BRPI0613723B1 - Energy or communication cable and use of a polyethylene composition - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CABO DE ENERGIA OU COMUNICAÇÃO E USO DE UMA COMPOSIÇÃO DE POLI-ETILENO". A presente invenção refere-se a um cabo de energia ou comunicação, que compreende uma camada de invólucro externa feita de uma composição de polietileno, que compreende uma resina de base contendo duas frações de homo- ou copolímero de etileno. Além disso, a presente invenção refere-se ao uso dessa composição para a produção da camada de invólucro externa de um cabo.

Cabos, tais como cabos de energia ou comunicação, normalmente compreendem um núcleo interno que compreende um elemento condutor, tal como um fio metálico ou fibra de vidro, e uma ou mais camadas para fins de blindagem e proteção. A mais externa dessas camadas, com uma finalidade principalmente protetora, normalmente é referida como invólucro externo ou envoltório externo. É conhecido produzir camadas de invólucro protetoras mais externas de composições poliméricas, que compreendem, principalmente, poli-olefinas, particularmente, polietilenos. Os diversos campos de aplicação para os vários tipos de cabos tornam necessário que o envoltório externo atende várias exigências que, pelo menos em parte, são contraditórias umas às outras.

Entre propriedades importantes de um envoltório de cabo e um material usado para produção de um envoltório de cabo estão boa proces-sabilidade, inclusive boas propriedades de extrusão, a uma ampla janela de temperatura de processamento, e boas propriedades mecânicas, tal como boa resistência a solicitações ambientais, ESCR de "fendimento", alta resistência mecânica, alto acabamento de superfície e baixa contração do envoltório de cabo final.

Conseqüentemente, é um objetivo da presente invenção pôr à disposição um envoltório de cabo feito de uma composição de polietileno, com, simultaneamente, as propriedades acima mencionadas, com uma alta flexibilidade, combinada com todas as propriedades acima mencionadas.

Particularmente, a composição usada para o envoltório deve mostrar uma processabilidade aperfeiçoada, de modo que possa ser obtido um alto índice de produção, enquanto produz um envoltório de cabo com boas propriedades de superfície. A presente invenção está baseada na descoberta de que esse envoltório pode ser obtido se for usada uma composição de polietileno para sua produção, que tem uma distribuição de peso molecular muito ampla, acima de 14. A presente invenção põe à disposição, portanto, um cabo de e-nergia ou comunicação, que compreende uma camada de invólucro externa feita de uma composição de polietileno, que compreende uma resina de base, que compreende (A) uma primeira fração de homo- ou copolímero de etileno, e (B) uma segunda fração de homo- ou copolímero de etileno, sendo que a fração (A) tem um peso molecular mais baixo do que a fração (B), e a resina de base tem uma distribuição de peso molecular Ρμ/Ρμπ de mais de 14. A camada de invólucro mais externa do cabo da invenção pode ser processada mais facilmente em comparação com materiais da técnica anterior, enquanto conserva, ao mesmo tempo, boas propriedades mecânicas, particularmente, boa aparência de superfície. O termo "peso molecular”, tal como uso no presente, indica o peso molecular em média de peso Pm, A velocidade de corrente de fusão MFR de um polímero pode servir como uma medida para o peso molecular em média de peso. O termo "resina de base" significa a totalidade de componentes poliméricos na composição de polietileno usada para a camada de invólucro externa do cabo de acordo com a invenção, normalmente, perfazendo pelo menos 90% em peso da composição total.

Normalmente, uma composição de polietileno que compreende pelo menos duas frações de polietileno, que foram produzidas sob condições de polimerização diferentes, resultando em pesos moleculares (em média de peso) diferentes para as frações, é referida como "multimodal". O prefixo "multi" refere-se ao número de frações de polímero diferentes nas quais consiste a composição. Desse modo, por exemplo, uma composição que consiste em duas frações apenas, é chamada de ‘'bimodar'. 5 A forma da curva de distribuição de peso molecular, isto é, a a- parência do gráfico da fração de peso de polímero como função de seu peso molecular, desse polietileno multimodal, mostra duas ou mais máximas ou pelo menos está nitidamente ampliada em comparação com as curvas para as frações individuais. 0 Por exemplo, se um polímero for produzido em um processo de etapas múltiplas, seqüenciais, utilizando reatores ligados em série e usando condições diferentes em cada reator, ou quando um polímero é produzido em um processo que compreende uma única etapa, na qual são usados dois ou mais catalisadores diferentes, as frações de polímero produzidas, em ca-5 da caso, nos reatores diferentes, ou pelos catalisadores diferentes, cada uma tem sua própria distribuição de peso molecular e peso molecular em média de peso. Quando a curva de distribuição de peso molecular desse polímero é registrada, as curvas individuais dessas frações estão sobrepostas na curva de distribuição de peso molecular para o produto polimérico !0 resultante, total, normalmente produzindo uma curva com duas ou mais máximas diferentes.

