Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP6467415B2 - 可撓性電力ケーブル絶縁体 - Google Patents

可撓性電力ケーブル絶縁体 Download PDF

Info

Publication number
JP6467415B2
JP6467415B2 JP2016526996A JP2016526996A JP6467415B2 JP 6467415 B2 JP6467415 B2 JP 6467415B2 JP 2016526996 A JP2016526996 A JP 2016526996A JP 2016526996 A JP2016526996 A JP 2016526996A JP 6467415 B2 JP6467415 B2 JP 6467415B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composition
ethylene
less
weight
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016526996A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016527348A (ja
Inventor
バーラト・アイ・チャウダリー
ポール・ジェイ・ブリガンディ
ブライアン・アール・マウラー
ジェフリー・エム・コーゲン
ゲイリー・アール・マーチャンド
マイケル・エイ・デグラーフ
マルリース・トッテ−ヴァン・ティー・ヴェストエインデ
Original Assignee
ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー, ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー filed Critical ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
Publication of JP2016527348A publication Critical patent/JP2016527348A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6467415B2 publication Critical patent/JP6467415B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08Copolymers of ethene
    • C08L23/0807Copolymers of ethene with unsaturated hydrocarbons only containing more than three carbon atoms
    • C08L23/0815Copolymers of ethene with aliphatic 1-olefins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06Polyethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14Peroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12Polypropene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/16Elastomeric ethene-propene or ethene-propene-diene copolymers, e.g. EPR and EPDM rubbers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02Disposition of insulation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/20Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/202Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/02Heterophasic composition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Description

