JP2008231248A - 耐水性クロロプレンゴム組成物、ならびに電線・ケーブル及び空港灯火設備回路用機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】鉛化合物を含まない、環境保全性に優れた、高い耐水性を有する耐水性クロロプレンゴム組成物、ならびにこのような組成物を用いた電線・ケーブル及び空港灯火設備回路用機器を提供する。
【解決手段】非鉛の耐水性クロロプレンゴム組成物であって、（Ａ）クロロプレンゴム１００重量部に対して、（Ｂ）湿式法シリカ１０〜４０重量部と、（Ｃ）合成ハイドロタルサイト３〜３０重量部とを含有することを特徴とする耐水性クロロプレンゴム組成物、ならびにこのような組成物からなる被覆を有する電線・ケーブル及び空港灯火設備回路用機器である。
【選択図】図１
【解決手段】非鉛の耐水性クロロプレンゴム組成物であって、（Ａ）クロロプレンゴム１００重量部に対して、（Ｂ）湿式法シリカ１０〜４０重量部と、（Ｃ）合成ハイドロタルサイト３〜３０重量部とを含有することを特徴とする耐水性クロロプレンゴム組成物、ならびにこのような組成物からなる被覆を有する電線・ケーブル及び空港灯火設備回路用機器である。
【選択図】図１
Description
本発明は、非鉛の耐水性クロロプレンゴム組成物、ならびにこれを用いた環境保全性の高い電線・ケーブル及び空港灯火設備回路用機器に関する。
従来から、高い耐水性が要求される屋外配線用の電線・ケーブルなどのシース材料、あるいは空港の灯火設備回路用機器として配設される電気機器（例えばトランス）の防水被覆材料には、クロロプレンゴムに鉛化合物（例えば四酸化三鉛）を配合したクロロプレンゴム組成物が使用されている。
しかし、近年の地球環境保全に対する意識の高まりとともに、環境負荷の大きい材料の使用を規制する動きが強まっており、上記鉛化合物は、その使用が制限されつつある。
このため、鉛化合物を含まない、環境保全性に優れた耐水性クロロプレンゴム組成物が求められている。非鉛のクロロプレンゴム組成物としては、例えば、クロロプレンゴムに酸化マグネシウムや酸化亜鉛を配合した組成物（例えば、特許文献１参照）が知られている。
しかしながら、このような従来のクロロプレンゴム組成物は、耐水性に乏しく、上記用途には適用し難かった。
特公平１−５３８９８号公報
本発明の目的は、このような課題に対処するためになされたもので、鉛化合物を含まない、環境保全性に優れた、高い耐水性を有する耐水性クロロプレンゴム組成物、ならびにこのような組成物を用いた電線・ケーブル及び空港灯火設備回路用機器を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、（Ａ）クロロプレンゴムに対して、（Ｂ）湿式法シリカと（Ｃ）合成ハイドロタルサイトとをそれぞれ特定量配合することで、鉛化合物を配合しなくても、耐水性に優れ、環境保全性の高い耐水性クロロプレンゴム組成物が得られることを見出し、本発明をなすに至った。
すなわち、本願の第１の発明は、非鉛の耐水性クロロプレンゴム組成物であって、
（Ａ）クロロプレンゴム１００重量部に対して、（Ｂ）湿式法シリカ１０〜４０重量部と、（Ｃ）合成ハイドロタルサイト３〜３０重量部とを含有することを特徴とする。
（Ａ）クロロプレンゴム１００重量部に対して、（Ｂ）湿式法シリカ１０〜４０重量部と、（Ｃ）合成ハイドロタルサイト３〜３０重量部とを含有することを特徴とする。
上記耐水性クロロプレンゴム組成物において、前記（Ａ）クロロプレンゴム１００重量部に対して、（Ｂ）湿式法シリカ１５〜３０重量部と、（Ｃ）合成ハイドロタルサイト５〜２０重量部とを含有するものであってもよい。
上記耐水性クロロプレンゴム組成物において、さらに、前記（Ａ）クロロプレンゴム１００重量部に対して、脂肪酸の金属塩を０．５〜１０重量部含有するものであってもよい。
上記耐水性クロロプレンゴム組成物において、前記脂肪酸の金属塩が、亜鉛塩であってもよい。
上記耐水性クロロプレンゴム組成物において、硬化物を７０℃の温水に２０日間浸漬したときの単位表面積あたりの吸水量が、７ｍｇ／ｃｍ２以下であってもよい。
また、本願の第２の発明は、上記耐水性クロロプレンゴム組成物からなる被覆を有することを特徴とする電線・ケーブルである。
また、本願の第３の発明は、上記耐水性クロロプレンゴム組成物からなる被覆を有することを特徴とする空港灯火設備回路用機器である。
本発明の耐水性クロロプレンゴム組成物は、非鉛で環境保全性に優れ、高い耐水性を有する。
また、本発明の電線・ケーブルは、上記特性を有する組成物の被覆を備えているので、環境保全性が高く、かつ、耐水信頼性の向上を図ることができる。
