JP2008073951A - 常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブル接続用常温収縮チューブの要求特性を満足するコンパウンド製造方法を提供する。
【解決手段】ベース材料ａと配合剤を混練して常温収縮チューブ用のコンパウンド１を製造する方法において、加温した混練装置１０でベース材料ａと１次材料ｂである可塑剤とを混練する１次混練工程と、その１次混練工程で得られた１次混合物Ａと充填剤、安定剤を含む２次材料ｃとを冷却した混練装置１０で混練する２次混練工程とを備える方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電線・ケーブルの接続部品のうち、特に、絶縁体部品として使用される常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法に関する。

架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続部品として、従来のテープ巻きモールド、差込式ゴムモールド法等の接続方法に用いる接続部品に比べ、施工が簡便化されたケーブル接続用常温収縮チューブが開発されつつある。

この常温収縮チューブは、施工前に拡径維持して使用されるという特徴から、用いられる材料には高い伸び、弾性を有することが要求される。

常温収縮チューブとして使用されるゴム組成物（コンパウンド）の要求特性は、例えば、特許文献１によれば、引張強さが５ＭＰａ以上、伸びが５００％以上、永久伸びが１５％以下であり、その材料はエチレンプロピレンゴムが主体である。

また、このコンパウンドに適合する絶縁体配合は、１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄）が６０以上のエチレン・プロピレンゴムに対して、有機過酸化物を３〜４．５重量部、プロセスオイルを４０〜６０重量部、焼成クレーを４０〜８０重量部、硫黄を０．２〜０．８重量部含有する配合である。

従来の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法は、加圧ニーダーやバンバリーミキサー等の密封式混練装置（密封式混練機）を使用し、ベース材料と配合剤（添加剤）を全量一括投入して混練する方法である。

製造されたコンパウンドは、その用途に応じて後工程にて成型され、常温収縮チューブを始め、様々な製品の絶縁体部品となる。

特開２００２−２６０４６９号公報 特開２００５−２５５９３０号公報 特開平７−３３０９９１号公報 特開２００２−２７５３３４号公報 特開平７−２３２３２０号公報 特開２００１−３４２２６１号公報

しかしながら、従来の方法により、上記配合のコンパウンドの混練製造を試みた場合、例えば密封式混練装置を水冷により冷却した場合、エチレン・プロピレンゴムなどのポリマーの弾性が高く、プロセスオイルが多量であるため、すなわちポリマーの粘度が高く硬化した状態であるため、スリップが発生し、混練することができない。

ポリマーの弾性を低くするため、すなわちポリマーの粘度を低く軟化した状態にするため、混練装置の温度を高めると、混練は可能になるが、配合剤のうち、充填剤、安定剤等無機材料の十分な分散が得られず、材料の欠陥部となる。このため、コンパウンドに要求される伸び、引張り特性を満足することができない。

これは、混練装置本体を加温した状態だと、混練つまりローターへの練り付きは早くなるが、その分短い時間で混練物が設定温度（混練の終了する温度）まで上昇するため、十分な練り時間が得られないからである。

そこで、本発明の目的は、ケーブル接続用常温収縮チューブの要求特性を満足するコンパウンド製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、ベース材料と配合剤を混練して常温収縮チューブ用のコンパウンドを製造する方法において、加温した混練装置で前記ベース材料と１次材料である可塑剤とを混練する１次混練工程と、その１次混練工程で得られた１次混合物と充填剤、安定剤を含む２次材料とを冷却した混練装置で混練する２次混練工程とを備える常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法である。

請求項２の発明は、前記２次混練工程で得られた２次混合物と３次材料である架橋剤とを、冷却した混練装置で混練する３次混連工程を備える請求項１記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法である。

請求項３の発明は、前記１次混練工程にて、前記ベース材料１００重量部に対し、前記可塑剤を２０〜３０重量部配合する請求項１または２記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法である。

請求項４の発明は、前記２次混練工程にて、さらに可塑剤を配合して混練する請求項１〜３いずれかに記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法である。

請求項５の発明は、前記２次混練工程にて、冷却した混練装置に前記可塑剤と前記充填剤を２回に分けて分割投入する請求項４記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法である。

請求項６の発明は、前記ベース材料として、１００℃でのムーニー粘度ＭＬ₁₊₄が６０以上のエチレンプロピレンゴムを用いる請求項１〜５いずれかに記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法である。

請求項７の発明は、前記混練装置として加圧ニーダーを使用する請求項１〜６いずれかに記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法である。

本発明によれば、ケーブル接続用常温収縮チューブに用いられる高い伸びと高弾性のコンパウンドを安定して生産することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は本発明の好適な実施形態を示す常温収縮チューブ用コンパウンドの製造工程図である。