本発明は、可撓性電力ケーブルに関する。一態様では、本発明は、エチレンポリマー及びプロピレンポリマーを含む架橋組成物から作製された絶縁層(シース)を備える、可撓性電力ケーブルに関する。
電力ケーブルの電気絶縁層は、過酸化物架橋低密度ポリエチレン(XLPE)、またはエチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)系化合物を含む過酸化物架橋かつ高充填のエチレンプロピレンゴム(EPR)から主に作製される。XLPE組成物と比較すると、充填EPR材料は、よりいっそう可撓性であるが、より高い誘電損失を伴う(30〜55重量パーセント(wt%)と同量の負荷量での無機充填剤の使用に起因する)、著しくより重いケーブルをもたらす。充填EPRの可撓性とXLPEのより低い質量及びより良い誘電特性とを組み合わせる、電力ケーブル構造での使用に好適な過酸化物架橋性絶縁組成物を作製することが望ましいであろう。すなわち、所望の可撓性絶縁組成物は、(a)設置の容易さのためにXLPEより可撓性であり、(b)設置の容易さのために充填EPRより軽く、かつ(c)より低い誘電損失のために130℃と同等に高い温度で充填EPRより低い散逸率を有するべきである。加えて、所望の可撓性絶縁組成物は、(a)130℃〜140℃の範囲またはそれに近い温度での溶融押出中に「スコーチ」を防ぐために、時期尚早な架橋を伴わずに溶融加工可能であり、(b)押出後、かつ後続の連続加硫ステップにおける架橋後にたわみを防ぐために、130℃〜140℃の範囲またはそれに近い温度での十分に高い溶融強度または伸張粘度を有し、かつ(c)200℃と同等に高い温度で高温クリープ試験に合格することができるように、182℃の平均温度で連続加硫ステップにおいて十分に架橋されるべきである。
熱可塑性ケーブル絶縁体は、主成分としてのポリプロピレンに基づいて開発されてきており、他のポリオレフィン及びプロピレンコポリマー樹脂とのブレンドを含有し得る(例えば、WO2007/019088及び米国特許第2010/0122833A1号を参照されたい)。これらの組成物の欠点の1つは、あまりに剛性であるため可撓性ケーブル用途での使用に好適ではないことである。さらに、その組成物は、200℃で行われる高温クリープ試験に合格することができない。さらに、ポリプロピレン系システムは典型的に、ポリプロピレンが架橋操作中に鎖切断を受ける傾向があるため、過酸化物によって架橋されず、このことがひいては、高温で絶縁シースの完全性を低下させる。
既存の技術に関する問題は、相溶化剤を用いる必要性を伴わずに、エチレンポリマーマトリクス中に少量のポリプロピレン(PP)を分散することによって対処される。本発明の組成物は、過酸化物と架橋され、既存のプロセスを用いて加工されて、中電圧電力ケーブル絶縁体(被覆導体)の製造及び使用のための以下の特性の所望の組み合わせ、すなわち、低密度(軽量さかつ設置の容易さのために)、許容できる程度に高い伸張密度及び(押出後のたわみ抵抗性に必要な)押出条件での対応するヘンキーひずみ、許容できる程度に高いスコーチ抵抗性(押出条件で時期尚早な架橋を防ぐために)、押出後(連続加硫ステップで)の許容できる程度に高度の架橋、十分に低い曲げ弾性率(設置の容易さのために)、高温での十分に低いクリープ(使用中の寸法完全性を維持するために)、十分に低い散逸率(使用中の電気損失を最小限にするために)、及び許容できる程度に高い交流電流(AC)の破壊強度(未老朽化及び老朽化の両方)をもたらす。
一実施形態では、本発明は、組成物の重量に基づく重量パーセントで、
(A)40パーセント未満の結晶化度の60〜95%のエチレンポリマーと、
(B)130℃以上(≧)の融点上限を有する4〜40%未満のプロピレンポリマーと、
(C)≧0.5%の過酸化物と、を含むが、
但し、エチレンポリマーが、プロピレンポリマーが分散する連続相(マトリクス)を含むか、またはプロピレンポリマーと共連続であるかのいずれかであることを条件とする、組成物である。一実施形態では、組成物は、相溶化剤を含まない。一実施形態では、組成物は、相溶化剤を含む。一実施形態では、エチレンポリマーマトリクスは、過酸化物と架橋した後、130℃で1%以下(<)の散逸率を有する。
一実施形態では、本発明は、ケーブルのための架橋絶縁シースであり、組成物から作製された架橋絶縁シースは、組成物が、組成物の重量に基づく重量パーセントで、
(A)40パーセント未満の結晶化度の60〜95%のエチレンポリマーと、
(B)130℃以上(≧)の融点上限を有する4〜40%未満のプロピレンポリマーと、
(C)≧0.5%の過酸化物と、を含むが、
但し、エチレンポリマーが、プロピレンポリマーが分散する連続マトリクスを含むか、またはプロピレンポリマーと共連続であるかのいずれかであることを条件とする。一実施形態では、絶縁シースは、相溶化剤を含まない。一実施形態では、絶縁シースは、相溶化剤を含む。一実施形態では、エチレンポリマーマトリクスは、過酸化物と架橋した後、130℃で1%以下(<)の散逸率を有する。
一実施形態では、本発明は、組成物から作製された架橋絶縁シースを備えるケーブルであり、この組成物は、組成物の重量に基づく重量パーセントで、
(A)40パーセント未満の結晶化度の60〜95%のエチレンポリマーと、
(B)130℃以上(≧)の融点上限を有する4〜40%未満のプロピレンポリマーと、
(C)≧0.5%の過酸化物と、を含むが、
但し、エチレンポリマーが、プロピレンポリマーが分散する連続マトリクスを含むか、またはプロピレンポリマーと共連続であるかのいずれかであることを条件とする。
なお、本発明には、以下も含まれることを付記する。
〔1〕
組成物であって、前記組成物の重量に基づく重量パーセントで、
(A)40%未満の結晶化度の60〜95%のエチレンポリマーと、
(B)130℃以上(≧)の融点上限を有する4〜40%未満のプロピレンポリマーと、
(C)≧0.5%の過酸化物と、を含むが、
但し、前記エチレンポリマーが、前記プロピレンポリマーが分散する連続相を含むか、または前記プロピレンポリマーと共連続であるかのいずれかであることを条件とする、前記組成物。
〔2〕
前記エチレンポリマーは、拘束幾何触媒またはメタロセン触媒で作製されたエチレンポリマーである、〔1〕に記載の前記組成物。
〔3〕
前記プロピレンポリマーは、インパクトコポリマーのポリプロピレンである、〔2〕に記載の前記組成物。
〔4〕
前記プロピレンポリマーは、アイソタクチックポリプロピレンのホモポリマーである、〔2〕に記載の前記組成物。
〔5〕
相溶化剤をさらに含む、〔1〕に記載の前記組成物。
〔6〕
相溶化剤を含まない、〔1〕に記載の前記組成物。
〔7〕
ケーブルのための架橋絶縁シースであって、組成物から作製され、前記組成物が、前記組成物の重量に基づく重量パーセントで、
(A)40%未満の結晶化度の60〜95%のエチレンポリマーと、
(B)130℃以上(≧)の融点上限を有する4〜40%未満のプロピレンポリマーと、
(C)≧0.5%の過酸化物と、を含むが、
但し、前記エチレンポリマーが、前記プロピレンポリマーが分散する連続マトリクスを含むか、または前記プロピレンポリマーと共連続であるかのいずれかであることを条件とする、前記絶縁シース。
〔8〕
〔7〕に記載の絶縁シースを備えるケーブル。
定義
特に反対に、文脈から黙示的に、または当該技術分野において慣用されている記載がない限り、すべての部及びパーセントは重量に基づき、すべての試験方法は、本開示の出願日現在のものである。米国特許の実践のために、あらゆる参照された特許、特許出願、または公表文献の内容は、定義の開示(本開示に具体的に提供されたあらゆる定義と矛盾しない程度に)及び当該技術分野における一般知識に関して特に、それらの全体が参照により組み込まれる(またはその等価の米国版が参照によりそのように組み込まれる)。
本開示の数値範囲は近似であるため、特に指示されない限り、範囲外の値を含み得る。数値範囲は、任意の低値と任意の上限値との間に少なくとも2つの単位の分離があるという条件で、1単位ずつ、低値及び上限値を含むすべての値を含む。例として、例えば、温度などの組成、物理的、または他の特性が100〜1,000である場合、100、101、102などのすべての個々の値、及び100〜144、155〜170、197〜200などの部分範囲が明示的に列挙される。1未満の値を含むか、または1を超える分数(例えば、1.1、1.5など)を含む範囲の場合、1単位は、必要に応じて0.0001、0.001、0.01、または0.1であると見なされる。10未満の1桁の数を含む範囲(例えば、1〜5)の場合、1単位は典型的に、0.1であると見なされる。これらは単に、具体的に意図されるものの例であり、列挙される最低値と最高値との間の数値のすべての可能な組み合わせは、本開示に明示的に記載されると見なされるべきである。数値範囲は、数ある中でも、組成物中の個別の成分の相対量に対して本開示内に提供される。
「備える(Comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」、及び類似の用語は、組成物、プロセスなどが開示される成分、ステップなどに限定されるのではなく、むしろ他の開示されない成分を含み得ることを意味する。対照的に、用語「から本質的になる(consisting essentially of)」は、組成物、プロセスなどの性能、操作性などに必須ではないものを除いて、あらゆる組成物、プロセスなど、あらゆる他の成分、ステップなどの範囲から除外する。用語「からなる(consisting of)」は、具体的に開示されない組成物、プロセスなど、あらゆる成分、ステップなどから除外する。用語「または」は、特に記載されない限り、個々にだけでなく任意の組み合わせで開示された部材を指す。
「ケーブル」、「電力ケーブル」、及び類似の用語は、保護ジャケットまたはシース内の少なくとも1つのワイヤまたは光ファイバを意味する。典型的に、ケーブルは、共通の保護ジャケットまたはシースで典型的に、結び付けられた2つ以上のワイヤまたは光ファイバである。ジャケット内部の個々のワイヤまたはファイバは、むき出し、被覆、または絶縁されてもよい。結合ケーブルは、電線及び光ファイバの両方を含み得る。ケーブルなどは、低、中、高電圧用途に設計され得る。典型的なケーブル設計は、米国特許第5,246,783号、同第6,496,629号、及び同第6,714,707号に示される。