Em uma modalidade preferida, a resina de base tem uma distribuição de peso molecular Pm/Pmh de 23 ou mais, de modo particularmente preferido, 25 ou mais, de modo especialmente preferido, 30 ou mais. !5 A resina de base, de preferência, tem um MFR2 de 0,05 a 5 g/10 min, de modo particularmente preferido, de 0,1 a 4 g/10 min, de modo especialmente preferido, de 0,2 a 3,5 g/10 min e de modo destacadamente preferido, de 0,5 a 1,5 g/10 min.

Além disso, a resina de base tem, de preferência, um MRF2i de 0 50 a 150 g/10 min, de modo particularmente preferido, de 70 a 130 g/10 min.

Em uma modalidade preferida, a resina de base tem um MRF21 de pelo menos 90 g/10 min. A densidade da resina de base é, de preferência, de 0,915 a 0,960 g/cm3, de modo particularmente preferido, é de 0,918 a 0,950 g/m3, de modo especialmente preferido, é de 0,918 a 0,935 g/cm3, e de modo desta-cadamente preferido, é de 0,918 a 0,928 g/cm3. A resina de base tem, de preferência, uma relação de velocidade de corrente FRR de 50 a 150, de modo particularmente preferido, de 80 a 130. A fração (A) da resina de base tem, de preferência, um MFR2 de 50 a 5000 g/10 min, de modo particularmente preferido, de 10 a 1000 g/10 min, e de modo especialmente preferido, de 200 a 700 g/10 min.

Além disso, a fração (A) tem, de preferência, uma densidade de 0,930 a 0,975 g/cm3, de modo particularmente preferido, de 0,935 a 0,955 g/cm3.

Ainda, além disso, a fração (A) é, de preferência, um copolímero de etileno, com pelo menos uma outra alfa-olefina.

De preferência, o comonômero de alfa-olefina da fração (B) tem de 3 a 20 átomos de carbono, de modo particularmente preferido, 4 a 10 á-tomos de carbono, e de modo especialmente preferido, é escolhido de 1-buteno, 1-hexeno, 4-metil*1-penteno, 1-octeno e 1-decadeno.

Ainda de preferência, o peso molecular em média de peso da fração (A) é de 5.000 g/mol a 100.000 g/mol, de modo particularmente preferido, é de 7.000 a 90.000 g/mol, e de modo especialmente preferido, é de 10.000 a 80.000 g/mol. A fração (B) da resina de base tem, de preferência, um MRF2 de 0,01 A 1 g/10 min, de modo particularmente preferido, de 0,05 A 0,3 g/10 min. A fração (B) tem, ainda, de preferência, uma densidade de 0,880 a 0,930 g/cm3, de modo particularmente preferido, tem uma densidade de 0,890 a 0,920 g/cm3.

Ainda além disso, a fração (B) é, de preferência, um copolímero de etileno, com pelo menos uma outra alfa-olefina.

De preferência, o comonômero de alfa-olefina da fração (B) tem de 3 a 12 átomos de carbono, de modo particularmente preferido, 4 a 8 átomos de carbono e, de modo especialmente preferido, é escolhido de 1-buteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno e 1-octeno, Em uma modalidade particularmente preferida, a resina de base compreende ainda (C) uma terceira fração de homo- ou copolímero de etileno, em uma quantidade de até 20% em peso da resina de base total, com um MRF2 de 0,1 g/10 min ou mais baixo.

De preferência, a quantidade de fração (C) é de até 15% em peso, de modo particularmente preferido, de até 10% em peso da resina de base total. Em uma modalidade preferida, a fração (C) está presente na resina de base em uma quantidade de 1% em peso a 5% em peso.

Ainda, de preferência, a fração (C) está presente na resina de base em uma quantidade de pelo menos 2% em peso, de modo particularmente preferido, de pelo menos 3% em peso.

De preferência, a fração (C) tem um MRF21 de menos de 1 g/10 min. A fração (C) é, de preferência, um homopolímero de etileno. A fração (C) é feita, de preferência, em uma etapa anterior a (A) e (B) e a fração (C) tem um PM mais alto do que a fração (B). A relação de peso das frações (A):(B) na resina de base é, de preferência, 30:70 a 70:30, de modo particularmente preferido, 40 : 60, de modo especialmente preferido, 45 : 55 a 55: 45. A resina de base tem, de preferência, uma densidade mais baixa do que 960 kg/m3. O peso molecular em média de peso da resina de base é, de preferência, de 100.000 g/mol a 2.000.000 g/mol.

Em uma modalidade preferida, a resina de base consiste nas frações (A), (B) e (C).

Além da resina de base, aditivos usuais para utilização com poli-olefinas, tais como pigmentos (por exemplo, negro-de-fumo), estabilizadores (agentes antioxidantes), antiácidos e/ou agentes anti-UV, agentes antiestáti- cos e agentes de utilização (tais como adjuvantes de processamento) podem estar presentes na composição de polietileno. Os aditivos podem ser adicionados como uma mistura prévia de poliolefina. De preferência, a quantidades desses aditivos é de 10% em peso ou abaixo, de modo particularmente preferido, 8% em peso ou abaixo, da composição total. A composição de polietileno do cabo de acordo com a invenção tem, de preferência, um índice Pseudoplástico de cisalhamento SHI(2 7/2io) de peio menos 5, de modo particularmente preferido, pelo menos 10, de modo especialmente preferido, pelo menos 20 e, de modo destacadamente preferido, pelo menos 40.

