積抵抗率及び粘度についての典型的
な範囲を示す。例３〜１４は、体積抵抗率の要件を満た
すために手がかりとなるカーボンブラックの性質である
ＣＴＡＢ、ＤＢＰ及び多孔度の満足できる組合せの限界
を証明しようとするものである。
【００６９】体積抵抗率は、ここで研究する範囲でのカ
ーボンブラック含有量の直線的変化によて対数的にふる
まう性質である。カーボンブラック含有量の増加は体積
抵抗率を減少させる。９０℃で７日後に１０，０００オ
ーム−ｃｍ以上の体積抵抗率値は、実験用バッチ式ミキ
サーにより製造され且つこの方法で試験される材料につ
いては容認できない。この値は、最高１００，０００オ
ーム−ｃｍのケーブル仕様よりも１０分の１低いだけで
ある。商業的に製造されている大抵の半導電性材料は、
例１及び２により観察されるように及び更なる例により
示されるように、この試験方法を使用して１００〜５，
０００オーム−ｃｍの範囲の体積抵抗率を示す。
ーボンブラック含有量の直線的変化によて対数的にふる
まう性質である。カーボンブラック含有量の増加は体積
抵抗率を減少させる。９０℃で７日後に１０，０００オ
ーム−ｃｍ以上の体積抵抗率値は、実験用バッチ式ミキ
サーにより製造され且つこの方法で試験される材料につ
いては容認できない。この値は、最高１００，０００オ
ーム−ｃｍのケーブル仕様よりも１０分の１低いだけで
ある。商業的に製造されている大抵の半導電性材料は、
例１及び２により観察されるように及び更なる例により
示されるように、この試験方法を使用して１００〜５，
０００オーム−ｃｍの範囲の体積抵抗率を示す。
【００７０】ここで使用する単一相重合体系において、
体積抵抗率が４２重量％のカーボンブラック充填量で１
０，０００オーム−ｃｍ以上であるならば、カーボンブ
ラックはこの用途には適当ではない。これよりも多くの
カーボンブラックを添加できるが、高いカーボンブラッ
ク充填量による機械的性質はこの用途には容認できな
い。多くのカーボンブラックが押出半導電性シールドに
添加されると、材料は一層脆くなり、これは供用中に機
械的な亀裂を生じさせ、究極的には半導電性抵抗シール
ドの亀裂の部位でのコロナ放電のために電力ケーブルの
破損を生じさせる。
体積抵抗率が４２重量％のカーボンブラック充填量で１
０，０００オーム−ｃｍ以上であるならば、カーボンブ
ラックはこの用途には適当ではない。これよりも多くの
カーボンブラックを添加できるが、高いカーボンブラッ
ク充填量による機械的性質はこの用途には容認できな
い。多くのカーボンブラックが押出半導電性シールドに
添加されると、材料は一層脆くなり、これは供用中に機
械的な亀裂を生じさせ、究極的には半導電性抵抗シール
ドの亀裂の部位でのコロナ放電のために電力ケーブルの
破損を生じさせる。
【００７１】例３は、微細粒子状カーボンブラック（２
０ｎｍの粒度）が満足できる体積抵抗率及び粘度を持つ
組成物を製造するのに使用できることを証明している。
しかし、更なる例で示されるように、ＡＳＴＭ Ｎ１１
０タイプのカーボンブラックから製造された半導電性シ
ールドの表面平滑性は一般に非常に劣る。
０ｎｍの粒度）が満足できる体積抵抗率及び粘度を持つ
組成物を製造するのに使用できることを証明している。
しかし、更なる例で示されるように、ＡＳＴＭ Ｎ１１
０タイプのカーボンブラックから製造された半導電性シ
ールドの表面平滑性は一般に非常に劣る。
【００７２】例４は、体積抵抗率がＡＳＴＭ Ｎ５５０
タイプである比較用カーボンブラックＮｏ．７から製造
された組成物について容認できないことを示す。このカ
ーボンブラックが１２１ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰを有
するとしても、これはこの半導電性ポリオレフィン組成
物における体積抵抗率を減少させる４０ｍ2／ｇの低い
