ES2230862T3

ES2230862T3 - Una composicion aislante para cables de comunicacion.

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Publication number: ES2230862T3
Application number: ES99930082T
Authority: ES
Inventors: Laila Rogestedt; Hans-Bertil Martinsson; Lars Thorn; Ruth Dammert
Original assignee: Borealis Technology Oy
Current assignee: Borealis Technology Oy
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2005-05-01
Anticipated expiration: 2019-06-08
Also published as: KR100514550B1; EP1093658B1; CN1255819C; WO1999065039A1; DE69921656T2; KR20010072608A; CN1305633A; DE69921656D1; CA2334789C; AU4669199A; BR9911159A; ATE281692T1; SE9802087D0; CA2334789A1; AU741335B2; US6180721B1; RU2220467C2; EP1093658A1; BR9911159B1; JP2002518786A

Abstract

Un cable aislado para comunicaciones, caracterizado porque el aislamiento comprende una mezcla de polímeros de olefina multimodales, obtenida por la polimerización de al menos una -olefina en más de una etapa, que tiene una densidad de aproximadamente 0, 920-0, 965 g/cm3, una velocidad del flujo de fusión (MFR2) de aproximadamente 0, 2- 5 g/10 minutos, una FRR21/2 >60 y una resistencia a la fisuración por esfuerzo ambiental (ESCR) de acuerdo con la ASTM D 1693 A/10% Igepal, de al menos 500 horas, comprendiendo dicha mezcla de polímeros de olefina al menos un primer y un segundo polímeros de olefina, de los cuales el primero se selecciona entre: (a) un polímero de olefina de bajo peso molecular (MW), con una densidad de aproximadamente 0, 925-0.975 g/cm3 y una velocidad de flujo de fusión (MFR2) de aproximadamente 300-20000 g/10 minutos, y (b) un polímero de olefina de alto peso molecular (MW), con una densidad de aproximadamente 0, 880-0, 950 g/cm3 y una velocidad del flujo de fusión (MFR21) de aproximadamente 0, 5-20 g/10 minutos.

Description

Una composición aislante para cables de comunicación.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una composición aislante para cables utilizados en comunicaciones, que tienen conductores de cobre aislados y que se usan para la transmisión de datos, vídeo o voz. Más particularmente, la presente invención se refiere a una composición aislante para los hilos metálicos utilizados en la transmisión de datos de los cables para comunicaciones, tales como los hilos metálicos monofilares y los cables coaxiales.

Antecedentes de la invención

Los cables para telecomunicaciones a menudo comprenden una pluralidad de hilos metálicos monofilares rodeados por una vaina. La cantidad de hilos metálicos monofilares puede variar desde unos pocos -en un cable para transmisión de datos- hasta aproximadamente mil -en un cable de teléfono. La vaina que rodea al haz de hilos metálicos monofilares consiste en al menos una capa y puede constar de dos capas: una capa interna de la vaina y una capa externa de la vaina. Para proteger y aislar todavía más a los hilos metálicos monofilares se puede insertar un material de relleno, tal como la jalea de petróleo; por ejemplo en los cables telefónicos, se puede insertar en los huecos comprendidos entre los hilos metálicos monofilares y la vaina. Cada hilo metálico monofilar normalmente consiste en un solo conductor de cobre macizo de 0,4-0,5 mm de espesor, rodeado por una capa aislante de 0,15-0,25 mm de espesor. El espesor total de un hilo metálico monofilar es entonces de apenas 0,7-1,0 mm aproximadamente.

Otro tipo de cable para transmisión de datos, es el denominado cable coaxial, donde un conductor de cobre central, típicamente con un espesor de 0,5 hasta 2 mm, está rodeado por una capa aislante de hasta 2 mm de espesor y luego por una malla metálica coaxial que a su vez está rodeada por una vaina externa.

La composición aislante de la presente invención cumple la función de capa aislante de los hilos metálicos monofilares, así como también de los cables coaxiales, aunque por cuestiones de simplicidad la invención se explicará e ilustrará con referencia a los hilos metálicos monofilares solamente. Por lo general, las propiedades que se requieren en un cable coaxial son sustancialmente las mismas que las que se requieren de un hilo metálico monofilar.

La capa aislante que rodea cada conductor monofilar por lo general comprende una composición de polietileno de densidad media a alta. La capa aislante puede ser maciza, espumosa o una combinación de las mismas, como por ejemplo, espumosa con una capa protectora externa o espumosa con una capa protectora interna y otra externa. La espuma se prepara introduciendo un gas, tal como nitrógeno, dióxido de carbono o un agente de expansión sólido, tal como por ejemplo, azodicarbonamida (temperatura aproximada de 200ºC) en la composición polimérica. La estructura de capa protectora/espuma se prepara coextruyendo la composición polimérica en dos o tres capas y espumando una de las capas coextruidas.

