JP7465811B2 - 非極性有機ポリマーおよび超低湿潤性カーボンブラックの複合物 - Google Patents
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Description
有機ポリマーおよびカーボンブラックの複合物、ならびに関連する態様。
この分野における特許としては、ＵＳ６，２７７，３０３（Ｂ１）、ＵＳ６，２８４，８３２（Ｂ１）、ＵＳ６，３３１，５８６（Ｂ１）、ＵＳ７，７６７，９１０（Ｂ２）が挙げられる。ＵＳ６，２７７，３０３（Ｂ１）およびＵＳ６，２８４，８３２（Ｂ１）の例では、Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ ７２カーボンブラックが使用される。ＵＳ６，３３１，５８６（Ｂ１）の例では、Ｐｒｉｎｔｅｘ ＸＥ２カーボンブラック（ＤｅＧｕｓｓａ）、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ １０００カーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．）、Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ ７２カーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．）、Ｋｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ ＥＣ６００ＪＤカーボンブラック（Ａｋｚｏ）、Ｖｕｌｃａｎ Ｐカーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．）、Ｕｎｉｔｅｄ １２０カーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．）、またはＤｅｎｋａ Ｂｌａｃｋカーボンブラック（Ｄｅｎｋａ）のうちの１種が使用される。ＵＳ７，７６７，９１０（Ｂ２）の例では、Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ ５００カーボンブラックが使用される。Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．は、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，ＵＳＡ）である。別のカーボンブラックは、Ａｃｅｔｙｌｅｎｅ Ｂｌａｃｋ ＡＢ １００％－０１（Ｓｏｌｔｅｘ，Ｉｎｃ．、Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ，ＵＳＡ）である。上記のカーボンブラックの各々は、超低湿潤性特性を有さない。
中～超高電圧電力ケーブルの半導電性層に使用される従来の半導電性複合材料中のカーボンブラックの含有量が高いと、望ましくない問題が発生し得ることを認識した。これらは、電力ケーブルの運用中の、半導電性層への望ましくない高い吸湿性を含む。これらの半導電性複合材料中のカーボンブラックの含有量が低すぎると、高すぎる体積抵抗率または電気的パーコレーションの欠如などの、電力ケーブルにおいて他の望ましくない問題が発生し得ることも確認した。課題は、材料の望ましい電気的特性を損なうことなく、半導電性複合材料中のカーボンブラック含有量を低減させることである。
これらの問題を解決するための従来の試みとして、部分的に非混和性の極性ポリマーおよび非極性ポリマーを、従来のカーボンブラックと組み合わせて、少なくとも１つの連続ポリマー相を有する半導電性複合材料を形成した。従来のカーボンブラックの一部は、連続相のうちの１つ、または２つの相の間の界面に位置し、カーボンブラックの一部は、不連続相に位置する。ほとんど分離する相中で、カーボンブラックの部分的な分離のみ、および／またはカーボンブラックの不十分な分散のため、結果は、多くの場合不満足であった。本明細書において、高すぎるカーボンブラック含有量、および低すぎるカーボンブラック含有量の悪影響を、非混和性の極性ポリマーおよび非極性ポリマーを使用することなく克服する、代替の単純化された技術的解決策が提供される。技術的解決策の実施形態は、以下に記載されるものを含む。
非極性有機ポリマーおよび導電有効量の超低湿潤性カーボンブラックから本質的になる、半導電性複合材料。
半導電性複合材料の作製方法。
導電体コアと、その上に配置された半導電性層とを含む導電体デバイス、半導電性複合材料を含む半導電性層。
導電体デバイスの導電体コアを介する送電方法。
概要および要約は、参照により本明細書に援用される。
超低湿潤性カーボンブラックの超低湿潤性の性質は、任意の好適な技術または方法によって特徴付けられ得る。例としては、吸油量（ＯＡＮ）、吸湿量、および表面湿潤性プロファイルがあり、これらのすべては後述される。
非極性有機ポリマーは、半導電性複合材料から省略および除外される極性有機ポリマーとは構造が異なる。非極性有機ポリマーは、１つまたは２つの炭素－炭素二重結合を含有する非置換オレフィンモノマーを重合することによって作製される任意のホモポリマーであり得るか、または１つまたは２つの炭素－炭素二重結合を独立して含有する２つ以上の異なる非置換オレフィンモノマーを重合することによって作製される任意のコポリマーであり得る。そのような各オレフィンモノマーは、独立して、非環式または環式であり得る。非環式オレフィンモノマーは、直鎖または分岐鎖であり得、直鎖オレフィンモノマーは、アルファ－オレフィンまたは直鎖ジエンであり得る。非極性有機ポリマーは、ケイ素原子を含まなくてもよく、あるいはその中に共重合またはそれにグラフト化されたオレフィン官能性加水分解性シランコモノマーを含有し得る。
いくつかの態様では、非極性有機ポリマーは、非極性エチレン系ポリマーであり得る。非極性エチレン系ポリマーは、それぞれ、５０～１００重量パーセント（重量％）のエチレン（Ｈ２Ｃ＝ＣＨ２）から誘導された構成単位と、５０～０重量％の少なくとも１種のエチレン以外の非置換オレフィンコモノマーおよび／またはオレフィン官能性加水分解性シランコモノマーから誘導された構成単位とから本質的になる。オレフィンコモノマーは、非置換（Ｃ３～Ｃ２０）オレフィン、あるいは非置換（Ｃ４～Ｃ２０）オレフィン、あるいは非置換（Ｃ４～Ｃ８）オレフィン、あるいは１－ブテン、あるいは１－ヘキセン、あるいは１－オクテンであり得る。非極性エチレン系ポリマーは、ポリエチレンホモポリマーまたはエチレン／アルファ－オレフィンコポリマーであり得る。非極性エチレン系ポリマーは、ケイ素原子を含まなくてもよく、あるいはその中に共重合またはそれにグラフト化されたオレフィン官能性加水分解性シランコモノマーを含有し得る。非極性プロピレン系ポリマーは、５０～１００重量％のプロピレン（Ｈ２Ｃ＝ＣＨＣＨ３）から誘導された構成単位と、５０～０重量％のエチレン、（Ｃ４～Ｃ２０）アルファ－オレフィン、（Ｃ４～Ｃ２０）ジエン、およびそれらの任意の２種以上の組み合わせから選択される炭化水素であるオレフィンコモノマーから誘導された構成単位とから本質的になり得る。
ある特定の発明の実施形態を、相互参照を容易にするために番号付きの態様として以下に説明する。
態様１．（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）と、導電有効量の（Ｂ）超低湿潤性カーボンブラック（ＵＬＷ－ＣＢ）であって、Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）窒素表面積試験方法（後述）によって測定された、３５～１９０平方メートル／グラム（ｍ２／ｇ）のＢＥＴ窒素表面積と、吸油量試験方法（後述）によって測定された、１１５～１８０ミリリットル油／１００グラム（ｍＬ／１００ｇ）（１１５～１８０立方メートル／１００グラム（ｃｃ／１００ｇ））の吸油量（ＯＡＮ）と、を有する、超低湿潤性カーボンブラックと、から本質的になる、半導電性複合材料。（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）は、後述される表面エネルギー試験方法によって測定された、０超～５ミリジュール／平方メートル（ｍＪ／ｍ２）以下の表面エネルギーの極性構成要素によって特徴付けられ得る。（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）は、単一の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、または高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などの、単峰性分子量分布（ＭＷＤ、Ｍｗ／Ｍｎ）を有する単一構成要素ポリマーであり得る。あるいは、（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）は、二峰性ＬＤＰＥにおけるような、多峰性ＭＷＤ（Ｍｗ／Ｍｎ）ポリマーを有する多構成要素ポリマーであり得る。（Ａ）の多峰性ＭＷＤポリマーの実施形態は、２つの異なる触媒（例えば、チーグラー・ナッタ触媒およびメタロセン触媒、または２つの異なるメタロセン触媒）、もしくは２つの異なる反応器条件下で同じ触媒を使用して単一の反応器内で作製され得るか、または２つの異なる反応器内で作製され得るか、または単峰性ＭＷＤ ＬＤＰＥと単峰性ＭＷＤ直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）とをブレンドすることなどの、２種の異なる単峰性ＭＷＤポリマーを一緒にブレンドすることによって作製され得る。
態様２．（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢが、限定（ｉ）～（ｉｉｉ）：（ｉ）（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢが、ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、４０～６３ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積と、吸油量試験方法によって測定された、１２０～１５０ｍＬ／１００ｇのＯＡＮと、を有する、（ｉｉ）（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢが、ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、１２０～１８０ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積と、吸油量試験方法によって測定された、１５０～１７５ｍＬ／１００ｇのＯＡＮと、を有する、（ｉｉｉ）（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢが、（ｉ）および（ｉｉ）のＵＬＷ－ＣＢのブレンドである、のうちのいずれか１つによって特徴付けられる、態様１に記載の半導電性複合材料。（ｉ）の例は、ＬＩＴＸ ５０導電性添加剤である。（ｉｉ）の例は、ＬＩＴＸ ２００導電性添加剤である。（ｉｉｉ）の例は、ＬＩＴＸ ５０とＬＩＴＸ ２００導電性添加剤のブレンドである。ＬＩＴＸ ５０およびＬＩＴＸ ２００導電性添加剤は、リチウムイオン電池の電極に使用するための、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのカーボンブラック製品である。ＬＩＴＸ ５０導電性添加剤は、いくつかの態様では、ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、４５～６０ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積と、吸油量試験方法によって測定された、１２５～１４５ｍＬ／１００ｇのＯＡＮと、によって特徴付けられる（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢを有する。ＬＩＴＸ ２００導電性添加剤は、いくつかの態様では、ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、１２５～１７５ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積と、吸油量試験方法によって測定された、１５２～１７２ｍＬ／１００ｇのＯＡＮと、によって特徴付けられる（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢを有する。
態様３．（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）と、導電有効量の（Ｂ）超低湿潤性カーボンブラック（ＵＬＷ－ＣＢ）であって、湿潤性試験方法（後述）に従って、逆ガスクロマトグラフィー（ＩＧＣ）によって測定された、０．０２の表面被覆率での０．０１０１以下の湿潤性、０．０４の表面被覆率での０．０１０１以下の湿潤性、および０．０６の表面被覆率での０．００９９以下の湿潤性、および０．０８の表面被覆率での０．０１１１以下の湿潤性、および０．１０の表面被覆率での０．０１１３以下の湿潤性によって特徴付けられる表面湿潤性プロファイルを有する、超低湿潤性カーボンブラックと、から本質的になる、半導電性複合材料。
