JP6328113B2

JP6328113B2 - ケーブル充填材組成物

Info

Publication number: JP6328113B2
Application number: JP2015524759A
Authority: JP
Inventors: フリーデル，イェルク
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: US10189975B2; US20150166766A1; RU2638441C2; JP2015527448A; BR112015002105A2; EP2880139A1; CN104583380A; RU2015106992A; WO2014020007A1; EP2880139B1; BR112015002105B1

Description

本発明は、ケーブル充填材組成物、特に電気ケーブル及び光ケーブルのような通信ケーブルに用いるための、特に光ファイバーケーブルに用いるためのケーブル充填材組成物に関する。

光ファイバーケーブルは、１以上の光ファイバーを含むケーブルである。光ファイバー部材は、通常は、プラスチック層で個々に被覆され、ケーブルを敷設する環境に適している保護チューブ内に収容される。通常は、ゲル組成物を用いて保護チューブと光ファイバーとの間の空隙を充填する。ゲル組成物は多少の機械的保護を与え、配管が損傷した場合にファイバーを水から遮断するために用いられる。

プラスチック配管が損傷した場合にケーブル中への水の浸透を最小にするために当業者によって想到されている広く実施されている解決法は、ケーブルの内部間隙空間を、ケーブルを閉塞してケーブル中への水の移動を阻止するシーラントのような水不溶性の充填材料で充填することを含む。充填材料を用いる場合には、通常は、例えばその誘電定数、密度、経時変化、温度安定性、組成物の疎水性、加工及び取扱特性、冷却による充填材料の収縮、毒性、コストなどのような幾つかのファクターを考慮に入れる。

上記の技術は有用である可能性があるが、上記のパラグラフにおいて示されるファクターを考慮に入れて、特に製造の容易さ及び使用の容易さのような加工性における向上、向上したレオロジー特性、向上したチキソトロピー、向上した低温特性、向上した色安定性、ケーブルが損傷した場合の組成物の損失の減少を与える、電気ケーブル又は光ケーブルに用いることができるケーブル充填材組成物に対する必要性が存在する。

本発明の第１の形態によれば、（ｉ）フィッシャー・トロプシュ誘導基油；及び（ｉｉ）増粘系；を含み、増粘系は少なくとも１種類のブロックコポリマーを含む、光ファイバーケーブル用のケーブル充填材組成物が提供される。

本発明の第２の形態によれば、（ｉ）フィッシャー・トロプシュ誘導基油；及び（ｉｉ）増粘系；を含むケーブル充填材組成物を含む光ファイバーケーブルが提供される。

本発明の第３の形態によれば、光ファイバーケーブルのためのケーブル充填材組成物中におけるフィッシャー・トロプシュ誘導基油及び増粘系を含む組成物の使用が提供される。

驚くべきことに、ケーブル充填材組成物中において増粘系と共にフィッシャー・トロプシュ誘導基油を用いると、加工性及びレオロジー特性における向上が、低温特性及び色安定性特性における向上とともに与えられ、かつ、流動点降下剤及び酸化防止剤のような用いることが必要な添加剤のレベルが最小になることが見出された。

特に、本発明のケーブル充填材組成物は高い剪断速度においてより低い粘度を示し、これによって製造の容易さ及び組成物の適用の容易さが向上することが見出された。

また、本ケーブル充填材組成物は低い剪断速度における組成物の粘度に対する影響が低いことも見出され、これはケーブルが損傷した場合に組成物の損失が低いか又は全くないことを意味する。

また、本発明のケーブル充填材組成物は、有利なことに、通常のパラフィン油を用いるケーブル充填材組成物と比べてより高い引火点を有することも見出された。

更に、本発明のケーブル充填材組成物は、昇温温度において変色を少ししか示さないか又は全く示さず、したがって用いる必要がある酸化防止剤のレベルが最小になることが見出された。

更に、本発明のケーブル充填材組成物は、パラフィン油を用いて製造されるケーブル充填材組成物と比べて低温における高いコーン貫入度を示すことが見出され、これは本組成物をより低温の気候において用いることができることを意味する。

