ES2300665T3

ES2300665T3 - Composicion de espuma de baja perdida y cable que contiene dicha espuma.

Info

Publication number: ES2300665T3
Application number: ES03816666T
Authority: ES
Inventors: Michel F. Champagne; Richard Gendron; Caroline Vachon; Vijay K. Chopra; Hugh R. Nudd; Sitaram Rampalli
Original assignee: National Research Council of Canada
Current assignee: National Research Council of Canada
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2008-06-16
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: DE60319154T2; CA2523861A1; WO2004094526A1; EP1618150A1; CN1788047A; JP4261489B2; EP1618150B1; CA2523861C; DE60319154D1; ATE386076T1; US20040220287A1; MXPA05011367A; BR0318277B1; AU2003226992A1; US20080242754A1; BR0318277A; JP2006524265A; CN100545202C

Abstract

Composición de espuma de baja pérdida de una densidad entre 85 kg/m3 y 120 kg/m3, conformada mediante un proceso que consta de los pasos de calentar un polímero olefínico hasta una composición de estado licuado, y extruir dicha composición de estado licuado bajo presión por una matriz con un agente soplador compuesto por un gas atmosférico y un agente co-soplador; seleccionándose el polímero olefínico del grupo que consta de polietileno de alta densidad (HDPE) polietileno de media densidad (MDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de baja densidad lineal (LLDPE), polipropileno, y combinaciones de los mismos; seleccionándose el gas atmosférico del grupo compuesto por el dióxido de carbono, nitrógeno, aire y combinaciones de los mismos; y seleccionándose el agente co-soplador del grupo que consta de hidrofluorocarbonos (HFCs), hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), compuestos de perfluoro (PFCs) y combinaciones de los mismos.

Description

Composición de espuma de baja pérdida y cable que contiene dicha espuma.

Sector de la invención

La presente invención se refiere genéricamente a una composición de espuma y a un cable que contiene espuma. Más específicamente, la presente invención se refiere a una composición de espuma de baja pérdida y a un cable que contiene dicha espuma, para su aplicación en telecomunicaciones.

Antecedentes de la invención

Los cables coaxiales de telecomunicaciones suelen estar fabricados con un núcleo conductor alrededor del cual se extruye una capa relativamente espesa de espuma de célula cerrada. Dicho conductor recubierto de espuma está blindado por un conductor de metal fino, envainado a su vez en un revestimiento fino de polímero que protege el cable entero de las agresiones externas.

La capacidad de un cable concreto de transportar señales depende, entre otros factores, con las características de pérdida del cable. Las propiedades dieléctricas de la espuma extruída en el núcleo conductor inciden de forma importante en las características de pérdida del cable. Los factores más críticos que afectan las propiedades dieléctricas de la espuma son la naturaleza de los polímeros utilizados y la densidad de la estructura celular de la espuma.

Una forma eficaz de mejorar el rendimiento del cable de telecomunicaciones es mejorar las propiedades dieléctricas de la espuma. Las propiedades dieléctricas de la espuma pueden ser optimizadas reduciendo la densidad de la espuma, con el consiguiente aumento de la velocidad de propagación de señales del cable. En cualquier cable coaxial, supone una ventaja lograr la más elevada velocidad de propagación de señales que sea práctica, puesto que de este modo se consigue la menor atenuación para un cable de impedancia característica fija y de dimensiones fijas. La impedancia característica siempre se ajusta en función de los requisitos del sistema y, por tanto, es fija. La impedancia del cable tiene que ser idéntica a la de los elementos de los equipos a los que se conecta para minimizar los reflejos de señales disruptivas. Los sistemas inalámbricos de infraestructuras suelen utilizar equipos de una impedancia característica de 50 ohmios, mientras que los sistemas CATV (de televisión por cable) suelen ser de 75 ohmios. Se comercializan cables de distintas dimensiones; las mayores dimensiones ofrecen una menor atenuación que las dimensiones menores, y la menor atenuación en una dimensión concreta constituye una ventaja porque de este modo se minimiza la pérdida de señal que se pretende evitar. En algunos casos una menor atenuación puede permitir el uso de un cable más fino que el que se precisaría de otro modo, hecho que supone unos beneficios económicos.

Las espumas convencionales tienen una gama de densidades muy limitada, más específicamente con respecto a la mínima densidad que se puede lograr utilizando los polímeros y los agentes sopladores adecuados para la aplicación. Es importante asimismo que la estructura celular de la espuma sea principalmente una estructura de célula cerrada. De lo contrario, existe el riesgo de que las células abiertas encierren agua o humedad, reduciendo considerablemente el rendimiento del cable. Aparte de este riesgo, la resistencia mecánica de las estructuras de espuma de célula abierta es inherentemente menor en comparación con las estructuras de espuma de célula cerrada.