態様４．（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢが、限定（ｉ）～（ｖｉｉ）：（ｉ）ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、４０～１８０ｍ２／ｇ、あるいは４０～６３ｍ２／ｇ、あるいは１５０～１７５ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積、（ｉｉ）吸湿性試験方法（後述）によって測定された、４００～２４００百万分率（ｐｐｍ、重量）、あるいは４５０～１，０００ｐｐｍ、あるいは５０１～６００ｐｐｍの吸水性、ｉｉｉ）湿潤性試験方法に従って、ＩＧＣによって測定された、０．０２の表面被覆率での０．００５８以下の湿潤性、および０．０４の表面被覆率での０．００７０以下の湿潤性、および０．０６の表面被覆率での０．００７５以下の湿潤性、および０．０８の表面被覆率での０．００８６以下の湿潤性、および０．１０の表面被覆率での０．００９１以下の湿潤性によって特徴付けられる表面湿潤性プロファイル、あるいは湿潤性試験方法に従って、ＩＧＣによって測定された、０．０２の表面被覆率での０．００１４以下の湿潤性、および０．０４の表面被覆率での０．００３９以下の湿潤性、および０．０６の表面被覆率での０．００５１以下の湿潤性、および０．０８の表面被覆率での０．００６１以下の湿潤性、および０．１０の表面被覆率での０．００６９以下の湿潤性によって特徴付けられる表面湿潤性プロファイル、（ｉｖ）（ｉ）および（ｉｉ）の両方、（ｖ）（ｉ）および（ｉｉｉ）の両方、（ｖｉ）（ｉｉ）および（ｉｉｉ）の両方、（ｖｉｉ）（ｉ）、（ｉｉ）、および（ｉｉｉ）の組み合わせ、のうちのいずれか１つによって特徴付けられる、態様１～３のいずれか１つに記載の半導電性複合材料。ＬＩＴＸ ５０およびＬＩＴＸ ２００導電性添加剤は、独立して、上記の表面湿潤性プロファイルを有する。いくつかの態様では、（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢは、半導電性複合物中で１０重量％の量で測定された（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢの総ＢＥＴ窒素表面積が、ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、６．０ｍ２／ｇ未満であるように特徴付けられる。（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢはまた、従来のカーボンブラックに比較して、極端に低い吸湿性も有する。
態様５．超低湿潤性カーボンブラック以外のカーボンブラックを含まない、態様１～４のいずれか１つに記載の半導電性複合材料。
態様６．限定（ｉ）～（ｖ）：（ｉ）半導電性材料の総重量に基づいて、６１．０～９９．０重量％の（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー、および３９．０～１．０重量％の（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢから本質的になる、（ｉｉ）（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーが、非極性エチレン系ポリマーである、（ｉｉｉ）（ｉ）および（ｉｉ）の両方、（ｉｖ）（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーが、非極性プロピレン系ポリマーである、ならびに（ｖ）（ｉ）および（ｉｖ）の両方、のうちのいずれか１つによって特徴付けられる、態様１～５のいずれか１つに記載の半導電性複合材料。
態様７．（Ｃ）プラストマー、（Ｄ）酸化防止剤、（Ｅ）有機過酸化物、（Ｆ）スコーチ遅延剤、（Ｇ）アルケニル官能性補助剤、（Ｈ）核形成剤、（Ｉ）加工助剤、（Ｊ）エキステンダー油、（Ｋ）安定剤（例えば、紫外線（ＵＶ）光に関連する劣化を抑制する化合物）から選択される少なくとも１種の添加剤からさらに本質的になる、態様１～６のいずれか１つに記載の半導電性複合材料。少なくとも１種の添加剤は、少なくとも組成において成分（Ａ）および（Ｂ）とは異なる。
態様８．異なる量の（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢを有するそれらの第１のシリーズの実施形態によって特徴付けられ、第１のシリーズが、体積抵抗率試験方法（後述）によって測定された３３重量％の導電有効量で１．０ｌｏｇ（オーム－センチメートル（オーム－ｃｍ））未満、および２０重量％の導電有効量で４．５ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）未満、および１５重量％の導電有効量で１０．０ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）未満、および１０重量％の前記導電有効量で１６．５ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）未満、および５重量％の導電有効量で１７．５ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）未満のｌｏｇ（体積抵抗率）プロファイルを有し、（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢの導電有効量が、半導電性複合材料の総重量に基づく、態様１～７のいずれか１つに記載の半導電性複合材料。いくつかの態様では、第１のシリーズは、３３重量％の導電有効量で０．６１～０．９０ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）、および２０重量％の導電有効量で１．３～４．４ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）、および１５重量％の導電有効量で７．５～９．９ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）、および１０重量％の導電有効量で１５．１～１６．４ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）、および５重量％の導電有効量で１６．１～１７．４ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）のｌｏｇ（体積抵抗率）プロファイルを有し、（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢの導電有効量は、半導電性複合材料の総重量に基づく。
態様９．（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢの異なる総ＢＥＴ Ｎ２表面積を有するそれらの第２のシリーズの実施形態によって特徴付けられ、第２のシリーズが、体積抵抗率試験方法によって測定された１５．０～２０．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で２Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下、および１０．０～１５．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で４Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下、および７．５～１０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１０Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下、および５．０～７．５ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１６Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下、および２．５～５．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１７．１Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下のｌｏｇ（体積抵抗率）プロファイルを有する、請求項１～８のいずれか１項に記載の半導電性複合材料。いくつかの態様では、第２のシリーズは、１５．０～２０．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で０．５～１．９Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）、および１０．０～１５．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１．７～３．９Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）、および７．５～１０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で８．１～９．９Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）、および５．０～７．５ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１４．０～１５．９Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）、および２．５～５．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１６．５～１７．１Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）のｌｏｇ（体積抵抗率）プロファイルを有する。いくつかの態様では、第２シリーズのｌｏｇ（体積抵抗率）プロファイルは、２０．０～３０．０ｍ２／ｇの複合体中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で０．７Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下、あるいは０．３～０．６ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）によってさらに特徴付けられる。態様８の第１のシリーズ（またはセット）の実施形態は、態様９の第２のシリーズ（またはセット）の実施形態と同じであっても異なっていてもよい。
態様１０．態様１～９のいずれか１つに記載の半導電性複合材料の作製方法であって、（Ｂ）超低湿潤性カーボンブラック（ＵＬＷ－ＣＢ）を、（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）の溶融物に混合して、成分（Ａ）および（Ｂ）を含む溶融ブレンドとして、半導電性複合材料を得ることを含む、方法。いくつかの態様において、本方法は、１種以上の添加剤（例えば、成分（Ｃ）～（Ｋ）のうちの１種以上）を、（Ａ）の溶融物に混合することをさらに含む。本方法はまた、溶融ブレンドを押し出して、半導電性複合材料の押出物を得ることも含み得る。いくつかの態様において、方法は、溶融ブレンドまたは押出物を冷却して、それぞれ固体ブレンドまたは固体押出物を得ることをさらに含む。
態様１１．態様１～９のいずれか１つに記載の半導電性複合材料を硬化させた生成物である架橋ポリエチレン生成物。いくつかの態様では、半導電性複合材料は、硬化される必要があり、０．１～３重量％の（Ｅ）有機過酸化物と、それぞれ９８．８０重量％または９８．７５重量％以下の（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）をさらに含む。
態様１２．態様１～９のいずれか１つに記載の、もしくは態様１０に記載の方法によって作製された半導電性複合材料、または態様１１に記載の架橋ポリエチレン生成物の成形形態を含む製造物品。製造物品の成形形態は、円筒形、螺旋形、または不規則であってもよい。いくつかの態様では、製造物品は、態様１３（以下）の導電体デバイスの半導電性層であり得る。いくつかの態様では、製造物品は、態様１３の導電体デバイスであり得る。