Além disso, a composição de polietileno tem, de preferência, um índice Pseudoplástico de cisalhamento SHI(2,7/2io) de 300 ou menos, de modo particularmente preferido, 290 ou menos, de modo especialmente preferido, 220 ou menos, e modo destacadamente preferido, 200 ou menos. O SHI é a relação da viscosidade da composição de polietileno a diferentes cisalhamentos. Na presente invenção, os cisalhamentos a 2,7 kPa e 210 kPa são usados para calcular o SHI(2,7/2io)t que pode servir como medida da amplitude da distribuição de peso molecular.

Além disso, a composição de polietileno tem, de preferência, uma viscosidade a um cisalhamento de 2,7 kPa η (2i7) de 10.000 a 500.000 Pas, de modo particularmente preferido, de 50.000 a 400.000 Pas, e de modo especialmente preferido, de 75.000 a 350.000 Pas. A resina de base da composição de polímero usada para fazer a camada de invólucro mais externa do cabo da invenção pode ser produzida por qualquer processo conhecido na técnica. É preferível, no entanto, que a resina de base seja uma chamada mistura in-situ de seus componentes. Por "mistura in-sitiJ', é entendido um polímero multimodal, cujas frações são produzidas ou simultaneamente em um estágio de reação (por exemplo, usando dois ou mais catalisadores), e/ou são produzidas em um processo de estágios múltiplos. Um processo de estágios múltiplos é definido como sendo um processo de polimerização, no qual um polímero que compreende duas ou mais frações é produzido produ- zindo cada uma ou pelo menos duas frações de polímero em um estágio de reação separado, normalmente, com condições de reação diferentes em cada estágio, na presença do produto de reação do estágio anterior, que compreende um catalisador de polimerização. O polímero pode ser recirculado para qualquer estágio ou reator.

Quando no presente são dados aspectos preferidos das frações (A) e/ou (B) da composição da presente invenção, esses valores, geralmente, são válidos para os caos nos quais eles podem ser medidos diretamente na respectiva fração, por exemplo, quando a fração é produzida separadamente ou produzida no primeiro estágio de um processo de estágios múltiplos.

Mas, a resina de base também pode e, de preferência, é produzida em um processo de estágios múltiplos, sendo que, por exemplo, as frações (A) e (B) são produzidas em estágios subseqüentes. Nesse caso, as propriedades das frações produzidas na segunda e terceira etapa (ou outras etapas) do processo de estágios múltiplos tanto podem ser inferidas de polímeros que são produzidos separadamente em um único estágio, aplicando condições de polimerização idênticas (por exemplo, temperatura, pressões parciais dos reagentes/diluentes, meio de suspensão, tempo de reação idênticos), com relação ao estágio do processo de estágios múltiplos, no qual a fração é produzida, como usando um catalisador, no qual não há nenhum polímero produzido previamente presente. Alternativamente, as propriedades das frações em um estágio mais alto do processo de estágios múltiplos também podem ser calculadas, por exemplo, de acordo com B, Hagstrõm, Conference on Polymer Processing (The Polymer Processing Society), Ex-tended Abstracts and Final Programme, Gothenburg, agosto 19 a 21, 1997, 4:13.

Portanto, embora não sejam mensuráveis diretamente nos produtos do processo de estágios múltiplos, as propriedades das frações produzidas em estágios mais altos desse processo de estágios múltiplos podem ser determinadas aplicando qualquer um ou os dois métodos acima. A pessoa experiente é capaz de selecionar o método apropriado. A resina de base do cabo de acordo com a invenção é produzida, de preferência, de modo que pelo menos uma das frações (A) e (B), de preferência, (B), é produzida em uma reação de fase gasosa.

Ainda de preferência, uma das frações (A) e (B) da composição de polietileno, de preferência, a fração (A), é produzida em uma reação de pasta fluida, de preferência, em um reator de circuito, e uma das frações (A) e (B), de preferência, fração (B), é produzida em uma reação de fase gasosa.

De preferência, além disso, a fração (A) e (B) da composição de polietileno são produzidas em estágios diferentes de um processo de estágios múltiplos.

De preferência, o processo de estágios múltiplos compreende pelo menos um estágio de fase gasosa, no qual, de preferência, é produzida a fração (B).

Ainda de preferência, a fração (B) é produzida em um estágio subseqüente, na presença da fração (A), que foi produzida em um estágio anterior. É conhecido, previamente, produzir polímeros de olefina multi-modais, particularmente, bimodais, tal como polietileno multimodal, em um processo de estágios múltiplos, que compreende dois ou mais reatores ligados em série. Como exemplo dessa técnica anterior, pode ser feita menção ao documento EP 517 868, que está incorporado ao presente por referência, em sua totalidade, incluindo todas suas modalidades preferidas, tais como descritas no mesmo, como um processo de estágios múltiplos para a produção da composição de polietileno do cabo de acordo com a invenção.

