BR112013005983A2

BR112013005983A2 - composição de blindagem semicondutora, camada isolante a aparelho semicondutor

Info

Publication number: BR112013005983A2
Application number: BR112013005983-4A
Authority: BR
Inventors: Paul J. Brigandi
Original assignee: Union Carbide Chemical & Plastics Technology Llc
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2020-08-25
Also published as: JP5784736B2; MX338972B; KR20130140640A; CN103221464B; TW201218216A; TWI509636B; EP2619261A1; MX2013003343A; US20130178570A1; KR101833087B1; EP2619261B2; CA2809486A1; WO2012040058A1; CN103221464A; EP2619261B1; US9062175B2; CA2809486C; JP2013540172A

Abstract

COMPOSIÇÃO DE BLINDAGEM SEMICONDUTORA, CAMADA ISOLANTE E APARELHO SEMICONDUTOR A presente invenção se refere a uma composição de blindagern semicondutora compreendendo uma poliolefina e negro de acetileno tendo pelo menos uma das seguintes propriedades: (a) uma absorção de Óleo de DBP de 150 mL/l00 rng a 200 mL/1OO mg; (b) uma adsorção de iodo de 85 mg/g a 105 mg/g; (C) uma densidade aparente de 0,2 g/rnL a 0,4 g/mL; (d) uma tamanho de cristalito ao longo de (002) de menos que 30 Â; e (e) um comprimento de ligação carbono-carbono ao longo de (100) de menos que 2,42 Â. A blindagem semicondutora poderá ser incorporada como uma camada semicondutora e/ou uma aparelhagem semicondutora.

Description

- 1 | a “COMPOSIÇÃO DE BLINDAGEM SEMICONDUTORA, CAMADA ISOLANTE E APARELHO SEMICONDUTOR” Campo da invenção Esta invenção se refere a blindagens semicondutoras para - 5 uso em condutores elétricos tais como cabos de força que . exibem propriedades físicas e processabilidade melhoradas comparativamente com blindagens ou isolamentos . semicondutores conhecidos.

Antecedentes da invenção Cabos de força tipicamente incluem um condutor elétrico de núcleo, uma blindagem semicondutora sobrejacente, e | uma blindagen de isolamento externa.

A blindagem semicondutora usada para isolar o condutor elétrico é convencionalmente formada dispersando diversos negros-de- fumo de fornalha em uma base de resina de copolímero de etileno.

Composições de blindagem semicondutora de alto desempenho comercialmente disponíveis tipicamente têm uma alta viscosidade devido aos elevados carregamentos de negro-de-fumo necessários para alcançar condutividaádes adequadas.

Entretanto, um alto carregamento de negro-de- . fumo com alta viscosidade resulta em processamento pobre.

A suavidade superficial de um artigo extrudado poderá ser melhorada usando negros-de-fumo com partículas de maior diâmetro ou menor área superficial.

Entretanto, a resistividade do material baseado em negro-de-fumo está relacionada ao tamanho de partícula.

As partículas de negro-de-fumo maiores resultam em resistividade mais . alta, ou mais pobre.

Portanto, à medida que o tamanho de , partícula é aumentado de maneira a melhorar a suavidade + 30 superficial, a resistividade do material é aumentada até um nível indesejável.

O negro de acetileno pertence a uma classe intermediária entre a grafita e o carbono amorfo, e ele tem uma grande área Superficial específica e uma estéreo estrutura onde partículas primárias são encadeadas umas com às outras.

O negro de acetileno é um negro-de-fumo de alta pureza, p.ex., tipicamente tendo menos que 1% com base na a composição de impurezas inorgânicas, mais tipicamente menos que 0,1% de impurezas inorgânicas. O negro de acetileno tem sido usado em aplicações de | blindagem semicondutora, porém, altos carregamentos, p.ex., acima de 37 por cento em peso deste, conduzem à . ' formação de ácidos na extrusora que poderão corroer e í desgastar o ferramental da matriz de extrusão ao longo do ” tempo. | Portanto, existe uma necessidade de melhorar o | 10 processamento e a condutividade à níveis reduzidos de Í negro-de-fumo em materiais de blindagem semicondutora. Sumário da invenção Em uma concretização, a invenção é uma composição compreendendo (i) um polímero de poliolefina e (ii) negro de acetileno tendo pelo menos uma das seguintes propriedades: (a) uma absorção de óleo de DBP de 150 mL/100 mg a 200 mL/100 ma; (b) uma adsorção de iodo de 85 mg/g a 105 mg/g; (c) uma densidade aparente de 0,2 g/mL a 0,4 g/mL; (d) uma tamanho de cristalito ao longo de (002) de menos que 30 À; e (e) um comprimento de ligação carbono-carbono ao longo de (100) de menos que 2,42 À.

