KR100392902B1 - 폴리에틸렌글리콜처리된카본블랙및그의혼합물 - Google Patents

Abstract

약 1,000∼1,000,000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜 한 가지 이상으로 카아본 블랙을 처리하여 가공 카아본 블랙을 제조할 수 있다. 이 가공 카아본 블랙은 반도체 및 절연체 화합물과 같은 폴리머 조성물 제조용으로, 예컨대 전기 케이블의 용도로 사용할 수도 있다.

Description

폴리에틸렌 글리콜 처리된 카본 블랙 및 그의 혼합물

본 발명은 전기 케이블에 사용되는 반도체 조성물 용도에 알맞게 처리된 카아본 블랙에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 에틸렌 옥사이드의 단일 중합체로 알려져 있는 폴리에틸렌 글리콜로 처리된 카아본 블랙과, 예컨대 폴리올레핀과 상기와 같이 처리된 카아본 블랙을 포함하는 반도체 조성물에 관한 것이다. 이와 같이 처리된 카아본 블랙(가공 카아본 블랙)은 자유-유동적이며, 분진을 제적게 생성시키고, 내마모성을 지니며, 폴리머계에서의 분산이 용이하고, 유동성과 기계적 성질 및 전기적 성질을 증진시킨다. 본 발명은 또한 이와 같이 처리된 가공 카아본 블랙을 제조하는 방법 및 이로부터 제조되는 조성물에 관한 것이다.

광범위한 카아본 블랙 중 어떠한 것이라도 본 발명에 이용할 수 있다. 따라서, 이 단위 카아본 블랙은 그의 통상의 지식으로 램프 블랙, 채널 블랙, 로 블랙, 아세틸렌 블랙 등과 같은 미세하게 분화된 카아본 유형을 포함하는 것이 여기에서 일반적이다. 바람직하게는 이 카아본 블랙은 솜털 형태를 갖는다. 이 카아본 블랙이 솜털 형태로 액상의 폴리머 계에 용이하게 분산되기는 하지만, 이들은 운반과 정확한 무게 측정에서 그 취급이 매우 어렵다. 이는 특히 그들의 낮은 부피 밀도와 일반적으로 높은 분진 단계에 기인한 것인데, 연속적인 합성 조작에서 층밀도와 결과적인 불규칙적인 주입을 야기시키는 경향이 있다. 예컨대, 연속적인 합성 조작들이 와이어와 케이블 화합물의 단일성과 청결성을 유지하기 위한 방법으로서 이 화합물에 바람직하지 못하기 때문에, 이러한 효과들은 바람직한 것이 못된다.

카아본 블랙의 지속적인 문제점은 이 카아본 블랙의 제조, 수송 및 사용에 있어서의 상대적인 어려움과 불편함이 있다는 것이다. 이 카아본 블랙을 포장하고, 수송하고 그 포장을 제거할 때, 카아본 블랙 분진이 발생된다.

이 솜털 카아본 블랙의 취급 특성을 개선시키기 위해서는, 이들을 다양한 기계적 공정에 의해 덩어리화하여, 건조된 상태로든지 액상 팰렛화 보조제를 이용해서든지 팰렛을 제조하는 것이 일반적이다. 일반적으로 이 카아본 블랙 입자들은 약한 인력에 의해 함께 유지된다. 가장 통상의 공정으로는 오일 또는 물과 같은 액상 팰렛화 보조제를 사용하여 이 솜털 카아본 블랙을 팰렛화하는 것이 있다. 하지만, 이 덩어리화 또는 고밀화 공정은 이 솜털 카아본 블랙의 분산 특성에 좋지 않은 영향을 미친다. 즉, 이 솜털 카아본 블랙이 팰렛으로 덩어리화되기 때문에, 이들은 폴리머 계에서의 분산이 한층 덜 용이해진다. 따라서, 이들은 취급 특성의 허용 가능한 범위와 분산의 용이성 사이에서 절충된 형태로 존재한다.

이와 같은 카아본 블랙이 잘 분산된 배합물을 합성하기 위해서는, 이들은 대개 하기한 바와 같은 나트륨 리그노 설포네이트(sodium ligno sulfonate), 물, 슈크로오스 등과 같은 물질들로 팰렛화한다. 하지만, 이 팰렛화 보조제는 흔히 적절하지 않은 생성물을 제조하거나, 배합할 예정인 배합물에 적합하지 않는 카아본 블랙을 초래한다. 예를 들면, 일부 카아본 블랙이 물과 팰렛화시킬 경우에 적절한 팰렛의 강도를 지니지 않는다. 이는 이 카아본 구조 사이의 존재하는 약한 반데르발스 인력(van der Waals forces)에 기인되는 것이다. 따라서, 팰렛 형태이긴 하지만, 이들은 매우 부스러지기 쉬운 상태이여서 높은 분진 수준을 초래한다. 결과는 일치하지 않는 주입과 결과적인 화합물에서의 균일하지 않는 분산이다.

카아본 블랙 팰렛을 제조하는 카아본 블랙의 팰렛화 공정은 이 기술 분야에서 공지된 바이다. 예를 들면, 미국 특허 제 2,065,371 호에서 글랙스너(Glaxner)는 솜털 카아본 블랙과 물 등의 액체를 배합하여 원형의 카아본 블랙 환이 형성될때까지 교반시키는 습식 팰렛화 공정이 개시되어 있다. 그 후에 이 환은 건조시켜 수분 함량을 1% 미만으로 감소시킴으로써 카아본 블랙 팰렛을 형성시킨다.

물에 부언하여, 다양한 결합제 첨가물이 솜털 카아본 블랙의 팰렛 취급 특성을 더욱 향상시키기 위해 습식 팰렛화 공정에서 유용하게 사용된다고 알려져 있다. 예를 들면, 다음의 참고 문헌들은 다양한 결합제 첨가물들의 카아본 블랙 제조용의 팰렛화 보조제로서의 용도를 개시하고 있는데, 미국 특허 제 2,427,238 호에서 스와트(Swart)는 고무 유사 물질의 합성에서 에틸렌 글리콜을 포함하는 다수의 흡습성 유기 액체 또는 용매를 사용하는 것을 개시하고 있다. 미국 특허 제2,850,403 호에서 데이(Day)는 슈가, 당밀(molasses), 가용성 전분, 당류(saccha-rides) 및 리그닌(lignin) 유도체와 같은 탄수화물의 건조 카아본 블랙의 0.1∼0.4 중량% 정도 범위에서의 팰렛화 결합 보조제로서의 용도를 개시하고 있다. 그 후에, 이 습식 팰렛은 150∼425 ℃에서 소정의 시간 동안 보관하여 건조시켜 이 탄수화물 결합제를 탄화시킨다. 미국 특허 제 2,908,586 호에서 브랜들(Braendle) 등은 탄수화물 대신으로 로진(rosin) 유상액을 바람직한 양, 건조 카아본 블랙의 0.5∼2.0 중량%로 사용하는 것을 개시하고 있다. 미국 특허 제 2,639,225 호에서 베누토(Venuto)는 설포네이트와 설페이트 음이온성 계면 활성제을 건조 카아본 블랙 0.1∼0.5 중량%의 양으로 팰렛화 보조제로서 사용하는 것을 개시하고 있다. 미국 특허 제 3,565,658 호에서 프라지에르(Frazier) 등은 지방족 아민 에톡실레이트(fatty amine ethoxylate) 비이온성 계면 활성제가 지방족 아민 에톡실레이트가 지방족 아민당 에틸렌 옥사이드 2∼50 몰 정도의 에톡시화 레벨을 갖는 팰렛화 보조제로서 사용되는 것을 개시하고 있다. 이 비이온성 계면 활성제는 바람직하게는 0.05∼5.0% 정도로 존재하는 것으로 개시되어 있다. 마찬가지로, 미국 특허 제 3645,765 호에서 프라지에르 등은 또한 지방산 또는 로진 산 에톡실레이트 비이온성 계면 활성제를 카아본 블랙 0.1∼10.0 중량% 정도로 사용하는 것을 사용하는 것을 개시하고 있다. 이 비이온성 계면 활성제는 산 작용기당 에틸렌 5.0∼15.0 몰의 에톡시화 레벨을 갖는 것으로 개시되어 있다. 옛 소련 특허 공개 공보 제 937,492 호에는 수용성 용액 우레아와 에톡실레이트된 알킬올아미드(alkylol-amide)의 반응 생성물의 수용액 0.1∼5.0%를 사용하여, 에톡시화 레벨이 알킬올아미드당 에틸렌 옥사이드 1.0∼7.0 몰이 되는 것을 개시하고 있다. 최종적으로, 미국 특허 제 3,844,809 호에서 머레이(Murray)는 폴리(에틸렌 옥사이드)와 폴리(디메틸 실리콘) 작용기들을 무작위적으로 반복 함유하는 비이온성 계면 활성제의 용도를 개시하였다. 이 참고 문헌에서는 비이온성 계면 활성제 0.001∼0.1%를 함유하는 수용액 0.4∼2.5%가 팰렛 분진 수준을 감소시키는 것을 개시하고 있다. 공결합제로서 당밀이 또한 실질적으로 한층 커진 농도인 2,0%까지로 포함되고, 산화원으로서 질산은 150%까지의 양으로 포함된다. 상기 특허들은 팰렛 취급 특성의 향상이 개시되어 있긴 하지만, 최종 생성물의 응용에서 팰렛화된 카아본 블랙 성능 특성의 변화를 개시하고 있지는 않다.