表面積の悪影響を克服するのには十分に高くない。この
カーボンブラックは、表１において１単位に近い多孔度
指数により指示されるように有効に多孔度を有しない。
タイプである比較用カーボンブラックＮｏ．７から製造
された組成物について容認できないことを示す。このカ
ーボンブラックが１２１ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰを有
するとしても、これはこの半導電性ポリオレフィン組成
物における体積抵抗率を減少させる４０ｍ2／ｇの低い
表面積の悪影響を克服するのには十分に高くない。この
カーボンブラックは、表１において１単位に近い多孔度
指数により指示されるように有効に多孔度を有しない。
【００７３】例５〜１４は、１．１又はそれ以上の多孔
度指数を有する微孔質カーボンブラックが５５以上のＣ
ＴＡＢと９９以上のＤＢＰとの組合せ又は６４以上のＣ
ＴＡＢと８８以上のＤＢＰとの組合せによる半導電性ポ
リオレフィンを製造するのに使用できることを証明して
いる。
度指数を有する微孔質カーボンブラックが５５以上のＣ
ＴＡＢと９９以上のＤＢＰとの組合せ又は６４以上のＣ
ＴＡＢと８８以上のＤＢＰとの組合せによる半導電性ポ
リオレフィンを製造するのに使用できることを証明して
いる。
【００７４】ＣＢ−２を使用して製造された例７及び８
は、容認できる半導電性組成物が７８ｍ2／ｇのＣＴＡ
Ｂ及び８４ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰを有する多孔質カ
ーボンブラックを使用して製造できることを証明してい
る。
は、容認できる半導電性組成物が７８ｍ2／ｇのＣＴＡ
Ｂ及び８４ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰを有する多孔質カ
ーボンブラックを使用して製造できることを証明してい
る。
【００７５】例９及び１０は、ＣＢ−３から製造された
半導電性組成物が５５ｍ2／ｇの低いＣＴＡＢと共に９
９ｃｍ3／１００ｇの高いＤＢＰの結果として向上され
た性質を示すことを証明している。例１１及び１２は、
低いＤＢＰを除いてＣＢ−３に非常に類似するカーボン
ブラックＣｏｍｐ ＣＢ８から製造された組成物では体
積抵抗率の要件が満たされ得ないことを証明している。
４１重量％のカーボンブラックを使用する例１２の組成
物の体積抵抗率は、最高１０，０００オーム−ｃｍの要
件よりももっと高い２５，０００オーム−ｃｍである。
これは、カーボンブラックについて５７ｍ2／ｇの低い
ＣＴＡＢ表面積と７７ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰとの組
合せのためである。
半導電性組成物が５５ｍ2／ｇの低いＣＴＡＢと共に９
９ｃｍ3／１００ｇの高いＤＢＰの結果として向上され
た性質を示すことを証明している。例１１及び１２は、
低いＤＢＰを除いてＣＢ−３に非常に類似するカーボン
ブラックＣｏｍｐ ＣＢ８から製造された組成物では体
積抵抗率の要件が満たされ得ないことを証明している。
４１重量％のカーボンブラックを使用する例１２の組成
物の体積抵抗率は、最高１０，０００オーム−ｃｍの要
件よりももっと高い２５，０００オーム−ｃｍである。
これは、カーボンブラックについて５７ｍ2／ｇの低い
ＣＴＡＢ表面積と７７ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰとの組
合せのためである。
【００７６】カーボンブラックＣＢ−４を使用して製造
された例１３及び１４は、６４ｍ2／ｇのＣＴＡＢと８
８ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰを有する多孔質カーボンブ
ラックが体積抵抗率の要求を満たす組成物を製造するの