De preferência, os princiipais estágios de polimerização do processo de estágios múltiplos tais como descritos no documento EP 517 868, isto é, a produção de frações (A) e (B) é realizada como uma combinação de polimerização de pasta fluida para a fração (A)/polimerização de fase gasosa, para a fração (B). A polimerização de pasta fluida é realizada, de preferência, em um chamado reator de circuito. Ainda de preferência, o estágio de polimerização de pasta fluida precede o estágio de fase gasosa.

Em uma modalidade preferida, a fração (C) também é produzida no processo de estágios múltiplos, no qual são produzidas as frações (A) e (B). De preferência, a fração (C) é produzida em uma chamada etapa de pré-polimerização, precedendo a produção de outras frações da resina de base. Ta! como mencionado, o prepolímero é, de preferência, um homopolí-mero de etileno (HDPE).

De preferência, na etapa de pré-polimerização, todo o catalisador é carregado em um reator de circuito e a pré-polimerização é realizada como uma polimerização de pasta fluida. Essa pré-polimerização leva ao fato de que menos partículas finas são produzidas nos reatores seguintes e ao fato de que, no final, é obtido um produto mais homogêneo.

Na produção da resina de base, são usados, de preferência, catalisadores de Ziegler-Natta (ZN) ou metaloceno, de modo particularmente preferido, catalisadores de Ziegler-Natta. O catalisador pode ser sustentado, por exemplo, com suportes convencionais, incluindo sílica, suportes que contêm Al e suportes baseados em dicloreto de magnésio. De preferência, o catalisador é um catalisador de ZN, de modo particularmente preferido, o catalisador é um catalisador não sustentado por sílica, e de modo especialmente preferido, um catalisador de ZN baseado em MgCI2. O catalisador de Ziegler-Natta compreende, ainda, de preferência, um grupo 4 (numeração de grupo de acordo com o novo sistema de IU-PAC) de compostos metálicos, de preferência, titânio, dicloreto de magnésio e alumínio. O catalisador pode ser obtenível comercialmente ou pode ser produzido de acordo com ou analogamente à literatura. Para a preparação do catalisador preferido, utilizável na invenção, é feita referência a W02004055068 e W02004055069 de Borealis e EP 0 810 235. O teor desses documentos está incorporado ao presente em sua totalidade, particularmente, no que se refere às modalidades gerais e todas as preferidas dos catalisadores descritos nos mesmos, bem como aos métodos para a produção dos catalisadores.

De preferência, as condições de polimerização do método de estágios múltiplos preferido são escolhidas de tal modo que, devido ao alto teor de agente de transferência de cadeia (gás de hidrogênio), o polímero comparativamente de baixa molecularidade é produzido em um estágio precedente ao estágio no qual é produzido o polímero de alta molecularidade. Mas, a ordem desses estágios pode ser invertida.

Na modalidade preferida da polimerização da fração (A) em um reator de circuito, seguida da produção da fração (B) em um reator de fase gasosa, a temperatura de polimerização no reator de circuito é, de preferência, de 85 a 115°C, de modo particularmente preferido, é de 90 a 105°C, e, de modo especialmente preferido, é de 92 a 100°C, e a temperatura no reator de fase gasosa é, de preferência, de 70 a 105°C, de modo particularmente preferido, é de 75 a 100°C, e, de modo especialmente preferido, é de 82 a 97°C.

Um agente de transferência de cadeia, de preferência, hidrogênio, é adicionado, conforme necessário, aos reatores e, de preferência, 200 a 800 mois de HVkmoIs de etileno são adicionados ao reator, quando a fração de LMW (de baixo peso molecular) é produzida nesse reator, e 0 a 50 mois de H2/kmols de etileno são adicionados ao reator de fase gasosa, quando esse reator está produzindo a fração de HMW (de alto peso molecular).

Se for usada uma etapa de pré-polimerização, na qual a fração (C) é produzida, de preferência, nenhum hidrogênio é introduzido no reator durante essa etapa. É preciso estar disposto para admitir uma pequena adição de hidrogênio. A composição para a camada de invólucro externa do cabo da invenção é produzida, de preferência, em um processo que compreende uma etapa de composição, na qual a composição da resina de base, isto é, a mistura, que é obtida, tipicamente, como um pó de resina de base do reator, é extrudada em um extrusor e depois peletizada para granulados de polímero em um modo conhecido na técnica.

Opcionalmente, aditivos ou outros componentes de polímero podem ser adicionados à composição durante a etapa de composição, na quantidade tal como descrita acima. De preferência, a composição da invenção, obtida do reator, é composta no extrusor, junto com aditivos, de um modo conhecido na técnica. O extrusor pode ser, por exemplo, qualquer extrusor usado convencionalmente. Como exemplo de um extrusor para a presente etapa de composição, pode ser um dos fornecidos por Japan SteelWorks, Kobe Steel ou Farrel-Pomini, pex, JSW 460P.

Os cabos da invenção, além da camada de invólucro mais externa, compreendem pelo menos um ou mais elementos condutores de e-nergia ou informações. O cabo que compreende a camada de invólucro externa pode ser produzido.

