JP7760229B2 - 伝導体外被およびその製造プロセス - Google Patents

伝導体外被およびその製造プロセス

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Description

電力ケーブルまたは通信ケーブルのなどのケーブルは、金属ワイヤまたはガラスファイバーなどの内部伝導要素、および遮蔽および保護目的の1つ以上の外部層を含む1種の伝導体である。ケーブルの最外層は、典型的には、外部シースまたは外部外被と称される保護層である。
ケーブル外被製造用のエチレン系ポリマーが知られている。ケーブル外被に使用するためのエチレン系ポリマーは、広い加工温度範囲での良好な押出特性などの良好な加工性を有する必要がある。さらに、このようなエチレン系ケーブル外被は、一般的には、良好な機械的特性を有する必要がある。しかしながら、エチレン系溶液樹脂(SR樹脂)から作製されるケーブル外被化合物は、押出装置でうまく加工されず、より広い分子量分布(MWD)の気相重合樹脂(GP樹脂)に基づく等価化合物と比較した場合、典型的な押出ライン速度で許容できない表面平滑性をもたらす。
当技術分野では、適切な加工性ならびに適切な機械的特性および性能特性を維持しながら、ケーブル外被用途での使用に利用可能なポリマー樹脂の種類を多様化および拡大する必要性を認識している。
本開示は、ケーブル外被などの伝導体外被の製造プロセスに関する。本プロセスは、GP樹脂とブレンドし、続いてそのブレンドを押し出して、許容できる表面平滑性と向上した引張り特性を有する伝導体外被を製造することによって、SR樹脂の加工性を向上させる。
本開示は、プロセスを提供する。一実施形態では、このプロセスは、55~85のI21/I2比を有する広い分子量分布(MWD)のエチレン系ポリマーと、20~50のI21/I2比を有する狭いMWDのエチレン系ポリマーとをブレンドすることを含む。このプロセスは、20重量%~45重量%の広いMWDのエチレン系ポリマー、80重量%~55重量%の狭いMWDのエチレン系ポリマー、および任意のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。このブレンド成分は、0.925g/cc~0.955g/ccの密度、および30~55のI21/I2比を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、30μインチ~80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む。
本開示は、別のプロセスを提供する。一実施形態では、このプロセスは、55~85のI21/I2比を有する広い分子量分布(MWD)のエチレン系ポリマーと、20~50のI21/I2比を有する狭いMWDのエチレン系ポリマーとをブレンドすることを含む。このプロセスは、20重量%~70重量%の広いMWDのエチレン系ポリマー、80重量%~20重量%の狭いMWDのエチレン系ポリマー、および任意のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。このブレンド成分は、0.925g/cc~0.955g/ccの密度、および15~65のI21/I2比を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、20μインチ~80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む。
定義
本明細書中の元素の周期律表への全ての言及は、CRC Press,Inc.,2003によって出版および著作権化されている元素の周期律表を指すものとする。また、族(複数可)への全ての言及は、族の番号付けに関してIUPACシステムを使用するこの元素周期表に反映される族(複数可)である。反対のことが記載されないか、文脈から示唆されないか、または当該技術分野で慣習的でない限り、全ての部およびパーセントは、重量に基づく。米国の特許実務の目的上、本明細書で参照されるあらゆる特許、特許出願、または公開の内容は、特に合成技術、定義(本明細書で提供されるいかなる定義と矛盾しない範囲まで)、および当該術分野における一般知識の開示に関して、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる(または、それらの同等の米国版が、そのように参照により組み込まれる)。
本明細書に開示される数値範囲は、下限値および上限値からの、それらを含む全ての値を含む。明示的な数値を含む範囲(例えば、1、または2、または3~5、または6、または7)については、いずれかの2つの明示的な数値間の任意の部分範囲が含まれる(例えば、1~2、2~6、5~7、3~7、5~6など)。
別途記載がない限り、文脈から暗黙的に、または本技術分野において慣習的でない限り、全ての部分および割合は重量に基づき、全ての試験プロセスは本開示の出願日の時点で現行のものである。
本明細書で使用される場合、「組成物」という用語は、組成物を含む材料の混合物、ならびに組成物の材料から形成された反応生成物および分解生成物を指す。
用語「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」およびそれらの派生語は、それらが具体的に開示されているか否かにかかわらず、任意の追加の成分、ステップ、または手順の存在を除外することを意図するものではない。いかなる疑念も避けるために、「含む(comprising)」という用語の使用を通して特許請求される全ての組成物は、別段矛盾する記述がない限り、ポリマー性かまたは別のものであるかに関わらず、いかなる追加の添加剤、アジュバント、または化合物を含んでもよい。対照的に、「本質的に~からなる」という用語は、操作性に必須ではないものを除いて、あらゆる後続の引用範囲から、いかなる他の構成要素、ステップ、または手順も除外する。「~からなる」という用語は、具体的に描写または列挙されていない任意の構成成分、ステップ、または手順を除外する。
「伝導体」は、熱、光、および/または電気を伝導するための、1つ以上のワイヤ、または1つ以上のファイバーである。伝導体は、単一ワイヤ/ファイバーもしくは複数ワイヤ/ファイバーであってもよく、または撚線の形態もしくは管状の形態であってもよい。適切な伝導体の非限定的な例としては、炭素、銀、金、銅、およびアルミニウムなどの様々な金属が挙げられる。伝導体はまた、ガラスまたはプラスチックのいずれかから作製された光学ファイバーであり得る。伝導体は、保護シース内に配置されてもされなくてもよい。「ケーブル」は、2つ以上のワイヤ、または2つ以上の光ファイバーが束ねられ、任意選択で、一般的な絶縁被覆内で束ねられている伝導体である。被覆内部の個々のワイヤまたはファイバーは、露出していても、被覆されていても、または絶縁されてもよい。組み合わせケーブルは、電気ワイヤおよび光学ファイバーの両方を含有し得る。ケーブルは、低、中、および/または高電圧用途のために設計され得る。
密度は、立方センチメートル当たりのグラム数で報告された値とASTM D 792に従って測定される(g/ccまたはg/cm)。
「エチレン系ポリマー」は、(重合性モノマーの総重量を基準として)50重量パーセントを超える重合エチレンモノマーを含有し、任意選択で、少なくとも1つのコモノマー含有し得るポリマーである。エチレン系ポリマーは、エチレンホモポリマー、およびエチレンコポリマー(エチレンおよび1つ以上のコモノマーから誘導される単位を意味する)を含む。用語「エチレン系ポリマー」および「ポリエチレン」は、互換的に使用され得る。エチレン系ポリマー(ポリエチレン)の非限定的な例としては、低密度ポリエチレン(LDPE)、および直鎖状ポリエチレンが挙げられる。直鎖状ポリエチレンの非限定的な例としては、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、多成分エチレン系コポリマー(EPE)、エチレン/α-オレフィンマルチブロックコポリマー(オレフィンブロックコポリマー(OBC)としても知られる)、シングルサイト触媒直鎖状低密度ポリエチレン(m-LLDPE)、実質的に直鎖状または直鎖状のプラストマー/エラストマー、中密度ポリエチレン(MDPE)、および高密度ポリエチレン(HDPE)が挙げられる。一般に、ポリエチレンは、チーグラーナッタ触媒などの不均一触媒系、4族遷移金属およびメタロセン、非メタロセン金属中心、ヘテロアリール、ヘテロ原子アリールオキシエーテル、ホスフィンイミンなどの配位子構造を含む均一触媒系を使用して、気相流動床反応器、液相スラリープロセス反応器、または液相溶液プロセス反応器で生成され得る。不均一触媒および/または均一触媒の組み合わせもまた、単一反応器または二重反応器構成のいずれにおいても使用され得る。
「エチレンプラストマー/エラストマー」は、エチレン由来の単位および少なくとも1つのC-C10α-オレフィンコモノマー、または少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー、または少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー由来の単位を含む均一短鎖分岐分布を含有する実質的に直鎖、または直鎖のエチレン/α-オレフィンコポリマーである。エチレンプラストマー/エラストマーは、0.870g/cc、または0.880g/cc、または0.890g/cc~0.900g/cc、または0.902g/cc、または0.904g/cc、または0.909g、または0.910g/cc、または0.917g/ccの密度を有する。エチレンプラストマー/エラストマーの非限定的な例としては、AFFINITY(商標)プラストマーおよびエラストマー(The Dow Chemical Companyから入手可能)、EXACT(商標)プラストマー(ExxonMobil Chemicalから入手可能)、Tafmer(商標)(Mitsuiから入手可能)、Nexlene(商標)(SK Chemicals Co.から入手可能)、およびLucene(商標)(LG Chem Ltd.から入手可能)が挙げられる。
「高密度ポリエチレン」(または「HDPE」)は、エチレンホモポリマー、または少なくとも1つのC-C10α-オレフィンコモノマーもしくはCα-オレフィンコモノマーを有するエチレン/α-オレフィンコポリマーであり、0.94g/cc超、または0.945g/cc、または0.95g/cc、または0.955g/cc~0.96g/cc、または0.97g/cc、または0.98g/ccの密度を有する。HDPEは、単峰性コポリマーまたは多峰性コポリマーであり得る。「単峰性エチレンコポリマー」は、分子量分布を示すゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)において、1つの異なるピークを有するエチレン/C-C10α-オレフィンコポリマーである。
「外被」は、伝導体上のコーティングである。