に使用できることを証明している。４１．８重量％のＣ
Ｂ−４充填量での組成物の体積抵抗率は、十分に最高１
０，０００オーム−ｃｍの要件の範囲内にある。
された例１３及び１４は、６４ｍ2／ｇのＣＴＡＢと８
８ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰを有する多孔質カーボンブ
ラックが体積抵抗率の要求を満たす組成物を製造するの
に使用できることを証明している。４１．８重量％のＣ
Ｂ−４充填量での組成物の体積抵抗率は、十分に最高１
０，０００オーム−ｃｍの要件の範囲内にある。
【００７７】例１５〜２１ 例１５〜２１は、商業的規模の連続配合機である１４０
ｍｍのＢｕｓｓ（登録商標）Ｃｏ−Ｋｎｅａｄｅｒ押出
機により製造された組成物に関する。これらの例を準備
するために使用したポリオレフィンは、１８重量％のア
クリル酸エチル共単量体及び２０ｄｇ／分のメルトイン
デックスを有するエチレン−アクリル酸エチル共重合体
である。重合２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒド
ロキノリン酸化防止剤をこれらの組成物に酸化防止剤と
して添加する。混合した後、試料をカーボンブラック含
有量、粘度、体積抵抗率及び押出表面平滑性について試
験する。
ｍｍのＢｕｓｓ（登録商標）Ｃｏ−Ｋｎｅａｄｅｒ押出
機により製造された組成物に関する。これらの例を準備
するために使用したポリオレフィンは、１８重量％のア
クリル酸エチル共単量体及び２０ｄｇ／分のメルトイン
デックスを有するエチレン−アクリル酸エチル共重合体
である。重合２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒド
ロキノリン酸化防止剤をこれらの組成物に酸化防止剤と
して添加する。混合した後、試料をカーボンブラック含
有量、粘度、体積抵抗率及び押出表面平滑性について試
験する。
【００７８】これらの試料の表面平滑性は、Ｓｖａｎｔ
ｅ Ｂｊｏｒｋ社（スウエーデン）よりＵｎｉｎｏｐ−
Ｓ（登録商標）として販売されているレーザーを使用す
る装置により評価する。この装置は、半導電性材料の押
出リボン上の表面欠陥の高さを測定することができる。
押出リボンは横断面がほぼ７０×０．８ｍｍである。こ
の装置は、押出リボンの中心部のほぼ１０ｍｍ幅のスト
リップを検出する。押出リボンの平均水平線と比べて２
５ミクロン（ｕｍ）よりも大きい高さを持つ表面欠陥を
レーザーを使用する光学装置系により検出し、計数す
る。試料１個当たりほぼ０．８ｍ2の表面積が分析され
た。次いで、この装置からの欠陥カウント数を大きさに
よりグループ分けし、ｍ2当たりの数に標準化する。
ｅ Ｂｊｏｒｋ社（スウエーデン）よりＵｎｉｎｏｐ−
Ｓ（登録商標）として販売されているレーザーを使用す
る装置により評価する。この装置は、半導電性材料の押
出リボン上の表面欠陥の高さを測定することができる。
押出リボンは横断面がほぼ７０×０．８ｍｍである。こ
の装置は、押出リボンの中心部のほぼ１０ｍｍ幅のスト
リップを検出する。押出リボンの平均水平線と比べて２
５ミクロン（ｕｍ）よりも大きい高さを持つ表面欠陥を
レーザーを使用する光学装置系により検出し、計数す
る。試料１個当たりほぼ０．８ｍ2の表面積が分析され
た。次いで、この装置からの欠陥カウント数を大きさに
よりグループ分けし、ｍ2当たりの数に標準化する。
【００７９】例１５〜２１の変数及び結果を表３に記載
する。
する。
【００８０】
【表３】
【００８１】例１５、１６及び１７は、半導電性の導体
シールド配合物の商業等級を表わしている。これらの材
料の体積抵抗率、粘度及び表面平滑性は、ファーネスカ
ーボンブラックから製造される商業用半導電性組成物に
ついて典型的なものである。先の一連の例と類似して、
体積抵抗率は９０℃で１０，０００オーム−ｃｍ未満で