Las características particularmente importantes de la capa aislante de un hilo metálico monofilar son: buena procesabilidad, alta estabilidad termo-oxidante, alta resistencia a la fisuración por esfuerzo ambiental (ESCR, environmental stress cracking resistance) y buen acabado de la superficie. La importancia de una buena procesabilidad se ilustra mediante el hecho de que el conductor de cobre está revestido con la capa aislante en un espesor de sólo 0,15-0,25 mm a una velocidad de revestimiento de hasta 2500 m/minuto aproximadamente. Además, el revestimiento debe ser muy parejo y debe evitarse cualquier exposición del conductor de cobre por el riesgo de que se produzcan cortos circuitos, sobre-escucha (overhearing) y otras alteraciones de las señales. Un espesor desparejo de la capa aislante también deriva en variaciones de capacitancia. Además, los hilos metálicos monofilares de un cable para telecomunicaciones a menudo quedan expuestos a condiciones de temperaturas muy severas y en los países donde el calor es intenso los hilos metálicos monofilares pueden quedar expuestos a temperaturas tal altas como las cercanas a los 70-90ºC. Para lograr una buena resistencia térmica normalmente se añaden a la composición aislante estabilizadores como los estabilizadores contra la termo-oxidación y los desactivadores metálicos, pero dichos estabilizadores son costosos y sería conveniente reducir o eliminar su uso. Asimismo, los materiales de relleno, tales como la jalea de petróleo, y el conductor de cobre a menudo tienen una influencia perjudicial sobre el aislamiento, en particular cuando el hilo metálico monofilar queda expuesto a altas temperaturas. Para soportar esta influencia perniciosa, la composición aislante debería tener una alta ESCR. Por último, el acabado superficial de la capa aislante debe ser alto para evitar la formación de polvo cuando se retuercen los hilos metálicos monofilares.

Por lo manifestado anteriormente, resulta evidente que la capa aislante de los hilos metálicos monofilares está expuesta a una serie de condiciones y esfuerzos muy dispares y que debe denotar una combinación de características muy específicas y hasta una cierta medida, contradictorias, en particular, en lo que respecta a la procesabilidad, la estabilidad termo-oxidante y la ESCR. Una mejora en una o más de estas características y una reducción de la cantidad de estabilizadores incorporados resultarían muy convenientes y representarían un importante avance técnico.

Con relación a esto, cabe destacar que se conoce una composición bimodal para envainar cables por el documento de patente WO 97/03124. Esta composición para envainar cables consiste en una mezcla de polímeros de olefina multimodales, obtenida por la polimerización de al menos una \alpha-olefina en más de una etapa y que tiene una densidad de aproximadamente 0,915-0,955 g/cm^{3} y una velocidad del flujo de fusión de aproximadamente 0,1-3,0 g/10 minutos, comprendiendo la citada mezcla de polímeros de olefina al menos un primer y un segundo polímeros de olefina, de los cuales el primero tiene una densidad y una velocidad del flujo de fusión seleccionada entre: (a) aproximadamente 0,930-0,975 g/cm^{3} y aproximadamente 50-2000 g/10 minutos y (b) aproximadamente 0,88-0,93 g/cm^{3} y aproximadamente 0,01-0,8 g/10 minutos. Cabe destacar que esta composición no es una composición aislante para hilos metálicos monofilares, sino una composición para envainar cables, es decir, una composición para fabricar la vaina externa de un cable, por ejemplo, la vaina que rodea a un haz de hilos metálicos monofilares como se mencionara anteriormente. Las propiedades que se requieren de una composición para la vaina de un cable no son las mismas que las que se exigen de una composición aislante para un hilo metálico monofilar. De este modo, para la vaina de un cable resultan de particular importancia la alta resistencia mecánica y el bajo nivel de contracción, mientras que la procesabilidad y el acabado de la superficie son menos críticos. Por el contrario, para el aislamiento de un hilo metálico monofilar, la estabilidad termo-oxidante, la ESCR y, en particular, la procesabilidad revisten una importancia decisiva. Estos requisitos diferentes en cuanto a las propiedades de la vaina de un cable en contraposición al aislamiento para un hilo metálico monofilar significan que una composición optimizada para la vaina de un cable no sería útil como aislamiento de un hilo metálico monofilar y viceversa.

Sumario de la invención

Ahora se ha descubierto que los objetivos anteriores pueden lograrse con un cable para comunicaciones tal como un hilo metálico monofilar o un cable coaxial con una capa aislante que, en lugar de un plástico de polietileno unimodal -como el que se usa en el aislamiento convencional de los hilos metálicos monofilares- comprende una mezcla de polímeros de olefina multimodal que tiene ciertos valores específicos de distribución del peso molecular y de resistencia a la fisuración por esfuerzo ambiental (ESCR, environmental stress cracking resistance), además de ciertos valores específicos de densidad y velocidad del flujo de fusión, ambos con respecto a la mezcla polimérica y con respecto a las fracciones de polímero que forman parte de la misma.

