JP2023121444A - シラングラフトゴム組成物、シラン架橋ゴム組成物、電線・ケーブルおよびシラン架橋ゴム組成物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被覆材に用いられるベースポリマの成分である塩素化ポリエチレンにおいてシラン架橋方式を利用しながらも、成形不良につながる早期架橋が抑制されたシラングラフトゴム組成物、シラン架橋ゴム組成物およびこれを用いた電線・ケーブルを提供する。【解決手段】シランカップリング剤がグラフト共重合された塩素化ポリエチレンおよびシランカップリング剤がグラフト共重合されたエチレン系共重合樹脂が混合されたベースポリマと、焼成処理されたハイドロタルサイトを含む塩化水素捕捉剤と、を有するシラングラフトゴム組成物、該シラングラフトゴム組成物のシラン架橋ゴム組成物および導体２、絶縁層３、被覆層４を有し、被覆層４は上記シラン架橋ゴム組成物で構成されるケーブル１。【選択図】図１

Description

本発明は、シラングラフトゴム組成物、シラン架橋ゴム組成物、電線・ケーブルおよびシラン架橋ゴム組成物の製造方法に関する。

ゴム材料が被覆された汎用ケーブルとして、キャブタイヤケーブルが挙げられる。キャブタイヤケーブルは、使用用途により固定用と可動用に分類される。このうち可動用では、ケーブル自体が移動することから繰り返しの曲げに対する耐屈曲性または様々な環境下での擦れに対する耐摩耗性などが要求される。

電線・ケーブルの被覆材においては、耐熱性をはじめとした諸特性を向上させるために、被覆材であるポリマの分子間を化学的に結合させる架橋処理を施すことが多い。架橋処理は、被覆材料に予め架橋剤を配合することにより、ケーブル被覆後に熱や電子線などのエネルギーを加えることで行うことが多いが、いずれも大規模な設備や多大なエネルギーが必要となる。

これに対して、シラン架橋方式は、被覆材であるポリマ分子に予めシランカップリング剤を結合させておき（シラングラフト反応）、ケーブル被覆後に水分およびシラノール縮合触媒の作用でシラン同士を結合（ポリマ分子間での架橋が形成）させることから、大規模な設備や多大なエネルギーを必要としない経済性や環境性に優れた製法である。

柔軟性や耐久性が要求される用途においては被覆材として主にゴム材料が用いられ、上記シラン架橋方式による電線・ケーブルの製造も実施されている。電線・ケーブル被覆材に使用されるゴム材料は多岐にわたるが、その中でも塩素系ゴムは難燃性や耐油性に優れる高機能材料として知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、塩素系ゴムを用いた配合の特徴として、高温環境下において塩素が（塩化水素として）脱離することで著しい劣化を生じる可能性があるため塩化水素を捕捉するために塩化水素捕捉剤の添加が挙げられる。

我々は塩素系ゴムにおいて特に経済性の高い塩素化ポリエチレンを用いたシラン架橋技術の開発を進め、これまでに様々な発明を創出してきた。

特開２０１８－１７２５１４号公報

ところで、シラン架橋方式ではシランをポリマ分子に結合させるシラングラフト反応を行った後に、目的の形状に成形し、さらに水分およびシラノール縮合触媒の作用でシラン同士を結合・架橋させるという多段階的な処理により架橋が行われる。そのため、熱や電子線を用いた連続的な処理により架橋を行う他の架橋方式とは異なり、架橋反応工程が複雑であり、副反応の制御が難しいという問題がある。

特に、シラングラフト反応時に材料中に水が存在する場合、成形前に水によるシラン同士の結合（早期架橋）が進行して材料の流動性が低下するおそれがある。早期架橋は電線・ケーブルへの被覆時に成形不良の要因となり得るため、可能な限り抑制する必要がある。

そこで、本発明の目的は、シラン架橋方式を利用しながらも、成形不良につながる早期架橋が抑制されたシラングラフトゴム組成物、シラン架橋ゴム組成物およびこれを用いた電線・ケーブルを提供することにある。
その他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明のシラングラフトゴム組成物は、シランカップリング剤がグラフト共重合された塩素化ポリエチレンおよびシランカップリング剤がグラフト共重合されたエチレン系共重合樹脂が混合されたベースポリマと、焼成処理されたハイドロタルサイトを含む塩化水素捕捉剤と、を有する。
本発明のシラン架橋ゴム組成物は、上記シラングラフトゴム組成物のシラン架橋物である。