이러한 첨가제들의 레벨을 팰렛화 공정에 사용하는 것에 의해서, 및 결합 첨가제에 의해 개선될 수 있는 카아본 블랙의 취급 특성 중에는 분산성, 분산 속도, 점도 안정성 및 항정류성(anti-static properties)과 같은 특성들이 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 공보 제 01-201,369 호에는 카르복실산 유형의 양쪽성(amphoteric) 계면 활성제를 팰렛화 용수에 0.001∼0.1%의 농도로 사용하여 접착성이 작고 분산성이 큰 카아본 블랙 팰렛을 제조하는 것을 개시하고 있다. 미국 특허 제 3,014,810 호에서 다이발스키(Dybalski) 등은 사차 암모늄 화합물과 비스(2-하이드록시에틸)알킬 아민의 혼합물 0.05∼5%와 함께 카아본 블랙을 포함하는 안료 종류를 습식 팰렛화하는 장점을 개시하고 있다. 개시된 장점들은 분산 속도, 점도 안정성 및 항정류성에서의 개선을 포함한다.

상기한 바와 같이, 팰렛화 보조제로서 물을 함유하던지 안하던지 오일이 사용되기도 한다. 예를 들면, 조던(Jordan)의 미국 특허 제 2,635,057 호, 조던의 제 3,011,902 호 및 반데르빈(Vanderveen) 등의 제 4,102,967 호에서는 카아본 블랙 팰렛의 취급 특성을 개선시키기 위해 팰렛화 공정에 미네랄 코일과 같은 오일을 사용하는 것이 개시되어 있다. 부가적으로, 유상액, 유기 용매, 용액 또는 융해물(molten) 형태에서의 폴리머를 사용하는 것이 카아본 블랙 팰렛 특성을 변화시키는 방법으로 개시되어 있는데, 예를 들면, 번(Bunn)의 미국 특허 제 2,511,901호(라텍스 유상액), 왈레이(Whaley)의 미국 특허 제 2,457,962 호(고무의 수용성 유상액 또는 분산액), 건넬(Gunnell)의 미국 특허 제 4,440,807 호(융해 고무 또는 고무 용액 또는 유상액), 웨스트(West) 등의 미국 특허 제 4,569,834 호(산화 폴리에틸렌의 유상액) 및 와트슨(Watson) 등의 미국 특허 제 5,168,012 호(고무 라텍스)와 일본 특허 공개 공보 제 77-130,481 호에 개시된 바와 같다.

카아본 블랙 팰렛을 제조하는 데 사용되는 그 외의 선택적인 팰렛화 보조제는 나트륨 리그노 설포네이트 실란, 슈크로오스 및 알킬 숙신이미드와 알킬화 숙신 에스테르와 같은 비이온성 분산매를 포함한다. 하지만, 이러한 선택제들은 바람직한 카아본 블랙 팰렛 및/또는 폴리머 조성물을 제조하지는 않는다. 예를 들면, 나트륨 리그노 설포네이트를 사용하여 제조한 카아본 블랙은 증가된 황 함량에 기인하는 물 트리(water tree) 형성의 경향성이 증가되기 때문에 일반적으로 반도체 폴리머 조성물에 사용되는 것이 적합하지 않다고 여겨진다. 이 선택적인 팰렛화 보조제의 다른 단점에는 공정 장치에 대한 카아본 블랙의 접착성과, 카아본 블랙에 이 팰렛화 보조제를 첨가하는 데 불편함, 및 폴리머 조성물에서의 물 트리 형성(특히, 와이어 및 케이블 배합물에서)이 포함된다.

고무와 열가소성 수지 물질의 제조에서 폴리에틸렌 글리콜을 사용하는 것도 일반적으로 공지된 바이다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,230,501 호에서 호워드(Howard) 등은 안료 농축액에 폴리에틸렌 글리콜을 사용하여 플라스틱에서의 분산을 용이하게 하는 것을 개시하고 있다. 이 폴리에틸렌 글리콜 또는 탄화수소 수지를 천연 석유 또는 합성 왁스에 점도 조절 첨가제로서 배합한 후에, 안료51∼85 중량%와 혼합하여 안료 농축액을 제조하였다. 미국 특허 제 4,397,652 호에서 뉴만(Netmann)은 분진이 무시해도 좋을 정도로 발생하는, 유기 염료와 광학 표백제를 함유하는 분말 조성물을 제조하는 것을 개시하고 있다. 폴리에틸렌 글리콜은 3,000이 넘는 분자량에서 접착성 성분으로서, 200∼1,000 사이의 분자량에서는 분진 결합제로서 개시되어 있다. 영국 특허 명세서 제 GB 975,847 호에는 폴리에틸렌 글리콜 또는 지방족 유도체의 수용액을 유기 고무 시약의 덩어리를 제조하는 방법으로서 사용하는 것이 개시되어 있다. 이 조성물의 팰렛은 압출 성형 공정을 통해 제조된 후에, 저온에서 건조된다.

폴리에틸렌 글리콜은 또한 본 기술 분야에서 가교된 열가소성 수지 조성물로 직접 합성하는 데 사용하는 첨가물로서 알려져 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,013,622 호에서 드주니어스(DeJuneas) 등은 분자량 600∼20,000을 갖는 폴리에틸렌 글리콜 100∼600 ppm을 다량의 저밀도 폴리에틸렌과 배합하여 사용하는 것을 개시하고 있다. 이 폴리에틸렌 글리콜은 열가소성 수지에 배합 사용되어 부푼 필림(blown film) 작업 동안에 폴리에틸렌의 단점을 감소시킨다. 추가예로서, 미국 특허 제 3,361,702 호에서 와트만(Wartman) 등은 폴리에틸렌 글리콜 또는 분지된 에톡실레이트 분자들을 에틸렌-아크릴산 공중합체의 가소제로서 사용하는 것을 개시하고 있다.

폴리에틸렌 글리콜은 또한 폴리머 조성물을 제조하는 데 유용한 것으로 알려져 있다. 예를 들면, 탑킥(Topcik)의 미국 특허 제 4,812,505 호, 터베트(Terbett)의 미국 특허 제 4,440,671 호 및 가와사끼(Kawasaki) 등의 미국 특허 제4,305,849 호에는 분자량 1,000∼10,000을 갖는 폴리에틸렌 글리콜을 전기 절연물질용 폴리머 조성물에 물 트리화 특성을 감소시키기 위해 사용하는 것이 개시되어 있다. 미국 특허 제 4,812,505 호 에서 탑킥은 폴리머 조성물에 폴리에틸렌 글리콜을 0.1∼20 중량%을 배합하여 사용하는 것을 개시하고 있다. 미국 특허 제 4,440,671 호에서 티베트는 디페닐 아민 중량부당 분자량 1,00∼20,000 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜 약 0.2∼1 중량부를 배합하여 사용하는 것을 개시하고 있다. 미국 특허 제 4,305,849 호에서 가와사끼 등은 폴리에틸렌 글리콜 0.3∼10 중량%를 절연 폴리머 조성물에 직접 배합하는 것을 개시하고 있는데, 이 폴리에틸렌 글리콜을 이 폴리머와 반죽하는 것으로 배합이 수행된다.

이와 같은 점에 있어서, 물 트리화는 폴리올레핀과 같은 폴리머 절연 물질을 물이 함유되어 있는 환경에서 장기간에 걸쳐 전기장에 속하게 될 경우에 발생하는 현상에 관한 것이다. 이와 같은 현상은 전기적 트리(electrical trees: 전기 방출에 기인한 절연 물질의 탄화 작용) 및 화학적 트리(전도체 표면상의 반응성 기체로부터 형성되는 결정)와는 구별되는 것이다.

물 트리화 현상의 감소는 가와사끼 등의 미국 특허 제 4,612,139 호에도 기재되어 있는데, 카아본 블랙을 함유하는 반도체 폴리 조성물에서 물 트리화 문제를 감소시킨다. 이 특허는 폴리에틸렌 글리콜을 반도체 폴리머 조성물에 직접 배합하여 물 트리화 현상을 제거하는 것을 개시하고 있다. 분자량 1,000∼20,000을 갖는 폴리에틸렌 글리콜을 폴리머 0.1∼0.2 중량%, 양으로 폴리머에 배합하였다. 유사한 조성물들이 독일 특허 제 DE 27 23 488 호에 개시되어 있다. 이 독일 특허는 폴리에틸렌 글리콜과 그외의 이동성 첨가물들이 전기 케이블 구조에서 절연층과 외부 전도층(예컨대, 절연 쉴드: the insulation shield) 사이의 층간 접착성을 감소시키는 데 유익하다는 것을 개시하고 있다.

일본 특허 공개 공보 제 61-181,859 호와 제 61-181,860 호에는 전기 전도성 조성물이 개시되어 있다. 이 조성물들은 결정성 폴리알킬렌 옥사이드와 카아본 블랙 또는 흑연으로 이루어진다. 제 61-181,859 호에서도 이 폴리머가 변형되어 카르복실기 또는 카르복실산 부사슬을 포함하는 것이 개시되어 있다.

발명의 요약

팰렛이 배합되는 폴리머 조성물의 실시 특성과 이 팰렛의 취급 특성이 개선되는 카아본 블랙 팰렛을 제조하는 데 사용하는 개선된 팰렛화 보조제에 대한 필요성이 지속적이다. 팰렛화 보조제로서 폴리에틸렌 글리콜 화합물과 함께 가공 카아본 블랙, 바람직하게는 솜털 형태를 갖는 카아본 블랙으로 이와 같은 향상된 취급 특성과 실시 특성을 갖는 가공 카아본 블랙 팰렛을 제조할 수 있다는 것을 발견하였다.

전기 와이어 및 케이블과 같은 물품의 제조용으로 개선된 조성물에 대한 필요성도 지속되어 왔다. 특히, 개선된 실시 특성을 갖는 물질에 대한 요구가 계속되어졌다. 상기 가공 카아본 블랙을 이러한 향상된 실시 특성을 갖는, 반도체 및 절연 폴리올레핀 조성물과 같은 폴리머 조성물을 제조하는 데 사용할 수도 있다.

고유하고 새로운 성질을 지니는 카아본 블랙을 함유하는, 이와 같은 개선된 가공 카아본 블랙 및 폴리머 조성물과 이들을 제조하는 방법이 여기에서 제공된다.