La presente invención provee entonces una composición aislante destinada a los cables para comunicaciones, tales como los hilos metálicos monofilares y los cable coaxiales, caracterizada porque la misma comprende una mezcla de polímeros de olefina multimodal, obtenida por la polimerización de al menos una \alpha-olefina en más de una etapa, que tiene una densidad de aproximadamente 0,920-0,965 g/cm^{3}, una velocidad del flujo de fusión (MFR_{2}, melt flow rate) de aproximadamente 0,2-5 g/10 minutos, un FRR_{21/2} \geq60 y una resistencia a la fisuración por esfuerzo ambiental (ESCR) de acuerdo con la ASTM D 1693.A/10% Igepal, de al menos 500 horas, comprendiendo la citada mezcla de polímeros de olefina al menos un primer y un segundo polímeros de olefina, de los cuales el primero se selecciona entre: (a) un polímero de olefina de bajo peso molecular (MW, molecular weight) con una densidad de aproximadamente 0,925-0.975 g/cm^{3} y una velocidad del flujo de fusión (MFR_{2}) de aproximadamente 300-20000 g/10 minutos, y (b) un polímero de olefina de alto peso molecular (MW) con una densidad de aproximadamente 0,880-0,950 g/cm^{3} y una velocidad del flujo de fusión (MFR_{21}) de aproximadamente 0,5-20 g/10 minutos.

Por la "modalidad" de un polímero se entiende que es la estructura de la distribución del peso molecular del polímero, es decir, el aspecto de la curva que indica el número de moléculas como una función del peso molecular. Si la curva exhibe un máximo, el polímero se denomina "unimodal", mientras que si la curva exhibe un máximo muy amplio o dos o más máximos y el polímero consiste en dos o más fracciones, el polímero se denomina "bimodal", "multimodal", etc. En cuanto sigue a continuación, todos los polímeros cuya curva de distribución de peso molecular es muy amplia o tiene más de un máximo, se denominan en forma conjunta "multimodales".

La invención provee asimismo un hilo metálico monofilar que comprende un conductor rodeado por un aislamiento, caracterizado porque el aislamiento comprende una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10.

Asimismo, la invención también provee un cable para telecomunicaciones que comprende una pluralidad de hilos metálicos monofilares, cada uno de los cuales comprende un conductor rodeado por un aislamiento, hallándose rodeada dicha pluralidad de hilos metálicos monofilares a su vez por una vaina, caracterizado porque el aislamiento de los conductores monofilares comprende una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10.

Otras características y ventajas distintivas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción y de las reivindicaciones adjuntas.

Descripción detallada de la invención

Para facilitar el entendimiento de la invención, a continuación se proporciona una descripción detallada con referencia a los dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 muestra un corte transversal esquemático de un cable para telecomunicaciones con hilos metálicos monofilares; y

La Fig. 2 a-d muestra cortes transversales esquemáticos de diferentes tipos de hilos metálicos monofilares.

Tal como se mencionara anteriormente, un aspecto de la invención se refiere a un cable para telecomunicaciones y en la Fig. 1 se muestra un corte transversal de un cable para telecomunicaciones. El cable para telecomunicaciones 1 comprende una pluralidad de hilos metálicos monofilares 2, rodeados por una vaina bicapa 3 que consiste en una vaina interna 4 y una vaina externa 5. Los huecos comprendidos entre los hilos metálicos monofilares y la vaina se rellenan con un material de relleno 6, tal como una jalea de petróleo. Por cuestiones de simplicidad, la Fig. 1 muestra un cable con sólo unos pocos hilos metálicos monofilares, pero en la práctica, el número de hilos metálicos monofilares puede ser mucho mayor y hasta de aproximadamente mil en un cable.

Las Figs. 2a-2d muestran esquemáticamente tipos diferentes de hilos metálicos monofilares. Por lo general, un hilo metálico monofilar consiste en un conductor metálico 7, normalmente un cable de cobre macizo con un diámetro de 0,4-0,5 mm. El conductor metálico está rodeado por un aislamiento 8 que puede ser macizo (Fig. 2a), espumoso (Fig. 2b), espumoso con una capa protectora externa (Fig. 2c), o espumoso tanto con una capa protectora externa como por una capa protectora interna (Fig. 2d). El aislamiento 8 tiene un espesor de 0,15-0,25 mm y cabe destacar que a los efectos de la ilustración, en la Fig. 2 se ha exagerado el espesor del aislamiento 8.

Como se indicara en lo anterior, la composición aislante para hilos metálicos monofilares de acuerdo con la invención se distingue por el hecho de que comprende una mezcla de polímeros de olefina multimodales, con una densidad y una velocidad del flujo de fusión específicas, además de ciertos valores específicos de distribución del peso molecular y de la ESCR. Más en particular, la distribución del peso molecular, medida como FRR_{21/2}, de la composición de acuerdo con la invención es de al menos 60, preferiblemente, de 70-100, y la ESCR de la composición de la invención es de al menos 500 horas, preferiblemente, de al menos 2000 horas, medida de acuerdo con la ASTM D 1693 A/10% Igepal, según se explica en forma más detallada a continuación. Además, la composición aislante puede incluir diversos estabilizadores, tales como antioxidantes, desactivadores metálicos, etc., en las cantidades requeridas por la aplicación en particular.