態様１３．導電性コアと、導電性コアを少なくとも部分的に被覆する半導電性層と、を含む導電体デバイスであって、半導電性層の少なくとも一部が、態様１～９のいずれか１つに記載の半導電性複合材料、態様１０に記載の方法によって作製された半導電性複合材料、または態様１１に記載の架橋ポリエチレン生成物を含む、デバイス。導電体デバイスの半導電性層中の半導電性複合材料の量は、半導電性複合材料が、シールド層（導電体またはストランドシールド、絶縁シールド）、ならび低、中、高、および超高電圧を含む送電／配電ケーブルの保護ジャケットとして使用される場合、導電性を提供して、電荷を散逸させるのに有効である量であり得る。有効量は、半導電性複合材料が、１００，０００オーム－ｃｍ未満、あるいは０超～１００，０００オーム－ｃｍ未満、あるいは０超～５０，０００オーム－ｃｍ未満の体積抵抗率を達成するのに十分な量であり得る。半導電性層は、その少なくとも一部が、本発明の複合材料または生成物である単一層から構成され得るか、またはその少なくとも一層が、本発明の複合材料または生成物を含む多層から構成され得る。導電体デバイスは、コーティングされたワイヤまたは電力ケーブルであり得る。導電体デバイスは、低、中、高、および超高電圧用途を含む送電／配電用途に有用である。
態様１４．電気の伝導方法であって、態様１３に記載の導電体デバイスの導電性コアにわたって電圧を印加して、導電性コアを通る電気の流動を発生させることを含む、方法。印加電圧は、低（０キロボルト（ｋＶ）超～５ｋＶ未満）、中（５～６９ｋＶ未満）、高（６９～２３０ｋＶ）、または超高（２３０ｋＶ超）電圧である。
態様１５．態様１～９のいずれか１つに記載の半導電性複合材料を、半導電性複合材料を１７０℃～１９０℃に１～５分間加熱することを含む熱サイクルに付し、次いで３０℃に冷却して、冷却された熱サイクル半導電性複合材料を得ることによって作製された熱サイクル半導電性複合材料。任意選択的に、加熱工程は、冷却された熱サイクル半導電性複合材料に対して１回以上繰り返され得る。熱サイクルの例については、熱サイクル試験方法で後述する。
先行する態様のいずれか１つの非極性ポリオレフィンポリマーは、非極性エチレン系ポリマー、あるいは非極性プロピレン系ポリマー、あるいは非極性エチレン系ポリマーと非極性プロピレン系ポリマーとのブレンドであり得る。
半導電性複合材料の文脈で「から本質的になる」とは、半導電性複合材料が、極性有機ポリマーの５．０重量％未満、あるいは１．０重量％未満を含有するか、あるいは含まない（すなわち、追加のまたは検出可能な量を含有しない、例えば、０．０重量％）ことを意味する。極性有機ポリマーは、極性有機ホモポリマー（例えば、ポリエステルまたはポリアミド）または極性有機コポリマー（例えば、エチレン／不飽和カルボン酸エステルコポリマー）であり得る。例えば、半導電性複合材料は、エチレンと、不飽和カルボン酸またはエステルであるコモノマーとから作製されるエチレン系コポリマーなどの極性エチレン系コポリマーを含まない。いくつかの態様では、半導電性複合材料はまた、極性有機ポリマーまたはコポリマーを含まず、モノマーおよび任意のコモノマー（複数可）の少なくとも１種は、分子当たりハロゲン原子（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）および／または（アルコール基の）Ｃ－Ｏ、（エポキシドまたはエーテル基の）Ｃ－Ｏ－Ｃ、（アルデヒドまたはケトン基の）Ｃ＝Ｏ、（カルボン酸基の）Ｃ（＝Ｏ）－Ｏ、（カルボキサミド基の）Ｃ（＝Ｏ）－Ｎ、（尿素基の）Ｎ－Ｃ（＝Ｏ）－Ｎ、（アミン基の）Ｃ－Ｎ、（イミンまたはオキシム基の）Ｃ＝Ｎ、（アミジン基の）Ｃ（＝Ｎ）－Ｎ、（グアニジン基の）Ｎ－Ｃ（＝Ｎ）－Ｎ、（ニトリル基の）Ｃ≡Ｎ、（チオカルボン酸またはエステル基の）Ｃ（＝Ｏ）－Ｓ、（メルカプタン基の）Ｃ－Ｓ、（スルフィド基の）Ｃ－Ｓ－Ｃなどの、炭素結合ヘテロ原子基、またはそのような高分子の集合を含有する。いくつかの実施形態では、半導電性複合材料はまた、ポリスチレンなどのポリ（ビニルアレーン）も含まない。
「ポリマー」とは、ホモポリマーまたはコポリマーを意味する。ホモポリマーは、１つのモノマーのみから誘導されたモノマー単位で構成される高分子であり、コモノマーはない。コポリマーは、モノマー単位およびコモノマー単位を有する高分子であり、モノマー単位は、第１のモノマーを重合することによって作製され、コモノマー単位は、コモノマーと称される、１種以上の異なる第２のモノマーまたはそれ以上のモノマーを重合することによって作製される。ポリマーはまた、そのような高分子の集合も含む。モノマーおよびコモノマーは重合性分子である。モノマー単位または「マー」とも呼ばれるモノマー単位は、単一のモノマー分子によって高分子（複数可）の構造に寄与される（誘導される）最大の構成単位である。コモノマー単位または「コマー」とも呼ばれるコモノマー単位は、単一のコモノマー分子によって（それから誘導される）高分子の構造に寄与される最大の構成単位である。各単位は典型的には二価である。「バイポリマー」は、モノマーと１つのコモノマーとから製造されるコポリマーである。「ターポリマー」は、モノマーと２つの異なるコモノマーとから製造されるコポリマーである。エチレン性コポリマーは、モノマー単位がモノマーエチレン（ＣＨ２＝ＣＨ２）から誘導され、平均して高分子の分子当たり少なくとも５０重量パーセントを構成し、コモノマー単位が本明細書に記載の１つまたは複数のコモノマーから誘導され、平均して分子当たり０超から最大で５０重量パーセントを構成するようなコポリマーである。
「硬化」および「架橋」とは、本明細書では互換的に使用されて、架橋生成物（網目構造ポリマー）を形成することを意味する。
「導電有効量」とは、半導電性複合材料中の超低湿潤性カーボンブラックの量が、そのパーコレーション閾値を超えるのに十分であることを意味する。すなわち、超低湿潤性カーボンブラックの量は、それ自体で、ＵＬＷ－ＣＢを介して半導電性複合材料を通しての導電を可能にするのに十分である。導電体上に配置された半導電性層において、導電有効量を有する半導電性複合材料は、１００，０００オーム－ｃｍ未満の体積抵抗率を達成するであろう。
特に明記しない限り、ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）の「ｌｏｇ（体積抵抗率）」は、熱サイクルを行わなかった試料で測定される。「ｌｏｇ（体積抵抗率）（熱サイクルなし）」と記載されることもある。すべての疑いを取り除くために、番号の付いた態様および請求項で示されるｌｏｇ（オーム－ｃｍ）値は、ｌｏｇ（体積抵抗率）（熱サイクルなし）値である。
「（メタ）アクリレート」としては、アクリレート、メタクリレート、およびそれらの組み合わせが挙げられる。（メタ）アクリレートは、非置換であってもよい。
「極性有機コポリマー」：モノマーおよび０、１種以上のコモノマーから調製される高分子、モノマーおよびコモノマー（複数可）の少なくとも１種は、分子当たりハロゲン原子（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）および／または（アルコール基の）Ｃ－Ｏ、（エポキシドまたはエーテル基の）Ｃ－Ｏ－Ｃ、（アルデヒドまたはケトン基の）Ｃ＝Ｏ、（カルボン酸またはエステル基の）Ｃ（＝Ｏ）－Ｏ、（カルボキサミド基の）Ｃ（＝Ｏ）－Ｎ、（尿素基の）Ｎ－Ｃ（＝Ｏ）－Ｎ、（アミン基の）Ｃ－Ｎ、（イミンまたはオキシム基の）Ｃ＝Ｎ、（アミジン基の）Ｃ（＝Ｎ）－Ｎ、（グアニジン基の）Ｎ－Ｃ（＝Ｎ）－Ｎ、（ニトリル基の）Ｃ≡Ｎ、（チオカルボン酸またはエステル基の）Ｃ（＝Ｏ）－Ｓ、（メルカプタン基の）Ｃ－Ｓ、（スルフィド基の）Ｃ－Ｓ－Ｃなどの、炭素結合ヘテロ原子基、またはそのような高分子の集合を含有する。
半導電性複合材料。成分（Ａ）である単一の非極性ポリマーから本質的になり、（Ｂ）超低湿潤性カーボンブラック（ＵＬＷ－ＣＢ）のパーコレーション有効充填量を含有する。複合材料は、任意選択的に、添加剤（Ｃ）～（Ｋ）などの添加剤のうちの０または１種以上から本質的になり得る。半導電性複合材料の総重量は、１００．００重量％である。
半導電性複合材料は、多くの異なる方法によって作製され得る。いくつかの態様では、半導電性複合材料は、（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）の溶融物を、（Ｂ）超低湿潤性カーボンブラック（ＵＬＷ－ＣＢ）、および任意の成分（例えば、成分（Ｃ）～（Ｋ）の０、１種以上）と混合して、成分（Ａ）、（Ｂ）、および任意選択の成分の混合物として、半導電性複合材料を得ることによって作製され得る。混合には、調合、混練、または押出が含まれ得る。混合を促進するために、１種以上の成分（例えば、（Ｂ）、添加剤（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）など）は、（Ａ）の一部に、添加剤マスターバッチの形態で、または（Ａ）以外の非極性キャリア樹脂中の分散液として提供され得る。非極性キャリア樹脂は、ポリプロピレンポリマーであり得る。
添加剤（Ｃ）～（Ｋ）などの１種以上の任意選択の成分を含有する半導電性複合材料が作成され得る別の方法は、（Ａ）および（Ｂ）超低湿潤性カーボンブラック（ＵＬＷ－ＣＢ）からなる、半導電性複合材料の非溶融形態、例えばペレット形態を作製すること、および非溶融形態を任意選択の成分と接触させることによる。接触は、浸漬、吸収または注入を含み得る。接触は、約２０℃～１００℃の温度で０．１～１００時間、例えば、６０℃～８０℃で０．１～２４時間実施され得る。
半導電性複合材料は、一液型調合物、あるいは二液型調合物あるいは三液型調合物などの多液型調合物として調製され得る。一液型調合物は、半導電性複合材料の実施形態のすべての成分を含有する。多液型調合物は、異なるもの、または異なる部分中の半導電性複合材料の実施形態の成分の異なる量を有する多液を含有する。所望により、多液型調合物の異なる部分を組み合わせて、一液型調合物を提供してもよい。成分の任意の組み合わせをこれらの調合物の一部（複数可）に含めることができない固有の理由はない。
半導電性複合材料は、分割固体形態または連続形態であり得る。分割固体形態は、顆粒、ペレット、粉末、またはそれらの任意の２つ以上の組み合わせを含んでもよい。連続形態は、成形部品（例えば、ブロー成形部品）、または押出部品（例えば、導電体デバイスの絶縁層）であり得る。半導電性複合材料は、照射硬化または有機過酸化物／熱硬化によって架橋可能であり得る。必要に応じて、半導電性複合材料は、貯蔵温度（例えば、２３℃）に冷却されて、１時間、１週間、１か月、またはそれ以上の期間貯蔵され得る。
成分（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）。（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーは、単一構成要素の非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー（単峰性分子量分布を有する）、または２種以上のそのような非極性ポリオレフィンポリマーのブレンドであり得る。各（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーは、架橋可能または架橋（硬化）された単相または多相（例えば、非晶相および結晶相）材料であり得る。コポリマーは、バイポリマー、ターポリマーなどを含む。
（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーは、９９～１００重量％のエチレン性モノマー単位を含有するポリエチレンホモポリマーであり得る。ポリエチレンホモポリマーは、配位重合により作製された高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）ホモポリマー、またはラジカル重合により作製された低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）ホモポリマーであってもよい。
あるいは、（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーは、５０～＜１００重量％のエチレン性モノマー単位、および５０～０重量％の（Ｃ３～Ｃ２０）アルファ－オレフィン誘導コモノマー単位を含有するエチレン／アルファ－オレフィンコポリマーであり得る。（Ａ）のエチレン／アルファ－オレフィンコポリマーの実施形態は、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、または高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）であり得る。あるいは、ポリエチレンポリマーは低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）であってもよい。インターポリマーの全重量を基準として少なくとも１重量％、少なくとも５重量％、少なくとも１０重量％、少なくとも１５重量％、少なくとも２０重量％、または少なくとも２５重量％のα－オレフィン含量を有するエチレン／アルファ－オレフィン（α－オレフィン）インターポリマー。これらのインターポリマーは、インターポリマーの全重量を基準として５０重量％未満、４５重量％未満、４０重量％未満、または３５重量％未満のα－オレフィン含量を有してもよい。例示的なエチレン／α－オレフィンインターポリマーは、エチレン／プロピレン、エチレン／１－ブテン、エチレン／１－ヘキセン、エチレン／１－オクテン、２０～１重量％のジエンコモノマー単位を含むエチレン／ジエン、エチレン／プロピレン／１－オクテン、エチレン／プロピレン／１－ブテン、エチレン／１－ブテン／１－オクテン、５０～１００重量％のエチレンモノマー単位、４９～０重量％超のプロピレンコモノマー単位、および２０～１重量％のジエンコモノマー単位を含むエチレン／プロピレン／ジエン（ＥＰＤＭ）である。エチレン／ジエンコポリマーまたはＥＰＤＭ中のジエンコモノマー単位を独立して作製するために使用されるジエンは、１，３－ブタジエン、１，５－ヘキサジエン、１，７－オクタジエン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、ビニルノルボルネン、またはそれらの任意の２つ以上の組み合わせであってもよい。