Em uma concretização, a invenção é uma composição compreendendo (i) um polímero de poliolefina e (ii) um negro de acetileno tendo pelo menos duas das propriedades o de (a) a (e). | Em uma concretização, a invenção é uma composição 7 30 compreendendo (i) um polímero de poliolefina e (ii) um negro de acetileno tendo pelo menos três das propriedades de (a) a (e). Em uma concretização, aàa invenção é uma composição compreendendo (i) um polímero de poliolefina e (ii) um negro de acetileno tendo pelo menos quatro das propriedades de (a) a (e).

Em uma concretização, a invenção é uma composição a“ compreendendo (i) um polímero de poliolefina e (ii) um negro de acetileno tendo todas as cinco propriedades de (a) a (e). Em uma concretização, a invenção é uma composição compreendendo (i) um polímero de poliolefina e (ii) um ” negro de acetileno tendo à propriedade (d). Em uma concretização, a invenção é uma composição 7 compreendendo (i) um polímero de poliolefina e (ii) um . negro de acetileno tendo as propriedades de (d) e (a). Em uma concretização, a invenção é uma composição compreendendo (i) um polímero de poliolefina e (ii) um negro de acetileno tendo as propriedades de (d), (a) e (b). Em uma concretização, a invenção é uma composição compreendendo (i) um polímero de poliolefina e (ii) um negro de acetileno tendo as propriedades de (d),(a), (Db) e (e). Em uma concretização, a invenção é uma composição compreendendo (i) um polímero de poliolefina e (ii) 30 à 40 por cento em peso da composição de um negro de acetileno.

Em uma concretização, a invenção é uma camada semicondutora de fio ou cabo compreendendo a composição.

Em uma concretização, a invenção é um fio ou cabo compreendendo a camada semicondutora.

Breve descrição dos desenhos A invenção está geralmente descrita com referência aos ' desenhos para a finalidade de ilustrar certas concretizações apenas, e não com a finalidade de limítar ' 30 a abrangência da invenção.

Nos desenhos, numerais iguais são usados para designar partes iguais ao longo dos mesmos.

A figura 1 é um padrão de difração de raios-X para negro | de acetileno 1 e negro de acetileno 2; e A figura 2 é uma célula unitária tridimensional de | grafita. | Descrição detalhada da concretização preferida

| | 4 ae Rec vce | o aa VÁVEREZC o.

Definições Salvo afirmação em contrário, implícito do contexto, ou | costumeiro na técnica, todas as partes e percentagens são baseadas em peso e todos os métodos de ensaio são correntes a partir da data de depósito desta divulgação. . Para propósitos da prática patentária dos Estados Unidos, o conteúdo de qualquer patente, pedido ou publicação de i patente é integralmente incorporado por referência (ou sua versão norte-americana é assim incorporada por referência), especialmente com relação à divulgação de | definições, (até onde não sejam inconsistentes com quaisquer definições especificamente providas nesta divulgação) e conhecimento geral na técnica.

As faixas numéricas neste descritivo são aproximadas, e assim poderão incluir valores fora da faixa, salvo se indicado em contrário.

Faixas numéricas incluem todos os valores desde e incluindo os valores inferior e superior, em incrementos de uma unidade, contanto que haja uma separação de pelo menos duas unidades entre qualquer valor inferior e qualquer valor superior.

Como exemplo, caso uma propriedade composicional, física, ou outra, tal como, por exemplo, peso molecular, seja de 100 a 1.000, então se pretende que todos os valores individuais, tais como 100, 101, 102, etc., e sub-faixas, tais como 100 aàa 144, 155 a 170, 197 a 200, etc., estejam expressamente enumerados.