Antes ya se conocía la producción de polímeros de olefina multimodales, en particular, bimodales, preferiblemente, plásticos de etileno multimodales, en dos o más reactores conectados en serie. Como ejemplos de esta técnica anterior, puede hacerse mención de los documentos de patente EP 040.992, EP 041.796, EP 022.376 y WO 92/12182, que se incorporan en la presente a modo de referencia, con respecto a la producción de polímeros multimodales. De acuerdo con estas referencias, todas y cada una de las etapas de polimerización pueden llevarse a cabo en una fase líquida, en suspensión o en fase gaseosa.

De acuerdo con la presente invención, las principales etapas de polimerización se llevan a cabo, preferiblemente, como una combinación de polimerización en solución/ polimerización en fase gaseosa o polimerización en fase gaseosa/polimerización en fase gaseosa. La polimerización en suspensión preferiblemente se lleva a cabo en lo que se denomina reactor con recirculación ("loop reactor"). El uso de la polimerización en suspensión en un reactor con tanque agitado no resulta preferido en la presente invención, dado que dicho método no es lo suficientemente flexible para la producción de la composición de la invención y acarrea problemas de solubilidad. Para producir la composición de propiedades mejoradas de la invención, se requiere un método flexible. Por este motivo, se prefiere que la composición se produzca en dos etapas principales de polimerización en una combinación de reactor con recirculación/reactor de fase gaseosa o reactor de fase gaseosa/reactor de fase gaseosa. Se prefiere especialmente que la composición se produzca en dos etapas principales de polimerización, en cuyo caso la primera etapa se realiza como una polimerización en suspensión en un reactor con recirculación y la segunda etapa se lleva a cabo como una polimerización en fase gaseosa en un reactor de fase gaseosa. Opcionalmente, Las principales etapas de polimerización pueden estar precedidas por una pre-polimerización, en cuyo caso se produce hasta el 20% en peso, preferiblemente 1-10% en peso, de la cantidad total de polímeros. Por lo general, esta técnica resulta en una mezcla de polímeros multimodales a través de la polimerización con la ayuda de un catalizador de cromo, metaloceno o Ziegler-Natta en varios reactores de polimerización sucesivos. En la producción de, digamos, un plástico de etileno bimodal, que de acuerdo con la invención es el polímero preferido, se produce un primer polímero de etileno en un primer reactor, en ciertas condiciones con respecto a la composición monomérica, presión de hidrógeno-gas, temperatura, presión, etc. Después de la polimerización en el primer reactor, la mezcla de reacción que incluye al polímero producido se introduce en un segundo reactor, donde una nueva polimerización tiene lugar bajo otras condiciones. Por lo general, un primer polímero de alta velocidad del flujo de fusión (bajo peso molecular) y con una moderada o pequeña adición de comonómero, o sin adición en absoluto, se produce en el primer reactor, mientras que un segundo polímero de baja velocidad del flujo de fusión (alto peso molecular) y con una mayor adición de comonómero se produce en el segundo reactor. Como comonómero, comúnmente se hace uso de otras olefinas que tienen hasta 12 átomos de carbono, tales como las \alpha-olefinas que tienen de 3 a 12 átomos de carbono, por ejemplo, propeno, buteno, 4-metil-penteno, hexeno, octeno, deceno, etc., en la copolimerización del etileno. El producto final resultante consiste en una mezcla íntima de los polímeros provenientes de los dos reactores, donde las curvas diferentes de distribución de peso molecular de estos polímeros forman juntas una curva de distribución de peso molecular que tiene un máximo amplio o dos máximos, es decir, que el producto final es una mezcla de polímeros bimodales. Como los polímeros multimodales y en especial los bimodales, preferiblemente los polímeros de etileno, y la producción de los mismos pertenece a la técnica anterior, no se necesita hacer ninguna descripción detallada, aunque se hace referencia a las memorias descriptivas antes mencionadas.

Cabe destacar que, en la producción de dos o más componentes poliméricos en una cantidad correspondiente de reactores conectados en serie, es sólo en el caso del componente producido en la primera etapa del reactor y en el caso del producto final, que la velocidad del flujo de fusión, la densidad y las otras propiedades se pueden medir directamente en el material retirado. Las propiedades correspondientes de los componentes poliméricos producidos en las etapas del reactor que siguen a la primera etapa sólo pueden determinarse indirectamente, sobre la base de los valores correspondientes de los materiales introducidos en, y descargados de, las respectivas etapas del reactor.

Aunque los polímeros multimodales y su producción son conocidos per se, anteriormente no se conocía el uso de dichas mezclas de polímeros multimodales en composiciones aislantes para hilos metálicos monofilares. Por sobre todas las cosas, en este contexto no se conocía antes el uso de mezclas de polímeros multimodales que tengan valores específicos de densidad, velocidad del flujo de fusión, distribución del peso molecular y ESCH, como se requiere en la presente invención.