（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）のエチレン／アルファ－オレフィンコポリマー態様の（Ｃ３～Ｃ２０）アルファ－オレフィンは、式（Ｉ）：Ｈ２Ｃ＝Ｃ（Ｈ）－Ｒ（Ｉ）の化合物であり得、式中、Ｒは、直鎖（Ｃ１～Ｃ１８）アルキル基である。（Ｃ１～Ｃ１８）アルキル基は、１～１８個の炭素原子を有する一価の非置換オレフィンである。Ｒ基の例は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、およびオクタデシルである。いくつかの実施形態において、（Ｃ３～Ｃ２０）アルファオレフィンは、１－プロペン、１－ブテン、１－ヘキセンまたは１－オクテン；あるいは１－ブテン、１－ヘキセンまたは１－オクテン；あるいは１－ブテンまたは１－ヘキセン；あるいは１－ブテンまたは１－オクテン；あるいは１－ヘキセンまたは１－オクテン；あるいは１－ブテン；あるいは１－ヘキセン；あるいは１－オクテン；あるいは、１－ブテン、１－ヘキセンおよび１－オクテンの任意の２つの組み合わせである。あるいは、アルファ－オレフィンは、３－シクロヘキシル－１－プロペン（アリルシクロヘキサン）およびビニルシクロヘキサン等のα－オレフィンをもたらす、シクロヘキサンまたはシクロペンタン等の環状構造を有してもよい。（Ｃ３～Ｃ２０）アルファ－オレフィンは、エチレンモノマーとコモノマーとして使用することができる。
あるいは、（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーは、エチレン／オレフィン官能性シランコポリマーであり得る。エチレン／オレフィン官能性シランコポリマーを作製するために使用されるオレフィン官能性シランコポリマーは、ＣｈａｕｄｈａｒｙによるＷＯ２０１６／２００６００（Ａ１）（２０１６年５月２４日に出願されたＰＣＴ／ＵＳ１６／０３３８７９）の項［００１９］、またはＭｅｖｅｒｄｅｎらによるＵＳ５，２６６，６２７の加水分解性シランコモノマーであり得る。オレフィン官能性加水分解性シランは、（Ａ）のコポリマー実施形態にグラフト化（ポスト反応器）され得る。あるいは、オレフィン官能性加水分解性シランをエチレンおよびコモノマーと共重合させて、加水分解性シリル基を含むコポリマーの実施形態を直接作製してもよい。いくつかの態様において、オレフィン官能性加水分解性シランは、ビニルトリメトキシシラン（ＶＴＭＳ）、ビニルトリエトキシシラン（ＶＴＥＳ）、ビニルトリアセトキシシラン、またはγ－（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシランであり、加水分解性シリル基は、２－トリメトキシシリルエチル、２－トリエトキシシリルエチル、２－トリアセトキシエチルで、または３－トリメトキシシリルプロピルオキシカルボニルエチルもしくは３－トリメトキシシリルプロピルオキシカルボニルプロピルである。
（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーは、２種以上の異なる（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系および／もしくはプロピレン系ポリマー）のブレンド、または２種以上の異なる触媒を用いる重合反応の反応器生成物であり得る。（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー、例えば、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙの非極性エチレン系ポリマー、ＥＬＩＴＥ（商標）ポリマーなどは、２つ以上の反応器内で作製され得る。
（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）は、その多くが知られている任意の好適なプロセスによって作製され得る。（Ａ）を調製するために、ポリエチレンポリマーを生成するための任意の従来のまたは今後発見されるプロセスが使用され得る。典型的には、生成プロセスは、１つまたは複数の重合反応を含む。例えば、ＬＤＰＥは、高圧重合プロセスを使用して調製され得る。あるいは、ＬＤＰＥは、チーグラー・ナッタ、酸化クロム、メタロセン、ポストメタロセン触媒などの１種または複数種の重合触媒を使用して行われる配位重合プロセスを使用して調製され得る。好適な温度は、０℃～２５０℃、または３０℃～２００℃である。好適な圧力は、大気圧（１０１ｋＰａ）～１０，０００気圧（約１，０１３メガパスカル（「ＭＰａ」））である。ほとんどの重合反応では、用いられる触媒対重合性オレフィン（モノマー／コモノマー）のモル比は、１０－１２：１～１０－１：１、または１０－９：１～１０－５：１である。
（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）の量は、半導電性複合材料の総重量の７０～９８．９重量％、あるいは８０～９５重量％、あるいは８０～９８重量％であり得る。
半導電性複合材料は、極性有機ポリマー、例えば、エチレン性モノマー単位および不飽和カルボン酸エステル（または酸）コモノマー単位を含むエチレン／不飽和カルボン酸エステルコポリマーなどの極性エチレン系ポリマーを含まない（欠如している）。（ＡＡ）極性エチレン系コポリマー中の不飽和カルボン酸エステルコモノマー単位の割合は、（ＡＡ）の重量に基づいて、５～４０重量％、あるいは２０～３５重量％、あるいは２５～３１重量％であり得る。エチレン性単位は、（ＡＡ）の重量の９５～６０重量％、あるいは８０～６５重量％、あるいは７５～６９重量％であり得る。各不飽和カルボン酸エステルコモノマーは、独立して、水素原子および１分子当たり３～２０個の炭素原子を有してもよく、すなわち（Ｃ３～Ｃ２０）不飽和カルボン酸エステルコモノマーであってもよい。
省略および除外された不飽和カルボン酸エステルコモノマー単位が誘導される不飽和カルボン酸エステルコモノマーは、ビニル（Ｃ２～Ｃ８）カルボキシレートであり得、エチレン／不飽和カルボン酸エステルコポリマーは、エチレン－ビニル（Ｃ２～Ｃ８）カルボキシレートコポリマーである。いくつかの態様において、ビニル（Ｃ２～Ｃ８）カルボキシレートは、２～８個の炭素原子、または２～４個の炭素原子を有するカルボン酸アニオンのビニルエステルである。カルボン酸ビニルエステルの例は、ＵＳ７，７６７，９１０（Ｂ２）、第２欄、３４～５０行に記載されている。ビニル（Ｃ２～Ｃ８）カルボキシレートは、ビニル（Ｃ２～Ｃ４）カルボキシレート、例えばビニルアセテート、ビニルプロピオネートまたはビニルブタノエートであってもよく、エチレン／不飽和カルボン酸エステルコポリマーは、エチレン－ビニル（Ｃ２～Ｃ４）カルボキシレートバイポリマー、またはエチレン－ビニルアセテート（ＥＶＡ）バイポリマー、またはエチレン－ビニルプロピオネートバイポリマー、またはエチレン－ビニルブタノエートバイポリマーであってもよい。ＥＶＡバイポリマーは、本質的にエチレン由来モノマー単位およびビニルアセテート由来コモノマー単位で構成される。ＥＶＡバイポリマーの酢酸ビニルコモノマー単位含有量は、ＥＶＡバイポリマーの重量に基づいて、５～４０重量％、あるいは２０～３５重量％、あるいは２５～３１重量％であり得る。重量％値は、ＥＶＡ１分子当たりの平均である。代替的または追加的には、（Ａ）（例えば、ＥＶＡバイポリマー）は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８－０４によって測定された、２～６０ｇ／１０分、あるいは５～４０ｇ／１０分のメルトインデックス（１９０℃、２．１６ｋｇ）を有し得る。
省略および除外された不飽和カルボン酸エステルコモノマー単位が誘導される不飽和カルボン酸エステルコモノマーはまた、メチルアクリレートおよびメチルメタクリレートなどの（Ｃ１～Ｃ８）アルキル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレートであり得る。（Ｃ１～Ｃ８）アルキル（メタ）アクリレートは、エチレン－（Ｃ１～Ｃ８）アルキル（メタ）アクリレートコポリマー（ＥＡＡ）などの、省略および除外された不飽和エチレン／不飽和カルボン酸エステルコポリマー中に見出され得る。いくつかの態様において（Ｃ１～Ｃ８）アルキルは、（Ｃ１～Ｃ４）アルキル、（Ｃ５～Ｃ８）アルキル、または（Ｃ２～Ｃ４）アルキルであってもよい。ＥＡＡは、エチレン由来モノマー単位、ならびにエチルアクリレートおよび／またはエチルメタクリレートコモノマー単位などの（Ｃ１～Ｃ８）アルキル（メタ）アクリレート由来コモノマー単位の１つ以上の異なる種類から本質的になる。（Ｃ１～Ｃ８）アルキルは、メチル、エチル、１，１－ジメチルエチル、ブチルまたは２－エチルヘキシルであってもよい。（メタ）アクリレートは、アクリレート、メタクリレート、またはそれらの組み合わせであってもよい。（Ｃ１～Ｃ８）アルキル（メタ）アクリレートは、エチルアクリレートであってもよく、ＥＡＡは、エチレン－エチルアクリレートコポリマー（ＥＥＡ）であってもよいか、または、（Ｃ１～Ｃ８）アルキル（メタ）アクリレートは、エチルメタクリレートであってもよく、ＥＡＡはエチレン－エチルメタクリレートコポリマー（ＥＥＭＡ）であってもよい。ＥＥＡまたはＥＥＭＡのエチルアクリレートまたはエチルメタクリレートコモノマー単位含有量は、それぞれ独立して、ＥＥＡまたはＥＥＭＡバイポリマーの重量に基づき、５～４０重量％、あるいは２０～３５重量％、あるいは２５～３１重量％であり得る。
成分（Ｂ）：超低湿潤性カーボンブラック（ＵＬＷ－ＣＢ）。ＵＬＷ－ＣＢについては、前述した。（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢは、半導電性複合材料の１．０～３９重量％、あるいは１．５～２９重量％、あるいは１．５～２０．５重量％、あるいは１．５～１９重量％、あるいは１．５～１６重量％、あるいは１．５～１１重量％、あるいは１．５～６重量％であり得る。
いくつかの態様では、半導電性複合材料はまた、（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢ以外のカーボンブラックも含有し得る。そのような他のカーボンブラックの例は、Ｐｒｉｎｔｅｘ ＸＥ２カーボンブラック（ＤｅＧｕｓｓａ）、Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ １０００カーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．）、Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ ７２カーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．）、Ｋｅｔｊｅｎｂｌａｃｋ ＥＣ６００ＪＤカーボンブラック（Ａｋｚｏ）、Ｖｕｌｃａｎ Ｐカーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．）、Ｕｎｉｔｅｄ １２０カーボンブラック（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．）、デンカブラックカーボンブラック（Ｄｅｎｋａ）、Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ ５００カーボンブラック、またはＡｃｅｔｙｌｅｎｅ Ｂｌａｃｋ ＡＢ １００％－０１カーボンブラック（Ｓｏｌｔｅｘ）である。他の態様では、（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢは、他のカーボンブラックを含まない。
成分（Ｃ）：プラストマー。（Ｃ）プラストマーは、ゴムのような特性などのエラストマーおよびプラスチックの品質と、プラスチックの加工能力とを併せ持つポリマー材料であり得る。いくつかの態様では、（Ｃ）プラストマーはまた、（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーの実施形態であり得る。（Ｃ）の例は、エチレン／アルファ－オレフィンコポリマー、０．９０５ｇ／ｃｍ３の密度の密度、０．９ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８－０４、１９０℃、２．１６ｋｇ）を有する、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからＤＦＮＡ－１４７７ ＮＴとして入手可能である、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）である。いくつかの態様では、半導電性複合材料および架橋ポリエチレン生成物は、（Ｃ）を含まない。存在する場合、（Ｃ）は、半導電性複合材料の０．０１～１．５重量％、あるいは０．０５～１．２重量％、あるいは０．１～１．０重量％であり得る。