あろう。商業用半導電性材料についての粘度はこれらの
試験条件で１２００〜１６００パスカル秒であろう。
シールド配合物の商業等級を表わしている。これらの材
料の体積抵抗率、粘度及び表面平滑性は、ファーネスカ
ーボンブラックから製造される商業用半導電性組成物に
ついて典型的なものである。先の一連の例と類似して、
体積抵抗率は９０℃で１０，０００オーム−ｃｍ未満で
あろう。商業用半導電性材料についての粘度はこれらの
試験条件で１２００〜１６００パスカル秒であろう。
【００８２】２５〜３４ミクロンの範囲での例１６の劣
った表面平滑性は、比較用カーボンブラックＮｏ．１及
び３と比べて比較用カーボンブラックＮｏ．２の小さい
粒度と高い着色力の双方の結果である。
った表面平滑性は、比較用カーボンブラックＮｏ．１及
び３と比べて比較用カーボンブラックＮｏ．２の小さい
粒度と高い着色力の双方の結果である。
【００８３】例１８は、好ましいカーボンブラックによ
る組成物と類似する窒素表面積及び沃素価を持つカーボ
ンブラックを利用する比較用組成物である。しかし、こ
こで使用する比較用カーボンブラック５は、非多孔質粒
子と一致する高いＣＴＡＢ表面積を有する。予期された
ように、例１８の体積抵抗率は、より小さい平均粒度、
匹敵できる表面積及び匹敵できるＤＢＰのために比較例
１５及び１６と類似する。高い着色力、高いＣＴＡＢ及
び小さい粒度と首尾一貫して、例１８の表面平滑性はも
っと劣る。
る組成物と類似する窒素表面積及び沃素価を持つカーボ
ンブラックを利用する比較用組成物である。しかし、こ
こで使用する比較用カーボンブラック５は、非多孔質粒
子と一致する高いＣＴＡＢ表面積を有する。予期された
ように、例１８の体積抵抗率は、より小さい平均粒度、
匹敵できる表面積及び匹敵できるＤＢＰのために比較例
１５及び１６と類似する。高い着色力、高いＣＴＡＢ及
び小さい粒度と首尾一貫して、例１８の表面平滑性はも
っと劣る。
【００８４】例１９〜２１は、高い多孔度及び大きい粒
度を有するカーボンブラックにより製造された組成物で
ある。これらの系は、比較例１５、１６及び１８と比べ
て向上した表面平滑性を示す。例１９〜２１の体積抵抗
率は比較例１５〜１７よりも僅かに高いが、それでも十
分に最高１０，０００オーム−ｃｍの容認できる範囲内
にある。例１９〜２１の粘度は、同等のカーボンブラッ
ク含有量で比較例１５、１６及び１８よりも低い。これ
は組成物の押出適性の向上のために非常に有益である。
度を有するカーボンブラックにより製造された組成物で
ある。これらの系は、比較例１５、１６及び１８と比べ
て向上した表面平滑性を示す。例１９〜２１の体積抵抗
率は比較例１５〜１７よりも僅かに高いが、それでも十
分に最高１０，０００オーム−ｃｍの容認できる範囲内
にある。例１９〜２１の粘度は、同等のカーボンブラッ
ク含有量で比較例１５、１６及び１８よりも低い。これ
は組成物の押出適性の向上のために非常に有益である。
【００８５】例２２〜２４ 例２２〜２４は、例１５〜２１について記載したのと同
等の態様で商業的規模の連続配合機により製造された組
成物である。これらの例を調製するのに使用されたポリ
オレフィン及び酸化防止剤は、例１〜２１で使用したも
のと同等である。
等の態様で商業的規模の連続配合機により製造された組
成物である。これらの例を調製するのに使用されたポリ
オレフィン及び酸化防止剤は、例１〜２１で使用したも
のと同等である。
【００８６】例２２及び２３で組成物を製造するのに使
用されたカーボンブラックＣｏｍｐＣＢ６は、電力ケー
ブルシールドのための半導電性処方物の製造のためにし
ばしば利用される商業的に入手できるカーボンブラック
である。
用されたカーボンブラックＣｏｍｐＣＢ６は、電力ケー
ブルシールドのための半導電性処方物の製造のためにし