「ポリマー」は、同じ種類または異なる種類にかかわらず、モノマーを重合することによって調製された高分子化合物を意味する。したがって、ポリマーという総称は、1つの種類のモノマーのみから調製されたポリマーに言及するために通常利用されるホモポリマーという用語、ならびに「インターポリマー」及び「コポリマー」という用語を包含する。
「インターポリマー」、「コポリマー」、及び類似の用語は、少なくとも2つの種類のモノマーの重合によって調製されたポリマーを意味する。これらの総称は、2つの異なる種類のモノマーから調製されたポリマーに言及するために通常利用されるコポリマー、及び3つ以上の異なる種類のモノマーから調製されたポリマー、例えばターポリマー、テトラポリマーなどを含む。
「ブレンド」、「ポリマーブレンド」、及び類似の用語は、2つ以上のポリマーの組成物を意味する。このようなブレンドは、混和性であってもよく、またはそれでなくてもよい。このようなブレンドは、分相してもよく、またはしていなくてもよい。このようなブレンドは、透過電子分光法、光散乱、X線散乱、及び当該技術分野において既知の任意の他の方法から決定されるように、1つ以上のドメイン構成を含んでもよく、または含まなくてもよい。
エチレンポリマー
本発明の組成物、絶縁遮蔽層、及びケーブルに有用なエチレンポリマーは、40パーセント未満、好ましくは35パーセント未満、より好ましくは30パーセント未満の結晶化度を有する。結晶化度パーセントは、ポリマーの示差走査熱量測定(DSC)によって決定されるような融解熱をそのポリマーの等級の100%の結晶試料に対する総融解熱で割ることによって決定される。エチレンポリマーの場合、高密度ホモポリマーのポリエチレン(100%の結晶質)の総融解熱は、292ジュール/グラム(J/g)である。融解熱は、ASTM D3418に従って決定される。
エチレンポリマーは、30パーセント〜97パーセントのエチレン単量体含有量を有するものを含む。残りの単量体含有量は、エチレンと共重合性の1つ以上のモノマーに由来し得る。エチレンポリマーとしては、(これらに限定されないが)エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/ブチルアクリレートコポリマー、エチレン/エチルアクリレートコポリマー、エチレン/α−オレフィンコポリマー、及び拘束幾何触媒またはメタロセン触媒技術で作製されたエチレンコポリマーが挙げられる。拘束幾何触媒技術で作製されたエチレンコポリマーまたはインターポリマーを対象にする優れた教示は、米国特許第5,340,840号で報告されている。
エチレンポリマーは、インターポリマーの重量に基づく、典型的に少なくとも5、より典型的に少なくとも10、かつさらにより典型的に少なくとも15重量パーセント(wt%)のα−オレフィン含有量を有するエチレン/α−オレフィンインターポリマーを含む。これらのインターポリマーは典型的に、インターポリマーの重量に基づく50未満、典型的に45未満、より典型的に40未満、さらにより典型的に35wt%未満のα−オレフィン含有量を有する。α−オレフィン含有量は、Randall(Rev.Macromal.Chem.Phys.,C29(2&3))に記載される手順を用いる13C核磁気共鳴(NMR)分光法によって測定される。一般に、インターポリマーのα−オレフィン含有量が大きければ大きいほど、インターポリマーの密度がより低く、より非晶質になり、これは、保護絶縁層の望ましい物理的かつ化学的特性に変わる。
α−オレフィンは好ましくは、C3−20直鎖状、分岐状、または環状アルファ−オレフィンである。C3−20α−オレフィンの例としては、プロペン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、及び1−オクタデセンが挙げられる。α−オレフィンはまた、シクロヘキサンまたはシクロペンタンなどの環状構造を含み、3−シクロヘキシル−1−プロペン(アリルシクロヘキサン)及びビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンをもたらし得る。本発明の目的のために、用語の伝統的な意味においてα−オレフィンではないが、ノルボルネン及び関連のオレフィン、特に5−エチリデン−2−ノルボルネンなどのある特定の環状オレフィンは、α−オレフィンであり、上記に記載されるα−オレフィンの一部またはすべての代わりに使用され得る。同様に、スチレン及びその関連のオレフィン(例えば、α−メチルスチレンなど)は、本発明の目的のためのα−オレフィンである。例示的なエチレンコポリマーとしては、エチレン/プロピレン、エチレン/ブテン、エチレン/1−ヘキセン、エチレン/1−オクテン、エチレン/スチレンなどが挙げられる。例示的なターポリマーとしては、エチレン/プロピレン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/ブテン、エチレン/ブテン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/ジエンモノマー(EPDM)、及びエチレン/ブテン/スチレンが挙げられる。インターポリマーは、ランダムまたは塊状であり得る。
本発明の実践に使用されるエチレンポリマーは、単独または1つ以上の他のエチレンポリマー、例えば、モノマー組成物及び含有量、触媒調製方法などによって互いに異なる2つ以上のエチレンコポリマーのブレンドと組み合わせて使用され得る。エチレンポリマーが2つ以上のエチレンポリマーのブレンドである場合、このブレンドは、任意の反応器内(in−reactor)または反応器後(post−reactor)プロセスによって調製され得る。
本発明での使用に好ましいエチレンポリマーは、メタロセン触媒または拘束幾何触媒などの単一サイト触媒で作製されたものである。
典型的に、エチレンポリマーは、ASTM D−792によって測定されるとき、130℃未満、好ましくは120℃未満、より好ましくは110℃未満、さらにより好ましくは100℃未満、及びさらにより好ましくは90℃未満の融点上限、ならびに0.95g/cc未満、好ましくは0.94g/cc未満、より好ましくは0.93g/cc未満、さらにより好ましくは0.92g/cc未満、及びさらにより好ましくは0.91g/cc未満の密度を有する。エチレンポリマーは典型的に、0.85g/cc超、及びより好ましくは0.86g/cc超の密度を有する。エチレンポリマーが、示差走査熱量測定(DSC)によって決定されるとき、1つだけの融点を有する場合、それ自体は、融点上限である。エチレンポリマーが2つ以上の融点を有する場合、上限値は、DSCによって検出された最高融点である。
本発明の実践に有用なエチレンポリマーは、ASTM D−3418−03の手順を用いて示差走査熱量測定(DSC)によって測定されるとき、−20℃未満、好ましくは−25℃未満、より好ましくは−30℃未満、及びさらにより好ましくは−35℃未満のガラス転移温度(T)を有する。さらに、典型的に、本発明の実践に使用されるエチレンポリマーはまた、ASTM D−1238(190℃/2.16kg)の手順によって測定されるとき、100g/10分未満、好ましくは75g/10分未満、より好ましくは50g/10分未満、及びさらにより好ましくは35g/10分未満のメルトインデックス(MI)を有する。典型的な最低限のMIは、0.1g/10分であり、より典型的にそれは、0.5g/10分である。
本発明の実践に使用され得るエチレンポリマーの例としては、超低密度ポリエチレン(VLDPE)(例えば、The Dow Chemical Companyによって作製されたFLEXOMER(商標)のエチレン/1−ヘキセンポリエチレン)、均一に分岐した線状のエチレン/α−オレフィンコポリマー(例えば、Mitsui Petrochemicals Company LimitedによるTAFMER(商標)及びExxon Chemical CompanyによるEXACT(商標))、ならびに均一に分岐した実質的に線状のエチレン/アルファ−オレフィンポリマー(例えば、The Dow Chemical Companyから入手可能なAFFINITY(商標)及びENGAGE(商標)ポリエチレン)が挙げられる。より好ましいエチレンポリマーは、均一に分岐した線状かつ実質的に線状のエチレンコポリマーである。実質的に線状のエチレンコポリマーは、特に好ましく、米国特許第5,272,236号、同第5,278,272号、及び同第5,986,028号により詳細に記載される。
プロピレンポリマー
本発明の実践に使用されるプロピレンポリマーは、プロピレン、最高30及び好ましくは最高20モルパーセントのエチレン、ならびに/または最高20、好ましくは最高12、及びより好ましくは最高8個の炭素原子を有する1つ以上の他のα−オレフィンに由来する単位のホモポリマーまたは1つ以上のコポリマーであり得る。コポリマーの場合、それは典型的に、ランダム、ブロック、またはグラフトである。プロピレンポリマーは、チーグラーナッタ触媒ポリマー、メタロセン触媒ポリマー、または拘束幾何触媒の触媒ポリマーであってもよく、気相、溶液、またはスラリーポリマー製造プロセスを用いて作製されてもよい。プロピレンポリマーは、ホモポリマー、ホモポリマーと1つ以上のコポリマーとのブレンド、または2つ以上のコポリマーのブレンドであってもよい。「プロピレンホモポリマー」及び類似の用語は、プロピレンに由来する単位単独または本質的にすべてからなるポリマーを意味する。
プロピレンポリマーの分子量は、ASTM D−1238(条件230℃/2.16kg(「条件(L)」として以前に知られている))に従うメルトフロー測定を用いて便利に示される。メルトフローレートは、ポリマーの分子量に反比例する。したがって、分子量が高ければ高いほど、メルトフローレートはより低くなるが、その関係は、線形ではない。本発明の実践に有用なポリプロピレンのメルトフローレートは一般に、約0.1〜100、及びより好ましくは約0.5〜40である。本発明の実践に有用なポリプロピレンポリマーの例は、Modern Plastics Encyclopedia/89,mid October 1988 Issue,Volume65,Number11,pp.86−92により詳細に記載される。