本発明の電線またはケーブルは、導体と、前記導体を被覆して保護する被覆層と、を有し、前記被覆層が、上記シラン架橋ゴム組成物で構成される。

本発明のシラン架橋ゴム組成物の製造方法は、シランカップリング剤がグラフト共重合された塩素化ポリエチレンおよびシランカップリング剤がグラフト共重合されたエチレン系共重合樹脂が混合されたベースポリマと、焼成処理されたハイドロタルサイトを含む塩化水素捕捉剤と、を有するシラングラフトゴム組成物を得る工程と、前記シラングラフトゴム組成物に、シラノール縮合触媒を加えた後、水分の作用によりシラン架橋させることによりシラン架橋ゴム組成物を得る工程と、を有する。

本発明を用いることにより、シラン架橋方式を利用しながらも、成形不良につながる早期架橋が抑制されたシラングラフトゴム組成物、シラン架橋ゴム組成物およびこれを用いた電線・ケーブルを提供することができる。

本発明の一実施の形態である、ケーブルの断面模式図である。 実施例で用いた、ケーブル製造（押出）工程を実施する押出機の概略構成を示した図である。

以下、実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

＜本発明者らの検討背景＞
層状複水酸化物ハイドロタルサイトは、塩化水素捕捉剤として塩素系ゴムを用いた電線・ケーブルの被覆材に広く適用されている。その塩化水素捕捉能はハイドロタルサイトの層状構造に由来しており、構造中に有する炭酸イオンなどの陰イオンとのイオン交換により塩素系ゴムから脱離した塩化水素を取り込む。

しかしながら、ハイドロタルサイトの構造中には水も保持されており、高温条件ではその層間水が脱離し、ハイドロタルサイトから放出される。層間水を放出する温度は組成により幅があるが一般的には１５０～２１０℃であり、シラングラフト温度と近い。そのため、ハイドロタルサイトを添加剤として用いた場合、シラン架橋方式では放出された水により早期架橋が促進されてしまう。
そこで、本発明者らは早期架橋を抑制するため以下の方法を考えた。

第一の方法は、塩化水素捕捉剤の変更である。ハイドロタルサイト以外に塩化水素捕捉剤として知られているエポキシ基含有化合物や三塩基性硫酸鉛などの鉛含有化合物、錫含有化合物、金属石鹸、酸化マグネシウムについて熱安定性試験を行い、その塩化水素捕捉能を評価した。その結果、金属石鹸および酸化マグネシウムはハイドロタルサイトに比べ塩化水素捕捉能が弱く、ハイドロタルサイト同等の性能を発現するためには使用量を大幅に増やす必要があることが分かった。エポキシ基含有化合物はハイドロタルサイトには劣るものの、良好な塩化水素捕捉能を示した。

しかし、ほとんどのエポキシ基含有化合物は液体であり、多量に添加した場合ケーブルの耐摩耗性などの特性に悪影響がでる可能性があることから実用的でない。そのほか、鉛含有化合物は環境性の面から実用は困難であり、錫含有化合物はシラン架橋反応の触媒として作用する可能性があるため混練時に添加することは好ましくない。

第二の方法は、ハイドロタルサイトの事前焼成処理である。ハイドロタルサイトは層間水を焼成処理により除去可能である。実際に、焼成処理されたグレードのハイドロタルサイトは各メーカにて製造されており、入手も容易である。焼成処理されたハイドロタルサイトについて、その塩化水素捕捉能およびグラフト温度付近での水分放出挙動を評価した結果、塩化水素捕捉能は従来用いていたハイドロタルサイトと遜色なく、一方で高温での水分放出量が大幅に減少するという望ましい結果が得られた。

そこで、本発明者らは、シラン架橋材料への適用を検討したところ、シランカップリング剤によりベースポリマをグラフト化する際に、早期架橋が抑制されることが明らかとなり、このように得られた知見を適用したシラングラフトゴム組成物およびシラン架橋ゴム組成物を見出した。

［シラングラフトゴム組成物］
本実施の形態のシラングラフトゴム組成物は、以下に説明するベースポリマと、塩化水素捕捉剤と、を含有する樹脂組成物であって、該ベースポリマは、原料となるポリマをシランカップリング剤によりグラフト共重合によりグラフト化させたものである。

（塩化水素捕捉剤）
このシラングラフトゴム組成物に用いられる塩化水素捕捉剤は、ベースポリマに含まれる塩素化ポリエチレンに由来する塩化水素を、捕捉して、樹脂の劣化を抑制する作用を有する成分である。本実施の形態においては、この塩化水素捕捉剤として、焼成処理されたハイドロタルサイトを含む点に特徴を有する。