Como se sugiriera anteriormente, se prefiere que la mezcla de polímeros de olefina multimodales presentes en la composición para envainar cables de acuerdo con la invención sea una mezcla de polímeros bimodales. También es preferible que esta mezcla de polímeros bimodales se haya producido mediante la polimerización antes mencionada, en condiciones de polimerización diferentes en dos o más reactores de polimerización conectados en serie. Debido a la flexibilidad con respecto a las condiciones de reacción obtenidas de esta manera, se prefiere por sobre todas las cosas que la polimerización se lleve a cabo en un reactor con recirculación/un reactor de fase gaseosa, un reactor de fase gaseosa /un reactor de fase gaseosa o un reactor con recirculación/un reactor con recirculación como la polimerización de uno, dos o más monómeros de olefina, donde las diferentes etapas de polimerización tengan diversos contenidos de comonómeros. Preferiblemente, las condiciones de polimerización en el método preferido de dos etapas se escogen de tal manera que un polímero comparativamente de bajo peso molecular, que tenga un contenido de comonómero moderado, bajo o -preferiblemente-ningún contenido de comonómero se produzca en una etapa, por ejemplo, en la primera etapa, debido a un alto contenido del agente de transferencia de cadenas (gas hidrógeno), mientras que un polímero de alto peso molecular, que tenga un mayor contenido de comonómero, se produzca en otra etapa, por ejemplo, en la segunda etapa. Sin embargo, el orden de estas etapas bien puede invertirse.

Preferiblemente, la mezcla de polímeros de olefina multimodales de acuerdo con la invención es una mezcla de plásticos de propileno o, lo más preferible, de plásticos de etileno. El comonómero o los comonómeros de la presente invención se selecciona(n) del grupo que consiste en \alpha-olefinas que tengan hasta 12 átomos de carbono, que en el caso del plástico de etileno significa que el comonómero o comonómeros se seleccionan de las \alpha-olefinas que tienen 3-12 átomos de carbono. Los comonómeros especialmente preferidos son buteno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno y 1-octeno.

Por el término "plástico de etileno" debe entenderse un plástico basado en polietileno o en copolímeros de etileno, donde el monómero de etileno representa la mayor parte de la masa.

Por el término "plástico de propileno" debe entenderse un plástico basado en polipropileno o en copolímeros de propileno, donde el monómero de propileno representa la mayor parte de la masa.

En vista de lo anterior, una mezcla preferida de plástico de etileno preferida de acuerdo con la invención consiste en un homopolímero de etileno de bajo peso molecular mezclado con un copolímero de etileno de alto peso molecular y buteno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno o 1-octeno.

Las propiedades de los polímeros individuales en la mezcla de polímeros de olefina de acuerdo con la invención deberían escogerse de tal manera que la mezcla de polímeros de olefina final tenga una densidad de aproximadamente 0,920-0,965 g/cm^{3}, preferiblemente de aproximadamente 0,925-0,955 g/cm^{3}, y una velocidad del flujo de fusión, MFR_{2}, de aproximadamente 0,2-5,0 g/10 minutos, preferiblemente de aproximadamente 0,5-2,0 g/10 minutos. De acuerdo con la invención, esto puede lograrse mediante la mezcla de polímeros de olefina que comprende un primer polímero de olefina que tiene una densidad de aproximadamente 0,925-0,975 g/cm^{3}, preferiblemente de aproximadamente 0,935-0,975 g/cm^{3} y una velocidad del flujo de fusión de aproximadamente 300-20000 g/10 minutos, preferiblemente de aproximadamente 300-2000 g/10 minutos y lo más preferiblemente, de aproximadamente 300-1500 g/10 minutos, y al menos un segundo polímero de olefina que tenga tal densidad y tal velocidad del flujo de fusión que la mezcla de polímeros de olefina obtenga la densidad y la velocidad del flujo de fusión indicadas con anterioridad.

Si la mezcla de polímeros de olefina multimodales es bimodal, es decir, una mezcla de dos polímeros de olefina (un primer polímero de olefina y un segundo polímero de olefina), donde el primer polímero de olefina se produce en el primer reactor y con la densidad y la velocidad del flujo de fusión antes indicadas, la densidad y la velocidad del flujo de fusión del segundo polímero de olefina, que se produce en la segunda etapa del reactor, puede, como se indicara antes, determinarse indirectamente sobre la base de los valores de los materiales suministrados a, y descargados de, la segunda etapa del reactor.

En el caso de que la mezcla de polímeros de olefina y el primer polímero de olefina tengan los valores anteriores de densidad y velocidad del flujo de fusión, un cálculo indica que el segundo polímero de olefina producido en la segunda etapa debería tener una densidad en el orden de aproximadamente 0,880-0,950 g/cm^{3}, preferiblemente de 0,910-0,950 g/cm^{3}, y una velocidad del flujo de fusión (MFR_{21}) en el orden de aproximadamente 0,5-20 g/10 minutos, preferiblemente de aproximadamente 0,7-10 g/10 minutos.

