(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン系樹脂と、ＪＩＳ  Ｋ  １４６９による電気抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固溶のカーボンブラックとを含有してなることを特徴とするケーブル用樹脂組成物。
【請求項２】
導体と、絶縁体と、保護材とを有してなる通信ケーブルにおいて、保護材が、請求項１記載の樹脂組成物の成形体からなるものであることを特徴とする通信ケーブル。
【請求項３】
導体と、内部半導電層と、絶縁層と、外部半導電層と、遮蔽層と、保護材とを有してなる電力ケーブルにおいて、内部半導電層、外部半導電層及び／又は保護材が、請求項１記載の樹脂組成物の成形体からなるものであることを特徴とする電力ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーブル用樹脂組成物及びその樹脂成形体で構成された通信ケーブルと電力ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信ケーブルは、通信信号を流すための導体（例：銅、アルミニウムなど）と、該導体相互の混触を防ぐ絶縁体（例：塩化ビニル系樹脂、架橋ポリエチレン等のエチレン系樹脂、紙など）と、集合されたケーブル心線を保護するための保護材（例：鉛、エチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリクロロプレンゴムなど）とを基本構造とするものであって、市内ケーブル、市外ケーブル、光ファイバーケーブル、同軸ケーブル、海底ケーブル等として使用されている。
【０００３】
電力ケーブルは、電力を流すための導体（例：銅、アルミニウムなど）と、電界緩和のための内部半導電層（例：カーボンブラック含有のエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂など）と、絶縁層（架橋ポリエチレン、エチレンプロピレンゴムなど）と、電界緩和のための外部半導電層（例：カーボンブラック含有エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂など）と、遮蔽層（例：銅テープなど）と、ケーブル保護のための保護材（例：塩化ビニル系樹脂など）とを基本構造とするものであって、単心ＣＶケーブル、３心ＣＶケーブル、トリプレックス形ＣＶケーブル等のＣＶケーブル、ＰＮケーブルなどとして使用されている。遮蔽層と保護材との間に布テープを介在させた構造のものもある。
【０００４】
これらの通信ケーブル、電力ケーブル（以下、両者をあわせて単に「ケーブル」ともいう。）においては、保守管理が容易であることから広く使用されているが、今日の課題の一つに、更なる柔軟性の改善がある。
【０００５】
通信ケーブルの保護材には、ケーブル内部が外部から機械的要因で損傷させないこと、大気中の湿気が絶縁被覆に到達させないこと、故障電流の帰路を持つこと、更には外部からの電磁波による外乱を防ぐこと等の機能が必要である。また、電力ケーブルの保護材には、通信ケーブルの保護材の上記機能の他に、高圧電流により生じる誘導電磁波を外部に対して遮蔽する機能を持たなければならない。これらの電磁波遮蔽効果は、導電性と密接な関係があり、導電性を向上させれば電磁波遮蔽効果も向上する。これらのことから、現在、保護材としては、金属シースと樹脂組成物からなる防食材料とが組み合わせて用いられており、その樹脂組成物としては、クロロプレンゴム、塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン等が用いられる。特に、小型ケーブルにおいては、配線上の自由度をより大きくするため、ケーブルにはフレキシビリティが強く望まれているので、カーボンブラックの充填された樹脂組成物の使用が拡大しつつあり、今日の要求は、廉価かつ高導電性の保護材用樹脂組成物の出現である。
【０００６】