특히, 본 발명은 폴리올레핀 단일 중합체, 공중합체 또는 3량체(terpolymer)와, 약 1,000∼1,000,000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜 한 가지 이상으로 처리된 카아본 블랙으로 이루어진 반도체 조성물과 같은 폴리머 조성물을 제공한다.

본 발명은 또한, 팰렛화된 카아본 블랙도 제공하는데, 이 카아본 블랙 팰렛은 약 1,000∼1,000,000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜 한 가지 이상으로 처리된 카아본 블랙으로 이루어진다.

본 발명은 추가적으로 이와 같은 카아본 블랙 팰렛을 제조하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 카아본 블랙을 약 1,000∼1,000,000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 한 가지 이상으로 처리하는 것으로 이루어진다.

본 발명의 가공 카아본 블랙을 배합하는 폴리머 조성물은, 예컨대, 전기 케이블에서와 같이 일차 절연층 또는 전기 전도체에 결합된 반도체층으로 사용될 수도 있다. 예를 들면, 이 폴리머 조성물은 절연 물질에서 쉽게 벗겨내거나 제거할 수 있는 반도체층의 형태의 절연 쉴드 물질로 사용될 수도 있다. 이와 같은 카아본 블랙은 또한 전도성이든지 비전도성이든지의 소선(strand) 충진 화합물, 또는 전도성 또는 비전도성 케이블 외피 배합물에 사용될 수도 있다. 게다가, 이와 같은 가공 카아본 블랙은 이 조성물에 반도체적 성질을 부여하지 않고, 예컨대, 절연 화합물에서의 안료로서 미량으로 배합될 수도 있다.

도 1은 전형적은 전력 케이블을 도시한 것이다.

광범위하게 다양한 카아본 블랙 중 어떠한 것이라도 본 발명에 사용할 수 있는데, 램프 블랙, 로 블랙 등과 같이 세분화된 카아본도 여기에 포함된다. 카아본 블랙이 솜털 형태인 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 공정에서 이 카아본 블랙은, 바람직하게는 솜털 형태의 것을 약 1,000∼1,000,000의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜로 처리한다. 본 명세서에서의 이 폴리에틸렌 글리콜은 일반적으로 "폴리에틸렌 글리콜 화합물" 또는 간단하게 "폴리에틸렌 글리콜"이라 한다. 하지만, 이 용어는 에틸렌 옥사이드의 단일 중합체를 포함하는 것이기도 하며, 에틸렌 글리콜의 축합 중합 반응과 에틸렌 옥사이드의 첨가 중합 반응에 의해 생성된 것과 같은 화합물을 포함하는 것이라는 것이 주지되어야 한다. 따라서, 이 단위 폴리에틸렌 글리콜 화합물은 (CH₂CH₂O)_n의 단위를 반복해서 갖는 폴리머들을 포함하는 것이다. 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물은 카아본 블랙 팰렛 제조 동안에 팰렛화 보조제로서 카아본 블랙에 첨가될 수도 있다.

본 발명에서는, 폴리에틸렌 글리콜이 약 1,000∼1,000,000의 분자량을 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 이 폴리에틸렌 글리콜은 약 20,000(바람직하게는 20,000을 초과하는)에서 약 1,000,000까지의 분자량, 보다 바람직하게는 약 35,000∼100,000의 분자량을 갖는다.

본 발명에서는, 폴리에틸렌 글리콜 화합물이 카아본 블랙의 약 0.1∼50 중량%의 양으로 함유되는 것이 바람직하다. 즉, 카아본 블랙 팰렛에 팰렛화 보조제로서 사용되는 폴리에틸렌 글리콜 화합물에 있어서, 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물이 가공 카아본 블랙에 약 0.1∼50 중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 한층 바람직하게는, 이 폴리에틸렌 화합물은 카아본 블랙의 약 0.1∼20 중량%, 더욱 바람직하게는 1∼10 중량%의 양으로 함유되는 것이 바람직하다.

이 가공 카아본 블랙의 제조에서, 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 함유하는 용액을 형성하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 용액을 사용한다면, 용매는 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 용해시킬 수 있는 다양하고 광범위한 용매 중의 어느 한 가지가 될 수도 있다. 예를 들면, 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물은 물 및/또는, 이에 한정되는 것이 아닌 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 사염화탄소, 트리클로로에틸렌, 벤젠 톨루엔, 크실렌, 아세톤과 그의 혼합물 등을 포함하는 다양하고 광범위한 유기 용매에 점진적으로 용해될 수 있다. 용매에 있어서, 보다 중요한 것은 이 용매에 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물인 균일하게 분산 또는 용해되는 것이긴 하지만, 사용되는 정확한 용매가 결정적이지 않은 것이 일반적이다. 하지만, 바람직하게는 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물은 수용액으로 사용되는데, 특히 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 분자량이 증가될 경우에는 그러하다. 이 간단한 설명을 기초로, 본 기술 분야의 숙련가는 특정적인 용도의 적절한 용매를 쉽게 선택할 수 있을 것이다.

또는, 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 이 화합물의 용융점을 초과하는 온도로 가열하여, 이 융해 화합물의 점도가 카아본 블랙에 스프레이 적용하기에 유리한 것처럼 만들 수도 있다. 여기서 다수의 폴리에틸렌 글리콜 화합물들이 실온에서 수용성이라서, 가열이 거의 필요하지 않을 수도 있다는 것이 주지되는 바이다. 이 융해 화합물의 점도는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 약 10 포이즈(Poise) 미만이 바람직하다. 카아본 블랙과 폴리에틸렌 화합물의 온도는 균일하게 혼합할 수 있기에 충분한 시간 동안으로 이 화합물의 용융점을 초과하게 유지해야만 한다.

본 발명의 구체적인 예에서, 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물은 카아본 블랙으로부터 카아본 블랙 팰렛을 제조하는 데 팰렛화 보조제로서 사용된다. 이 팰렛화 공정은 일반적으로 이 카아본 블랙을 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 함유하는 용액에 첨가하여, 임의의 선택적 가열하고 이 카아본 블랙을 건조시키는 것으로 이루어진다. 이 카아본 블랙을 폴리에틸렌 글리콜 화합물이 있는 팰렛화 장치에 도입함으로써 이 카아본 블랙과 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 배합시킬 수 있다. 예를 들면, 이 카아본 블랙, 바람직하게는 솜털 형태의 것이 폴리에틸렌 글리콜 화합물 용액이 있는 팰렛화 기기에 도입시킬 수도 있다. 이와 같은 팰렛화 장치의 예들은 본 기술분야에 잘 알려져 있는데, 핀 팰렛화 기기(pin pelletizers)를 포함한다. 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물을, 예컨대 상기 용매 중 어느 한 가지의 용액 형태로 이 팰렛화 장치에 도입할 때, 용매에서 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 농도는 바람직하게는 약 0.5∼35 중량% 정도가 된다. 하지만, 용매에서의 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 농도, 및 카아본 블랙에 대한 용매의 상대적인 양은, 상기한 바와 같이, 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 적절한 양이 카아본 블랙 입자상에 존재하는 것이 유지되도록 조정될 수 있다.

이 카아본 블랙을 폴리에틸렌 글리콜 화합물로 코팅한 후에, 생성된 카아본 블랙의 젖은 상태의 팰렛을 건조시키기 위해 임의로 소정의 온도와 소정의 시간 동안 및/또는 감압 하에서 가열할 수도 있다.

본 발명의 가공 카아본 블랙은 광범위하게 다양한 조성물들을 제조하는 데 사용할 수도 있다. 예를 들면, 이 가공된 카아본 블랙은 안료 물질들을 제조하는데 사용하거나, 폴리머와 임의의 나머지 성분들과 배합하여 전기 케이블과 전기 쉴드에서의 용도와 같은, 반도체 및 절연 조성물을 제조할 수도 있다. 반도체 조성물은 이 조성물에 반도체적 성질을 부여하기에 충분한 카아본 블랙 양과 폴리머를 배합하여 반도체 조성물을 제조할 수 있다. 마찬가지로, 폴리머 조성물에 예컨대, 안료로서 카아본 블랙 미량을 병용시킴으로써 절연 물질을 제조할 수 있다. 이러한 절연 물질들을 이 물질에 반도체적 성질을 부여하기에 충분한 것보다 훨씬더 적은 카아븐 블랙의 양과 폴리머를 배합시킴으로써 제조할 수도 있다.

특히, 본 발명의 실시예에서 폴리머 조성물은 이 조성물에 반도체적 성질을 부여하기에 충분한 카아본 블랙의 양과 폴리올레핀 등의 폴리머를 배합시킴으로써 제조할 수도 있다.