「直鎖状低密度ポリエチレン」(または「LLDPE」)は、エチレン由来の単位、および少なくとも1つのC-C10α-オレフィンコモノマー、または少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー、または少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー由来の単位を含む、不均一短鎖分岐分布を含有する直鎖状エチレン/α-オレフィンコポリマーである。LLDPEは、従来のLDPEとは対照的に、たとえあったとしても少しの長鎖分岐を特徴とする。LLDPEは、0.916g/cc~0.925g/ccの密度を有する。LLDPEの非限定的な例としては、TUFLIN(商標)直鎖状低密度ポリエチレン樹脂(The Dow Chemical Companyから入手可能)、DOWLEX(商標)ポリエチレン樹脂(Dow Chemical Companyから入手可能)、およびMARLEX(商標)ポリエチレン(Chevron Phillipsから入手可能)が挙げられる。
「低密度ポリエチレン」(または「LDPE」)は、0.915g/cc~0.925g/ccの密度を有し、広いMWDを有する長鎖分岐を含有する、エチレンホモポリマー、または少なくとも1つのC-C10α-オレフィン、もしくはC-Cα-オレフィンを含むエチレン/α-オレフィンコポリマーである。LDPEは、通常、高圧フリーラジカル重合(フリーラジカル開始剤を有する管状反応器またはオートクレーブ)によって生産される。LDPEの非限定的な例としては、MarFlex(商標)(Chevron Phillips)、LUPOLEN(商標)(LyondellBasell)、ならびにBorealis、Ineos、ExxonMobilなどからのLDPE製品が挙げられる。
中密度ポリエチレン(または「MDPE」)は、0.926g/cc~0.940g/ccの密度を有する、エチレンホモポリマー、または少なくとも1つのC-C10α-オレフィン、もしくはC-Cα-オレフィンを含むエチレン/α-オレフィンコポリマーである。
メルトインデックス(I2)は、ASTM D1238に準拠して、2.16kgの荷重下で190℃で測定される。
メルトインデックス(I0.5)は、ASTM D 1238に準拠して、0.5kgの荷重下で190℃で測定される。
メルトインデックス(I10)は、ASTM D-1238に準拠して、10.0kgの荷重下で190℃で測定される。
メルトインデックス(I21)は、ASTM D 1238に準拠して、21.0kgの荷重下で190℃で測定される。
インデックスI21/I2または「I21/I2比」。I21/I2比は、高剪断速度および低剪断速度での粘度比の間接的な尺度であり、それぞれが加工性に著しく影響する、分子量分布(MWD)ならびに長鎖分岐の存在の両方に関連する剪断減粘性挙動を示す。一般に、長鎖分岐を含有するポリエチレンは、高い溶融強度を有し、高剪断速度条件下で低い粘度を示し、長鎖分岐をほとんどまたは全く有さないポリエチレンと比較して、高い加工速度を可能にする。
「多成分エチレン系コポリマー」(または「EPE」)は、エチレン由来の単位、ならびに特許文献USP6,111,023、USP5,677,383、およびUSP6,984,695に記載されているような、少なくとも1つのC-C10α-オレフィンコモノマー、または少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー、または少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー由来の単位を含む。EPE樹脂は、0.905g/cc、または0.908g/cc、または0.912g/cc、または0.920g/cc~0.926g/cc、または0.929g/cc、または0.940g/cc、または0.962g/ccの密度を有する。EPE樹脂の非限定的な例としては、ELITE(商標)強化ポリエチレン(The Dow Chemical Companyから入手可能)、ELITE AT(商標)先端技術樹脂(The Dow Chemical Companyから入手可能)、SURPASS(商標)ポリエチレン(PE)樹脂(Nova Chemicalsから入手可能)、およびSMART(商標)(SK Chemicals Co.から入手可能)が挙げられる。
「多峰性エチレンコポリマー」は、分子量分布を示すGPC中に少なくとも2つの異なるピークを有するエチレン/C-C10α-オレフィンコポリマーである。多峰性としては、2つのピークを有するコポリマー(二峰性)、ならびに3つ以上のピークを有するコポリマーを含む。HDPEの非限定的な例としては、DOW(商標)高密度ポリエチレン(HDPE)樹脂(The Dow Chemical Companyから入手可能)、ELITE(商標)強化ポリエチレン樹脂(The Dow Chemical Companyから入手可能)、CONTINUUM(商標)二峰性ポリエチレン樹脂(Dow Chemical Companyから入手可能)、LUPOLEN(商標)(LyondellBasellから入手可能)、ならびにBorealis、Ineos、およびExxonMobilからのHDPE製品が挙げられる。
本明細書で使用する場合、「オレフィン系ポリマー」は、(重合性モノマーの総量に基づいて)50モルパーセントを超える重合オレフィンモノマーを含有し、任意選択で、少なくとも1つのコモノマーを含有し得るポリマーである。オレフィン系ポリマーの非限定的な例としては、エチレン系ポリマーおよびプロピレン系ポリマーが挙げられる。
「ポリマー」は、重合形態で、ポリマーを構成する複数のかつ/または繰り返しの「単位」または「マー単位」をもたらす、同一種類であれ異なる種類であれ、モノマーを重合することによって調製される化合物である。したがって、一般的な用語のポリマーは、用語ホモポリマーを含み、通常、1種類のモノマーのみから調製されたポリマーを指すのに用いられ、用語コポリマーは、通常、少なくとも2種類のモノマーから調製されたポリマーを指す。また、ランダム、ブロックなどの全ての形態のコポリマーも包含する。用語「エチレン/α-オレフィンポリマー」および「プロピレン/α-オレフィンポリマー」は、それぞれエチレンまたはプロピレンを重合させて調製した上述のコポリマーおよび1つ以上の追加の重合可能なα-オレフィンモノマーを示す。ポリマーは、多くの場合、特定のモノマーまたはモノマーの種類に「基づいて」、特定のモノマー含有量を「含む」など、1つ以上の特定のモノマー「から作られる」ものと言及されるが、この文脈では、用語「モノマー」は、特定されたモノマーの重合残留物を指し、非重合種には言及していないことが理解されることに留意する。一般に、本明細書中のポリマーは、対応するモノマーの重合形態である「単位」に基づくものを指す。
「プロピレン系ポリマー」は、(重合性モノマーの総量を基準として)50モルパーセントを超える重合プロピレンモノマーを含有し、任意選択で、少なくとも1つのコモノマー含有し得るポリマーである。
「シングルサイト触媒直鎖状低密度ポリエチレン」(または「m-LLDPE」)は、エチレン由来の単位、および少なくとも1つのC-C10α-オレフィンコモノマー、または少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー、または少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー由来の単位を含む、均一短鎖分岐分布を含有する直鎖状エチレン/α-オレフィンコポリマーである。m-LLDPEは、0.913g/cc、または0.918g/cc、または0.920g/cc~0.925g/cc、または0.940g/ccの密度を有する。m-LLDPEの非限定的な例としては、EXCEED(商標)メタロセンPE(ExxonMobil Chemicalから入手可能)、LUFLEXEN(商標)m-LLDPE(LyondellBasellから入手可能)、およびELTEX(商標)PF m-LLDPE(Ineos Olefins&Polymersから入手可能)が挙げられる。
表面平滑性。伝導体外被の表面平滑は、Surftest SV-400シリーズ178表面テクスチャ測定装置を介して、ANSI 1995に準拠して測定される。ワイヤ試料をVブロックに入れ、スタイラス(10urn)を特定の開始位置まで下げる(ワイヤに約1グラムの力を加える)。2(ミリメートル毎秒)の固定速度で、スタイラスを横方向に動かして測定する。ワイヤ試料当たり4つの読み取り値および4つの試料を試験し、次いでそれらをμインチで報告される値で平均する。
引張り特性。本組成物は、それらの破断点引張り強さ(メガパスカル、MPa)および破断点伸び(%)(「TE」)によって特徴付けることができる。引張り強さ(「TS」)および破断点伸びは、ASTM D4703に準拠して調製される圧縮成形試料について、ASTM D638試験手順に従って測定される。破断点伸び(Elongation at break)、または破断点伸び(Elongation to break)は、破断したときの、パーセントで示される試料のひずみである。
本明細書で使用される場合、Tmまたは「融点」(プロットされたDSC曲線の形状に関連して融解ピークとも称される)は、USP5,783,638に記載されているように、ポリオレフィンの融点または融解ピークを測定するためのDSC(示差走査熱量測定)技術によって測定される。2つ以上のポリオレフィンを含む多くのブレンドは、1つ以上の融点または融解ピークを有し、多くの個々のポリオレフィンは1つのみの融点または融解ピークを含むことに留意されたい。
「超低密度ポリエチレン(ultra low density polyethylene)」(または「ULDPE」)および「超低密度ポリエチレン(very low density polyethylene)」(または「VLDPE」)はそれぞれ、エチレン由来の単位、および少なくとも1つのC-C10α-オレフィンコモノマー、または少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー、または少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー由来の単位を含む、不均一短鎖分岐分布を含有する直鎖状エチレン/α-オレフィンコポリマーである。ULDPEおよびVLDPEはそれぞれ、0.885g/cc、または0.90g/cc~0.915g/ccの密度を有する。ULDPEおよびVLDPEの非限定的な例としては、ATTANE(商標)超低密度ポリエチレン樹脂(The Dow Chemical Companyから入手可能)、およびFLEXOMER(商標)超低密度ポリエチレン樹脂(The Dow Chemical Companyから入手可能)が挙げられる。
本開示は、伝導体外被の製造プロセスを提供する。一実施形態では、このプロセスは、55~85のI21/I2比を有する広い分子量分布(MWD)のエチレン系ポリマーと、20~50のI21/I2比を有する狭いMWDのエチレン系ポリマーとをブレンドすることを含む。このプロセスは、20重量%~45重量%の広いMWDのエチレン系ポリマー、80重量%~55重量%の狭いMWDのエチレン系ポリマー、および任意のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。このブレンド成分は、0.925g/cc~0.955g/ccの密度、および30~55のI21/I2比を有する。このプロセスは、毎秒1.02メートル(m/秒)(すなわち、200フィート/分(ft/分))を超える速度で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことを含む。このプロセスは、30μインチ~80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することを含む。