El polietileno de alta densidad (HDPE) es uno de los polímeros que presenta las mejores prestaciones eléctricas para su aplicación en los cables de telecomunicaciones. A efectos de mejorar su espumabilidad, se añade frecuentemente un polietileno de baja densidad (LDPE) a una matriz de HDPE, perjudicando las prestaciones dieléctricas. Dicha mezcla se prepara en un estado licuado en un extrusor y se añade un agente soplador, disolviéndolo bajo las condiciones de alta presión generadas en el extrusor. A continuación la mezcla homogénea del polímero y el agente soplador sale del extrusor y, una vez expuesta a la presión atmosférica, se produce la separación de fases y se inicia el espumado.

Los agentes sopladores comunes incluyen los hidrocarburos halogenados, por ejemplo los clorofluorocarbonos (CFC), los hidroclorofluorocarbonos (HCFC) y los compuestos perfluoro (PFC) así como los gases volátiles de dichos hidrocarburos (HC) y los gases atmosféricos como el aire, nitrógeno y dióxido de carbono. Entre los posibles agentes sopladores, los gases atmosféricos como el dióxido de carbono presentan muchas propiedades deseables. Se consiguen fácilmente, son económicos, no-tóxicos, no-corrosivos y no-inflamables. Por consiguiente, los gases atmosféricos, como el dióxido de carbono, se utilizan extensamente para espumar los polímeros en la industria del cable y los hilos.

Sin embargo, las inherentes propiedades físicas del dióxido de carbono imponen unos límites concretos en el proceso de espumación. En comparación con muchos otros agentes sopladores utilizados con frecuencia, el dióxido de carbono tiene una elevada presión de vapor a las temperaturas de proceso habituales, y además tiene una solubilidad relativamente baja y una rápida difusividad en los polímeros.

Además, es preciso tener en cuenta que los materiales semi-cristalinos, como el polietileno, son relativamente difíciles de espumar en la gama de baja densidad. Por este motivo, no se había considerado posible ni práctica anteriormente la fabricación de espuma de polietileno de célula cerrada de baja densidad, soplado a partir de dióxido de carbono, aunque sería muy deseable para la aplicación de los cables de telecomunicaciones.

Los cables coaxiales utilizados habitualmente para la transmisión de señales incluyen un núcleo que contiene un conductor interior como conductor de transporte de señales (o hilo) una vaina metálica alrededor del núcleo que sirve como conductor exterior, y en algunas instancias un manguito protector que rodea la vaina metálica. En una configuración típica, un dieléctrico de espuma expandida rodea el conductor interior y lo aísla eléctricamente de la vaina metálica alrededor del mismo, rellenando el espacio entre el conductor interior y la vaina metálica exterior.

Se describen unos cables coaxiales con una capa de espuma aisladora en la Patente estadounidense 6,282,778 (Fox et al.) publicada el 4 de septiembre de 2001 y la Patente estadounidense 6,037,545 (Fox et al.) publicada el 14 de marzo de 2000. Dichos documentos divulgan unos cables que incorporan composiciones de espuma conformadas de una combinación de polietileno de baja densidad y polietileno de alta densidad y que tienen una densidad de aproximadamente 0,22 g/cc (220 kg/m^{3}). En la solicitud de patente estadounidense 2002/00096354 (publicada el 25 de julio de 2002) Chopra et al. describen densidades de espuma de 0,17 g/cc en cables coaxiales. Estas patentes indican que se puede lograr dicha densidad, pero no divulgan densidades de espuma considerablemente inferiores ni métodos o materiales para lograr densidades inferiores.

Los cables coaxiales con una variedad de capas que incluyen un dieléctrico de espuma expandida se describen, por ejemplo, en la Patente estadounidense nº 6,137,058 (Moe et al.) publicada el 24 de octubre de 2000 y la Patente estadounidense nº 6,417,454 (Biebuyck) publicada el 9 de julio de 2002.

Se describen unas composiciones primitivas de espuma para su uso en cables en la Patente estadounidense nº 4,468,435 (Shimba et al.) publicada el 28 de agosto de 1984 y la Patente estadounidense nº 4,894,488 (Gupta et al), publicada el 16 de enero de 1990. Más recientemente, las composiciones de espuma han sido descritas en la Patente estadounidense 6,245,823 (McIntyre et al.) publicada el 12 de junio de 2001 en relación con el uso del polvo de fluororesina o el nitruro de boro como nucleadores de espuma y la Patente estadounidense 6,492,596 (Higashikubo et al.) publicada el 10 de diciembre de 2002, que divulga una mezcla de etano e isobutano como agente soplador.

Aunque las espumas de polietileno de baja densidad se pueden fabricar utilizando hidrocarburos (HCs) o clorofluorocarbonos (CFCs), dichos productos químicos o bien son inflamables o están prohibidos por tratados medioambientales internacionales. Es deseable reducir y/o eliminar la cantidad de dichos productos utilizada en los procesos de soplado de espuma.

Por lo tanto, es muy conveniente proporcionar una composición de espuma de baja pérdida para su uso en los cables capaz de lograr una baja densidad en una espuma de poliolefina, utilizando un agente soplador que contiene un gas atmosférico.