ばしば利用される商業的に入手できるカーボンブラック
である。
【００８７】例２４は本発明の具体例である。カーボン
ブラックＣｏｍｐ ＣＢ６及びＣＢ−５は共に６０ｍ2
／ｇのほぼ同一のＣＴＡＢ表面積を有する。カーボンブ
ラックＣｏｍｐ ＣＢ６は１２３ｃｍ3／１００ｇのＤ
ＢＰを有するが、ＣＢ−５は９９ｃｍ3／１００ｇのＤ
ＢＰを有する。カーボンブラックＣＢ−５は、Ｃｏｍｐ
ＣＢ６と比べて微孔質であるという利点を有する。
ブラックＣｏｍｐ ＣＢ６及びＣＢ−５は共に６０ｍ2
／ｇのほぼ同一のＣＴＡＢ表面積を有する。カーボンブ
ラックＣｏｍｐ ＣＢ６は１２３ｃｍ3／１００ｇのＤ
ＢＰを有するが、ＣＢ−５は９９ｃｍ3／１００ｇのＤ
ＢＰを有する。カーボンブラックＣＢ−５は、Ｃｏｍｐ
ＣＢ６と比べて微孔質であるという利点を有する。
【００８８】例２２〜２４の変数及び結果を表４に記載
する。
する。
【００８９】
【表４】
【００９０】例２２及び２３は、カーボンブラックＣｏ
ｍｐ ＣＢ６が９０℃で１０，０００オーム−ｃｍ以下
の体積抵抗率を有する単一重合体相を持つ半導電性組成
物を製造するのに使用できることを証明している。この
カーボンブラックは非多孔質であるので、体積抵抗率
は、例９及び１０で示したものと類似する高いＤＢＰ値
によって達成される。しかし、高いＤＢＰ値は、組成物
内に３８重量％の濃度でほぼ１，７００Ｐａ−ｓｅｃで
ある粘度に悪影響を及ぼす原因となる。ＣｏｍｐＣＢ６
についての７７％の低い着色力及び低いＣＴＡＢは、例
２２の非常に良好な表面平滑性にとって最も信用できそ
うである。
ｍｐ ＣＢ６が９０℃で１０，０００オーム−ｃｍ以下
の体積抵抗率を有する単一重合体相を持つ半導電性組成
物を製造するのに使用できることを証明している。この
カーボンブラックは非多孔質であるので、体積抵抗率
は、例９及び１０で示したものと類似する高いＤＢＰ値
によって達成される。しかし、高いＤＢＰ値は、組成物
内に３８重量％の濃度でほぼ１，７００Ｐａ−ｓｅｃで
ある粘度に悪影響を及ぼす原因となる。ＣｏｍｐＣＢ６
についての７７％の低い着色力及び低いＣＴＡＢは、例
２２の非常に良好な表面平滑性にとって最も信用できそ
うである。
【００９１】例２４は、Ｃｏｍｐ ＣＢ６と同等のＣＴ
ＡＢ表面積を持つ多孔質カーボンブラックＣＢ−５が適
当な体積抵抗率と低い粘度を同時に得るために使用でき
るという本発明の利点を証明している。この組成物は、
カーボンブラック含有量の相違について補正すると、例
２２及び２３の組成物と類似の体積抵抗率を示す。しか
し、例２４の粘度は、例２４において約４％多いカーボ
ンブラックが存在するとしても、例２２よりももっと低
い。ＣＢ−５のＤＢＰはＣｏｍｐ ＣＢ６よりももっと
低い９９ｃｍ3／１００ｇであるので、例２４の容認で
きる体積抵抗率はカーボンブラックの高い微孔度のおか
げで達成される。
ＡＢ表面積を持つ多孔質カーボンブラックＣＢ−５が適
当な体積抵抗率と低い粘度を同時に得るために使用でき
るという本発明の利点を証明している。この組成物は、
カーボンブラック含有量の相違について補正すると、例
２２及び２３の組成物と類似の体積抵抗率を示す。しか
し、例２４の粘度は、例２４において約４％多いカーボ
ンブラックが存在するとしても、例２２よりももっと低
い。ＣＢ−５のＤＢＰはＣｏｍｐ ＣＢ６よりももっと
低い９９ｃｍ3／１００ｇであるので、例２４の容認で
きる体積抵抗率はカーボンブラックの高い微孔度のおか
げで達成される。
【００９２】例についてのノート ｎｍ＝ナノメーター ｎ／ａ＝利用できない Ｐａ−ｓｅｃ＝パスカル秒 ＣＢ＝カーボンブラック ｕｍ＝μｍ Ｎｏ／ｍ2＝ｍ2当たりの数（面積密度） 全ての試料の粘度は１２５℃、３６０ｓｅｃ-1見掛け剪
断速度、１×２０ｍｍの毛細管で測定する。全ての試料
の体積抵抗率はここに記載した方法で測定する。