Tal como indicado previamente, a composição de revestimento do cabo pode ser usada para produzir camadas de invólucro externas para cabos, inclusive cabos de energia, bem como cabos de comunicação. Entre os cabos de energia, pode ser feita menção de cabos de alta voltagem, cabos de média voltagem e cabos de baixa voltagem. Entre cabos de comunicação, pode ser feita menção a cabos em pares, cabos coaxiais e cabos ópticos.

Exemplos Métodos de Medição a) Peso molecular/distribuicão de peso molecular O peso molecular em média e peso Pm e a distribuição de peso molecular (DPM = Ρμ/ΡΜπ, onde n é o peso molecular em média numérica e PM é o peso molecular em média de peso) são medidos por um método baseado em ISO 16014-4:2003. Um instrumento waters 150CV plus foi usado com a coluna 3 x HT&E estiragel de Waters (divinilbenzeno) e triclorobenze-no (TBC) com solvente, a 140°C. O conjunto de coluna foi calibrado usando calibração universal com padrões de DPM OS estreitos (a constante K de Mark Howings: 9.54*10'5 e a: 0,725 para PS, e K: 3,92*1 θ'4 e a: 0,725 para PE). A relação de Pm e PMn é uma medida da amplitude da distribuição, uma vez que cada um é influenciado pela extremidade oposta da "população". b) Densidade A densidade é medida de acordo com ISO 1872, Anexo A. c) Velocidade de corrente de fusão/Relação de velocidade de corrente A velocidade de corrente de fusão (MFR) é determinada de a-cordo com ISO 1133 e está indicada em g/10 min. A MFR é uma indicação da fluidez e, portanto, da processabilidade do polímero. Quando mais alta a velocidade de corrente de fusão, tanto mais baixa a viscosidade do polímero. A MFR é determinada a 190°C e pode ser determinada a diferentes cargas, tais como 2,16 kg (MFR2), 5 kg (MFR5) ou 21,6 kg (MFR21). A quantidade FRR (relação da velocidade de corrente) é uma indicação de distribuição de peso molecular e indica a relação de velocidades de correntes a diferentes cargas. Portanto, FRR21/2 indica o valor de MFR21/MFR2. d) Parâmetros reolóaicos Parâmetros reológicos, tais como índice pseudoplástico de Cisa-Ihamento e viscosidade são determinados usando um reômetro, de preferência, um reômetro Rheometrics Phisica MCR 300. A definição e condições de medição estão descritas em detalhe na página 8, linha 20, à página 11, linha 25, do documento WO 00/22040. e) Resistência a fendimento por solicitação ambiental (ESCR) A ESCR foi avaliada de acordo com CTL : ISO 6259, com um entalhe aplicado de acordo com ASTM F1473, usando CTL com solicitação constante diferente de 2, 3 e 4 MPa. Foi usada uma solução de Igepal de 10% como meio. f) Amostras de cabos para a avaliação são extrudados do seguinte modo. g) Contração A contração em por cento é medida após 24 h em temperatura constante (+23°C), bem como após 24 h a uma temperatura de +100°C. São medidas amostras de cabos medindo aproximadamente 40 cm. Convenientemente, as amostras estão marcadas de tal modo que a medições depois do condicionamento pode ser realizada no mesmo ponto na amostra de cabo.

Se for constatado que a amostra se contrai durante a medição, primeiramente têm de ser feitas marcas de cerca de 40 cm. Depois, o comprimento é cortado e medido novamente. Amostras duplas são tiradas de cada cabo que deve ser analisado. As amostras são colocadas no ambiente com uma temperatura constante por 24 h, após o que são medidas e o valor de contração em por cento é calculado. Todas as amostras são depois colocadas em uma camada de talco a 100°C, por 24 h. As amostras são medidas e a contração total em por cento é calculada com base no comprimento inicial. h) Absorção de enchimento A absorção de enchimento foi medida de acordo com BTM22511 em placas, resfriadas em água fria. i) Propriedades mecânicas Alongamento de ruptura e resistência à tração na ruptura foram medidos de acordo com 22542/ISO 527-2/1 A,B, quer em placas quer em cabos com um envoltório de 1 mm de espessura aplicado sobre um condutor de alumínio com 3 mm de diâmetro. j) Deformação térmica A mesma foi testada de acordo com EM 60811-3-1:1995. Isso foi testado em cabos com número de 3 mm e uma camada de envoltório de 1 mm, extrudada diretamente sobre o condutor. Essa propriedade é diretamente proporcional à densidade. Nesse teste, foi usado banho de água fria durante a extrusão, desse modo reproduzindo o pior caso. Quando o plástico fundido encontra a água fria, a densidade é mais baixa do que se a cristalização ocorrer durante resfriamento lento, vide a tabela com os resultados. A mossa a 115°C, após 4 h, é registrada e informada como quantos % o ovo (egg) está penetrando na espessura da amostra.

