BR112019014319B1 - Composição espumável, espuma, processo para preparar uma composição de espuma, e, cabo - Google Patents

Composição espumável, espuma, processo para preparar uma composição de espuma, e, cabo Download PDF

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Abstract

A presente invenção refere-se a uma composição espumável que contém (A) um polietileno de alta densidade (HDPE); (B) um polietileno de baixa densidade (LDPE); (C) um HDPE modificado com peróxido; e (D) um nucleador. A presente divulgação também fornece um processo para produzir uma composição de espuma. Adicionalmente, a presente divulgação proporciona uma espuma formada a partir de uma composição espumável, e um cabo com uma camada de isolamento que contém a espuma.

Description

ANTECEDENTES
[001] A presente divulgação refere-se a espumas de polietileno. Em um aspecto, a presente divulgação refere-se a espumas de polietileno úteis como isolamento de telecomunicações enquanto em outro aspecto, a presente divulgação refere-se a cabos coaxiais e de radiofrequência que compreendem espumas de polietileno.
[002] Cabos coaxiais/de radiofrequência feitos de polietileno altamente espumado são amplamente usados como alimentadores de antenas, cabeamento de arranjos de antenas, interconexões de equipamentos, sistemas de telecomunicação móvel, sistemas de transmissão de micro-ondas, sistemas de transmissão de difusão e outros sistemas de comunicação. O rápido desenvolvimento de sistemas de telecomunicação móvel aumentou a demanda dos consumidores por cabos de radiofrequência de alta qualidade com atenuação mínima de sinal e largura de banda mais ampla na faixa de alta frequência (por exemplo, > 2,47 GHz ou > 5 GHz ou > 20 GHz). Como a demanda por alta largura de banda aumenta, os cabos requerem o uso de um dielétrico altamente espumado feito com resinas de polímero, por exemplo, uma poliolefina, com grupos polares mínimos ou aditivos polares e que são econômicos e têm boas propriedades elétricas.
[003] Normalmente, um cabo de alta frequência é feito de um condutor interno cercado por um isolamento de espuma. A resina de base para isolamento é geralmente uma mistura de polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno de baixa densidade de alta pressão (HPLDPE, ou simplesmente, LDPE) e um lote principal de nucleação. Em geral, a razão de HDPE para LDPE é de 70 a 80% de HDPE/30 a 20% de LDPE. O lote principal de nucleação é tipicamente adicionado a cerca de 1 a 3% e é geralmente também baseado em uma resina de LDPE. Devido à menor ramificação na estrutura molecular do HDPE, o fator de dissipação (Df) do HDPE é menor que o LDPE e, como tal, a maioria da resina base para o isolamento de cabos é tipicamente HDPE. Além disso, isso proporciona propriedades mecânicas desejáveis à espuma, tal como alta resistência ao esmagamento. O LDPE, em contraste, aumenta a força geral de fusão da resina base devido à sua estrutura ramificada. No entanto, existe uma necessidade de uma composição espumada com (i) uma razão de extensão maior, (ii) um tamanho de célula mais fina e/ou (iii) uma estrutura de célula mais uniformemente distribuída do que o isolamento de espuma de HDPE/LDPE convencional.
[004] Também existe a necessidade de um isolamento com uma parede fina (por exemplo, < 0,4 mm) com resistência à compressão aprimorada para suportar o processo de cabeamento, incluindo torção e blindagem.
[005] Também existe a necessidade de um isolamento que possa ser espumado com um agente espumante físico em equipamentos típicos de extrusão de espuma.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[006] Em uma modalidade, a presente divulgação proporciona uma composição espumável que compreende (A) um polietileno de alta densidade (HDPE); (B) um polietileno de baixa densidade (LDPE); (C) um HDPE modificado com peróxido; (D) um nucleador; (E) opcionalmente, um aditivo; e (F) opcionalmente, um agente espumante.
[007] Em uma modalidade, a presente divulgação proporciona um processo para preparar uma composição de espuma, o processo compreendendo as etapas de: (i) formar uma composição que compreende: (A) um polietileno de alta densidade (HDPE); (B) um polietileno de baixa densidade (LDPE); (C) um HDPE modificado com peróxido, (D) um nucleador; e (E) aditivo opcional; e (ii) colocar em contato a composição com um agente espumante a uma pressão de 1 MPa a 40 MPa em condições típicas de extrusão.
[008] Em uma modalidade, a presente divulgação proporciona uma espuma formada a partir da composição espumável. Em outra modalidade, a presente divulgação proporciona um cabo que compreende uma camada de isolamento que compreende a espuma.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[009] A Figura 1 é um esquema da extrusora de formação de espuma usada nos exemplos.
[0010] A Figura 2 é um esquema do processo de extrusão reativa usado nos exemplos.
[0011] A Figura 3 é um conjunto de imagens de microscópio eletrônico de varredura (SEM) usadas para calcular os tamanhos das células de algumas das espumas reportadas nos exemplos.
DESCRIÇÃO DETALHADA DEFINIÇÕES
[0012] Para efeito da prática de patente dos Estados Unidos, os conteúdos de qualquer patente, pedido ou publicação de patente são incorporados a título de referência em sua totalidade (ou a versão U.S. equivalente é então incorporada a título de referência) especialmente com relação à divulgação das definições (desde que não inconsistente com quaisquer definições fornecidas especificamente na presente divulgação) e ao conhecimento geral na técnica.
[0013] As faixas numéricas divulgadas no presente documento incluem todos os valores do valor mais baixo ao mais alto e incluindo o mesmo. Paras as faixas que contêm valores explícitos (por exemplo, 1 a 7), qualquer subfaixa entre dois valores explícitos está incluída (por exemplo 1 a 2; 2 a 6; 5 a 7; 3 a 7; 5 a 6; etc.).
[0014] Os termos “que compreende”, “que inclui", “que tem” e derivados dos mesmos não devem excluir a presença de qualquer componente, etapa ou procedimento adicional, independentemente de o mesmo ser ou não divulgado especificamente. A fim de evitar qualquer dúvida, todas as composições reivindicadas através do uso do termo “que compreende" podem incluir qualquer aditivo, adjuvante ou composto adicional, seja polimérico ou não, salvo quando declarado em contrário. Em contraste, o termo “que consiste essencialmente em” exclui do escopo de qualquer recitação subsequente qualquer outro componente, etapa ou procedimento, excetuando aqueles que não são essenciais para operabilidade. O termo “que consiste em” exclui qualquer componente, etapa ou procedimento não delineado ou listado especificamente. O termo “ou”, a menos que declarado em contrário, se refere aos elementos listados individualmente, bem como em qualquer combinação. O uso do singular inclui o uso do plural e vice-versa.
[0015] A menos que declarado em contrário, implícito do contexto ou habitual na técnica, todas as partes e porcentagens são baseadas no peso e todos os métodos de teste são atuais a partir da data de depósito desta divulgação.
[0016] "Aglomerado" e termos semelhantes se referem a uma coleção de duas ou mais partículas agrupadas para constituir um todo. Os aglomerados podem ser de vários tamanhos. Um aglomerado será sempre maior do que as partículas das quais é feito, mas algumas partículas não associadas a um aglomerado particular podem ser maiores que o aglomerado. Na prática da presente divulgação, os aglomerados têm tipicamente menos de um mícron de tamanho, ou menos de 0,5 mícron, ou menos de 0,3 mícron de tamanho.
[0017] "Mistura" ou "mistura de poliolefina" refere-se a uma mistura física íntima (isto é, sem reação) de duas ou mais poliolefinas. Uma mistura pode ou não ser miscível (não separada por fase no nível molecular). Uma mistura pode ou não ser separada por fase. Uma mistura pode ou não conter uma ou mais configurações de domínio, conforme determinado de espectroscopia eletrônica de transmissão, espalhamento de luz, espalhamento de raios X e outros métodos conhecidos na técnica. A mistura pode ser efetuada misturando-se fisicamente as duas ou mais poliolefinas no nível macro (por exemplo, resinas de mistura por fusão ou composição) ou no nível micro (por exemplo, formação simultânea dentro do mesmo reator).
[0018] Um “cabo” é pelo menos um condutor, por exemplo, fio, fibra óptica, etc., dentro de uma camisa ou bainha protetora. Tipicamente, um cabo é formado por dois ou mais fios ou duas ou mais fibras ópticas unidas em uma camisa ou bainha protetora comum. Cabos combinados podem conter tanto fios elétricos quanto fibras ópticas. Os fios ou fibras individuais dentro da camisa ou bainha podem estar expostos, cobertos ou isolados. Projetos de cabos típicos são ilustrados nos documentos n° USP 5.246.783, 6.496.629 e 6.714.707. Um exemplo não limitativo de um cabo é um cabo de radiofrequência (RF) (por exemplo, um cabo coaxial).
[0019] O termo “composição” se refere a uma mistura de materiais que compreende a composição, bem como os produtos de reação e os produtos de decomposição formados a partir dos materiais da composição.
[0020] Um "condutor" é um elemento de formato alongado (fio, cabo, fibra óptica) para transferir energia a qualquer tensão (DC, AC ou transiente). O condutor é tipicamente pelo menos um fio de metal ou pelo menos um cabo metálico (tal como alumínio ou cobre), mas pode ser fibra óptica. O condutor pode ser um único cabo ou uma pluralidade de cabos ligados entre si (isto é, um núcleo de cabo ou um núcleo).
[0021] Um "polímero à base de etileno”, “polímero de etileno" ou “polietileno” é um polímero que contém igual a ou maior que 50% em peso, ou uma quantidade majoritária, de monômero de etileno polimerizado (com base no peso do polímero) e, opcionalmente, pode conter pelo menos um comonômero. O termo genérico "polietileno" inclui assim o homopolímero de polietileno e o interpolímero de polietileno. Exemplos não limitativos de polímeros à base de etileno incluem polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno linear de baixa densidade (LLDPE), polietileno de densidade muito baixa (VLDPE), polietileno de densidade ultrabaixa (ULDPE), polietileno de densidade média (MDPE) e polietileno de alta densidade (HDPE).
[0022] Um "polímero de etileno/α-olefina" é um polímero que contém igual a ou maior 50% em peso, ou uma quantidade majoritária, de etileno polimerizado com base no peso do polímero e um ou mais comonômeros de α-olefina.
[0023] Um "lote principal" é uma mistura concentrada de aditivos em uma resina carreadora. No contexto da presente divulgação, um lote principal compreende uma mistura concentrada de um nucleador em uma resina de poliolefina. O lote principal permite uma adição e dispersão eficientes do nucleador para e na poliolefina. A fabricação e o uso de lotes principais são bem conhecidos pelas pessoas versadas na técnica de produzir e fabricar artigos de plástico e espuma.
[0024] Um “nucleador” ou "agente de nucleação" é uma substância, tipicamente uma pequena partícula, que fornece um sítio ou local para formação de bolhas dentro de um polímero fundido. Agentes de nucleação são usados para intensificar a estrutura de célula dos polímeros espumados.
[0025] “Polímero de olefina", “polímero olefínico", “interpolímero olefínico", "poliolefina" e termos semelhantes referem-se a um polímero derivado de olefinas simples. Uma "poliolefina" contém igual a ou maior que 50% em peso, ou uma quantidade majoritária, de monômero de olefina polimerizada (com base no peso total do polímero) e, opcionalmente, pode conter pelo menos um comonômero. Exemplos não limitantes de monômeros de α-olefina incluem α-olefinas C2, ou C3 a C4, ou C6, ou C8, ou C10, ou C12, ou C16, ou C18 ou C20, tais como etileno, propileno, 1-buteno, 1-hexeno, 4- metil-1-penteno e 1-octeno. Poliolefinas representativas incluem polietileno, polipropileno, polibuteno, poli-isopreno e vários interpolímeros dos mesmos.
