JP2004510836A

JP2004510836A - 電線およびケーブル用コンパウンドに有用なカーボンブラック

Info

Publication number: JP2004510836A
Application number: JP2001541128A
Authority: JP
Inventors: アトヒェテー，ミヒャエル　ヨット．; トム，マルセル　ジェ．; ブハット，サンディープ
Original assignee: Cabot Corp
Current assignee: Cabot Corp
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2004-04-08
Also published as: EP1240256B1; WO2001040384A1; EP1240256A1; AU776970B2; US20010031823A1; US6482386B2; KR20020070453A; CN1423679A; CA2393397C; AU1942501A; CA2393397A1; HK1051550A1; CN1191308C

Abstract

新規なカーボンブラックが記載され、そのカーボンブラックは窒素表面積約６５〜約９５ｍ^２／ｇ；添加剤なしのヨウ素価約６４〜約１２０ｍｇ／ｇ；着色力約９０％以下；および粒径約２２ｍｍ〜約３９ｍｍを有する。少なくとも１つのポリマー　および本発明のカーボンブラックを含有するポリマー組成物がさらに記載され、好適なポリマー組成物は、たとえば電線およびケーブル用コンパウンドであり、シールド用組成物としての用途のおいて本発明のカーボンブラックを含有する。本発明のカーボンブラックを含有する１つ以上の屑を含む電導体が本発明のカーボンブラックを用いて改良された性質をさらに同様に開示される。