一方、電力ケーブルの内部半導電層と外部半導電層についてみると、これらはそれに隣接する導体と絶縁層間の電界緩和、絶縁層と保護材の金属シース間との電界緩和を改善するため、酢酸ビニル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチルなどの共重合成分の含有量を２０％以上に高められた、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸ブチルなどのエチレン系共重合樹脂に、カーボンブラックが混合されたものが用いられている。しかし、これらの共重合成分は高価であり、樹脂が高騰する欠点があるので、これらの共重合成分の含有量の少ないエチレン系共重合樹脂からなり、高流動性かつ高導電性の半導電層の出現が待たれている。
【０００７】
本発明者は、カーボンブラックの充填量を高めて上記要望を試みたが、所期の導電性を達成できる程度にその充填量を増すと、樹脂の柔軟性が著しく低下し、目的を達成することができなかった。なお、ここで使用したカーボンブラックは通常品であり、使用電圧が３３ＫＶ以上の高電圧、超高電圧のＣＶケーブル半導電層では、密着性と高純度の点から、沃素吸着量８５〜１００ｍｇ／ｇのアセチレンブラックであり、使用電圧が３３ＫＶ未満のＣＶケーブル半導電層では、施工時の樹脂の剥離を容易とすることから、ファーネスブラックである。また、これらの保護材は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ：Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）とファーネスブラックである。
【０００８】
そこで、少量の充填量で高導電性の付与が可能であるケッチェンブラックを用いてみたが、高比表面積化により導電性は少量で向上するが、傾向は通常品と同じであり、高導電性が得られても柔軟性は十分でなかった。むしろ、ケッチェンブラックの高充填化は、高比表面積であるが故に吸着水分が多くなり、樹脂組成物の劣化につながることの問題の方が大きくなった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、柔軟性の改善されたケーブルと、そのケーブルに用いられる樹脂組成物を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、エチレン系樹脂と、ＪＩＳ  Ｋ  １４６９による電気抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であるホウ素固溶のカーボンブラックとを含有してなることを特徴とするケーブル用樹脂組成物である。
【００１１】
また、本発明は、導体と、絶縁体と、保護材とを有してなる通信ケーブルにおいて、保護材が、上記樹脂組成物の成形体からなるものであることを特徴とする通信ケーブルである。
【００１２】
更に、本発明は、導体と、内部半導電層と、絶縁層と、外部半導電層と、遮蔽層と、保護材とを有してなる電力ケーブルにおいて、内部半導電層、外部半導電層及び／又は保護材が、上記樹脂組成物の成形体からなるものであることを特徴とする電力ケーブルである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、更に詳しく本発明について説明する。
【００１４】
本発明で使用されるカーボンブラックは、ＪＩＳ  Ｋ  １４６９による電気抵抗率が０．１Ωｃｍ以下であり、ホウ素を固溶しているものである。好ましいホウ素の固溶量は０．６〜３．０重量％である。このようなカーボンブラックは新規であり、それは、特願平１１−８６６６１号願書に添付した明細書に記載されているように、炭化水素の熱分解反応時及び／又は燃焼反応時にホウ素源を存在させることによって製造することができる。このようなカーボンブラックは、従来のカーボンブラックに比べて著大な高導電性を示す。
【００１５】
ホウ素固溶量は、以下に従って測定された全ホウ素量から可溶ホウ素量を差し引くことによって求めることができる。
【００１６】
全ホウ素量は、カーボンブラック０．５ｇを白金皿に取り、１．５重量％Ｃａ（ＯＨ）2溶液２０ｍｌ、アセトン５ｍｌを加え、超音波洗浄機で１時間分散させる。それをサンドバスで乾固させた後、電気炉を用い、酸素気流中、８００℃で３時間かけて灰化させる。次いで、ＨＣｌ（１＋１）溶液１０ｍｌを加えサンドバス中で加熱して溶出させる。溶出液を１００ｍｌに定容し、ＩＣＰ−ＡＥＳでホウ素量を定量し、カーボンブラック中の全ホウ素量とする。
【００１７】