任意選択の成分（Ｄ）酸化防止剤。（Ｄ）酸化防止剤は、半導電性複合材料および／または過酸化物硬化半導体生成物に酸化防止特性を提供するように機能する。適切な（Ｄ）の例は、ビス（４－（１－メチル－１－フェニルエチル）フェニル）アミン（例えば、ＮＡＵＧＡＲＤ４４５）、２，２’－メチレン－ビス（４－メチル－６－ｔ－ブチルフェノール）（例えば、ＶＡＮＯＸ ＭＢＰＣ）、２，２’－チオビス（２－ｔ－ブチル－５－メチルフェノール（ＣＡＳ番号９０－６６－４、市販のＬＯＷＩＮＯＸ ＴＢＭ－６）、２，２’－チオビス（６－ｔ－ブチル－４－メチルフェノール）（ＣＡＳ番号９０－６６－４、市販のＬＯＷＩＮＯＸ ＴＢＰ－６）、トリス［（４－ｔｅｒｔ－ブチル－３－ヒドロキシ－２，６－ジメチルフェニル）メチル］－１，３，５－トリアジン－２，４、６－トリオン（例えば、ＣＹＡＮＯＸ１７９０）、ペンタエリスリトールテトラキス（３－（３，５－ビス（１，１－ジメチルエチル）－４－ヒドロキシフェニル）プロピオネート）（例えば、ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０、ＣＡＳ番号６６８３－１９－８）、３，５－ビス（１，１－ジメチルエチル）－４－ヒドロキシベンゼンプロパン酸２，２’－チオジエタンジイルエステル（例えば、ＩＲＧＡＮＯＸ１０３５、ＣＡＳ番号４１４８４－３５－９）、およびジステアリルチオジプロピオネート（「ＤＳＴＤＰ」）である。いくつかの態様において、（Ｄ）は、ビス（４－（１－メチル－１－フェニルエチル）フェニル）アミン（例えば、Ａｄｄｉｖａｎｔ（Ｄａｎｂｕｒｙ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ，ＵＳＡ）から市販されているＮＡＵＧＡＲＤ４４５）である。いくつかの態様では、半導電性複合物および架橋ポリエチレン生成物は、（Ｄ）を含まない。存在する場合、（Ｄ）は、半導電性複合材料の０．０１～１．５重量％、あるいは０．０５～１．２重量％、あるいは０．１～１．０重量％であり得る。
任意選択の成分（Ｅ）：有機過酸化物。炭素原子、水素原子、および２個以上の酸素原子を含み、少なくとも１つの－Ｏ－Ｏ－基を有する分子（ただし、複数の－Ｏ－Ｏ－基がある場合、各－Ｏ－Ｏ－基は、１個以上の炭素原子を介して別の－Ｏ－Ｏ－基に間接的に結合する）；またはそのような分子の集合。（Ｅ）有機過酸化物は、半導電性複合材料の硬化、特に、成分（Ａ）、（Ｂ）、および（Ｅ）を含む半導電性複合材料を、（Ｅ）有機過酸化物の分解温度以上の温度まで加熱することを含む硬化が望ましい場合、半導電性複合材料に添加され得る。（Ｅ）有機過酸化物は、式ＲＯ－Ｏ－Ｏ－ＲＯのモノペルオキシドあってよく、式中、各ＲＯは、独立して、（Ｃ１～Ｃ２０）アルキル基または（Ｃ６～Ｃ２０）アリール基である。各（Ｃ１～Ｃ２０）アルキル基は独立して、非置換であるか、または１もしくは２つの（Ｃ６～Ｃ１２）アリール基で置換されている。各（Ｃ６～Ｃ２０）アリール基は、非置換であるかまたは１～４つの（Ｃ１～Ｃ１０）アルキル基で置換されている。あるいは、（Ｅ）は、式ＲＯ－Ｏ－Ｏ－Ｒ－Ｏ－Ｏ－ＲＯのジペルオキシドであってもよく、式中、Ｒは、（Ｃ２～Ｃ１０）アルキレン、（Ｃ３～Ｃ１０）シクロアルキレン、またはフェニレン等の二価炭化水素基であり、各ＲＯは、上記で定義した通りである。（Ｅ）有機過酸化物は、ビス（１，１－ジメチルエチル）過酸化物；ビス（１，１－ジメチルプロピル）ペルオキシド；２，５－ジメチル－２，５－ビス（１，１－ジメチルエチルペルオキシ）ヘキサン；２，５－ジメチル－２，５－ビス（１，１－ジメチルエチルペルオキシ）ヘキシン；４，４－ビス（１，１－ジメチルエチルペルオキシ）吉草酸；ブチルエステル；１，１－ビス（１，１－ジメチルエチルペルオキシ）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサン；過酸化ベンゾイル；過安息香酸ｔｅｒｔ－ブチル；ジ－ｔｅｒｔ－アミルペルオキシド（「ＤＴＡＰ」）；ビス（アルファ－ｔ－ブチル－ペルオキシイソプロピル）ベンゼン（「ＢＩＰＢ」）；イソプロピルクミルｔ－ブチルペルオキシド；ｔ－ブチルクミルペルオキシド；ジ－ｔ－ブチルペルオキシド；２，５－ビス（ｔ－ブチルペルオキシ）－２，５－ジメチルヘキサン；２，５－ビス（ｔ－ブチルペルオキシ）－２，５－ジメチルヘキシン－３，１，１－ビス（ｔ－ブチルペルオキシ）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサン；イソプロピルクミルクミルペルオキシド；４，４－ジ（ｔｅｒｔ－ブチルペルオキシ）吉草酸ブチル；または過酸化ジ（イソプロピルクミル）；または過酸化ジクミルであってもよい。（Ｅ）有機過酸化物は、過酸化ジクミルであってもよい。いくつかの態様において、２種以上の（Ｅ）有機過酸化物のブレンド、例えば、ｔ－ブチルクミルペルオキシドおよびビス（ｔ－ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼンの２０：８０（ｗｔ／ｗｔ）ブレンド（例えば、Ａｒｋｅｍａから市販されているＬＵＰＥＲＯＸ Ｄ４４６Ｂ）のみが使用される。いくつかの態様において、少なくとも１つ、または各（Ｅ）有機過酸化物が１つの－Ｏ－Ｏ－基を含む。いくつかの態様では、半導電性複合材料および架橋ポリエチレン生成物は、（Ｅ）を含まない。存在する場合、（Ｅ）有機過酸化物は、半導電性複合材料の０．０５～３．０重量％、あるいは０．１～３重量％、あるいは０．５～２．５重量％であり得る。典型的には、半導電性複合材料が、（Ｄ）酸化防止剤および（Ｅ）有機過酸化物の両方をさらに含む場合、（Ｄ）酸化防止剤対（Ｅ）有機過酸化物の重量／重量比は、２未満（（Ｄ）／（Ｅ）（重量／重量）＜２）である。
任意選択の成分（Ｆ）スコーチ遅延剤。早期硬化を阻害する分子、またはそのような分子の集合。スコーチ遅延剤の例は、ヒンダードフェノール；セミヒンダードフェノール； ＴＥＭＰＯ； ＴＥＭＰＯ誘導体；１，１－ジフェニルエチレン；２，４－ジフェニル－４－メチル－１－ペンテン（アルファ－メチルスチレンダイマーまたはＡＭＳＤとも呼ばれる）；およびＵＳ６２７７９２５（Ｂ１）、第２欄第６２行～第３欄第４６行に記載されているアリル含有化合物である。いくつかの態様では、半導電性複合材料および架橋ポリエチレン生成物は、（Ｋ）を含まない。存在する場合、（Ｋ）スコーチ遅延剤は、半導電性複合材料の０．０１～１．５重量％、あるいは０．０５～１．２重量％、あるいは０．１～１．０重量％であり得る。
任意選択の成分（Ｇ）アルケニル官能性補助剤。骨格もしくは環の部分構造、ならびにそれに結合した１つ、もしくは２つ以上のプロペニル、アクリレート、および／もしくはビニル基を含む分子であって、部分構造は炭素原子および任意選択的に窒素原子で構成される分子、またはそのような分子の集合。（Ｄ）従来の補助剤は、ケイ素原子を含まなくてもよい。（Ｇ）アルケニル官能性補助剤は、制限（ｉ）～（ｖ）のいずれか１つによって説明されるプロペニル官能性の従来の補助剤であってもよい：（ｉ）（Ｇ）が、２－アリルフェニルアリルエーテル、４－イソプロペニル－２，６－ジメチルフェニルアリルエーテル、２，６－ジメチル－４－アリルフェニルアリルエーテル、２－メトキシ－４－アリルフェニルアリルエーテル、２，２’－ジアリルビスフェノールＡ、Ｏ、Ｏ’－ジアリルビスフェノールＡ、またはテトラメチルジアリルビスフェノールＡである；（ｉｉ）（Ｇ）が、２，４－ジフェニル－４－メチル－１－ペンテンまたは１，３－ジイソプロペニルベンゼンである；（ｉｉｉ）（Ｇ）が、トリアリルイソシアヌレート（「ＴＡＩＣ」）、トリアリルシアヌレート（「ＴＡＣ」）、トリアリルトリメリテート（「ＴＡＴＭ」）、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”－ヘキサアリル－１，３，５－トリアジン－２，４，６－トリアミン（「ＨＡＴＡＴＡ」、Ｎ２，Ｎ２，Ｎ４，Ｎ４，Ｎ６，Ｎ６－ヘキサアリル－１，３，５－トリアジン－２，４，６－トリアミンとも呼ばれる）、オルトギ酸トリアリル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、クエン酸トリアリル、またはトリアリールアコニテートである；（ｉｖ）（Ｇ）が、（ｉ）のプロペニル官能性補助剤のうちのいずれか２つの混合物である。あるいは、（Ｇ）は、トリメチロールプロパントリアクリレート（「ＴＭＰＴＡ」）、トリメチロールプロパントリメチルアクリレート（「ＴＭＰＴＭＡ」）、エトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート、１，６－ヘキサンジオールジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、トリス（２－ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、およびプロポキシ化グリセリルトリアクリレートから選択されるアクリレート官能性の従来の補助剤であってもよい。あるいは、（Ｇ）は、少なくとも５０重量％の１，２－ビニル含量を有するポリブタジエンおよびトリビニルシクロヘキサン（「ＴＶＣＨ」）から選択されるビニル官能性の従来の補助剤であってもよい。あるいは、（Ｇ）は、ＵＳ５，３４６，９６１またはＵＳ４，０１８，８５２に記載されている従来の補助剤であってもよい。あるいは、（Ｇ）は、前述の補助剤の組み合わせまたは任意の２つ以上であってもよい。いくつかの態様では、半導電性複合材料および架橋ポリエチレン生成物は、（Ｇ）を含まない。存在する場合、（Ｇ）補助剤は、半導電性複合材料の０．０１～４．５重量％、あるいは０．０５～２重量％、あるいは０．１～１重量％、あるいは０．２～０．５重量％であり得る。
任意選択の成分（Ｈ）核形成剤。ポリエチレンポリマーの結晶化速度を高める有機または無機添加剤。（Ｈ）の例は、炭酸カルシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、超高分子量ポリエチレン、フタル酸水素カリウム、安息香酸化合物、安息香酸ナトリウム化合物、ビシクロ［２．２．１］ヘプタン－２，３－ジカルボン酸二ナトリウム、モノグリセロール酸亜鉛、および１，２－シクロヘキサンジカルボン酸、カルシウム塩：ステアリン酸亜鉛である。いくつかの態様では、半導電性複合材料および架橋ポリエチレン生成物は、（Ｈ）を含まない。存在する場合、（Ｈ）は、半導電性複合材料の０．０１～１．５重量％、あるいは０．０５～１．２重量％、あるいは０．１～１．０重量％の濃度であり得る。
任意選択の成分（Ｉ）加工助剤。（Ｉ）の例は、フルオロエラストマー、およびＴｈｅ Ｃｈｅｍｏｕｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ，ＵＳＡ）のＶｉｔｏｎ ＦｒｅｅＦｌｏｗ ２３などのＶｉｔｏｎ ＦｒｅｅＦｌｏｗ加工助剤である。いくつかの実施形態では、半導電性複合材料は、（Ｃ）、（Ｄ）、および（Ｉ）を含むマスターバッチをさらに含む。
任意選択の成分（Ｊ）エキステンダー油。（Ｊ）の例は、鉱油、パラフィン油、およびそれらの組み合わせである。
任意選択の成分（Ｋ）安定剤。１８～２２ナノメートル（ｎｍ）の平均粒子サイズを有する粒子状の固体。（Ｋ）は、Ｃａｂｏｔ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎからＣＡＢ－Ｏ－ＳＩＬの商品名で市販されているものなどの疎水化ヒュームドシリカであり得る。（Ｋ）は、難燃効果も有し得るＵＶ安定剤であり得る。
半導電性複合材料は、独立して、キャリア樹脂、腐食防止剤（例えば、ＳｎＳＯ４）、潤滑剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、スリップ剤、可塑剤、粘着付与剤、界面活性剤、酸捕捉剤、電圧安定剤、および金属不活性化剤から選択される１種以上の任意選択の添加剤を含み得ない、あるいはさらに、それぞれ０．００５～０．５重量％から本質的になり得る。
任意選択の添加剤を使用して、本発明の半導電性複合材料および／または本発明の生成物に１つ以上の有益な特性を付与し得る。いくつかの態様では、任意選択の成分または添加剤のいずれか１つは、実施例において後で使用されるものである。
導電体デバイス：コーティングされた金属ワイヤ、電気ケーブル、または低、中、高、および超高電圧の送電用途に使用するなどの電力ケーブル。「ワイヤ」は、導電性材料、例えば銅もしくはアルミニウム等の導電性金属の一本鎖もしくはフィラメント、または光ファイバーの一本鎖もしくはフィラメントを意味する。「電力ケーブル」とは、絶縁層と称され得る半導電性層および被覆内に配置される少なくとも１本のワイヤを含む。導電体デバイスは、中、高、および超高電圧の用途に使用するために設計および構成され得る。好適なケーブル設計の例は、ＵＳ５，２４６，７８３、ＵＳ６，４９６，６２９、およびＵＳ６，７１４，７０７に示されている。