Como se indicara en lo anterior, el orden de las etapas se puede invertir, lo que significaría que, si la mezcla final de polímeros de olefina tiene una densidad de aproximadamente 0,920-0,965 g/cm^{3}, preferiblemente de aproximadamente 0,925-0,955 g/cm^{3} y una velocidad del flujo de fusión de aproximadamente 0,2-5,0 g/10 minutos, preferiblemente, de aproximadamente 0,5-2,0 g/10 minutos y el primer polímero de olefina producido en la primera etapa tiene una densidad de aproximadamente 0,880-0,950 g/cm^{3}, preferiblemente de aproximadamente 0,910-0,950 g/cm^{3}, y una velocidad del flujo de fusión (MFR_{21}) de 0,5-20 g/10 minutos, preferiblemente de aproximadamente 0,7-10 g/10 minutos, el segundo polímero de olefina producido en la segunda etapa de un método de dos etapas, de acuerdo con los cálculos anteriores, debería tener una densidad en el orden de aproximadamente 0,925-0,975 g/cm^{3}, preferiblemente, de aproximadamente 0,935-0,975 g/cm^{3}, y una velocidad del flujo de fusión de 300-20000 g/10 minutos, preferiblemente de aproximadamente 300-2000 g/10 minutos, y lo más preferiblemente, de aproximadamente 300-1500 g/10 minutos.

Para optimizar las propiedades de la composición aislante para hilos metálicos monofilares de acuerdo con la invención, los polímeros individuales en la mezcla de polímeros de olefina deberían estar presentes en una relación en peso tal que las propiedades objetivo aportadas por los polímeros individuales también se logren en la mezcla final de polímeros de olefina. Como resultado, los polímeros individuales no deberían estar presentes en cantidades tan pequeñas -tales como aproximadamente 10% en peso o inferiores- como para que no afecten las propiedades de la mezcla de polímeros de olefina. Para ser más específicos, se prefiere que la cantidad de polímero de olefina que tiene una alta velocidad del flujo de fusión (bajo peso molecular) constituya al menos el 25% en peso, pero no más del 75% en peso de del polímero total, preferiblemente, 35-55% en peso del polímero total, optimizando así las propiedades del producto final.

Preferiblemente, las propiedades del primer y del segundo polímeros de la composición de acuerdo con la invención se seleccionan de manera tal que el primer y el segundo polímeros comprendan un polímero de bajo peso molecular y un polímero de alto peso molecular, respectivamente, teniendo el polímero de bajo peso molecular una densidad que sea igual a, o mayor que -más preferiblemente 0,05 g/cm^{3} como máximo mayor que- la del polímero de alto peso molecular.

Como se mencionara anteriormente, la procesabilidad, la estabilidad termo-oxidante y la ESCR resultan propiedades particularmente importantes de la composición aislante de la invención.

La procesabilidad se define en la presente en términos de la velocidad de extrusión en rpm, a una productividad dada en kg/h. Siempre resulta ventajoso que la velocidad del tornillo de la extrusora en rpm a una productividad dada sea lo más baja posible (la extrusora usada en los ejemplos es de un solo tornillo, del tipo Nokia-Maillefer con una relación L/D de 24/1 y un diámetro de 60 mm, que se opera a 240ºC y que cubre un hilo de cobre macizo de 0,5 mm de espesor a una velocidad de línea de 510 m/minuto con una composición aislante en forma de un aislamiento de 0,24 mm de espesor a una productividad dada de 16 kg/h). Para lograr una procesabilidad satisfactoria también es importante que el aislamiento para hilos metálicos monofilares extruído tenga un espesor parejo. Esta propiedad se mide en términos de la variación de diámetro o variación de capacitancia del hilo metálico monofilar y/o la variación de presión de la extrusora durante la producción del hilo metálico monofilar. Estas variaciones deberían ser lo más pequeñas posible y las variaciones de diámetro/capacitancia deberían ser como máximo de aproximadamente 3%, preferiblemente de aproximadamente 2% como máximo, y lo más preferiblemente de aproximadamente 1% como máximo, mientras que la variación de presión de la extrusora debería ser como máximo de aproximadamente 2%, preferiblemente de aproximadamente 1% como máximo, lo más preferiblemente, de 0,5%.

La estabilidad termo-oxidante se mide por medio de un instrumento DSC en términos de tiempo de inducción del oxígeno (OIT, Oxygen Induction Time) en minutos, en un recipiente de aluminio a 200ºC a un rendimiento total del O_{2} de 80 ml/min. Todas las muestras comparadas tienen el mismo contenido de aditivos.