図１は実施例の結果を示す。

本発明のケーブル充填材組成物は、フィッシャー・トロプシュ誘導基油を含む。

フィッシャー・トロプシュ誘導基油は当該技術において公知である。「フィッシャー・トロプシュ誘導」という用語は、基油がフィッシャー・トロプシュプロセスの合成生成物であるか、又はそれから誘導されることを意味する。フィッシャー・トロプシュ誘導基油はまた、ＧＴＬ（ガス・トゥー・リキッド）基油と呼ぶこともできる。本発明のケーブル充填材組成物において基油として好都合に用いることができる好適なフィッシャー・トロプシュ誘導基油は、例えばＥＰ−０７７６９５９、ＥＰ−０６６８３４２、ＷＯ−９７／２１７８８、ＷＯ−００／１５７３６、ＷＯ−００／１４１８８、ＷＯ−００／１４１８７、ＷＯ−００／１４１８３、ＷＯ−００／１４１７９、ＷＯ−００／０８１１５、ＷＯ−９９／４１３３２、ＥＰ−１０２９０２９、ＷＯ−０１／１８１５６、及びＷＯ−０１／５７１６６に開示されているものである。

通常は、好適にはＡＳＴＭ−Ｄ２００７によって求められるフィッシャー・トロプシュ誘導基油の芳香族含量は、通常は１重量％より低く、好ましくは０．５重量％より低く、より好ましくは０．１重量％より低い。好適には、基油は、少なくとも８０重量％、好ましくは少なくとも８５重量％、より好ましくは少なくとも９０重量％、更により好ましくは少なくとも９５重量％、最も好ましくは少なくとも９９重量％の全パラフィン含量を有する。好適には、９８重量％より高い飽和物含量（ＩＰ−３６８によって測定）を有する。好ましくは、基油の飽和物含量は９９重量％より高く、より好ましくは９９．５重量％より高い。更に好ましくは、０．５重量％の最大ｎ−パラフィン含量を有する。フィッシャー・トロプシュ誘導基油は、好ましくは、０乃至２０重量％未満、より好ましくは０．５〜１０重量％のナフテン系化合物の含量も有する。

通常は、フィッシャー・トロプシュ誘導基油又は基油ブレンドは、１〜３５ｍｍ^２／秒（ｃＳｔ）、好ましくは１〜２５ｍｍ^２／秒（ｃＳｔ）、より好ましくは２ｍｍ^２／秒〜１２ｍｍ^２／秒の範囲の１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ７０４２によって測定）を有する。好ましくは、フィッシャー・トロプシュ誘導基油は、少なくとも２．５ｍｍ^２／秒、より好ましくは少なくとも３．０ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ７０４２によって測定）を有する。本発明の一態様においては、フィッシャー・トロプシュ誘導基油は、最大で５．０ｍｍ^２／秒、好ましくは最大で４．５ｍｍ^２／秒、より好ましくは最大で４．２ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度を有する（例えば「ＧＴＬ４」）。本発明の他の態様においては、フィッシャー・トロプシュ誘導基油は、最大で８．５ｍｍ^２／秒、好ましくは最大で８ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度を有する（例えば「ＧＴＬ８」）。

更に、フィッシャー・トロプシュ誘導基油は、通常は、１０〜１００ｍｍ^２／秒（ｃＳｔ）、好ましくは１５〜５０ｍｍ^２／秒の４０℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ７０４２によって測定）を有する。

また、フィッシャー・トロプシュ誘導基油は、好ましくは、−３０℃より低い流動点（ＡＳＴＭ−Ｄ５９５０にしたがって測定）を有する。

フィッシャー・トロプシュ誘導基油の引火点（ＡＳＴＭ−Ｄ９２によって測定）は、好ましくは、１９０℃より高く、より好ましくは更に２２０℃より高い。

フィッシャー・トロプシュ誘導基油は、好ましくは１００〜２００の範囲の粘度指数（ＡＳＴＭ−Ｄ２２７０による）を有する。好ましくは、フィッシャー・トロプシュ誘導基油は、少なくとも１２５、好ましくは少なくとも１３０の粘度指数を有する。また、粘度指数は１８０より低いことが好ましく、１５０より低いことが好ましい。

本発明におけるケーブル充填材組成物において用いるのに好適な商業的に入手できるフィッシャー・トロプシュ誘導基油としては、Royal Dutch ShellからRisella Xの商品名で入手できるもの、例えばRisella X415、Risella X420、及びRisella X430が挙げられる。