プロピレンポリマーは、主にアイソタクチックまたは主にシンジオタクチックであり得る。ここでポリプロピレンホモポリマーに対して使用されるとき、用語「主に」は、60パーセント超を意味する。例えば、主にシンジオタクチックポリプロピレンホモポリマーは、60パーセント超のラセモダイアッドを有し得る。好ましい実施形態では、ポリプロピレンホモポリマーは、主にアイソタクチックである。様々な実施形態では、ポリプロピレンホモポリマーは、13C核磁気共鳴(「NMR」)分析によって決定されるとき、少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90、または少なくとも95パーセントのアイソタクチックペンタッドを有し得る。
一実施形態では、プロピレンポリマーは、無核のホモポリマーまたはコポリマーである。
プロピレンポリマーがコポリマー、例えば、プロピレン−α−オレフィンインターポリマーである場合、これは、1つ以上の種類のα−オレフィンコモノマーと共重合したプロピレンモノマーのポリマーである。α−オレフィンコモノマーは、エチレン、C4−20(すなわち、4〜20個の炭素原子を有するモノマー)線状、分岐、または環状のα−オレフィン、またはこれらの2つ以上の混合物であり得る。好適なC4−20のα−オレフィンの非限定な例としては、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、及び1−オクタデセンが挙げられる。α−オレフィンはまた、シクロヘキサンまたはシクロペンタンなどの環状構造を含み、3−シクロヘキシル−1−プロペン(アリルシクロヘキサン)及びビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンをもたらし得る。例示的なプロピレン−α−オレフィンインターポリマーとしては、プロピレン/エチレン、プロピレン/ブテン、プロピレン/1−ヘキセン、プロピレン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/ブテン、及びエチレン/プロピレン/ジエンモノマー(「EPDM」)が挙げられる。プロピレン−α−オレフィンインターポリマーは、ランダムインターポリマーであり得る。一実施形態では、プロピレン−α−オレフィンインターポリマーのα−オレフィン成分は、エチレンである。
プロピレン−α−オレフィンインターポリマーの重合α−オレフィン成分は、全プロピレン−α−オレフィンインターポリマーの0超〜最高15モルパーセント(「mol%」)、または5〜15mol%を構成することができる。重合プロピレンは、プロピレン−α−オレフィンインターポリマーの残りのすべてまたは実質的にすべてを構成することができる。
一実施形態では、ポリプロピレンホモポリマー、インパクトコポリマー、またはランダムコポリマーは、ASTM D−1238(230℃/2.16kg)によって決定されるとき、0.5〜10g/10分(「分(min)」)、または1〜5g/10分のメルトフローレートを有し得る。また、ポリプロピレンホモポリマー、インパクトコポリマー、またはランダムコポリマーは、ゲル浸透クロマトグラフィーによって決定されるとき、2〜12または3〜8の多分散性指数(「PDI」)(すなわち、重量平均分子量/数平均分子量;「M/M」;または分子量分布(「MWD」))を有し得る。
例示的な市販のポリプロピレンホモポリマーとしては、Braskem S.A.(Sao Paulo,Brazil)から入手可能なBRASKEM PP H358−02、LyondellBasell(Rotterdam,Netherlands)から入手可能なMOPLEN HP1073、またはSabic(Riyadh,Saudi Arabia)から入手可能なPP525 Pが挙げられる。
一実施形態では、プロピレン−α−オレフィンインターポリマーは、ASTM D−792によって決定されるとき、0.855〜0.90g/cm、または0.86〜0.88g/cmの密度を有する。プロピレン−α−オレフィンインターポリマーは、ASTM D−1238(230℃/2.16kg)によって決定されるとき、0.5〜10g/10分、または1〜5g/10分のメルトフローレートを有し得る。また、プロピレン−α−オレフィンインターポリマーは、ゲル浸透クロマトグラフィーによって決定されるとき、2〜6の範囲、または2〜4の範囲のPDIを有し得る。
例示的な市販のプロピレン−α−オレフィンインターポリマーとしては、The Dow Chemical Company(Midland,Michigan,USA)から各々入手可能なVERSIFY(商標)2200及び2400、ExxonMobil Chemical(Irving,Texas,USA)からのVISTAMAXX(商標)3020 FL、ならびにMitsui Chemicals(Tokyo,Japan)からのTAFMER(商標)XMが挙げられる。
プロピレンポリマーがホモポリマーまたはインターポリマーである場合にかかわらず、これは、示差走査熱量測定(DSC)によって決定されるとき、少なくとも130℃、好ましくは少なくとも135℃、及びより好ましくは少なくとも140℃の融点上限を有する。プロピレンポリマーが1つだけの融点を有する場合、それ自体は、融点上限である。プロピレンポリマーが2つ以上の融点を有する場合、上限値は、DSCによって検出される最高融点である。一実施形態では、プロピレンポリマーは、インパクトコポリマーのポリプロピレンである。米国特許第6,492,465,号に記載されるように、典型的なプロピレンインパクトコポリマーは、2つの相または成分、すなわち、ホモポリマー成分及びコポリマー成分を含む。これらの2つの成分は通常、ホモポリマーが第1の反応器で生成される逐次重合プロセスで生成され、その後、コポリマーが生成され、ホモポリマーのマトリクスに組み込まれる第2の反応器に移される。コポリマーは、ゴム特性を有し、これは、望ましいインパクト抵抗性を提供する。ホモポリマーは、全体的な剛性を提供する。
過酸化物
本発明の組成物の架橋を促進するあらゆる過酸化物は、本発明の実践に使用され得る。例示的な過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ビス(アルファ−t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、イソプロピルクミルt−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)2,5−ジメチルヘキサン、2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)2,5−ジメチルヘキサン−3、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロ−ヘキサン、イソプロピルクミルクミルパーオキサイド、ジ(イソプロピルクミル)パーオキサイド、またはこれらの混合物が挙げられる。過酸化物硬化剤は、組成物の重量に基づく少なくとも0.5wt%の量で使用される。様々な実施形態では、過酸化物硬化剤は、組成物の重量に基づく0.5〜10、0.7〜5、または1〜3wt%の量で使用される。過酸化物は、単独で、または様々な他の既知の硬化共剤、促進剤、及びトリアリルイソシアヌレートなどの抑制剤、α−メチルスチレンダイマー、ならびに米国特許第5,346,961号及び同第4,018,852号に記載される他の共剤と組み合わせて使用され得る。
他の架橋剤または技術
代替としてまたは加えて、本発明の組成物の架橋のための過酸化物の使用に対して、ポリマーの架橋のための他の手法が所望の架橋度をもたらすために使用され得る。このような手法及び技術は、当業者に周知であり、(これらに限定されないが)放射線架橋、湿気架橋、ビスルホニルアジド(bisulfonyl azide)架橋などが挙げられる。場合によっては、本発明の実践に使用されるエチレンポリマー及び/またはプロピレンポリマーは、架橋(例えば、湿気架橋の場合にアルコキシシランを用いる)を可能にするように適切に官能化されることが必要であろう。
相溶化剤
一実施形態では、組成物は、相溶化剤を含む。一実施形態、好ましい実施形態では、組成物は、相溶化剤を含まない。相溶化剤は、本発明の組成物を作製するために使用されるエチレンポリマー及びプロピレンポリマーと混ざるか、またはそれらに適合するポリマーであり得る。使用されるポリマーブレンド相溶化及び様々な手法の定義は、Utracki,L.A.,The Canadian Journal of Chemical Engineering,Volume 80,December 2002,pages1008〜1016に示される。存在する場合、組成物中の相溶化剤の量は、組成物の重量に基づく、典型的に10wt%未満、より典型的に5wt%未満、及びさらにより典型的に3wt%未満である。相溶化剤を含まない組成物は、微量(例えば、0.1未満、好ましくは0.01wt%未満、及びさらにより好ましくは0.001wt%未満)以下の相溶化剤、標準的分析技術を用いて検出可能なもの典型的により少ないものを含む。
添加剤
本発明の組成物はまた、従来の添加剤を含み得る。これらの任意の成分としては、これらに限定されないが、酸化防止剤、加工助剤、充填剤、カップリング剤、紫外線吸収剤または安定剤、帯電防止剤、核剤、スリップ剤、可塑剤、潤滑剤、粘度調整剤、粘着付与剤、ブロッキング防止剤、界面活性剤、伸展油、酸捕捉剤、ツリー遅延剤(例えば、ポリエチレングリコール、極性のポリオレフィンコポリマーなど)、スコーチ遅延剤、及び金属不活性化剤が挙げられる。充填剤としては、焼成粘土及び有機粘土が挙げられる。添加剤は、組成物の重量に基づく0.01未満〜10wt%超の範囲の量で使用され得る。典型的に、組成物中の添加剤の総量は、組成物の重量に基づく0.1〜10wt%である。
組成物
一実施形態では、本発明の組成物は、組成物の重量に基づく重量パーセントで、
(A)40パーセント未満の結晶化度の60〜95%、好ましくは70〜93%、及びより好ましくは80〜90%のエチレンポリマーと、
(B)少なくとも130℃の融点上限を有する4〜40%未満、好ましくは7〜30%未満、及びより好ましくは10〜20%未満のプロピレンポリマー、好ましくはアイソタクチックポリプロピレンと、
(C)少なくとも0.5%、好ましくは少なくとも0.7%、及びより好ましくは少なくとも1%の過酸化物、好ましくはジクミルパーオキサイドと、
(D)任意に相溶化剤であって、存在する場合、0.1〜10%未満、好ましくは0.5〜5%未満、及びより好ましくは1〜3%未満の量で存在する、相溶化剤と、