Description

【０００１】
本発明はカーボンブラックに関し、そしてさらにシールド用組成物のような電線およびケーブル用コンパウンド（ｗｉｒｅ　ａｎｄ　ｃａｂｌｅ　ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）におけるその使用に関する。さらに本発明は電線およびケーブル用コンパウンドにこれらのカーボンブラックを配合する方法ならびに本発明のカーボンブラックを用いて達成されうるある特性に関する。
【０００２】
絶縁ケーブルは電力の輸送および配電に広く用いられている。電力ケーブルの２つの成分は導電性カーボンブラック−ストランドシールドおよび絶縁シールドを含む。これらのカーボンブラックを充填した半導体材料は導体および絶縁の間に導電位表面を創り出し、導体に平行な絶縁に場を配合させるために用いられる。
【０００３】
カーボンブラックは種々の混合法によりポリマー組成物中に配合される。それらは抵抗性ポリマーに導電性を与えるために産業において広く使用されている。特定のカーボンブラックにより付与された導電性の程度はその物理的および化学的性質に関連する。所望の導電性を有するカーボンブラックに関して、できるだけ低粘度を与え、そして混合物のカーボンブラック−ポリマー組成の加工性を改良するこれらのカーボンブラックを利用するのが望ましいのが通常である。ケーブル用途に関して、伸ばされたケーブル寿命に作用するもう１つの重要な要因はシールド界面における平滑度である。界面でのいかなる欠陥も応力レベルを増加させ得、そして早期のケーブル破損をもたらしうる。これらの欠陥は、汚染物、劣化ポリマーゲルおよび／または不十分に分散したカーボンブラックにより引起されることがわかるのが通常である。
【０００４】
高圧用途への媒体のために設計された電力ケーブルは銅もしくはアルミニウムコア導体、半導体シールド層、絶縁層、および半導体絶縁シールド層を有する。絶縁層は架橋ポリエチレンもしくは架橋エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）のいずれかであることが多い。ケーブルの架設の間、組継ぎ（ｓｐｌｉｃｅｓ）および端末接続をする必要があることが多く、これは絶縁層からの絶縁シールド層の完全なはく離を要求する。したがって、絶縁層から容易にはがれうる可剥性（ｓｔｒｉｐｐａｂｌｅ）半導体絶縁シールドが望ましい。しかしながら、最小の剥離力が絶縁層および半導体絶縁の間で機械的完全さを維持するのに要求される；もし力が低すぎると、接着性の損失は電気的故障を生じる界面に沿って水拡散を生じうる。
【０００５】
したがって、可剥性配合物において比較的低粘度、高レベルの平滑度および低接着性で同時に高いコンパウンド導電性を付与しうる。これらの、および他の利点は本発明のカーボンブラックおよびポリマー組成物により達成される。
【０００６】
発明の要約
本発明の特徴は電線および／またはケーブル用コンパウンドに１つ以上の改良された性質を好適に付与する新規なカーボンブラックを提供することである。
【０００７】
さらに本発明は本発明のカーボンブラックを含む、電線およびケーブル用コンパウンドのようなポリマー組成物に関する。
【０００８】
本発明のもう１つの特徴は、電線およびケーブル用コンパウンドに配合されるとき低粘度を付与するカーボンブラックを提供することである。
【０００９】
加えて、本発明の特徴は、電線およびケーブル用コンパウンドに配合されるとき、受け入れられる、比較的高い導電性範囲をもたらすカーボンブラックを提供することである。
【００１０】
本発明のさらなる特徴は、電線およびケーブル用コンパウンドに配合されるとき、生成コンパウンドの非常に高い平滑度を促進するカーボンブラックを提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる特徴は、電線およびケーブル用コンパウンドに配合されるとき、カーボンブラックを含む層の非常に良好な可剥性を促すカーボンブラックを提供することである。
【００１２】
さらに、本発明の特徴は、電線およびケーブル用コンパウンドに配合されるとき、上述の性質のすべての組合わせを与えるカーボンブラックを提供することである。
【００１３】