また、本発明において用いるためのフィッシャー・トロプシュ誘導基油として、医療用品質の水素処理フィッシャー・トロプシュ誘導基油を用いることもできる。

フィッシャー・トロプシュ誘導基油が２種類以上のフィッシャー・トロプシュ誘導基油のブレンドを含む場合には、上記の値は２種類以上のフィッシャー・トロプシュ誘導基油のブレンドに適用される。

好ましくは、ケーブル充填材組成物は、ケーブル充填材組成物の重量基準で８０重量％より多く、より好ましくは９０重量％より多く、更により好ましくは９２重量％より多いフィッシャー・トロプシュ誘導基油を含む。

フィッシャー・トロプシュ誘導基油に加えて、ケーブル充填材組成物には、米国石油協会（ＡＰＩ）の規定によるグループＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、及びＶ基油などの１以上の他のタイプの鉱物由来又は合成基油を含ませることができる。これらのＡＰＩカテゴリーは、API Publication 1509, 15版,付表Ｅ, 2009年7月において定義されている。

本発明におけるケーブル充填材組成物中において用いるのに好適な他のタイプの基油は、アルキル化ナフタレン又は線状アルキルベンゼンのようなアルキル芳香族基油である。

本発明におけるケーブル充填材組成物中において用いるのに好適な他のタイプの基油は、脂肪酸誘導体、例えば植物油エステルである。

本発明のケーブル充填材組成物中に含ませる基油の全量は、好ましくは、ケーブル充填材組成物の全重量に対して５０〜９７重量％の範囲の量、より好ましくは８５〜９５重量％の範囲の量である。

ケーブル充填材組成物は増粘系を更に含む。好ましくは、増粘系は少なくとも１種類のブロックコポリマーを含む。

ブロックコポリマーは、好ましくは、ケーブル充填材組成物の重量基準で１５重量％以下、より好ましくは３重量％〜１０重量％の範囲、更により好ましくは５重量％〜９重量％の範囲のレベルで存在させる。

本発明において用いるのに好ましいブロックコポリマーは、ポリスチレンブロック及びラバーブロックから構成されるスチレンブロックコポリマーである。

好ましくは、ブロックコポリマーは、ジブロックコポリマー、トリブロックコポリマー、及びこれらの混合物から選択される。

好適なジブロックコポリマーとしては、スチレン−エチレン／ブチレン及びスチレン−エチレン／プロピレンが挙げられるが、これらに限定されない。

好適なトリブロックコポリマーとしては、スチレン−ブタジエン−スチレン（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレン（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン（ＳＥＰＳ）、及びこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。商業的に入手できるトリブロックポリマーは、Kraton Polymers, Houston, Texas,米国から商業的に入手できるKraton D（ＳＢＳ及びＳＩＳ）である。商業的に入手できるジブロックポリマーは、Kraton Polymers, Houston, Texas,米国から商業的に入手できるKraton G（ＳＥＢ及びＳＥＰ）である。

本発明において用いるのに好ましいブロックコポリマーは、Kraton Polymers, Houston, Texas,米国から商業的に入手できるKraton G-1701ブロックコポリマー（３７％のポリスチレン含量を有するスチレン及びエチレン／プロピレンをベースとする明澄な線状ジブロックポリマーである）である。

本発明において用いるのに好適な他のタイプのブロックポリマーは、ブロックポリオレフィン（チーグラー・ナッタポリオレフィン、アモルファスポリオレフィン（ＡＰＯ）、又はメタロセンポリオレフィン（ＭＰＯ）としても知られる）である。

ブロックポリマーは、本発明においては、他のタイプのポリマー、クレイ、又はワックスのような他のタイプの増粘剤と組み合わせて用いることができる。

ケーブル充填材組成物には、場合によって酸化防止剤、流動点降下剤、銅不動態化剤などのような１種類以上の添加剤を含ませることができる。当業者は、本発明の組成物中に含ませるかかる添加剤及びそれぞれのかかる添加剤の通常の量を知見するであろう。

ケーブル充填材組成物には、場合によって酸化防止剤又は安定剤を好ましくは１重量％未満のレベルで含ませて、加工性を向上させるか又は熱によって引き起こされる環境経時変化に対して保護することができる。好適な酸化防止剤又は安定剤としては、フェノール類、ホスファイト類、ホスホライト類、チオ相乗剤、アミン類、ベンゾエート類、及びこれらの混合物が挙げられる。