Resumen de la invención

Constituye un objeto de la presente invención evitar o mitigar al menos una desventaja de las composiciones de espuma anteriores para su uso en los cables.

De acuerdo con la invención, se facilita una composición de espuma de baja pérdida conformada por un proceso que incorpora los pasos de calentar un polímero olefínico hasta un estado licuado y extruir la composición en estado licuado bajo presión por una matriz con un agente soplador compuesto por un gas atmosférico y un agente co-soplador.

Además, la invención proporciona un proceso para elaborar una composición de espuma de baja pérdida que incorpora los pasos siguientes: (a) calentar un polímero olefínico hasta una composición de estado licuado y (b) extruir dicha composición de estado licuado bajo presión con un agente soplador compuesto por un gas atmosférico y un agente co-soplador seleccionado del grupo compuesto por hidrofluorocarbonos (HFCs) hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), compuestos de perfluoro (PFCs) y combinaciones de los mismos.

Además, la invención proporciona un cable de baja pérdida que consta de un conductor de transporte de señales, una composición de espuma de baja pérdida que rodea el conductor de transporte de señales y un conductor exterior que envuelve la composición de espuma de baja pérdida. La espuma consta de un polímero olefínico soplado a partir de un estado licuado bajo presión con un agente soplador compuesto por un gas atmosférico y un agente co-soplador.

Un proceso para conformar un cable de baja pérdida de acuerdo con la invención consta de los pasos de calentar un polímero olefínico hasta una composición de estado licuado y extruir la composición en estado licuado bajo presión por una matriz y encima de un conductor de transporte de señales con un agente soplador. El agente soplador consta de un gas atmosférico como el dióxido de carbono y un agente co-soplador, por ejemplo un hidrofluorocarbono, un hidroclorofluorocarbono o un compuesto de perfluoro. Este proceso conforma un conductor de transporte de señales encapsulado en espuma de baja pérdida. Además, el conductor de transporte de señales envuelto en espuma de baja pérdida se envaina en un material conductor exterior para conformar un cable de baja pérdida.

Otros aspectos y características de la presente invención serán evidentes para los expertos en la técnica al estudiar la siguiente descripción de realizaciones específicas de la invención.

Descripción detallada

La composición de espuma de baja pérdida según la invención permite la fabricación de cables de telecomunicaciones de altas prestaciones construidos de una espuma de polietileno de baja densidad extruída alrededor del núcleo conductor. Mezclando un gas atmosférico como dióxido de carbono, nitrógeno o aire con un agente co-soplador como un hidrofluorocarbono (HFC), hidroclorofluorocarbono (HCFC) o compuesto de perfluoro (PFC) como HFC-134-a, se detectó que la densidad de la espuma de polietileno resultante disminuyó por debajo de los valores mínimos alcanzables de un gas atmosférico solo (como dióxido de carbono solo) mientras se mantenía una estructura mayormente de célula cerrada.

El conductor de transporte de señales considerado en el presente informe puede ser cualquier conductor aceptable, por ejemplo, un hilo, tubos, o tubos revestidos de metal. El conductor de transporte de señales suele ser continuo, tal como se utiliza en cables coaxiales. Cualquier conductor capaz de transportar una señal que puede beneficiarse de ser envuelto en una composición de espuma de baja pérdida puede ser utilizado como conductor de transporte de señales de acuerdo con la invención.

Los gases atmosféricos que pueden ser utilizados en una mezcla con el agente co-soplador incluyen el aire, el dióxido de carbono y el nitrógeno. A título de referencia, las propiedades físicas del dióxido de carbono son las siguientes: el punto de ebullición del CO_{2} es -78,45 (ºC) o -109,21 (ºF), que representa la temperatura de sublimación. La presión del vapor a 21,1ºC (o 70ºF) es 5,78 MPa (o 838 psi).

Uno de los criterios que puede servir para seleccionar un agente co-soplador adecuado, como un HFC, HCFC o PFC, es el punto de ebullición del agente. Específicamente, un agente co-soplador adecuado para su uso en la invención tiene un punto de ebullición entre -65ºC y +50ºC, aunque se prefiere un agente co-soplador con un punto de ebullición entre -30ºC y +45ºC. Por ejemplo, HFC-134a tiene un punto de ebullición de -26ºC. Además, la mezcla de CO_{2} con HCFC-141b (punto de ebullición -10ºC) produciría una espuma aceptable.

Se puede utilizar otros criterios de selección que no sean los del punto de ebullición, a condición de que el resultado final sea que la combinación de un gas atmosférico con el agente co-soplador permita la formación de una composición de espuma de baja densidad.