また、本発明の空港灯火設備回路用機器は、上記特性を有する組成物の被覆を備えているので、環境保全性が高く、かつ、耐水信頼性の向上を図ることができる。
また、本発明の電線・ケーブルは、上記特性を有する組成物の被覆を備えているので、環境保全性が高く、かつ、耐水信頼性の向上を図ることができる。
また、本発明の空港灯火設備回路用機器は、上記特性を有する組成物の被覆を備えているので、環境保全性が高く、かつ、耐水信頼性の向上を図ることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
［（Ａ）成分］
（Ａ）成分はベースとなる成分である。（Ａ）成分のクロロプレンゴムは、特に限定されるものではなく、Ｇ型（硫黄変性）、Ｗ型（非硫黄変性）のいずれでもよい。例えば、昭和電工デュポン社製のネオプレンW、ネオプレンWX-J、ネオプレンWRT等、バイエル社製のバイプレン210、バイプレン110、バイプレン116、東ソー社製のスカイプレンB-30、スカイプレンB-31、スカイプレンR-10、スカイプレンTSR-48（以上、いずれも商品名）等が使用される。これらは１種単独または２種以上を混合して使用される。
（Ａ）成分はベースとなる成分である。（Ａ）成分のクロロプレンゴムは、特に限定されるものではなく、Ｇ型（硫黄変性）、Ｗ型（非硫黄変性）のいずれでもよい。例えば、昭和電工デュポン社製のネオプレンW、ネオプレンWX-J、ネオプレンWRT等、バイエル社製のバイプレン210、バイプレン110、バイプレン116、東ソー社製のスカイプレンB-30、スカイプレンB-31、スカイプレンR-10、スカイプレンTSR-48（以上、いずれも商品名）等が使用される。これらは１種単独または２種以上を混合して使用される。
［（Ｂ）成分］
（Ｂ）成分の湿式法シリカは、後述する（Ｃ）成分と併用することで、優れた耐水性を組成物に付与することができる。
（Ｂ）成分の湿式法シリカは、後述する（Ｃ）成分と併用することで、優れた耐水性を組成物に付与することができる。
（Ｂ）成分は、二酸化ケイ素を主成分とする微粒子状の充填剤であり、通常、ケイ酸ナトリウム水溶液またはアルカリ土類金属ケイ酸塩を酸分解して製造される。
（Ｂ）成分としては、公知のものを使用でき、例えば、カープレックス、トクシール、ニップシール、シルトン、ミズカシル、シリシア、ゼオシール（以上、いずれも商品名）などが挙げられる。
（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００重量部に対して１０〜４０重量部、好ましくは１５〜３０重量部である。配合量が１０重量部未満であると、十分な耐水性が得られない。４０重量部を超えると、組成物の粘度が上昇して加工性の低下を招き、さらには耐水性の効果はさほど変わらず、不経済である。
［（Ｃ）成分］
（Ｃ）成分の合成ハイドロタルサイトは、結晶性の多孔体であり、上記（Ｂ）成分と併用することで組成物に優れた耐水性を付与することができる。
（Ｃ）成分の合成ハイドロタルサイトは、結晶性の多孔体であり、上記（Ｂ）成分と併用することで組成物に優れた耐水性を付与することができる。
（Ｃ）成分としては、公知のものを使用でき、例えば、化学式Mg4Al2(OH)12CO3・3H2O、Mg4.5Al2(OH)13CO3・3.5H2O、Mg6Al2(OH)16CO3・4H2O、Al2O3・xH2O、2.5MgO・Al2O3・xH2O（xは0＜x≦0.33を満足する数である。）で表されるようなものが挙げられる。これらは１種単独または２種以上を混合して使用される。
（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００重量部に対して３〜３０重量部、好ましくは５〜２０重量部の範囲である。配合量が３重量部未満であると、十分な耐水性の効果が得られない。一方、３０重量部を越えると、組成物の粘度が上昇して加工性の低下を招き、耐水性の効果はさほど変わらず、不経済である。
［その他任意成分］
本発明の耐水性クロロプレンゴム組成物には、上記（Ａ）〜（Ｃ）の各成分を基本成分とし、これらに必要に応じて、任意成分として加工助剤を配合してもよい。
本発明の耐水性クロロプレンゴム組成物には、上記（Ａ）〜（Ｃ）の各成分を基本成分とし、これらに必要に応じて、任意成分として加工助剤を配合してもよい。
加工助剤は、組成物に良好な加工性を付与する成分であり、例えば脂肪酸の金属塩が好ましい。脂肪酸は、飽和、不飽和のいずれあってもよい。