本開示は、伝導体外被の別の製造プロセスを提供する。一実施形態では、このプロセスは、55~85のI21/I2比を有する広い分子量分布(MWD)のエチレン系ポリマーと、20~50のI21/I2比を有する狭いMWDのエチレン系ポリマーとをブレンドすることを含む。このプロセスは、20重量%~70重量%の広いMWDのエチレン系ポリマー、80重量%~20重量%の狭いMWDのエチレン系ポリマー、および任意選択で、0重量%~10重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。このブレンド成分は、0.925g/cc~0.955g/ccの密度、および15~65のI21/I2比を有する。このプロセスは、毎秒1.02メートル(m/秒)(すなわち、200フィート/分(ft/分))を超える速度で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことを含む。このプロセスは、20μインチ~80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することを含む。
1.広いおよび狭いMWDのエチレン系ポリマー。
このプロセスは、広いMWDのエチレン系ポリマーと狭いMWDのエチレン系ポリマーとをブレンドすることを含む。「広い分子量分布のエチレン系ポリマー」または「広いMWDのエチレン系ポリマー」は、55~85のI21/I2比を有するエチレン系ポリマーである。「狭い分子量分布のエチレン系ポリマー」または「狭いMWDのエチレン系ポリマー」は、20~50のI21/I2比を有するエチレン系ポリマーである。
エチレン系ポリマーは、エチレンホモポリマーまたはエチレン/α-オレフィンコポリマーであり得る。エチレン系ポリマーに適切なαオレフィンコモノマーの非限定的な例としては、C-C20αオレフィン、またはC-C12αオレフィン、またはC-Cαオレフィンが挙げられる。適切なα-オレフィンコモノマーのさらなる非限定的な例としては、プロピレン、ブテン、メチル-1-ペンテン、ヘキセン、オクテン、デセン、ドデセン、テトラデセン、ヘキサデセン、オクタデセン、シクロヘキシル-1-プロペン(アリルシクロヘキサン)、ビニルシクロヘキサン、およびこれらの組み合わせが挙げられる。一実施形態では、エチレン系ポリマー用のα-オレフィンコモノマーは、ブテン、ヘキセン、またはオクテンから選択される。
一実施形態では、広いMWDのエチレン系エラストマーは、以下の特性のうちの1つ、いくつか、または全てを有するエチレン/C-Cα-オレフィンコポリマーである。
(i)0.915g/cc、または0.920g/cc、または0.925g/cc、または0.930g/cc、または0.933g/cc~0.935g/cc、または0.937g/ccの密度、および/または
(ii)0.5g/10分、または0.6g/10分、または0.65g/10分、または0.7g/10分~0.8g/10分、または0.9g/10分のI2、および/または
(iii)35g/10分、または40g/10分、または45g/10分、または50g/10分~55g/10分、または60g/10分、または65g/10分、または70g/10分、または75g/10分のI21、および/または
(iv)55、または60、または65~70、または75、または80、または85のI21/I2。
一実施形態では、広いMWDのエチレン系ポリマーは、中密度ポリエチレンまたは「広いMWDのMDPE」であるエチレン/C-Cα-オレフィンコポリマーである。広いMDPEは、以下の特性のうちの1つ、いくつか、または全てを有する。
(i)0.933g/cc、または0.935g/cc~0.937g/ccの密度、および/または
(ii)0.5g/10分、または0.65g/10分、または0.8g/10分~1.0g/10分、または1.5g/10分のI2、および/または
(iii)45g/10分、または49g/10分、または50g/10分~52g/10分、または54g/10分、または55g/10分のI21、および/または
(iv)60、または65、または70~75、または80のI21/I2。
一実施形態では、広いMWDのエチレン系ポリマーは、直鎖状低密度ポリエチレンまたは「広いMWDのLLDPE」であるエチレン/C-Cα-オレフィンコポリマーである。広いLLDPEは、以下の特性のうちの1つ、いくつか、または全てを有する。
(i)0.915g/cc、または0.920g/cc~0.925g/ccの密度、および/または
(ii)0.5g/10分、または0.65g/10分、または0.8g/10分~1.0g/10分、または1.5g/10分のI2、および/または
(iii)45g/10分、または49g/10分、または50g/10分~52g/10分、または54g/10分、または55g/10分のI21、および/または
(iv)60、または65、または70~75、または80のI21/I2。
一実施形態では、狭いMWDのエチレン系ポリマーは、直鎖状低密度ポリエチレンまたは「狭いMWDのLLDPE」であるエチレン/C-Cα-オレフィンコポリマーである。狭いMWDのLLDPEは、以下の特性のうちの1つ、いくつか、または全てを有する。
(i)0.915g/cc、または0.917g/cc、または0.918g/cc~0.919g/ccの密度、
(ii)0.5g/10分、0.9g/10分、1.0g/10分、または1.5g/10分、2.0g/10分~2.3g/10分、または2.5g/10分、または2.9g/10分、または3.0g/10分のI2、および/または
(iii)35g/10分、または40g/10分、または50g/10分、または60g/10分、または61g/10分~70g/10分、または71g/10分、または80g/10分、または85g/10分または87g/10分、または90g/10分のI21、および/または
(iv)20、または25、または27、または30、または31~35、または39、または40、または45、または50のI21/I2比。
一実施形態では、狭いMWDのエチレン系ポリマーは、中密度ポリエチレンまたは「MDPE」であるエチレン/C-Cα-オレフィンコポリマーである。狭いMWDのMDPEは、以下の特性のうちの1つ、いくつか、または全てを有する。
(i)0.933g/cc、または0.935g/cc~0.937g/ccの密度、および/または
(ii)2.2g/10分、または2.3g/10分、または2.5g/10分~2.8g/10分のI2、および/または
(iii)30g/10分、または33g/10分~35g/10分、または37g/10分、または40g/10分のI21、および/または
(iv)25、または27、または28、または30~のI21/I2。
2.ブレンド成分
このプロセスは、広いMWDのエチレン系ポリマーおよび狭いMWDのエチレン系ポリマーをブレンドして、ブレンド成分を形成することを含む。一実施形態では、ブレンドは、溶融ブレンドによって行われる。「溶融ブレンド」は、それによって少なくとも2つの成分が組み合わされるか、そうでなければ一緒に混合され、成分のうちの少なくとも1つが溶融状態にあるプロセスである。溶融ブレンドは、バッチ混合、押出ブレンド、押出成形、およびこれらの任意の組み合わせによって達成することができる。
一実施形態では、ブレンド成分は、20重量%、または25重量%、または30重量%~30重量%、または35重量%、または40重量%、または45重量%の広いMWDのエチレン系ポリマー、および80重量%、または75重量%、または79重量%~65重量%、または60重量%、または55重量%の狭いMWDのエチレン系ポリマーを含む。ブレンド成分はまた、1重量%、または2重量%、または3重量%、または5重量%~7重量%、または9重量%、または10重量%のカーボンブラックも含む。適切なカーボンブラックの非限定的な例は、DFNA-0037BKである。ブレンド成分は、0.925g/cc、または0.930g/cc、または0.935g/cc、または0.940g/cc~0.945g/cc、または0.950g/cc、または0.955g/ccの密度、および30、または32、または34、または36、または38、または40、または42、または45~46、または48、または50、または52、または55のI21/I2比を有する。
別の実施形態では、ブレンド成分は、20重量%、または25重量%、または30重量%、または30重量%、または35重量%、または40重量%、または45重量%~50重量%、または55重量%、または60重量%、または65重量%、または70重量%の広いMWDのエチレン系ポリマー、および80重量%、または75重量%、または79重量%、または65重量%、または60重量%、または55重量%、または50重量%、または49重量%、または45重量%~40重量%、または35重量%、または30重量%、または25重量%、または20重量%の狭いMWDのエチレン系ポリマーを含む。ブレンド成分は、0.925g/cc、または0.930g/cc、または0.933g/cc、または0.935g/cc、または0.940g/cc~0.945g/cc、または0.948g/cc、または0.950g/cc、または0.955g/ccの密度、および15、または17、または20、または30、または32、または34、または36、または38、または40、または45~50、または52、または55、または60、または62、または65のI21/I2比を有する。
別の実施形態では、ブレンド成分は、20重量%、または25重量%、または30重量%、または30重量%、または35重量%、または40重量%、または45重量%~50重量%、または55重量%、または60重量%、または65重量%、または70重量%の広いMWDのエチレン系ポリマー、80重量%、または75重量%、または79重量%、または65重量%、または60重量%、または55重量%、または50重量%、または49重量%、または45重量%~40重量%、または35重量%、または30重量%、または25重量%、または20重量%の狭いMWDのエチレン系ポリマー、および1重量%、または2重量%、または3重量%、または5重量%~7重量%、または9重量%、または10重量%のカーボンブラックを含む。広いMWDのエチレン系ポリマー、狭いMWDのエチレン系ポリマー、およびカーボンブラックの個々の重量パーセントは、ブレンド成分(任意の添加剤を含む)の100重量%になると考えられる。ブレンド成分は、0.925g/cc、または0.930g/cc、または0.933g/cc、または0.935g/cc、または0.940g/cc~0.945g/cc、または0.948g/cc、または0.950g/cc、または0.955g/ccの密度、および15、または17、または20、または30、または32、または34、または36、または38、または40、または45~50、または52、または55、または60、または62、または65のI21/I2比を有する。