본 발명의 폴리머 조성물의 제조에 있어서, 이 폴리머는 본 기술 분야에서 공지된 다양한 단일 중합체, 공중합체, 3량체 중 어떠한 것으로부터 선택된 것이 될 수도 있는데, 이 폴리머 조성들의 최종적인 바람직한 용도를 기준으로 하여 선택한다. 예를 들면, 본 발명의 폴리머 조성물에 사용되는 폴리머는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 중합 단위체(co-monomers)가 부텐, 헥센, 프로펜, 옥텐, 비닐 아세테트, 아크릴산, 메타아크릴산, 아크릴산의 에스테르, 메타아크릴산의 에스테르, 말레산 무수물, 말레산 무수물의 반쪽 에스테르(half ester), 카아본 모노옥사이드들 중에서 선택되는 에틸렌의 단일 중합체, 공중합체 및 그래프트 폴리머(graft polymer); 천연 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 무작위성의 스티렌 부타디엔 고무, 폴리클로로플렌, 니트릴 고무, 에틸렌 프로필렌 공중합체 및 3량체 등 중에서 선택되는 엘라스토머(elastomers); 스티렌 부타디엔, 스티렌-부타디엔-스티렌 선형 폴리머 및 라디칼 폴리머, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 스티렌 아크릴로 니트릴 등을 포함하는 스티렌의 단일 중합체 및 공중합체; 직쇄 및 분지된 폴리에테르 또는 폴리에스테르 폴리올, 결정성 및 무결정성 폴리에스테르와 폴리아미드; 알키드 수지, 로진산 또는 로진 에스테르; 디사이클로펜타디엔, 인덴, 쿠멘 등과 같은 사이클릭 디엔 모노머의 열중합 또는 프라이델 크래프츠(Friedal Crafts) 중합 반응으로부터 제조되는 탄화수소 수지; 에틸렌/실란 공중합체; 에틸렌/프로필렌/1,4-헥사디엔, 에틸렌/1-부텐/1.4-헥사디엔 등과 같은 에틸렌/α-올레핀/디엔 3 량체 및; 파라핀 오일, 나프탈렌 오일, 수소 치환된 나프탈렌 오일 등과 같은 탄화수소 오일, 및 그의 혼합물 등을 포함할 수도 있다. 부가적으로, 본 발명의 조성물에 사용되는 폴리머는 공중합체나 3량체의 주성분으로 상기한 바와 같은 폴리머를 함유하는 공중합체 및 3량체를 포함할 수도 있다.

바람직하게는, 본 발명의 조성물에 사용되는 폴리머는 에틸렌-비닐 아세테이트, 에틸렌/1-부텐과 같은 에틸렌 부텐, 에틸렌 옥텐, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 그의 등가물, 그의 혼합물 등을 포함한다.

본 발명에 사용되는 폴리머의 정확한 모노머 함량은 경제적인 관점과 생성 조성물의 바람직한 응용과 같은 요소들에 의해 결정될 것이다. 폴리머 조성물을 제조하는 데 폴리올레핀을 사용하는 경우, 전형적으로, 본 발명의 조성물에서 사용되는 폴리머가 모노머 전체 몰수를 기준으로 에틸렌 약 25∼98 몰% 정도 범위에서 일반적으로 이루어질 것이다. 바람직하게는, 이 폴리올레핀 폴리머는 에틸렌 약 30∼95 몰%, 보다 바람직하게는 약 35∼90 몰%를 함유한다. 폴리올레핀 공중합체의 경우, 그 외의 모노머들은 폴리머의 나머지를 구성할 것이다.

하지만, 폴리머에서의 에틸렌 함량은 폴리머에 함유되어 있는 공중합체에 따라 다양해질 수도 있다. 예를 들면, 에틸렌/비닐 아세테이르 공중화체의 경우에는, 이 폴리머가 비닐 아세테이트 약 15∼80 몰% 정도로 이루어진다. 바람직하게는, 이 에틸렌 /비닐 아세테이트 공중합체가 매우 큰 폭으로 변화되기에, 약 28 몰%을 초과하는 비닐 아세테이트 함량을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체는 약 40∼60 몰%의 비닐 아세테이트로 이루어진다.

부가적으로, 본 발명의 폴리머 배합물에서 사용되는 폴리머, 공중합체 또는 3량체는 가교된 것이든지 비가교된 것일 수 있다. 이 폴리머가 가교될 것이라면, 본 기술 분야에서 공지되어 있는 광범위하고 다양한 가교제 중의 어떠한 것이라도 배합물에 첨가할 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 반도체 와이어 및 케이블 용도로 사용하기 위한 폴리머 조성물의 전형적인 배합물은 다음 조성으로 이루어지는 것이 바람직하다:

카아본 블랙 100 부당 폴리에틸렌 글리콜 0.5∼10 부로 처리한 카아본 블랙 25∼55 중량%,

안정제 또는 항산화제 0∼2 중량%,

디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide)와 같은 유기 과산화물 0∼5 중량%,

비닐 실란 0∼10 중량%, 및

폴리머 또는 폴리머들간의 혼합물에 함유된 잔류물.

이 배합물은 또한 예컨대, 아크릴로니트릴 25∼55 중량%를 함유하는, 예컨대 아크릴로니트릴 부타디엔 엘라스토머와 같은 부가 폴리머를 포함할 수도 있다.

본 발명의 조성물에서는, 이 가공 카아본 블랙은 일반적으로 전체 조성물의 중량을 기준으로 약 0.1∼65 중량%, 바람직하게는 약 10∼50 중량% 정도의 양으로 조성물에 함유된다.

이와 같은 조성물들은 일반적으로 반도체적 성질을 지닌다. 물론, 이 가공 카아본 블랙의 함량은 최종 조성물의 바람직한 용도와 이 조성물의 바람직한 상대전도도에 따라 조정될 수도 있다. 예를 들면, 카아본 블랙은 소량으로 폴리머 조성물에 혼용되어 착색된 절연 물질을 제조하거나 이 화합물의 자외선에 대한 내성을 증진시킬 수 있다.

본 발명의 조성물은 또한 적절한 첨가물을 기지된 그들의 목적을 위해 기지의 유효량으로 함유할 수도 있다. 예를 들면, 본 발명의 조성물은 가교제, 가황제, 안정제, 안료, 염료, 착색제, 금속 제활성제, 오일 확장제, 윤활제, 무기 충진제 등과 같은 첨가물을 포함할 수도 있다.

예를 들면, 본 발명의 폴리머 조성물은 적어도 한 가지 이상의 가교제를, 바람직하게는 사용되는 특정 폴리머의 중량을 기준으로 약 0.5∼5 중량%의 양으로 함유할 수도 있다. 유기 과산화물은 자유 라디칼 생성제 및 가교제로서 사용되는 것이 바람직하다. 유용한 유기 과산화물 가교제는, 이에 한정되는 것은 아니지만, α, α'-비스(t-부틸퍼옥시)-디이소프로필벤젠, 디큐밀 퍼옥사이드, 디(t-부틸)퍼옥사이드, 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)-헥산을 포함한다. 또한, 다양한 그외의 공지의 보조제 및 가교제가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 유기 과산화물 가교제가 미국 특허 제 3,296,189 호에 개시되어 있는데, 전문을 여기에 참고 문헌으로 첨부하였다.

본 발명의 폴리머 조성물에 병용될 수도 있는 항산화제 및 공정 경로 보조제의 예로서는, 폴리머화된 1,2-디하이드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트, 4,4'-티오-비스-(3-메틸-6-t-부틸페놀), 티오-디에틸렌-비스-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시)하이드로신나메이트, 디스테아릴-티오-디프로피오네이트 및 그의 혼합물 들을 들 수 있다. 이와 같은 항산화제들은 바람직하게는 약 0.4∼2.0 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.4∼0.75 중량%의 양으로 본 발명의 조성물에 함유될 수도 있다. 본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 그 외의 적절한 통상의 항산화제는 구조적으로 가려져 있는 페놀, 아인산염 및 선별된 아민을 포함한다.

부가적으로, 공정 경로 보조제는 그의 기지된 목적을 위해 폴리머 배합물에 첨가될 수도 있다. 따라서, 공정 경로 보조제가 균일한 혼합물과 감소된 점도를 달성할 필요가 없다하더라도, 이들은 이와 같은 성질들을 더욱 향상시키기 위해 본 발명의 조성물에 첨가될 수도 있다. 예를 들면, 이 공정 경로 보조제들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 스테아르산아연 및 스테아르산알루미늄과 같은 금속 스테아르산염, 스테아르산염, 스테아르산, 폴리실록산, 스테아르아미드, 에틸렌-비스올레이아미드(blsoleyamide), 에틸렌-비스스테아르아미드 및 그의 혼합물 등을 포함할 수도 있다. 본 발명의 조성물에 혼용될 경우에, 공정 경로 보조제는 일반적으로 폴리머 조성물의 전체 중량을 기주능로 약 0.1∼5.0 중량%의 양으로 사용된다.

본 발명의 폴리머 조성물은 목적하는 최종 폴리머 생성물을 제조하는 통상의 기계 장치와 방법을 이용하여 제조될 수도 있다. 이 조성물은 본 기술 분야에서 공지된 바와 같은 뱃치형(batch) 또는 연속형 혼합 공정에 의해 제조할 수도 있다. 예를 들면, 밴베리(Banbury) 혼합기. 버스 보조반죽기(Buss co-kneaders), 및 트윈 스크류 압출 성형기(twin screw extruder)와 같은 장치를 배합물 성분을 혼합하는데 사용할 수도 있다. 그 예로서, 본 발명의 폴리머 조성물의 성분들을 혼합하여 절연된 전기 전도체로서 이러한 물질들을 제조하는 데 사용하는 예비용 팰렛을 제조할 수도 있다.

본 발명의 폴리머 조성물은 폴리머 조성물의 성질을 알맞게 하는 생성물 어떠한 것과도 혼용될 수 있다. 예를 들면, 이 폴리머 조성물은 전기 와이어 및 전력 케이블과 같은 절연된 전기 전도체를 제조하는 데 특히 유응하다. 이 폴리머 조성물의 전도도에 따라, 이 폴리머 조성물은 예컨대 이와 같은 와이어 및 케이블에서 반도체 물질로서, 또는 절연 물질로서 사용될 수도 있다. 더욱 바람직하게는, 폴리머 조성물의 반도체 쉴드를 전도체 쉴드으로서의 내부 절연 물질 위에 또는, 결합된 것이거나 제거 가능한 절연 쉴드로서나 표제 물질로서의 절연 물질 위에 직접 형성시킬 수도 있다. 선택된 폴리머 조성물에서 이와 같은 카아본 블랙은 전도성이나 비전도성의 배합물로 소선 충진 용도에 사용할 수도 있다.