(D)任意に1つ以上の添加剤であって、存在する場合、添加剤の総量が0.01〜10%超、好ましくは0.1〜10%の量で存在する、1つ以上の添加剤と、を含む。
本発明の組成物、特にプロピレン及び/またはエチレンポリマー成分は好ましくは、湿式電気特性に悪影響を及ぼし得るわずかな量の水溶性塩を含まないか、または含有する。例としては、様々なナトリウム塩、例えば、ポリプロピレンの核剤として使用されることが多い安息香酸ナトリウムが挙げられる。
組成物の成分は、任意の様式で、かつ任意の装置を用いてブレンドされ得る。典型的に、エチレン及びプロピレンポリマーは、従来の混合装置、例えば、BRABENDERバッチミキサまたは押出機で互いに溶融ブレンドされて、連続または不連続プロピレンポリマー相と連続または共連続エチレンポリマー相またはマトリクスを含む比較的均一のブレンドを形成する。混合またはブレンドは、プロピレンポリマーの溶融温度(融点)上限未満またはそれを超えて行われ得る。過酸化物ならびに任意の相溶化剤及び添加剤は、浸漬及び混合を含む任意の様式で添加され得る。一実施形態では、相溶化剤及び添加剤は、互いにブレンドされ、その後、ブレンドされたエチレン及びプロピレンポリマーに添加される。一実施形態では、任意の成分は、個別に添加される。一実施形態では、任意の成分のうちの1つ以上は、ポリマーが互いに溶融ブレンドされる前に、エチレン及びプロピレンポリマーのうちの1つまたは両方と混合される。一実施形態では、任意の成分のうちの1つ以上は、ブレンドされたポリマー、または溶融ブレンドの前のポリマーのうちの1つもしくは両方のいずれかにマスターバッチとして添加される。典型的に、過酸化物は、ブレンドされたポリマーに添加される最後の成分であるが、ここでも、これは最初に、ポリマーの溶融ブレンド前にポリマーのうちの1つまたは両方に浸されるか、またはそれと混合され得る。実施形態では、すべての材料(過酸化物を含む)は、1つのステップで溶融ブレンドされる。別の実施形態では、すべての材料(過酸化物を含む)は、ケーブル押出中に使用する前に化合物を最初に用意する必要なく、ケーブル押出プロセスの一部として1つのステップで溶融ブレンドされる。
組成物は、任意の相溶化剤及び添加剤を伴わずに、かつ過酸化物を伴わずに、すなわち、架橋前に以下の特性、2E+05ポアズ超、好ましくは5E+05ポアズ超、及び最も好ましくは9E+05ポアズ超の最大伸張粘度、ならびに同じ条件で1超、好ましくは1.5超、最も好ましくは2超の最大ヘンキーひずみを有する。伸張粘度及びヘンキーひずみは、Extensional Viscosity Fixture Geometry及びTA Orchestratorソフトウェアを備えたARES FCU Rheometerを用いて測定される。試験は、135℃で1/秒の速度で行われ、押出条件をシミュレーションする。
組成物は、任意の相溶化剤及び添加剤を伴うか、または伴わずに過酸化物による以下の架橋反応速度、
(1)押出条件でのスコーチ抵抗性の尺度:140℃でts1(1lb−inトルクの増加の時間)>2分、好ましくは>3分、最も好ましくは>4分、
(2)連続加硫ステップでの架橋性の尺度:MH(182℃での最大トルク)−ML(182℃での最小トルク)>1lb−in、好ましくは>1.5lb−in、最も好ましくは>2.0lb−in、を有する。
組成物は、任意の相溶化剤及び添加剤を伴うか、または伴わずに架橋後に以下の特性、
(1)ゲル含有量>40%、好ましくは>50%、最も好ましくは>60%、
(2)曲げ弾性率、2%の割線<16,000psi(110MPa)、12,000psi(83MPa)、最も好ましくは<8000psi(55MPa)、
(3)高温クリープ(150℃)<175%、好ましくは<125%、最も好ましくは<100%、
(4)130℃での散逸率、60Hz<5%、好ましくは<2%、最も好ましくは<1%、
(5)AC破壊強度(未老朽化及び老朽化)>28kV/mm、好ましくは>29kV/mm、最も好ましくは>30kV/mm、及び、
(6)密度<1.5g/cm、好ましくは<1.4g/cm、最も好ましくは<1.3g/cm、を有する。
絶縁シース
本発明の組成物は、特に導体被覆用途及び導体絶縁層によく適している。一実施形態では、本発明は、導体の絶縁シースである。一実施形態では、本発明は、本発明の組成物から作製された絶縁シースを備える導体である。「導体」は、任意の電圧で(DC、AC、または過渡)でエネルギーを伝達するための細長い形状(ワイヤ、ケーブル、ファイバ)の素子である。導体は、典型的に少なくとも1つの金属線または少なくとも1つの金属ケーブル(アルミニウムまたは銅など)であるが、光ファイバであってもよい。導体は、単一ケーブルまたは結び付けられた複数のケーブル(すなわちケーブル芯線または芯)であってもよい。
被覆導体を製造するためのプロセスは、エチレンポリマーの少なくとも溶融温度まで本発明の組成物を加熱することと、その後、導体上にポリマーの溶融ブレンドを押し出すこととを含む。用語「の上に(onto)」は、ポリマーの溶融ブレンドと導体との間の直接接触または間接接触を含む。ポリマーの溶融ブレンドは、押出可能な状態にある。
被覆は、導体上に位置する。被覆は、絶縁層などの1つ以上の内層であってもよい。被覆は、導体を完全にまたは部分的に覆うか、さもなければ取り囲むか、または包み込んでもよい。被覆は、導体を取り囲む単独の構成要素であってもよい。あるいは、被覆は、金属導体を包み込む多層ジャケットまたはシースの1つの層であってもよい。
被覆は架橋される。一実施形態では、組成物の架橋は、押出機で始まるが、但し最小限のみである。一実施形態では、架橋は、組成物が導体に押し出されるまで遅らせられる。組成物の架橋は、熱または放射線を適用することによって開始及び/または促進され得る。導体上にあると、組成物は、実施例に記載される手順によって測定されるように、少なくとも40%、好ましくは少なくとも50%、及びより好ましくは少なくとも60%のゲル含有量レベルまで架橋される。
上記に記載されるプロセスによって調製された被覆導体は、可撓性である。好適な被覆導体の非限定的な例としては、家庭用電化製品の配線などの可撓性配線、電力ケーブル、携帯電話及び/またはコンピュータの充電器の電線、コンピュータのデータコード、電源コード、機器内配線用電線、ならびに家庭用電化製品のアクセサリコードが挙げられる。
一実施形態では、本発明は、本発明の組成物から作製された絶縁シースを備えるワイヤまたはケーブルである。一実施形態では、組成物は、導体上の被覆以外の物品、例えば、電気コネクタまたは電気コネクタの構成要素に溶融成形される。
他の二次加工品
本発明の組成物はまた、(これらに限定されないが)押出、射出成形、連続加硫などを含む、当業者に既知の溶融混合及び架橋プロセスによって他の二次加工品を作製するために使用され得る。
試験方法
曲げ弾性率(3点曲げ)−曲げ弾性率(2%の割線係数)を、INSTRON model4201の引張試験機によるASTM D790に従って、公称125ミル(3.2mm)の厚さを有する架橋成形試料に試験する。3点曲げの曲げ弾性率を、2つの支持体上にあり、かつ0.1インチ/分(2.5mm/分)で支持体の中間のローディングノーズ(loading nose)によって装填した矩形断面の棒上で行う。
高温クリープ−高温クリープを測定して硬化(架橋)度を決定し、熱間硬化を使用して、高温クリープ伸張後の試料弛緩を測定する。試験は、電力ケーブル絶縁材料のためのICEA−T−28−562−2003方法に基づいている。試料の底に加えられた0.2MPaの応力の力により、150℃または200℃でのガラス戸でオーブン内の50ミル(1.3mm)厚の試料に高温クリープ試験を行う。各試料のための3つの試験試料を、ASTM D 412タイプDの引張棒を用いて切断する。試料を15分間引き伸ばし、そこで長さの増加率を測定し、3つの試料の平均値を「高温クリープ」として報告する。加熱下で5分間、負荷を取り除き、同じ試料を10分間、室温で冷却した後、高温クリープ試験を経た同じ試料に対して熱間硬化値を得る。試料が試験中に壊れるか、または高温クリープ≧175%を生じる場合、試料を「不合格」であったと見なす。
Alpha TechnologiesのRheometer MDR model 2000ユニットを用いて、その化合物に移動ダイレオメータ(Moving Die Rheometer)(MDR)分析を実施する。試験は、ASTMの手順D5289の「Standard Test Method for Rubber−Property Vulcanization Using Rotorless Cure Meters」に基づいている。6グラムの材料を用いて、MDR分析を実施する。182℃で12分間もしくは20分間、または140℃で120分間もしくは240分間、両温度条件に対して0.5度のアークオシレートで、試料を試験する。BRABENDERミキシングボールから直接材料に試料を試験する。
架橋によってエチレンプラスチック中に生成したゲル含有量(不溶画分)を、ASTM D2765に従って溶媒デカヒドロナフタレン(デカリン)で抽出することによって決定することができる。これは、充填剤を含有するものを含むすべての密度の架橋エチレンプラスチックに適用可能であり、これらの化合物のうちの一部に存在する不活性充填剤に対してすべてが補正を提供する。182℃でMDR実験から得られた試料に試験を行う。ウイリーミル(WILEY mill)(20メッシュスクリーン)を使用して、各試料に対して少なくとも1グラムの材料の粉末試料を調製する。パウチからの粉末試料の漏出を避けるために、試料パウチの成形加工を慎重に作成する。使用される任意の技術では、折り目の周囲または止め具孔を通って漏出する粉末の損失が避けられる。完成したパウチの幅は、4分の3インチ以下であり、長さは、2インチ以下である。120メッシュスクリーンがパウチに使用される。