Para faixas contendo valores que sejam menores que um ou contendo números fracionários maiores , que um (p.ex., 1,1, 1,5, etc.), uma unidade é considerada como sendo 0,0001, 0,001, 0,01 ou 0O,l, conforme ' 30 apropriada.

Para faixas contendo números de dígitos simples menores que dez (p.ex., l a 5), uma unidade é tipicamente considerada como sendo 0,1. Estes são apenas exemplos do que é pretendido, e todas as possíveis combinações de valores numéricos entre o valor mais baixo e o valor mais alto enumerados, devem ser consideradas como tendo sido expressamente declaradas nesta divulgação.

Faixas numéricas são providas nesta

5 .

". divulgação para, dentre outras coisas, as quantidades dos diversos componentes da composição, os parâmetros do processo, e assemelhados.

“Composição”, “formulação”, e termos semelhantes, significam uma mistura ou mescla de dois ou mais + componentes. No contexto de uma mistura poliuretano mescla de materiais dos quais um recobrimento de cabo ou ' outro artigo de manufatura seja fabricado, a composição inclui todos os componentes da mistura, p.ex. polipropileno, copolímero de polietileno, hidrato metálico e quaisquer outros aditivos tais como catalisadores de cura, antioxidantes, retardantes de chamas, etc. “Polímero” significa um composto polimérico preparado polimerizando monômeros, quer de tipos iguais, quer diferentes. O termo genérico polímero, portanto, engloba o termo homopolímero, geralmente empregado para se referir a polímeros preparados à partir de apenas um tipo de monômero, e o termo interpolímero conforme definido abaixo. “Poliolefina”, “PO” e termos afins significam um polímero derivado de olefinas simples. Muitas poliolefinas são termoplásticas e para os propósitos desta invenção, poderão incluir uma fase borrachosa. Poliolefinas representativas incluem polietileno, polipropileno, polibuteno, poliisopreno e seus diversos interpolímeros. “Polímero baseado em etileno” e termos afins, significam ' um polímero que compreenda um percentual majoritário de monômero de etileno polimerizado (com base no peso total ' 30 de monômeros polimerizáveis), e opcionalmente poderá compreender pelo menos um comonômero polimerizado. Um material “termoplástico” é um polímero linear ou ramificado que possa ser repetidamente amolecido e tornado fluível quando aquecido e retornado a um estado duro quando resfriado até a temperatura ambiente. Este geralmente tem um módulo elástico maior que 68,95 MPa (10.000 psi) usando o método de ASTM D638-72.

a Adicionalmente, termoplásticos podem ser moldados ou extrudados a artigos de qualquer formato predeterminado quando aquecidos até um estado amolecido. Um exemplo de um material termoplástico é um poliuretano termoplástico. “Cabo” e termos afins significam um fio ou fibra ótica . dentro de um isolamento, encapamento ou recobrimento protetor. Tipicamente, um cabo compreende dois ou mais . fios ou fibras óticas ligados uns aos outros; tipicamente em um isolamento, encapamento ou recobrimento protetor. Os fios ou fibras individuais dentro do encapamento poderão estar nus, recobertos ou isolados. Uma combinação de cabos poderá conter ambos fios elétricos e fibras óticas. O cabo, etc. poderá ser projetado para aplicações de baixa, média ou alta tensão. Projetos de cabos típicos estão ilustrados nas patentes U.S. nº 2sB5.246.783,

6.496.629, e 6.714.707. Composição de Blindagem Semicondutora Esta invenção provê uma composição para uso para preparar blindagens ou camadas semicondutoras, a composição compreendendo (1) uma poliolefina e (ii) negro de acetileno tendo características específicas. O componente (a) é uma poliolefina tal como copolímeros de etileno e ésteres insaturados com um teor de éster de pelo menos cerca de 5 por cento em peso com base no peso do copolímero. O teor de éster é frequentemente tão alto quanto 80 por cento em peso. A faixa preferida do teor de éster é de cerca de 10 a 40 por cento em peso. Exemplos . de ésteres insaturados são ésteres de vinila e ésteres de ácidos acrílico e metacrílico. Os etileno/copolímeros 7 30 insaturados são geralmente feitos por processos de alta pressão convencionais. Exemplos de poliolefinas são: polipropileno, polibutadieno, copolímeros de etileno propileno, etileno copoliíimerizado com propileno e diénos, copolímeros de etileno e alfa-olefina tendo de 3 a 20 átomos de carbono tais como copolímeros de etileno/octano, terpolímeros de etileno, alfa-olefina, e um dieno, etileno-buteno,

"s etileno-octeno, etileno acetato de vinila, etileno acrilato de etila, ou poliuretanos termoplásticos.