예시를 용이하게 하기 위해, 도 1에 전기 케이블의 전형적인 성분들을 도시하였다. 도 1은 몇 개의 보호층으로 둘러싸인 전도성 코어(conductive core: 다양한 전도성 와이어와 같은)으로 이루어진 전형적인 전력 케이블을 나타낸 것이다. 부가적으로, 이 전도성 코어는 이 전도성 와이어와 함께, 방수 물질과 같은 소선 충진물을 함유할 수도 있다. 이 보호층은 표피층, 절연층 및 반도체 쉴드를 포함한다.

폴리에틸렌 글리콜을 카아본 블랙을 처리하는 데 사용할 경우, 이와 같이 처리된 가공 카아본 블랙을 함유하는 폴리머 조성물은, 이 폴리에틸렌 글리콜이 폴리머 조성물에 직접 혼합될 경우에 관찰되는 성질들과는 다른 독특한 성질들을 갖는다. 예를 들면, 폴리머 배합물에 직접적으로 혼합되는 폴리에틸렌 글리콜과 카아본 블랙으로 이루어진 배합물과 비교되는 바로서, 폴리에틸렌 처리된 카아본 블랙으로 이루어진 폴리머 배합물에서는, 하기된 바와 같은 차이점들이 관찰될 수 있다. 여기서, 이와 같은 차이점들은 한 가지 이상의 폴리올레핀 수지, 항산화제, 가교제(curative agent), 카아본 블랙 및, 첨가물로서 또는 이 카아본 블랙의 처리물질로서의 폴리에틸렌 글리콜 화합물로 이루어진 폴리머 조성물에 대해서만 주지된다.

폴리머 배합물에 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 직접 첨가하는 것은 50% 경화 시간과 90% 경화 시간(각각, t_c(50) 및 t_c(90))을 감소시킨다. 게다가, 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 직접 첨가는 폴리머 조성물의 탄화 시간(scorch time: t_s2)을 감소시킨다. 폴리에틸렌 글리콜 화합물 첨가를 비율의 증가는 이와 같은 결과를 더욱 악화시킨다. 하지만, 이러한 변화들은 폴리에틸렌 글리콜 화합물로 처리한 카아본 블랙으로 이루어진 폴리머 조성물에서는 관찰되지 않는다. 예를 들면, 생성물이 시기상조로 탄화 및 경화하여 공정 경로 장치의 움직임을 방해하거나 배출 비율을 저하시키는 것을 방지할 수 있도록, 경화 시간과 탄화 시간이 증가되는 것이 바람직하다.

또한, 폴리머 조성물의 부피 저향력이 의외로 카아본 블랙 처리 화합물로서의 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 사용하는 것에 영향을 받을 수도 있다. 특히, 카아본 블랙 팰렛 보조제로서의 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 첨가 수준과의 상호 관계가 있다. 이 가공 카아본 블랙에서의 폴리에틸렌 글리콜 화합물 수준의 증가는 다양한 온도 범위에 걸쳐서 몇몇 폴리머 시스템에서 이 폴리머 조성물의 부피 저항력을 현저히 증가시키는데, 그 외의 폴리머 시스템에서는 부피 저향력이 감소된다. 따라서, 이 부피 저항력의 효과는 수지 종속적이다. 카아본 블랙 처리 보조제로서 사용되는 폴리에틸렌 글리콜 화합물 수준의 증가는 이와 같은 결과들을 더욱 강화시킨다.

이 가공 카아본 블랙을 사용하는 것은, 또한 이 폴리머 조성물의 공정 중의 배출기 점도에도 영향을 미친다. 예를 들면, 이 가공 카아본 블럭을 고점도 폴리머 조성물로 사용하는 것은, 배출 수준을 유지하면서 이 조성물의 점도를 현저히 감소시킨다. 게다가, 공정 동안에 전단율이 증가될 경우, 이 가공 처리된 카아본 블랙에서의 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 수준을 증가시키는 것이, 배출 수준을 유지하면서 점도를 한층더 감소시킨다. 감소된 점도가 저하된 전단율로 증가된 배출 또는 일정한 배출을 가능하게 하기 때문에, 이와 같은 결과들이 배합물에 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 직접 첨가함으로써 얻어지는 결과들보다 우수하다.

더욱이, 이 카아본 블랙 처리용 화합물로서 이 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 사용하는 것이 가교된 폴리에틸렌에 대한 이 폴리머 조성물의 접착성을 현저히 감소시키는 것으로 관찰된다. 예컨대, 접착되어 있는 다른 조성물에서의 이 폴리머 조성물의 벗김성을 증가시키기 때문에, 이와 같이 접착성이 감소되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전기 케이블의 경우에서 접착성의 감소는 아래에 놓인 절연 물질로부터의 반도체 쉴드를 용이하게 벗겨낼 수 있다.

본 기술 분야의 숙련가라면, 이 기본 설명을 바탕으로 상기한 바와 같은 홀리머 조성물의 다양한 성분들이 바람직한 실시 특성을 갖는 최종 특정 생성물을 이룰 수 있도록 하기 위한 필요에 따라 선택 조정될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이제, 본 발명을 특정화된 그의 바람직한 실시예를 참고로 더욱 상세하게 기술하고자 하는데, 이러한 실시예들은 단지 예시하고자 하는 것이지 본 발명을 여기에 인용된 물질, 조건, 제조 방법 인자 등에 국한시키고자 하는 것은 아니다. 특별한 언급이 없는한, 모든 부와 %는 중량을 기준으로 한 것이다.

실시예 1

솜털형의 카아본 블랙으로 카아본 블랙 팰렛을 제조하는 데 폴리에틸렌 글리콜을 팰렛화 보조제로서 사용하여, 폴리에틸렌 글리콜 처리된 카아본 블랙 팰렛을 제조하였다. 본 실시예에서, 이 카아본 블랙은 디부틸 프탈레이트 흡수 지수(DBP)가 138 cc/100 g이며 요오드 표면적이 68 mg/g이다. 여기서, DBP는 ASTM D2414로 측정하였으며, 요오드 표면적은 ASTM D 1510으로 측정하였다. 카아본 블랙 중량을 기준으로 2% 폴리에틸렌 글리콜을 갖는 가공 카아본 블랙을 생성시키기에 충분한 폴리에틸렌 글리콜(분자량 = 20,000)의 수용성 결합제 용액과 이 카아본 블랙을 배합시켰다. 로터(rotor) 속도 1,100 RPM 및 물질 유속(mass flow rate)1,200∼1,800 1bs/br 정도 범위로 작동하는 연속 핀 팰렛화 장치에서 카아본 블랙과 수용성 결합제 용액을 혼합하였다. 그후에, 이 팰렛을 가열 회전통에서 카아본 블랙의 수분 함량이 0.6% 미만이 되도록 건조시켰다.

이와 같이 제조된 카아본 블랙 팰렛은 ASTM D 1937로 팰렛 강도를 측정하였다. 이 카아본 블랙은 ASTM D 4324의 변형 기종을 사용하여 팰렛의 마모도를 측정하기도 하였는데, 이 기종은 카아본 블랙 펠렛 샘플을 5 분 동안 및 20 분 동안 흔들어준 후에 분진 수준을 도출시키도록 변형된 것이다. 이와 같은 측정의 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 2 및 3

수용성 결합제 용액에 함유된 폴리에틸렌 글리콜 분자량이 35,000(실시예 2)이고 100,000(실시예 3)인 것을 제외하고는 실시예 1에서와 마찬가지로, 폴리에틸렌 글리콜 처리된 카아본 블랙 팰렛을 제조하였다. 마찬가지의 팰렛 강도와 팰렛마모도를 실시예 1에서와 같이 측정하였으며, 이 결과들을 다음 표 1에 나타내었다.

대조예 1

물만으로 이루어진 결합제 용액, 즉 폴리에틸렌 글리콜을 함유하지 않은 용액을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 카아본 블랙 팰렛을 제조하였다. 마찬가지의 펠렛 강도와 마모도의 측정을 실시예 1에서와 같이 실시하고, 그 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

실시예 4

상기 실시예 1에 의해 제조된 폴리에틸렌 글리콜 처리된 카아본 블랙 팰렛을 사용하여 반도체 화합물을 제조하였다. 이 카아본 블랙 팰렛을 ZSK 트읜 스크류 압출 성형기을 이용하여 에틸렌 비닐 아세테이트 수지와 혼합하였다. 이 에틸렌 비닐 아세테이트 수지는 용융 지수 3이고 비닐 아세테이트 40 중량%를 함유하는 것이다. 생성된 화합물은 용융 점도(진단율 50 s^-1로)와 이 카아본 블랙의 미세 분산(microscopic dispersion)에 대해 측정하였다. 이 반도체 화합물의 압출 성형 테이프를 광학 현미경과 반사광원으로 표면 결함을 검측함으로써, 카아본 블랙의미세분산을 평가하였다. 미분산된 카아본 블랙에 지정되는 결함의 범위는 검측되는 테이프의 전면적에 관계된 것이다. 이와 같은 측정에 있어서, 분진 입자와 겔 폴리머는 제외된다. 이와 같은 측정의 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

실시예 5, 6 및 대조예 2

실시예 2, 3 및 대조예 1에 의해 제조된 카아본 블랙 팰렛으로, 실시예 4에서와 같이 반도체 물질을 제조하여, 각각 실시예 5,6 및 대조예 2의 반도체 화합물을 제조하였다. 용융 점도와 미세 분산의 측정을 실시예 4에서와 만찬가지로 실시하였다. 이 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

실시예 7

실시예 4에 의한 반도체 화합물을 가교된 폴리에틸렌 절연 화합물 위에서의 벗김성에 대해 측정 평가하였다. 브라벤더(Brabender) 혼합기를 사용하여 실시예 4의 반도체 화합물에 디큐밀 퍼옥사이드 1 중량%를 첨가하였다. 공정중의 온도는 이 과산화물의 분해 반응을 최소화할 수 있도록 150 ℃ 미만으로 유지하였다. 그 후에, 이 물질을 130 ℃의 온도로 유지되는 가열 수경성 프레스(heated hydraulic press)로 옮겨, 두께 1.2 mm의 소판(plaques)을 제조하였다. 디큐밀 퍼옥사이드 1%를 함유하는 두께 2 mm의 폴리에틸렌 소판을 마찬가지 방식으로 제조하였다. 그 후에, 이 두 가지 소판을 100 psi의 압력 하에서 함께 박판화하여, 180 ℃의 경화 사이클에서 15 분 동안 노출시켰다. 이 결합된 박판을 가압 하에서 100 ℃ 미만의 온도까지 냉각시켰다. 필링 각도 180 °와 분리 속도 3.94 inches/min 의 조건 하에서 얇은 층으로 가르는 힘을 기록하였다. 이 테스트를 28 회 실시하여, 평균 박탈력(peel force)를 다음 표 3에 나타내었다.