ブレンド成分は、1つ以上の任意の添加剤を含み得る。適切な添加剤の非限定的な例としては、酸化防止剤、着色剤、紫外線(UV)吸収剤または安定剤、ブロッキング防止剤、難燃剤、相溶化剤、可塑剤、充填剤、加工助剤、およびこれらの組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、ブレンド成分は、酸化防止剤を含む。適切な酸化防止剤の非限定的な例としては、フェノール系酸化防止剤、チオ系酸化防止剤、リン酸系酸化防止剤、およびヒドラジン系金属不活性化剤が挙げられる。さらなる実施形態では、ブレンド成分は、ブレンド成分の総重量を基準として、0.1重量%、または0.2重量%~0.3重量%の量で存在する、IRGANOX 1035などの酸化防止剤を含む。
一実施形態では、ブレンド成分は、充填剤を含む。適切な充填剤の非限定的な例としては、酸化亜鉛、ホウ酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、硫化亜鉛、有機粘土、およびこれらの組み合わせが挙げられる。充填剤は、難燃特性を有していてもいなくてもよい。
一実施形態では、ブレンド成分は、加工助剤を含む。適切な加工助剤の非限定的な例としては、油、有機酸(ステアリン酸など)、および有機酸の金属塩(ステアリン酸亜鉛など)が挙げられる。さらなる実施形態では、ブレンド成分は、ブレンド成分の総重量を基準として、0.01重量%、または0.05重量%、または0.1重量%~0.15重量%、または0.17重量%、または0.2重量%の量で存在する、DYNAMAR FX 5912などの加工助剤を含む。
一実施形態では、ブレンド成分は、20重量%~45重量%の広いMWDのエチレン系ポリマー、80重量%~55重量%の狭いMWDのエチレン系ポリマー、および1重量%~10重量%のカーボンブラックを含み、広いMWDのエチレン系ポリマー、狭いエチレン系ポリマー、およびカーボンブラックは、ブレンド成分(任意の添加剤を含む)の100重量%になる。ブレンド成分は、0.925g/cc、または0.930g/cc、または0.935g/cc~0.940g/cc、または0.950g/cc、または0.955g/ccの密度、および30、または34~37、または40、または43、または45、または47、または49、または50、または52、または55のI21/I2比を有する。
一実施形態では、ブレンド成分は、20重量%~45重量%、または55重量%、または70重量%の広いMWDのエチレン系ポリマー、80重量%~55重量%、または49重量%、または45重量%、または30重量%、または25重量%、または20重量%の狭いMWDのエチレン系ポリマー、および0重量%、または1重量%~10重量%のカーボンブラックを含み、広いMWDのエチレン系ポリマー、狭いエチレン系ポリマー、およびカーボンブラックは、ブレンド成分(任意の添加剤を含む)の100重量%になる。ブレンド成分は、0.925g/cc、または0.930g/cc、または0.933g/cc、または0.935g/cc、または0.940g/cc~0.945g/cc、または0.948g/cc、または0.950g/cc、または0.955g/ccの密度、および15、または17、または20、または30、または32、または34、または36、または38、または40、または45~50、または52、または55、または60、または62、または65のI21/I2比を有する。
一実施形態では、ブレンド成分は、プロピレンを欠いているか、そうでなければプロピレンを含まない。
一実施形態では、ブレンド成分は、高密度エチレンまたは「HDPE」を欠いているか、そうでなければ高密度エチレンまたは「HDPE」を含まない。
3.押出
このプロセスは、毎秒1.02メートル(m/秒)(毎分200フィート(ft/分)を超える速度で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、25μインチ、または30μインチ、または35μインチ、または40μインチ、または50μインチ~60μインチ、または70μインチ、80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む。
押出工程は、押出機によって行われる。押出機は、クロスヘッドダイを有し、これは所望の層(壁またはコーティング)の厚さを提供する。使用することができる押出機の非限定的な例としては、クロスヘッドダイ、冷却機、および連続巻き取り装置で改造された単軸スクリュー型がある。典型的な一軸スクリュー型押出機は、その上流端にホッパーを、その下流端にダイを有するものとして記載することができる。ホッパーは、スクリューを含むバレル内に供給する。下流端には、スクリューの端部とダイとの間に、スクリーンパックとブレーカープレートがある。押出機のスクリュー部分は、供給セクション、圧縮セクション、および計量セクションの3つのセクション、ならびに上流から下流にかけての複数のセクションに伴う後部加熱域から前部加熱域までの複数の加熱域に分割されると考えられる。バレルの長さ対直径の比は、16:1~30:1の範囲内である。溝付きバレル押出機または二軸スクリュー押出機もまた、芯材コーティングプロセスにおいて用いられ得る。外被押出プロセスは、160℃、または180℃、または200℃~220℃、または240℃、または260℃の範囲内の温度で行われ得る。クロスヘッドダイは、溶融したブレンド成分が均一な速度で出て、伝導体に塗布されるように、ブレンド成分を流動チャネルに分配する。このようにして、ブレンド(溶融ブレンド)および押出しは、同じ単一の押出機で行われる。伝導体は、クロスヘッドの中心を通過し、それが出る際に、ブレンド成分の均一な層がチューブオン工具の圧力または半圧力のいずれかを用いて円周方向に適用される。ブレンド成分(または他の材料)の1つ以上の層は、複数のクロスヘッドを用いて塗布することができる。次いで、コーティングされた伝導体を水トラフ内で十分に冷却して、巻取りリール上での塗布されたブレンド成分層の変形を防ぎ、伝導体外被を得る。
溶融ブレンドは、押出しの前に連続して行われてもよい。あるいは、溶融ブレンドは、押出しと同時に、または実質的に同時に行われてもよい(すなわち、溶融ブレンドおよび押出しは同じ押出機内で行われる)。カーボンブラックは、溶融ブレンド中および/または押出し中に添加され得る。
押出速度は、1.02m/秒を超える(>200フィート/分)。一実施形態では、押出速度は、1.02m/秒超、または1.14m/秒、または1.27m/秒、または1.40m/秒~1.52m/秒、または1.65m/秒である。
このプロセスは、伝導体外被を形成することを含む。伝導体外被は、ブレンド成分からなる。伝導体外被は、25μインチ、または30μインチ、または35μインチ、または40μインチ、または50μインチ~60μインチ、または70μインチ、80μインチの表面平滑度を有する。
一実施形態では、ブレンド成分からなるケーブル外被は、約0.508mm、または0.762mm、または1.016mm、または1.27mm~1.524mm、または1.778mm、または2.032mm、または2.286mm、または2.54mmの厚さ、および1.02m/秒超、または1.14m/秒、または1.27m/秒~1.40m/秒、または1.52m/秒、または1.65m/秒の押出速度を有する。さらなる実施形態では、伝導体外被は、プロピレン系ポリマーおよび/またはHDPEを欠いている。
一実施形態では、このプロセスは、0.915g/cc、または0.920g/cc~0.925g/ccの密度、および73、または75~77のI21/I2比を有する広いMWDの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc、または0.920g/cc~0.924g/ccの密度、および30、または33~35のI21/I2比を有する狭いMWDのLLDPEとをブレンドすることを含む。このプロセスは、20重量%、または25重量%、または30重量%、または35重量%~40重量%、または45重量%の広いMWDのLLDPE、70重量%、または65重量%、または60重量%~55重量%、または50重量%の狭いMWDのLLDPE、および1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%~5重量%、または6重量%、または7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。ブレンド成分は、0.925g/cc、または0.930g/cc~0.935g/cc未満の密度、および30、または35、または40、または45~50、または55のI21/I2比を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度(または1.52m/秒)で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、30μインチ、または40μインチ、または50μインチ~60μインチ、または70μインチ、または80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む。
一実施形態では、このプロセスは、0.915g/cc、または0.920g/cc~0.925g/ccの密度、および73、または75~77のI21/I2比を有する広いMWDの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc、または0.920g/cc~0.924g/ccの密度、および20、または24、または30、または33~35のI21/I2比を有する狭いMWDのLLDPEとをブレンドすることを含む。このプロセスは、20重量%、または25重量%、または30重量%、または35重量%~40重量%、または45重量%、または50重量%、または55重量%、または60重量%、または65重量%、または70重量%の広いMWDのLLDPE、70重量%、または65重量%、または60重量%~55重量%、または50重量%、または49重量%、または45重量%、または40重量%、または35重量%、または30重量%、または25重量%、または20重量%の狭いMWDのLLDPE、および1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%~5重量%、または6重量%、または7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。ブレンド成分は、0.925g/cc、または0.930g/cc、または0.933g/cc~0.935g/cc、または0.940g/cc、または0.945g/cc、または0.948g/cc、または0.950g/cc、または0.955g/ccの密度、および30、または32、または34、または36、または38、または40、または45~50、または52、または55、または60、または62、または65のI21/I2比を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度(または1.52m/秒)で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、30μインチ、または40μインチ、または50μインチ~60μインチ、または70μインチ、または80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む。