[0026] Uma "partícula" é uma massa unitária. As partículas podem ser de vários tamanhos. Uma partícula de fluororresina, por exemplo, uma partícula de PTFE, é uma massa unitária de fluororresina. Duas ou mais partículas de fluororresina agrupadas, isto é, em contato umas com as outras, formam um aglomerado de fluororresina. As partículas de fluororresina da presente divulgação são tipicamente de tamanho inferior a 1 mícron, ou inferior a 0,5 mícron ou inferior a 0,3 mícron.
[0027] Um “polímero” é um composto preparado por monômeros de polimerização, sejam do mesmo tipo ou de um tipo diferente, que, na forma polimerizada, proporciona as “unidades” ou “unidades mer” múltiplas e/ou repetidas que constituem um polímero. "Polímero" inclui homopolímeros, copolímeros, terpolímeros, interpolímeros e assim por diante. “Polímero" também abrange todas as formas de copolímero, por exemplo, aleatório, bloco, etc. O termo “homopolímero" refere-se a polímeros preparados a partir de apenas um tipo de monômero. Um “interpolímero" é um polímero preparado pela polimerização de pelo menos dois tipos diferentes de monômeros ou comonômeros. “Interpolímero” inclui, mas não se limita a, copolímeros (que geralmente se referem a polímeros preparados a partir de dois tipos diferentes de monômeros ou comonômeros), terpolímeros (que geralmente se referem a polímeros preparados a partir de três diferentes tipos de monômeros ou comonômeros), tetrapolímeros (que geralmente se referem a polímeros preparados a partir de quatro tipos diferentes de monômeros ou comonômeros) e semelhantes. Os termos “polímero de etileno/α-olefina” são indicativos de um copolímero conforme descrito acima preparado a partir de polimerização de etileno e um ou mais monômeros de α-olefina polimerizáveis adicionais. Observa-se que, embora um polímero seja muitas vezes mencionado como sendo “produzido a partir de” um ou mais monômeros especificados, “à base de” de um monômero especificado ou tipo de monômero, “que contém” um teor de monômero especificado, ou similares, nesse contexto, o termo “monômero” é entendido em referência ao remanescente polimerizado do monômero especificado e não às espécies não polimerizadas. Em geral, os polímeros no presente documento são mencionados como sendo à base de “unidades” que são a forma polimerizada de um monômero correspondente.
[0028] Uma "composição de poliolefina" é uma composição que compreende pelo menos uma poliolefina. Uma composição de poliolefina inclui misturas de poliolefinas.
[0029] Uma "bainha" é um termo genérico e, quando usado em relação a cabos, inclui coberturas ou camadas de isolamento, jaquetas de proteção e semelhantes.
[0030] Um “fio” é um único filamento de metal condutor, por exemplo, cobre ou alumínio, ou um único filamento de fibra óptica.
[0031] Uma “partícula não aglomerada" é uma partícula não associada a outra partícula de tipo semelhante. As partículas não aglomeradas incluem tanto partículas que se dissociaram de um aglomerado quanto partículas que não foram associadas a um aglomerado.
[0032] A presente divulgação fornece uma composição e ainda uma composição de poliolefina. Em uma modalidade, a composição é uma composição espumável. A composição inclui: (A) um polietileno de alta densidade (HDPE); (B) um polietileno de baixa densidade (LDPE); (C) um HDPE modificado com peróxido; (D) um nucleador; (E) opcionalmente, um aditivo; e (F) opcionalmente, um agente de formação de espuma.
A. POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE (HDPE)
[0033] A presente composição inclui um polietileno de alta densidade. Um "polietileno de alta densidade" (ou "HDPE") é um polímero à base de etileno com uma densidade de pelo menos (>) 0,940 g/cm3, ou de pelo menos (>) 0,940 g/cm3 a 0,980 g/cm3. O HDPE tem um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,1 g/10 min. a 25 g/10 min. O HDPE exclui HDPE modificado com peróxido. Em outras palavras, o HDPE e o HDPE modificado com peróxido são dois componentes separados que são distintos um do outro.
[0034] O HDPE pode incluir etileno e, opcionalmente, um ou mais monômeros de α-olefina C3-C20 ou C4-C20. O comonômero (ou comonômeros) pode ser linear ou ramificado. Exemplos não limitativos de comonômeros adequados incluem propileno, 1-buteno, 1-penteno, 4-metil-1- penteno, 1-hexeno e 1-octeno. O HDPE pode ser preparado com quaisquer catalisadores de Ziegler-Natta, à base de cromo, de geometria restrita ou de metaloceno em reatores de pasta, reatores de fase gasosa ou reatores de solução. O copolímero de etileno/α-olefina C3-C20 inclui pelo menos 50 por cento em peso de etileno polimerizado no mesmo, ou pelo menos 70 por cento em peso, ou pelo menos 80 por cento em peso, ou pelo menos 85 por cento em peso, ou pelo menos 90 por cento em peso, ou pelo menos 95 por cento em peso de etileno na forma polimerizada, com base no peso total do copolímero de etileno/α-olefina C3-C20. O restante do copolímero de etileno/α-olefina C3-C20 é derivado de unidades de copolímero de α-olefina C3-C20.
[0035] Exemplos não limitativos de HDPE adequado incluem ELITE 5960G, HDPE KT 10000 UE, HDPE KS 10100 UE, HDPE 35057E e HDPE DGDA-6944 NT, cada um disponível junto à The Dow Chemical Company Midland, Michigan, USA; e SURPASS® disponível junto à Nova Chemicals Corporation, Calgary, Alberta, Canadá.
[0036] Em uma modalidade, o HDPE é um copolímero de etileno/α- olefina com uma densidade de 0,950 g/cm3 a 0,980 g/cm3 e um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,1 g/10 min. a 10 g/10 min. Em uma modalidade, o HDPE tem uma densidade de 0,960 g/cm3 a 0,980 g/cm3 e um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,1 g/10 min. a 10 g/10 min.
[0037] Em uma modalidade, o HDPE é um homopolímero de etileno com uma densidade de pelo menos (>) 0,940 g/cm3 a 0,980 g/cm3 e um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,1 g/10 min a 25 g/10 min.
[0038] HDPE adequado para uso aqui pode ter uma, algumas ou todas as propriedades a seguir: (a) uma densidade de 0,940 g/cm3, ou 0,945 g/cm3, ou 0,950 g/cm3 a 0,955 g/cm3, ou de 0,960 g/cm3 a 0,965 g/cm3, ou 0,970 g/cm3, ou 0,975 g/cm3 ou 0,980 g/cm3; (b) um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,1 g/10 min, ou 1,0 g/10 min, 2,0 g/10 min, ou 5,0 g/10 min, ou 6,0 g/10 min a 8,0 g/10 min, ou 10,0 g/10 min, ou 15,0 g/10 min, ou 18,0 g/10 min, ou 20 g/10 min ou 25 g/10 min; e/ou (c) um teor de etileno de 50% em peso, ou superior a 50% em peso, ou 51% em peso, ou 55% em peso, ou 60% em peso, ou 65% em peso, ou 70% em peso, ou 75% em peso a 80% em peso, ou 85% em peso, ou 90% em peso, ou 95% em peso, ou 98% em peso, ou menos de 100% em peso, ou 100% em peso de monômero de etileno polimerizado (com base no peso total do HDPE).
[0039] Em várias modalidades, o HDPE tem pelo menos duas ou todas as propriedades (a) a (c).
[0040] Em uma modalidade, o HDPE tem uma densidade de 0,940 g/cm3 a 0,980 g/cm3, ou de 0,950 g/cm3 a 0,980 g/cm3, ou de 0,965 g/cm3 a 0,975 g/cm3 e um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,01 g/10 min a 25 g/10 min, ou de 1 g/10 min a 20 g/10 min, ou de 5 g/10 min a 15 g/10 min.
[0041] Em uma modalidade, a composição inclui de 50% em peso, ou 55% em peso, ou 60% em peso, ou 69% em peso, ou 70% em peso, ou 75% em peso, ou 80% em peso, ou 85% em peso, ou 90% em peso, ou 95% em peso de HDPE, com base no peso total da composição. Em outra modalidade, a composição inclui de 50% em peso a 95% em peso, ou de 55% em peso a 90% em peso, ou de 60% em peso a 85% em peso, ou de 60% em peso a 80% em peso de HDPE, com base no peso total da composição.
[0042] O HDPE pode compreender uma ou mais modalidades aqui divulgadas.
B. POLIETILENO DE BAIXA DENSIDADE (LDPE)
[0043] A presente composição inclui um polietileno de baixa densidade. Um "polietileno de baixa densidade" (ou "LDPE") é um polímero à base de etileno com uma densidade de 0,910 g/cm3 a 0,925 g/cm3, ou 0,935 g/cm3 ou inferior a 0,940 g/cm3.
[0044] Um exemplo não limitativo de um LDPE adequado é um LDPE de alta pressão. Um "LDPE de alta pressão" é um homopolímero de etileno de baixa densidade com uma densidade de 0,910 g/cm3 a menos de 0,940 g/cm3 produzido por meio de polimerização por radicais livres sob alta pressão. O LDPE de alta pressão pode ser produzido via polimerização por radicais livres. Um exemplo não limitativo de um LDPE de alta pressão adequado é divulgado na Publicação Internacional No. WO 2012/177299, aqui incorporada na sua totalidade.
[0045] O LDPE pode incluir etileno; opcionalmente, um ou mais comonômeros de α-olefinas C3-C20, ou C3-C10, ou C4-C20 ou C3-C4; e opcionalmente um ou mais de comonômeros de acrilato de etila, acetato de vinila e vinil silano. O copolímero de LDPE inclui pelo menos 50 por cento em peso de etileno polimerizado no mesmo, ou pelo menos 70 por cento em peso, ou pelo menos 80 por cento em peso, ou pelo menos 85 por cento em peso, ou pelo menos 90 por cento em peso, ou pelo menos 95 por cento em peso de etileno na forma polimerizada, com base no peso total do copolímero LDPE. O restante do copolímero de LDPE é derivado de unidades de α- olefina C3-C20, acrilato de etila, acetato de vinila e/ou comonômero de vinil silano.
[0046] Exemplos não limitantes de LDPE adequado incluem resinas de Polietileno de Baixa Densidade DOW, tais como LDPE DFDB-1258 NT, disponível junto à The Dow Chemical Company e, em geral, qualquer resina de índice de fluxo de fusão fracionário (MFI) para uso em sacolas de serviço pesado ou filmes agrícolas, tais como aqueles disponíveis junto à Borealis, Basel, Sabic e outros.
[0047] Em uma modalidade, o LDPE, tal como um LDPE de alta pressão, tem uma densidade de 0,915 g/cm3 a 0,925 g/cm3 e um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,15 g/10 min. a 50 g/10 min. Em uma modalidade, o LDPE tem uma densidade de 0,920 g/cm3 a 0,925 g/cm3 e um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,15 g/10 min. a 10 g/10 min.
[0048] Em uma modalidade, o LDPE é um homopolímero de etileno com uma densidade de 0,915 g/cm3 a 0,925 g/cm3 e um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,15 g/10 min a 50 g/10 min.