Composições testadas Exemplos 1 -5 Duas composições de polietileno comparativas (Exemplo Comparativo 9 e Exemplo Comparativo 10) e três composições de polietileno comparativas foram preparadas (Exemplos Comparativos 1-3). Todas as composições são bimodais. Informações adicionais sobre cada composição são dadas abaixo.

Tabela 1: Propriedades de Exemplos Comparativos 9,10 e Exemplos Comparativos 1-2 Como aditivos, foram usados 2400 ppm Irganox B225 e 1500 ppm de estearato de cálcio. O catalisador usado no Exemplo Comparativo 9, 10 e Exemplo Comparativo 1-2 é um catalisador do tipo Ziegler-Natta, que corresponde ao usado no documento EP 6887794, exemplo 3.

Tabela 2: Peso molecular e distribuição de peso molecular de Exemplo Comparativo 9, 10 Nos Exemplos Comparativos 9, 10, a velocidade de corrente de fusão MFR2-i,6 kg/i9o°c é significativamente mais alta do que nos exemplos comparativos. Além disso, tal como indicado pelos valores de FRR21/2 e DPM, os exemplos de acordo com a invenção têm uma distribuição ampla de peso molecular.

Exemplo Comparativo 3 é um polietileno de baixa densidade linear (LLDPE), que inclui 15% em peso de polietileno de baixa densidade para aperfeiçoar a processabilidade, As propriedades da mistura são dadas i na tabela 3: Tabela 3: Propriedades do Exemplo Comparativo 3 A seguir, são mostradas e descritas propriedades de processamento e propriedades mecânicas importantes dessas composições. Processabilidade i Tal como já descrito acima, a processabilidade de um material de envoltório inclui diversos parâmetros, por exemplo, acabamento de superfície, rendimento, pressão de fusão e potência do motor do extrusor. É importante que a janela de processamento seja ampla, uma vez que há muitas aplicações diferentes para um material de envoltório. ■ Para avaliar a processabilidade, as composições foram extruda-das em uma linha de cabos. Um envoltório com espessura de 1 mm foi aplicado sobre um condutor de alumínio com 3 mm de diâmetro. Para solicitar o material em termos de desempenho de contração, o ajuste de temperatura não estava ótimo. O condutor não foi preaquecído, a temperatura de fusão i era de 210°C e a temperatura do banho de resfriamento era de 23°C. A velocidade da linha era de 75 m/min.

Acabamento de Superfície O acabamento de superfície foi avaliado visualmente e manualmente na inspeção. ■ A experiência prévia é que quanto mais baixo a MFR tanto melhor é o acabamento de superfície. Mas, todos os cabos produzidos mostraram uma superfície muito uniforme, o que é bastante surpreendente, consi- derando os valores de MFR21 altos escolhidos para Exemplos Comparativos 9,10.

Rendimento e Pressão da Fusão Na tabela 4, são mostrados dados do teste de extrusão da linha de cabos.

Teste 4: Teste de extrusão da linha de nabos Os resultados da tabela 4 indicam claramente que as composições podem ser extrudadas a uma pressão e potência de extrusor mais baixas.

Os efeitos de MFR2i,6kg/i9o°c sobre a pressão do extrusor também é mostrado na fugura 1. Devido ao MFR21 mais baixo, Exemplos Comparativos 1-2 necessitam de uma pressão de extrusor muito mais alta para ter o mesmo rendimento. Misturando LDPE e LLDPE (isto é, Exemplo Comparativo 3), é possível ter uma pressão de extrusor comparável à de Exemplo Comparativo 9, 10. Mas, adicionar LDPE afeta negativamente as propriedades mecânicas, deformação térmica e comportamento de contração, tal como é mostrado abaixo.

Resistência ao fendimento por solicitação ambiental (ESCR) O fendimento por solicitação ambiental foi avaliado usando CTL com solicitação constante diferente. Uma solução de Igepal de 10% foi usada como meio. Os resultados são mostrados na tabela 5.

Tabela 5: Resultados de ESCR

Propriedades mecânicas Alongamento de ruptura e resistência à tração estão resumidos na tabela 6. Os resultados demonstram que os exemplos de acordo com a invenção têm boas propriedades mecânicas. Em outras palavras, a proces-sabilidade foi aperfeiçoada, enquanto as propriedades mecânicas foram mantidas em um nível alto.

Tabela 6: Dados sobre nronriedades mecânicas Contração Os valores de contração estão relacionados na tabela 7.

Tabela 7: Coirmortamento de contracão Os dados da tabela 7 indicam que as composições mostram baixa contração. Particularmente, é evidente que o aperfeiçoamento em pro- xa contração. Particularmente, é evidente que o aperfeiçoamento em pro* cessabilidade do Exemplo Comparativo 3 (por exemplo, baixa pressão de extrusão) afeta negativamente o comportamento de contração. Compatibilidade com compostos de enchimento A principal aplicação de envoltórios de LD e LLD é em cabos de telecomunicação. Em muitos teiecabos, cobre ou fibra óptica, compostos de enchimento são usados para proteger os mesmos contra infiltração de água. Uma geléia de petróleo, Insojell 3332, geralmente é usada em cabos de cobre. Esse composto de enchimento é, normalmente, o composto de enchimento que dá a absorção mais alta.