一実施形態では、このプロセスは、0.915g/cc、または0.920g/cc~0.925g/ccの密度、および73、または75~77のI21/I2比を有する広いMWDの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc、または0.917g/cc~0.920g/ccの密度、および30、または31~33のI21/I2比を有する狭いMWDのLLDPEとをブレンドすることを含む。このプロセスは、23重量%、または25重量%、または30重量%、または35重量%~40重量%、または45重量%の広いMWDのLLDPE、70重量%、または65重量%、または60重量%~55重量%、または50重量%の狭いMWDのLLDPE、および1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%~5重量%、または6重量%、または7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。ブレンド成分は、0.925g/cc、または0.930g/cc~0.935g/cc未満の密度、および33、または35、または37~39、または40、または42のI21/I2比を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度(または1.52m/秒)で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、45μインチ、または50μインチ、または55μインチ、60μインチ、または65μインチ~70μインチ、または75μインチ、または80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む(以降、プロセスA)。
一実施形態では、プロセスAは、20.0MPa、または21MPa~22.0MPaの引張り強さ、および825%、または850%、または870%~900%、または910%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む。
一実施形態では、このプロセスは、0.915g/cc、または0.920g/cc~0.925g/ccの密度、および73、または75~77のI21/I2比を有する広いMWDの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc、または0.917g/cc~0.920g/ccの密度、および30、または31~33のI21/I2比を有する狭いMWDのLLDPEとをブレンドすることを含む。このプロセスは、23重量%、または25重量%、または30重量%、または35重量%~40重量%、または45重量%の広いMWDのLLDPE、70重量%、または65重量%、または60重量%~55重量%、または50重量%の狭いMWDのLLDPE、および1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%~5重量%、または6重量%、または7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。ブレンド成分は、0.925g/cc、または0.930g/cc~0.935g/cc未満の密度、および35、または40、または45~50、または55のI21/I2を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度(または1.52m/秒)で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、35μインチ、または40μインチ~45μインチ、または50μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む(以降、プロセスB)。
一実施形態では、プロセスBは、19.0MPa、または20.0MPa~21.0MPa、または23.0MPaの引張り強さ、および780%、または800%~820%、または850%、または870%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む。
一実施形態では、このプロセスは、0.933g/cc、または0.935g/cc~0.937g/cc未満の密度、および55、または60、または65~70、または75のI21/I2を有する広いMWDの中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.920g/cc、または0.925g/cc~0.930g/cc、または0.935g/ccの密度、および25、または30~35、または40のI21/I2比を有する狭いMWDのエチレン系ポリマーとをブレンドすることを含む。このプロセスは、35重量%、または40重量%~50重量%、または55重量%の広いMWDのMDPE、50重量%、または45重量%~40重量%の狭いMWDのエチレン系ポリマー、および1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%~5重量%、または6重量%、または7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。ブレンド成分は、0.935g/cc、または0.940g/cc~0.945g/cc未満の密度、および35、または40~50、または55のI21/I2を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度(または1.52m/秒)で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、40μインチ、または45μインチ、または50μインチ~55μインチ、または60μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む(以降、プロセスC)。
一実施形態では、プロセスCは、27MPa、または29MPa~30MPaの引張り強さ、および830%、または850%、または880%、900%~920%、または950%、または970%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む。
一実施形態では、このプロセスは、0.933g/cc、または0.935g/cc~0.937g/ccの密度、および63、または65~67のI21/I2を有する広いMWDの中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.933g/cc、または0.935g/cc~0.937g/ccの密度、および25、または27~30のI21/I2比を有する狭いMWDのMDPEとをブレンドすることを含む。このプロセスは、35重量%、または40重量%~45重量%、または50重量%の広いMWDのMDPE、65重量%、または60重量%、または55重量%~50重量%、または45重量%の狭いMDPE、および1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%~5重量%、または6重量%、または7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。ブレンド成分は、0.935g/cc、または0.937g/cc、または0.940g/cc~0.945g/cc未満の密度、および40、または43~45のI21/I2を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度(または1.52m/秒)で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、50μインチ、または55μインチ~60μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む(以降、プロセスD)。
一実施形態では、プロセスDは、27MPa、または29MPa~30MPaの引張り強さ、および860%、または880%、または900%~920%、または950%、または970%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む。
一実施形態では、このプロセスは、0.915g/cc、または0.920g/cc~0.925g/ccの密度、および73、または75~77のI21/I2比を有する広いMWDの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc、または0.917g/cc~0.920g/ccの密度、および20、または24~25、または30、または35のI21/I2比を有する狭いMWDのLLDPEとをブレンドすることを含む。このプロセスは、30重量%、または35重量%、または40重量%、または45重量%、または50重量%、または55重量%~60重量%、または65重量%、または70重量%の広いMWDのLLDPE、70重量%、または65重量%、または60重量%、または55重量%、または50重量%、または49重量%、または45重量%~40重量%、または35重量%、または30重量%、または25重量%、または20重量%の狭いMWDのLLDPE、および1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%~5重量%、または6重量%、または7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。ブレンド成分は、0.925g/cc、または0.930g/cc~0.933g/cc、または0.934g/ccの密度、および35、または40、または43~58、または60、または65のI21/I2比を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度(または1.52m/秒)で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、45μインチ、または50μインチ、または55μインチ、60μインチ、または65μインチ~70μインチ、または75μインチ、または80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む(以降、プロセスE)。
一実施形態では、プロセスEは、15.0MPa、または16.0MPa、または16.2MPa~18.0MPa、または20.0MPa、または25.0MPaの引張り強さ、および625%、または650%、または651%~665%、または670%、または680%、または700%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む。