[0049] LDPE adequado para uso aqui pode ter uma, algumas ou todas as propriedades a seguir: (a) uma densidade de 0,915 g/cm3, ou 0,918 g/cm3, ou 0,920 g/cm3 a 0,922 g/cm3 ou 0,925 g/cm3; e/ou (b) um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,15 g/10 min, ou 1,0 g/10 min a 2 g/10 min, ou 10 g/10 min, ou 20 g/10 min, ou 30 g/10 min, ou 40 g/10 min ou 50 g/10 min; e/ou (c) um teor de etileno de 50% em peso, ou superior a 50% em peso, ou 51% em peso, ou 55% em peso, ou 60% em peso, ou 65% em peso, ou 70% em peso, ou 75% em peso a 80% em peso, ou 85% em peso, ou 90% em peso, ou 95% em peso, ou 98% em peso, ou menos de 100% em peso, ou 100% em peso de monômero de etileno polimerizado (com base no peso total do LDPE).
[0050] Em várias modalidades, o LDPE tem pelo menos duas ou todas as propriedades (a) a (c).
[0051] Em uma modalidade, o LDPE tem uma densidade de 0,915 g/cm3 a 0,925 g/cm3, ou de 0,918 g/cm3 a 0,922 g/cm3 e um índice de fusão (190 °C/2,16 kg) de 0,15 g/10 min a 50 g/10 min, ou de 1,0 g/10 min a 20 g/10 min.
[0052] Em uma modalidade, a composição inclui de 5% em peso, ou 10% em peso, ou 15% em peso, ou 20% em peso, ou 25% em peso, ou 28% em peso a 30% em peso, ou 35% em peso, ou 40% em peso, ou 45% em peso, ou 50% em peso de LDPE, com base no peso total da composição. Em uma outra modalidade, a composição inclui de 5% em peso a 50% em peso, ou de 5% em peso a 30% em peso, ou de 15% em peso a 30% em peso de LDPE, com base no peso total da composição.
[0053] O LDPE pode compreender uma ou mais modalidades divulgadas aqui.
[0054] Em uma modalidade, o HDPE e o LDPE são combinados para formar uma "mistura de HDPE/LDPE" antes da incorporação na presente composição. A mistura de HDPE/LDPE exclui o HDPE modificado com peróxido e o nucleador. Em uma modalidade, a mistura de HDPE/LDPE contém de 45% em peso, ou 50% em peso, ou 55% em peso, ou 60% em peso, ou 65% em peso, ou 70% em peso a 75% em peso, ou 80% em peso, ou 85% em peso, ou 90% em peso, ou 95% em peso de HDPE e uma quantidade recíproca, ou de 5% em peso, ou 10% em peso, ou 15% em peso, ou 20% em peso, ou 25% em peso a 30% em peso, ou 35% em peso, ou 40% em peso, ou 45% em peso, ou 50% em peso, ou 55% em peso de LDPE, com base no peso total da mistura de HDPE/LDPE. Em uma modalidade, a mistura de HDPE/LDPE consiste em HDPE e LDPE. Em outra modalidade, uma quantidade menor, por exemplo, de 0,1% em peso, ou 1% em peso a 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso, ou 5% em peso de um ou mais outros polímeros, por exemplo, um ou mais outras poliolefinas, tais como polipropileno, podem estar presentes na mistura de HDPE/LDPE.
[0055] A mistura de HDPE/LDPE pode compreender uma ou mais modalidades aqui divulgadas.
C. HDPE MODIFICADO COM PERÓXIDO
[0056] A presente composição inclui um HDPE modificado com peróxido. Um "HDPE modificado com peróxido" é um HDPE que foi fundido em mistura com um peróxido de tal forma que o peróxido age como um agente modificador de reologia de tal forma que a reologia do HDPE é alterada, mas não reticulada no entendimento comum para resultar em uma resina termofixa. Em outras palavras, o HDPE modificado com peróxido ainda é processável por fusão. Um exemplo não limitativo de um processo de mistura de fusão adequado é um processo de extrusão. O HDPE pode ser qualquer HDPE anteriormente divulgado aqui.
[0057] Um exemplo não limitativo de um peróxido adequado é um peróxido de dialquila. Exemplos não limitantes de peróxidos de dialquila adequados incluem peróxido de dicumila; peróxido de di-t-butila; peróxido de t-butil cumila; 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)-hexano; 2,5-dimetil-2,5- di(terc-amilperoxi)-hexano; 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperóxi)hexino-3,2,5- dimetil-2,5-di(terc-amilpero-xi)-hexino-3; α,α-di[(terc-butilperoxi)-isopropil]- benzeno; peróxido de di-t-amila (DTAP); 1,3,5-tri-[(terc-butilperoxi)- isopropil]benzeno; 1,3-dimetil-3-(terc-butilperóxi)butanol; 1,3-dimetil-3- (terc-amilperoxi)butanol; e misturas de dois ou mais desses peróxidos. Em uma modalidade, o peróxido é selecionado de peróxido de di-t-amila (DTAP); 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)-hexano; peróxido de dicumila; e combinações dos mesmos. Em outra modalidade, o peróxido é peróxido de di- t-amila (DTAP).
[0058] Em uma modalidade, o HDPE modificado com peróxido é formado por mistura por fusão, tal como por extrusão, de 99% em peso, ou 99,2% em peso a 99,5% em peso, ou 99,9% em peso de HDPE e de 0,05% em peso, ou 0,1% em peso, ou 0,5% em peso a 0,8% em peso, ou 1,0% em peso de peróxido, com base na quantidade combinada de HDPE e peróxido. Em uma modalidade, todos, ou substancialmente todos, os peróxidos reagem com o HDPE durante a mistura por fusão, de modo que o HDPE modificado com peróxido contenha 0% em peso, ou de 0% em peso a menos de 0,01% em peso de peróxido.
[0059] Em uma modalidade, a composição inclui de 2% em peso, ou 3% em peso, 4% em peso a 5% em peso, ou de 6% em peso, ou 7% em peso, ou 8% em peso, ou 9% em peso, ou 10% em peso de HDPE modificado com peróxido, com base no peso total da composição. Em outra modalidade, a composição inclui de 2% em peso a 10% em peso de HDPE modificado com peróxido, com base no peso total da composição.
[0060] O HDPE modificado com peróxido pode compreender uma ou mais modalidades aqui divulgadas.
D. NUCLEADOR
[0061] A presente composição inclui um nucleador. Exemplos não limitativos de nucleador adequado incluem fluororresinas, nitreto de boro, alumina, sílica, poli(4-metilpenteno), zircônia, talco, azodicarbonamida (ADCA) e 4,4'-oxibenzenossulfonil-hidrazida (OBSH). Em uma modalidade, o nucleador é selecionado de uma fluororresina, nitreto de boro, ADCA, sílica, poli(4-metilpenteno) e combinações dos mesmos.
[0062] A fluororresina pode ser vários polímeros incluindo um homopolímero e um copolímero de monômeros contêm flúor. Exemplos não limitativos de fluororresinas adequadas incluem politetrafluoretileno (PTFE), copolímero de tetrafluoroetileno éter perfluoroalquil vinílico (PFA), copolímero de etileno-tetrafluoroetileno (ETFE), copolímero de tetrafluoroetileno-hexafluoropropileno (FEP), copolímero de tetrafluoroetileno-etileno, fluoreto de polivinilideno (PVdF), policlorotrifluoroetileno (PCTFE), copolímero de clorotrifluoroetileno-etileno (ECTFE) e semelhantes. Em uma modalidade, o nucleador é uma fluororresina selecionada de PTFE, PFA, ETFE e combinações desses. Em outra modalidade, o nucleador é uma fluororresina que é PTFE.
[0063] Em uma modalidade, a fluororresina é preparada por polimerização em dispersão (em oposição à polimerização em suspensão). A polimerização por dispersão produz tipicamente partículas de fluororresina de tamanho submicrométrico, por exemplo, 0,1 a 0,3 mícron, e essas partículas tendem a se aglomerar, muitas vezes em aglomerados de 5 mícrons ou maiores em tamanho. Uma modalidade na prática do processo compreende a etapa de reduzir o tamanho de tais aglomerados de fluororresina para aglomerados de tamanho submicrométrico e/ou para as partículas submicrométricas individuais que formam o aglomerado, essa redução de tamanho realizada antes da formação de espuma na mistura do nucleador de fluororresina, HDPE, LDPE e HDPE modificado com peróxido. Em uma modalidade, o nucleador de fluororresina, HDPE, LDPE e HDPE modificado com peróxido são misturados, de um modo preferido, misturados em lotes, após os aglomerados de fluororresina terem sofrido redução do tamanho.
[0064] Embora o formato das partículas de fluororresina, tipicamente na forma a granel de um pó, não seja particularmente limitado, é preferível que as partículas e os aglomerados sejam primeiramente semelhantes a esfera na forma para produzir uma espuma que compreende células finas e superiores em formação de espuma uniforme.
[0065] As partículas de fluororresina, particularmente aquelas com menos de um mícron de tamanho, tendem a aglomerar. Em uma modalidade, o nucleador é pelo menos uma fluororresina (por exemplo, PTFE). Alguns pós de fluororresina comercialmente disponíveis, particularmente aqueles feitos por polimerização de dispersão, compreendem uma alta concentração de aglomerados de pelo menos 5 microns (μm) de tamanho, por exemplo, diâmetro. Tipicamente, o tamanho dos aglomerados varia de 4 a 50 mícrons, mais tipicamente de 5 a 20 mícrons e ainda mais tipicamente de 5 a 15 mícrons. Tipicamente, a quantidade de partículas de nucleador de pelo menos 5 μm em tamanho nesses pós é de pelo menos 80%, mais tipicamente de pelo menos 82% e ainda mais tipicamente de pelo menos 85%. Esses pós não dispersam bem em muitas poliolefinas, por exemplo, HDPE e/ou LDPE.
[0066] Embora as partículas de fluororresina aglomeradas, isto é, aglomerados, possam ser usadas na prática desta divulgação (sujeito à distribuição de tamanho inferior a um mícron, preferivelmente inferior a 0,5 mícron e mais preferencialmente inferior a 0,3 mícron), o uso de partículas não aglomeradas é preferido. Consequentemente, os nucleadores de fluororresina são tipicamente partículas não aglomeradas que podem ser misturadas com aglomerados que eram originalmente de tamanho submicrométrico ou que foram reduzidos em tamanho de mais do que um mícron a menos de um mícron. A prática da divulgação pode tolerar a presença de alguns (por exemplo, menos de 10%, ou 9%, ou 8%, ou 7%, ou 6%, ou 5%, ou 4%, ou 3%, ou 2%, ou 1% do total de partículas e/ou aglomerados misturados com as poliolefinas) partículas e/ou aglomerados que são maiores que um mícron de tamanho, mas quanto menor a quantidade de tais partículas e/ou aglomerados, melhor será a dispersão das partículas e aglomerados no HDPE, LDPE e HDPE modificado com peróxido e o mais uniformemente distribuído são os tamanhos das células no produto espumado.
[0067] As partículas aglomeradas podem ser separadas umas das outras por qualquer meio convencional, por exemplo, trituração, mistura ou agitação (tipicamente a uma velocidade relativamente elevada), etc. Em uma modalidade, o nucleador de fluororresina que compreende aglomerados de um mícron ou superior, tipicamente de 3, ou 4 ou 5 mícrons ou mais, é submetida a qualquer procedimento, tratamento, etc. que reduzirá a maioria, de preferência 80%, 82%, 85%, 90% ou mais, desses aglomerados a partículas não aglomeradas de menos de um mícron em tamanho, ou aglomerados de tamanho inferior a um mícron antes de o nucleador ser misturado com o HDPE, LDPE, HDPE modificado com peróxido ou combinações desses.