Las propiedades físicas de los posibles agentes co-sopladores pueden ser evaluadas para determinar su potencial para el uso con la invención. Pueden ser evaluados parámetros como el punto de ebullición o la presión de vapor. Los agentes co-sopladores con baja presión de vapor (elevados puntos de ebullición) proporcionan una fuerza sopladora adicional a un gas atmosférico añadiendo una presión de vapor fácil de gestionar. Los agentes sopladores de muy baja presión de vapor no aportarán al sistema ninguna potencia sopladora importante. Por tanto, se encontró que un límite inferior del punto de ebullición de -65ºC y un límite superior de 50ºC resultaban convenientes para los agentes co-sopladores que se utilicen con la invención.

Se conoce y se comercializa una variedad de HFCs. La Tabla 1 proporciona una lista no-exhaustiva de los HFCs, junto con una lista de sus propiedades físicas, como el punto de ebullición, la presión del vapor y la potencial del agente co-soplador. Los que tienen poca o ninguna potencial como agente co-soplador se relacionan en la Tabla 1 únicamente a efectos comparativos.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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HFC-134a es un 1,1,1,2-tetrafluoroetano que se comercializa. Es un hidrofluorocarbono (HFC) que ofrece una alternativa a los fluorocarbonos halogenados peligrosos, puesto que tiene una baja toxicidad y una potencial cero de reducción de la capa de ozono. Unos ejemplos de otros conocidos hidrofluorocarbonos útiles con la invención (algunos de los cuales no figuran en la Tabla 1) incluyen el difluorometano (o el fluoruro de metileno;) el pentafluoroetano; 1,1,1-trifluoroetano; 1,1-difluoroetano; 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano; 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano; 1,1,1,3,3-pentafluoropropano; 1,1,1,3,3-pentafluorobutano; 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-decafluoropentano; perfluorometano; perfluoroetano; fluoruro de etilo (HFC-161); 1,1,2-trifluoroetano (HFC-143); 1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134); 2,2-difluoropropano (HFC-272fb); 1,1,1-trifluoropropano (HFC-263fb); 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano (HFC-227ea). Los detalles del sistema de nomenclatura de hidrocarburos halogenados se especifican en ANSI/ASHRAE Norma 34-1992. Otros HFCs adecuados pueden ser determinados con facilidad por alguien experto en la técnica.

Los hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) pueden ser utilizados además como agentes co-sopladores en la invención, a condición de que presenten las propiedades adecuadas. La Tabla 2 facilita una relación no-exhaustiva de los HCFCs que se pueden utilizar como agentes co-sopladores con un gas atmosférico. Específicamente, se puede utilizar los HCFCs 1,1-dicloro-1-fluoro>etano; 1-cloro-1,1 difluoroetano; clorodifluorometano; 1,1-dicloro-2,2,2-trifluoroetano y 1-cloro-1,2,2,2-tetrafluoroetano. Es posible utilizar otros HCFCs que no figuran en la Tabla 2.

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Asimismo, los compuestos de perfluoro (PFCs) pueden ser utilizados como agentes co-sopladores en la invención, a condición de que tengan las propiedades adecuadas. La Tabla 3 proporciona una relación no exhaustiva de los PFCs que se puede utilizar como agentes co-sopladores con un gas atmosférico. Específicamente, los PFCS octafluoropropano; octafluorociclobutano y el hexafluoruro sulfúrico pueden ser utilizados. Otros PFCs que no figuran en la Tabla 3 pueden ser utilizados también. Los PFCs con poca o ninguna potencial como agentes co-sopladores se relacionan en la Tabla 3 únicamente a efectos comparativos.

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La reducción de la densidad de la espuma presenta la ventaja inmediata de reducir la constante dieléctrica de la espuma polimérica, consiguiendo un aumento de la capacidad de transporte de señales del cable de telecomunicaciones, y por tanto se logra una baja pérdida. Otra ventaja de ciertas realizaciones de la invención es su coste reducido, porque una espuma de menor densidad requiere menos material para generar una cantidad determinada de espuma. Adicionalmente, en ciertas realizaciones de la invención puede existir la posibilidad de aumentar la velocidad de producción de la línea utilizando una espuma de menor densidad, puesto que la mayor expansión de una determinada masa de polímero podría implicar un ritmo más rápido de producción para un determinado flujo de masa de polímero. De este modo, la invención puede mejorar las prestaciones del cable y lograr una reducción considerable de costes.

La invención permite la elaboración de un cable de telecomunicaciones de baja pérdida sirviéndose de una espuma de baja densidad de polietileno de célula cerrada. La mezcla utilizada para el agente soplador de acuerdo con la invención no necesita ser costosa, por tener un gas atmosférico, como el dióxido de carbono, como ingrediente principal. De este modo, las realizaciones de la invención son aceptables para el medio ambiente, no-inflamables y no-tóxicos. Esta mezcla del agente soplador permite una importante reducción de la densidad a la vez que mantiene a un nivel aceptable el contenido de células abiertas.