一実施形態では、このプロセスは、0.933g/cc、または0.935g/cc~0.937g/ccの密度、および63、または65~67のI21/I2を有する広いMWDの中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.933g/cc、または0.935g/cc~0.937g/ccの密度、および25、または27~30のI21/I2比を有する狭いMWDのMDPEとをブレンドすることを含む。このプロセスは、35重量%、または40重量%、または45重量%、または50重量%~55重量%、または60重量%、または65重量%、または70重量%の広いMWDのMDPE、65重量%、または60重量%、または55重量%、または50重量%、または49重量%~45重量%、または40重量%、または35重量%、または30重量%、または25重量%、または20重量%の狭いMDPE、および1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%~5重量%、または6重量%、または7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。ブレンド成分は、0.935g/cc、または0.937g/cc、または0.940g/cc~0.945g/cc、または0.950g/ccの密度、および15、または17~18、または20、または25、または30、または35のI21/I2を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度(または1.52m/秒)で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、20μインチ、または25μインチ~30μインチ、または40μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む(以降、プロセスF)。
一実施形態では、プロセスFは、25MPa、または26MPa、または27MPa、または29MPa~30MPaの引張り強さ、および800%、または807%~810%、または820%、または860%、または880%、または900%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む。
一実施形態では、このプロセスは、0.933g/cc、または0.935g/cc~0.937g/ccの密度、および63、または65~67のI21/I2を有する広いMWDの中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.915g/cc、または0.917g/cc~0.920g/cc、または0.921g/cc、または0.925g/ccの密度、および30、または31~33、または39、または40のI21/I2比を有する狭いMWDのLLDPEとをブレンドすることを含む。このプロセスは、35重量%、または40重量%、または45重量%、または50重量%~55重量%、または60重量%、または65重量%、または70重量%の広いMWDのMDPE、65重量%、または60重量%、または55重量%、または50重量%、または49重量%~45重量%、または40重量%、または35重量%、または30重量%、または25重量%、または20重量%の狭いLLDPE、および1重量%、または2重量%、または3重量%、または4重量%~5重量%、または6重量%、または7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することを含む。ブレンド成分は、0.935g/cc、または0.937g/cc、または0.940g/cc~0.945g/cc、または0.948g/cc、または0.950g/ccの密度、および30、または40、または50、または55、または60~62、または65のI21/I2を有する。このプロセスは、1.02m/秒を超える速度(または1.52m/秒)で、伝導体上にブレンド成分を押し出すことと、20μインチ、または25μインチ~30μインチ、または40μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む(以降、プロセスG)。
一実施形態では、プロセスGは、25MPa、または26MPa、または27MPa、または29MPa~30MPaの引張り強さ、および800%、または805%~810%、または820%、または860%、または880%、または900%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む。
2つのポリマーブレンド成分を利用する本プロセスは、同時に、伝導体外被のために許容できる表面平滑性(30~80μインチ)を達成し、外被の引張り強さおよび引張り伸びを向上させながら、向上した加工性(すなわち、1.02m/秒を超えるライン速度で押出する能力)を有利に提供する。
20~80μインチの表面平滑性は、美的価値観および顧客満足を提供する。2つのポリマーブレンド成分を利用する本プロセスは、伝導体外被の直径の変動を最小にする。20~80μインチ、または30~80μインチの平滑性は、内部界面における欠陥を最小にする。
例として、限定するものではないが、本開示の実施例を提供する。
本発明の実施例および比較例で使用される材料を、下記の表1Aに示す。
CS1~9およびIE1~12
溶融ブレンドプロセス
バンバリーミキサー/溶融供給ペレット化押出機の調合ラインが、CS1~9およびIE1~12のブレンドの製造に用いられる。バンバリー系は、典型的には、調合温度の非常に良好な制御を提供する。175℃の低下温度を有する3段階混合サイクルが使用される。
押出
絶縁ワイヤ押出試験CS1~9およびIE1~12は、6.35cm(2.5インチ)のDavis Standardワイヤラインで完了される。6.35cmのDavis Standardワイヤおよびケーブル押出機は、24:1のL/Dバレルを備えている。押出機は、3:1の圧縮比を有するポリエチレン型のMaddox混合ヘッドスクリューを用いて設定される。この押出機からの吐出物は、調整可能な中央クロスヘッド内の9/32インチ×5/8インチのGuill型を通って、そして特定のチューブ先端部およびコーティングダイを通って流れて、試料押出のための溶融体流動を形成する。この装置を用いて、14 American Wire Gauge(AWG)の固体銅伝導体(直径1.63mm/0.064インチ)上に、最終直径約2.9mm(0.114インチ)、壁厚約0.635mm(0.025インチ)を有する試料を生成する。
CS10~15およびIE13~16
溶融ブレンドプロセス
ワイヤ試料を作製する前に、CS10~15およびIE13~16を、まず実験室規模のブラベンダー(Brabender)混合器内で混合する。250ccの容量を有するブラベンダーミキシングボウルおよびカム型ミキシングブレードを使用して、試料を溶融混合する。混合器温度を、180℃に設定する。混合プロセスは、最初に毎分15回転(rpm)の混合速度で、ミキシングボウルに樹脂を加えることを含む。両方の加熱域を、180℃に設定する。樹脂が溶融し始めた後、カーボンブラックマスターバッチ(DFNA-0037BK)、加工助剤(Dynamar FX 5912)、および酸化防止剤(Irganox 1035)を加え、50rpmで6分間混合する。次いで、溶融材料を取り出し、マイラーシートの間に置き、Wabash圧縮成形プレスを用いて室温(23℃)でシートにプレスする。試料をペレット化するために、Berlynペレタイザーを使用する。
ミニワイヤ押出し
Brabender Mini-Wireラインを用いて、14ゲージ銅ワイヤ上に、各材料に対して、コーティングされたワイヤ押出しを行う。機械設定を表1Bに示す。この装置を用いて、1.63mm(0.064インチ)直径の14 AWGの固体銅伝導体上に、最終直径約0.086インチ、壁厚約0.01インチの試料を生成する。押出し後、表面平滑度をプロフィロメータで測定する。
伝導体外被の比較試料および本発明の実施例の特性を、以下の表2~4に示す。
定性的平滑性は、視覚的に決定される。表2~4において、「++」の定性的平滑性は、非常に平滑なワイヤ表面を示す。「--」の定性的平滑性は、非常に粗いワイヤ表面を示す。
表2~4は、従来の伝導体外被化合物の仕様の目標、特に最終I21/I2、メルトインデックス、密度、機械的特性、環境応力亀裂、および表面平滑性、に関して達成および/または上回るために、異なるI21/I2粘度プロファイルを有する成分の混合が可能である。
本開示は、高速(すなわち、1.02m/秒を超える押出し)で、20~80μインチの表面平滑性を有する伝導体外被を形成するのに適したベース樹脂の範囲を有利に拡大する。
本発明の実施例1~15の押出特性は、予期しない押出挙動を示す。広いMWDおよび長鎖分岐を有するポリエチレン樹脂は、優れた加工性を示すこと、すなわちこのようなポリエチレンは、優れた表面平滑性を有して、高いライン速度で押し出すことができることが知られている。対照的に、狭いMWDを有するポリエチレン樹脂は、比較的、溶融強度および剪断減粘挙動の両方を欠く粘度プロフィールを示す。したがって、狭いMWDのポリエチレンポリマーは押出性能が制限され、一般的に、1.02m/秒を超えて加工される場合に、劣った表面平滑性(すなわち、80μインチを超える表面平滑性)を有する伝導体外被をもたらす。
本発明のブレンド成分は、驚くべきことに、狭いMWDのポリエチレンの高含有量レベル(最大70重量%)であっても、良好な表面平滑性(20~80μインチ)を保持する。狭いMWDのポリエチレンの添加で表面平滑性が向上する、すなわち、表2、3、および4のデータによって示されているように、表面平滑性が、狭いMWDのポリエチレンの重量パーセント、含有量の線形関数ではないことは予想外である。さらに、本発明のブレンド成分は、全体として、提案された組成物の範囲にわたって向上した機械的性質を示す。
本開示は、本明細書に含まれる実施形態および図に限定されず、実施形態の一部分、および以下の特許請求の範囲に含まれる異なる実施形態の要素の組み合わせなど、これらの実施形態の修正形態を含むことが特に意図される。
本願は以下の態様にも関する。
(1) 伝導体外被の製造プロセスであって、
55~85のI 21 /I 比を有する広い分子量分布(MWD)のエチレン系ポリマーと、20~50のI 21 /I 比を有する狭いMWDのエチレン系ポリマーとをブレンドすることと、
20重量%~45重量%の前記広いMWDのエチレン系ポリマー、80重量%~55重量%の前記狭いMWDのエチレン系ポリマー、および任意のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.955g/ccの密度、および30~55のI 21 /I 比を有する、形成することと、
1.02m/秒を超える速度で、伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
30μインチ~80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む、プロセス。
