JP2001106837A

JP2001106837A - ケーブル用樹脂組成物及びケーブル

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Publication number: JP2001106837A
Application number: JP28291999A
Authority: JP
Inventors: Yoshiteru Yamazaki; 義照山崎; Toshikatsu Mitsunaga; 敏勝光永; Hiroyuki Hara; 裕幸原
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2001-04-17
Anticipated expiration: 2019-10-04
Also published as: JP3636623B2

Abstract

(57)【要約】【課題】柔軟性、導電性、吸湿性等の特性に優れたケー
ブル用樹脂組成物、及びその樹脂組成物でケーブルの樹
脂部を形成した通信ケーブル、電力ケーブルを提供する
こと。【解決手段】エチレン系樹脂と、ＪＩＳＫ１４６
９による電気抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固
溶のカーボンブラックとを含有してなることを特徴とす
るケーブル用樹脂組成物。及びこの樹脂組成物を用い
て、保護材、内部半導電層及び／又は外部半導電層を形
成させた通信ケーブル、電力ケーブル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ケーブル用樹脂組
成物及びその樹脂成形体で構成された通信ケーブルと電
力ケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術】通信ケーブルは、通信信号を流すための
導体（例：銅、アルミニウムなど）と、該導体相互の混
触を防ぐ絶縁体（例：塩化ビニル系樹脂、架橋ポリエチ
レン等のエチレン系樹脂、紙など）と、集合されたケー
ブル心線を保護するための保護材（例：鉛、エチレン系
樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリクロロプレンゴムなど）
とを基本構造とするものであって、市内ケーブル、市外
ケーブル、光ファイバーケーブル、同軸ケーブル、海底
ケーブル等として使用されている。

【０００３】電力ケーブルは、電力を流すための導体
（例：銅、アルミニウムなど）と、電界緩和のための内
部半導電層（例：カーボンブラック含有のエチレン−酢
酸ビニル共重合樹脂など）と、絶縁層（架橋ポリエチレ
ン、エチレンプロピレンゴムなど）と、電界緩和のため
の外部半導電層（例：カーボンブラック含有エチレン−
酢酸ビニル共重合樹脂など）と、遮蔽層（例：銅テープ
など）と、ケーブル保護のための保護材（例：塩化ビニ
ル系樹脂など）とを基本構造とするものであって、単心
ＣＶケーブル、３心ＣＶケーブル、トリプレックス形Ｃ
Ｖケーブル等のＣＶケーブル、ＰＮケーブルなどとして
使用されている。遮蔽層と保護材との間に布テープを介
在させた構造のものもある。

【０００４】これらの通信ケーブル、電力ケーブル（以
下、両者をあわせて単に「ケーブル」ともいう。）にお
いては、保守管理が容易であることから広く使用されて
いるが、今日の課題の一つに、更なる柔軟性の改善があ
る。

【０００５】通信ケーブルの保護材には、ケーブル内部
が外部から機械的要因で損傷させないこと、大気中の湿
気が絶縁被覆に到達させないこと、故障電流の帰路を持
つこと、更には外部からの電磁波による外乱を防ぐこと
等の機能が必要である。また、電力ケーブルの保護材に
は、通信ケーブルの保護材の上記機能の他に、高圧電流
により生じる誘導電磁波を外部に対して遮蔽する機能を
持たなければならない。これらの電磁波遮蔽効果は、導
電性と密接な関係があり、導電性を向上させれば電磁波
遮蔽効果も向上する。これらのことから、現在、保護材
としては、金属シースと樹脂組成物からなる防食材料と
が組み合わせて用いられており、その樹脂組成物として
は、クロロプレンゴム、塩化ビニル系樹脂、ポリエチレ
ン等が用いられる。特に、小型ケーブルにおいては、配
線上の自由度をより大きくするため、ケーブルにはフレ
キシビリティが強く望まれているので、カーボンブラッ
クの充填された樹脂組成物の使用が拡大しつつあり、今
日の要求は、廉価かつ高導電性の保護材用樹脂組成物の
出現である。

【０００６】一方、電力ケーブルの内部半導電層と外部
半導電層についてみると、これらはそれに隣接する導体
と絶縁層間の電界緩和、絶縁層と保護材の金属シース間
との電界緩和を改善するため、酢酸ビニル、アクリル酸
エチル、アクリル酸ブチルなどの共重合成分の含有量を
２０％以上に高められた、エチレン−酢酸ビニル共重合
体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−
アクリル酸ブチルなどのエチレン系共重合樹脂に、カー
ボンブラックが混合されたものが用いられている。しか
し、これらの共重合成分は高価であり、樹脂が高騰する
欠点があるので、これらの共重合成分の含有量の少ない
エチレン系共重合樹脂からなり、高流動性かつ高導電性
の半導電層の出現が待たれている。