脂肪酸の金属塩としては、例えば、オクタン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、イコサン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ステアリン酸、及び一部分岐構造を有するイソステアリン酸などの飽和もしくは不飽和脂肪酸の亜鉛塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などの金属塩が挙げられ、なかでも、脂肪酸を構成する炭素数が８〜２２の亜鉛塩が好ましい。これらを１種単独または２種以上を混合して用いることができる。
脂肪酸の金属塩の配合量は、（Ａ）成分１００重量部に対して０．５〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部である。配合量が０．５重量部未満では、十分な加工性が得られない。一方、１０重量部を越えると、加工性に関する効果はさほど変わらず、不経済である。
さらに、その他の任意成分として、可塑剤、軟化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱老化防止剤、加硫促進剤、滑剤、着色剤、安定剤などの添加剤を本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて配合することができる。例えば、可塑剤としては、ステアリン酸、オレイン酸などの脂肪酸およびこれらの金属塩などが挙げられる。また、軟化剤としては、鉱物油、ワックス、パラフィン類などが挙げられる。さらに、上述したクロロプレンゴムとともに、本発明の効果を阻害しない範囲で天然ゴムを配合することもできる。天然ゴムは、特に制限されるものではなく、ＲＳＳグレード、ＳＭＲグレードのいずれであってもよい。
本発明の耐水性クロロプレンゴム組成物の製造方法としては、（Ａ）〜（Ｃ）成分の基本成分と上記任意成分をバンバリーミキサ、タンブラー、加圧ニーダ、混練押出機、ミキシングローラなどの周知の混練機を用いて均一に混練する方法が挙げられる。
このようにして得られた耐水性クロロプレンゴム組成物を、導体外周に直接もしくは他の被覆を介して押出被覆するか、あるいはテープ状に成形したものを巻き付けて、１００〜２００℃で０．５〜１２０分間加熱して加硫硬化することにより、本発明の電線・ケーブルが製造される。
加硫硬化した後の、本組成物の硬化物は、７０℃の温水に２０日間浸漬したときの単位表面積当たりの吸水量が７ｍｇ／ｃｍ２以下の耐水性能を有する。一般に、耐水性の要求性能（規格値）が１０ｍｇ／ｃｍ２以下であることから、極めて優れた耐水性を有している。
なお、本発明の組成物は、電線・ケーブル以外に、耐水性が要求される各種電気機器にも適用することができる。特に、高い耐水性が要求される空港灯火設備回路用機器（例えばトランス）に適用した場合に、顕著な効果があらわれる。
図１に、本発明に係る電線・ケーブルの一例を示す。
電線・ケーブルは、銅やアルミなどからなる導体１上にポリエチレンや架橋ポリエチレン、ＥＰゴムなどの絶縁層２を被覆した絶縁線心３を複数本（図面の例では３本）撚り合わせてケーブルコア４を形成するとともに、このケーブルコア４上に耐水シース５を設けた構造となっている。耐水シース５は、前述した耐水性クロロプレンゴム組成物の押出しにより形成されている。
よって、電線・ケーブルは、耐水シース５が優れた耐水性をもつ非鉛のクロロプレンゴム組成物で形成されているので、高い信頼性を有している。このため、電線・ケーブルは、屋外で使用され雨水に曝されるような、高い耐水性が要求される用途に好適である。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
実施例１
クロロプレンゴム（昭和電工デュポン社製、商品名ネオプレンＧＳ）１００重量部と、湿式法シリカ（日本シリカ工業社製、商品名ニップシールＶＮ−３）２０重量部と、合成ハイドロタルサイト（協和化学工業社製、商品名ＤＨＴ−４Ａ）１６重量部とを加圧ニーダを用いて均一に混練してクロロプレンゴム組成物を得た。
クロロプレンゴム（昭和電工デュポン社製、商品名ネオプレンＧＳ）１００重量部と、湿式法シリカ（日本シリカ工業社製、商品名ニップシールＶＮ−３）２０重量部と、合成ハイドロタルサイト（協和化学工業社製、商品名ＤＨＴ−４Ａ）１６重量部とを加圧ニーダを用いて均一に混練してクロロプレンゴム組成物を得た。
次いで、５．５ｍｍ２の銅導体上に１ｍｍ厚のＥＰゴム絶縁層を設けた絶縁線心を３本撚り合わせつつ、その外周に上記組成物を押出被覆して約１．５ｍｍ厚のシースを形成し、外径約１６ｍｍのケーブルを製造した。
実施例２〜６、比較例１〜８
配合成分および配合量を表１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にしてクロロプレンゴム組成物を得、さらに、得られた組成物を用いて実施例１と同様にしてケーブルを製造した。