まず、加圧ニーダーを簡単に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る製造方法に使用する加圧ニーダー１０は、慣用の密封式混練装置（密封式混練機）の一例である。加圧ニーダー１０は、混練する材料が収納される混合槽、混合槽内に設けられるローター１１ａ，１１ｂ、混合槽を加圧するための昇降自在な加圧フタ、防塵カバーなどを備える。

加圧ニーダー１０の動作を簡単に説明すると、まず混練に先立ち、防塵カバーを開け、加圧フタを上昇した状態で、混合槽に混練する材料を投入する。材料を投入した後、防塵カバーを閉め、加圧フタを下降して混合槽上部の開口部で一時停止し、ローター１１ａ，１１ｂを回転させる。さらに加圧フタを下限まで下降して停止し、材料の混練を開始する。混練後の材料排出は、ローター１１ａ，１１ｂを中心に混合槽をひっくり返すことで行う。

さて、本実施形態に係る常温収縮チューブ用コンパウンド（ゴム組成物）の製造方法は、加圧ニーダー１０を用いて、樹脂組成物の主成分であるベース材料（ポリマー）ａと、可塑剤、充填材、安定剤、架橋剤などの配合剤とを適宜分けて混練する１〜３次混練工程を備える。

１次混練工程は、蒸気やオイルなどの熱媒で加温した加圧ニーダー１０に、ベース材料ａと、１次材料ｂである可塑剤とを投入し、加圧ニーダー１０でベース材料ａと１次材料ｂとを混練する工程である。この１次混練工程により、１次混合物（１次混練物）Ａが得られる。

ベース材料ａとしては、１００℃でのムーニー粘度ＭＬ₁₊₄が６０以上のエチレンプロピレンゴムを用いる。ここで、ムーニー粘度とは、ＪＩＳ Ｋ６３００に規定された方法によって測定され、材料の粘度を表す指標として広く用いられているものである。ＭＬ₁₊₄において、Ｍはムーニー、Ｌはローターの形状、（１＋４）は予熱時間の１分とローターの回転時間の４分を意味している。

可塑剤は、コンパウンドに高い伸び、良好な永久伸びを与えるためにベース材料に配合される配合剤である。可塑剤としては、パラフィン系、ナフテン系、アロマ系のプロセスオイル、あるいはこれらの混合物からなるプロセスオイルを用いる。また、可塑剤として鉱物油や合成油（合成プロセスオイル）を用いてもよい。合成油としては、エチレンとα−オレフィンの共重合体が代表的である。

１次混練工程では、２次混練工程で２次混練する際、ベース材料ａ中に充填剤や安定剤などの良好な分散を安定して得るため、１次混合物Ａは１００℃でのムーニー粘度ＭＬ₁₊₄が３０〜４０程度になるように、ベース材料ａに加える可塑剤の量を調整することが望ましい。よって、１次混練工程にて、ベース材料ａ １００重量部に対し、可塑剤を２０〜３０重量部配合することが好ましい。

２次混練工程は、冷却水を通水するなどして冷却した加圧ニーダー１０に、１次混合物Ａと、充填剤、安定剤を含む２次材料ｃとを投入し、加圧ニーダー１０で１次混合物Ａと２次材料ｃとを混練する工程である。

充填剤は、コンパウンドに機械的強度を与えるためにベース材料ａに配合される配合剤である。充填剤としては、焼成クレーを用いる。焼成クレーには、ケイ酸アルミニウムを主体とする鉱物系充填剤を使用できる。その粒径は問わないが、平均粒径１０μｍ以下であることが好ましい。また、焼成クレーとしては、コンパウンドの機械的強度と電気絶縁性を高めるために、シランカップリングやチタネートカップリング処理などの表面処理した焼成クレーを用いるとよい。

安定剤としては酸化亜鉛を用いる。この他、２次混練工程では、１次混合物Ａに配合する２次材料ｃ中に、酸化防止剤や滑剤なども含まれる。

また、２次混練工程にて、さらに可塑剤（残りの可塑剤）を配合して混練してもよい。残りの可塑剤は、（１次および２次混練工程で配合する可塑剤の合計配合量）−（１次混練工程で配合する可塑剤の配合量）である。１次および２次混練工程で配合する可塑剤の合計配合量は、ベース材料１００重量部に対し４０〜６０重量部にするとよい。

これは、可塑剤の配合量が４０重量部未満では、コンパウンドの伸びが不足し、コンパウンドをチューブ化した際、電線・ケーブル接続部の拡径作業時あるいは拡径状態の保管時に機械的な破断を起こすおそれがある。