本発明の付加的な特徴および利点は、続く説明で部分的に述べられ、そして部分的にその説明から明らかであり、または本発明の実施により学ばれ得る。本発明の他の目的および利点は記載される説明および特許請求の範囲で特に指摘される要素および組合わせにより理解され、得られるであろう。
【００１４】
これらの、および他の利点を得るために、そして本発明の目的にしたがって、ここで具体化され、広く説明されるように、本発明は、窒素表面積６５〜９５ｍ^２／ｇ；添加剤なしのヨウ素価６４〜１２０ｍｇ／ｇ；着色力約９０％以下；ならびにＡＳＴＭ粒径２２ｎｍ〜３９ｎｍ、を有する導電性カーボンブラックに関する。
【００１５】
さらに本発明は、上述のカーボンブラックを含有する、電線およびケーブル用コンパウンドのようなポリマー組成物に関する。
【００１６】
加えて、本発明は、上述のカーボンブラック、エチレン含有ポリマー、および架橋剤を含むポリマー組成物に関する。このポリマー組成物はさらにアクリロニトリルブタジエン型ポリマーおよび／または他の従来の添加剤を含みうる。
【００１７】
さらに、上述のカーボンブラックはアクリロニトリルを含むポリマーならびに少くとも１つの他のモノマー；エトキシ化エステルもしくはポリエーテル；少くとも１つの長鎖アルケニルもしくはアルキル基および少くとも１つのアミン基を含有する化合物；ポリエチレングリコール等のようなアルキレン型化合物、のような種々の１つ以上の処理剤でさらに処理されうる。
【００１８】
加えて、本発明は本発明のカーボンブラックを用いて、電線およびケーブル用コンパウンドの粘度を低下させ、導電性を改良し、平滑度を改良し、および／または可剥性を改良する方法に関する。
【００１９】
上述の一般的説明および次の詳細な説明は例示および説明的にすぎず、請求項に規定されるような本発明をさらに説明しようとするものであることが理解されるべきである。
【００２０】
発明の詳細な説明
本発明は新規なカーボンブラック、ならびに電線およびケーブル用コンパウンドのようなポリマー組成におけるその使用に関する。好適には、電線およびケーブル用コンパウンドにおけるカーボンブラックの使用は１つ以上の次のような改良された性質をもたらす：電線およびケーブル用コンパウンドの低下した粘度；改良された導電性範囲；形成された電線および／またはケーブル用コンパウンドの改良された平滑度；および／または形成された電線および／またはケーブル用コンパウンドの改良された可剥性。
【００２１】
本発明のカーボンブラックはＡＳＴＭ　Ｄ４８２０で測定して約６５〜約９５ｍ^２／ｇの窒素表面積を有するのが好ましい。さらにカーボンブラックはＡＳＴＭ　Ｄ１５１０で測定して約６４〜１２０ｍｇ／ｇの添加剤なしのヨウ素価を有する。さらにカーボンブラックはＡＳＴＭ　Ｄ３２６５で測定して約９０％以下の着色力；ならびにＡＳＴＭ　Ｄ３８４９−８９で測定して約２２ｎｍ〜約３９ｎｍのＡＳＴＭ粒径を有する。
【００２２】
さらに本発明のカーボンブラックは好適には次の付加的な特徴の１つ以上を有しうる：ＡＳＴＭで測定して約１１９〜約１２８ｃｃ／１００ｇのＤＢＰＡ、および好ましくは約１２０〜約１２４ｃｃ／１００ｇのＤＢＰＡ、そしてさらにもっと好ましくは１２３ｃｃ／１００ｇ。
【００２３】
好適には、本発明のカーボンブラックは約６５〜約７５ｍ^２／ｇ、もっと好ましくは６６ｍ^２／ｇ〜７５ｍ^２／ｇ、そしてさらにもっと好ましくは６８ｍ^２／ｇ〜７２ｍ^２／ｇ、そして最も好ましくは７０ｍ^２／ｇの窒素表面積；約７８〜８５ｍｇ／ｇ、そしてもっと好ましくは８０〜８５ｍｇ／ｇ、そしてさらにもっと好ましくは８３ｍｇ／ｇの添加剤なしのヨウ素価；約７５％〜約９０％、そしてもっと好ましくは約８１％の着色力；約３０〜約３８ｎｍ、そしてもっと好ましくは約３４ｎｍのＡＳＴＭ粒径、を有する。特徴の他の範囲は６５ｍ^２／ｇ〜７２ｍ^２／ｇ、たとえば６８ｍ^２／ｇの窒素表面積；１２０〜１２７ｃｃ／１００ｇ、たとえば１２３ｃｃ／１００ｇのＤＢＰＡ範囲；８０〜９０ｍｇ／ｇのヨウ素価；７５〜８５％、たとえば８０％の着色力、を含むが、これらに限定されない。本発明はこれらの特徴を有するカーボンブラックを使用し、またはこれらの特徴の外側であるが、前述のようなもっと広く規定された特徴のなお範囲内のカーボンブラックを使用することができる。さらに、カーボンブラックは下に述べるような可剥性の導電性電線もしくはケーブル用コンパウンドとして使用され得、または本出願全体に説明されるような他の種類の物品において使用されうる。