실시예 8, 9 및 대조예 3

실시예 7에서와 마찬가지로, 실시예 8, 9 및 대조예 3은 각각 실시예 5, 6 및 대조예 2에 의해 제조된 반도체 화합물의 가교된 폴리에틸렌 절연 물질에 대한 벗김성을 측정하였다. 각 물질의 평균 박탈력을 다음 표 3에 나타내었다.

실시예 10

솜털형의 카아본 블랙으로 카아본 블랙 팰렛을 제조하는 데 폴리에틸렌 글리콜을 팰렛화 보조제로서 사용하여, 폴리에틸렌 글리콜 처리된 카아본 블랙 팰렛을 제조하였다. 본 실시예에서, 이 카아본 블랙은 DBP가 143 cc/100 g이며 요오드 표면적이 129 mg/g이다. 카아본 블랙 중량을 기준으로 2% 폴리에틸렌 글리콜을 갖는가공 카아본 블랙을 생성시키기에 충분한 폴리에틸렌 글리콜:분자량 = 1,000)의 수용성 결합제 용액과 이 카아본 블랙을 배합시켰다. 로터 속도 1,000 RPM 및 물질 유속 850 lbs/hr 정도 범위로 작동하는 연속 핀 팰렛화 장치에서 카아본 블랙과 수용성 결합제 용액을 혼합하였다. 이 팰렛을 가열 대류 순환식 오븐에서 125 ℃의 온도로 카아본 블랙의 수분 함량이 0.5% 미만으로 감소될 때까지 건조시켰다.

이와 같이 제조된 카아본 블랙 팰렛은 상기한 바와 같이 팰렛 강도와 마모내성을 측정하였다. 이와 같은 측정의 결과를 다음 표 4에 나타내었다.

실시예 11∼14

수용성 결합제 용액에 함유된 폴리에틸렌 글리콜 분자량이 8,000실시예 11), 20,000(실시예 12), 35,000(실시예 13) 및 100,000(실시예 14)인 것을 제외하고는 실시예 10에서와 마찬가지로, 폴리에틸렌 글리콜 처리된 카아본 블랙 팰렛을 제조하였다. 실시예 14의 경우에서는, 이 결합제 용액은 폴리에틸렌 글리콜을 카아본 블랙의 중량을 기준으로 1% 폴리에틸렌 글리콜을 갖는 가공 카아본 블랙을 제조하기에 충분한 양으로 폴리에틸렌 글리콜을 함유한다. 마찬가지의 팰렛 강도와 팰렛 마모도를 실시예 1에서와 같이 측정하였으며, 이 결과들을 다음 표 4에 나타내었다.

대조예 4

물만으로 이루어진 결합제 용액, 즉 폴리에틸렌 글리콜을 함유하지 않은 용액을 제외하고는, 실시예 10과 마찬가지로 카아본 블랙 팰렛을 제조하였다. 마찬가지의 팰렛 강도와 마모도의 측정을 실시예 1에서와 같이 실시하고, 그 결과를 다음표 4에 나타내었다.

실시예 15

상기 실시예 10에서 제조된 폴리에틸렌 글리콜 처리된 카아본 블랙 팰렛을 사용하여 반도체 화합물을 제조하였다. 이 카아본 블랙 팰렛을 브라벤더 혼합기를 사용하여 세 가지의 다양한 폴리머와 혼합하였다. 이 세 가지의 폴리머는 (1) 비닐아세테이트 40%를 함유하고 용융 지수가 3인 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, (2) 비닐 아세테이트 18%를 함유하고 용융 지수가 2,5인 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 및 (3) 에틸 아크릴레이트 18%를 함유하고 용융 지수가 3,4인 에틸렌 에틸 아크릴레이트 공중합체이다. 생성되는 화합물은 상기한 바와 같이 용융 점도(전단율 50 s^-1과 130 ℃에서)를 측정하였다. 이와 같은 측정의 결과를 다음 표 5에 나타내었다.

실시예 16∼19 및 대조예 5

실시예 11∼14 및 대조예 4에 의해 제조된 카아본 블랙 팰렛으로, 실시예 15에서와 같이 반도체 물질을 제조하여, 각각 실시예 16∼19 및 대조예 5의 반도체 화합물을 제조하였다. 용융 점도에 대한 측정을 실시예 15에서와 마찬가지로 실시하였다. 이 결과를 다음 표 5에 나타내었다.

추가적으로, 모든 실시예 15∼19에서는 카아본 블랙을 처리하기 위해 폴리에틸렌 글리콜을 첨가하는 것이 카아본 블랙 분산을 증진시키는 것으로 나타나 있다.

실시예 20∼36 및 대조예 6

색소적 자외선 차단용으로 알맞은 카아본 블랙 화합물은 다음과 같이 제조하였다.

DBP가 145 cc/100 g이고 요오드 표면적이 70 mg/g인 카아본 블랙을 로터 속도 1.050 RPM으로 작동하는 핀 팰렛화 장치에서, 다양한 농도의 폴리에틸렌 글리콜 수용액 여러 가지로 팰릿화하였다. 대조예 6의 경우, 이 카아본 블랙을 폴리에틸렌 글리콜이 함유되지 않은 100% 수용액으로 팰렛화하였다. 이 팰렛들을 모아서 온도 125 ℃인 가열 대류 순환식 오븐에서, 수분 함량이 약 0.5% 미만으로 감소될 때까지 건조시켰다. 이 팰렛들은 실시예 1에서와 같이, ASTM D 1937에 의해 팰렛 강도를 측정하였고, ASTM D 4324의 변형 기종에 의해 팰렛의 마모도를 측정하였다. 이 결과를 다음 표 6에 나타내었다.

그 후에, 이 카아본 블랙 팰렛의 일부를 용융 지수 26인 저밀도 폴리에틸렌과 혼합하여 40% 안료 매스터배치(masterbatch)를 제조하였다. 그리고나서, 이 폴리에틸렌 화합물에 대해 전단율 50 s^-1과 130 ℃에서 용융 점도를 측정하였다. 이 결과들을 다음 표 6에 나타냈다.

모든 실시예 20∼36에서 폴리에틸렌 글리콜을 혼용하는 것이 팰렛 강도를 향상시키고, 마모 내성을 증가시킨다. 이 결과들은 또한, 폴리에틸렌 글리콜의 분자량과 무관한 것으로 나타나고 있다. 이 카아본 블랙 매스터배치의 점도도 또한 결합 물질로서 폴리에틸렌 글리콜을 혼용함으로써 감소된다. 이 폴리에틸렌 글리콜은 또한, 최종 카아본 블랙 농도가 최종 용도에 따라 0.5∼4.0% 정도인 압출 성형기 필름 또는 프로필(profile)에 더욱 용이하게 혼용하는 것을 고려하게 한다.

게다가, 용융 지수가 0.7인 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)에 장착된 카아본 블랙 2.5% 조성물의 샘플은 필름 적용법을 모방하여 제조하였다. 이 샘플들의 시각적 검사를 통해 카아본 블랙 분산에서의 질적 향상을 알 수 있었다.

실시예 37∼38 및 대조예 7

매스터배치로서의 용도에 알맞은 카아본 블랙 화합물들을 제조하였다.

DBP가 135 cc/100 g이고 요오드 표면적이 180 mg/g인 카아본 블랙을 로터 속도 1,100 RPM으로 작동하는 핀 팰렛화 장치에서, 다양한 농도의 폴리에틸렌 글리콜 수용액 여러 가지로 팰렛화하였다. 실시예 37과 38의 수용액은 각각 2%와 16%의 카아본 블랙 팰렛 수준을 제공하기에 충분한 폴리에틸렌 글리콜(MW=35,000)을 포함한다. 대조예 7에서는 100% 수용액을 사용하였다. 이 팰렛들을 모아서 온도 125 ℃의 가열 대류 순환식 오븐에서, 수분 함량이 약 0.3% 미만으로 감소될 때까지 건조시켰다.

그 후에, 이 건조 카아본 블랙 팰렛을 용융 지수 26인 저밀도 폴리에틸렌과 혼합하여 40 중량%의 카아본 블랙을 함유하는 매스터배치를 제조하였다. 이 카아본블랙 팰렛과 저밀도 폴리에틸렌을 브라벤더 혼합기에서 초기 온도 115 ℃와 속도 50 RPM으로 혼합하였다. 그 후에 이 폴리에틸렌 화합물에 대해 전단율 50 s^-1과 130 ℃에서 용융 점도를 측정하였다. 이 결과들을 다음 표 7에 나타냈다.

실시예 39∼40 및 대조예 8

카아본 블랙 공급 원료가 DBP 136 cc/100 g와 요오드 표면적 120 mg/g인 것을 제외하고는, 실시예 37∼38 및 대조예 7에서와 같이 화합물들을 제조하였다. 마찬가지의 매스터배치 조성물을 제조하여 테스트하였으며, 그 결과를 다음 표 8에 나타냈다.