試料パウチを化学天秤で量る。0.3グラム(+/−0.02g)の粉末試料をパウチの中に配置する。試料をパウチに詰めることが必要であるため、パウチ内の折り目を無理やり開けないように注意する。パウチを封止し、その後、試料を量る。次に、加熱したマントル内のフラスコを用いて6時間、10グラムの2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−ターシャリーブチルフェノール)により、1リットルの沸騰デカヒドロナフタレン(デカリン)の中に試料を配置する。(デカリン)が6時間沸騰した後、電圧調整器の電源を切り、(デカリン)がその引火点未満に冷却する(これは典型的に、少なくとも30分かかる)まで冷却水を流したままにする。(デカリン)が冷却すると、冷却水を止めて、パウチをフラスコから取り出す。パウチをドラフトの中で冷却させて、できるだけ多くの溶媒を取り除く。次に、パウチを150℃で4時間、設定した真空オーブン内に配置し、25インチの水銀の真空を維持する。次に、パウチをオーブンから取り出し、室温まで冷却させる。重量を化学天秤で記録する。ゲル抽出の計算を以下に示し、式中、W1=空のパウチの重量であり、W2=試料及びパウチの重量であり、W3=試料、パウチ、及び止め具の重量であり、W4=抽出後の重量である。
Figure 0006467415
散逸率(DF)及び誘電率(DC)試験を、硬化した50ミル(1.3mm)のプラークに行う。プラークを60℃で5日間、真空オーブン内で脱ガスする。DF試験を、ASTM D150に従って、60HzでTETTEX試料ホルダー及びTETTEX AG Instruments Temperature Control Unitにより、GUILDLINE High Voltage Capacitance BridgeユニットのModel9920Aに実施する。試料を60Hz及び2kVで試験し、25℃、40℃、90℃、及び130℃の温度で応力を加える。
AC誘電強度としても知られているAC破壊強度(ACBD)を、EXXON Univolt N61変圧器油を用いるBRINKMAN AC Dielectric Strength Tester上の公称35ミル(0.9mm)厚の硬化プラークで試験する。老朽化試料を21日間6kVで、0.01Mの塩化ナトリウム溶液で充填したガラスU字管内で老朽化した。
密度をASTM D−792に従って測定する。
ショアD及びショアA硬度を、ASTM D2240に従って、250ミル(6.4mm)厚の試料に決定し、4〜5個の測定値の平均を記録した。
融点(別称、結晶融点)、融解熱、及び結晶化度を、ASTM D3418に従う示差走査熱量測定(DSC)によって決定する。
実施例1〜3及び比較実施例1〜5
試料調製
組成物を表1に報告する。190℃で5分間35毎分回転数(rpm)(ポリプロピレンを含有する配合物に対して)、または140℃で5分間35rpm(すべての他の組成物に対して)でのカムロータを備えた250cmのBRABENDERバッチミキサ内に過酸化物を伴わずに、試料を最初に配合する。溶融ブレンド試料をミキシングボールから取り出し、ロールミルに移し、そこで過酸化物を115℃で添加し、5分間混合した。
試料をミキサから取り出し、試験のための様々な厚さにプレスする。レオロジー(伸張粘度及びヘンキーひずみ)測定では、過酸化物添加前または過酸化物添加後に溶融ブレンド試料を取り、プラークを125℃で3分間、500psiの圧力で圧縮成形し、その後、この温度で3分間、2500psiの圧力を続ける。プレスを2500psiの圧力で30℃まで冷却する。30℃になると、プレスを開放し、プラークを取り出す。
電気的測定及び機械的測定では、過酸化物含有組成物を500psi(3.5_MPa)の圧力かつ125℃で3分間、圧縮成形し、その後、180℃で15分間、2500psi(17_MPa)の圧力を続け、架橋を完了する。次に、プレスを2500psiの圧力で30℃まで冷却する。30℃になると、プレスを開放し、プラークを取り出す。
組成物の特性を表1に示す。比較実施例とは異なり、実施例1〜3は、中電圧電力ケーブル絶縁体(被覆導体)の製造及び使用の特性の所望の組み合わせ、すなわち、低密度(軽量さかつ設置の容易さのために)、許容できる程度に高い伸張密度及びヘンキーひずみ(押出中のたわみ抵抗性に必要な)、許容できる程度に高いts1(押出中のスコーチ抵抗性のために)、許容できる程度に高いMH−ML及びゲル含有量(押出後の架橋のために)、十分に低い曲げ弾性率(設置の容易さのために)、高温での十分に低いクリープ(使用中の寸法完全性を維持するために)、十分な散逸率(使用中の電気損失を最小限にするために)、ならびに十分に高いAC破壊強度(未老朽化及び老朽化)を示した。実施例3は、200℃で行われた高温クリープ試験に合格しなかったが、これは、150℃の温度で十分にこの試験に合格したことに留意されたい。
Figure 0006467415
Figure 0006467415
Figure 0006467415
Figure 0006467415
ENGAGE(商標)7447 ELポリオレフィンエラストマーは、0.865g/ccの密度(ASTM D792)、8パーセントの結晶化度(DSC測定から決定される)、5.0g/10分のメルトインデックス(190℃、2.16kg、ASTM D1238)を有するエチレンブテンコポリマーであり、The Dow Chemical Companyから入手可能である。
PP(H314−02Z)は、2.0dg/分のメルトフローレート(230℃、2.16kg、ASTM D1238)、及び162℃の融点(DSCによって測定される)のポリプロピレンホモポリマーであり、The Dow Chemical Companyによって以前に製造される。
PP(Braskem FF018F)は、1.8dg/分のメルトフローレート(230℃、2.16kg、ASTM D1238)、及び160℃〜170℃の範囲の融点(DSCによって測定される)のポリプロピレンホモポリマーであり、Braskemから入手可能である。
Perkadox(商標)BC−FFは、AkzoNobelから入手可能なジクミルパーオキサイドである。
Agerite MAは、R.T.Vanderbuiltから入手可能な重合1,2−ジヒドロ−2,2,4−トリメチルキノリンである。
CYANOX 2212は、Cytexから入手可能な混合ラウリル−ステアリルチオジプロピオネート(lauryl−stearylthiodipropionate)酸化防止剤である。
NORDEL(商標)IP 3722は、エチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)ポリマーの族の炭化水素ゴム、すなわち、非常に低いジエンレベル及び125℃での18のムーニー粘度を有する半結晶であり、これは、The Dow Chemical Companyから入手可能である。
BURGESS KE Translink 37粘土は、BASFから入手可能である焼成かつ表面処理済みのアルミノケイ酸塩である。
実施例4〜5及び比較実施例6〜9
試料調製
これらの実施例に使用される組成物を表2に報告する。比較実施例7〜9及び実施例4〜5に使用される成分AとBとのブレンドを次のように作製する:成分AとBとのドライミックス(重量比1:1)及び500ppmのIRGANOX(商標)1010を、APV Baker MP19−40 TC二軸押出機内に配合する。押出機の条件を表3に報告する。
ダイを出るストランドを水槽で冷却し、ペレタイザを用いてペレット化する。
実施例4〜5及び比較実施例6〜9の組成物を次のように作製する。196.6グラムのポリマーペレット(LDPEまたは成分AとBとのブレンド)を60℃で2時間、ガラス瓶で加熱する。Perkadox(商標)BC−FFジクミルパーオキサイドを60℃(40℃のその融点を超える)まで別々に予熱する。3.4グラムの予熱した過酸化物を、シリンジを用いて瓶内のポリマーペレットに添加し、室温(23℃)で30分間、タンブルブレンドする。瓶を60℃で一晩オーブン内に戻す。次に、瓶をオーブンから取り出し、その内容物を室温(23℃)で30分間、再度タンブルブレンドする。
組成物をその後、140℃で240分間、もしくは182℃で20分間、移動ダイレオメータ内で(ゲル含有量の評価のために)試験するか、または以下の条件で圧縮成形して、125℃で3分間、500psi(3.5_MPa)、続いて180℃で20分間、2500psi(17MPa)という異なる寸法の試料を作製し、この圧力で30℃まで冷却する。成形した試料の厚さは次の通りであった。
曲げ弾性率:125ミル
高温クリープ及び熱間硬化(150℃または200℃、20N/mm):50ミル
60HzでのDC/DF(23℃、40℃、90℃、及び130℃):50ミル
ショアA及びショアD:250ミルの円形試料
架橋組成物の特性を表2に示す。実施例4及び5は、可撓性中電圧電力ケーブル絶縁体(被覆導体)の製造及び使用のために先述のような特性の所望の組み合わせを示す。これらの特性は、許容できる程度に高いゲル含有量(架橋度の尺度として)、許容できる程度に低い硬度及び曲げ弾性率(ケーブル設置に関連性のある)、最高200℃の温度での十分に低いクリープ(使用中の寸法完全性を維持するために)、十分な散逸率使用中の電気損失を最小限にするために)、ならびに十分な誘電率(材料の電気伝導に対する抵抗性の尺度として)を含む。DC/DFもまた、130℃未満の温度で測定したが、これらの値を表2に示さない。
Figure 0006467415
Figure 0006467415
ENGAGE(商標)8452ポリオレフィンエラストマーは、0.875g/ccの密度(ASTM D792)、15パーセントの結晶化度(DSC測定から決定される)、3.0g/10分のメルトインデックス(190℃、2.16kg、ASTM D1238)を有するエチレンオクテンコポリマーであり、The Dow Chemical Companyから入手可能である。
MOPLEN EP2382は、0.900g/ccの密度(ISO 1183)、2.0g/10分のメルトフローレート(ISO 1133)、125℃及び165℃それぞれの2つの融点(DSCによって測定される)を有するプロピレンインパクトコポリマーであり、LyondellBasell Industriesから入手可能である。すなわち、MOPLEN EP2382の融点上限は、165℃である。
低密度ポリエチレンは、0.922g/ccの密度(ASTM D792)、45パーセントの結晶化度(DSC測定から決定される)、及び2.4g/10分のメルトインデックス(190℃、2.16kg、ASTM D1238)を有する。
IRGANOX 1010は、Cibaから入手可能なペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−ターシャリー−ブチル−4−ヒドロキシ−フェニル)プロピオネート)である。
Figure 0006467415