[0068] Em uma modalidade, o nucleador de fluororresina que compreende aglomerados de um mícron ou maiores, tipicamente de 3 ou 4 ou 5 mícrons ou maiores, é primeiro misturado com a poliolefina para formar um lote principal e, em seguida, o lote principal é submetida a qualquer procedimento, tratamento, etc. que reduzirá a maioria, de preferência 80%, 82%, 85%, 90% ou mais, desses aglomerados a partículas não aglomeradas de menos de um mícron de tamanho, ou aglomerados de tamanho inferior a um mícron de tamanho. Tipicamente, o lote principal compreende de 1% em peso a 50% em peso, mais tipicamente de 5% em peso a 50% em peso e ainda mais tipicamente de 10% em peso a 20% em peso de nucleador, e de 50% em peso a 99% em peso, mais tipicamente de 70% em peso a 95% em peso e ainda mais tipicamente de 80% em peso a 90% em peso de poliolefina. Após o lote principal ser submetido ao procedimento, tratamento, etc. de redução de tamanho de fluororresina, o lote principal é misturado com o HDPE, LDPE e HDPE modificado com peróxido para ser espumado sob condições e por um período de tempo suficiente para dispersar uniformemente as partículas não aglomeradas e aglomerados dentro do HDPE, LDPE e HDPE modificado com peróxido antes de iniciar o processo de formação de espuma. Um exemplo não limitativo de um lote principal adequado que contém um nucleador é um lote principal que contém um nucleador de fluororresina (por exemplo, PTFE) e um homopolímero de etileno.
[0069] Em uma modalidade, o nucleador de fluororresina que compreende aglomerados de um mícron ou maiores, tipicamente de 3 ou 4 ou 5 mícrons ou maiores, é primeiro misturado com o HDPE, LDPE e HDPE modificado com peróxido ou combinações dos mesmos, na quantidade desejada para a prática do processo de formação de espuma e, depois, a mistura é submetida a qualquer procedimento, tratamento, etc. por uma quantidade de tempo suficiente que tanto (1) reduzirá a maioria, preferencialmente 80%, 82%, 85%, 90% ou mais desses aglomerados a partículas não aglomeradas de tamanho menor que um mícron ou aglomerados com tamanho menor que um mícron quanto (2) dispersará de modo substancialmente uniforme essas partículas não aglomeradas e aglomerados reduzidos dentro do HDPE, LDPE e/ou HDPE modificado com peróxido antes de o processo de formação de espuma começar.
[0070] O nucleador, particularmente PTFE da distribuição de tamanho de partícula descrita acima, pode ser adicionado ao HDPE, LDPE, HDPE modificado com peróxido ou combinações dos mesmos, por qualquer meio convencional. O nucleador pode ser adicionado puro, em combinação com um ou mais outros aditivos, por exemplo, antioxidante, estabilizador de célula, etc., ou como parte de um lote principal. O nucleador é misturado com o HDPE, LDPE e/ou HDPE modificado com peróxido para alcançar uma dispersão essencialmente homogênea de nucleador HDPE, LDPE e/ou HDPE modificado com peróxido, para este fim, mistura de batelada, por exemplo, através do uso de uma amassadeira BUSSTM, é tipicamente preferida à mistura em uma extrusora. Se o nucleador é primeiro misturado com HDPE, LDPE e/ou HDPE modificado com peróxido em uma extrusora, então é tipicamente adicionado ao HDPE, LDPE e/ou HDPE modificado com peróxido antes da injeção do agente espumante para formar espuma.
[0071] Em uma modalidade, o nucleador é composto de forma homogênea com o LDPE para produzir um LDPE nucleado e o LDPE nucleado é introduzido em uma extrusora de formação de espuma juntamente com o HDPE e o HDPE modificado com peróxido.
[0072] Em uma modalidade, o nucleador é composto de forma homogênea com o HDPE para produzir um HDPE nucleado e o HDPE nucleado é introduzido em uma extrusora de formação de espuma juntamente com o LDPE e o HDPE modificado com peróxido.
[0073] Em uma modalidade, o nucleador é composto de forma homogênea com o HDPE modificado com peróxido para produzir um HDPE modificado com peróxido nucleado, e o HDPE modificado com peróxido nucleado é introduzido em uma extrusora de formação de espuma juntamente com o LDPE e o HDPE.
[0074] Em uma modalidade, o nucleador é introduzido em uma extrusora de formação de espuma com o LDPE, o HDPE e o HDPE modificado com peróxido. Em outra modalidade, o nucleador, o LDPE, o HDPE e o HDPE modificado com peróxido são alimentados simultaneamente em uma extrusora de formação de espuma. O nucleador pode ou não ser parte de um lote principal.
[0075] O tamanho de partícula pode ser determinado por qualquer método conhecido na técnica. Em uma modalidade, a determinação do tamanho de partícula e proporção (% em número) de pó de fluororresina pode ser determinada como se segue. Uma dispersão que compreende um pó de fluororresina obtido por um tratamento de dispersão durante cerca de 2 minutos sob ultrassonicação de cerca de 35 a 40 kHz e etanol, em que o pó de fluororresina está contido em uma quantidade para fazer uma permeação de laser (proporção de luz de saída para luz incidente) da dispersão de 70 a 95%, é submetida a um analisador de tamanho de partícula microtrack sob refração relativa (a determinação é feita com base na razão de difração (cerca de 0,99) de pó de fluororresina para aquela de etanol ou de acordo com a medida do analisador de tamanho de partícula acima mencionado que é a mais próxima da razão (por exemplo, 1,02)) e modo de medição da célula tipo fluxo para determinar o tamanho de partícula (D1, D2, D3...) de partículas individuais e o número (N1, N2, N3...) de partículas que têm cada tamanho de partícula baseado na difração óptica do laser. Nesse caso, o tamanho de partícula (D) de partículas individuais é automaticamente medido pelo analisador de tamanho de partícula microtrack, em que partículas que têm vários formatos são medidas em termos dos diâmetros das esferas correspondentes. Portanto, a proporção (% em número) do tamanho de partícula D1 é expressa pela percentagem do número dessas partículas (N1) para o número de todas as partículas (∑N). A proporção das partículas que têm um tamanho de partícula de 0,1 a 0,5 μm é expressa pela percentagem do número das partículas que têm um tamanho de partícula de 0,1 a 0,5 μm para o número total das partículas existentes (∑N). De modo semelhante, a proporção das partículas que têm um tamanho de partícula não inferior a 5 μm é expressa pela percentagem do número das partículas que têm um tamanho de partícula não inferior a 5 μm para o número total das partículas existentes (∑N). Por outro lado, o tamanho de partícula médio do nucleador da presente invenção pode ser calculado com o uso do número total de partículas existentes (∑N) e o total do produto do cubo do tamanho de partícula das respectivas partículas e o número total de partículas existentes (∑ND3) de acordo com a seguinte fórmula Tamanho de Partícula Médio (μm) = (∑ND3/∑N)1/3.
[0076] O cálculo do tamanho de partícula é ainda ilustrado na USP 6.121.335.
[0077] Em uma modalidade, a composição inclui de 0,1% em peso, ou 0,15% em peso, ou 1,0% em peso a 1,5% em peso, ou 2,0% em peso, ou 3,0% em peso, ou 4,0% em peso ou 5% em peso de nucleador, com base no peso total da composição. Em outra modalidade, a composição inclui de 0,1% em peso, ou 1,5% em peso a 5% em peso, ou de 1,0% em peso a 3,0% em peso de nucleador, com base no peso total da composição.
[0078] Em uma modalidade, a composição inclui de 0,1% em peso, ou 0,15% em peso, ou 1,0% em peso a 1,5% em peso, ou 2,0% em peso, ou 3,0% em peso, ou 4,0% em peso ou 5% em peso, com base no peso total da composição. Em outra modalidade, a composição inclui de 0,1% em peso, ou 1,5% em peso a 5% em peso, ou de 1,0% em peso a 3,0% em peso de lote principal de nucleador, com base no peso total da composição.
[0079] O nucleador pode compreender uma ou mais modalidades divulgadas aqui.
E. ADITIVOS
[0080] Em uma modalidade, a composição inclui um ou mais aditivos. Aditivos representativos incluem, mas sem limitação, auxiliares de processamento, lubrificantes, estabilizadores (antioxidantes), auxiliares de formação de espuma, tensoativos, auxiliares de fluxo, agentes de controle de viscosidade, agentes corantes, inibidores de cobre e semelhantes. Esses aditivos podem ser adicionados aos HDPE, LDPE e/ou HDPE modificado com peróxido antes ou durante o processamento. A quantidade de qualquer aditivo particular na composição é tipicamente de 0,01 a 1% em peso, mais tipicamente de 0,01 a 0,5% em peso e ainda mais tipicamente, de 0,01 a 0,3% em peso, e a quantidade total de aditivos na composição, se presente, é tipicamente de 0,01 a 5% em peso, mais tipicamente de 0,01 a 2% em peso e ainda mais tipicamente de 0,01 a 1% em peso, com base no peso total da composição.
F. AGENTE DE FORMAÇÃO DE ESPUMA
[0081] Em uma modalidade, a composição inclui um agente de formação de espuma. O agente de formação de espuma é um ou mais adequados para a temperatura de extrusão, condições de formação de espuma, método de formação de espuma e semelhantes. Quando uma camada de espuma isolante na forma final for formada simultaneamente com a formação de extrusão, por exemplo, um gás inerte, tal como nitrogênio, um gás de carbono (por exemplo, CO, CO2, etc.), hélio, argônio e semelhantes; hidrocarboneto, tal como metano, propano, butano, pentano e semelhantes; hidrocarbonetos halogenados, tais como diclorodifluorometano, dicloromonofluorometano, monoclorodifluorometano, tricloromonofluorometano, monocloropentafluoroetano, triclorotrifluoroetano e semelhantes são usados. A quantidade do agente de formação de espuma a ser usado pode variar. Em uma modalidade, o agente de formação de espuma está presente em uma quantidade de 0,001 a 0,1 parte em peso ou 0,005 a 0,05 parte em peso, por 100 partes em peso da composição de polímero (incluindo os HDPE, HDPE e HDPE modificado com peróxido) a ser espumada. O agente de formação de espuma pode ser misturado com um polímero orgânico a ser espumado antecipadamente ou pode ser fornecido a uma extrusora a partir de uma abertura de fornecimento de agente de formação de espuma formada no cilindro da extrusora.
G. COMPOSIÇÃO
[0082] A presente divulgação fornece uma composição. Em uma modalidade, a composição é uma composição espumável. A composição inclui: (A) um polietileno de alta densidade (HDPE); (B) um polietileno de baixa densidade (LDPE); (C) um HDPE modificado com peróxido; (D) um nucleador; (E) opcionalmente, um aditivo; e (F) opcionalmente, um agente de formação de espuma.
[0083] Em uma modalidade, a composição e ainda a composição espumável incluem: (A) de 50% em peso, ou 55% em peso, ou 60% em peso a 69% em peso, ou 70% em peso, ou 75% em peso, ou 80% em peso, ou 85% em peso, ou 90% em peso, ou 95% em peso de HDPE; (B) de 5% em peso, ou 10% em peso, ou 15% em peso, ou 20% em peso, ou 25% em peso, ou 28% em peso a 30% em peso, ou 35% em peso, ou 40% em peso, ou 45% em peso, ou 50% em peso de LDPE; (C) de 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso a 5% em peso, ou 6% em peso, ou 7% em peso, ou 8% em peso, ou 9% em peso, ou 10% em peso de HDPE modificado com peróxido (por exemplo, HDPE modificado com DTAP); (D) de 0,1% em peso, ou 0,15% em peso, ou 1,0% em peso a 1,5% em peso, ou 2,0% em peso, ou 3,0% em peso, ou 4,0% em peso ou 5% em peso de nucleador ou lote principal de nucleador; (E) de 0% em peso, ou 0,01% em peso, ou 0,05% em peso a 1% em peso, ou 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso, ou 5% em peso de um aditivo; e (F) opcionalmente, um agente de formação de espuma.
