JP2013023518A - クロロプレンゴム組成物及びケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】低圧下で加硫しても、発泡が十分に抑制されるシースを備えたケーブルを製造できるクロロプレンゴム組成物、及びこれを用いて得られるケーブルを提供すること。
【解決手段】クロロプレンゴムと、加硫剤と、乾式シリカとを含むクロロプレンゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、クロロプレンゴム組成物及びケーブルに関する。

クロロプレンゴムは、難燃性や耐油性に優れることから、ケーブルのシースとして用いられる。ケーブルのシースにおいては、難燃性や耐油性だけでなく、耐水性が求められることもある。このため、例えば下記特許文献１では、シースの耐水性を高めるために、クロロプレンゴムに対して所定の割合でハイドロタルサイトなどの加硫剤及び湿式シリカを配合したクロロプレンゴム組成物を用いることが提案されている。

特開２００８−２３１２４８号公報

ところで、クロロプレンゴム組成物を用いてケーブルを製造する場合、クロロプレンゴム組成物を導体の外周上に直接又は他の被覆を介して押出被覆した後、高圧（２ＭＰａ以上）下で加硫する方法と、低圧（０．３５ＭＰａ以下）下で加硫する方法とが知られている。これらの方法のうち、使用エネルギーの低減や安全性、ケーブルへの損傷防止の観点からは、低圧下で加硫する方法が望ましい。

しかし、上記特許文献１に記載のクロロプレンゴム組成物は、導体上に被覆した後、低圧下で加硫する場合、以下に示す課題を有していた。

すなわち、上記クロロプレンゴム組成物は、得られるケーブルのシースにおいて発泡を生じさせるという問題があった。ここで、シースにおいて発泡が生じることは、シースの機械強度の著しい低下につながる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低圧下で加硫しても、発泡が十分に抑制されるシースを備えたケーブルを製造できるクロロプレンゴム組成物、及びケーブルを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題が生じる原因について検討した結果、特許文献１に記載のクロロプレンゴム組成物においては湿式シリカが含まれており、クロロプレンゴム組成物を低圧下に加硫することで湿式シリカ中の水分が気化して発泡を生じさせるのではないかと考えた。そこで、本発明者は、さらに鋭意研究を重ねた結果、下記発明によって上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、クロロプレンゴムと、加硫剤と、乾式シリカとを含むクロロプレンゴム組成物である。

このクロロプレンゴム組成物によれば、導体を含むコア部をクロロプレンゴム組成物で被覆した後、このクロロプレンゴム組成物を加硫することによってシースを形成し、ケーブルを製造する場合に以下の効果が奏される。すなわち、乾式シリカ中に保有される水分量が十分に少ないため、加硫を低圧下で行っても、シースにおいて発泡が十分に抑制される。このため、発泡が十分に抑制されるシースを備えたケーブルを製造することができる。

上記クロロプレンゴム組成物においては、前記乾式シリカが、シリカの表面を疎水処理してなるものであることが好ましい。乾式シリカは、シリカの表面を疎水処理してなるものであるため、製造されたケーブルを水中に浸漬しても、乾式シリカによって、水分子がシースの内部に取り込まれることが十分に抑制される。このため、優れた耐水性を有するシースを備えたケーブルを製造することができる。

上記クロロプレンゴム組成物においては、前記加硫剤が鉛丹、ハイドロタルサイト及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。この場合、加硫剤が酸化マグネシウムなどの加硫剤である場合に比べて、より優れた耐水性を有するシースを備えたケーブルを製造することができる。

クロロプレンゴム組成物中の水分量は、質量比で２，５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。この場合、クロロプレンゴム組成物で導体を含むコア部を被覆し、低圧下で加硫してシースを形成し、ケーブルを製造しても、クロロプレンゴム組成物中の水分量が２，５００ｐｐｍを超える場合に比べて、シースにおいて発泡がより一層十分に抑制される。このため、より一層優れた機械強度を有するシースを備えたケーブルを製造することができる。

また本発明は、導体を含むコア部と、前記コア部上に設けられ、上述したクロロプレンゴム組成物で前記コア部を被覆し前記クロロプレンゴム組成物を加硫してなるシースとを備えるケーブルである。

このケーブルによれば、シースが、上述したクロロプレンゴム組成物でコア部を被覆しクロロプレンゴム組成物を加硫してなるため、加硫が低圧下で行われても、発泡が十分に抑制されたシースを備えたケーブルが実現される。