La mezcla del agente soplador incluye un gas atmosférico, por ejemplo, dióxido de carbono, en combinación con un agente co-soplador, como HFC-134a en cualquier relación conveniente, y preferentemente de modo que la cantidad del agente co-soplador (HFC, HCFC o PFC) esté presente a un nivel de al menos el 10% de la mezcla. Además, una realización específica de la invención permite que el agente soplador tenga una relación de entre aproximadamente 3:1 y 1:3 de gas atmosférico/agente co-soplador (como CO2: HFC-134a). Se puede añadir otros agentes, por ejemplo agentes sopladores convencionales, a la mezcla.

La densidad de espuma que se consigue de este modo puede variar entre 85 kg/m^{3} y 120 kg/m^{3}. Por supuesto, se puede conseguir unas densidades inferiores mediante combinaciones concretas de condiciones. Además, se puede lograr densidades superiores si se prefiere, ajustando las condiciones de forma conveniente. Una de las ventajas que se observa es que el contenido de células abiertas resultante queda a un bajo nivel, por ejemplo entre el 0% y el 15%.

Una distribución típica de dimensiones de células puede ser entre 100 y 1000 \mum, u opcionalmente puede bajar a un nivel de entre 400 y 500 \mum.

Un cable que incorpora esta espuma de baja pérdida se puede conformar de acuerdo con los métodos convencionales para la fabricación de cables, con la excepción de que se introduce en el cable la espuma de baja pérdida según la invención en vez de una espuma convencional. En breve, dicho cable se puede conformar de acuerdo con la siguiente metodología, resaltando la formación de la espuma de baja pérdida. La espuma descrita en este informe se puede utilizar para otros tipos de cables, como cables triaxiales o conductores interiores múltiples, tal y como quedaría evidente para un experto en la técnica. Aunque la invención que ahora se describe trata principalmente del cable coaxial, la espuma se puede incorporar en otros tipos de cables conocidos en la técnica o en los cables que se desarrollen en el futuro que requieran una espuma de baja densidad.

Los componentes poliméricos del dieléctrico de espuma de célula cerrada pueden proceder de gránulos de polímero, generalmente de una poliolefina. Dichos gránulos de poliolefina se añaden a un aparato extrusor. Los polímeros como polietileno, polipropileno y combinaciones o copolímeros de los mismos pueden ser utilizados. Se puede emplear una variedad de tipos de polímero o bien solo o en combinación. El polietileno de alta densidad (HDPE), el polietileno de media densidad (MDPE) el polietileno de baja densidad (LDPE), el polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) o el polipropileno pueden ser utilizados o bien solos o en combinación. En una realización ejemplar, el polietileno de alta densidad (HDPE) se puede utilizar en combinación con el polietileno de baja densidad (LDPE), en cualquier relación aceptable entre 30:70 y 70:30. Al utilizarse solo, el polímero podría ser cualquiera de los polímeros anteriormente citados al 100%, a condición de que se pueda lograr todas las propiedades necesarias. Un experto en la técnica podría determinar fácilmente las propiedades adecuadas del polímero buscado para lograr el uso correspondiente de los polímeros individuales o mezclas de los mismos.

Se incluye con el polímero una pequeña cantidad de un agente nucleador para permitir la nucleación de las burbujas de gas durante la espumación. Los agentes nucleadores convencionales como la azobisformamida, la azodicarbonamida, el carbonato sódico con o sin ácido cítrico, el talco, el carbonato cálcico y la mica pueden ser utilizados en cualquier concentración aceptable. En la presente invención se encontró que el uso de la azobisformamida o la azodicarbonamida resultaba ventajoso, pero se podría utilizar con la invención cualquier agente nucleadora, fácil de determinar para un experto en la técnica. Dicho agente se puede proporcionar en pequeñas concentraciones por el uso de gránulos Masterbatch o polvos que contienen una mezcla de un polímero en combinación con el agente nucleador, para permitir la dispersión homogénea del agente nucleador con el polímero. En la presente descripción podemos referirnos a los gránulos masterbatch como "MB".

El agente nucleador se combina con la mezcla de polímeros bajo condiciones específicas de calentamiento y presión, por ejemplo, a una presión de fusión de entre 400 y 1500 psi, y con una temperatura de fusión de entre 110 y 140ºC para lograr un estado licuado homogéneo.

A continuación la mezcla se extruye a partir del estado licuado combinando un gas atmosférico, como el dióxido de carbono, con un agente co-soplador como el HFC-134a. Dicha composición se extruye por una matriz de un diámetro predeterminado. El diámetro puede ser de cualquier dimensión aceptable, en función de las propiedades deseadas del cable. La espuma extruída envuelve un conductor transportador de señales central (como un hilo de transporte de señales) y de este modo la espuma se expande alrededor del conductor de transporte de señales extruído en un ambiente a presión ambiental.

La espuma según la invención se expande para producir un dieléctrico de espuma de célula cerrada de baja pérdida que envuelve el conductor central de transporte de señales. A continuación se puede aplicar el conductor exterior de acuerdo con cualquier proceso apropiado para conformar un cable coaxial.