실시예 41∼45

폴리에틸렌 글리콜 처리된 카아본 블랙을 상기 실시예 1에서와 같이 제조하였다. 이 카아본 블랙 처리용 화합물로서 다양한 양의 폴리에틸렌 글리콜을 사용하여, 이 가공 카아본 블랙을 제조하였다. 특히 처리 화합물로서 다음과 같은 유형과 양의 폴리에틸렌 글리콜을 사용하여 다섯 가지의 카아본 블랙을 제조하였다.

여기서, 분자량 100,000의 폴리에틸렌 글리콜이 또한 폴리에틸렌 옥사이드 화합물로서 공지되어 있음도 주지된다.

전기 케이블을 제조하는 용도의 반도체 쉴드는 에틸렌/1-부텐 공중합체(15% 부텐 함량) 약 57 중량부, 가공 카아본 블랙 약 41 중량부, 및 그 외의 첨가물 약 1.5 중량부를 배합하여 제조하였다. 이 에틸렌/1-부텐 공중합체는 용융 지수 27, 밀도 0.9 g/㎤ 및 분자량 분산도(MWD) 2.15이다. 첨가물은 어떠한 항산화제(1,2-디하이드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린, 옥타데실 3,5-디-t-부틸-4-하이드록시하이드로 신나메이트 또는 그의 혼합물 등) 약 0.5% 및 유기 과산화물 가교제 α, α'-비스(t-부틸퍼옥시)-디이소프로필벤젠 1.0%를 포함한다. 특정 성분 비율은 다음과 같다.

이 성분들은 벤버리 혼합기 또는 그외의 적절한 장치에서 혼합하였다.

이 배합물들을 다양한 물리적 및 전기적 특성에 대해 테스트하였다. 경화 데이터를 측정하였다.

400 °F와 3° arc로 작동하는 진동 디스크 유량계(ODR: Oscillating Disc Rheometer)로 이 배합물의 소판에 대한 토오크(bl-in.)를 측정함으로써 경화 데이터를 측정하였다. 낮은 ODR 토오크 지수(M₁)와 높은 ODR 토오크 지수(M₂), 탄화 시간(t_s2) 및 50% 경화 시간(t_c(50))과 90% 경화 시간(t_c(90))을 다음 표 10에 나타냈다. 이 배합물은 또한, 다양한 온도에서 부피 저항력, 장력 강도와 연성, 및 호크 레오코오드(Haake Rheocord)에 대한 압출 성형 인자에 대해서도 측정하였다. 이 결과를 다음 표 9에 나타냈다.

대조예 9∼13

전기 케이블 제조용 반도체 쉴드를 카아본 블랙으로 비처리 카아본 블랙을사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 41∼45와 마찬가지로 하여 제조하였다. 즉, 이 카아본 블랙 팰렛은 탈이온화수로 팰렛화된 카아본 블랙으로부터 유래된다.

전기 케이블 제조용 반도체 쉴드는 에틸렌/1-부텐 공중합체(실시예 41∼45에서 사용한 바와 동일한 공중합체) 약 57 중량부, 비처리 카아본 블랙 약 41 중량부 및 그 외의 첨가물 약 1.5 중량부를 배합하여 제조하였다. 이 배합물에 직접 첨가된 폴리에틸렌 글리콜(PEG)이 이 배합물에 추가로 함유되어 있다. 본 대조예에서는 다양한 분자량의 폴리에틸렌 글리콜의 다양한 양을 이 배합물이 첨가하였다. 이 특정 성분들의 비율은 다음과 같다.

여기서, 모든 중량부는 전체 배합물의 중량을 기준으로 한 것이다. 이 성분들은 상기 실시예 41∼45에서와 같은 벤버리 혼합기 또는 그 외의 적절한 장치에서 혼합하였다.

대조예 9∼13에서 첨가물들은 실시예 41∼45에서와 같으며, 동일한 양으로 존재한다는 것이 또한 주목되는 바이다. 부가적으로, 폴리머, 카아본 블랙 및 폴리에틸렌 글리콜의 양은 각각 실시예 41∼43 및 45와, 대조예 9∼11 및 13에서 동일하다. 실시예 44에서는, 사용되는 폴리에틸렌 글리콜의 양이 카아본 블랙의 3 중량%이며 카아본 블랙 처리 화합물로서 사용된다는 것이 주지되어야 한다. 대조예 12에서는 폴리에틸렌 글리콜을 카아본 블랙 4 중량%의 양으로 함유하고, 이 배합물에 직접 첨가된다. 더욱이, 상기한 바와 같이, 실시예 11∼45에서 폴리에틸렌 글리콜은 카아본 블랙을 처리하기 위해 사용되는 반면에, 대조예 9∼13에서는 이 배합물에 직접 첨가한다.

마찬가지의 테스트와 측정을 상기 실시예 41∼45에서와 같이 실시하여 그 결과를 다음 표 9에 나타내었다.

실시예 46∼50

에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체(비닐 아세테이트 50% 함량) 약 48 중량부, 에틸렌/옥텐 공중합체 약 11.08 중량부, 상기 실시예 41∼45에 의해 제조된 가공카아본 블랙 중의 한 가지 37 중량부, 및 그 외의 첨가물 3.5 중량부를 배합하여 전기 케이블 제조용 반도체 쉴드를 제조하였다. 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체는 용융 지수가 7∼11이다. 에틸렌/옥텐 공중합체는 용융 지수가 31이며, 밀도는 0.87 g/㎤이다. 첨가물에는 스테아르산 공정 경로 보조제 약 0.9%, 항산화제 1,2-디하이드로-2,2,4-트리메틸퀴놀린 약 0.7%, 유기 과산화물 가교제 α, α'-비스 (t-부틸퍼옥시)-디이소프로필벤젠 1.0% 및 하이드로텔사이트(hydrotalcite) 0.9%가 포함된다. 특정 성분 비율은 다음과 같다.

이 성분들은 벤버리 혼합기에서 혼합하였다.

상기 실시예 41∼45에서와 동일한 테스트와 측정을 실시하여, 그 결과를 표 10에 나타내었다. 추가적으로, 이 배합물들을 가교된 폴리에틸렌에 대한 접착성을 테스트하여, 그 결과도 다음 표 10에 나타내었다.

대조예 14∼18

전기 케이블 제조용 반도체 쉴드를 카아본 블랙으로 비처리 카아본 블랙을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 46∼50에서와 마찬가지로 제조하였다. 즉, 이 카아본 블랙 팰렛은 탈이온화수로 팰렛화된 카아본 블랙으로부터 도입된다.

전기 케이블 제조용 반도체 쉴드는 상기 실시예 46∼50에서 사용된 것과 같은 두 가지 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체(비닐 아세테이트 함량 50%) 약 48 중량부와 에틸렌/옥텐 공중합체 11 중량부, 비처리 카아본 블랙 약 37 중량부 및 그 외의 첨가물 약 3.5 중량부를 배합하여 제조하였다. 이 배합물에 직접 첨가된 폴리에틸렌 글리콜(PEG)이 이 배합물에 추가로 함유된다, 본 대조예에서는, 다양한 분자량의 폴리에틸렌 글리콜의 다양한 양을 이 배합물에 첨가하였다. 특정 성분 비율은 다음과 같다.

여기서, 모든 중량부는 전체 배합물의 중량을 기준으로 한 것이다. 이 성분들은 상기 실시예 46∼50에서와 같은 벤버리 혼합기에서 혼합하였다.

대조예 14∼18에서 첨가물들은 실시예 46∼50에서와 같으며, 동일한 양으로 존재한다는 것이 또한 주목되는 바이다. 부가적으로, 폴리머, 카아본 블랙 및 폴리에틴렌 글리콜의 양은 각각 실시예 46∼48 및 50과, 대조예 14∼16 및 18에서 동일하다. 실시예 49와 대조예 17은, 실시예 49에서 사용되는 폴리에틸렌 글리콜의 양이 카아본 블랙의 3 중량%(그리고, 카아본 블랙 처리 화합물로서 사용됨)이지만, 대조예 17에서는 폴리에틸렌 글리콜을 카아본 블랙 4 중량%의 양으로 이 배합물에 직접 첨가되는 첨가물로서 사용한다는 것이 차이점이다. 또한, 상기한 바이지만, 실시예 46∼50에서 폴리에틸렌 글리콜은 카아본 블랙을 처리하기 위해 사용되는 반면에, 대조예 14∼18에서는 이 배합물에 직접 첨가한다.

마찬가지의 테스트와 측정을 상기 실시예 41∼45에서와 같이 실시하여 그 결과를 다음 표 10에 나타내었다.

대조예 19∼20

상기 실시예 및 대조예에서 얻어진 결과와 비교할 수 있도록, 직접적인 첨가물로서든지 카아본 블랙 처리용 팰렛화 보조제로서든지의 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 함유하지 않는 폴리머 배합물로 추가 폴리머 조성물을 제조하였다.

반도체 배합물이 에틸렌/1-부텐 공중합체(실시예 41∼45에서 사용된 것과 동일한 공중합체) 약 58 중량부, 비처리 카아본 블랙 약 40.5 중량부, 및 그 외의 첨가물 1.5 중량부를 함유하는 것을 제외하고는, 대조예 9∼13에서와 같은 방법으로 반도체 배합물을 제조하였다. 이 배합물을 대조예 19로 표시하였다.

대조예 19에서의 첨가물은 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 41∼45 및 대조예 9∼13에서의 첨가들과 동일하고, 거의 비슷한 양으로 함유되어 있다.

배합물이 실시예 46∼50에서 사용한 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체(비닐 아세테이트 50% 함량) 약 48.9 중량부와 에틸렌/옥텐 공중합체 약 11.24 중량부, 비처리 카아본 블랙 약 36.4 중량부, 및 그 외의 첨가물 약 3.5 중량부를 함유하는 것을 제외하고는, 대조예 14∼18에서와 같이 실시하여 추가 반도체 배합물을 제조하였다. 이 배합물을 대조예 20이라고 표시하였다.