(2) 0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および73~77のI 21 /I 比を有する広いMWDの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および30~35のI 21 /I 比を有する狭いMWDのLLDPEとをブレンドすることと、
20重量%~45重量%の前記広いMWDのLLDPE、70重量%~50重量%の前記狭いMWDのLLDPE、および1重量%~10重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.935g/cc未満の密度、および30~55のI 21 /I 比を有する、形成することと、
1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
30μインチ~80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む、前記(1)に記載のプロセス。
(3) 0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および73~77のI 21 /I 比を有する広いMWDの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc~0.920g/ccの密度、および30~33のI 21 /I 比を有する狭いMWDのLLDPEとをブレンドすることと、
23重量%~45重量%の前記広いMWDのLLDPE、70重量%~50重量%の前記狭いMWDのLLDPE、および1重量%~7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.935g/cc未満の密度、および33~42のI 21 /I 比を有する、形成することと、
1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
45μインチ~80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む、前記(2)に記載のプロセス。
(4) 20.0MPa~22.0MPaの引張り強さ、および825%~910%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む、前記(3)に記載のプロセス。
(5) 0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および73~77のI 21 /I 比を有する広いMWDの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc~0.920g/ccの密度、および30~33のI 21 /I 比を有する狭いMWDのLLDPEとをブレンドすることと、
23重量%~45重量%の前記広いMWDのLLDPE、70重量%~50重量%の前記狭いMWDのLLDPE、および1重量%~7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.935g/cc未満の密度、および35~55のI 21 /I を有する、形成することと、
1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
35μインチ~50μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む、前記(2)に記載のプロセス。
(6) 19.0MPa~23.0MPaの引張り強さ、および780%~870%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む、前記(5)に記載のプロセス。
(7) 0.933g/cc~0.937g/cc未満の密度、および55~75のI 21 /I を有する広いMWDの中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.920g/cc~0.935g/ccの密度、および25~40のI 21 /I 比を有する狭いMWDのエチレン系ポリマーとをブレンドすることと、
35重量%~55重量%の前記広いMWDのLLDPE、50重量%~40重量%の前記狭いMWDのエチレン系ポリマー、および1重量%~7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.935g/cc~0.945g/cc未満の密度、および35~55のI 21 /I を有する、形成することと、
1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
40μインチ~60μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む、前記(1)に記載のプロセス。
(8) 27MPa~30MPaの引張り強さ、および830%~970%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む、前記(7)に記載のプロセス。
(9) 0.933g/cc~0.937g/ccの密度、および63~67のI 21 /I を有する広いMWDの中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.933g/cc~0.937g/ccの密度、および25~30のI 21 /I 比を有する狭いMWDのMDPEとをブレンドすることと、
35重量%~50重量%の前記広いMWDのMDPE、65重量%~45重量%の前記狭いMWDのMDPE、および1重量%~7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.935g/cc~0.945g/cc未満の密度、および40~45のI 21 /I を有する、形成することと、
1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
50μインチ~60μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む、前記(7)に記載のプロセス。
(10) 27MPa~30MPaの引張り強さ、および860%~970の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む、前記(9)に記載のプロセス。
(11) 伝導体外被の製造プロセスであって、
55~85のI 21 /I 比を有する広い分子量分布(MWD)のエチレン系ポリマーと、20~50のI 21 /I 比を有する狭いMWDのエチレン系ポリマーとをブレンドすることと、
20重量%~70重量%の前記広いMWDのエチレン系ポリマー、80重量%~20重量%の前記狭いMWDのエチレン系ポリマー、および任意のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.955g/ccの密度、および15~65のI 21 /I 比を有する、形成することと、
1.02m/秒を超える速度で、伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
20μインチ~80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む、プロセス。
(12) 0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および73~77のI 21 /I 比を有する広いMWDの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および20~35のI 21 /I 比を有する狭いMWDのLLDPEとをブレンドすることと、
50重量%~70重量%の前記広いMWDのLLDPE、49重量%~20重量%の前記狭いMWDのLLDPE、および1重量%~10重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.935g/cc未満の密度、および30~60のI 21 /I 比を有する、形成することと、
1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
30μインチ~80μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む、前記(11)に記載のプロセス。
(13) 0.933g/cc~0.937g/cc未満の密度、および55~75のI 21 /I を有する広いMWDの中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.935g/cc~0.940g/ccの密度、および25~40のI 21 /I 比を有する狭いMWDの中密度ポリエチレン(MDPE)とをブレンドすることと、
50重量%~70重量%の前記広いMWDのLLDPE、49重量%~20重量%の前記狭いMWDのエチレン系ポリマー、および1重量%~10重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.935g/cc~0.950g/ccの密度、および15~50のI 21 /I を有する、形成することと、
1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
20μインチ~60μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む、前記(11)に記載のプロセス。
(14) 0.933g/cc~0.937g/cc未満の密度、および55~75のI 21 /I を有する広いMWDの中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および20~40のI 21 /I 比を有する狭いMWDの直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)とをブレンドすることと、
50重量%~70重量%の前記広いMWDのLLDPE、49重量%~20重量%の前記狭いMWDのエチレン系ポリマー、および1重量%~10重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.935g/cc~0.950g/ccの密度、および40~65のI 21 /I を有する、形成することと、
1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
20μインチ~60μインチの表面平滑度を有する伝導体外被を形成することと、を含む、前記(11)に記載のプロセス。

Claims (14)

  1. 伝導体外被の製造プロセスであって、
    55~85のI21/I比を有する第一のエチレン系ポリマーと、20~50のI21/I比を有する第二のエチレン系ポリマーとをブレンドすることと、
    20重量%~45重量%の前記第一のエチレン系ポリマー、80重量%~55重量%の前記第二のエチレン系ポリマー、および任意のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、