【００２４】
本発明のカーボンブラックは米国特許第５，８７７，２５０号に記載されるような炉を用いて製造され得、それは引用によりここに全体を組入れられる。好適には、米国特許第５，８７７，２５０号に記載される方法につづいて、１次燃焼レベルは６００％未満、好ましくは４００％未満、そしてもっと好ましくは約１８０％〜約３２０％である。好適には、方法の全燃焼レベルは約３０％以下、好ましくは約２０％〜約３０％、もっと好ましくは約２４％〜約２７％である。さらに、本発明のカーボンブラックを製造する方法において、カーボンブラック生成反応のための滞留時間は０．５５秒〜９．９９秒であるのが好ましく、もっと好ましくは約１．３秒〜約６．５８秒である。天然ガスに対する空気の比に関して、この比は少くとも３０：１、好ましくは６０：１より小さく、そしてもっと好ましくは４０：１より小さく、そしてなおもっと好ましくは約１８：１〜約３２：１である。米国特許第５，８７７，２５０号に記載される炉に関連して、原料はプローブ１５により、または点３２で帯域１２の壁に配置された多数の開口によって放射状に内部に、またはその２つの組合わせにより、導入されうる。プローブ１５により導入される原料は注入開口の数を変えることにより変更されうる。開口の角度は反応器中心線の軸方向から、または反応器中心線に垂直の方向まで放射状に変えうる。加えて、プローブの位置は位置３２から反応器の中心線に沿って変更されうる。
【００２５】
最後に、原料イオウ量は好ましくは１０００ｐｐｍ未満であるが、もっと高い量も使用されうる。一般的に、米国特許第５，８７７，２５０号に記載される方法につづいて上述の好適なパラメータにより、本発明の上述の特性を有するカーボンブラックが製造されうる。方法のさらなる変更は、いったん上述のような所望のパラメータがカーボンブラックを生成するために炉の運転の目的として使用されると、本発明の記載から当業者によりなされうる。
【００２６】
好適には、生成されるカーボンブラックはファーネスカーボンブラックであるが、チャンネルブラックもしくはアセチレンブラックのような他のカーボンブラックも製造されうる。本発明のカーボンブラックはふわふわした（ｆｌｕｆｆｙ）形状もしくはペレット化形状であり得、ペレットは当業者に知られている従来法を用いて形成されうる。
【００２７】
本発明のカーボンブラックはバインダーおよび／または界面活性剤のような種々の処理剤でさらに処理されうる。米国特許第５，７２５，６５０；５，２００，１６４；５，８７２，１７７；５，８７１，７０６；および５，７４７，５５９号（すべて引用によりここに組入れられる）に記載される処理剤は本発明のカーボンブラックを処理するのに使用されうる。界面活性剤および／またはバインダー含む、他の好適な処理剤が使用され得、ポリエチレングリコール；プロピレンオキシドおよび／またはエチレンオキシドのようなアルキレンオキシド、リグノ硫酸ナトリウム；エチル−酢酸ビニルのような酢酸塩；ソルビタンモノオレイン酸塩およびエチレンオキシド；エチレン／スチレン／ブチルアクリレート／メチルメタクリレートバインダー；ブタジエンおよびアクリロニトリルのコポリマー；等を含むが、これらに限定されない。このようなバインダーはＵｎｉｏｎＣａｒｂｉｄｅ，ＩＣＩ，ＵｎｉｏｎＰａｃｉｆｉｃ，Ｗａｃｋｅｒ／ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓ，ＩｎｔｅｒｐｏｌｙｍｅｒＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、およびＢ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈのような製造者から商業的に入手しうる。これらのバインダーは好適には次の商標で販売されている：ＶｉｎｎａｐａｓＬＬ４６２，ＶｉｎｎａｐａｓＬＬ８７０，ＶｉｎｎａｐａｓＥＡＦ６５０，Ｔｗｅｅｎ８０，Ｓｙｎｔｒａｎ１９３０，Ｈｙｃａｒ１５６１，Ｈｙｃａｒ１５６２，Ｈｙｃａｒ１５７１，Ｈｙｃａｒ１５７２，ＰＥＧ１０００，ＰＥＧ３３５０，ＰＥＧ８０００，ＰＥＧ２００００，ＰＥＧ３５０００，ＳｙｎｐｅｒｏｎｉｃＰＥ／Ｆ３８，ＳｙｎｐｅｒｏｎｉｃＰＥ／Ｆ１０８，ＳｙｎｐｅｒｏｎｉｃＰＥ／Ｆ１２７およびＬｉｇｎｏｓｉｔｅ−４５８。