[0084] O nucleador pode ou não ser parte de um lote principal. Em uma modalidade, o HDPE modificado com peróxido é formado a partir de uma composição que contém de 99% em peso, ou 99,2% em peso a 99,5% em peso, ou 99,9% em peso de HDPE e de 0,05% em peso, ou 0,1% em peso, ou 0,5% em peso a 0,8% em peso, ou 1,0% em peso de peróxido, com base na quantidade combinada de HDPE e peróxido.
[0085] Entende-se que a soma dos componentes em cada uma das composições divulgadas aqui rende 100 por cento em peso (% em peso).
[0086] A presente composição inclui pelo menos quatro componentes diferentes: (A) HDPE, (B) LDPE, (C) HDPE modificado com peróxido e (D) um nucleador. Assim, um componente não pode servir como dois componentes. Por exemplo, enquanto o (C) HDPE modificado com peróxido pode ser formado a partir do mesmo HDPE que o (A) HDPE, o (C) HDPE modificado com peróxido é diferente do (A) HDPE porque o (C) HDPE modificado com peróxido foi misturado por fusão com um peróxido e modificado com reologia, enquanto o (A) HDPE não. O (A) HDPE não é modificado com reologia com um peróxido e permanece termoplástico antes e depois de ser incluído na presente composição. O (C) HDPE modificado com peróxido pode ser formado a partir de um HDPE que é o mesmo ou diferente do (A) HDPE. Em uma modalidade, o (C) HDPE modificado com peróxido é formado a partir de um HDPE que é o mesmo que o (A) HDPE.
[0087] Em uma modalidade, a composição exclui o peróxido como um componente separado. Uma composição que exclua o peróxido como um componente separado pode ou não conter uma quantidade residual de peróxido a partir da produção do (C) HDPE modificado com peróxido. Em uma modalidade, a composição exclui o peróxido (isto é, contém 0% em peso de peróxido, com base no peso total da composição).
[0088] Em várias modalidades, a composição está na forma de um pélete. Quando a composição está na forma de um pélete, a composição exclui o agente de formação de espuma. O pélete pode ter um diâmetro de 2,0 mm, ou 2,3 mm a 3,0 mm, ou 3,5 mm e um comprimento de 2,0 mm, ou 2,3 mm a 3,0 mm, ou 3,5 mm. Em uma modalidade, a composição está na forma de um pélete com um diâmetro de 2,3 mm a 3,0 mm e um comprimento de 2,3 mm a 3,0 mm.
[0089] Em uma modalidade, a composição tem uma constante dielétrica (DC) (a 2,47 GHz) de 2,0, ou 2,1, ou 2,2 a 2,3 ou 2,4.
[0090] Em uma modalidade, a composição tem um fator de dissipação (DF) (a 2,47 GHz) inferior a 0,000200, ou inferior a 0,000150, ou inferior a 0,000110, ou inferior a 0,000105, ou inferior a 0,000100. Em outra modalidade, a composição tem um fator de dissipação (a 2,47 GHz) de 0,0000500, ou 0,0000800, ou 0,0000850, ou 0,0000900, ou 0,0000950 a 0,0001000, ou 0,000105, ou 0,000110, ou 0,000150 ou 0,000200. Em outra modalidade, a composição tem um fator de dissipação (a 2,47 GHz) de 0,0000500 a 0,000200, ou de 0,0000500 a 0,000150, ou de 0,0000800 a 0,000110.
[0091] Em uma modalidade, a composição tem uma resistência à fusão maior ou igual a (>) 370 mN. Em outra modalidade, a composição tem uma resistência à fusão de 370 mN, ou 380 mN, ou 400 mN a 420 mN, ou 430 mN, ou 440 mN, ou 450 mN ou 500 mN. Em outra modalidade, a composição tem uma resistência à fusão de 370 mN a 500 mN, ou de 370 mN a 450 mN, ou de 370 mN a 420 mN.
[0092] Em uma modalidade, a composição tem uma, algumas ou todas as seguintes propriedades: (i) uma constante dielétrica (DC) (a 2,47 GHz) de 2,0, ou 2,1, ou 2,2 a 2,3, ou 2,4; (ii) um fator de dissipação (DF) (a 2,47 GHz) de 0,0000500, ou 0,0000800, ou 0,0000850, ou 0,0000900, ou 0,0000950 a 0,0001000, ou 0,000105, ou 0,000110, ou 0,000150 ou 0,000200; e/ou (iii) uma resistência à fusão de 370 mN, ou 380 mN, ou 400 mN a 420 mN, ou 430 mN, ou 440 mN, ou 450 mN ou 500 mN.
[0093] Em uma modalidade, a composição tem pelo menos duas ou todas as propriedades (i) a (iii).
[0094] A composição pode compreender uma ou mais modalidades divulgadas no presente documento.
H. PROCESSO DE FORMAÇÃO DE ESPUMA
[0095] Em uma modalidade, a composição é espumada.
[0096] A composição pode ser espumada com usando-se métodos conhecidos e equipamento conhecido. Em uma modalidade, uma espuma é produzida extrudando-se a composição que contém o HPDE, o LDPE, o HDPE modificado com peróxido e um nucleador com o uso de uma extrusora operada sob condições de extrusão de formação de espuma, por exemplo, injeção de um agente de formação de espuma enquanto a composição está em uma zona de alta pressão e, então, extrudando a composição para uma zona de baixa pressão. Os processos de formação de espuma são ainda descritos por C.P. Park em Polyolefin Foam, Capítulo 9, Handbook of Polymer Foams and Technology, editado por D. Klempner e K.C. Frisch, Hanser Publishers (1991).
[0097] Em uma modalidade, um processo de formação de espuma de extrusão típico usa um agente de formação de espuma tal como um gás atmosférico (por exemplo, CO2) para produzir um isolamento de cabo espumado como descrito em CA 2 523 861 C, Low Loss Foam Composition and Cable Having Low Loss Foam Layer. A dissolução do gás de formação de espuma no polímero fundido é governada pela lei de Henry, conforme relatado, por exemplo, no trabalho de H. Zhang (abaixo) e outros. A solubilidade é uma função da pressão de saturação e da constante da lei de Henry, que em si é uma função da temperatura (Zhang_Hongtao_201011_MASc_thesis.pdf; vide também Foam Extrusion: Principles and Practice by Shau-Tarng Lee, editor). A tecnologia de moldagem por injeção de espuma microcelular MuCell® é um exemplo de um processo de formação de espuma comercialmente praticado e é descrito em geral na USP 6.284.810.
[0098] Diante do exposto acima, sobre a importância do controle adequado da pressão durante a extrusão de formação de espuma, um processo adequado seria o comercialmente conhecido como o processo MuCell®, no qual pressões adequadas são desenvolvidas através de projeto de hardware específico, para nucleação eficaz conforme relatado no documento USP 6.284.810. O método divulgado nesta publicação depende unicamente de quedas de alta pressão (dP/dt) para autonucleação do gás de formação de espuma na ausência de um “agente de nucleação auxiliar” (Col. 4, linhas 25 a 30).
[0099] Em uma modalidade, uma espuma é produzida por extrusão da composição que contém o HDPE, o LDPE, o HDPE modificado com peróxido e um nucleador usando um extrusor operado sob condições de extrusão de formação de espuma, por exemplo, injeção de um dióxido de carbono (CO2) agente de formação de espuma enquanto a composição está em uma zona de alta pressão e, em seguida, extrudar a composição para uma zona de baixa pressão, em que o faixas de pressão de CO2 de 1 MPa a 5 MPa, ou 12 MPa, ou de 40 MPa.
[00100] Em uma modalidade, a composição de espuma tem um nível de expansão de espuma superior a 30%, ou superior a 40%, ou superior a 50%, ou superior a 60%, ou superior a 70%, ou superior a 75% ou superior a 80%. Em outra modalidade, a composição de espuma tem uma expansão de espuma de 30%, ou 33%, ou 40%, ou 45%, ou 46%, ou 50%, ou 55%, ou 60%, ou 65%, ou 70%, ou 75%, ou 80% a 85%, ou 90%, ou 95% ou 100%. Em uma modalidade, a composição de espuma tem uma expansão de espuma de 30% a 100%, ou de 45% a 100%, ou de 70% a 100%.
[00101] Em uma modalidade, a composição de espuma tem um tamanho médio de célula inferior a 400 μm, ou inferior a 390 μm, ou inferior a 380 μm, ou inferior a 375 μm, ou inferior a 370 μm, ou inferior a 360 μm, ou inferior a 350 μm, ou inferior a 340 μm, ou inferior a 330 μm, ou inferior a 320 μm, ou inferior a 310 μm, ou inferior a 300 μm, ou inferior a 290 μm, ou inferior a 280 μm, ou inferior a 270 μm, ou inferior a 260 μm, ou inferior a 250 μm, ou inferior a 240 μm, ou inferior a 230 μm ou inferior a 220 μm. Em outra modalidade, a composição de espuma tem um tamanho médio de célula de 100 μm, ou 150 μm, ou 200 μm a 220 μm, ou 230 μm, ou 240 μm, ou 250 μm, ou 260 μm, ou 270 μm, ou 280 μm, ou 290 μm, ou 300 μm, ou 310 μm, ou 320 μm, ou 330 μm, ou 340 μm, ou 350 μm, ou 360 μm, ou 370 μm, ou 375 μm, ou 380 μm, ou 390 μm ou 400 μm. Em uma modalidade, a composição de espuma tem um tamanho médio de célula de 100 μm a 400 μm, ou de 200 μm a 370 μm, ou de 200 μm a 365 μm.
[00102] Em várias modalidades, a composição de espuma inclui: (A) de 50% em peso, ou 55% em peso, ou 60% em peso a 69% em peso, ou 70% em peso, ou 75% em peso, ou 80% em peso, ou 85% em peso, ou 90% em peso, ou 95% em peso de HDPE; (B) de 5% em peso, ou 10% em peso, ou 15% em peso, ou 20% em peso, ou 25% em peso, ou 28% em peso a 30% em peso, ou 35% em peso, ou 40% em peso, ou 45% em peso, ou 50% em peso de LDPE; (C) de 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso a 5% em peso, ou 6% em peso, ou 7% em peso, ou 8% em peso, ou 9% em peso, ou 10% em peso de HDPE modificado com peróxido (por exemplo, HDPE modificado com DTAP); (D) de 0,1% em peso, ou 0,15% em peso, ou 1,0% em peso a 1,5% em peso, ou 2,0% em peso, ou 3,0% em peso, ou 4,0% em peso ou 5% em peso de nucleador ou lote principal de nucleador; (E) de 0% em peso, ou 0,01% em peso, ou 0,05% em peso a 1% em peso, ou 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso, ou 5% em peso de um aditivo; e em uma ou mais modalidades, a composição de espuma pode ter uma, algumas ou todas as seguintes propriedades: (i) uma expansão de espuma de 30%, ou 33%, ou 40%, ou 45%, ou 46%, ou 50%, ou 55%, ou 60%, ou 65%, ou 70%, ou 75%, ou 80% a 85%, ou 90%, ou 95% ou 100%; (ii) um tamanho médio de célula de 100 μm, ou 150 μm, ou 200 μm a 220 μm, ou 230 μm, ou 240 μm, ou 250 μm, ou 260 μm, ou 270 μm, ou 280 μm, ou 290 μm, ou 300 μm, ou 310 μm, ou 320 μm, ou 330 μm, ou 340 μm, ou 350 μm, ou 360 μm, ou 370 μm, ou 375 μm, ou 380 μm, ou 390 μm ou 400 μm; (iii) uma constante dielétrica (DC) (a 2,47 GHz) de 2,0, ou 2,1, ou 2,2 a 2,3, ou 2,4, medida em uma placa sólida formada a partir de uma composição que não é espumada (ou seja, em uma placa sólida formada a partir da composição de espuma antes da formação de espuma); (iv) um fator de dissipação (DF) (a 2,47 GHz) de 0,0000500, ou 0,0000800, ou 0,0000850, ou 0,0000900, ou 0,0000950 a 0,0001000, ou 0,000105, ou 0,000110, ou 0,000150, ou 0,000200, conforme medido em uma placa sólida formada a partir de uma composição que não é espumada; e/ou (v) uma resistência à fusão de 370 mN, ou 380 mN, ou 400 mN a 420 mN, ou 430 mN, ou 440 mN, ou 450 mN ou 500 mN, medida em uma placa sólida formada a partir de uma composição que não é espumada.