本発明の一態様においては、ケーブル充填材組成物は１種類以上の酸化防止剤を含む。本発明において用いるのに好適な酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤及び／又はアミン系酸化防止剤が挙げられる。本発明のケーブル充填材組成物には、１種類以上のフェノール系酸化防止剤と１種類以上のアミン系酸化防止剤の混合物を含ませることができる。

本発明のケーブル充填材組成物中に存在させる場合には、かかる酸化防止剤は、好ましくは、ケーブル充填材組成物の全重量を基準として０．１〜５．０重量％の範囲、より好ましくは０．３〜３．０重量％の範囲、最も好ましくは０．５〜１．５重量％の範囲のレベルである。

本発明の１つの好ましい態様においては、ケーブル充填材組成物は酸化防止剤を含まない。

本発明のケーブル充填材組成物は、好ましくは、２０〜２００Ｐａ・秒の範囲、より好ましくは２５〜５０Ｐａ・秒の範囲、更により好ましくは３０〜４０Ｐａ・秒の範囲の２５℃（１秒^−１の剪断速度）における動粘度（ＩＳＯ−２５５５を用いる）を有する。

本発明のケーブル充填材組成物は、好ましくは、ゲル、好ましくはチキソトロピーゲルの形態である。

本発明のケーブル充填材組成物は、フィッシャー・トロプシュ誘導基油及び１種類又は複数の任意の他の基油を、増粘系及び１種類又は複数の任意の添加剤と昇温温度において混合することによって簡便に製造することができる。

本発明によるケーブル充填材組成物は、電気ケーブル、光ファイバーケーブルなどのような種々の用途において用いることができる。本発明のケーブル充填材組成物は、光ファイバーケーブルにおいて用いるのに特に好適である。したがって本発明の他の形態によれば、ケーブル充填材組成物を含み、ケーブル充填材組成物は（ｉ）フィッシャー・トロプシュ誘導基油；及び（ｉｉ）増粘系；を含む光ファイバーケーブルが提供される。

驚くべきことに、ケーブル充填材組成物中において、従来のグループＩＩ基油又はグループＩＩＩ基油の代わりにフィッシャー・トロプシュ誘導基油を用いることによって、レオロジー特性、加工性、使用しやすさ、チキソトロピー、色安定性、及び低温特性の点で向上が見られることが見出された。したがって、本発明の他の形態によれば、光ファイバーケーブル用のためのケーブル充填材組成物中におけるフィッシャー・トロプシュ誘導基油及び増粘系を含む組成物の使用が提供される。

下記において、以下の実施例を参照して本発明を記載するが、これらはいかなるようにも本発明の範囲を限定することは意図しない。

ケーブル充填材組成物：
通常の実験用ミキサーを用い、基油を１３０℃の温度に加熱し、ブロックコポリマーを加えることによって、実施例及び比較例のケーブル充填材組成物を調製した。混合物は、約５０分間撹拌した後に真空脱気した。

「基油１」（又は「ＢＯ１」若しくは「ＧＴＬ４」）は、約４．１ｃＳｔ（ｍｍ^２秒^−１）の１００℃における動粘度（ＩＳＯ−３１０４）を有するフィッシャー・トロプシュ誘導基油であった。基油１は、Royal Dutch ShellからRisella X420の商品名で商業的に入手できる。

「基油２」（又は「ＢＯ２」）は、約２１．７ｃＳｔの４０℃における動粘度（ＩＳＯ−３１０４）を有する商業的に入手できるグループＩＩ基油であった。基油２は、Royal Dutch Shellから「Catenex T121」の商品名で商業的に入手できる。

「基油３」（又は「ＢＯ３」）は、約４．３ｃＳｔの１００℃における動粘度（ＡＳＴＭ−Ｄ４４５）を有する商業的に入手できるグループＩＩＩ基油であった。基油３は、Neste OilからNexbase 3043の商品名で商業的に入手できる。

実施例及び比較例において用いたブロックコポリマーは、Kraton Polymers, Houston, Texasから商業的に入手できるKRATON G1701であった。KRATON G1701は、３７％のポリスチレン含量を有するスチレン及びエチレン／プロピレンをベースとする明澄な線状ジブロックコポリマーである。