【００２８】
一般に、本発明のカーボンブラックとともに使用される処理剤の量は上述の特許で記載される量、たとえば処理されるカーボンブラックの約０．１ｗｔ％〜５０ｗｔ％の量でありうるが、他の量も所望の性質の種類および使用される特定の処理剤に依存して使用されうる。
【００２９】
ポリマー組成物に関して、本発明のカーボンブラックは１つ以上のポリマーおよび任意に他の従来の添加剤を含有するいかなるポリマー組成物にも配合されうる。本発明のカーボンブラックはエラストマーおよびゴム組成物において使用されうる。好適には、その組成物は、ポリエチレンもしくはエチレンコポリマー、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）、および／またはエチレンエチルアクリレート（ＥＥＡ）のような（これらに限定されない）、エチレンを含有するポリマーもしくはエラストマーである。したがって、本発明のカーボンブラックを含有する製造物品が製造されうる。好適な製造物品は異形材（ｐｒｏｆｉｌｅ）、管、テープもしくはフィルムのような押出された物品である。さらに本発明の製造物品として好適なのは、媒体もしくは高圧ケーブルであり：金属導体コア；半導体シールド；絶縁層；および外側の半導体層を含む。
【００３０】
本発明のカーボンブラックはシールド用組成物および／または外側の半導体層に存在しうる。これらの組成物はストランドシールド用組成物および絶縁用組成物として知られている。
【００３１】
本発明の新規なカーボンブラックは常法の量を用いて従来のポリマー組成物に配合されうる。たとえば、本発明のカーボンブラックは、シールド用組成物の約１ｗｔ％〜約５０ｗｔ％、もっと好ましくはシールド用組成物の約１５ｗｔ％〜約４５ｗｔ％、そして最も好ましくはシールド用組成物の約３０ｗｔ％〜約４０ｗｔ％、のような常法の量で、シールド用組成物に配合されうる。
【００３２】
好適には、本発明のシールド用組成物はエチレン−酢酸ビニルのようなエチレン含有ポリマーもしくはポリエチレン、ならびに有機過酸化物架橋剤のような架橋剤を含有する。本発明のシールド用組成物は、アクリロニトリルブタジエンポリマー（たとえばアクリロニトリルブタジエンコポリマー）のような他のポリマーをさらに含有しうる。もしカーボンブラックがアクリロニトリルブタジエンコポリマーの形態のように、その上に処理剤を有していると、存在しうるアクリロニトリルブタジエンポリマーもしくは他のポリマーの量は、シールド用組成物において低減もしくは除去されうる。
【００３３】
好適には、エチレン含有ポリマーはエチレン−酢酸ビニルコポリマーもしくはＥＥＡであり、好ましくはシールド用組成物の２０〜約５０ｗｔ％、そしてもっと好ましくは約２５〜約４５ｗｔ％の量で存在する。
【００３４】
本発明のカーボンブラックはヨーロッパ特許出願Ｎｏ．４２０２７１；米国特許第５，７４７，５５９；５，８７１，７０６；５，８７２，１７７；および５，７２５，６５０号に記載される従来のカーボンブラックに代って置換され得、それらは引用によりここに全て組入れられる。
【００３５】
通常、半導体組成物は組成物に半導性を付与するのに十分な量のカーボンブラックを１つ以上のポリマーに組合わせることにより製造されうる。同様に、絶縁材料はたとえば着色剤としてカーボンブラックの少量をポリマー組成物に配合することにより生成されうる。絶縁材料はポリマーと、材料に半導体の性質を与えるのに十分でない量のカーボンブラックとを一緒にすることにより生成されうる。たとえば、本発明のポリマー組成物は、ポリオレフィンのようなポリマーを、組成物に半導性を与えるのに十分な量のカーボンブラックと一緒にすることにより製造されうる。
【００３６】
本発明組成物は、公知の目的で、公知の有効量で適切な添加剤をさらに含みうる。たとえば、本発明組成物は架橋剤、加硫剤、安定剤、顔料、染料、着色剤、金属不活性化剤、エキステンダー油、潤滑剤、無機フィラー、等のような添加剤を含みうる。
【００３７】