[00103] Em uma modalidade, o HDPE modificado com peróxido é formado a partir de uma composição que contém de 99% em peso, ou 99,2% em peso a 99,5% em peso, ou 99,9% em peso de HDPE e de 0,05% em peso, ou 0,1% em peso, ou 0,5% em peso a 0,8% em peso, ou 1,0% em peso de peróxido, com base na quantidade combinada de HDPE e peróxido. Em uma modalidade, a composição de espuma exclui o peróxido como um componente separado.
[00104] Em várias modalidades, a composição de espuma tem pelo menos duas, ou pelo menos três, ou pelo menos quatro, ou todas as propriedades (i) a (v).
[00105] Não querendo ficar vinculada por qualquer teoria em particular, a Requerente acredita que a adição do HDPE modificado com peróxido ao HDPE, LDPE e um nucleador melhora a formação de espuma da presente composição para resultar em uma composição de espuma com tamanho de célula reduzido em níveis de expansão equivalentes (isto é, níveis de formação de espuma) em comparação com composições de espuma que contêm HDPE, LDPE, um nucleador e o mesmo peróxido na mesma quantidade (mas sem um HDPE modificado com peróxido).
[00106] Não querendo ficar vinculada por qualquer teoria em particular, a Requerente acredita que a presente composição de espuma com uma elevada resistência à fusão (isto é, >370 mN) terá um módulo elevado e, portanto, exibe uma elevada resistência à compressão de espuma, particularmente comparada com composições de espuma semelhantes feitas a partir de LLDPE.
I. PROCESSO
[00107] A presente divulgação também fornece um processo para produzir uma composição de espuma. Em uma modalidade, o processo inclui as etapas de: (i) formar uma composição que compreende (A) HDPE, (B) LDPE, (C) um HDPE modificado com peróxido, (D) um nucleador e (E) aditivo opcional; e (ii) colocar a composição em contato com um agente de formação de espuma a uma pressão de 1 MPa a 5 MPa, ou 12 MPa, ou 40 MPa sob condições típicas de extrusão.
[00108] A composição pode ser qualquer composição divulgada aqui. Em uma modalidade, a composição exclui o peróxido como um componente separado.
[00109] Em uma modalidade, o processo inclui as etapas de: (i) formar uma composição que compreende: (A) de 50% em peso, ou 55% em peso, ou 60% em peso a 69% em peso, ou 70% em peso, ou 75% em peso, ou 80% em peso, ou 85% em peso, ou 90% em peso, ou 95% em peso de HDPE; (B) de 5% em peso, ou 10% em peso, ou 15% em peso, ou 20% em peso, ou 25% em peso, ou 28% em peso a 30% em peso, ou 35% em peso, ou 40% em peso, ou 45% em peso, ou 50% em peso de LDPE; (C) de 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso a 5% em peso, ou 6% em peso, ou 7% em peso, ou 8% em peso, ou 9% em peso, ou 10% em peso de HDPE modificado com peróxido (por exemplo, HDPE modificado com DTAP); (D) de 0,1% em peso, ou 0,15% em peso, ou 1,0% em peso a 1,5% em peso, ou 2,0% em peso, ou 3,0% em peso, ou 4,0% em peso ou 5% em peso de nucleador ou lote principal de nucleador; (E) de 0% em peso, ou 0,01% em peso, ou 0,05% em peso a 1% em peso, ou 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso, ou 5% em peso de um aditivo; e (ii) colocar em contato a composição com um agente de formação de espuma que seja CO2 a uma pressão de 1 MPa a 5 MPa, ou 12 MPa, ou 40 MPa sob condições típicas de extrusão.
[00110] Em uma modalidade, a composição é formada alimentando-se o HDPE, LDPE, HDPE modificado com peróxido, nucleador e aditivo opcional simultaneamente em uma extrusora de formação de espuma.
[00111] Em uma modalidade, a composição é formada através da composição do HDPE e do LDPE para produzir uma mistura de HDPE/LDPE, e alimentando-se a mistura de HDPE/LDPE, o HDPE modificado com peróxido, o nucleador e o aditivo opcional em uma extrusora de formação de espuma.
[00112] Em uma modalidade, a composição é formada através da composição do HDPE e do HDPE modificado com peróxido para produzir uma mistura de HDPE/HDPE modificado com peróxido e alimentando-se a mistura HDPE/HDPE modificado com peróxido, LDPE, o nucleador e o aditivo opcional em uma extrusora de formação de espuma.
[00113] Em uma modalidade, a composição é formada através da composição do agente de nucleação com o LDPE para formar um LDPE nucleado e alimentando-se o LDPE nucleado, o HDPE, o HDPE modificado com peróxido e o aditivo opcional em uma extrusora de formação de espuma.
[00114] Em uma modalidade, a composição é formada através da composição do agente de nucleação com o HDPE para formar um HDPE nucleado e alimentando-se o HDPE nucleado, o LDPE, o HDPE modificado com peróxido e o aditivo opcional em uma extrusora de formação de espuma.
[00115] Em uma modalidade, a composição é formada através da composição do agente de nucleação com o HDPE modificado com peróxido para formar um HDPE modificado com peróxido nucleado e alimentando-se o HDPE modificado com peróxido nucleado, o LDPE, o HDPE e o aditivo opcional em uma extrusora de formação de espuma.
[00116] Em uma modalidade, a composição é formada através da composição do agente de nucleação com o HDPE modificado com peróxido e o HDPE para formar uma mistura de HDPE/HDPE modificado com peróxido nucleado e alimentando-se a mistura de HDPE/HDPE modificado com peróxido nucleado, o LDPE e o aditivo opcional em uma extrusora de formação de espuma.
[00117] Em uma modalidade, o processo inclui peletizar a composição. Em uma outra modalidade, o processo inclui alimentar a composição peletizada em uma extrusora de formação de espuma.
[00118] Em uma modalidade, o processo inclui produzir uma composição de espuma. Tipicamente, a composição é espumada quando sai de uma matriz de extrusão, pois a queda de pressão resulta na formação de espuma pelo gás dissolvido. Em uma modalidade, o processo inclui extrudar a composição de espuma em um condutor. O termo “no" inclui contato direto ou contato indireto entre a composição de espuma e o condutor. Em uma modalidade, o processo inclui extrudar a composição de espuma em um condutor para formar uma bainha, tal como uma camada de isolamento. Em uma modalidade, a camada de isolamento tem uma espessura de 0,1 mm, ou 0,2 mm a 0,3 mm, ou 0,4 mm, ou 0,8 mm, ou 1,0 mm. Em uma outra modalidade, a camada de isolamento tem uma espessura de 0,1 mm a 2,0 mm, ou 3,0 mm, ou 4,0 mm, ou 5,0 mm ou 10,0 mm. Em uma modalidade, o processo inclui produzir de forma simultânea uma composição de espuma e extrudar a composição de espuma em um condutor para formar um condutor revestido. A formação simultânea da composição de espuma e a extrusão de um condutor permite, vantajosamente, uma velocidade de linha de produção de 300 metros/min (m/min), ou 500 m/min, ou 1000 m/min, ou 1500 m/min a 2000 m/min, ou 2500 m/min. Em uma modalidade, o processo inclui formar um condutor revestido a uma velocidade de linha maior ou igual a (>) 1500 m/min.
[00119] Em várias modalidades, o processo para produzir uma composição de espuma inclui as etapas de: (i) formar uma composição que compreende: (A) de 50% em peso, ou 55% em peso, ou 60% em peso a 69% em peso, ou 70% em peso, ou 75% em peso, ou 80% em peso, ou 85% em peso, ou 90% em peso, ou 95% em peso de HDPE; (B) de 5% em peso, ou 10% em peso, ou 15% em peso, ou 20% em peso, ou 25% em peso, ou 28% em peso a 30% em peso, ou 35% em peso, ou 40% em peso, ou 45% em peso, ou 50% em peso de LDPE; (C) de 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso a 5% em peso, ou 6% em peso, ou 7% em peso, ou 8% em peso, ou 9% em peso, ou 10% em peso de HDPE modificado com peróxido (por exemplo, HDPE modificado com DTAP); (D) de 0,1% em peso, ou 0,15% em peso, ou 1,0% em peso a 1,5% em peso, ou 2,0% em peso, ou 3,0% em peso, ou 4,0% em peso ou 5% em peso de nucleador ou lote principal de nucleador; (E) de 0% em peso, ou 0,01% em peso, ou 0,05% em peso a 1% em peso, ou 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso, ou 5% em peso de um aditivo; (ii) peletizar a composição; (iii) alimentar a composição peletizada em uma extrusora de formação de espuma; (iv) colocar a composição peletizada ou fusão da mesma em contato com um agente de formação de espuma, tais como CO2 sob uma pressão de 1 MPa a 5 MPa, ou 12 MPa, ou de 40 MPa, sob condições de extrusão típicos na extrusora de formação de espuma; e (v) opcionalmente, extrudar a composição de espuma em um condutor para formar uma bainha, tal como uma camada de isolamento, que possui uma espessura de 0,1 mm, ou 0,2 mm a 0,3 mm, ou 0,4 mm, ou 0,8 mm, ou 1,0 mm, ou 2,0 mm, ou 3,0 mm, ou 4,0 mm, ou 5,0 mm ou 10,0 mm. em uma ou mais modalidades, a camada de isolamento pode ter uma, algumas ou todas as seguintes propriedades: (a) uma expansão de espuma de 30%, ou 33%, ou 40%, ou 45%, ou 46%, ou 50%, ou 55%, ou 60%, ou 65%, ou 70%, ou 75%, ou 80% a 85%, ou 90%, ou 95% ou 100%; (b) um tamanho médio de célula de 100 μm, ou 150 μm, ou 200 μm a 220 μm, ou 230 μm, ou 240 μm, ou 250 μm, ou 260 μm, ou 270 μm, ou 280 μm, ou 290 μm, ou 300 μm, ou 310 μm, ou 320 μm, ou 330 μm, ou 340 μm, ou 350 μm, ou 360 μm, ou 370 μm, ou 375 μm, ou 380 μm, ou 390 μm ou 400 μm; (c) uma constante dielétrica (DC) (a 2,47 GHz) de 2,0, ou 2,1, ou 2,2 a 2,3, ou 2,4, medida em uma placa sólida formada a partir de uma composição que não é espumada; (d) um fator de dissipação (DF) (a 2,47 GHz) de 0,0000500, ou 0,0000800, ou 0,0000850, ou 0,0000900, ou 0,0000950 a 0,0001000, ou 0,000105, ou 0,000110, ou 0,000150 ou 0,000200, conforme medido em uma placa sólida formada a partir de uma composição que não é espumada; e/ou (e) uma resistência à fusão de 370 mN, ou 380 mN, ou 400 mN a 420 mN, ou 430 mN, ou 440 mN, ou 450 mN ou 500 mN, medida em uma placa sólida formada a partir de uma composição que não é espumada.