Ejemplos comparativos 1 a 4

Extrusión de una composición de espuma HDPE/LDPE con un 100% de dióxido de carbono

Los ejemplos comparativos 1-4 muestran las propiedades de espuma obtenidas por la espumación por extrusión de una mezcla de HDPE/LDPE soplada a 60:38, utilizando solo el dióxido de carbono. Las mezclas fueron nucleadas utilizando la azodicarbonamida añadida a la mezcla como mezcla concentrada, de acuerdo con la práctica estándar.

La Tabla 4 muestra los datos correspondientes a los Ejemplos 1-4. Dichos datos ilustran que, al utilizar como agente soplador el dióxido de carbono solo, el incremento de la carga de dióxido de carbono por encima de un límite umbral determinado (superior aproximadamente al 1,4% por peso del Ejemplo 3) induce la ruptura de las paredes de las células, produciendo un aumento importante del contenido de células abiertas que provoca al final la densificación de la espuma. En estos ejemplos, se logran unas densidades de 148 y 223 kg/m^{3} con un contenido de célula abierta inferior al 10%, mientras que por encima del 1,8% por peso de dióxido de carbono, se observa una elevada densidad de 386 kg/m^{3} y se muestra un nivel inaceptable de contenido de células abiertas (50%).

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TABLA 4

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Ejemplos 5 a 7

Extrusión de una composición de espuma con dióxido de carbono y HFC-134a a partes aproximadamente iguales

La Tabla 5 ilustra los datos de los Ejemplos 5-7, que pueden ser comparados y contrastados con los Ejemplos Comparativos 1 a 4. Dichos datos demuestran la mejora en las propiedades de espuma fabricada de mezclas de dióxido de carbono y HFC-134a. Estos ejemplos específicos fueron obtenidos manteniendo un contenido fijo de dióxido de carbono mientras se aumentaba la concentración del agente co-soplador HFC 134a. La densidad de la espuma extruída se redujo de forma considerable sobre los experimentos de control descritos en los Ejemplos Comparativos 1-4. Un aspecto notable es el hecho de que el contenido de células abiertas se mantenga bajo en los Ejemplos 5 a 7, a pesar de la gran reducción de densidad. Se logró una importante mejora del rendimiento de los cables en los conjuntos que incorporaban dichas espumas perfeccionadas.

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TABLA 5

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Ejemplos 8 a 11

Extrusión de una composición de espuma con una variedad de tipos de nucleador y diámetros de matriz

La Tabla 6 muestra los datos correspondientes a los Ejemplos 8-11, que se pueden comparar y contrastar con los datos de los Ejemplos Comparativos 1 a 4. Los datos de la Tabla 6 demuestran la mejora en las propiedades de espuma fabricada de mezclas de dióxido de carbono y HFC-134a. Estos ejemplos concretos se centran en muestras elaboradas a distintas relaciones y contenidos de CO_{2}/HFC-134a.

Los experimentos se realizaron en distintas condiciones, por ejemplo variando el tipo de agente nucleador y el diámetro de la matriz,y se siguió produciendo una espuma de polietileno de baja densidad con un contenido muy bajo de células abiertas. Incluso sin nucleador (que acarreaba un aumento importante del tamaño de las células) se logró una densidad y un contenido de células abiertas aceptables. Además, la sustitución del 0,25% de talco en lugar del nucleador de azodicarbonamida condujo a una densidad y contenido de células abiertas aceptables. De este modo, dichos datos ilustran que el proceso de espumación incluyendo el dióxido de carbono y el HFC-134a como agentes de co-espumación es robusto y puede acomodar variaciones significantes en las condiciones de procesamiento.

TABLA 6

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Ejemplos 12 a 15

Extrusión de una composición de espuma bajo distintas presiones de proceso

La Tabla 7 muestra los datos correspondientes a los Ejemplos 12-15. Dichos datos demuestran el amplio intervalo de presiones y temperaturas de proceso para el proceso mejorado de espumación descrito en este informe. Concretamente, se mantuvo un bajo contenido de células abiertas y se consiguió una baja densidad incluso cuando la presión de fusión variaba entre 500 y 540 psi, y con variaciones de la temperatura de fusión de entre 119 y 134ºC.

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Ejemplo 16

Atenuación de cables correspondiente a espuma de baja densidad comparada con espuma de densidad superior

A fin de comparar la atenuación del cable en un cable que incorpora la espuma preparada de acuerdo con la invención con un cable que incorpora una espuma convencional de densidad superior, se efectuó la siguiente comparativa. El cable según la invención se conformó utilizando la composición de espuma según la invención de acuerdo con la Tabla 8, mientras que el producto estándar era un 1-5/8'' cable dieléctrico estándar de espuma (comercializado por Andrew Corporation, Catálogo 38 p. 517).

TABLA 8

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Los datos mostrados en la Tabla 9 indican claramente que el uso de la composición de la espuma según la invención en un cable reduce la atenuación del cable de forma importante.