ここで用いるハイドロタルサイトは、公知のハイドロタルサイトであれば特に限定されずに使用できる。ハイドロタルサイトは、層間に陰イオンを取り込む性質を持っている層状構造の化合物であり、通常、Ｍ^２＋ _１－ｘＭ^３＋ _ｘ（ＯＨ）_２Ａ^ｎ－ _ｘ／ｎ・ｍＨ_２Ｏの組成式で表わされ、結晶構造が層状構造をしており、２価（Ｍ^２＋）および３価（Ｍ^３＋）の金属の複合水酸化物からなる基本層と、その基本層間にアニオン（Ａ^ｎ－）と水を有する中間層からなる。

ハイドロタルサイトは、基本層の表層および層間にアニオンを吸着することが可能であり、その能力によって合成樹脂等に配合され、塩化水素捕捉剤としての効能を有する優れた安定剤となる。そして、本実施の形態においては、このハイドロタルサイトを焼成処理したものである。

このとき、ハイドロタルサイトの焼成処理は、２００℃以上の高温での一定時間の加熱処理を指す。

このようにして得られる焼成処理されたハイドロタルサイトは、グラフト温度付近の１５０～２１０℃において、層間水由来の質量減少率を小さくでき（水分の放出を抑制でき）、シラングラフトゴム組成物の早期架橋を生じさせることが抑制できる。早期架橋抑制の観点から、この質量減少率は、５％以下であることが好ましく、３％以下であることがより好ましい。ここでの質量減少率とは、熱重量測定装置を用いてハイドロタルサイトを窒素雰囲気にて室温から５００℃、毎分３℃の昇温速度で加熱した際の１５０℃と２１０℃到達時の質量差のことであり、この質量差は、ハイドロタルサイトの層間に含まれる水分量に相当する。

塩化水素捕捉剤としては、少なくとも上記の焼成処理されたハイドロタルサイト類を使用すればよいが、その他、エポキシ基含有化合物、三塩基性硫酸鉛などの鉛含有化合物、錫含有化合物、金属石鹸などの公知の塩化水素捕捉剤を併用することも可能である。

この塩化水素捕捉剤（ハイドロタルサイト）の添加量はベースポリマ１００質量部に対して、０．５～１０質量部とすることが好ましく、塩化水素捕捉能と経済性のバランスから１～３質量部とすることがより好ましい。

（ベースポリマ）
このシラングラフトゴム組成物に用いられるベースポリマは、シランカップリング剤がグラフト共重合された塩素化ポリエチレンと、シランカップリング剤がグラフト共重合されたエチレン系共重合樹脂と、を含んでなるものである。

ここで用いられるベースポリマの原料となる塩素化ポリエチレンは、公知の塩素化ポリエチレンであればよく、物性に限定を受けずに使用できる。

この塩素化ポリエチレンは、その塩素含有量は２０～４５質量％、ムーニー粘度１２０以下程度とすることが好ましく、難燃性や柔軟性のバランスから、塩素含有量は２５～４０質量％、ムーニー粘度は９０以下とするとより好ましい。

ここで用いられるベースポリマの原料となるエチレン系共重合樹脂は、公知のエチレン系共重合樹脂であればよく、例えば、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、エチレンメチルアクリレート共重合樹脂、エチレンエチルアクリレート共重合樹脂、エチレンプロピレン共重合体、エチレンプロピレンジエン共重合体や、これらの変性体またはこれらの混合物、等が挙げられる。

エチレン系共重合樹脂として、その物性に限定は受けないが、例えば、メルトマスフローレート（ＭＦＲ）が６ｇ／１０ｍｉｎ以下が好ましく、耐摩耗性向上の観点からメルトマスフローレート（ＭＦＲ）が１ｇ／１０ｍｉｎ以下がより好ましい。

上記説明したベースポリマの原料として用いる塩素化ポリエチレンとエチレン系共重合樹脂は、その混合割合を質量比で９０：１０～５０：５０とすることで、得られるシラン架橋ゴム組成物の加工性や可とう性などをバランスよく得ることができる。この質量比は、８０：２０～６０：４０が好ましい。

（シランカップリング剤）
ここで用いられるシランカップリング剤は、上記ポリマ原料となる樹脂にグラフト反応により結合させてシラン架橋性を付与するための化合物である。

シランカップリング剤としては、ラジカルへの付加反応を示す有機官能基とアルコキシ基を有するシランカップリング剤であればよく、例えば、ビニル基、メタクリル基、アクリル基、スチリル基などの有機官能基とメトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基を併せ持つ汎用のシランカップリング剤が使用できる。