可塑剤の配合量が６０重量部を超えると、コンパウンドの機械的強度が不足し、上述と同様に機械的な破断を起こすおそれがある。さらに、コンパウンドの永久伸びが劣り、コンパウンドをチューブ化した際、一定期間拡径状態で保管した後、電線ケーブルを挿通して拡径状態を解除したとき、電線・ケーブルとの十分な密着力が得られず、絶縁破壊強さが低下する。

さらに、２次混練工程にて、冷却した加圧ニーダー１０に可塑剤と充填材を２回に分けて分割投入し、これを１次混合物Ａ、安定剤、酸化防止剤、滑剤などと共に混練してもよい。

以上説明した２次混練工程により２次混合物Ｂが得られる。

３次混練工程は、冷却水を通水するなどして冷却した加圧ニーダー１０に、２次混合物Ｂと３次材料ｄである架橋剤とを投入し、加圧ニーダー１０で２次混合物Ｂと３次材料ｄとを混練する工程である。この３次混練工程では、２次混練工程中の樹脂温度（例えば、１２０℃）よりも低くなる（例えば、９０℃）まで２次混合物Ｂと３次材料ｄを混練する。

架橋剤は、有機過酸化物を用いる。有機過酸化物の代表例としては、ジクミルパーオキサイドがある。架橋剤の配合量は、ベース材料１００重量部に対し、３〜４．５重量部にするとよい。

これは、架橋剤の配合量が３重量部未満ではコンパウンドをチューブ化した際、チューブの収縮が不安定になり、４．５重量部を超えると伸びが低下するからである。

ここで、密封式混練装置の加温および冷却温度は、配合内容、使用する密封式混練装置、その周辺の使用設備により適正値が変化する。

例えば、後述する実施例のように、有効容量７５Ｌの加圧ニーダー１０を用いて、ベース材料ａとして１００℃におけるムーニー粘度ＭＬ₁₊₄が１０５のエチレン・プロピレンゴム１００重量部（ｐｈｒ）に対して、可塑剤としての合成プロセスオイルを６０重量部、充填剤として焼成クレーを４０重量部、安定剤として酸化亜鉛を５重量部を配合して混練するものとする。この場合、加圧ニーダー１０の加温温度は１２０℃以上、冷却温度は３０℃以下にすることが、製造作業および混合物の特性上好ましい。

以上説明した第１〜第３次混練工程により、常温収縮チューブ用コンパウンド１が得られる。製造されたコンパウンド１は、その用途に応じて後工程にて成型され、常温収縮チューブを始め、様々な製品の絶縁体部品となる。

本実施形態の作用を説明する。

本実施形態に係る製造方法では、１次混練工程にて、加温した加圧ニーダー１０でベース材料ａを混練しておくことにより、ベース材料ａは十分に粘度が低下した状態、すなわち十分に加温軟化した状態になる。このため、１次材料ｂである可塑剤が十分に混合し、２次混練時（低温混練時）のスリップを防止できる。

また、２次混練工程にて、冷却した加熱ニーダー１０で１次混合物Ａと充填剤、安定剤を含む２次材料ｃとを低温で混練することにより、配合剤のうち、充填剤、安定剤等無機材料の分散不良を防止でき、十分な分散が得られ、コンパウンド１に要求される伸び、引張り特性を満足することができる。

さらに、３次混練工程にて、冷却した加圧ニーダー１０で２次混合物Ｂと３次材料ｄである架橋剤を、２次混練工程中の樹脂温度よりも低くなるまで混練することにより、架橋剤の分散不良を防止でき、十分な分散が得られる。

したがって、本実施形態に係る製造方法によれば、ケーブル接続用常温収縮チューブに用いられる高い伸びと高弾性のコンパウンド１を安定して生産することができる。

一般にコンパウンドは、弾性が主として樹脂組成物の主成分であるベース材料の組成によって決定されるが、伸びの向上については従来から解決手段がなかった。しかし、本実施形態に係る製造方法により、ベース材料ａの組成にかかわらず、高い伸びと高弾性の両方の特性をバランスよく有するコンパウンド１を簡単に得ることができる。

また、２次混練工程にて、さらに可塑剤を配合して混練することで、１次混合物Ａと充填剤、安定剤を含む２次材料ｃをより均一に混ぜて混練できる。

２次混練工程にて、冷却した加圧ニーダー１０に可塑剤と充填剤を２回に分けて分割投入することで、２次材料ｃが「だま」になるのを防止でき、ベース材料ａ中の２次材料ｃの分散状態を良好にできる。

上記実施の形態では、ベース材料ａとしてエチレン・プロピレンゴム、可塑剤として合成プロセスオイルを用いる例を説明したが、この組み合わせに限らず、各種エラストマーと可塑剤の組み合わせにも応用可能である。