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Las realizaciones anteriores de la presente invención sólo pretenden ser ejemplos. Los expertos en la técnica podrían efectuar alteraciones, modificaciones y variaciones de las realizaciones específicas sin rebasar el alcance de la invención, definida únicamente por las reivindicaciones que siguen.

Claims

1. Composición de espuma de baja pérdida de una densidad entre 85 kg/m^{3} y 120 kg/m^{3}, conformada mediante un proceso que consta de los pasos de calentar un polímero olefínico hasta una composición de estado licuado, y extruir dicha composición de estado licuado bajo presión por una matriz con un agente soplador compuesto por un gas atmosférico y un agente co-soplador; seleccionándose el polímero olefínico del grupo que consta de polietileno de alta densidad (HDPE) polietileno de media densidad (MDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno de baja densidad lineal (LLDPE), polipropileno, y combinaciones de los mismos; seleccionándose el gas atmosférico del grupo compuesto por el dióxido de carbono, nitrógeno, aire y combinaciones de los mismos; y seleccionándose el agente co-soplador del grupo que consta de hidrofluorocarbonos (HFCs), hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), compuestos de perfluoro (PFCs) y combinaciones de los mismos.

2. Composición de espuma de baja pérdida de acuerdo con la reivindicación 1, en que;

(a): dicho agente co-soplador se selecciona del grupo compuesto por 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a); difluorometano: pentafluoroetano; 1,1,1-trifluoroetano; 1,1-difluoroetano; 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano; 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano; 1,1,1,3,3-pentafluoropropano; 1,1,1,3,3,-pentafluorobutano; 1,1,1,2,3,4,4, 5,5,5-decafluoropentano; perfluorometano; perfluoroetano; fluoruro de etilo (HFC-161); 1,1,2-trifluoroetano (HFC-143); 1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134); 2,2-difluoropropano (HFC-272fb); 1,1,1-trifluoropropano (HFC-263fb); 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano (HFC-227ea); 1,1 dicloro-1-fluoroeteno; 1-cloro-1,1 difluoroeteano; clorodifluorometano; 1,1-dicloro-2,2,2-trifluoroetano; 1-cloro-1,2,2,2-tetrafluoroetano; octafluoropropano; octafluorociclobutano; hexafluoruro sulfúrico; y combinaciones de los mismos y en el que dicho agente co-soplador consta preferentemente del hidrofluorocarbono HFC-134a;

(b): el agente co-soplador está presente en el agente soplador en una cantidad de al menos un 10% por peso del agente soplador total; y/o

(c): el agente co-soplador y el gas atmosférico están presentes en el agente soplador en una relación relativa de entre 3:1 y 1:3.

3. Composición de espuma de baja pérdida de acuerdo con la reivindicación 1, en que;

(a): el polímero olefínico consta de al menos dos polímeros seleccionados del grupo compuesto por polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de media densidad (MDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polipropileno y combinaciones de los mismos;

(b): en el caso de ser incorporados, cada uno de dichos polímeros (al menos dos de entre): HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE y polipropileno está presente en el polímero olefínico en una proporción mínima del 30%;

(c): el polímero olefínico consta de un homopolímero, un copolímero, o una combinación de los dos; y/o

(d): un agente nucleador se calienta junto con dicho polímero olefínico hasta que se transforma en dicha composición de estado licuado, seleccionándose dicho agente nucleador opcionalmente entre el grupo compuesto por: azobisformamida, azodicarbonamida, carbonato sódico con o sin ácido cítrico, talco, carbonato cálcico, mica y combinaciones de los mismos; compuesto preferentemente de azodicarbonamida.

4. Proceso para elaborar una composición de espuma de baja pérdida compuesto por los siguientes pasos:

(a): calentar un polímero olefínico hasta una composición de estado licuado, y

(b): extruír dicha composición de estado licuado bajo presión por una matriz con un agente soplador compuesto por un gas atmosférico y un agente co-soplador; seleccionándose dicho gas atmosférico del grupo compuesto por dióxido de carbono, nitrógeno, aire y combinaciones de los mismos; y seleccionándose dicho agente co-soplador del grupo compuesto por hidrofluorocarbonos (HFCs), hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), compuestos de perfluoro (PFCs) y combinaciones de los mismos.

5. Cable de baja pérdida compuesto por: un conductor transportador de señales; una composición de espuma de baja pérdida que envuelve el conductor transportador de señales con una densidad de entre 85 kg/m^{3} y 120 kg/m^{3}, compuesta dicha espuma por un polímero olefínico soplado de un estado licuado bajo presión con un agente soplador compuesto por un gas atmosférico y un agente co-soplador; seleccionándose dicho gas atmosférico del grupo compuesto por dióxido de carbono, nitrógeno, aire y combinaciones de los mismos; seleccionándose dicho agente co-soplador del grupo compuesto por hidrofluorocarbonos (HFCs), hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), compuestos de perfluoro (PFCs) y combinaciones de los mismos) y un conductor exterior que rodea dicha composición de espuma de baja pérdida.