このシランカップリング剤としては、具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ｐ－スチリルトリメトキシシランやこれらの混合物が挙げられるが、前述の有機官能基とアルコキシ基を併せ持っていればアルコキシオリゴマーでもよく、上記例示した化合物には何ら限定されない。

特に、ラジカルと反応する不飽和結合を分子中に有するシランカップリング剤において、比較的引火点が高く、ポリマへの混練時の火災安全性に優れる観点から、シランカップリング剤としては、メタクリル基含有シランカップリング剤を用いることが好ましく、より具体的には、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等を挙げることができる。

シランカップリング剤の添加量は、ポリマ原料１００質量部に対して、０．１～２０質量部が好ましく、１～１０質量部がより好ましい。このような含有量の範囲とすることで、ベースポリマ中に後述するシラン架橋により十分に架橋させることができるシラン化合物を導入できる。

（有機過酸化物）
ここで用いられる有機過酸化物は、上記ポリマ原料となる樹脂にシランカップリング剤をグラフトするための成分である。

ここで、有機過酸化物としては、上記目的で用いられる公知の有機過酸化物を用いることができ、例えば、ジクミルパーオキサイド、１，１－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｔ－ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ－アミルパーオキシイソプロピルカーボネート、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジ－ｔ－ブチルパーオキサイド、ジ－ｔ－アミルパーオキサイド、１，１－ジ（ｔ－アミルパーオキシ)シクロヘキサン、ｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキシルカーボネートなどが使用できる。これらは、単独または２種以上の組み合わせによる使用も可能である。

過酸化物の添加量は、ポリマ原料１００質量部に対して、０．０１～１質量部が好ましく、０．１～０．５質量部がより好ましい。このような含有量の範囲とすることで、ベースポリマ中に後述するシラン架橋により十分に架橋させることができるシラン化合物を導入できる。

（添加剤）
このシラングラフトゴム組成物には、上記成分に加え、さらに、可塑剤、滑剤、補強剤、充填剤、難燃剤といった添加剤を混合することができる。

可塑剤としては、例えば、フタル酸ビス（２－エチルヘキシル）、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジウンデシルなどのフタル酸系、アジピン酸ビス（２－エチルヘキシル）、アジピン酸ジイソノニル、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ビス（２－ブトキシエチル）などのアジピン酸系、ポリエステル系、リン酸系、エポキシ系、トリメリット酸系などが挙げられる。これらは、単独または２種以上の組み合わせによる使用も可能である。

滑剤としては、例えば、脂肪酸アミド（アマイド）系、ステアリン酸亜鉛、シリコーン、炭化水素系、エステル系、アルコール系、金属石けん系などが挙げられる。
補強剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカなどが挙げられる。

充填剤としては、例えば、珪藻土、焼成珪藻土、石英、クリストバライト、カオリナイト、カオリンクレー、焼成クレー、タルク、白雲母、ウォラストナイト、蛇紋石、パイロフィライト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、炭酸マグネシウム、ドロマイト、酸化アルミニウムなどが挙げられる。

難燃剤としては、例えば、金属水酸化物、ハロゲン系、リン系、アンチモン系等の難燃剤が挙げられる。

さらに、上記シラングラフトゴム組成物に対して、酸化防止剤やシラノール縮合触媒を加えることで耐熱性の向上や架橋反応の促進を図ることができる。ただし、これらは、シラングラフト反応を阻害、または成形不良の原因となり得ることから、最終成型時（電線・ケーブルの場合は導体やケーブルコアへの押出被覆時）にシラングラフトゴム組成物に添加し、混合するのが好ましい。

ここで、酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、フェノール／チオエステル系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、亜リン酸系酸化防止剤などが挙げられる。

ここで、シラノール縮合触媒としては、マグネシウムやカルシウムなどのII族、コバルト、鉄などのVIII族、もしくは錫、亜鉛、チタン等の元素や金属化合物、オクチル酸またはアジピン酸の金属塩、アミン系化合物、酸などが挙げられる。

シラノール縮合触媒として、より具体的には、ジオクチル錫ジネオデカノエート、ジブチル錫ジラウリレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクタエート、酢酸第一錫、カブリル酸第一錫、ナフテン酸鉛、カプリル酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、エチルアミン、ジブチルアミン、ヘキシルアミン、ピリジン、硫酸、塩酸などの無機酸、トルエンスルホン酸、酢酸、ステアリン酸、マレイン酸などの有機酸が使用される。