La resistencia a la fisuración por esfuerzo ambiental (ESCR, Environmental Stress Cracking Resistance), es decir, la resistencia del polímero a la formación de grietas por la acción de esfuerzo mecánico y un reactivo en forma de tensioactivo, se determina de acuerdo con la ASTM D 1693 A, siendo el reactivo empleado Igepal CO-630 al 10%. Los resultados se indican como el porcentaje de varillas de muestra fisuradas después de un determinado tiempo en horas. F20 significa por ejemplo, que el 20% de las varillas de la muestra estaban agrietadas después del tiempo indicado. La presente invención requiere una ESCR de al menos 500 horas, preferiblemente e al menos 2000 horas, es decir, de al menos 0/500, preferiblemente de 0/2000.

La "velocidad del flujo de fusión" (MFR, Melt Flow Rate) se determina de acuerdo con la ISO 1133 y es equivalente al término "índice de fusión" usado anteriormente. La velocidad del flujo de fusión, que se indica en g/10 minutos, es una indicación de la capacidad de fluir y por lo tanto, de la procesabilidad del polímero. Cuanto mayor sea la velocidad del flujo de fusión, menor será la viscosidad del polímero. La velocidad del flujo de fusión se determina a 190ºC y a diferentes cargas, tales como 2,1 kg (MFR_{2}; ISO 1133, condición D) o 21 kg (MFR_{21}; ISO 1133, condición G). La relación de velocidad de flujo es la relación entre MFR_{22} y MFR_{2} y se representa como FRR_{21/2}. La relación de velocidad de flujo FRR_{21/2} que es indicativa de la distribución del peso molecular de la composición es de al menos 60, preferiblemente 70-100 en la presente invención.

Para facilitar aún más el entendimiento de la invención, a continuación se proporcional algunos ejemplos ilustrativos y no limitativos.

Ejemplo 1

En una planta de polimerización que consiste en dos reactores de fase gaseosa conectados en serie y que utiliza un catalizador Ziegler-Natta, se polimerizaron dos plásticos de etileno bimodales diferentes (más abajo denominados Polímero A y Polímero B, respectivamente). Las polimerizaciones se llevaron a cabo de manera tal que la fracción de polímero de alto peso molecular se produjo en el primer reactor (R1) y la fracción de polímero de bajo peso molecular se produjo en el segundo reactor (R2). Como referencia, se usó un plástico convencional de etileno unimodal (Ref.) para aislamiento de hilos metálicos monofilares.

Los datos de los materiales, tales como el flujo de fusión, la densidad, la estabilidad termo-oxidante y la ESCR se determinaron para el Polímero A, B y Ref. Los resultados se proporcionan en la Tabla 1.

TABLA 1

1

	* Valor del polímero del primer reactor
	* Porcentaje del polímero del primer reactor basado en el polímero final (también llamado "dividido").

Por los resultados de la Tabla 1 es evidente que la composición aislante para hilos metálicos monofilares de la invención (Polímero A y B) tiene una resistencia a la fisuración por esfuerzo ambiental ampliamente mejorada, así como también, una resistencia termo-oxidante superior.

Ejemplo 2

Las procesabilidades de los polímeros en el Ejemplo 1 (Polímero A, B y Ref.) se determinaron como se describiera anteriormente, midiendo la velocidad de la extrusora (en rpm), la variación de presión de la extrusora y la variación del diámetro del hilo metálico monofilar producido. El hilo metálico monofilar tenía un conductor de cobre macizo de 0,5 mm y el diámetro externo del hilo metálico monofilar era de 0,98 mm. La velocidad de la línea fue de 510 m/minutos y la temperatura de 240ºC. Los resultados se muestran en la Tabla 2.

TABLA 2

2

Por los resultados de la Tabla 2, es evidente que el aislamiento del hilo metálico monofilar de la invención tiene una mejora de la procesabilidad de aproximadamente 20% con relación a la velocidad de la extrusora, que la variación de presión es considerablemente menor y que la variación del diámetro es notable, en comparación con la composición unimodal de referencia. La ausencia de variaciones de diámetro es una mejora importante y significa que el hilo metálico monofilar no exhibirá ninguna variación no deseada de capacitancia debido a un aislamiento desparejo.

Ejemplo 3

Las propiedades mecánicas del Polímero B en el Ejemplo 1 y del polímero de Referencia (Ref.) del Ejemplo 1 se midieron en "dumbbells" (elemento de prueba en forma de halterio) de acuerdo con la ISO 527-2, 1993/5A. Los dumbbells estaban moldeados por compresión a partir de pelets de los materiales en cuestión. Los dumbbells se envejecieron en un horno, de acuerdo con la IEC 811-1-2, a 115ºC durante diversos períodos. Los resultados se presentan en la Tabla 3.

TABLA 3

3

Es evidente por la Tabla 3 que el Polímero B de la presente invención tiene propiedades mecánicas sustancialmente mejores en comparación con el polímero de referencia, tanto inicialmente (no envejecido) como después de distintos períodos de envejecimiento.