なお、本発明において、「水分量」は、クロロプレンゴム組成物を１ｍｍ角に切断し、この１ｍｍ角のクロロプレンゴム組成物について、１２５℃中でＪＩＳＫ０１１３に準拠したカールフィッシャー水分計で測定された水分量を言うものとする。

本発明によれば、低圧下で加硫しても、発泡が十分に抑制されるシースを備えたケーブルを製造できるクロロプレンゴム組成物、及びこれを用いて得られるケーブルが提供される。

本発明のケーブルの一実施形態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図１を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明に係るケーブルの一実施形態を示す断面図である。図１に示すように、ケーブル１０は、内部導体１からなるコア部２と、コア部２上に設けられ、クロロプレンゴム組成物でコア部２を被覆しクロロプレンゴム組成物を加硫してなるシース３とを備える。ここで、クロロプレンゴム組成物は、クロロプレンゴムと、加硫剤と、乾式シリカとを含む。

このケーブル１０によれば、シース３が、上記クロロプレンゴム組成物でコア部２を被覆しクロロプレンゴム組成物を加硫してなるため、加硫が低圧下で行われても、発泡が十分に抑制されたシース３を備えたケーブル１０が実現される。

ケーブル１０は以下のようにして得られる。

［準備工程］
まず内部導体１からなるコア部２を準備する。

内部導体１は、１本の素線のみで構成されてもよく、複数本の素線を束ねて構成されたものであってもよい。また、内部導体１は、導体径や導体の材質などについて特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜定めることができる。

［シース形成工程］
次に、コア部２上にシース３を形成する。シース３は、以下のようにして得ることができる。

＜被覆工程＞
まずコア部２上に、クロロプレンゴム組成物を例えば押出被覆する。クロロプレンゴム組成物は、上述したように、クロロプレンゴムと、加硫剤と、乾式シリカとを含む。

（加硫剤）
加硫剤としては、例えばハイドロタルサイト、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などの金属酸化物又は鉛丹を用いることができる。中でも、優れた耐水性を有することからから、鉛丹、ハイドロタルサイト、酸化亜鉛又はこれらの２種以上の混合物を用いることが好ましい。

加硫剤が鈴丹である場合、加硫剤は、クロロプレンゴム１００質量部に対して、１０〜１５質量部の割合で配合されることが好ましい。加硫剤の配合割合が上記範囲内にあると、１０質量部未満である場合に比べて、シース３がより優れた耐水性を有する。また加硫剤の配合割合が上記範囲内にあると、１５質量部を超える場合に比べて、クロロプレンゴム組成物の加硫時間をより短くすることが可能となり、ケーブル１０の生産性がより高くなる。

また、加硫剤がハイドロタルサイトである場合、加硫剤は、クロロプレンゴム１００質量部に対して、２〜５質量部の割合で配合されることが好ましい。加硫剤の配合割合が上記範囲内にあると、２質量部未満に比べてクロロプレンゴム組成物の加硫時間をより短くすることが可能となり、ケーブル１０の生産性がより高くなる。また加硫剤の配合割合が上記範囲内にあると、５質量部を超える場合に比べて、クロロプレンゴム組成物中の水分量が少なくなり、シース３における発泡がより十分に抑えられる。

（乾式シリカ）
乾式シリカは、乾式法によって得られるシリカである。乾式法としては、例えば燃焼法やアーク法が挙げられる。

乾式シリカは、乾式法によって得られるシリカの表面を疎水処理してなるものであることが好ましい。乾式シリカは、シリカの表面を疎水処理してなるものであるため、製造されたケーブル１０を水中に浸漬しても、乾式シリカによって、水分子がシース３の内部に取り込まれることが十分に抑制される。このため、優れた耐水性を有するシース３を備えたケーブル１０を製造することができる。

シリカの表面を疎水処理してなるものとは、シリカの表面が下記一般式（１）で表されるシラン化合物で処理されてなるものを言う。

（式（１）中、Ｒ^１及びＲ^２はそれぞれ独立に、炭素原子数１〜３のアルキル基又は炭素原子数２又は３のアルケニル基を表し、Ｒ^３は、炭素原子数１〜３のアルキル基、炭素原子数２〜３のアルケニル基、又はシリカのＯＨ基と反応する官能基を表し、Ｒ^４は、シリカのＯＨ基と反応する官能基を表す。）