本発明のポリマー組成物は商業的に入手しうるミキサーを用いて種々の成分を一緒に混合するような常法を用いて製造されうる。組成物は、ＥＰ０４２０２７１；米国特許第４，４１２，９３８；４，２８８，０２３；および４，１５０，１９３号（引用によりすべてここに組入れられる）に記載されるような、当業者に知られている常法を用いて所望の厚さ、長さおよび幅に形成されうる。さらに詳しくは本発明のポリマー組成物は所望の最終ポリマー製品を製造するために従来の機械装置および方法を用いて製造されうる。組成物は当業者に周知のバッチもしくは連続混合法により製造されうる。たとえば、バンバリー（Ｂａｎｂｕｒｙ）ミキサー、ブス（Ｂｕｓｓ）コニーダー、および２軸スクリュー押出機のような装置が配合物成分を混合するのに用いられうる。たとえば、本発明のポリマー組成物の成分は絶縁された導電体のような材料の製造に将来使用するために、混合され、そしてペレットに形成されうる。
【００３８】
本発明のポリマー組成物は、ポリマー組成物の性質が適している場合には、いかなる製品にも配合されうる。たとえば、ポリマー組成物は電線および電力ケーブルのような、絶縁された導電体を製造するのに特に有用である。ポリマー組成物の導電性に依存して、ポリマー組成物は、たとえば半導体材料として、もしくは電線およびケーブルのような絶縁材料として使用されうる。もっと好ましくは、ポリマー組成物の半導体シールドは導電体シールドとして内部の導電体にわたって直接に、または結合もしくは可剥性絶縁シールドとして絶縁材料にわたって、または外側のジャケット用材料として、形成されうる。選定されたポリマー組成物におけるカーボンブラックは、導電性もしくは非導電性配合物のいずれかにおけるストランド充填用途にも使用されうる。
【００３９】
通常、電力ケーブルの成分はいくつかの保護層により囲まれた導電性コア（多数の導電性ワイアのような）である。さらに、導電性コアは水を遮断するコンパウンド（ｗａｔｅｒ　ｂｌｏｃｋｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ）のような導電性ワイアを有するストランドフィラーを含みうる。保護層はジャケット層、絶縁層、および半導体シールドを含む。ケーブルにおいて、通常、導電性ワイアは、半導体シールド、ついで金属テープシールド、そして最後にジャケット層で順に囲まれている絶縁層により順に囲まれた半導体シールドにより囲まれる。
【００４０】
本発明のカーボンブラックは、電線およびケーブル用コンパウンドのようなポリマー組成物に有利な性質の均衡を与えるのが好適である。好適には、本発明のカーボンブラックは電線およびケーブル用コンパウンド中に存在するとき、良好な粘度、高い平滑度、受け入れられる導電性、および良好な可剥性を付与する。１種類のカーボンブラックがこれらの２つの性質を付与するのは普通ではなく、そしてなお本発明は少くとも２つ、３つ、もしくは最も好ましく４つのすべて、の性質を付与する能力を有する。
【００４１】
前述のように、カーボンブラックは電線およびケーブル用コンパウンドに配合されるとき、比較的低い粘度を与え、もしくは促進する能力を有し、カーボンブラックをポリマー組成物全体にわたって分散させる能力を改良する。さらに本発明のカーボンブラックは、好ましくはシールド用組成物の導電性範囲を改良するので、体積抵抗は約１２０Ω・ｃｍ以下（ＥＥＡの装入３５ｗｔ％で、ＩＳＯ　３９１５により）、もっと好ましくは約５０Ω・ｃｍ以下、そしてなおもっと好ましくは約３０Ω・ｃｍ以下である。加えて、本発明のカーボンブラックは形成されたシールド用組成物の高い平滑度を促進するので、ｄｍ^２あたりの欠陥の数は約７０００以下、もっと好ましくは約３０００以下（ＦＥＡにおける３５％装入で）である。本発明のカーボンブラックは、電線およびケーブル用化合物に配合されるとき、シールド層の良好な可剥性を促進するので、剥離力（ｓｔｒｉｐ　ｆｏｕｃｅ）は約２０ｌｂ／０．５インチ以下、もっと好ましくは１５ｌｂ／０．５インチ以下（ＥＶＡにおける３６ｗｔ％装入で）である。粘度に関して、粘度はＥＥＡ中でのカーボンブラック３５ｗｔ装入で、好ましくは約２６００ｃｐｓ以下、そしてもっと好ましくは約２０００ｃｐｓ以下である（１９０℃、せん断速度１００／ｓ）。これらの上述の性質のすべては例示のために示され、他の範囲も得られうる。
【００４２】
本発明は次の例によりさらに明らかにされるが、それらは本発明を例示しようとするものである。
例