また、上記実施の形態では、密封式混練装置として加圧ニーダー１０を用いる例で説明したが、密封式混練装置としては、慣用のバンバリーミキサーや連続混練装置を使用してもよい。連続混練装置は、材料を下流に送り出しながら混練する２軸平行のスクリューなどを備えた装置本体、装置本体の上流側に設けられる主供給口、装置本体の下流側に設けられる副供給口などを備えるものである。

本実施形態に係る製造方法は、特に、ケーブル接続用常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法に適しているが、これに限らず、高粘度樹脂にオイル等の可塑剤成分を多量配合したコンパウンドの製造にも応用できる。

以下、本発明を実施例により詳述する。

１６０℃に加温した蒸気を熱媒とした７５Ｌ加圧ニーダー１０に、ベース材料ａとして１００℃におけるムーニー粘度ＭＬ₁₊₄が１０５のエチレン・プロピレンゴム１００重量部と、１次材料ｂである可塑剤として合成プロセスオイル２５重量部とを投入し、樹脂温度１５０℃になるまで混練した（１次混練工程）。

得られた１次混合物Ａを冷却後、チラーにて２０℃に冷却された冷却水を通水した７５Ｌ加圧ニーダー１０に、１次混合物Ａを１２５重量部と、残りの可塑剤（１回目）として合成プロセスオイル１７．５重量部、充填剤（１回目）として焼成クレー２０重量部、安定剤として酸化亜鉛５重量部、酸化防止剤・他２．５重量部（１回目の２次材料ｃ）とを投入し、３分間混練した。その後、さらに残りの可塑剤（２回目）として合成プロセスオイル１７．５重量部と、充填剤（２回目）として焼成クレー２０重量部（２回目の２次材料ｃ）とを投入し、樹脂温度が１２０℃になるまで混練した（２次混練工程）。

得られた２次混合物Ｂを冷却後、チラーにて２０℃に冷却された冷却水を通水した７５Ｌ加圧ニーダー１０に、２次混合物Ｂと第３材料ｄである架橋剤としてジミクルパーオキサイド３．０重量部を投入し、樹脂温度が９０℃になるまで混練した（３次混練工程）。

以上の工程により完成コンパウンド１を得た。表１にコンパウンド１の配合例とその配合量（ｐｈｒ）を示す。

得られたコンパウンド１を１８０℃×１０分プレス架橋したシートにて測定した特性を表２に示す。

引張強さおよび伸びはＪＩＳ Ｋ６２５１ 加硫ゴムの引張試験方法に準拠して測定した。永久伸びはＪＩＳ Ｋ６２６２ 加硫ゴムの永久ひずみ試験方法に準拠して測定した。具体的には試験片を２００％に伸張し、４０℃、９６時間放置した後解放し、解放後１時間経過した後に試験片の永久伸びを測定した。

表２に示すように、実際例のコンパウンド１は、引張強さが８．３ＭＰａ、伸びが６６０％、永久伸びが１０％と、常温収縮チューブ用コンパウンドに要求される特性を全て満足していることがわかる。

本発明の好適な実施形態を示す常温収縮チューブ用コンパウンドの製造工程図である。

符号の説明

１ 常温収縮チューブ用コンパウンド
１０ 加圧ニーダー（混練装置）
ａ ベース材料
ｂ １次材料（可塑剤）
Ａ １次混合物
ｃ ２次材料（充填剤、安定剤を含む）
Ｂ ２次混合物
ｄ ３次材料（架橋剤）

Claims (7)

1. ベース材料と配合剤を混練して常温収縮チューブ用のコンパウンドを製造する方法において、加温した混練装置で前記ベース材料と１次材料である可塑剤とを混練する１次混練工程と、その１次混練工程で得られた１次混合物と充填剤、安定剤を含む２次材料とを冷却した混練装置で混練する２次混練工程とを備えることを特徴とする常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法。
2. 前記２次混練工程で得られた２次混合物と３次材料である架橋剤とを、冷却した混練装置で混練する３次混連工程を備える請求項１記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法。
3. 前記１次混練工程にて、前記ベース材料１００重量部に対し、前記可塑剤を２０〜３０重量部配合する請求項１または２記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法。
4. 前記２次混練工程にて、さらに可塑剤を配合して混練する請求項１〜３いずれかに記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法。
5. 前記２次混練工程にて、冷却した混練装置に前記可塑剤と前記充填剤を２回に分けて分割投入する請求項４記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法。
6. 前記ベース材料として、１００℃でのムーニー粘度ＭＬ₁₊₄が６０以上のエチレンプロピレンゴムを用いる請求項１〜５いずれかに記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法。
7. 前記混練装置として加圧ニーダーを使用する請求項１〜６いずれかに記載の常温収縮チューブ用コンパウンドの製造方法。

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