可溶ホウ素量は、カーボンブラック１ｇを石英ガラス製三角フラスコに取り、水１００ｍｌとアセトン１ｍｌを加える。それをウォーターバス上で２４時間還留させ、０．８μｍメンブランフィルターで濾過する。濾液のホウ素量をＩＣＰ−ＡＥＳで定量し、カーボンブラック中の可溶ホウ素量とする。
【００１８】
また、本発明で使用される樹脂は、ポリエチレン、変成ポリエチレン、エチレンを成分とする共重合体などのエチレン系樹脂である。これらの中でも、通信ケーブルの保護材、又は電力ケーブルの保護材としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ：Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＬＬＤＰＥ：Ｌｉｎｅｒ  Ｌｏｗ−Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）が好ましく、また電力ケーブルの内部半導電層又は外部半導電層としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸ブチル共重合体などのエチレンを成分とする共重合体が好ましい。従来、保護材としては、塩化ビニル系樹脂、ポリクロロプレンゴムなども使用されているが、環境問題の観点から、減少傾向にある。
【００１９】
本発明において、樹脂とカーボンブラックとを混合するには、カーボンブラック粉を樹脂と混合しても良いが、樹脂への均一分散性の点から、カーボンブラック粉を０．１〜２ｍｍ程度に造粒してから配合することが好ましい。造粒に際しては、イオン交換水を湿潤剤として用いることが望ましく、その詳細は特公平１−５８２２７号公報に記載されている。
【００２０】
樹脂とカーボンブラックの割合は、樹脂組成物の用途が通信ケーブルの保護材又は電力ケーブルの保護材であるときは、良好な電磁波遮蔽効果つまり高導電性と柔軟性保持の点から、樹脂１００重量部に対し、カーボンブラック１０〜５０重量部であることが好ましい。カーボンブラックが５重量部未満では、樹脂混練物は良好な柔軟性（流動性）を発揮するが、電磁波遮蔽効果に有効な導電性を発現し難い。また、５０重量部をこえると柔軟性が低下する。
【００２１】
一方、樹脂組成物の用途が、電力ケーブルの半導電層であるときも、樹脂１００重量部に対し、カーボンブラック１０〜８０重量部であることが好ましい。カーボンブラックが１０重量部未満では導電性が不十分となり、８０重量部をこえると柔軟性が低下する。
【００２２】
本発明の樹脂組成物を用いて本発明の通信ケーブル又は電力ケーブルを製造するには、常法によって行うことができる。これらの構造は、上記従来構造と同様で良い。ＣＶケーブルの例を次に概説するが、本発明においては、以下の例のように、内部半導電層、外部半導電層及び被覆層の全てを本発明の樹脂組成物を用いて形成させる必要はない。例えば、内部半導電層の形成に本発明の樹脂組成物を用い、外部半導電層には従来材であるファーネスブラック配合のエチレン−酢酸ビニル共重合体、被覆層には塩化ビニル系樹脂を用いて製造してもよい。
【００２３】
素線を撚り合わせて導体とし、その上に、内部半導電層となる本発明の樹脂組成物と、絶縁層となる未架橋のポリエチレンと、外部半導電層となる本発明の樹脂組成物とを、押出被覆により被覆した後、未架橋ポリエチレンを架橋させる。次いで、遮蔽層と、本発明の樹脂組成物による保護材とを形成させることによって、架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルとする。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例、比較例、参考例をあげて更に具体的に本発明を説明する。なお、表に示されたカーボンブラックは、「Ｂ変性ＡＢ」がホウ素固溶のカーボンブラック、「バルカンＸＣ７２」がオイルファーネス法カーボンブラック、「ケッチェンＥＣ」がテキサコ法に類似したカーボンブラック、「ＡＢ粒状」がホウ素を固溶していない通常のアセチレンブラックを意味する。
【００２５】
実施例１〜４  比較例１〜２  参考例１〜２