配合成分および配合量を表１に示すように変えた以外は、実施例１と同様にしてクロロプレンゴム組成物を得、さらに、得られた組成物を用いて実施例１と同様にしてケーブルを製造した。
上記各実施例および各比較例で得られたクロロプレンゴム組成物について、下記に示す方法で各種特性を評価した。なお、実施例４において使用した脂肪酸金属塩は、ラインケミー社製の商品名アクチプラストＰＰである。比較例５で使用した鉛は、関東化学社製の商品名酸化鉛（ＩＶ）、鉛（ＩＩ）である。比較例６で使用した酸化マグネシウムは、協和化学工業社製の商品名キョーワマグ１５０あり、酸化亜鉛は、堺化学工業社製の商品名酸化亜鉛１種である。
［耐水性］
クロロプレンゴム組成物をミキシングロールでシート状に成形し、シート化されたものをプレス機にて圧力２０ＭＰａ、１６０℃、３０分間の条件下で加熱加圧成型して３０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍの試験片を作成した。この試験片を７０℃の温水中に２０日間浸漬した後の質量増加（試料片の単位表面積あたりの吸水量（ｍｇ／ｃｍ２））で評価した。
クロロプレンゴム組成物をミキシングロールでシート状に成形し、シート化されたものをプレス機にて圧力２０ＭＰａ、１６０℃、３０分間の条件下で加熱加圧成型して３０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍの試験片を作成した。この試験片を７０℃の温水中に２０日間浸漬した後の質量増加（試料片の単位表面積あたりの吸水量（ｍｇ／ｃｍ２））で評価した。
［加工性］
クロロプレンゴム組成物を２０ｍｍ押出機でテープ状に押出す際の加工性を評価した。
クロロプレンゴム組成物を２０ｍｍ押出機でテープ状に押出す際の加工性を評価した。
［引張強さ］
上記と同様にして試験片を作成し、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に準拠して引張強さを測定した。
これらの結果を表１に示す。
上記と同様にして試験片を作成し、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に準拠して引張強さを測定した。
これらの結果を表１に示す。
表１から明らかなように、（Ａ）クロロプレンゴム１００重量部に対して、（Ｂ）湿式シリカを１０〜４０重量部配合し、（Ｃ）合成ハイドロタルサイトを３〜３０重量部配合した実施例１〜６は、非鉛であり環境保全性に優れるとともに、鉛化合物（鉛）を使用しなくても耐水性が５〜６ｍｇ／ｃｍ２であり、耐水性の要求性能（規格値）が１０ｍｇ／ｃｍ２以下であることから、極めて優れた耐水性を発揮している。
特に、脂肪酸金属塩をさらに配合した実施例４は、高い耐水性とともに、優れた加工性を有する。
１…導体、２…絶縁層、３…絶縁線心、４…ケーブルコア、５…シース。
Claims (7)
- 非鉛の耐水性クロロプレンゴム組成物であって、
（Ａ）クロロプレンゴム１００重量部に対して、（Ｂ）湿式法シリカ１０〜４０重量部と、（Ｃ）合成ハイドロタルサイト３〜３０重量部とを含有することを特徴とする耐水性クロロプレンゴム組成物。 - 前記（Ａ）クロロプレンゴム１００重量部に対して、（Ｂ）湿式法シリカ１５〜３０重量部と、（Ｃ）合成ハイドロタルサイト５〜２０重量部とを含有することを特徴とする請求項１に記載の耐水性クロロプレンゴム組成物。
- さらに、前記（Ａ）クロロプレンゴム１００重量部に対して、脂肪酸の金属塩を０．５〜１０重量部含有することを特徴とする請求項１または２に記載の耐水性クロロプレンゴム組成物。
- 前記脂肪酸の金属塩が、亜鉛塩であることを特徴とする請求項３に記載の耐水性クロロプレンゴム組成物。
- 硬化物を７０℃の温水に２０日間浸漬したときの単位表面積あたりの吸水量が、７ｍｇ／ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の耐水性クロロプレンゴム組成物。
- 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の耐水性クロロプレンゴム組成物からなる被覆を有することを特徴とする電線・ケーブル。
- 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の耐水性クロロプレンゴム組成物からなる被覆を有することを特徴とする空港灯火設備回路用機器。
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