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6. Cable de baja pérdida de acuerdo con la reivindicación 5, en el que:

(a): dicho agente co-soplador se selecciona del grupo compuesto por 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a); difluorometano: pentafluoroetano; 1,1,1-trifluoroetano; 1,1-difluoroetano; 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano; 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano; 1,1,1,3,3-pentafluoropropano; 1,1,1,3,3,-pentafluorobutano; 1,1,1,2,3,4,4, 5,5,5-decafluoropentano; perfluorometano; perfluoroetano; fluoruro de etilo (HFC-161); 1,1,2-trifluoroetano (HFC-143); 1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134); 2,2-difluoropropano (HFC-272fb); 1,1,1-trifluoropropano (HFC-263fb); 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano (HFC-227ea); 1,1 dicloro-1-fluoroetano; 1-cloro-1,1 difluoroetano; clorodifluorometano; 1,1-dicloro-2,2,2-trifluoroetano; 1-cloro-1,2,2,2-tetrafluoroetano: octafluoropropano; octafluorociclobutano; hexafluoruro sulfúrico; y combinaciones de los mismos y en el que dicho agente co-soplador consta preferentemente del hidrofluorocarbono HFC-134a;

(b): el agente co-soplador está presente en el agente soplador en una cantidad de al menos un 10% por peso de la totalidad de los agentes sopladores; y/o

7. Cable de baja pérdida de acuerdo con la reivindicación 5, en el que:

(a): el polímero olefínico se selecciona del grupo compuesto por polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de media densidad (MDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), polietileno lineal de baja densidad (LLDPE); el polipropileno y combinaciones de los mismos;

(b): el polímero olefínico consta de al menos dos polímeros seleccionados del grupo compuesto por el polietileno de alta densidad (HDPE), el polietileno de media densidad (MDPE), el polietileno de baja densidad (LDPE), el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y el polipropileno;

(c): en el caso de ser incorporados, cada uno de dichos polímeros (al menos dos de entre): HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE y polipropileno está presente en el polímero olefínico en una proporción mínima del 30%;

(d): el polímero olefínico consta de un homopolímero, un copolímero, o una combinación de los dos; y/o

(e): un agente nucleador se calienta junto con dicho polímero olefínico en dicho estado licuado, estando seleccionado opcionalmente dicho agente nucleador entre el grupo compuesto por: azobisformamida, azodicarbonamida, carbonato sódico con o sin ácido cítrico, talco, carbonato cálcico, mica y combinaciones de los mismos; compuesto preferentemente de azodicarbonamida.

8. Proceso para conformar un cable de baja pérdida compuesto por los pasos de:

(a): calentar un polímero olefínico hasta que se convierta en una composición de estado licuado, y

(b): extruír dicha composición de estado licuado bajo presión por una matriz sobre un conductor transportador de señales con un agente soplador compuesto por un gas atmosférico y un agente co-soplador para conformar un conductor transportador de señales envainado en espuma de baja pérdida; seleccionándose dicho agente co-soplador del grupo compuesto por hidrofluorocarbonos (HFCs), hidroclorofluorocarbonos (HCFCs), compuestos de perfluoro (PFCs) y combinaciones de los mismos, seleccionándose dicho gas atmosférico del grupo compuesto por dióxido de carbono, nitrógeno, aire y combinaciones de los mismos; y

(c): envainar dicho conductor de transporte de señales envuelto en espuma de baja pérdida en un material conductor para conformar un cable de baja pérdida.

9. Proceso de acuerdo con la reivindicación 8, en que:

(a): dicho agente co-soplador se selecciona del grupo compuesto por 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFC-134a); difluorometano: pentafluoroetano; 1,1,1-trifluoroetano; 1,1-difluoroetano; 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano; 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropano; 1,1,1,3,3-pentafluoropropano; 1,1,1,3,3,-pentafluorobutano; 1,1,1,2,3,4,4, 5,5,5-decafluoropentano; perfluorometano; perfluoroetano; fluoruro de etilo (HFC-161); 1,1,2-trifluoroetano (HFC-143); 1,1,2,2-tetrafluoroetano (HFC-134); 2,2-difluoropropano (HFC-272fb); 1,1,1-trifluoropropano (HFC-263fb); 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano (HFC-227ea); 1,1 dicloro-1-fluoroeteno; 1-cloro-1,1 difluoroetano; clorodifluorometano; 1,1-dicloro-2,2,2-trifluoroetano; 1-cloro-1,2,2,2-tetrafluoroetano; octafluoropropano; octafluorociclobutano; hexafluoruro sulfúrico; y combinaciones de los mismos y/o

(b): el agente co-soplador tiene un punto de ebullición entre -65ºC y +50ºC, preferentemente entre -30ºC y +45ºC.