A poliolefina poderá estar presente em uma quantidade de 30 a 99,6 por cento em peso com base no peso da composição.

A condutividade dos negros-de-fumo está geralmente . correlacionada com sua estrutura morfológica que pode ser caracterizada por diferentes parâmetros experimentais, . particularmente por porosidade, medida por meio de ' absorção de óleo de ftalato de dibutila (DBP). Geralmente negros-de-fumo que têm altos valores de absorção de óleo de DBP têm alta condutividade e são ditos serem “altamente estruturados”. O negro de acetileno usado na invenção tem uma valor de absorção de DBP de 150 a 200 mL/100 g, tipicamente de 160 a 200 mL/100 g, e mais tipicamente de 165 a 185 mL/100 g.

O negro de acetileno tem uma densidade aparente de 0,2 a 0,4 g/ml, tipicamente entre 0,28 e 0,36 g/mL.

O negro de acetileno tem uma adsorção de iodo na faixa entre 85 e 105 mg/g, tipicamente entre 90 e 100 mg/g, e mais tipicamente entre 92 e 96 mg/g.

A figura 1 exibe os padrões de difração de raios-X para um negro de acetileno tendo um valor de absorção de DBP entre 150 e 200 mL/g.

A figura 2 é um diagrama de célula unitária de grafita definindo as direções (100) e (002). O (002) se refere à direção de empilhamento das folhas ou camadas grafíticas.

O tamanho de cristalito ao longo de (002) é obtido a partir do primeiro pico do padrão de . difração de raios-X.

O (100) refere-se à distância entre os dois carbonos na célula unitária grafítica e o * 30 comprimento da ligação C-C é obtido do segundo pico.

O negro de acetileno da corrente invenção tem um tamanho de cristalito ao longo de (002) de menos que 30 À, e um comprimento de ligação C-C ao longo de (100) de menos que 2,42 À.

O negro de acetileno poderá estar presente em uma quantidade de 20 a 50 por cento em peso da composição.

Aditivos convencionais que poderão ser introduzidos na composição são exemplificados por antioxidantes, agentes a de acoplamento, absorventes de ultravioleta, estabilizantes, agentes antiestáticos, pigmentos, corantes, agentes nucleantes, cargas de reforço Ou aditivos de polímero, agentes de deslizamento, plastificantes, adjuvantes de processamento, . lubrificantes, agentes “controladores de viscosidade, agentes de pega, agentes anti-bloqueio, tensoativos, - óleos extensores, desativadores de metal, estabilizadores de voltagem, retardantes de chamas, cargas, agentes reticulantes, aceleradores, e catalisadores, e eliminadores de fumaça. Aditivos e cargas poderão ser adicionados em quantidades variando de menos que cerca de 0,1 a mais que cerca de 50 por cento em peso com base no peso da composição.

Adjuvantes de processamento poderão ser incluídos na formulação para seus fins conhecidos. Portanto, apesar de adjuvantes de processamento não serem necessários para alcançar misturas homogêneas e viscosidade reduzida, eles poderão ser adicionados às composições da presente invenção para adicionalmente intensificar estas propriedades. Por exemplo, os adjuvantes de processamento poderão incluir, mas não estão limitados a, polietileno glicol, estearatos metálicos tais como estearato de zinco e estearato de alumínio, sais de estearato, ácido esteárico, polissiloxanos, estearamida, etileno- bisoleiamida, etileno-bisestearamida, misturas destes e assemelhados. Os adjuvantes de processamento, quando . incorporados às composições da presente invenção, são geralmente usados em quantidades de cerca de 0,1 a 5 por . 30 cento em peso, com base no peso total da composição de polímero. A composição poderá adicionalmente incluir um agente reticulante, preferivelmente em uma quantidade de 0,5 a 5 por cento em peso, com base no peso da composição. Um peróxido orgânico é preferivelmente usado como gerador de radical livre e agente reticulante. Agentes reticulantes de peróxido orgânico úteis incluemy mas não estão

. limitados a, di (ter-butilperoxiisopropil)benzeno, peróxido de dicumila, peróxido de di(ter-butila), e 2,5- dimetil-2,5-di (ter-butilperóxi)hexano.