また、シラノール縮合触媒はシラングラフトゴム組成物に対して少量添加でよいため、高濃度マスターバッチとしてシラングラフトゴム組成物に加えることが品質安定性や工業的な観点から有用である。

シラノール縮合触媒の添加量は、ベースポリマ１００質量部に対して、０．０１～１質量部が好ましく、０．０２～０．４質量部がより好ましい。このような含有量の範囲とすることで、ベースポリマ中に導入されたシラン化合物を効率よく架橋反応させてシラン架橋物を得ることができる。

（シラングラフトゴム組成物の製造方法）
上記シラングラフトゴム組成物について説明した原料成分、添加成分等を含有する樹脂組成物に対し、シランカップリング剤をベースポリマにグラフト処理することでシラングラフトゴム組成物が得られる。

このグラフト処理は、例えば、塩素化ポリエチレンとエチレン系共重合樹脂とを含む原料ポリマと、原料ポリマにシラン架橋性を付与するためのシランカップリング剤と、過酸化物と、を含有する樹脂組成物を、原料ポリマの融点以上、上記過酸化物の分解温度未満の温度で混練し、混練後、過酸化物の分解温度以上の温度に加熱し、原料ポリマにシランカップリング剤をグラフト反応により導入することで実施できる。

上記のようなグラフト処理によりシラングラフトゴム組成物を製造する際に、まず、原料ポリマが融解し、かつ過酸化物の分解温度未満で予めシランカップリング剤、過酸化物が混練される。その後に、過酸化物の分解温度以上に加熱、混練してシランカップリング剤を原料ポリマにグラフトさせることで、グラフト処理時やグラフト後の樹脂組成物への過剰な熱量の印加を回避することができる。

なお、ここで、過酸化物の分解温度とは、過酸化物の１分間半減期温度から３０℃低い温度と定義する。すなわち、混練時において、過酸化物の分解温度未満とすることで、過酸化物の熱分解が生じにくい温度として配合された成分を十分に混練し、その後、グラフト反応をさせるために、過酸化物の分解温度以上に加熱し、過酸化物を分解させてベースポリマを効率的にグラフト化させることができる。

このとき、グラフト処理の温度は、過酸化物の１分間半減期温度以上とすることが好ましい。また、グラフト処理の時間は、そのグラフト処理の温度における過酸化物が半減する時間（過酸化物の半減期時間）の３倍以上の時間が好ましく、４倍以上がより好ましく、５倍以上がさらに好ましく、６倍以上が特に好ましい。

また、これと並行して、マスターバッチペレットを作製すると好ましい。このマスターバッチペレットとしては、上記シラングラフト樹脂組成物と混合したときに、本実施の形態において不具合が生じないポリマ材料であれば特に限定されずに用いることができる。このポリマ材料としては、上記ベースポリマと同一の成分でもよいし、異なる成分でもよい。

このようなポリマ材料（塩素系材料の場合には塩化水素捕捉剤も用いることができる）と酸化防止剤、シラノール縮合触媒等を、ニーダ等により混練し、ペレット形状に造粒すればよい。ポリマはメイン材料と同じ塩素化ポリエチレンとエチレン系共重合樹脂を使用してもよいし、その他の樹脂材料でもよく、特に限定を受けない。また、ペレット同士の粘着を防止するために離型剤を用いてもよい。

［シラン架橋ゴム組成物］
上記のようにして得られたシラングラフトゴム組成物は、さらに、シランカップリング剤によりグラフト化したベースポリマをシラン架橋することによりシラン架橋ゴム組成物とすることができる。シラン架橋は、ベースポリマに導入されたシラン化合物のアルコキシシリル基を、シラン架橋触媒と水分の存在下、縮合反応させることにより形成でき、これによりポリマ分子同士が架橋する。

（シラン架橋ゴム組成物の製造方法）
上記説明した、シラングラフトゴム組成物のペレットとマスターバッチペレットを押出装置に投入し、これらを混練することで、マスターバッチペレットに含まれるシラノール縮合触媒および水分の作用により、シラングラフトゴム組成物同士をシラン架橋させて、シラン架橋ゴム組成物とできる。

以上のように、樹脂組成物の配合処方を所定のものとすることで、電線・ケーブルの被覆材として求められる難燃性、電気絶縁性について好適な特性を有するシラン架橋ゴム組成物を得ることができる。