導電体デバイスは、内側から、導電性コア、内部半導電性層、および任意選択的に内部絶縁層を含有し得る。導電体デバイスの任意選択の絶縁態様は、外側半導電性層および外側絶縁層を含有し得る。導電性コアは、１つ以上の金属ワイヤで構成されてもよい。導電性コアが「撚り合わされている」場合、個別のワイヤ束に細分化され得る２つ以上の金属ワイヤが含まれている。導電性コア内の各ワイヤは、束ねられているか否かに関わらず、絶縁層で個別にコーティングされてもよく、および／または個別の束が絶縁層でコーティングされてもよい。各絶縁層は、独立して、単層または多層の被覆、コーティング、またはシースであり得る。絶縁層（複数可）は、主に、日光、水、熱、酸素、他の導電性材料（例えば、短絡を防止するため）、および／または腐食性材料（例えば、化学ヒューム）などの外部環境から導電性コアおよび半導電性層（複数可）を保護または絶縁するように機能する。
ある絶縁された導電体デバイスから次への単層または多層被覆は、それぞれの意図された用途に応じて異なって構成され得る。例えば、断面で見ると、絶縁された導電体デバイスの多層被覆は、その最内層からその最外層まで、以下の構成要素で順次構成され得る：内側半導電性層（導電性コアと物理的に接触している）、架橋ポリエチレン生成物（本発明の架橋生成物）を含む絶縁層、外側半導電性層、金属シールド、および保護シース。層およびシースは、円周方向および同軸方向（長手方向）に連続している。金属シールド（接地）は、同軸方向に連続しており、円周方向には連続（層）または不連続（テープまたはワイヤ）のいずれかである。外側半導体層は、存在する場合、絶縁層から剥離可能な過酸化物架橋半導体生成物で構成されてもよい。
電気の伝導方法。本発明の電気の伝導方法は、導電体デバイスを使用し得るか、または本発明の半導電性複合材料もしくは生成物を含む異なる導電体デバイスを使用し得る。
導電体デバイスは、データ送信用途および／または低、中、高、および超高電圧用途を含む送電用途に有用である。
本発明の半導電性複合材料および生成物は、容器、車両部品、およびエレクトロニクスパッケージングを含む様々な他の用途に有用である。
化合物は、そのすべての同位体および天然の存在量ならびに同位体濃縮型を含む。濃縮型は、医学的用途または偽造防止用途を有してもよい。
いくつかの態様では、本明細書における任意の化合物、組成物、調合物、材料、混合物、または反応生成物は、Ｈ、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｂｒ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、ランタノイド、およびアクチノイドからなる群から選択される化学元素のうちのいずれか１つを含まなくてもよいが、ただし、化合物、組成物、調合物、材料、混合物、または反応生成物に必要な化学元素（例えば、ポリエチレンに必要なＣおよびＨ、またはアルコールに必要なＣ、Ｈ、およびＯ）は除く。
特に示されない限り、以下を適用する。あるいは、異なる実施形態に先行する。ＡＥＩＣとは、Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｄｉｓｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｉｅｓ（Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ，Ａｌａｂａｍａ，ＵＳＡ）を意味する。ＡＳＴＭとは、標準化機構であるＡＳＴＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｗｅｓｔ Ｃｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）を意味する。ＩＥＣとは、標準化機構であるＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（Ｇｅｎｅｖａ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を意味する。ＩＳＯとは、標準化機構であるＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ（Ｇｅｎｅｖａ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を意味する。いずれの比較例も説明目的でのみ使用されており、先行技術ではない。含まないまたは欠いているは、完全に存在しないこと、代替として検出不可能であることを意味する。ＩＣＥＡとは、Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｃａｂｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎおよびＩＨＳ Ｍａｒｋｉｔ（Ｌｏｎｄｏｎ， Ｅｎｇｌａｎｄ）によって公布された規格を意味する。ＩＵＰＡＣとは、国際純正応用化学連合（ＩＵＰＡＣ Ｓｅｃｒｅｔａｒｉａｔ（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｔｒｉａｎｇｌｅ Ｐａｒｋ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ，ＵＳＡ））である。してもよい（ｍａｙ）は、必須ではなく、選択の許容を与える。機能的とは、機能的に可能または有効なことを意味する。任意選択では、存在しない（または除外される）、代替として存在する（または含まれる）ことを意味する。特性は、標準試験方法および測定条件（例えば、粘度：２３℃および１０１．３ｋＰａ）を使用して測定される。範囲は、端点、部分範囲、およびその中に包含される整数値および／または小数値を含むが、整数の範囲が小数値を含まない場合を除く。室温：２３℃。±１℃である。化合物に関連するとき置換されているとは、水素の代わりに、置換ごとに１個または複数個（その数を含む）の置換基を有することを意味する。
半導電性複合材料の調製方法：（Ａ）および（Ｂ）を、Ｃ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ調製混合器を使用して、５０回転／分（ｒｐｍ）の混合速度で１６０℃で２０分間溶融混合して、濃縮マスターバッチとして半導電性複合材料の実施形態を得ることによって、６７重量％の（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系ポリマー）と、３３重量％の（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢとから本質的になる半導電性複合材料の実施形態を調製する。これらの溶融混合条件は、（Ａ）が非極性のエチレン系ポリマーである場合の使用に好適である。非極性プロピレン系ポリマーなどの（Ａ）の他の実施形態の適切な溶融混合を確実にするために、より高い温度（例えば、２００℃）を使用するなど条件が調整され得る。必要に応じて、半導電性複合材料の濃縮マスターバッチの実施形態を、濃縮マスターバッチの（Ａ）と同じであっても異なっていてもよい、独立して選択された（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）と溶融混合して、０超～３３重量％未満の（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢの濃度を有する半導電性複合材料の実施形態を得る。
ペレット調製方法。半導電性複合材料の調製方法によって調製された半導電性複合材料を、Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ単軸押出機のホッパーに調合し、２５ｒｐｍのスクリュー速度、１２０℃で半導電性複合材料の溶融物を押し出して、半導電性複合材料を溶融ストランドとして得る。これらの押出およびストランド条件は、（Ａ）が非極性のエチレン系ポリマーである場合の使用に好適である。非極性プロピレン系ポリマーなどの（Ａ）の他の実施形態の適切な押出およびストランドを確実にするために、より高い温度（例えば、２００℃）を使用するなど条件が調整され得る。溶融ストランドを、Ｂｒａｂｅｎｄｅｒペレタイザーに供給して、ペレットの形態の第２の本発明の半導電性複合材料を得る。
浸漬方法。ペレット調製方法で調製された第２の本発明の半導電性複合材料の５０グラム（ｇ）のペレット、および０．８６５ｇの（Ｅ）有機過酸化物を、２５０ミリリットル容量のフッ素化高密度ポリエチレン（Ｆ－ＨＤＰＥ）ボトルに添加する。ペレットおよび（Ｅ）が入ったボトルをしっかりと密閉する。（Ｅ）有機過酸化物を、７０℃で８時間ペレットに浸漬させ、０、２、５、１０、２０、および３０分間、密閉ボトルを振盪し、有機過酸化物浸漬ペレットとして第３の本発明の半導電性複合材料を得る。有機過酸化物浸漬ペレットを、試験に必要となるまで、Ｆ－ＨＤＰＥボトル内に２３℃で保管する。
架橋ポリエチレン生成物および圧縮成形プラークの調製方法１：散逸率試験のために、架橋ポリエチレン生成物の圧縮成形プラークを調製する。２ミリメートル（ｍｍ）厚さの２枚のポリ（エチレンテレフタレート）フィルムの間に、浸漬法１によって調製された１５ｇの有機過酸化物浸漬ペレットを挟み、サンドイッチを得る。以下の寸法：１８０ｍｍ×１９０ｍｍ×０．５ｍｍを有する金型にサンドイッチを配置する。ホットプレス機の上下のプレートの間にサンドイッチを含有する金型を配置し、１２０℃および０メガパスカル（ＭＰａ）の印加圧力で１０分間圧成形し、予熱された金型を得る。金型を１２０Ｃ、５ＭＰａで０．５分間保持し、次いで１２０Ｃ、１０ＭＰａで０．５分間保持する。金型を８回通気し、次いで１８０℃、１０ＭＰａの圧力で約１３分間金型を保持して、追加硬化させて、架橋ポリエチレン生成物を得る。金型を１０分以内に１０ＭＰａで１８０℃から２５℃に冷却し、圧縮成形されたプラークの形態である架橋ポリエチレン生成物を取り外す。以下の方法に従って散逸係数を試験する。
圧縮成形プラークの調製方法：材料の未使用試料（例：（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例：非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）、または半導電性複合材料）を、金型に配置し、以下のようにＧｒｅｎｅｒｄ油圧プレスでプレスし、プレスを１５０℃に予熱し、次いで、試料を圧力をかけずに金型内で３分間加熱して、加熱試料を得、加熱試料を０．６８９メガパスカル（ＭＰａ、１００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ））の圧力で３分間プレスし、次いで、１７．２ＭＰａ（２５００ｐｓｉ）の圧力で３分間プレスし、金型を急冷し、試料を４０℃、０．６８９ＭＰａの圧力で３分間に保ち、試料の圧縮成形プラークを得る。
ＢＥＴ窒素表面積試験方法：Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｒｅａ ＆ Ｐｏｒｏｓｉｍｅｔｒｙ測定器（ＡＳＡＰ ２４２０）を使用して、ＢＥＴ表面積分析を実施する。分析の前に、試料を、真空下２５０℃でガス抜きする。測定器は、注入試料の静的（容量）方法を採用しており、液体窒素温度で固体に物理的に吸着（物理吸着）し得る気体の量を測定する。多点ＢＥＴ測定のために、窒素吸収量を、予め選択された相対圧力点で、一定温度で測定する。相対圧力とは、－１９６℃の分析温度での窒素の蒸気圧に対して加えられた窒素の圧力の比である。
密度試験方法：ＡＳＴＭ Ｄ７９２－１３、変位によるプラスチックの密度と比重（相対密度）の標準試験法の方法Ｂに従って測定した（水以外の液体中、例えば、液体２－プロパノール中で固体プラスチックを試験するため）。結果は１立方センチメートル当たりのグラム数（ｇ／ｃｍ３）の単位で報告する。
メルトインデックス（１９０℃、２．１６キログラム（ｋｇ）、「Ｉ２」）試験方法：非極性エチレン系ポリマーの場合、以前は「条件Ｅ」として、かつＩ２としても知られている、１９０℃／２．１６キログラム（ｋｇ）の条件を使用して、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８－０４、Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅｌｔ Ｆｌｏｗ Ｒａｔｅｓ ｏｆ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ ｂｙ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｐｌａｔｏｍｅｔｅｒに従って測定される。結果は、１０分当たりの溶出グラム数（ｇ／１０分）の単位で報告される。１９０℃の代わりに２３０℃を使用することを除いて、非極性プロピレン系ポリマーを複製する。