Diversos outros coagentes e agentes reticulantes poderão também ser usados.

Por exemplo, agentes reticulantes de peróxido . orgânico são divulgados na patente U.S. nº 3.296.189, a divulgação integral da qual sendo aqui incorporada por . referência. . Artigos de Manufatura A formulação poderá ser realizada por meios padrões conhecidos daqueles entendidos no assunto.

Exemplos de equipamentos de formulação são misturadores de batelada internos, tais como misturadores internos Banbury e Bolling.

Alternativamente, misturadores de rosca simples ou roscas duplas poderão ser usados, tais como um misturador contínuo Farrel, um misturador de rosca dupla Werner e Pfleiderer, ou uma extrsora contínua amassadeira Buss.

O tipo de misturador utilizado, e as condições de operação do misturador afetarão as propriedades da composição tais como viscosidade, resistividade volumétrica, e suavidade superficial do extrudado.

Um cabo contendo a composição de blindagem semicondutora da invenção poderá ser preparado em diversos tipos de extrusoras, p.ex., dos tipos de rosca simples ou duplas.

Uma extrusora típica tem uma tremonha na sua extremidade a montante e uma matriz na sua extremidade a jusante.

A tremonha alimenta um cilindro, que contém uma rosca.

Na . extremidade a jusante, entre o fim da rosca e a matriz, poderá haver um conjunto de crivos e uma placa portadora. ' 30 A porção de rosca é considerada com estando dividida em três seções, a seção de alimentação, a seção de compressão, e a seção de dosagem, e duas zonas, à zona de calor posterior e a zona de calor anterior, as seções e zonas correndo de montante para jusante.

Em uma concretização, a composição desta invenção poderá ser aplicada a um cabo como uma camada de recobrimento ou . isolamento em quantidades conhecidas e por métodos

*. conhecidos (por exemplo, com o equipamento e métodos descritos nas patentes U.S. nº 5.246.783 e 4.144.202). Tipicamente, a composição é preparada em uma extrusora- reator equipada com uma matriz de revestimento de cabo e após os componentes da composição estarem formulados, a . composição é extrudada sobre o cabo à medida que o cabo é puxado através da matriz. . Concretizações Específicas ' Composições Exemplo A figura 2 é um diagrama representativo de célula unitária de grafita definindo as direções (100) e (002). A tabela 1 indica o tamanho de cristalito e os comprimentos de ligação C-C obtidos por difração de raios-X para Negro de Acetileno 1 e Negro de Acetileno 2. Tabela 1: Tamanho de cristalito e Comprimento de Ligação C-C de Acetileno 1 e Negro de Acetileno 2 Tamanho de Comprimento de Cristalito ao ligação C-C ao Es aa ao O Negro de Acetileno 2 tem um valor de absorção de DBP de 165 mL/100 gq, uma adsorção de iodo (I2NO) de 94 mg/9g, uma densidade aparente de 0,316 g/mL.

A absorção de DBP é medida de acordo com ASTM D2414-09a Standard Test Method for Carbon-Black-Oil Absorption Number (OAN). A densidade é medida de acordo com ASTM D1513-05e1 Standard Test Method for Carbon Black . Pelleted-Pour Density.

O número de adsorção de iodo é medido de acordo com ASTM D1510-09b, Standard Test Method . for Carbon Black-Iodine Adsorption Number.