［電線・ケーブル］
本実施の形態における電線・ケーブルは、導体と、導体を被覆して保護する被覆層と、を有し、被覆層を、上記説明した本実施の形態のシラン架橋ゴム組成物とする。被覆層は、導体を直接被覆して電線とすることもでき、導体と、その導体を被覆する絶縁層の上に間接的に被覆してケーブルとすることもできる。

本発明の一実施の形態であるケーブルの断面図を、図１に示した。図１に示したように、ケーブル１は、導体２と、絶縁層３と、被覆層４と、を有して構成される。

導体２は、通常用いられる金属線であればよく、例えば、銅線、銅合金線、アルミニウム線、金線、銀線などを用いることができる。また、導体２として、金属線の周囲にニッケルなどの金属めっきを施したものを用いてもよい。さらに、導体２として、金属線を撚り合わせた撚り導体を用いることもできる。

絶縁層３は、ケーブルに通常用いられる絶縁材料で形成されていればよく、特に限定されるものではない。この絶縁層３の絶縁材料としては、エチレン－プロピレン共重合体組成物、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、架橋ポリエチレン、天然ゴム・合成ゴム等が挙げられる。
被覆層４は、上記した本実施の形態で説明したシラン架橋ゴム組成物で形成される。

このケーブルの製造方法としては、押出機を用いて、導体２上に形成された絶縁層３の外周に上記説明したシラングラフトゴム組成物で被覆することによりケーブル１を製造できる。より具体的には、その押出被覆工程にて、シランカップリング剤をグラフト処理したシラングラフトゴム組成物と、シラン縮合触媒を含む樹脂組成物と、を混合するいわゆる２ショットシラン架橋製法を用いることができる。押出被覆工程後、自然保管もしくは１００℃以下の蒸気室に入れて被覆材に水分を供給することでシラン架橋反応を進行させ最終製品が得られる。

図２は、本実施の形態におけるケーブルを作製する押出機の一例として、その概略構成を示した図である。図２に示すように、押出機１１は、シリンダ２０と、シリンダ２０内に軸回転可能に設けられたスクリュ１３と、シリンダ２０内に材料を供給するホッパ１２とクロスヘッド１６とを備えている。また、押出機１１は、クロスヘッド１６とスクリュ１３との間のネック１５と、ネック１５とスクリュ１３との間のブレーカプレート１４とを備えている。クロスヘッド１６は、ダイス１７を有しており、クロスヘッド１６内を通過する電線（絶縁体で被覆された導体）を撚りあわせたケーブルコア１８が、クロスヘッド１６内にてシースにより被覆され、ダイス１７を通過してケーブル１９（ケーブル１）としてクロスヘッド１６内から引き出される。

このようにして得られるケーブルは、例えば、図１に示した構成のケーブルであり、特に多芯ケーブルにおいて電気用品安全法（別表第一）やＪＩＳ Ｃ３３２７に規定される導体断面積３８ｍｍ^２以下のサイズの電線を有するものに好適である。

次に、本実施の形態について、実施例および比較例を参照しながら詳細に説明する。

［実施例１、比較例１］
原料ポリマへのシランカップリング剤および各種添加剤の混練、シラングラフト処理、架橋触媒マスターバッチの作製、さらに作製した各コンパウンドを用いたケーブルの製造、架橋処理は以下のとおりに実施した。以下の条件は一例であり、何ら限定されるものではない。

（樹脂組成物の調製、およびグラフト処理）
容量２５Ｌの加圧式ニーダ（ニーダ槽は１００℃に温調）へ、表２に示した配合に基づいて、塩素化ポリエチレン、エチレン系共重合樹脂、シランカップリング剤、有機過酸化物、塩化水素捕捉剤、可塑剤、滑剤、補強剤、充填剤、難燃剤等を投入し、ロータ回転数１０ｒｐｍ、１０分間加圧混練した。

ここで、有機過酸化物は予めシランカップリング剤に溶解させておくことでポリマへの有機過酸化物の分散性向上、投入時にはシランカップリング剤（有機過酸化物を溶解）を補強剤などのフィラーに浸み込ませることでニーダ槽へのシランカップリング剤の吸着低減を図ることができる。また、エチレン系共重合樹脂を混練の終期に投入することで添加剤混練時の材料粘度を上げて添加剤の分散性を向上することが可能となる。なお、これらの条件は一例であり限定されるものではない。

次いで、上記混練後、同装置（容量２５Ｌの加圧式ニーダ、ニーダ槽は１００℃に温調）を用いてロータ回転数３０ｒｐｍで材料温度が１８０℃となるまで混練昇温させる。この操作は上記混練後に材料を排出せずに連続で行うことが可能である。１８０℃到達後は回転数を低減し、３分３０秒等温混練することで動的にポリマへシランカップリング剤をグラフトさせる。