コンパウンドの混合がＰＲ４６　Ｂｕｓｓ　ニーダーで実施された。導電性、粘度および平滑度の評価のために使用されるポリマーはストランドシールド用コンパウンドの製造のために産業で日常的に使用されるＥＥＡコポリマーであった。混合前に、すべてのカーボンブラックは、１２０Ｌのドラム内で優しくホモジナイズされた（床にドラムを回転させることにより）。カーボンブラックはミキサーの２つの入口より供給され、第１と第２の入口の間の供給比は０．９で一定に保持された。押出機の温度はダイで約１８０℃および２００℃に保持された。押出機は１６ｒｐｍの速度で操作された。可剥性の評価のために、ＥＶＡコポリマー４０％にもとづくコンパウンドが使用された。これらのコンパウンドはバンバリー内部ミキサーで製造された。
【００４３】
ＩＳＯ　３９１５に記載される４点測定法が、体積抵抗を測定するために選ばれた。それが、導電性プラスチック材料の体積抵抗の測定を表わす、広く受け入れられた国際的な標準であるからである。その主な利点は、読み取りに際して試料と測定回路の間の接触抵抗の影響をそれが全体的に防止するという事実にある。材料はマイクロプロセッサーを備えたＦｏｎｔｉｊｎｅプレスで１段階で１８０℃圧縮成型される。プラックの寸法は２００×２００×３ｍｍである。成型サイクルは１７分を要する。材料はまず１８０℃で１０分間、加熱され、ついで５０℃に冷却される。１０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍの６つの試料が手順ごとに用意され、試験された。
【００４４】
粘度測定は、３０×１ｍｍのキャピラリーダイを備えたＧｏｔｔｆｅｒｔ　２００２レオメータにより、１９０℃で、異なるせん断速度で実施された。これは速度調節ピストンによりキャピラリーダイで製品を押出し、そして溶融圧力を記録することによりなされた。粘度はせん断応力およびせん断速度の間の比である。これらの大きさはピストン速度および溶融圧力から算出される。表３は、所定の温度で１００および１０００／ｓのみかけせん断速度で得られた粘度の結果（パスカル）を示す。
【００４５】
テープ表面平滑度は画像解析により測定された。テープは３つの加熱帯域（バレルおよびダイ）を有する１９ｍｍ、２０Ｌ／Ｄ　Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ押出機を用いて押出された。温度設定は１３０，１４０および１５０℃であり、押出し速度は１５ｒｐｍであった。５０×０．５ｍｍの平らなダイが用いられ、そしてテープは厚さ０．２５ｍｍを得るように延伸された。ゆっくり動くテープの上方に設置されたビデオカメラが画像解析システムに読み込まれる画像を収集するために使用された。画像の強調および処理の後で、システムは表面欠陥を同定し、数え、そしてサイズを測った。これらのサイズ分けの結果はｄｍ^２あたりの欠陥数として表４に示される。
【００４６】
カーボンブラックについての剥離力は、Ｃａｂｏｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎで使用される標準的な剥離試験を用いて測定された。絶縁シールド用コンパウンドはＫｏｂｅｌｃｏミキサーでカーボンブラックをＥＶＡと混合することにより調製されたが、ＨＤＰＥは絶縁層として使用された。絶縁層と絶縁シールド材料の両方の個々のプラックは２５０°Ｆ（１２１℃）でペレット化材料を圧縮成型することにより調製された；この温度は平滑なプラックが有機過酸化物の活性化なしに形成されるのを可能にした。ついで２つの層は２５０°Ｆ（１２１℃）で５分間、積層され、予備湿潤され、そして３５６°Ｆ（１８０℃）で１５分間硬化された。最終的なプラックの大きさは４インチ×１２インチ（１００ｍｍ×３００ｍｍ）である。絶縁層は０．０３９インチ（１ｍｍ）の厚さを有し、そして絶縁シールドは０．０７９インチ（２ｍｍ）の厚さを有する。０．５インチ×１２インチ（１２．５ｍｍ×３００ｍｍ）の６つの細片（ｓｔｒｉｐｓ）は、半導体層に切断され、絶縁層は切断されず、もっと硬い細片基板を維持する。細片は１ｍａｓｓ剥離テスターを用いてプラックからはがされた。１８０°の角度でポリエチレン絶縁層から半導体ＥＶＡ層を剥離するのに必要な力（ポンド）が記録された。
【００４７】
次のカーボンブラックを含有する半導体組成物が調製された。質量％にもとづくすべての成分量は表１Ｂに示される。
【００４８】
【表１】