表１に基油の物理特性を示す。表２に、それぞれの配合物中に含ませた基油及びポリマーの量を示す。量はケーブル充填材組成物の全重量を基準とする重量％で与える。

実施例１は本発明による実施例であり、実施例２及び３は比較例である。

剪断下における動粘度に関する試験法：
試験法ＩＳＯ−２５５５を用い、以下の装置データ／パラメーターを用いて、実施例１〜３の剪断下における動粘度を測定した。

粘度計：Anton-Parr MCR-301；
パラメーター：コーン／プレート；
１°のコーン、直径２５ｍｍ；
温度２５℃；
１〜５００秒^−１の対数剪断傾斜
ポイントあたり８秒の時間を用いて５０データポイント。

実施例１〜３の動粘度測定の結果を表３及び図１に示す。

稠度に関する試験法：
Sommer & Runge PHR 10針入度計を用い、試験法ＩＳＯ−１３７３７を用いて予備処理を行わないで−４０℃の温度において実施例１〜３の稠度を測定した。稠度測定値を下表４に示す。

図１は、実施例１（試料Ｎｏ．ＷＥ１０００９７２）、実施例２（試料Ｎｏ．ＷＥ１０００９７３）、及び実施例３（試料Ｎｏ．ＷＥ１０００９７４）に関する剪断速度（１／秒）の関数としての２５℃における動粘度（η）のプロットである。

考察：
上表３及び図１に示すデータは、実施例１のケーブル充填材組成物（本発明による；フィッシャー・トロプシュ誘導基油をスチレンジブロックポリマーと組み合わせて含む）は、比較例２及び３（それぞれ通常のグループＩＩ及びグループＩＩＩ基油をスチレンジブロックポリマーと組み合わせて含む）のケーブル充填材組成物と比べて、剪断されていない場合にはほぼ同等の動粘度を示すが、高剪断速度においてはより低い動粘度を示すことを示す。これは、本発明のケーブル充填材組成物が、加熱することなくより容易に且つより迅速に施工することができることを意味する。

上表４におけるデータは、実施例１が比較例のものよりも低い−４０℃における針入度値を有することを示す。これは、本発明のケーブル充填材組成物が低温においてより柔軟であり、より寒い天候において用いることができることを意味する。

表１におけるデータは、実施例１において用いたフィッシャー・トロプシュ基油が比較例２及び３において用いた基油よりも高い引火点を有することを示す。これは、本発明において用いるフィッシャー・トロプシュ基油が、他のより通常的な基油よりもケーブル充填材組成物中において用いるのに安全であることを示す。

表１におけるデータはまた、実施例１において用いたフィッシャー・トロプシュ基油が、それぞれ比較例２及び３において用いた他の２種類の基油よりも高い色安定性を有することも示す。これは、本発明によるケーブル充填材組成物が最小の酸化防止剤しか必要としないか、又は酸化防止剤を必要としないことを意味する。

Claims

ケーブル充填材組成物を含む光ファイバーケーブルであって、該ケーブル充填材組成物が
（ｉ）該ケーブル充填材組成物の９０重量％より多くのフィッシャー・トロプシュ誘導基油であって、２ｍｍ ^２／秒〜１２ｍｍ ^２／秒の１００℃における動粘度を有する基油；及び（ｉｉ）増粘系；を含み、増粘系は少なくとも１種類のブロックコポリマーを含む光ファイバーケーブル。
請求項１に記載の光ファイバーケーブルであって、該ブロックコポリマーがスチレンブロックコポリマーから選択される光ファイバーケーブル。
請求項１又は２に記載の光ファイバーケーブルであって、該ブロックコポリマーが、スチレンジブロックコポリマー、スチレントリブロックコポリマー、及びこれらの混合物から選択される光ファイバーケーブル。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバーケーブルであって、該ブロックコポリマーが、スチレン−エチレン／ブチレン、スチレン−エチレン／プロピレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン、スチレン−エチレン／プロピレン−スチレン、及びこれらの混合物から選択される光ファイバーケーブル。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバーケーブルであって、該ブロックコポリマーがスチレン−エチレン／プロピレンブロックコポリマーである光ファイバーケーブル。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光ファイバーケーブルであって、該フィッシャー・トロプシュ誘導基油が２ｍｍ^２／秒〜１０ｍｍ^２／秒の１００℃における動粘度を有する光ファイバーケーブル。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバーケーブルであって、該ケーブル充填材組成物が１種類以上の添加剤を含む光ファイバーケーブル。