Claims (8)

  1. 組成物であって
    (A)前記組成物の重量に基づき60重量%〜95重量%のエチレン/α−オレフィンコポリマーであって、前記エチレン/α−オレフィンコポリマーは、エチレンと1−ブテンおよび1−オクテンからなる群から選択されるα−オレフィンコモノマーとからなり、ASTM D3429により測定される40%未満の結晶化度、90℃未満の融点上限、0.85g/cc超〜0.95g/cc未満の密度、および0.5g/10分〜100g/10分未満のメルトインデックス(190℃/2.16kg)を有する、前記エチレン/α−オレフィンコポリマーと、
    (B)前記組成物の重量に基づき4重量%〜40重量%未満の、130℃以上(≧)の融点上限を有するプロピレンポリマーと、
    (C)前記組成物の重量に基づき0.5重量以上の過酸化物と
    を含み、
    前記エチレン/α−オレフィンコポリマーは、前記プロピレンポリマーが分散する連続相を含、架橋後の前記組成物は、(i)ASTM D2765に従ってデカヒドロナフタレンで抽出することによって測定される60%以上のゲル含有量および(ii)1.5g/cm未満の密度を有する、前記組成物。
  2. 前記プロピレンポリマーは、アイソタクチックポリプロピレンである、請求項1に記載の前記組成物。
  3. 相溶化剤をさらに含む請求項1に記載の前記組成物。
  4. 相溶化剤を含まない請求項1に記載の前記組成物。
  5. ケーブルのための架橋絶縁シースであって、組成物から作製され、前記組成物が
    (A)前記組成物の重量に基づき60重量%〜95重量%のエチレン/α−オレフィンコポリマーであって、前記エチレン/α−オレフィンコポリマーは、エチレンと1−ブテンおよび1−オクテンからなる群から選択されるα−オレフィンコモノマーとからなり、ASTM D3429により測定される40%未満の結晶化度、90℃未満の融点上限、0.85g/cc超〜0.95g/cc未満の密度、および0.5g/10分〜100g/10分未満のメルトインデックス(190℃/2.16kg)を有する、前記エチレン/α−オレフィンコポリマーと、
    (B)前記組成物の重量に基づき4重量%〜40重量%未満の、130℃以上(≧)の融点上限を有するプロピレンポリマーと、
    (C)前記組成物の重量に基づき0.5重量%の過酸化物と
    を含
    前記エチレン/α−オレフィンコポリマーは、前記プロピレンポリマーが分散する連続マトリクスを含、架橋後の前記組成物は、(i)ASTM D2765に従ってデカヒドロナフタレンで抽出することによって測定される60%以上のゲル含有量および(ii)1.5g/cm未満の密度を有する、前記絶縁シース。
  6. 請求項に記載の絶縁シースを備えるケーブル。
  7. 前記エチレン/α−オレフィンコポリマーは、エチレンと、前記エチレン/α−オレフィンコポリマーの重量に基づき重量%〜50重量%未満の前記α−オレフィンコモノマーとを含む請求項1に記載の前記組成物。
  8. 前記組成物は、前記組成物の重量に基づき0.5重量%〜10重量%の前記過酸化物を含む、請求項1に記載の前記組成物。
JP2016526996A 2013-07-16 2014-07-11 可撓性電力ケーブル絶縁体 Active JP6467415B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361846792P 2013-07-16 2013-07-16
US61/846,792 2013-07-16
PCT/US2014/046324 WO2015009562A1 (en) 2013-07-16 2014-07-11 Flexible power cable insulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016527348A JP2016527348A (ja) 2016-09-08
JP6467415B2 true JP6467415B2 (ja) 2019-02-13