    前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.955g/ccの密度、および33~55のI21/I比を有する、形成することとを含み、 1.02m/秒を超える速度で、伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
    30μインチ~80μインチ(0.76μm~2.03μm)の表面平滑を有する伝導体外被を形成することと、を含む、プロセス。
  2. 0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および73~77のI21/I比を有する第一の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および30~35のI21/I比を有する第二のLLDPEとをブレンドすることと、
    20重量%~45重量%の前記第一のLLDPE、70重量%~55重量%の前記第二のLLDPE、および1重量%~10重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、
    前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.935g/cc未満の密度、および33~55のI21/I比を有する、形成することと、
    1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
    30μインチ~80μインチ(0.76μm~2.03μm)の表面平滑を有する伝導体外被を形成することと、を含む、請求項1に記載のプロセス。
  3. 0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および73~77のI21/I比を有する第一の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc~0.920g/ccの密度、および30~33のI21/I比を有する第二のLLDPEとをブレンドすることと、
    23重量%~45重量%の前記第一のLLDPE、70重量%~55重量%の前記第二のLLDPE、および1重量%~7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.935g/cc未満の密度、および33~42のI21/I比を有する、形成することと、
    1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
    45μインチ~80μインチ(1.14μm~2.03μm)の表面平滑を有する伝導体外被を形成することと、を含む、請求項2に記載のプロセス。
  4. 20.0MPa~22.0MPaの引張り強さ、および825%~910%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む、請求項3に記載のプロセス。
  5. 0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および73~77のI21/I比を有する第一の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc~0.920g/ccの密度、および30~33のI21/I比を有する第二のLLDPEとをブレンドすることと、
    23重量%~45重量%の前記第一のLLDPE、70重量%~55重量%の前記第二のLLDPE、および1重量%~7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.935g/cc未満の密度、および35~55のI21/Iを有する、形成することと、
    1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
    35μインチ~50μインチ(0.89μm~1.27μm)の表面平滑を有する伝導体外被を形成することと、を含む、請求項2に記載のプロセス。
  6. 19.0MPa~23.0MPaの引張り強さ、および780%~870%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む、請求項5に記載のプロセス。
  7. 0.933g/cc~0.937g/cc未満の密度、および55~75のI21/Iを有する第一の中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.933g/cc~0.935g/ccの密度、および25~40のI21/I比を有する第二のエチレン系ポリマーとをブレンドすることと、
    35重量%~45重量%の前記第一のMDPE、60重量%~55重量%の前記第二のエチレン系ポリマー、および1重量%~7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.935g/cc~0.945g/cc未満の密度、および35~55のI21/Iを有する、形成することと、
    1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
    40μインチ~60μインチ(1.02μm~1.52μm)の表面平滑を有する伝導体外被を形成することと、を含む、請求項1に記載のプロセス。
  8. 27MPa~30MPaの引張り強さ、および830%~970%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む、請求項7に記載のプロセス。
  9. 0.933g/cc~0.937g/ccの密度、および63~67のI21/Iを有する第一の中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.933g/cc~0.935g/ccの密度、および25~30のI21/I比を有する第二のMDPEとをブレンドすることと、
    35重量%~45重量%の前記第一のMDPE、60重量%~55重量%の前記第二のMDPE、および1重量%~7重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.935g/cc~0.945g/cc未満の密度、および40~45のI21/Iを有する、形成することと、
    1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
    50μインチ~60μインチ(1.27μm~1.52μm)の表面平滑を有する伝導体外被を形成することと、を含む、請求項7に記載のプロセス。
  10. 27MPa~30MPaの引張り強さ、および860%~970%の引張り伸びを有する伝導体外被を形成することを含む、請求項9に記載のプロセス。
  11. 伝導体外被の製造プロセスであって、
    55~85のI21/I比を有する第一のエチレン系ポリマーと、20~50のI21/I比を有する第二のエチレン系ポリマーとをブレンドすることと、
    20重量%~70重量%の前記第一のエチレン系ポリマー、80重量%~20重量%の前記第二のエチレン系ポリマー、および任意のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、
    前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.955g/ccの密度、および33~65のI21/I比を有する、形成することと、
    1.02m/秒を超える速度で、伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
    20μインチ~80μインチ(0.51μm~2.03μm)の表面平滑性を有する伝導体外被を形成することと、を含む、プロセス。
  12. 0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および73~77のI21/I比を有する第一の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および20~35のI21/I比を有する第二のLLDPEとをブレンドすることと、
    50重量%~70重量%の前記第一のLLDPE、49重量%~20重量%の前記第二のLLDPE、および1重量%~10重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.925g/cc~0.935g/cc未満の密度、および33~60のI21/I比を有する、形成することと、
    1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
    30μインチ~80μインチ(0.76μm~2.03μm)の表面平滑を有する伝導体外被を形成することと、を含む、請求項11に記載のプロセス。
  13. 0.933g/cc~0.937g/cc未満の密度、および55~75のI21/Iを有する第一の中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.935g/cc~0.940g/ccの密度、および25~40のI21/I比を有する第二の中密度ポリエチレン(MDPE)とをブレンドすることと、
    50重量%~70重量%の前記第一のMDPE、49重量%~20重量%の前記第二のMDPE、および1重量%~10重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.935g/cc~0.950g/ccの密度、および35~50のI21/Iを有する、形成することと、
    1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
    20μインチ~60μインチ(0.51μm~1.52μm)の表面平滑を有する伝導体外被を形成することと、を含む、請求項11に記載のプロセス。
  14. 0.933g/cc~0.937g/cc未満の密度、および55~75のI21/Iを有する第一の中密度ポリエチレン(MDPE)と、0.915g/cc~0.925g/ccの密度、および20~40のI21/I比を有する第二の直鎖低密度ポリエチレン(LLDPE)とをブレンドすることと、
    50重量%~70重量%の前記広い第一のMDPE、49重量%~20重量%の前記第二のLLDPE、および1重量%~10重量%のカーボンブラックを含むブレンド成分を形成することであって、前記ブレンド成分が、0.935g/cc~0.950g/ccの密度、および40~65のI21/Iを有する、形成することと、
    1.02m/秒を超える速度で、前記伝導体上に前記ブレンド成分を押し出すことと、
    20μインチ~60μインチ(0.51μm~1.52μm)の表面平滑を有する伝導体外被を形成することと、を含む、請求項11に記載のプロセス。
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