上記アルキル基としては、上述したように、炭素原子数１〜３のアルキル基が用いられる。アルキル基としては、具体的にはメチル基又はエチル基を用いることが可能である。

上記アルケニル基としては、上述したように、炭素原子数２又は３のアルケニル基が用いられる。アルケニル基としては、具体的にはビニル基又はプロペニル基を用いることが可能である。

シリカのＯＨ基と反応する官能基としては、例えば水素原子、ハロゲン基及びアルコキシ基が挙げられる。

上記一般式（１）で表されるシラン化合物の具体例としては、ジメチルシラン及びトリメチルシランなどが挙げられる。

乾式シリカは、クロロプレンゴム１００質量部に対して、５〜２０質量部の割合で配合されることが好ましく、１０〜２０質量部の割合で配合されることがより好ましい。乾式シリカの配合割合が上記範囲内にあると、５質量部未満である場合に比べて、補強剤である乾式シリカが十分に配合されているので強度がより大きくなる。また、乾式シリカの配合割合が上記範囲内にあると、２０質量部を超える場合に比べて、乾式シリカが凝集せず、凝集部分からゴムが割れてしまうことをより抑制することができる。

クロロプレンゴム組成物中の水分量は２，５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。この場合、クロロプレンゴム組成物で内部導体１からなるコア部２を被覆しクロロプレンゴム組成物を低圧下で加硫してシース３を形成しケーブル１０を製造しても、クロロプレンゴム組成物中の水分量が２，５００ｐｐｍを超える場合に比べて、シース３において発泡がより一層十分に抑制される。このため、より一層優れた機械強度を有するシース３を備えたケーブル１０を製造することができる。

なお、クロロプレンゴム組成物は、必要に応じ、乾式シリカ以外の無機フィラー（クレー、カーボンブラックなど）、加硫促進剤、滑剤、軟化剤、老化防止剤などの添加剤をさらに含んでいてもよい。

＜加硫工程＞
次に、クロロプレンゴム組成物を加硫させる。

このとき、コア部２にクロロプレンゴム組成物を被覆してなる未加硫ケーブルを加硫管中に収容し、加硫管中に不活性ガスを導入し、不活性ガスでケーブルを加圧しながらクロロプレンゴム組成物を加硫させる。

不活性ガスとしては、ヘリウムガス、窒素ガスなどが挙げられるが、窒素ガスが好ましく用いられる。不活性ガスは、加硫管の内部を不活性雰囲気に保持しクロロプレンゴム組成物の酸化を十分に抑制することから、加硫管中に連続的に流通させることが好ましい。

未加硫ケーブルの加圧は、通常は０．３〜０．６ＭＰａの圧力で行われる。

加硫の温度は、通常は１６０〜３５０℃の範囲で、好ましくは２００〜３５０℃の範囲で、クロロプレンゴム組成物中の加硫剤に応じて適宜選択される。

加硫の時間は、通常は１〜４０分の範囲で、好ましくは１〜１５分の範囲で、クロロプレンゴム組成物中の加硫剤に応じて適宜選択される。

こうしてケーブル１０が得られる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、コア部２は内部導体１からなっているが、コア部２は、内部導体１と、内部導体１を被覆する絶縁層とを含むものであってもよく、コア部２は、内部導体１と、内部導体１を被覆する絶縁層と、外部導体としての編組と、さらに編組を被覆する絶縁層とを含むものであってもよい。ここで、絶縁層としては、ケーブルの電気特性を向上させる観点から、エチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）を加硫させてなるものが好ましいが、ＥＰゴム以外の樹脂（例えばブチルゴム又はニトリルゴムを用いてもよい。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜８及び比較例１）
まず、クロロプレンゴム、湿式シリカ、乾式シリカ、クレー、カーボンブラック、鉛丹、ハイロドタルサイト及び酸化亜鉛を準備し、これらを表１に示す組成で混練し、クロロプレンゴム組成物を用意した。なお、表１において、特に示さない限り、数値の単位は質量部である。また湿式シリカ及び乾式シリカとしては、下記のものを用いた。
（１）湿式シリカ
東ソーシリカ社製ニプシルＶＮ３
水分量：６３０００ｐｐｍ
（２）乾式シリカ
日本アエロジル社製アエロジルＲ９７４
水分量：２５００ｐｐｍ
シリカを表面処理しているシラン化合物：ジメチルシラン