[00120] Em várias modalidades, a camada de isolamento tem pelo menos duas, ou pelo menos três, ou pelo menos quatro, ou todas as propriedades (a) a (e).
[00121] A presente divulgação também proporciona uma composição de espuma feita pelo processo descrito acima.
[00122] A presente divulgação também fornece um cabo (por exemplo, um cabo coaxial) que tem uma camada de isolamento que inclui uma composição de espuma feita pelo processo descrito acima.
COMPOSIÇÃO
[00123] A composição das composições misturadas pode ser realizada por meios padrão conhecidos pelos versados na técnica. Exemplos de equipamentos de composição são misturadores de batelada interna, tal como misturadores internos HAAKETM, BANBURYTM ou BOLLINGTM. Alternativamente, podem ser usados misturadores contínuos de rosca simples ou dupla, tal como um misturador contínuo FARREL™, um misturador de rosca dupla WERNER e PLFEIDERER™, ou uma extrusora contínua de amassamento BUSS™. O tipo de misturador utilizado e as condições de operação do misturador podem afetar as propriedades da composição, tal como viscosidade, resistividade de volume e suavidade de superfície extrudada.
[00124] A temperatura de composição para as misturas é tipicamente a partir de 170 °C a 200 °C, e mais tipicamente de 180 °C a 190 °C. Os vários componentes da composição final podem ser adicionados e compostos uns com os outros em qualquer ordem, ou simultaneamente.
[00125] O processo pode compreender uma ou mais modalidades divulgadas aqui.
J. CONDUTOR REVESTIDO
[00126] A presente divulgação também fornece um condutor revestido. O condutor revestido inclui um condutor e um revestimento no condutor, em que o revestimento inclui a presente composição de espuma. A composição de espuma pode ser qualquer composição de espuma divulgada aqui. Em uma modalidade, a composição de espuma exclui o peróxido como um componente separado.
[00127] Em uma modalidade, o revestimento é uma bainha de isolamento para um condutor. O revestimento está localizado no condutor. O revestimento pode ser uma ou mais camadas internas, tal como camada isolante. O revestimento pode cobrir total ou parcialmente ou, de outro modo, circundar ou encerrar o condutor. O revestimento pode ser o único componente em torno do condutor. Alternativamente, o revestimento pode ser uma camada de um revestimento ou bainha de múltiplas camadas que encerra o condutor. Em uma modalidade, o revestimento entra em contato direto com o condutor. Em outra modalidade, o revestimento entra em contato diretamente com uma camada de isolamento que envolve o condutor. Em uma modalidade, o revestimento tem uma espessura de 0,1 mm, ou 0,2 mm a 0,3 mm, ou 0,4 mm, ou 0,8 mm, ou 1,0 mm, ou 2,0 mm, ou 3,0 mm, ou 4,0 mm, ou 5,0 mm ou 10,0 mm. Em uma modalidade, o condutor revestido é um cabo tal como um cabo de radiofrequência (por exemplo, um cabo coaxial). Em uma outra modalidade, o cabo tem uma frequência de trabalho superior a 2,47 GHz, ou superior a 2,5 GHz ou superior a 20 GHz. Em uma outra modalidade, o cabo tem uma frequência de trabalho de 1 GHz, ou 2 GHz, ou 2,47 GHz, ou 2,5 GHz, ou 5 GHz, ou 10 GHz, ou 15 GHz, ou 20 GHz a 30 GHz, ou 40 GHz, ou 50 GHz, ou 60 GHz, ou 70 GHz, ou 80 GHz, ou 90 GHz, ou 100 GHz, ou 200 GHz, ou 300 GHz, ou 500 GHz, ou 1000 GHz, ou 2000 GHz ou 3000 GHz.
[00128] Em várias modalidades, o condutor revestido (tal como um cabo coaxial) inclui: (i) um condutor; e (ii) um revestimento no condutor, o revestimento que inclui uma composição de espuma formada a partir de uma composição que compreende: (A) de 50% em peso, ou 55% em peso, ou 60% em peso a 69% em peso, ou 70% em peso, ou 75% em peso, ou 80% em peso, ou 85% em peso, ou 90% em peso, ou 95% em peso de HDPE; (B) de 5% em peso, ou 10% em peso, ou 15% em peso, ou 20% em peso, ou 25% em peso, ou 28% em peso a 30% em peso, ou 35% em peso, ou 40% em peso, ou 45% em peso, ou 50% em peso de LDPE; (C) de 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso a 5% em peso, ou 6% em peso, ou 7% em peso, ou 8% em peso, ou 9% em peso, ou 10% em peso de HDPE modificado com peróxido (por exemplo, HDPE modificado com DTAP); (D) de 0,1% em peso, ou 0,15% em peso, ou 1,0% em peso a 1,5% em peso, ou 2,0% em peso, ou 3,0% em peso, ou 4,0% em peso ou 5% em peso de nucleador ou lote principal de nucleador; (E) opcionalmente, de 0% em peso, ou 0,01% em peso, ou 0,05% em peso a 1% em peso, ou 2% em peso, ou 3% em peso, ou 4% em peso, ou 5% em peso de um aditivo; e (F) opcionalmente, um agente de formação de espuma; e em uma ou mais modalidades, o revestimento (tal como uma camada de isolamento) pode ter uma, algumas ou todas as seguintes propriedades: (a) uma expansão de espuma de 30%, ou 33%, ou 40%, ou 45%, ou 46%, ou 50%, ou 55%, ou 60%, ou 65%, ou 70%, ou 75%, ou 80% a 85%, ou 90%, ou 95% ou 100%; (b) um tamanho médio de célula de 100 μm, ou 150 μm, ou 200 μm a 220 μm, ou 230 μm, ou 240 μm, ou 250 μm, ou 260 μm, ou 270 μm, ou 280 μm, ou 290 μm, ou 300 μm, ou 310 μm, ou 320 μm, ou 330 μm, ou 340 μm, ou 350 μm, ou 360 μm, ou 370 μm, ou 375 μm, ou 380 μm, ou 390 μm ou 400 μm; (c) uma constante dielétrica (DC) (a 2,47 GHz) de 2,0, ou 2,1, ou 2,2 a 2,3, ou 2,4, conforme medida em uma placa sólida formada a partir de uma composição que não é espumada; (d) um fator de dissipação (DF) (a 2,47 GHz) de 0,0000500, ou 0,0000800, ou 0,0000850, ou 0,0000900, ou 0,0000950 a 0,0001000, ou 0,000105, ou 0,000110, ou 0,000150 ou 0,000200, conforme medido em uma placa sólida formada a partir de uma composição que não é espumada; (e) uma resistência à fusão de 370 mN, ou 380 mN, ou 400 mN a 420 mN, ou 430 mN, ou 440 mN, ou 450 mN ou 500 mN, conforme medida em uma placa sólida formada a partir de uma composição que não é espumada; e/ou (f) uma espessura de 0,1 mm, ou 0,2 mm a 0,3 mm, ou 0,4 mm, ou 0,8 mm, ou 1,0 mm, ou 2,0 mm, ou 3,0 mm, ou 4,0 mm, ou 5,0 mm ou 10,0 mm; e em uma ou mais modalidades, o condutor revestido é um cabo que tem uma frequência de trabalho de 1 GHz, ou 2 GHz, ou 2,47 GHz, ou 2,5 GHz, ou 5 GHz, ou 10 GHz, ou 15 GHz, ou 20 GHz a 30 GHz, ou 40 GHz, ou 50 GHz, ou 60 GHz, ou 70 GHz, ou 80 GHz, ou 90 GHz, ou 100 GHz, ou 200 GHz, ou 300 GHz, ou 500 GHz, ou 1000 GHz, ou 2000 GHz ou 3000 GHz.
[00129] Em várias modalidades, o revestimento tem pelo menos duas, ou pelo menos três, ou pelo menos quatro, ou todas as propriedades (a) a (f).
[00130] O condutor revestido pode compreender duas ou mais modalidades divulgadas no presente documento.
[00131] A título de exemplo, e não de limitação, são fornecidos exemplos da presente divulgação.
EXEMPLOS 1. MÉTODOS DE TESTE
[00132] A densidade do LDPE, HDPE e nucleador é medida de acordo com ASTM D792, Método B. O resultado é registrado em gramas (g) por centímetro cúbico (g/cm3).
[00133] A densidade de espuma é medida de acordo com ASTM D792-00 envolvendo pesagem de espuma de polímero em água utilizando um peso. O resultado é registrado em g/cm3.
[00134] O índice de fusão (MI) é medido de acordo com ASTM D1238, Condição 190 °C/2,16 quilogramas (kg) de peso, também conhecido como I2. O resultado é reportado g/10 min.
[00135] O tamanho de célula é medido fraturando-se composições de espuma utilizando nitrogênio líquido e depois revestindo-se as composições de espuma fraturadas com Irídio. Imagens de Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) são obtidas com diferentes ampliações. O tamanho médio de célula é obtido através da análise das fotografias do MEV pelo software do Image-Pro Plus 6.0 da Media Cybernetics.
[00136] O fator de dissipação (DF) e a Constante Dielétrica (DC) são medidos de acordo com ASTM D150. O teste DF e DC é realizado em um Ressonador Dielétrico Pós-Partido de Alta Frequência a uma frequência de 2,47 GHz em placas moldadas por compressão de 50 mil (1,3 mm). Antes das medições, as placas são condicionadas por 24 horas à temperatura ambiente até a temperatura ambiente (21 a 24 °C) em uma câmara dessecante.
RESISTÊNCIA DE FUSÃO
[00137] As medições da resistência de fusão foram conduzidas em um Gottfert Rheotens 71.97 (Goettfert Inc.; Rock Hill, SC), fixado a um reômetro capilar Gottfert Rheotester 2000. O polímero fundido é extrudado através de um molde capilar com um ângulo de entrada plano (180 graus), com um diâmetro capilar de 2,0 mm e uma razão de aspecto (comprimento capilar/diâmetro capilar) de 15.
[00138] Depois de equilibrar as amostras a 190 °C por 10 minutos, o pistão foi operado a uma velocidade de pistão constante de 0,200 mm/segundo. A temperatura de teste padrão é de 190 °C. A amostra foi estirada uniaxialmente para um conjunto de grampos de aceleração, localizados 100 mm abaixo do molde, com uma aceleração de 6,0 mm/s2. A força de tração é registrada como uma função da velocidade de recolhimento dos rolos de aperto. A resistência de material fundido é registrada, como a força de platô (mN), antes da quebra da fita. As seguintes condições foram usadas nas medições de resistência à fusão: velocidade do êmbolo = 0,200 mm/s; velocidade de partida = 30 mm/s; aceleração da roda = 6,0 mm/s2; diâmetro de capilar = 2,0 mm; comprimento de capilar = 30 mm; diâmetro de barril = 12 mm; e diâmetro do cilindro = 0,3 mm. EXPANSÃO DE ESPUMA
[00139] A densidade de espuma é medida de acordo com ASTM D792-00 envolvendo pesagem de espuma de polímero em água utilizando um peso. A densidade é medida três vezes e calculada e média (Dave). A razão de expansão de uma composição de espuma é calculada de acordo com a seguinte equação:
Figure img0001
[00140] DPE é a densidade de uma resina de polietileno formulada sólida (isto é, não espumada). DPE é de cerca de 0,952 g/cm3.
2. MATERIAIS
[00141] Os materiais usados nos exemplos são fornecidos na Tabela 1 abaixo.