A tabela 2 indica às formulações de amostras para oO exemplo comparativo, exemplo 1 e exemplo 2. Todos os exemplos usam um pacote de aditivos incluindo um antioxidante, um adjuvante de processamento, e um agente reticulante.

o Tabela 2: Formulações de Composições para Exemplo Comparativo, Exemplo 1, e Exemplo 2 [| JExemplo Comparativo Ex. 1 Ex. 2] acrilato de etila EEE: : |Negro de Acetileno 2[ 5 |35,27/40,24] . O exemplo comparativo usa um Negro de Acetileno 1 e os exemplos 1 e 2 usam um Negro de Acetileno 2. A figura 1 Ú 5 exibe os padrões de difração de raios-X para Negro de Acetileno 1 e Negro de Acetileno 2. Um difratômetro de raios-X Bruker D-8 Advance 0-0, equipado com uma fonte de tubo selado de cobalto, um monocromator de raio primário e um detector sensível à posição linear Vantec-l, é usado para coletar padrões de difração de raios-X.

O tubo é operado a 30 kV e 50 mA e as amostras são iluminadas por radiação K-alfa 1 de cobalto(comprimento de onda = 1,78897 À). Os dados de difração de raios-X foram coletados de 5 a 100º (208) com uma taxa de varredura de 1,02º/minuto e uma janela detectora de 8º.

As amostras são giradas durante a aquisição de dados.

A análise dos padrões de difração de raios-X resultantes é realizada usando o software de análise de padrão de raios-X JADE V8.5. Os padrões de difração de raios-X são calibrados usando Mo como padrão interno.

Processo de Manufatura As matérias-primas são formuladas usando um misturador de . batelada Farrel Modelo 1D Banbury.

Cada batelada pesando 38,1 1b é misturada durante um total de 5,0 a 6,5 minutos . 25 até atingir uma temperatura interna de 165ºC.

As bateladas fundidas são descarregadas do misturador para dentro de uma extrusora Farrel de rosca única de 8"x 4" tendo uma seção de dosagem de 4” de diâmetro L/D de 11. A extrusora é acoplada a um sistema de pelotização sub- aquático Gala Model MUP-6 equipado com uma placa de matriz capilar de 18 x 0,110” para produzir o composto pelotizado.

o Peróxido é então adicionado ao intermediário resultante, composto termoplástico em bateladas de 300 gramas, pelo seguinte procedimento.

O intermediário de formulação (300 g) é adicionado a um jarro de vidro e colocado em uma estufa a 65ºC durante pelo menos quatro horas.

Peróxido é . adicionado às pelotas no jarro de vidro e rolado durante 5 minutos.

Os jarros são então colocados na estufa da . noite para o dia (aproximadamente 16 horas). As pelotas são então removidas da estufa e prensadas a placas de 8”x8"x0,075" para ensaios.

As placas são duplamente prensadas em uma prensa hidráulica Grenerd.

A prensa é pré-aquecida a 120ºC para a primeira passada a uma baixa pressão de 300 psi durante três minutos a 120ºC.

Após três minutos, o molde é então resfriado bruscamente durante três minutos no ajuste de alta pressão.

O conjunto de molde é removido da prensa, cortado em quatro pedaços usando uma tesoura, e empilhadas as quatro peças no conjunto de molde reconstruído.

A prensa é pré-aquecida a 120ºC para a segunda passada à baixa pressão de 300 psi durante três minutos a 120ºC.

A pressão é então aumentada para 2500 psi durante quinze minutos a 190º.

O molde é então resfriado bruscamente durante cinco minutos no ajuste de alta pressão.

O conjunto de molde é removido da prensa.

Resistividade Volumétrica, Reologia Capilar, e Dados de Extrusão O ensaio de resistividade volumétrica é conduzido em uma . placa reticulada de acordo com ASTM D991. Os dados para os exemplos estão na tabela 3. . 30 Tabela 3: Resistividade volumétrica medida a 90ºC [ Exemplo Comparativolexemplo 1) Exemplo 2 | Os dados de resistividade volumétrica do exemplo 1 exibem condutividade semelhante àquela do exemplo comparativo após 21 dias.

O exemplo 2 tem uma condutividade muito mais alta (resistividade mais baixa) que o exemplo a comparativo. Daí, uma amostra com 38% de negro de acetileno 2 teria uma condutividade mais alta que o exemplo comparativo com o mesmo carregamento e uma resistividade volumétrica entre os valores do exemplo 1 e do exemplo 2.