上記のようにして得られた実施例１〜８及び比較例１で得られたクロロプレンゴム組成物について、以下の特性を評価した。

［特性評価］
（１）吸水性
クロロプレンゴム組成物について以下のようにして吸水性の試験を行った。

すなわち、まず１６０℃で４０分間プレス加硫を行い、長さ２００ｍｍ、幅２００ｍｍ、厚さ２ｍｍのシートを作製した。次に、このシートから、長さ３５ｍｍ、幅３５ｍｍ、厚さ２ｍｍの吸水試験用試験片を打ち抜いた。そして、この試験片について、６０℃の温水（真水）中に浸漬する前の重量を測定した。また試験片を６０℃の温水に浸漬してから３日間経過後、１０日間経過後にそれぞれ温水中から取り出して重量を測定した。そして、下記式：
吸水率（％）＝（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１×１００
（上記式中、Ｗ１は試験前の重量、Ｗ２は試験後の重量を表す）
に基づいて吸水率を算出した。結果を表１に示す。

（２）クロロプレンゴム組成物の水分量
クロロプレンゴム組成物約０．５ｇを１ｍｍ角に切断し、このクロロプレンゴム組成物について、１２５℃でＪＩＳＫ０１１３に準拠したカールフィッシャー水分計を用いて水分量を測定した。結果を表１に示す。

（３）シースにおける発泡の有無
まず以下のようにしてケーブルを製造した。すなわちはじめに、外径０．６６５ｍｍの素線１２本を撚り合わせた撚線からなる内部導体を準備した。次いで、エチレンプロピレンゴム１００質量部に対して加硫促進剤５質量部、カーボンブラック３．５質量部、老化防止剤１．５質量部、滑剤１質量部、軟化剤１０質量部、タルク８０質量部配合してなる絶縁層形成用組成物を準備した。続いて、絶縁層形成用組成物を内部導体上に押出被覆し、第１の未加硫絶縁層を形成した。次に、第１の未加硫絶縁層を錫メッキ銅線からなる編組で被覆した。続いて、上記絶縁層形成用組成物で編組を被覆し、第２の未加硫絶縁層を形成した。その後、実施例１〜８及び比較例１のクロロプレンゴム組成物を押出機に投入して７０℃に加熱した後、このクロロプレンゴム組成物で第２の未加硫絶縁層を押出被覆して未加硫ケーブルを得た。次に、未加硫ケーブルを、内径２０ｃｍ、長さ２０ｍの加硫管中に収容した。そして、加硫管中に窒素ガスを連続的に導入し、窒素ガスで未加硫ケーブルを０．３５ＭＰａで加圧しながら、３４５℃で２分（線速１０ｍ／ｍｉｎ）、第１の未加硫絶縁層、第２の未加硫絶縁層及びクロロプレンゴム組成物を一括加硫させて、編組の内側に第１の加硫絶縁層を、編組のすぐ外側に第２の加硫絶縁層を、第２の加硫絶縁層の上にシースを形成した。こうしてケーブルを得た。こうして得られたケーブルを切断し、切断面を目視にて観察した。そして、切断面において、発泡が見られなければ合格とし、発泡が見られれば不合格とした。結果を表１に示す。なお、表１において、合格は「○」で表し、不合格は「×」で表した。

表１に示す結果より、実施例１〜８のクロロプレンゴム組成物は、比較例１のクロロプレンゴム組成物と比較して、吸水率が十分に小さく抑えられていることが分かった。また、実施例１〜８のクロロプレンゴム組成物は、低圧下で加硫しても、得られるケーブルのシースにおいて発泡が見られなかった。これに対し、比較例１のクロロプレンゴム組成物は、低圧下で加硫すると、得られるケーブルのシースにおいて発泡が見られた。

このことから、本発明のクロロプレンゴム組成物は、発泡が十分に抑制されるシースを備えたケーブルを製造できることが確認された。

１…内部導体
２…コア部
３…シース
１０…ケーブル

Claims (5)

1. クロロプレンゴムと、加硫剤と、乾式シリカとを含むクロロプレンゴム組成物。
2. 前記乾式シリカが、シリカの表面を疎水処理してなる、請求項１に記載のクロロプレンゴム組成物。
3. 前記加硫剤が鉛丹、ハイドロタルサイト及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１又は２に記載のクロロプレンゴム組成物。
4. 前記クロロプレンゴム組成物中の水分量が質量比で２，５００ｐｐｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のクロロプレンゴム組成物。
5. 導体を含むコア部と、
   前記コア部上に設けられ、請求項１〜４のいずれか一項に記載のクロロプレンゴム組成物で前記コア部を被覆し前記クロロプレンゴム組成物を加硫してなるシースと、
   を備えるケーブル。
   

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