Los hilos metálicos monofilares también se fabricaron de acuerdo con el Ejemplo 2 con el Polímero B y el polímero de Referencia (Ref.) como la capa de aislamiento. De esta manera, los hilos metálicos monofilares tenían un conductor macizo de cobre de 0,5 rodeado por un aislamiento de 0,24 mm de espesor del Polímero B y del polímero de Ref., respectivamente. Las propiedades mecánicas, resistencia a la tracción en la rotura y elongación en la rotura se midieron inicialmente (sin envejecimiento) y después de dos meses de envejecimiento a 110ºC. La OIT se midió inicialmente (sin envejecimiento) y después de 6 meses de envejecimiento a 110ºC. Inmediatamente antes de medir las propiedades, el conductor de cobre se retiró de los hilos metálicos monofilares y se midieron las propiedades en el aislamiento remanente. Los resultados se muestran en la Tabla 4.

TABLA 4

4

Es evidente por la Tabla 4 que cuando se usa como aislamiento de hilos metálicos monofilares, el Polímero B de la presente invención, el mismo tiene propiedades sustancialmente mejores en comparación con el polímero de referencia, tanto inicialmente (sin envejecer) como después del envejecimiento. Según se observa en la Tabla 4 comparada con la Tabla 3, los valores de la resistencia a la tracción en la rotura y de elongación en la rotura también aumentaron para el polímero de referencia cuando se lo usa como un aislamiento de hilos metálicos monofilares. Esto puede explicarse por el hecho de que cuando el polímero se usa como un aislamiento de hilos metálicos monofilares se orienta durante la extrusión y esta orientación del polímero implica una resistencia a la tracción en la rotura mejorada y una elongación en la rotura mejorada.

Claims

1. Un cable aislado para comunicaciones, caracterizado porque el aislamiento comprende una mezcla de polímeros de olefina multimodales, obtenida por la polimerización de al menos una \alpha-olefina en más de una etapa, que tiene una densidad de aproximadamente 0,920-0,965 g/cm^{3}, una velocidad del flujo de fusión (MFR_{2}) de aproximadamente 0,2-5 g/10 minutos, una FRR_{21/2} \geq60 y una resistencia a la fisuración por esfuerzo ambiental (ESCR) de acuerdo con la ASTM D 1693 A/10% Igepal, de al menos 500 horas, comprendiendo dicha mezcla de polímeros de olefina al menos un primer y un segundo polímeros de olefina, de los cuales el primero se selecciona entre: (a) un polímero de olefina de bajo peso molecular (MW), con una densidad de aproximadamente 0,925-0.975 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de fusión (MFR_{2}) de aproximadamente 300-20000 g/10 minutos, y (b) un polímero de olefina de alto peso molecular (MW), con una densidad de aproximadamente 0,880-0,950 g/cm^{3} y una velocidad del flujo de fusión (MFR_{21}) de aproximadamente 0,5-20 g/10 minutos.

2. Un cable aislado para comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla de polímeros de olefina multimodales tiene una densidad de aproximadamente 0,925-0,955 g/cm^{3} y una MFR_{2} de aproximadamente 0,5-2 g/10 minutos.

3. Un cable aislado para comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el polímero de olefina de bajo peso molecular tiene una densidad de aproximadamente 0,935-0,975 g/cm^{3} y una MFR_{2} de aproximadamente 300-2000 g/10 minutos.

4. Un cable aislado para comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que el polímero de olefina de alto peso molecular tiene una densidad de aproximadamente 0,910-0,950 g/cm^{3} y una MFR_{21} de aproximadamente 0,7-10 g/10 minutos.

5. Un cable aislado para comunicaciones de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la mezcla de polímeros de olefina es una mezcla de plásticos de etileno.

6. Un cable aislado para comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la composición se ha obtenido por la polimerización catalizada por coordinación en al menos dos etapas del etileno y en al menos una etapa, un comonómero de \alpha-olefina que tiene 3-12 átomos de carbono.

7. Un cable aislado para comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 6, en el que las etapas de polimerización se han llevado a cabo como una polimerización en suspensión, una polimerización en fase gaseosa o una combinación de las mismas.

8. Un cable aislado para comunicaciones, de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la polimerización en suspensión se ha llevado a cabo en un reactor con recirculación.

9. Un cable aislado para comunicaciones de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la polimerización se ha llevado a cabo en un proceso con reactor con recirculación/reactor de fase gaseosa en al menos un reactor con recirculación seguido por al menos un reactor de fase gaseosa.

10. Un cable aislado para comunicaciones de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la densidad del polímero de baja densidad es como máximo 0,05 g/cm^{3} mayor que la del polímero de alto peso molecular.

11. Un hilo metálico monofilar que comprende un conductor rodeado de un aislamiento, caracterizado porque el aislamiento comprende una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10.

12. Un cable para telecomunicaciones que comprende una pluralidad de hilos metálicos monofilares, cada uno de los cuales comprende un conductor rodeado por un aislamiento, hallándose rodeada a su vez dicha pluralidad de hilos metálicos monofilares por una vaina, caracterizado porque el aislamiento de los hilos metálicos monofilares comprende una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10.