대조예 20에서의 첨가물들은 폴리에틸렌 글리콜 화합물을 첨가하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 46∼50에서의 첨가물과 동일하며, 거의 동일한 양으로 함유되어 있다.

각 배합물의 성분들을 상기 실시예 41∼45에서와 같이, 벤버리 혼합기 또는 그 외의 적절한 장치로 혼합하였다. 그 후에, 이 배합물을 실시예 41∼45에서와 같이 테스트하고 측정하여, 그 결과를 다음 표 11에 나타내었다.

비교를 쉽게 할 수 있도록, 대조예 9∼14 및 실시예 41∼45에서의 결과를 다음 표 11에 다시 기재하였다. 따라서, 다음 표 11에는 폴리에틸렌 글리콜을 함유하지 않은 두 가지 폴리머 배합물(대조예 19 및 20)에 대한 결과, 배합물에 대한 직접적인 첨가물로서 카아본 블랙 2 중량% 양으로 폴리에틸렌 글리콜을 함유하는 배합물(대조예 9∼14)에 대한 결과, 및 카아본 블랙 처리제로서 카아본 블랙 2 중량%의 양으로 폴리에틸렌 글리콜을 함유하는 배합물(실시예 41∼46)에 대한 결과가 나타나 있다.

상기한 바와 같은 실시예들은 본 발명을 단지 예시하고자 하는 것이지, 이를 한정시키고자 하는 것은 아니다. 다음의 청구 범위에 의해 정의되는 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않고도, 다양한 변형이 가능하다는 것은 명확하다.

Claims (36)

1. 분자량이 약 1,000 내지 1,000,000인 폴리에틸렌 글리콜로 처리된 카본 블랙으로 이루어진, 상기 폴리에틸렌 글리콜이 약 0.1 내지 50 중량%의 양으로 존재하는 가공 카본 블랙.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜이 상기 카본 블랙의 약 0.1 내지 20 중량%의 양으로 존재하는 가공 카본 블랙.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜이 상기 카본 블랙의 약 0.1 내지 10 중량%의 양으로 존재하는 가공 카본 블랙.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜이 약 20,000보다 큰 값에서부터 약 100,000까지의 분자량을 갖는 것인 가공 카본 블랙.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜이 약 35,000 내지 100,000의 분자량을 갖는 것인 가공 카본 블랙.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 가공 카본 블랙이 펠릿화된 형태인 가공 카본 블랙.
7. 분자량이 약 1,000 내지 1,000,000인 폴리에틸렌 글리콜로 카본 블랙을 처리하여 상기 폴리에틸렌 글리콜이 약 0.1 내지 50 중량%의 양으로 존재하는 가공 카본 블랙을 제조하는 것으로 이루어지는, 가공 카본 블랙의 제조 방법.
8. 분자량이 약 1,000 내지 1,000,000인 폴리에틸렌 글리콜로 처리된, 상기 폴리에틸렌 글리콜이 약 0.1 내지 50 중량%의 양으로 존재하는, 가공 카본 블랙 및 폴리머를 포함하는 폴리머 배합물로서, 상기 가공 카본 블랙이 폴리머 배합물에 대하여 약 0.1 내지 65 중량%의 양으로 존재하는 폴리머 배합물.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 폴리머가 에틸렌의 단일 중합체, 공중합체 및 그래프트 중합체, 천연 고무의 엘라스토머, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 랜덤 스티렌 부타디엔 고무, 폴리클로로프렌, 니트릴 고무, 에틸렌 프로필렌 공중합체 및 삼원 공중합체, 스티렌의 단일 중합체 및 공중합체, 선형이나 분지형 폴리에테르 또는 폴리에스테르 폴리올, 결정형 및 무결정형 폴리에스테르 및 폴리아미드, 알키드 수지, 로진산, 로진 에스테르, 사이클릭 디엔 모노머의 열경화성 또는 프라이델 크래프트 중합 반응으로부터 제조된 탄화수소 수지, 에틸렌/실란 공중합체, 에틸렌/α -올레핀/디엔 삼원 공중합체 및, 탄화수소 오일, 및 그의 혼합물로 이루어진 군중에서 선택된 것인 폴리머 배합물.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 폴리머가 폴리올레핀을 함유하는 폴리머, 공중합체또는 삼원 공중합체인 폴리머 배합물.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜이 약 20,000보다 큰 값에서부터 약 100,000까지의 분자량을 갖는 것인 폴리머 배합물.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜이 약 35,000 내지 100,000의 분자량를 갖는 것인 폴리머 배합물.
13. 제 8 항에 있어서, 가교제, 가황제, 안정화제, 항산화제, 공정 경로 보조제, 안료, 염료, 착색제, 금속 제활성화제, 오일 증량제, 윤활제 및 무기 충진제로 이루어진 군 중에서 선택된 첨가물 한 가지 이상을 추가로 함유하는 것으로 이루어진 폴리머 배합물.
14. 제 10 항에 있어서, 상기 폴리머가 비닐 아세테이트, C₁ ^∼C₈알킬 아크릴레이트, C₁ ^∼C₈알킬 메타크릴레이트 및 알파 올레핀으로 이루어진 군 중에서 선택된 모노머 한 가지 이상과의 에틸렌 공중합체인 폴리머 배합물.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 에틸렌 공중합체가 비닐 아세테이트를 약 5 내지80 몰%의 양으로 함유하는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체인 폴리머 배합물.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 에틸렌 공중합체가 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트 중의 한 가지와 공중합된 에틸렌인 폴리머 배합물.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 에틸렌 공중합체가 상기 알킬 아크릴레이트를 약 5 내지 80 몰%의 양으로 함유하는 폴리머 배합물.
18. 제 14 항에 있어서, 상기 에틸렌 공중합체가 프로펜, 부텐, 헥센 및 옥텐으로 이루어진 군 중에서 선택된 알파 올레핀과 공중합된 에틸렌이며, 상기 에틸렌 공중합체가 약 25 내지 98 몰%의 양으로 에틸렌을 함유하는 폴리머 배합물.
19. 제 14 항에 있어서, 상기 배합물이, 상기 배합물 전체 중량을 기준으로, 에틸렌 공중합체 약 30 내지 80 중량부 및 가공 카본 블랙 약 12 내지 50 중량부를 함유하는 폴리머 배합물.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 가공 카본 블랙이, 상기 카본 블랙의 약 1 내지 10 중량%의 양의 폴리에틸렌 글리콜로 처리된 카본 블랙인 폴리머 배합물.
21. 제 19 항에 있어서, 가교제, 가황제, 안정화제, 항산화제, 공정 경로 보조제, 안료, 염료, 착색제, 금속 제활성화제, 오일 중량제, 윤활제 및 무기 충전제로 이루어진 군 중에서 선택된 첨가물 한 가지 이상을 추가로 함유하는 것으로 이루어지는 폴리머 배합물.
22. 제 19 항에 있어서, 상기 배합물의 약 2 내지 30 중량%의 양으로 에틸렌/옥탠 공중합체를 추가로 함유하는 폴리머 배합물.
23. 제 14 항에 있어서, 상기 배합물이, 상기 배합물의 전체 중량을 기준으로, 에틸렌 알파 올레핀 공중합체 약 40 내지 90 중량부 및 가공 카본 블랙 약 10 내지 50 중량부를 함유하는 폴리머 배합물.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 에틸렌 알파 올레핀 공중합체가 에틸렌 부텐 공중합체인 폴리머 배합물.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 에틸렌 알파 올레핀 공중합체가 에틸렌 프로필렌 공중합체인 폴리머 배합물.
26. 제 23 항에 있어서, 상기 가공 카본 블랙이 이 가공 카본 블랙의 약 1 내지 10 중량% 양의 폴리에틸렌 글리콜로 처리한 카본 블랙인 폴리머 배합물.
27. 제 23 항에 있어서, 가교제, 가황제, 안정화제, 항산화제, 공정 경로 보조제, 안료, 염료, 착색제, 금속 제활성화제, 오일 중량제, 윤활제 및 무기 충진제로 이루어진 군 중에서 선택된 첨가물 한 가지 이상을 추가로 함유하는 것으로 이루어지는 폴리머 배합물.
28. 절연 물질, 전기 전도체 및 제 10 항에 따른 폴리머 배합물로 이루어지는 전기 전도체 장치.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 폴리머 배합물을 상기 전기 전도체와 결합하도록 한 전기 전도체 장치.
30. 제 28 항에 있어서, 상기 폴리머 배합물을 상기 절연 물질과 결합하도록 한 전기 전도체 장치.
31. 제 28 항에 있어서, 상기 폴리머 배합물을 상기 절연 물질상에 코팅시키고, 상기 폴리머 배합물을 상기 절연 물질로부터 벗겨낼 수 있는 전기 전도체 장치.
32. 제 28 항에 있어서, 상기 전기 전도체가 다수의 전도체 와이어로 이루어지고, 상기 폴리머 배합물이 상기 전도체 와이어 사이에 충진 물질을 형성하는 전기 전도체 장치.
33. 제 28 항에 있어서, 상기 폴리머 배합물이 상기 장치의 주변 표피를 형성하는 전기 전도체 장치.
34. 제 28 항에 있어서, 상기 장치가 전기 케이블인 전기 전도체 장치.
35. 제 8 항에 따른 폴리머 배합물로 이루어진 전력 케이블용 쉴드로서, 상기 배합물이 이 배합물에 반도체 특성을 부여하기에 충분한 양의 가공 카본 블랙을 함유하는 것으로 이루어지는 전력 케이블용 쉴드.
36. 제 8 항에 따른 폴리머 배합물로 이루어진 전력 케이블용 쉴드로서, 상기 배합물이 상기 절연 물질에 전도성을 부여하지 않도록 하기에 충분히 낮은 함량의 가공 카본 블랙을 함유하는 것으로 이루어지는 전력 케이블용 쉴드.

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