Foram realizados dois testes, aumento de peso e a influência sobre as propriedades mecânicas.

Halteres com 2 mm de espessura de placas comprimidas foram colocados em Insojell 3332 por 7 dias. As amostras foram postas em hastes de alumínio, para possibilitar o livre acesso para a geléia de petróleo, por todos os lados. O envelhecimento foi feito a 60°C. Sobre os resultados, vide a tabela 8.

Tabela 8: Influência da geléia de petróleo Exemplos 6-13 Nesses exemplos, foram preparados três composições de poíie-tíleno de acordo com a presente invenção (Exemplos 3-5) e cinco materiais de referência (Exemplos Comparativos 4-8).

Os exemplos de acordo com a invenção foram preparados em um processo de estágios múltiplos sequencial, incluindo uma etapa de pré-polimerização, seguida de polimerização em um reator de circuito e, subse-qüentemente, em um reator de fase gasosa. Desse modo, a composição final incluiu três frações de polímero.

Como catalisador para os exemplos 3-5, foi usado um catalisador comercial Lynx 200®, tal como produzido e fornecido por Engelhard Corporation.

De modo igual aos exemplos de acordo com a invenção, os E-xemplos Comparativos 4-5 foram preparados em um processo de estágios múltiplos seqüencial. Mas, contrariamente a Exemplos 3-5, não foi incluída uma etapa de pré-polimerização. Portanto, Exemplo Comparativo 3-5 são bimodais. O exemplo comparativo 4 está baseado no Exemplo Comparativo 1. Mas, foi adicionado polietileno de baixa densidade. O exemplo comparativo 5 corresponde ao Exemplo Comparativo 1.

Os exemplos comparativos 6-7 estão ambos baseados em polietileno de baixa densidade linear, ao qual foi adicionado polietileno de baixa densidade para aperfeiçoar a processabilidade. O Exemplo Comparativo 8 foi preparado em um processo de duas etapas, sendo que a primeira etapa foi realizada em um reator de circuito, seguida de uma etapa de polimerização de fase gasosa.

Outras informações sobre essas composições são fornecidas na tabela 9.

Tabela 9: Condições de processo e propriedades para os Exemplos 3-5 Tabela 10: Propriedades de materiais de referência O exemplo comparativo 4 é igual ao exemplo comparativo 5, mas com composição de 15% de LDPE.

Na tabela 11, o peso molecular e a distribuição de peso molecular dos Exemplos 3-5 e Exemplos Comparativos 5 e 8 estão resumidos. Da tabela 11 é evidente que a presença de uma terceira fração nas composições de a-cordo com a invenção amplia significativamente a distribuição de peso molecular, em comparação com os materiais de referência.

Tabela 11: Peso molecular e distribuição de peso molecular Na tabela 12, é dado o índice pseudoplástico de cisalhamento SHI (2.7/210) de Exemplos 3-5 e Exemplo Comparativo 8.

Tabela 12: índice pseudoplástico de cisalhamento Exemplo Comparativo 5 35 Exemplo Comparativo 6 50 Exemplo Comparativo 8 25 Tal como mostrado na tabela 12, as composições de acordo com a invenção têm um índice de thinning de cisalhamento, que excede significativamente o valor do material de referência. Tal como já descrito acima, valores de SHI altos indicam uma distribuição de peso molecular ampla.

As composições foram submetidas a testes sobre processabilidade e propriedades mecânicas. Os resultados são mostrados e descritos abaixo. Acabamento de superfície O acabamento de superfície foi avaliado visualmente e manualmente na inspeção. Foram observados dois fenômenos diferentes, primeiramente, o acabamento de superfície como tal, mas também o formato do isolamento. A uma velocidade de linha mais alta, ocorreu um formato de onda em alguns dos materiais. O primeiro deveu-se à força da fusão e o segundo deve-se mais ao bombeamento do extrusor e, possivelmente, pode ser corrigido por uma temperatura de fusão mais alta. No entanto, indica uma janeia de processamento mais estreita. A experiência prévia é que quanto mais baixa a MFR, tanto melhor é o acabamento de superfície. Embora as composições de acordo com a invenção têm uma MFR muito alta, elas fornecem resultados excelentes a essas velocidades de linha.

Tabela 13: Avaliação de propriedades de superfície Pressão de fusão Tal como os Exemplos Comparativos 9, 10, os exemplos 3-5 de a-cordo com a invenção têm uma pressão de fusão baixa a uma velocidade de linha específica. Com os Exemplos Comparativos 6-7 (isto é, misturas de LLDPE e LDPE), uma tensão de fusão baixa também pode ser obtida. Mas, tal como é mostrado abaixo, nesses materiais tensão de fusão baixa afeta negativamente a resistência à tração, deformação térmica e comportamento de contração.

Nos Exemplos Comparativos 4, 5 e 8, a tensão de fusão é signi-fícativamente mais alta. A tensão de fusão como função da velocidade de linha é mostrada na fugura 2.