. O primeiro pico mais amplo no padrão de difração de raios-X do Negro de Acetileno 2 sugere que este está mais . esfoliado que o Negro de Acetileno 1. Conquanto não se : querendo prender à nenhuma teoria, acredita-se que a condutividade mais alta a um carregamento mais baixo de negro-de-fumo seja o resultado da estrutura grafítica mais esfoliada do Negro de Acetileno 2. O comprimento de ligação mais curto do Negro de Acetileno 2 também contribui para uma condutividade mais alta.

A reologia capilar simula o comportamento de fluxo de um fundido de polímero sob condições de extrusão na região de alto cisalhamento. Os ensaios são realizados em um reômetro de extrusão capilar Rosand. O reômetro Rosand é um dispositivo de cilindros duplos que mede a viscosidade de fundido em diversas taxas de alto cisalhamento. A razão de comprimento para diâmetro do reômetro é de 16:1. Pistões são usados para gerar pressão nas amostras de fundidos que estão no cilindro à temperatura constante. Os ensaios são realizados em modo de taxa constante para gerar uma taxa de cisalhamento desejada. Os ensaios são conduzidos a 135ºC para simular temperaturas de fundidos de extrusão máximas típicas. Os resultados de ensaio são . mostrados na tabela 4. Tabela 4: Reologia capilar medida a 135ºC í Exemplo Comparativo] Exemplo 1 Taxa de Viscosidade| Taxa de Viscosidade|Taxa de Viscosidade; isalha-| de Cisa- |Cisalha-| de Cisa- [|Cisalha-| de Cisa- mento lhamento mento lhamento mento lhamento [EM] (Pa.s) (8?) (Pa.s) (8?) (Pa.s) 57,21 2719,61 67,42 975,97 56,45 1426,56 111,11 1916,64 130,96 832,37 109,64 1041,94 216,18 1339,59 254,78 682,26 213,32 837,88 420,75 922,57 496,89 554,59 415,18 677,83 819,31 611,41 965,61 438,44 808,45 562,94 1594,23| 2719,61 1878,92 326,02 1573,12 445,69 a Os exemplos incorporando Negro de Acetileno 2 tendo uma DBP de 165 mL/100 g e um tamanho de cristalito ao longo de (002) de 24 À têm uma viscosidade de cisalhamento mais baixa que o exemplo comparativo que usa Negro de Acetileno 1. - Propriedades de extrusão, incluindo pressão e produção, são conduzidos com um composto pelotizado em uma ' extrusora Brabender com uma L/D de 20:1, rosca dosadora ' de polietileno padrão com *% polegada de diâmetro.

Este ensaio utiliza um pacote de peneiras de malha 400 através de uma matriz de 4 fios durante 60 minutos.

A pressão é registrada no início e no fim de cada amostra.

O pacote de peneiras é trocado para cada amostra durante o ensaio de delta P.

O perfil de temperatura é 120ºC, 120º, e 125ºC para a zona de alimentação 1 à zona de alimentação 3, respectivamente.

A viscosidade mais baixa dos exemplos 1 e 2 resultou em pressão de cabeça de extrusão significativamente mais baixa para amostras experimentais.

A tabela 5 indica pressão de extrusão contra tempo para cada exemplo.

O exemplo 1 e o exemplo 2 resultaram em 40% e 30% menos pressão de extrusão que o exemplo comparativo, respectivamente.

É esperado que à estrutura mais baixa do Negro de Acetileno 2 modificado abaixe a pressão de extrusão.