グラフト完了後は速やかに材料を単軸押出機ホッパへ排出し、ストランド状に押出、水冷後ペレタイズすることでシラングラフト組成物のペレットを作製する。ここで、造粒方法としては上記に限定されず、例えば水冷せずにホットカット設備を用いてペレットを作製してもよい。また、ペレット同士の粘着を防止するために離型剤を使用することができる。離型剤はその成分や粉状、液状、ミスト状など形状も問わないが、例えば経済性を考慮してタルクなどを用いると効果的である。

（マスターバッチペレットの作製）
なお、このマスターバッチペレット（表２における架橋触媒であるマスターバッチ）は、表３に示した配合で、次のように調製した。

上記と同じ容量２５Ｌの加圧式ニーダ（ニーダ槽は１００℃に温調）にポリマ（塩素系材料の場合には塩化水素捕捉剤も用いることができる）と酸化防止剤、シラノール縮合触媒等を投入し、回転数１０ｒｐｍで１０分間加圧混練を行う。混練後の材料をニーダ槽から排出し、ストランド状に押出、水冷後ペレタイズすることで架橋触媒としてのマスターバッチペレットを作製した。ポリマはメイン材料と同じ塩素化ポリエチレンとエチレン系共重合樹脂を使用してもよいし、その他の樹脂材料でもよく、特に限定を受けない。上記シラングラフト処理と同様に混練後の材料はペレット形状に造粒され、ペレット同士の粘着を防止するために離型剤を用いてもよい。

ここでも、造粒方法としては上記に限定されず、例えば水冷せずにホットカット設備を用いてペレットを作製してもよい。

本実施例および比較例において、図２に示した押出機１１を使用し、次のようにケーブルを製造した。表１には、ケーブル押出工程での押出条件を示している。このとき、シリンダ１～５は、上から順番にホッパ側からヘッド側に接続されシリンダ２０を構成している。

（ケーブルの製造および架橋処理）
スズめっき軟銅線を複数本撚り合わせた導体断面積３８ｍｍ^２（外径９．１ｍｍ）の導体上に絶縁体としてエチレン－プロピレンゴム共重合体組成物を厚さ１．２ｍｍで押出被覆し架橋した線心を得た。この線心を３本撚りしたケーブルコアに、上記した各例におけるシラングラフトゴム組成物およびマスターバッチのペレットをドライブレンドしたものをスクリュ径９０ｍｍの単軸押出機を使用して、表１に記載の条件で、厚さ３．０ｍｍに押出被覆することでケーブルを作製した（仕上がり外径約３１ｍｍ）。作製後のケーブルは６０℃、飽和水蒸気雰囲気にて２４時間保管することで架橋処理を行った。

上記の混練やグラフト処理を達成するためには、ニーダ以外でもロール機や押出機、ミキサー、オートクレーブなど一般に使用される混練、反応装置であれば特に限定されることはなく、これらの混練、グラフト処理条件についても何ら上記に限定されるものではない。同様にケーブル製造についても一例であり、押出機やケーブルコア、ケーブル構造、架橋処理条件は何ら上記に限定されるものではない。

［特性の評価］
作製した混練後のコンパウンド、架橋処理後のケーブルについて以下のとおり評価を行った。この評価結果は、組成とともに表２に併せて示した。

（１）シラングラフト前後のムーニー粘度の差
ムーニー粘度計を用いてシラングラフト前のゴム組成物およびシラングラフトゴム組成物のムーニー粘度を測定した。シラングラフト中にハイドロタルサイトから水が放出された場合、その水により早期架橋が起こり、ゴム組成物の流動性が低下、ムーニー粘度が増加する。したがってシラングラフト前のゴム組成物のムーニー粘度を基準とし、シラングラフトゴム組成物のムーニー粘度との差分を該シラングラフトゴム組成物における早期架橋の指標として評価した。測定はＬ形ロータを用い、回転速度２ｒｐｍ、予熱時間１分、試験時間４分、加熱温度１３０℃の条件で行った。ムーニー粘度の差分が１０未満であるものを良（表２での記号表記○）とし、１０以上であるものを不良（表２での記号表記×）とした。

（２）外観
シラングラフト組成物の外観を目視観察し、外観が良好であるものを良（表２での記号表記○）、ツブや荒れが見られるものを不良（表２での記号表記×）とした。

（３）総合判定
上記（１）～（２）で示した特性において、全ての特性が良であったものを合格（表２での記号表記○）、どれかひとつでも不良となったものを不合格（表２での記号表記×）として表記した。