【０００７】本発明者は、カーボンブラックの充填量を
高めて上記要望を試みたが、所期の導電性を達成できる
程度にその充填量を増すと、樹脂の柔軟性が著しく低下
し、目的を達成することができなかった。なお、ここで
使用したカーボンブラックは通常品であり、使用電圧が
３３ＫＶ以上の高電圧、超高電圧のＣＶケーブル半導電
層では、密着性と高純度の点から、沃素吸着量８５〜１
００ｍｇ／ｇのアセチレンブラックであり、使用電圧が
３３ＫＶ未満のＣＶケーブル半導電層では、施工時の樹
脂の剥離を容易とすることから、ファーネスブラックで
ある。また、これらの保護材は、低密度ポリエチレン
（ＬＤＰＥ：Ｌｏｗ−ＤｅｎｓｉｔｙＰｏｌｙｅｔｈ
ｙｌｅｎｅ）とファーネスブラックである。

【０００８】そこで、少量の充填量で高導電性の付与が
可能であるケッチェンブラックを用いてみたが、高比表
面積化により導電性は少量で向上するが、傾向は通常品
と同じであり、高導電性が得られても柔軟性は十分でな
かった。むしろ、ケッチェンブラックの高充填化は、高
比表面積であるが故に吸着水分が多くなり、樹脂組成物
の劣化につながることの問題の方が大きくなった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑み
てなされたものであり、その目的は、柔軟性の改善され
たケーブルと、そのケーブルに用いられる樹脂組成物を
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、エ
チレン系樹脂と、ＪＩＳＫ１４６９による電気抵抗
率が０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固溶のカーボンブラ
ックとを含有してなることを特徴とするケーブル用樹脂
組成物である。

【００１１】また、本発明は、導体と、絶縁体と、保護
材とを有してなる通信ケーブルにおいて、保護材が、上
記樹脂組成物の成形体からなるものであることを特徴と
する通信ケーブルである。

【００１２】更に、本発明は、導体と、内部半導電層
と、絶縁層と、外部半導電層と、遮蔽層と、保護材とを
有してなる電力ケーブルにおいて、内部半導電層、外部
半導電層及び／又は保護材が、上記樹脂組成物の成形体
からなるものであることを特徴とする電力ケーブルであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、更に詳しく本発明について
説明する。

【００１４】本発明で使用されるカーボンブラックは、
ＪＩＳＫ１４６９による電気抵抗率が０．１Ωｃｍ
以下であり、ホウ素を固溶しているものである。好まし
いホウ素の固溶量は０．６〜３．０重量％である。この
ようなカーボンブラックは新規であり、それは、特願平
１１−８６６６１号願書に添付した明細書に記載されて
いるように、炭化水素の熱分解反応時及び／又は燃焼反
応時にホウ素源を存在させることによって製造すること
ができる。このようなカーボンブラックは、従来のカー
ボンブラックに比べて著大な高導電性を示す。

【００１５】ホウ素固溶量は、以下に従って測定された
全ホウ素量から可溶ホウ素量を差し引くことによって求
めることができる。

【００１６】全ホウ素量は、カーボンブラック０．５ｇ
を白金皿に取り、１．５重量％Ｃａ（ＯＨ）₂溶液２０
ｍｌ、アセトン５ｍｌを加え、超音波洗浄機で１時間分
散させる。それをサンドバスで乾固させた後、電気炉を
用い、酸素気流中、８００℃で３時間かけて灰化させ
る。次いで、ＨＣｌ（１＋１）溶液１０ｍｌを加えサン
ドバス中で加熱して溶出させる。溶出液を１００ｍｌに
定容し、ＩＣＰ−ＡＥＳでホウ素量を定量し、カーボン
ブラック中の全ホウ素量とする。

【００１７】可溶ホウ素量は、カーボンブラック１ｇを
石英ガラス製三角フラスコに取り、水１００ｍｌとアセ
トン１ｍｌを加える。それをウォーターバス上で２４時
間還留させ、０．８μｍメンブランフィルターで濾過す
る。濾液のホウ素量をＩＣＰ−ＡＥＳで定量し、カーボ
ンブラック中の可溶ホウ素量とする。