ＬＤＰＥ樹脂（三井化学社製商品名「４０３Ｐ」）又はＬＬＤＰＥ樹脂（三井化学社製商品名「４０３０Ｐ」）１００重量部と、ホウ素固溶量及び電気抵抗率が種々異なるカーボンブラックを表１に示す割合（重量部）と、架橋剤（三井化学社製ジクミルパーオキサイド）１重量部とを配合し、内容積６０ｍｌの混練試験機（東洋精機製作所社製「ラボプラストグラフＲ−６０」）で、ブレード回転数３０ｒｐｍ、温度１６０℃で１０分間混練した。
【００２６】
得られた樹脂組成物について、ＭＦＩ（メルトフローインデックス）、体積固有抵抗及び吸湿水分を以下に従い測定した。それらの結果を表１に示す。
【００２７】
（１）ＭＦＩ（メルトフローインデックス）：混練物の一部をカッターで微砕化し、流動性測定機（東洋精機製作所製「メルトインデクサーＡ−１１１」）で２００℃の加熱下、５ｋｇの加重下にて内径２ｍｍのノズルから流れる１０分間当たりのコンパウンド重量を測定した。
（２）体積固有抵抗：混練物を加熱プレス機にて温度１８０℃、圧力１００ｋｇ／ｃｍ2で１０分間プレスし、２×２０×１００ｍｍの半導電層用シートを成形し、デジタルマルチメータ（横河電機製「デジタルマルチメータ７５６２」）を用いＳＲＩＳ２３０１に準じて測定した。
（３）吸湿水分：上記樹脂組成物を加熱プレス機で温度１８０℃、圧力１００Ｋｇ／ｃｍ2で１０分間プレスし、３ｍｍ角のペレットにした後、温度３０℃、湿度９０％で２週間吸湿させた。吸湿水分は１０５℃で２時間乾燥後の重量減少より算出した。
【００２８】
なお、カーボンブラックの沃素吸着量はＪＩＳ  Ｋ  １４７４、ＤＢＰ吸収量はＪＩＳ  Ｋ  ６２１７、電気抵抗率はＪＩＳ  Ｋ  １４６９に準じてそれぞれ測定した。また、カーボンブラックのホウ素固溶量は、上記に従い測定した。
【００２９】
【表１】
0003636623.tif 000002
【００３０】
表１から、本発明の樹脂組成物（実施例１〜４）は、従来のカーボンブラックを充填したもの（参考例１〜２）や、本発明の範囲にないもの（比較例１〜２）に比べ、導電性と流動性と吸湿性のいずれにおいても優れていた。従って、本発明の樹脂組成物は、通信・電力ケーブル用保護材として最適であることが示された。
【００３１】
本発明の樹脂組成物を用いて保護材を形成した通信ケーブルは、保護材中のカーボンブラックの含有量が少ないことから、ケーブルの柔軟性が高いものである。
【００３２】
実施例５〜８  比較例３〜４  参考例３〜４
エチレン含有量の異なるＥＶＡ樹脂（エチレン含有量７２％日本ユニカ社製商品名「３２６９」、エチレン含有量８５％日本ユニカ社製商品名「３１４５」）１００重量部に、ホウ素固溶量及び電気抵抗率が種々異なるカーボンブラックを表１に示す割合（重量部）と、架橋剤（三井化学社製ジクミルパーオキサイド）１重量部とを配合し、内容積６０ｍｌの混練試験機（東洋精機製作所社製「ラボプラストグラフＲ−６０」）で、ブレード回転数３０ｒｐｍ、温度１２０℃で１０分間混練した。
【００３３】
得られた樹脂組成物について、ＭＦＩ（メルトフローインデックス）、体積固有抵抗、及び吸湿水分を測定した。なお、ＭＦＩ（メルトフローインデックス）の測定は上記と同様にして行い、また体積固有抵抗と吸着水分の測定は、加熱プレス温度を１７０℃に変更したこと以外は上記と同様にして行った。それらの結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
0003636623.tif 000003
【００３５】
表２から、本発明の樹脂組成物（実施例５〜８）は、従来のカーボンブラックを充填したもの（参考例３〜４）や、本発明の範囲にないもの（比較例３〜４）に比べ、導電性と流動性と吸湿性のいずれにおいても優れていた。従って、本発明の樹脂組成物は、電力ケーブルの半導電層として最適であることが示された。
【００３６】
本発明の樹脂組成物を用いて保護材及び／又は半導電層を形成した電力ケーブルは、製造が容易であり、しかも柔軟性の高いものとなる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、通信ケーブル、電力ケーブルの樹脂層の形成に好適な柔軟性があり、しかも導電性や吸湿性等の特性に優れたケーブル用樹脂組成物が提供される。
【００３８】
本発明の通信ケーブルによれば、柔軟性があり、しかも導電性や吸湿性等の特性に優れたものとなる。
【００３９】
本発明の電力ケーブルによれば、柔軟性があり、しかも導電性や吸湿性等の特性に優れかつ、安価なものとなる。