表２に示す製品のうち、＊１：「エラスレン２５２Ｂ」は昭和電工社製、＊２：「ＶＦ－１２０Ｔ」は宇部丸善ポリエチレン社製、＊３：「ＫＢＭ－５０３」（３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン）は信越化学工業社製、＊４：「ＤＣＰ」(ジクミルペルオキシド)は日油社製、＊５：「マグセラー１」（ハイドロタルサイト；質量減少率１２．３％）は協和化学工業社製、＊６：「ＨＴ－９」（ハイドロタルサイト（焼成処理）；質量減少率１．１％）は堺化学工業製、＊７：「カーボンブラック」（算術平均粒子径：６８ｎｍ）は日鉄カーボン社製、である。また、「マスターバッチ」は、各例において、次の表３に示す配合とした混合物である。

ここで、ハイドロタルサイトの質量減少率とは、熱重量測定装置（リガク社製：ＴＧ－８１２１）を用いて、窒素雰囲気下、室温（２５℃）から毎分３℃の速度で５００℃まで加熱した際の、１５０℃到達時の質量減少率と２１０℃到達時の質量減少率の差分（ハイドロタルサイト層間からの脱水による質量減少分に相当）である。

上記結果から、焼成処理されたハイドロタルサイトを用いることでシラングラフト反応前後のムーニー粘度の差分が減少、すなわち早期架橋が低減するとともに、外観が改善することが分かった。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１、１９ ケーブル
２ 導体
３ 絶縁層
４ 被覆層
１１ 押出機
１２ ホッパ
１３ スクリュ
１４ ブレーカプレート
１５ ネック
１６ クロスヘッド
１７ ダイス
１８ ケーブルコア
２０ シリンダ

Claims (11)

1. シランカップリング剤がグラフト共重合された塩素化ポリエチレンおよびシランカップリング剤がグラフト共重合されたエチレン系共重合樹脂が混合されたベースポリマと、焼成処理されたハイドロタルサイトを含む塩化水素捕捉剤と、を有するシラングラフトゴム組成物。
2. 請求項１に記載のシラングラフトゴム組成物において、
   前記エチレン系共重合樹脂が、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂またはエチレンエチルアクリレート共重合樹脂である、シラングラフトゴム組成物。
3. 請求項１または２に記載のシラングラフトゴム組成物において、
   前記シランカップリング剤は、有機官能基としてメタクリル基を含有する、シラングラフトゴム組成物。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のシラングラフトゴム組成物において、
   さらに、オクチル錫化合物を含有するシラノール縮合触媒を含むマスターバッチを有する、シラングラフトゴム組成物。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のシラングラフトゴム組成物のシラン架橋物であるシラン架橋ゴム組成物。
6. 請求項５に記載のシラン架橋ゴム組成物において、
   前記エチレン系共重合樹脂が、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂またはエチレンエチルアクリレート共重合樹脂である、シラン架橋ゴム組成物。
7. 請求項５または６に記載のシラン架橋ゴム組成物において、
   前記シランカップリング剤は、有機官能基としてメタクリル基を含有する、シラン架橋ゴム組成物。
8. 請求項５～７のいずれか１項に記載のシラン架橋ゴム組成物において、
   前記シラングラフトゴム組成物は、さらに、オクチル錫化合物を含有するシラノール縮合触媒を含むマスターバッチを有する、シラン架橋ゴム組成物。
9. 導体と、前記導体を被覆して保護する被覆層と、を有し、
   前記被覆層が、請求項５～８のいずれか１項に記載のシラン架橋ゴム組成物で構成される、電線またはケーブル。
10. シランカップリング剤がグラフト共重合された塩素化ポリエチレンおよびシランカップリング剤がグラフト共重合されたエチレン系共重合樹脂が混合されたベースポリマと、焼成処理されたハイドロタルサイトを含む塩化水素捕捉剤と、を有するシラングラフトゴム組成物を得る工程と、
    前記シラングラフトゴム組成物に、シラノール縮合触媒を加えた後、水分の作用によりシラン架橋させることによりシラン架橋ゴム組成物を得る工程と、
    を有するシラン架橋ゴム組成物の製造方法。
11. 請求項１０に記載のシラン架橋ゴム組成物の製造方法において、
    前記シラノール縮合触媒は、オクチル錫化合物であって、かつ、マスターバッチとしてポリマに混合された状態で、前記シラングラフトゴム組成物に加えられる、シラン架橋ゴム組成物の製造方法。

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