【００１８】また、本発明で使用される樹脂は、ポリエ
チレン、変成ポリエチレン、エチレンを成分とする共重
合体などのエチレン系樹脂である。これらの中でも、通
信ケーブルの保護材、又は電力ケーブルの保護材として
は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ：Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓ
ｉｔｙＰｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＬＬＤＰＥ：Ｌｉ
ｎｅｒＬｏｗ−ＤｅｎｓｉｔｙＰｏｌｙｅｔｈｙｌ
ｅｎｅ）が好ましく、また電力ケーブルの内部半導電層
又は外部半導電層としては、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン
−アクリル酸ブチル共重合体などのエチレンを成分とす
る共重合体が好ましい。従来、保護材としては、塩化ビ
ニル系樹脂、ポリクロロプレンゴムなども使用されてい
るが、環境問題の観点から、減少傾向にある。

【００１９】本発明において、樹脂とカーボンブラック
とを混合するには、カーボンブラック粉を樹脂と混合し
ても良いが、樹脂への均一分散性の点から、カーボンブ
ラック粉を０．１〜２ｍｍ程度に造粒してから配合する
ことが好ましい。造粒に際しては、イオン交換水を湿潤
剤として用いることが望ましく、その詳細は特公平１−
５８２２７号公報に記載されている。

【００２０】樹脂とカーボンブラックの割合は、樹脂組
成物の用途が通信ケーブルの保護材又は電力ケーブルの
保護材であるときは、良好な電磁波遮蔽効果つまり高導
電性と柔軟性保持の点から、樹脂１００重量部に対し、
カーボンブラック１０〜５０重量部であることが好まし
い。カーボンブラックが５重量部未満では、樹脂混練物
は良好な柔軟性（流動性）を発揮するが、電磁波遮蔽効
果に有効な導電性を発現し難い。また、５０重量部をこ
えると柔軟性が低下する。

【００２１】一方、樹脂組成物の用途が、電力ケーブル
の半導電層であるときも、樹脂１００重量部に対し、カ
ーボンブラック１０〜８０重量部であることが好まし
い。カーボンブラックが１０重量部未満では導電性が不
十分となり、８０重量部をこえると柔軟性が低下する。

【００２２】本発明の樹脂組成物を用いて本発明の通信
ケーブル又は電力ケーブルを製造するには、常法によっ
て行うことができる。これらの構造は、上記従来構造と
同様で良い。ＣＶケーブルの例を次に概説するが、本発
明においては、以下の例のように、内部半導電層、外部
半導電層及び被覆層の全てを本発明の樹脂組成物を用い
て形成させる必要はない。例えば、内部半導電層の形成
に本発明の樹脂組成物を用い、外部半導電層には従来材
であるファーネスブラック配合のエチレン−酢酸ビニル
共重合体、被覆層には塩化ビニル系樹脂を用いて製造し
てもよい。

【００２３】素線を撚り合わせて導体とし、その上に、
内部半導電層となる本発明の樹脂組成物と、絶縁層とな
る未架橋のポリエチレンと、外部半導電層となる本発明
の樹脂組成物とを、押出被覆により被覆した後、未架橋
ポリエチレンを架橋させる。次いで、遮蔽層と、本発明
の樹脂組成物による保護材とを形成させることによっ
て、架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルとする。

【００２４】

【実施例】以下、実施例、比較例、参考例をあげて更に
具体的に本発明を説明する。

【００２５】実施例１〜４比較例１〜２参考例１〜
２ＬＤＰＥ樹脂（三井化学社製商品名「４０３Ｐ」）又は
ＬＬＤＰＥ樹脂（三井化学社製商品名「４０３０Ｐ」）
１００重量部と、ホウ素固溶量及び電気抵抗率が種々異
なるカーボンブラックを表１に示す割合（重量部）と、
架橋剤（三井化学社製ジクミルパーオキサイド）１重量
部とを配合し、内容積６０ｍｌの混練試験機（東洋精機
製作所社製「ラボプラストグラフＲ−６０」）で、ブレ
ード回転数３０ｒｐｍ、温度１６０℃で１０分間混練し
た。

【００２６】得られた樹脂組成物について、ＭＦＩ（メ
ルトフローインデックス）、体積固有抵抗及び吸湿水分
を以下に従い測定した。それらの結果を表１に示す。

【００２７】（１）ＭＦＩ（メルトフローインデック
ス）：混練物の一部をカッターで微砕化し、流動性測定
機（東洋精機製作所製「メルトインデクサーＡ−１１
１」）で２００℃の加熱下、５ｋｇの加重下にて内径２
ｍｍのノズルから流れる１０分間当たりのコンパウンド
重量を測定した。（２）体積固有抵抗：混練物を加熱プレス機にて温度１
８０℃、圧力１００ｋｇ／ｃｍ²で１０分間プレスし、
２×２０×１００ｍｍの半導電層用シートを成形し、デ
ジタルマルチメータ（横河電機製「デジタルマルチメー
タ７５６２」）を用いＳＲＩＳ２３０１に準じて測定し
た。（３）吸湿水分：上記樹脂組成物を加熱プレス機で温度
１８０℃、圧力１００Ｋｇ／ｃｍ²で１０分間プレス
し、３ｍｍ角のペレットにした後、温度３０℃、湿度９
０％で２週間吸湿させた。吸湿水分は１０５℃で２時間
乾燥後の重量減少より算出した。

