JP2001106837A - ケーブル用樹脂組成物及びケーブル - Google Patents
ケーブル用樹脂組成物及びケーブルInfo
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Abstract
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、JIS K 146
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
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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−Density Polyeth
ylene)とファーネスブラックである。
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。
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。
チレン系樹脂と、JIS K 1469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。
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。
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。
説明する。
JIS K 1469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。
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。
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。
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。
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
ity Polyethylene、LLDPE:Li
ner Low−Density Polyethyl
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。
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。
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。
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。
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。
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。
具体的に本発明を説明する。
2 LDPE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。
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。
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。
IS K 1474、DBP吸収量はJIS K 62
17、電気抵抗率はJIS K 1469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。
〜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。
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。
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。
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。
〜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。
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。
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。
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。
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。
Claims (3)
- 【請求項1】 エチレン系樹脂と、JIS K 146
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。
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1999
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