【００４９】
【表２】

【００５０】
表２に示されるように、ブラックＡに比べてブラックＣの低い体積抵抗はケーブル用コンパウンドにおける使用での有利さを示す。もし製造者が基準として目標体積抵抗を有するならば、新規なカーボンブラックの比較的少ない装入はこの用途のために広く使用されているカーボンブラック（ブラックＡのような）に比べて所望の導電性を有するものを与えうる。表２に示されるように、３５％（例５）での装入でさえ、ブラックＣは３８％（例２）装入でのブラックＡに比べて良好な導電性を有する。ブラックＣは下の表に示されるようにブラックＢより低いか同等の導電性を有する。
【００５１】
【表３】

【００５２】
比較的低い粘度はカーボンブラックおよび溶融ポリマーの処理性を改良し、したがってこのような組成物の特に重要で、有用な性質である。表３に示されるように、等しい導電性で新規なブラックＣはブラックＡのような低表面積の広く用いられているカーボンブラックと比較して、より低い装入で使用されうる。カーボンブラックの比較的低い装入は現存する製造ラインで生産高を増加し、そして材料の製造コストを実質的に低減しうる。ブラックＣはブラックＢに比べてわずかに高い粘度を有する。
【００５３】
【表４】

【００５４】
表４は画像解析を用いるテープ表面平滑度にもとづくデータを示す。欠陥の数は２つのカテゴリー、すなわち５０〜２００μｍおよび２００μｍより大きい欠陥に分類された。新規なカーボンブラックＣは、ケーブル用途に現在用いられている従来のカーボンブラックＡおよびＢに比べてもっと良好な表面平滑度を明らかに示した。
【００５５】
【表５】

【００５６】
表５は上述の標準法により積層物について測定された剥離力を示す。その結果は、ブラックＣで製造されたコンパウンドがブラックＡに比べて等しい装入でわずかに高い剥離力を有することを示す。ブラックＣで製造されたコンパウンドに付与された比較的低いこの剥離力は、それを絶縁シールド用コンパウンドのための非常に望ましいカーボンブラックにさせる。
【００５７】
【表６】

【００５８】
本発明の他の態様は明細書についての考慮およびここに開発される本発明の実施から当業者に明らかであろう。明細書および例は例示にすぎず、本発明の真の範囲および精神は請求項およびその均等物により示される。

Claims

窒素表面積約６５〜約９５ｍ^２／ｇ；添加剤なしのヨウ素価６４〜１２０ｍｇ／ｇ；着色力約９０％以下；ならびにＡＳＴＭ粒径約２２〜約３９ｎｍ、を有する導電性カーボンブラック。
該カーボンブラックがＤＢＰＡ約１１９〜約１２８ｃｃ／１００ｇを有する請求項１記載のカーボンブラック。
該窒素表面積が約６５〜約７５ｍ^２／ｇである請求項１記載のカーボンブラック。
該添加剤なしのヨウ素価が約７８〜約８５ｍｇ／ｇである請求項１記載のカーボンブラック。
該着色力が約７５％〜約９０％である請求項１記載のカーボンブラック。
該粒径が約３０〜約３８ｎｍである請求項１記載のカーボンブラック。
該窒素表面積が約６５〜約７５ｍ^２／ｇ、該添加剤なしのヨウ素価が約７８〜約８５ｍｇ／ｇ、該着色力が約７５〜約９０％であり、そして該粒径が約３０〜約３８ｎｍである請求項１記載のカーボンブラック。
該カーボンブラックが窒素表面積約７０ｍ^２／ｇ；添加剤なしのヨウ素価約８３ｍｇ／ｇ；着色力約８１％、ならびにＡＳＴＭ粒径約３４ｎｍを有する請求項１記載のカーボンブラック。
少くとも１つのポリマーおよび請求項１記載のカーボンブラックを含むポリマー組成物。
エチレン含有ポリマー、請求項１記載のカーボンブラック、および少くとも１つの架橋剤を含むポリマー組成物。
エチレン含有ポリマーがエチレン−酢酸ビニルポリマー、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンモノマー、もしくはそれら混合物を含む請求項１０記載のポリマー組成物。
少くとも１つのアクリロニトリルブタジエンもしくはその誘導体をさらに含む請求項１０記載のポリマー組成物。
請求項１記載のカーボンブラック、少くとも１つのエチレン−酢酸ビニルコポリマー、少くとも１つのアクリロニトリルブタジエンコポリマー、および少くとも１つの架橋剤を含む半導体絶縁シールド用組成物。
請求項１０記載のポリマー組成物を含む製造物品。
該半導体層が請求項１０記載のポリマー組成物を含有する、半導体層を含む導電体。
該カーボンブラックが処理カーボンブラックである請求項１記載のカーボンブラック。
該ポリマーは少くとも１つのゴムもしくはエラストマーを含む請求項９記載のポリマー組成物。
該窒素表面積が６８ｍ^２／ｇ〜７２ｍ^２／ｇである請求項１記載のカーボンブラック。
少くとも１つのポリマーおよび請求項１８記載のカーボンブラックを含むポリマー組成物。
該窒素表面積が６６ｍ^２／ｇ〜約９５ｍ^２／ｇである請求項１記載のカーボンブラック。
少くとも１つのポリマーおよび請求項２０記載のカーボンブラックを含むポリマー組成物。