【００２８】なお、カーボンブラックの沃素吸着量はＪ
ＩＳＫ１４７４、ＤＢＰ吸収量はＪＩＳＫ６２
１７、電気抵抗率はＪＩＳＫ１４６９に準じてそれ
ぞれ測定した。また、カーボンブラックのホウ素固溶量
は、上記に従い測定した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から、本発明の樹脂組成物（実施例１
〜４）は、従来のカーボンブラックを充填したもの（参
考例１〜２）や、本発明の範囲にないもの（比較例１〜
２）に比べ、導電性と流動性と吸湿性のいずれにおいて
も優れていた。従って、本発明の樹脂組成物は、通信・
電力ケーブル用保護材として最適であることが示され
た。

【００３１】本発明の樹脂組成物を用いて保護材を形成
した通信ケーブルは、保護材中のカーボンブラックの含
有量が少ないことから、ケーブルの柔軟性が高いもので
ある。

【００３２】実施例５〜８比較例３〜４参考例３〜
４エチレン含有量の異なるＥＶＡ樹脂（エチレン含有量７
２％日本ユニカ社製商品名「３２６９」、エチレン含有
量８５％日本ユニカ社製商品名「３１４５」）１００重
量部に、ホウ素固溶量及び電気抵抗率が種々異なるカー
ボンブラックを表１に示す割合（重量部）と、架橋剤
（三井化学社製ジクミルパーオキサイド）１重量部とを
配合し、内容積６０ｍｌの混練試験機（東洋精機製作所
社製「ラボプラストグラフＲ−６０」）で、ブレード回
転数３０ｒｐｍ、温度１２０℃で１０分間混練した。

【００３３】得られた樹脂組成物について、ＭＦＩ（メ
ルトフローインデックス）、体積固有抵抗、及び吸湿水
分を測定した。なお、ＭＦＩ（メルトフローインデック
ス）の測定は上記と同様にして行い、また体積固有抵抗
と吸着水分の測定は、加熱プレス温度を１７０℃に変更
したこと以外は上記と同様にして行った。それらの結果
を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２から、本発明の樹脂組成物（実施例５
〜８）は、従来のカーボンブラックを充填したもの（参
考例３〜４）や、本発明の範囲にないもの（比較例３〜
４）に比べ、導電性と流動性と吸湿性のいずれにおいて
も優れていた。従って、本発明の樹脂組成物は、電力ケ
ーブルの半導電層として最適であることが示された。

【００３６】本発明の樹脂組成物を用いて保護材及び／
又は半導電層を形成した電力ケーブルは、製造が容易で
あり、しかも柔軟性の高いものとなる。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、通信ケーブル、電力ケ
ーブルの樹脂層の形成に好適な柔軟性があり、しかも導
電性や吸湿性等の特性に優れたケーブル用樹脂組成物が
提供される。

【００３８】本発明の通信ケーブルによれば、柔軟性が
あり、しかも導電性や吸湿性等の特性に優れたものとな
る。

【００３９】本発明の電力ケーブルによれば、柔軟性が
あり、しかも導電性や吸湿性等の特性に優れかつ、安価
なものとなる。

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/02 Ｈ０１Ｂ 11/00 Ｂ 11/00 7/18 Ｈ 7/28 ＺＦターム(参考） 4J002 BB031 BB041 BB061 BB071 BB201 DA036 FB076 FD116 GQ01 5G301 DA18 DA43 DA44 DA45 DD04 5G313 AB07 AC03 AC07 AD03 AE02 AE07 FA01 FA09 FB05 FB07 FC06 FD03 FD04 FD13 5G319 AA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エチレン系樹脂と、ＪＩＳＫ１４６
９による電気抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固
溶のカーボンブラックとを含有してなることを特徴とす
るケーブル用樹脂組成物。
【請求項２】導体と、絶縁体と、保護材とを有してな
る通信ケーブルにおいて、保護材が、請求項１記載の樹
脂組成物の成形体からなるものであることを特徴とする
通信ケーブル。
【請求項３】導体と、内部半導電層と、絶縁層と、外
部半導電層と、遮蔽層と、保護材とを有してなる電力ケ
ーブルにおいて、内部半導電層、外部半導電層及び／又
は保護材が、請求項１記載の樹脂組成物の成形体からな
るものであることを特徴とする電力ケーブル。