吸湿性試験方法：カーボンブラック試料を、１００℃の真空オーブン内で一晩乾燥させて、乾燥カーボンブラック試料の重量を測定し、乾燥カーボンブラック試料を、十分に制御された８０％の相対湿度（ＲＨ）および２４℃の温度で２４時間チャンバ内に配置して、加湿カーボンブラック試料を得て、加湿カーボンブラック試料の重量を測定し、以下の等式：吸湿量＝（加湿ＣＢ試料の重量－乾燥ＣＢ試料の重量）／乾燥ＣＢ試料の重量、を使用して、重量百万分率で吸湿量を計算することによって、カーボンブラックの吸湿性を測定する。
吸油量（ＯＡＮ）試験方法：ＡＳＴＭ Ｄ２４１４－０４、手順Ａを、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）を用いて使用する。
相形態試験方法：走査型電子顕微鏡検査（ＳＥＭ）を使用して、半導電性複合材料の相形態を特徴付ける。分析の準備のために、まず、圧縮成形プラークの調製方法によって調製された圧縮成形プラーク試料を、かみそりの刃を使用して切り開いて、その内部を露出させる。露出した内部を、Ｌｅｉｃａ Ｕｌｔｒａｃｕｔ ＥＭ ＦＣ７クライオウルトラミクロトームで－８０℃で研磨する。１０キロボルト（ｋＶ）で動作するジルコニウム化タングステン電界放出電子源、Ｅｖｅｒｈａｒｔ－Ｔｈｏｒｎｌｅｙ二次電子検出器、および低電圧高コントラスト後方散乱電子検出器を備えたＦＥＩ Ｎｏｖａ ＮａｎｏＳＥＭ ６３０電子顕微鏡で電子顕微鏡写真を取得する。
レオロジー試験方法：粘度対角周波数。粘弾性挙動の分析のために、ＡＲＥＳ振動剪断レオメーターを用いて動的振動剪断レオロジーを実施する。線形粘弾性領域内のひずみに対して、０．１～１００ラジアン／秒（ｒａｄ／ｓ）の角周波数で、０．２５％ひずみの周波数スイープを使用して、平行プレート形状（プレート直径２５ｍｍ）で振動剪断測定を実施する。１６０℃で測定を実施する。パスカル－秒（Ｐａ－ｓ）で結果を報告する。
表面エネルギー試験方法：Ｏｗｅｎｓ－Ｗｅｎｄｔ等式を使用して、２３℃で３つの液体の接触角から測定する。（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー（例えば、非極性エチレン系またはプロピレン系ポリマー）の試料のプラークを、圧縮成形プラークの調製方法（前述）によって作製する。ＯＷＥＮＳ－ＷＥＮＤＴ方法を使用して、液体の接触角に基づいて試料の表面エネルギーを計算する。手動ベースラインを使用して、明度＝１００、コントラスト＝８０、およびフレームレート＝５０で、ＫＲＵＳＳ ＤＳＡ１００ Ｄｒｏｐ Ｓｈａｐｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ（ゴニオメーター）上の液滴によって接触角を測定する。３つの液体は、水、ホルムアミド、およびジヨードメタンであり、タレットのセットアップから０．５ミリメートル（ｍｍ）のステンレス鋼／ポリマーの針で使用される。楕円（正接１）方法を使用して、接触角を適合させる。各液体について少なくとも６滴を分析し、結果の平均を報告する。平均を使用して、ＯＷＥＮＳ－ＷＥＮＤＴ方法による表面エネルギーを計算する。
熱サイクル試験方法：半導電性複合材料の試料を、銅製の型（油圧プレス内に配置）内で、１８０℃、無圧力、３分間、続いて、０．６８９ＭＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力下で３分間、そして１７．２ＭＰａ（２５００ｐｓｉ）の圧力下で３分間加熱する。次いで、試料を０．６８９ＭＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力下で４０℃に急冷する。この熱サイクルを２回繰り返して、熱サイクル試料を得る。
体積抵抗率試験方法：２点プローブを備えたＫｅｉｔｈｌｅｙ ２７００ Ｉｎｔｅｇｒａ Ｓｅｒｉｅｓデジタルマルチメーターを使用して、低抵抗率（１０８オーム－ｃｍ（Ω・ｃｍ）未満）を有する試料の抵抗率を測定する。銀塗料（導電性銀＃４８１７Ｎ）を塗布して、試料と電極との間の接触抵抗を最小化する。ここで、試料は、圧縮成形プラークの調製方法によって調製された、１．９０５～１．２０３ｍｍ（７５ミル～８０ミル）の厚さ、１０１．６ｍｍの長さ、５０．８ｍｍの幅を有する圧縮成形プラーク試料である。高抵抗率（＞１０８Ω・ｃｍ）を有する試料の抵抗率を、モデル８００９抵抗率試験チャンバに結合されたＫｅｉｔｈｌｅｙモデル６５１７Ｂ電位計を使用し、円形ディスク試料を使用して測定する。ここで、試料は、圧縮成形プラークの調製方法によって調製された、１．９０５～１．２０３ｍｍ（７５ミル～８０ミル）の厚さ、６３．５ｍｍの直径を有する圧縮成形プラーク試料として調製された円形ディスクである。
湿潤性試験方法：いずれもＳｕｒｆａｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｌｔｄ．（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ，ＵＳＡ）のＩＧＣ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ａｎａｌｙｚｅｒ測定器およびＳＥＡ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅを用いた逆ガスクロマトグラフィー（ＩＧＣ）方法を使用する。材料の総表面エネルギー（γ（合計））は、分散構成要素（γ（分散））と極性構成要素（γ（極性））との２つの構成要素の合計：γ（合計）＝γ（極性）＋γ（分散）である。４つのアルカンガスプローブ（デカン、ノナン、オクタン、およびヘプタン）を用いてγ（分散）構成要素を測定し、ＤｏｒｒｉｓおよびＧｒａｙの方法（下記参照）を用いてγ（分散）を決定する。２つの極性ガスプローブ（酢酸エチルおよびジクロロメタン）を用いてγ（極性）構成要素を測定し、Ｄｅｌｌａ Ｖｏｌｐｅスケールを用いたｖａｎ Ｏｓｓ手法に基づいてγ（極性）を分析する（Ｄ．Ｊ．Ｂｕｒｎｅｔｔら，ＡＡＰＳ ＰｈａｒｍＳｃｉＴｅｃｈ，２０１０，１３，１５１１－１５１７、Ｇ．Ｍ．Ｄｏｒｒｉｓら，Ｊ．Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉ．１９８０，２３，４５－６０、Ｃ．Ｄｅｌｌａ Ｖｏｌｐｅら，Ｊ Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｓｃｉ，１９９７，１９５，１２１－１３６）。約１０～２０ミリグラム（ｍｇ）の量のニートカーボンブラックの試験試料を、個々のシラン化ガラスカラム（長さ３００ｍｍ、内径４ｍｍ）に充填する。カーボンブラックを充填したカラムを、１００℃、ヘリウムキャリアガスを用いた相対湿度０％で２時間、前処理して、試料を標準化する。ヘリウムの総流量１０標準立方センチメートル／分（ｓｃｃｍ）で測定を実施し、デッドボリュームの補正にメタンを使用する。１００℃、相対湿度０％で構成要素を測定する。カーボンブラックの表面エネルギーは、表面被覆率ｎ／ｎｍの関数として測定され、式中、ｎは、ガスプローブの吸着量、ｎｍは、カーボンブラックの単層容量である。表面被覆率の関数としての表面エネルギーの分布は、カーボンブラック表面の不均一性を明らかにする。
Ｃａｂｏｔ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＶｕｌｃａｎ ＸＣ ５００ファーネスカーボンブラック。ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、６５ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４－０４によって測定された、１４８ｍＬ／１００ｇのＯＡＮ、および吸湿性試験方法によって測定された、１０，０００ｐｐｍの吸湿性、および０．０２の表面被覆率での湿潤性＝０．０１１５、０．０４の表面被覆率での湿潤性＝０．０１０１、０．０６の表面被覆率での湿潤性＝０．００９９、０．０８の表面被覆率での湿潤性＝０．０１１１、０．１０の表面被覆率での湿潤性＝０．０１１７によって特徴付けられる表面湿潤性プロファイル。
ＳｏｌｔｅｘのＡｃｅｔｙｌｅｎｅ Ｂｌａｃｋ ＡＢ １００％－０１カーボンブラック。ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、７７ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４－０４によって測定された、１８７～２０２ｍＬ／１００ｇのＯＡＮ、吸湿性試験方法によって測定された、３，０００ｐｐｍの吸湿性、および０．０２の表面被覆率での湿潤性＝０．０１０１、０．０４の表面被覆率での湿潤性＝０．０１０８、０．０６の表面被覆率での湿潤性＝０．０１１１、０．０８の表面被覆率での湿潤性＝０．０１１２、０．１０の表面被覆率での湿潤性＝０．０１１３によって特徴付けられる表面湿潤性プロファイル。
成分（Ａ１）：０．９１８グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｍ３）の密度、および８．０グラム／１０分（ｇ／１０分）のメルトインデックス（Ｉ２）（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８－０４、１９０℃、２．１６ｋｇ）を有する低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）である、非極性エチレン系ポリマーである、（Ａ）非極性ポリマー。Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ，ＵＳＡ）から製品ＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ ７２２として入手可能。
成分（Ａ２）：０．９０５ｇ／ｃｍ３の密度、および０．９ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８－０４、１９０℃、２．１６ｋｇ）を有する直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）である、非極性エチレン系ポリマーである、（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー。Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから製品ＤＦＮＡ－１４７７ＮＴとして入手可能。
成分（Ａ３）：ＵＮＩＰＯＬ（商標）気相重合プロセスによって調製された、単峰性分子量分布、０．９２０ｇ／ｃｍ３の密度、および０．５５ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）（ＡＳＴＭ Ｄ１２３８－０４、１９０℃、２．１６ｋｇ）を有する直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）である、非極性エチレン系ポリマーである、（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー。Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから製品ＤＦＮＡ－２０６５として入手可能。
成分（Ｂ１）：Ｃａｂｏｔ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＬＩＴＸ ５０導電性添加剤である（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢ。ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、５６ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４－０４によって測定された、１２５～１４５ｍＬ／１００ｇのＯＡＮ、吸湿性試験方法によって測定された、５２０ｐｐｍの吸湿性、および０．０２の表面被覆率での湿潤性＝０．００１４、０．０４の表面被覆率での湿潤性＝０．００３９、０．０６の表面被覆率での湿潤性＝０．００５１、０．０８の表面被覆率での湿潤性＝０．００６１、０．１０の表面被覆率での湿潤性＝０．００６９によって特徴付けられる表面湿潤性プロファイル。
成分（Ｄ１）：ポリ（１，２－ジヒドロ－２，２，４－トリメチルキノリン）とも呼ばれる、１，２－ジヒドロ－２，２，４－トリメチルキノリンホモポリマーである（Ｄ）酸化防止剤。
成分（Ｃ１）／（Ｄ１）／（Ｉ１）：７４．９重量％の（Ｃ１）ＤＦＤＡ－７０４７ ＬＬＤＰＥ、２５．０重量％の（Ｉ１）Ｖｉｔｏｎ ＦｒｅｅＦｌｏｗ ２３加工助剤、および０．１重量％の（Ｄ１）テトラキス（メチレン（３，５－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－４－ヒドロキシヒドロシンナメート））メタン（酸化防止剤）を含む、加工助剤含有マスターバッチ調合物。Ｐｌａｓｔｏｍｅｒ （Ｃ１） ＤＦＤＡ－７０４７ ＬＬＤＰＥは、０．９１８ｇ／ｃｍ３の密度、および１．０ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２を有する直鎖状低密度ポリエチレンであり、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能である。Ｖｉｔｏｎ ＦｒｅｅＦｌｏｗ ２３は、Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｏｕｒｓ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なフルオロエラストマー加工助剤である。