Entretanto, uma redução de 40% na pressão de extrusão é inesperada; especialmente no exemplo 2 contendo acima de 40% de negro de acetileno. . : Tabela 5: Pressão de cabeça de extrusão ao longo do tempo a 30 RPM de Cabeça |Comparativo 1 2 A taxa de produção dos exemplos 1 e 2, que incluem o Negro de Acetileno 2, em RPMs variáveis, é mais alta que a do exemplo comparativo, que inclui o Negro de Acetileno 1, conforme mostrado na tabela 6. As composições incorporando o Negro de Acetileno 2 têm uma taxa de a produção mais alta que as composições usando o Negro de Acetileno 1. Tabela 6: Produção da extrusora (g/min) versus RPM Fa i . Negro de acetileno com um valor de absorção de DBP de 165 mL/100ge um tamanho de cristalito ao longo de (002) de menos que 24 À melhora significativamente a condutividade e o processamento de materiais de blindagem semicondutora. Uma quantidade menor de negro de acetileno com um valor de absorção de DBP de 165 mL/100 g deu uma condutividade semelhante com um carregamento mais baixo de negro-de-fumo que aquele de materiais de blindagem convencionais. O negro de acetileno com um valor de absorção de DBP de 165 mL/100 g e um tamanho de cristalito de 24 Â inesperadamente resulta em condutividade adequada com carregamentos menores de negro-de-fumo e processamento de extrusão melhorado do que uma amostra de negro de acetileno com um valor de absorção de DBP de 174 mL/100 g e um tamanho de cristalito de 34 À.

Conquanto a invenção tenha sido descrita em certo detalhe com o descritivo acima das concretizações preferidas, este detalhe é para a finalidade primária de ilustração. Muitas variações e modificações poderão ser feitas por . aquele entendido no assunto sem partir do espírito e da abrangência da invenção conforme descrita nas . reivindicações a seguir.

a REIVINDICAÇÕES -

1. Composição de blindagem semicondutora, caracterizada pelo fato de compreender (i) um polímero de poliolefina e (ii) negro de acetileno tendo pelo menos uma das seguintes propriedades: ' (a) uma absorção de óleo de DBP de 150 mL/100 mg a 200 mL/100 mg; ' (b) uma adsorção de iodo de 85 mg/g a 105 mg/g; (c) uma densidade aparente de 0,2 g/ml a 0,4 g/mL; (d) uma tamanho de cristalito ao longo de (002) de menos que 30 À; e (e) um comprimento de ligação carbono-carbono ao longo de (100) de menos que 2,42 À.

2. Composição, de acordo com aàa reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o negro de acetileno ter pelo menos duas das propriedades de (a) a (e).

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o negro de acetileno ter pelo menos três das propriedades de (a) a (e). 4, Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o negro de acetileno ter pelo menos quatro das propriedades de (a) a (e).

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o negro de acetileno ter todas as cinco propriedades de (a) a (e).

6. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o polímero de poliolefina . compreender de 30% p/p a 99,6% p/p da composição.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, ' 30 caracterizada pelo fato de o negro de acetileno compreender de 30% p/p a 45% p/p da composição.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a poliolefina ser um polímero termoplástico.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de à poliolefina ser um polímero baseado em etileno.

o” 10. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a poliolefina ser selecionada de pelo menos um dentre etileno-buteno, etileno-octeno, etíleno acrilato de etila, ou combinações.

11. Composição, de acordo com a reivindicação 1, ' caracterizada pelo fato de a poliolefina ser um copolímero de etileno acrilato de etila. , 12; Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de adicionalmente compreender pelo menos um dentre um adjuvante de processamento, um antioxidante, ou um agente reticulante.

13. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender 30 a 40 por cento em peso, com base no peso da composição, do negro de acetileno.

14. Camada isolante, caracterizada pelo fato de compreender aàa composição de blindagem semicondutora conforme definida na reivindicação 1.

15. Aparelho semicondutor, caracterizada pelo fato de compreender a composição de blindagem semicondutora conforme definida na reivindicação 1.

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É » 1 SS RESUMO O NS " “COMPOSIÇÃO DE BLINDAGEM SEMICONDUTORA, CAMADA ISOLANTE E APARELHO SEMICONDUTOR” A presente invenção se refere a uma composição de blindagem semicondutora compreendendo uma poliolefina e . negro de acetileno tendo pelo menos uma das seguintes propriedades: (a) uma absorção de óleo de DBP de 150 mL/100 mg a 200 mL/100 mg; (b) uma adsorção de iodo de 85 mg/g a 105 mg/g; (Cc) uma densidade aparente de 0,2 g/mL a | 0,4 g/mL; (d) uma tamanho de cristalito ao longo de (002) de menos que 30 À; e (e) um comprimento de ligação carbono-carbono ao longo de (100) de menos que 2,42 À. À ' blindagem semicondutora poderá ser incorporada como uma camada semicondutora e/ou uma aparelhagem semicondutora. .