Family

ID=51230231

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016526996A Active JP6467415B2 (ja) 2013-07-16 2014-07-11 可撓性電力ケーブル絶縁体

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20160152807A1 (ja)
EP (1) EP3022259B1 (ja)
JP (1) JP6467415B2 (ja)
KR (1) KR102225853B1 (ja)
CN (1) CN105358621B (ja)
BR (1) BR112016000742B1 (ja)
CA (1) CA2917597C (ja)
MX (1) MX2016000080A (ja)
TW (1) TWI681993B (ja)
WO (1) WO2015009562A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3103123A4 (en) * 2014-02-07 2017-09-20 General Cable Technologies Corporation Methods of forming cables with improved coverings
EP3307819B1 (en) 2015-06-11 2020-06-24 Dow Global Technologies LLC Cable insulation comprising a blend of ldpe and polypropylene
US10490319B2 (en) 2015-09-02 2019-11-26 Dow Global Technologies Llc Flexible crosslinked cable insulation and methods for making flexible crosslinked cable insulation
US11646134B2 (en) * 2016-07-27 2023-05-09 Schlumberger Technology Corporation Armored submersible power cable
EP3541869A1 (en) * 2016-11-16 2019-09-25 Dow Global Technologies LLC Composition with balance of dissipation factor and additive acceptance
US20180247730A1 (en) * 2017-02-28 2018-08-30 Dow Global Technologies Llc Ethylene-unsaturated carboxylic ester copolymer-triallyl phosphate composition
TWI688596B (zh) 2017-02-28 2020-03-21 美商陶氏全球科技有限責任公司 乙烯-α-烯烴共聚物-磷酸三烯丙酯組合物
US20180247729A1 (en) * 2017-02-28 2018-08-30 Dow Global Technologies Llc Ethylene-unsaturated carboxylic ester copolymer-triallyl phosphate composition
TWI688597B (zh) 2017-02-28 2020-03-21 美商陶氏全球科技有限責任公司 乙烯-α-烯烴共聚物-磷酸三烯丙酯組合物
EP3619267B1 (en) * 2017-04-26 2023-09-20 Union Carbide Corporation Polyolefin blend with unique microphase structure
EP3682279B1 (en) * 2017-09-13 2024-10-09 Hexatronic Cables & Interconnect Systems AB Cable sheath material
WO2020139118A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 Public Joint Stock Company "Sibur Holding" Polyethylene composition with improved balance between strength and elasticity, method for preparing thereof

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3408320A (en) * 1965-04-21 1968-10-29 Uniroyal Inc Transparent ethylene-propylene-diene terpolymer rubber vulcanizate
JPS6339944A (ja) * 1986-08-05 1988-02-20 Showa Denko Kk プロピレン系重合体組成物
JP2628874B2 (ja) * 1988-02-02 1997-07-09 昭和電工株式会社 熱可塑性エラストマー組成物およびその製造方法
JP2796848B2 (ja) * 1989-08-02 1998-09-10 昭和電工株式会社 熱可塑性エラストマー
US4985502A (en) * 1988-12-23 1991-01-15 Showa Denko K.K. Thermoplastic elastomer
US6506842B1 (en) * 1997-01-29 2003-01-14 Dupont Dow Elastomers L.L.C. Rheology-modified thermoplastic elastomer compositions and articles fabricated therefrom
JPH11209527A (ja) * 1998-01-28 1999-08-03 Hitachi Cable Ltd ポリオレフィン樹脂組成物および電線・ケーブル
DE69935815T2 (de) * 1998-07-01 2007-12-27 Exxonmobil Chemical Patents Inc., Baytown Elastische Mischung mit Kristallpolymeren und kristallisierbaren Polymeren des Propens
JP2000030537A (ja) * 1998-07-10 2000-01-28 Hitachi Cable Ltd 電線・ケーブル
AU2001263457A1 (en) * 2000-05-26 2001-12-11 The Dow Global Technologies Inc. Polyethylene rich/polypropylene blends and their uses
US6548600B2 (en) * 2000-09-22 2003-04-15 Dupont Dow Elastomers L.L.C. Thermoplastic elastomer compositions rheology-modified using peroxides and free radical coagents
CN1840577A (zh) * 2000-09-22 2006-10-04 陶氏环球技术公司 用过氧化物和自由基活性助剂进行流变学改性的热塑性弹性体组合物
US6590034B2 (en) * 2001-01-02 2003-07-08 Dow Global Technologies Inc. Peelable seal and method of making and using same
JP2002212349A (ja) * 2001-01-17 2002-07-31 Mitsui Chemicals Inc 射出成形用軟質樹脂組成物およびその用途
JP3798630B2 (ja) * 2001-01-19 2006-07-19 住友電装株式会社 オレフィン系樹脂組成物、その製法およびそれにより被覆された電線
JP4184738B2 (ja) * 2001-09-28 2008-11-19 リケンテクノス株式会社 熱可塑性エラストマー組成物及びそれを用いた熱可塑性樹脂組成物
JP2003183450A (ja) * 2001-12-21 2003-07-03 Riken Technos Corp 熱可塑性エラストマー組成物
JP3889964B2 (ja) * 2001-12-21 2007-03-07 リケンテクノス株式会社 チューブまたはホース用熱可塑性エラストマー組成物
SG99976A1 (en) * 2002-03-26 2003-11-27 Sumitomo Chemical Co Propylene-based polymer and injection molded article made of the same
US8273826B2 (en) * 2006-03-15 2012-09-25 Dow Global Technologies Llc Impact modification of thermoplastics with ethylene/α-olefin interpolymers
WO2006138052A1 (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Thermoplastic blend compositions
TW200713336A (en) * 2005-08-05 2007-04-01 Dow Global Technologies Inc Polypropylene-based wire and cable insulation or jacket
EP2527376B1 (en) * 2010-01-22 2017-07-19 China Petroleum & Chemical Corporation Preparation method for propylene homopolymer having high melt strength
US9056973B2 (en) * 2011-06-21 2015-06-16 Dow Global Technologies Llc Halogen-free flame-retardant polymer composition comprising piperazine based intumescent flame retardant

Also Published As

Publication number Publication date
BR112016000742A2 (pt) 2017-07-25
MX2016000080A (es) 2016-03-01
TW201512275A (zh) 2015-04-01
CA2917597C (en) 2021-08-03
CA2917597A1 (en) 2015-01-22
KR20160031501A (ko) 2016-03-22
TWI681993B (zh) 2020-01-11
EP3022259B1 (en) 2018-12-12
EP3022259A1 (en) 2016-05-25
CN105358621B (zh) 2017-12-08
WO2015009562A1 (en) 2015-01-22
CN105358621A (zh) 2016-02-24
JP2016527348A (ja) 2016-09-08
US20160152807A1 (en) 2016-06-02
BR112016000742B1 (pt) 2021-08-03
KR102225853B1 (ko) 2021-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6467415B2 (ja) 可撓性電力ケーブル絶縁体
KR102537802B1 (ko) Ldpe와 폴리프로필렌의 블렌드를 포함하는 케이블 절연체
EP2160739B1 (en) Energy cable
KR101583106B1 (ko) 케이블 절연체의 제조에 유용한 다중상 중합체 조성물
JP2009503801A (ja) ポリプロピレンをベースとしたワイヤーおよびケーブル用の絶縁体またはジャケット
JP6543570B2 (ja) 被覆導体用ポリマーコーティング
KR102606076B1 (ko) 섬유 광케이블 완충 튜브용 고 모듈러스 올레핀 화합물
BR112017026153B1 (pt) Composição, processo de fabricação de um fio ou cabo isolado e fio ou cabo de baixa, média, alta ou extra alta tensão
JP2021522377A (ja) 光安定剤を含有するポリマー組成物
JP6527175B2 (ja) 常温収縮スプライス用のイオノマーを形成することによるシリコーンラバー/ポリオレフィンエラストマーブレンドの現場適合化ならびにその調製方法
KR102328474B1 (ko) 난연성 폴리프로필렌 조성물
EP3448901A1 (en) Crosslinked polymer composition for cable accessories
JP7315481B2 (ja) エチレン-メトキシポリエチレングリコールメタクリレートコポリマー
KR101949643B1 (ko) 반도전성 조성물 및 이로부터 형성된 반도전층을 갖는 전력 케이블
WO2023120374A1 (ja) 電力ケーブル用絶縁性樹脂組成物、電力ケーブルおよび電力ケーブル接続部
KR102097236B1 (ko) 전력 케이블
KR20240020533A (ko) 고온 내열안정성이 우수한 전력 케이블의 절연용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품
KR20230075199A (ko) 내백화 특성이 우수한 전력 케이블의 절연층용 폴리프로필렌 수지 조성물 및 이를 이용한 성형품

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20160817

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170629

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180307

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180313

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180607

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180626

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181026

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20181206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181225

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6467415

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250