断速度、１×２０ｍｍの毛細管で測定する。全ての試料
の体積抵抗率はここに記載した方法で測定する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｂ 1/24 Ｈ０１Ｂ 1/24 Ｅ 9/02 9/02 Ｂ //(Ｃ０８Ｌ 23/00 9:02） (72)発明者 ノーマン・エム・バーンズ・ジュニア アメリカ合衆国ニュージャージー州クリン トン、レイチェル・コート８
Claims (10)
- 【請求項１】 （ｉ）オレフィン系重合体、及び（ii）
本組成物の重量を基にして約２５〜約４５重量％のカー
ボンブラックであって、次の特性、 （ａ）少なくとも約２９ナノメートルの粒度、 （ｂ）約１００％よりも低い着色力、 （ｃ）窒素雰囲気中において９５０℃でカーボンブラッ
クの重量を基にして約１重量％未満の揮発分損失、 （ｄ）約８０〜約３００ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰ油吸
収率、 （ｅ）約３０〜約３００ｍ2 ／ｇの窒素表面吸着面積又
は約３０〜約３００ｇ／ｋｇの沃素吸着価、 （ｆ）約３０〜約１５０ｍ2／ｇのＣＴＡＢ表面積、及
び （ｇ）約１．１よりも大きい特性（ｅ）／特性（ｆ）
比、を有するカーボンブラックを含む半導電性組成物。 - 【請求項２】 カーボンブラックが、組成物の重量を基
にして約２５〜約４２重量％の量で存在し、そして次の
特性、 （ａ）約２９〜約７０ナノメートルの粒度、 （ｂ）約９０％よりも低い着色力、 （ｃ）窒素雰囲気中において９５０℃でカーボンブラッ
クの重量を基にして約１重量％未満の揮発分損失、 （ｄ）約８０〜約１３０ｃｍ3／１００ｇのＤＢＰ油吸
収率、 （ｅ）約４０〜約１４０ｍ2 ／ｇの窒素表面吸着面積又
は約４０〜約１４０ｇ／ｋｇの沃素吸着価、 （ｆ）約４０〜約９０ｍ2／ｇのＣＴＡＢ表面積、及び （ｇ）約１．３よりも大きい特性（ｅ）／特性（ｆ）
比、を有する請求項１記載の組成物。 - 【請求項３】 重合体がエチレンと１種又はそれ以上の
α−オレフィンとの共重合体であって、α−オレフィン
が共重合体の重量を基にして約０．１〜約５０重量％の
量で共重合体中に存在する請求項１記載の組成物。 - 【請求項４】 重合体がエチレンとビニルエステル、ア
クリル酸エステル及びメタクリル酸エステルよりなる群
から選択される不飽和エステルとの共重合体であって、
該エステルが共重合体の重量を基にして約５〜約６０重
量％の量で共重合体中に存在する請求項１記載の組成
物。 - 【請求項５】 重合体がエチレンとα−オレフィンとビ
ニルエステル、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エ
ステルよりなる群から選択される不飽和エステルとの三
元共重合体であって、該エステルが三元共重合体の重量
を基にして約５〜約６０重量％の量で共重合体中に存在
する請求項１記載の組成物。 - 【請求項６】 重合体オレフィンが１種又はそれ以上の
混和性重合体オレフィンのブレンドである請求項１記載
の組成物。 - 【請求項７】 重合体オレフィンが、ポリオレフィン
と、本共重合体の重量を基にして約１０〜約５０重量％
のアクリロニトリルを含有するブタジエン／アクリロニ
トリル共重合体とのブレンドである請求項１記載の組成
物。 - 【請求項８】 架橋状態にある請求項１記載の組成物。
- 【請求項９】 ７日間の暴露後に９０℃で１０，０００
ｏｈｍ−ｃｍ未満の体積抵抗率を示す請求項１記載の組
成物。 - 【請求項１０】 １つ又はそれ以上の電気導体又は電気
導体のコアを含むケーブルであって、しかも、各導体又
はコアが請求項１記載の組成物を含む少なくとも１つの
層によって包囲されているケーブル。
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