Propriedades mecânicas As propriedades mecânicas estão resumidas nas tabelas 14 e 15. Tabela 14: Propriedades mecânicas medidas em placas Os dados da tabela 14 mostram que os exemplos de acordo com a invenção têm boas propriedades mecânicas. Particularmente, ao comparar os Exemplos 3-5 com o Exemplo Comparativo 6 é evidente que apenas os exemplos de acordo com a invenção têm um equilíbrio aperfeiçoado entre processa-bilidade (por exemplo, pressão de fusão baixa) e propriedades mecânicas. Tabela 15: Propriedades mecânicas medidas em cabos Contração Contração de 24 h foi medida a 23°C e 100°C. Os resultados estão resumidos na tabela 16. Os exemplos de acordo com a invenção mostram um bom desempenho de contração.

Tabela 16: Comportamento de contração Compatibilidade com compostos de enchimento Dois testes de compatibilidade foram realizados: aumento de peso e a influência sobre as propriedades mecânicas.

Halteres com 2 mm de espessura de placas comprimidas foram postos em Insojell 3332 por 7 dias. As amostras foram postas em hastes de alumínio, para permitir livre acesso para a geléia de petróleo por todos os lados, O envelhecimento foi feito a 70°C. Os resultados são mostrados na tabela 17. Tabela 17: Resultados de testes de compatibilidade Os materiais preparados em um processo de estágios múltiplos se-qüencial (isto é, Exemplos 3-5 e Exemplos Comparativos 4, 5 e 8) têm uma mudança mais pronunciada em propriedades mecânicas do que a mistura de LLD-PE/LDPE. Com relação ao aumento de peso de absorção, os exemplos de acordo com a invenção têm os valores mais baixos. Desse modo, considerando os dois efeitos (isto é, mudança em propriedades mecânicas, bem como mudança em peso), os materiais de acordo com a invenção oferecem a melhor conciliação.

Valores de deformação térmica são apresentados na tabela 18. Tabela 18: Deformação térmica

Claims (21)

1. Cabo de energia ou comunicação, caracterizado pelo fato de que compreende uma camada de invólucro externa, feita de uma composição de )olietileno, que compreende uma resina de base, que compreende: (A) uma primeira fração de homo- ou copolímero de etileno, (B) uma segunda fração de homo- ou copolímero de etileno, e (C) uma terceira fração de homo- ou copolímero de etileno, em jma quantidade de até 20% em peso da resina de base total, sendo que a fração (A) apresenta um peso molecular mais baixo do jue a fração (B), sendo que a resina de base apresenta uma distribuição de peso nolecular PM/PMn de mais de 14, e sendo que a fração (C) apresenta uma MFR2 de 0,1 g/10 min ou nais baixa.

2. Cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato Je que a resina de base apresenta uma distribuição de peso molecular PM/PMn ie 23 ou mais.

3. Cabo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo ato de que a resina de base apresenta uma MFR21 de pelo menos 90g/10 min.

4. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a resina de base apresenta uma MFR2 de 0,05 a 5 g/10 min.

5. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a resina de base apresenta uma MFR2 de 0,5 a 1,2 g/10 min.

6. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a resina de base apresenta uma densidade de ),915 a 0,960 g/cm3.

7. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a resina de base apresenta uma densidade de ),918 a 0,928 g/cm3.

8. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, /Wl UULV^I Ι^υΐν IUIV UU V^UV/ « I WIIIU UV/ k/UUV/ «1^1 VtfVI IlU UIIIU iv/iuyuv UV/ velocidade de corrente FRR de 50 a 150.

9. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, ;aracterizado pelo fato de que a resina de base apresenta uma relação de velocidade de corrente FRR de 80 a 130.

10. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, ;aracterizado pelo fato de que a fração (A) apresenta uma MFR2 de 50 a 5000 j/10 min.

11. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, ;aracterizado pelo fato de que a fração (A) apresenta uma densidade de 0,930 ) 0,975 g/cm3.

12. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, ;aracterizado pelo fato de que a fração (A) é um copolímero de etileno com )elo menos uma outra alfa-olefina.

13. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, ;aracterizado pelo fato de que a fração (B) apresenta uma MFR2 de 0,01 a 1 j/10 min.

14. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, ;aracterizado pelo fato de que a fração (B) apresenta uma densidade de 0,880 ) 0,930 g/cm3.

15. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, ;aracterizado pelo fato de que a fração (B) é um copolímero de etileno com )elo menos uma outra alfa-olefina.

16. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, ;aracterizado pelo fato de que a fração (C) está presente na resina de base em jma quantidade de 1 % em peso a 5% em peso.

17. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, ;aracterizado pelo fato de que a fração (C) apresenta uma MFR2i de menos de I g/10 min.

18. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, ;aracterizado pelo fato de que a relação de peso (A):(B) na resina de base é de Í0:60 a 60:40.

19. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que a composição apresenta um SHI(2.7/2io) de 5 a 300.

20. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que a resina de base é uma mistura in-situ.

21. Uso de uma composição de polietileno, que compreende uma resina de base, como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é para produção de uma camada de invólucro externa de um cabo de energia ou comunicação.