比較例１～３（ＣＥ１～ＣＥ３）：成分（Ａ１）ＤＯＷ ＬＤＰＥ ７２２、およびＶｕｌｃａｎ ＸＣ ５００ファーネスカーボンブラックを使用して調製された比較複合材料。半導電性複合材料の調製方法に従って成分（Ａ１）とＶｕｌｃａｎ ＸＣ ５００とを溶融混合することによって調製し、ＣＥ１～ＣＥ３の半導電性材料を得る。圧縮成形プラーク調製方法に従ってＣＥ１～ＣＥ３の試料を別個にプレスして、プラークを形成する。
比較例４～６（ＣＥ４～ＣＥ６）：成分（Ａ１）ＤＯＷ ＬＤＰＥ ７２２、およびＡｃｅｔｙｌｅｎｅ Ｂｌａｃｋ ＡＢ １００％－０１カーボンブラックを使用して調製された比較複合材料。半導電性複合材料の調製方法に従って成分（Ａ１）とＡｃｅｔｙｌｅｎｅ Ｂｌａｃｋ ＡＢ １００％－０１とを溶融混合することによって調製し、ＣＥ４～ＣＥ６の半導電性材料を得る。圧縮成形プラーク調製方法に従ってＣＥ４～ＣＥ６の試料を別個にプレスして、プラークを形成する。
本発明の実施例１～５（ＩＥ１～ＩＥ５）：成分（Ａ１）ＤＯＷ ＬＤＰＥ ７２２、および成分（Ｂ１）ＬＩＴＸ ５０カーボンブラックを使用して調製された本発明の半導電性複合材料。半導電性複合材料の調製方法に従って成分（Ａ１）と（Ｂ１）とを溶融混合することによって調製し、ＩＥ１～ＩＥ５の半導電性材料を得る。圧縮成形プラーク調製方法に従ってＩＥ１～ＩＥ５の試料を別個にプレスして、プラークを形成する。
本発明の実施例６および７（ＩＥ６およびＩＥ７）：成分（Ａ１）ＤＯＷ ＬＤＰＥ ７２２、成分（Ａ２）Ｕｎｉｖａｔｉｏｎ ＤＦＮＡ－２０６５、および成分（Ｂ１）ＬＩＴＸ ５０カーボンブラックを使用して調製された本発明の半導電性複合材料。内部Ｃ．Ｗ．Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ調製混合器を、４０ｒｐｍのモーター速度で１８０℃で１０分間使用する以外は、半導電性複合材料の調製方法に従って成分（Ａ１）、（Ａ２）、（Ｂ１）、および（Ｃ１）を溶融混合することによって調製し、ＩＥ６およびＩＥ７の半導電性材料を得る。圧縮成形プラーク調製方法に従ってＩＥ６およびＩＥ７の試料を別個に１５０℃でプレスして、１．２７ｍｍ（５０ミル）の厚さを有するプラークを形成する。
表１のデータによって示されるように、ＣＥ１～ＣＥ６は、複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積の所定の範囲で高い抵抗率を有し、これは、半導電性層にとって望ましくない。Ｌｏｇ（体積抵抗率）値は、２０．０～３０．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で０．７Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）超、１５．０～２０．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で２Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）超、１０．０～１５．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で４Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）超、７．５～１０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１０Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）超、５～７．５ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１６Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）超、２．５～５．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１７．１Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）超である。比較材料ＣＥ１～ＣＥ６は、様々な充填量で従来の導電性カーボンブラックを含有し、充填量と導電率との関係を示す。結果は、１００，０００オーム－ｃｍ未満の体積抵抗率が、これらの従来のカーボンブラックの２０重量％超の充填量を必要とすることを示している。そのような高い充填量は、比較調合物の溶融加工および押出／ストランドを困難にし、それを含有する電力ケーブルの運用中に望ましくない量の吸湿性をもたらすことになる。
表２のデータによって示されるように、ＩＥ１～ＩＥ７は、複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積の所定の範囲で高い抵抗率を有し、これは、半導電性層にとって非常に望ましい。Ｌｏｇ（体積抵抗率）値は、２０．０～３０．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で０．７Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下、１５．０～２０．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で２Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下、１０．０～１５．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で４Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下、７．５～１０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１０Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下、５．０～７．５ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１６Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下、および２．５～５．０ｍ２／ｇの複合物中のカーボンブラックの総ＢＥＴ Ｎ２表面積で１７．１Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）以下である。本発明の実施例ＩＥ１～ＩＥ７は、比較例で使用されるカーボンブラックの充填量と同じ充填量のＵＬＷ－ＣＢで、より大きな導電率（より低い体積抵抗率）が達成され得ることを明確に示している。２０重量％未満の充填量のＵＬＷ－ＣＢを用いて、１００，０００オーム－ｃｍ未満（５Ｌｏｇ（オーム－ｃｍ）未満）の体積低効率が達成される。これにより、改善された導電率とカーボンブラック充填量とのバランスが提供される。
Claims (12)
- 半導電性複合材料であって、
（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー、
（Ｂ）導電有効量である２０重量％未満の超低湿潤性カーボンブラック（ＵＬＷ－ＣＢ）であって、Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）窒素表面積試験方法によって測定された、３５～１９０平方メートル／グラム（ｍ２／ｇ）のＢＥＴ窒素表面積と、吸油量試験方法によって測定された、１１５～１８０ミリリットル油／１００グラム（ｍＬ／１００ｇ）の吸油量（ＯＡＮ）と、吸湿性試験方法によって測定された、４００～２４００百万分率（ｐｐｍ、重量）の吸水性と、を有する、超低湿潤性カーボンブラック、及び、
５．０重量％未満の極性有機ポリマーを含む、半導電性複合材料。 - 前記（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢが、限定（ｉ）～（ｉｉｉ）：（ｉ）前記（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢが、前記ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、４０～６３ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積と、前記吸油量試験方法によって測定された、１２０～１５０ｍＬ／１００ｇのＯＡＮと、を有する、（ｉｉ）前記（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢが、前記ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、１２０～１８０ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積と、前記吸油量試験方法によって測定された、１５０～１７５ｍＬ／１００ｇのＯＡＮと、を有する、ならびに（ｉｉｉ）前記（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢが、（ｉ）および（ｉｉ）の前記ＵＬＷ－ＣＢのブレンドである、のうちのいずれか１つによって特徴付けられる、請求項１に記載の半導電性複合材料。
- 前記（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢが、限定（ｉ）：（ｉ）前記ＢＥＴ窒素表面積試験方法によって測定された、４０～１８０ｍ２／ｇのＢＥＴ窒素表面積によって特徴付けられる、請求項１に記載の半導電性複合材料。
- 前記超低湿潤性カーボンブラック以外のカーボンブラックを含まない、請求項１～３のいずれか１項に記載の半導電性複合材料。
- 限定（ｉ）～（ｖ）：（ｉ）前記半導電性複合材料の総重量に基づいて、６１．０～９９．０重量％の前記（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマー、および１９．０～１．５重量％の前記（Ｂ）ＵＬＷ－ＣＢを含む、（ｉｉ）前記（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーが、非極性エチレン系ポリマーである、（ｉｉｉ）（ｉ）および（ｉｉ）の両方、（ｉｖ）前記（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーが、非極性プロピレン系ポリマーである、ならびに（ｖ）（ｉ）および（ｉｖ）の両方、のうちのいずれか１つによって特徴付けられる、請求項１～４のいずれか１項に記載の半導電性複合材料。
- （Ｃ）プラストマー、（Ｄ）酸化防止剤、（Ｅ）有機過酸化物、（Ｆ）スコーチ遅延剤、（Ｇ）アルケニル官能性補助剤、（Ｈ）核形成剤、（Ｉ）加工助剤、（Ｊ）エキステンダー油、（Ｋ）安定剤（例えば、紫外線（ＵＶ）光に関連する劣化を抑制する化合物）から選択される少なくとも１種の添加剤をさらに含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の半導電性複合材料。
- 請求項１～６のいずれか１項に記載の半導電性複合材料の作製方法であって、導電有効量である２０重量％未満の前記（Ｂ）超低湿潤性カーボンブラック（ＵＬＷ－ＣＢ）を、前記（Ａ）非極性ポリオレフィンポリマーの溶融物に混合して、成分（Ａ）および（Ｂ）を含む溶融ブレンドとして、前記半導電性複合材料を得ることを含む、方法。
- 請求項１～６のいずれか１項に記載の半導電性複合材料を硬化させた生成物である架橋ポリエチレン生成物。
- 請求項１～６のいずれか１項に記載の、もしくは請求項７に記載の方法によって作製された半導電性複合材料、または請求項８に記載の架橋ポリエチレン生成物の成形形態を含む、製造物品。
- 導電性コアと、前記導電性コアを少なくとも部分的に被覆する半導電性層と、を含む導電体デバイスであって、前記半導電性層の少なくとも一部が、請求項１～６のいずれか１項に記載の半導電性複合材料、請求項７に記載の方法によって作製された半導電性複合材料、または請求項８に記載の架橋ポリエチレン生成物を含む、デバイス。
- 電気の伝導方法であって、請求項１０に記載の導電体デバイスの導電性コアにわたって電圧を印加して、前記導電性コアを通る電気の流動を発生させることを含む、方法。
- 請求項１～６のいずれか１項に記載の半導電性複合材料を、前記半導電性複合材料を１７０℃～１９０℃に１～５分間加熱することを含む熱サイクルに付し、次いで３０℃に冷却して、冷却された熱サイクル半導電性複合材料を得ることを含む、熱サイクル半導電性複合材料の作製方法。
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