Figure img0002
*Com base no peso total do lote principal de nucleador
3. PROTOCOLOS a. PREPARAÇÃO DO HDPE MODIFICADO COM PERÓXIDO
[00142] O HDPE (DGDA-6944 NT) (3,98 kg) e o DTAP (20 gramas) (isto é, 0,5% em peso de peróxido de DTAP) são alimentados a uma extrusora cogiratória de rosca dupla entrelaçada de Leistritz. O DTAP pode ser (i) misturado a seco com péletes de HDPE antes de alimentar a extrusora; (ii) embebido nos péletes de HDPE antes de alimentar a extrusora, (iii) misturado a seco com HDPE em pó formado moendo-se péletes de HDPE em um pó; ou (iv) injetado diretamente na extrusora a jusante da alimentação do HDPE.
[00143] Os parâmetros chave da extrusora são os seguintes: diâmetro da extrusora (D) = 27 mm; razão comprimento/diâmetro (L/D) = 40/1; profundidade de rosca flutuante = 4,5 mm; e torque máximo do eixo = 106 N/m. A configuração do parafuso da extrusora é mostrada na Figura 2. O perfil de temperatura do processo de extrusão reativa é resfriada/80/140/160/190/190/190/190/190/190/190/200/200. A velocidade de rotação da extrusora é de 250 rotações por minuto (RPM) e a saída é de 20 kg/h. De modo a minimizar a concentração dos componentes voláteis no polímero fundido, utiliza-se um sistema de vácuo para remover o componente volátil do resíduo da fusão na zona de barril 11 no processo. Um peletizador subaquático com um molde de 4 orifícios utilizado para peletizar o HDPE modificado com DTAP. 4,0 kg de péletes de HDPE modificados com DTAP são formados.
i. TESTE DE MODIFICAÇÃO DE REOLOGIA
[00144] Duas resinas adicionais de HDPE modificado com DTAP são preparadas utilizando-se o processo acima descrito, exceto que são formadas a partir de uma mistura com 0,7% em peso de DTAP e 1% em peso de DTAP, respectivamente (em comparação com o HDPE modificado com DTAP descrito acima formado a partir de uma mistura com 0,5% em peso de DTAP). A análise de gel é realizada nas três resinas de HDPE modificado com DTAP via extração de xileno durante 4 dias. Os resultados são mostrados na Tabela 1A. Os resultados demonstram que o HDPE é modificado com reologia para formar o HDPE modificado com DTAP.
Figure img0003
b. PREPARAÇÃO DE EXEMPLOS
[00145] Os péletes de HDPE modificado com DTAP (formados a partir de uma mistura com 0,5% em peso de DTAP), o HDPE (DGDA-6944 NT), LDPE (DFDB-1258 NT) e agente de nucleação lote principal (MB-1) são misturados a seco e, em seguida, alimentado em uma extrusora de espuma física. Uma composição de espuma é formada após a saída do molde de extrusora. A Tabela 2 mostra a quantidade, em percentagem em peso (% em peso), de cada componente incluído nas composições de exemplo.
[00146] A Figura 1 fornece uma descrição geral da extrusora de formação de espuma. Como mostrado, o HDPE modificado com peróxido, HDPE, LDPE, agente de nucleação lote principal e aditivo opcional são alimentados (12) na extrusora de formação de espuma (10). A extrusora de formação de espuma por extrusão é uma extrusora de parafuso único (D = 50 mm, L/D = 45; saída máxima de 10 kg/h) equipada com um sistema de injeção de gás de CO2 (14) que é equipado com uma bomba de roda dentada para IE-1, IE-2, IE-3 e IE-4, e uma bomba do tipo carneiro para IE-5, IE-6, IE-7, IE-8, IE-9 e IE-10. CO2 é injetado na extrusora na seção intermediária ao longo da extrusora. O agente de formação de espuma de CO2 está a uma pressão de 5 MPa na extrusora, e a taxa de fluxo do CO2 líquido é de 1,0 ml/min. A pressão máxima de injeção de gás é de 12 MPa, e a taxa de fluxo do CO2 líquido pode ser ajustado na faixa de 0 a 20 ml/min. Um misturador estático é colocado em direção à extremidade da extrusora para alcançar uma temperatura homogênea e campo de fluxo de fusão. Um molde de fita com uma razão L/D de 6 mm/2 mm é instalado na extremidade da extrusora. As condições de extrusão usam o seguinte perfil: 140 °C/170 °C (injeção de gás)/180 °C/170 °C/147 °C (misturador estático), e uma velocidade de parafuso de 25 RPM. O HDPE modificado com peróxido, HDPE, LDPE, agente de nucleação e aditivo opcional entra em contato com o agente de formação de espuma dentro da extrusora de formação de espuma (10) e sai através do molde de extrusora (16) e forma uma composição de espuma (18).
c. PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS COMPARATIVAS
[00147] Os componentes são alimentados em uma extrusora de formação de espuma física, contatados com o agente de formação de espuma de CO2 e extrudados. A extrusora de formação de espuma por extrusão é uma extrusora de parafuso único (D = 50 mm; L/D = 45; saída máxima de 10 kg/h) equipada com um sistema de injeção de gás de CO2, que é equipado com uma bomba de roda dentada para CS-0 e uma bomba do tipo carneiro para CS-1, CS-2, CS-3 e CS-4. CO2 é injetado na extrusora na seção intermediária ao longo da extrusora. O agente de formação de espuma de CO2 está a uma pressão de 5 MPa na extrusora, e a taxa de fluxo do CO2 líquido é de 1,0 ml/min. A pressão máxima de injeção de gás é de 12 MPa, e a taxa de fluxo do CO2 líquido pode ser ajustado na faixa de 0 a 20 ml/min. Um misturador estático é colocado em direção à extremidade da extrusora para alcançar uma temperatura homogênea e campo de fluxo de fusão. Um molde de fita com uma razão L/D de 6 mm/2 mm é instalado na extremidade da extrusora. As condições de extrusão usam o seguinte perfil: 140 °C/170 °C (injeção de gás)/180 °C/170 °C/147 °C (misturador estático) e uma velocidade de parafuso de 25 RPM. Uma composição de espuma é formada após a saída do molde de extrusão. A Tabela 2 mostra a quantidade, em percentagem em peso, de cada componente incluído nas composições de amostras comparativas.
[00148] As amostras comparativas CS-0 e CS-4 são amostras de controle. A CS-0 é produzido utilizando-se um sistema de injeção de gás equipado com uma bomba de roda dentada. A CS-4 é produzido utilizando-se um sistema de injeção de gás equipado com uma bomba do tipo carneiro (pistão). A variação da injeção de gás entre a bomba de roda dentada (CS-0) e a bomba do tipo carneiro (CS-4) é calibrada e comparada. A bomba do tipo carneiro (CS-4) injeta um pouco mais de CO2 líquido do que a bomba de roda dentada (CS-0) sob o mesmo fluxo de injeção (ou seja, 1 ml/min). Essa diferença é refletida na variação da expansão da espuma e do tamanho da célula entre CS-0 e CS-4, mas com propriedades elétricas semelhantes, como mostrado na Tabela 2.
d. PREPARAÇÃO DE PLACAS DE POLIETILENO
[00149] As composições de exemplo e as composições de amostras comparativas são, cada uma, peletizadas. Os péletes são colocados em um molde em uma máquina de moldagem por compressão de placa quente, por exemplo, Platent Vulcanizing Press, fabricada por Guangzhou NO.1 Rubber & Plastic Equipment Co., Ltd., preaquecidos a 170 °C, mantidos por 5 minutos e então submetidos a pressão de compressão por 10 minutos. A placa resultante é resfriada à temperatura ambiente (21 a 24 °C) e armazenada para testes de propriedade elétrica. Os valores reportados do fator de dissipação (DF) e da constante dielétrica (DC) são a média de três medidas realizadas em placas sólidas (ou seja, não espumadas) feitas a partir das composições. Os resultados são mostrados na Tabela 2.
e. ANÁLISE DE TAMANHO DE CÉLULA
[00150] As composições de exemplo de espuma e composições de amostras comparativas são fraturadas utilizando-se nitrogênio líquido e depois revestidas com Irídio. Imagens de Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) (Figura 3) são obtidas com diferentes ampliações. O tamanho médio de célula é obtido através da análise das fotografias do MEV pelo software do Image-Pro Plus 6.0 da Media Cybernetics. Os resultados são mostrados na Tabela 2.
f. EXPANSÃO DE ESPUMA
[00151] A densidade de espuma é medida de acordo com ASTM D792-00 envolvendo pesagem de espuma de polímero em água utilizando um peso. A densidade relatada é a média de três medições (Dave). A razão de expansão da composição de espuma é calculada. Os resultados são mostrados na Tabela 2.
g. RESULTADOS
[00152] A Tabela 2 mostra a quantidade, em percentagem em peso, de cada componente incluído nas composições de exemplo e as propriedades medidas de cada composição.
Figure img0004
IE = Exemplo Inventivo; CS = Amostra Comparativa 1Carregamento total de DTAP em toda a composição, incluindo o HDPE modificado com DTAP, com base no peso total da composição. 2A densidade da espuma é reportada como a média de três medições (Dave).
[00153] As presentes composições de espuma que contêm HDPE, LDPE, HDPE modificado com peróxido e um nucleador (IE-1 a IE-10) mantêm um fator de dissipação baixo (DF) (isto é, < 0,000110) que é comparável ao fator de dissipação exibido pelo controle amostras CS-0 e CS- 4 (que não possuem HDPE modificado com peróxido e não contêm peróxido como componente separado). Além disso, as composições de espuma presentes que contêm HDPE, LDPE, HDPE modificado com peróxido e um nucleador (que foram espumados com um agente de formação de espuma de CO2) (IE-1 a IE-10), vantajosamente, apresentam um fator de dissipação inferior a composições de espuma comparativos em que o peróxido é diretamente adicionado à extrusora como um componente separado (em vez de ser misturado por fusão com uma porção do HDPE para formar um HDPE modificado com peróxido antes de ser adicionado à extrusora) (CS-1 e CS-2).
[00154] As imagens de SEM como mostrado na Figura 3 (e os valores médios de tamanho de célula fornecidos na Tabela 2) demonstram que as presentes composições de espuma contendo HDPE, LDPE, HDPE modificado com peróxido e um nucleador (IE-1 a IE-4) exibem uma tamanho de célula menor do que ambos (i) a amostra de controle que não possui HDPE modificado com peróxido e não contém peróxido como um componente separado (CS-0) e (ii) as amostras comparativas nas quais o peróxido é diretamente adicionado à extrusora como um componente separado (em vez de ser misturado por fusão com uma porção do HDPE para formar um HDPE modificado com peróxido antes de ser adicionado à extrusora) (CS-1 e CS-2). Enquanto uma amostra comparativa que contém HDPE, HDPE modificado com peróxido e um nucleador (mas sem LDPE) exibe um pequeno tamanho de célula, tem uma expansão de espuma de menos de 30%. Em contraste, as presentes composições de espuma têm, vantajosamente, uma expansão de espuma superior a 30% e exibem um tamanho de célula pequeno (isto é, < 375 μm), enquanto também exibem um fator de baixa dissipação (DF) (isto é, < 0,000110), indicando IE-1 a IE-10 são adequados para produzir condutores revestidos, como cabos coaxiais.
[00155] Pretende-se especificamente que a presente invenção não seja limitada às modalidades e ilustrações contidas no presente documento, mas inclua formas modificadas dessas modalidades, incluindo porções das modalidades e combinações de elementos de diferentes modalidades conforme abrangidas pelo escopo das reivindicações a seguir.

Claims (10)

1. Composição espumável, caracterizada pelo fato de que compreende: (A) um polietileno de alta densidade (HDPE); (B) um polietileno de baixa densidade (LDPE); (C) um HDPE modificado com peróxido tendo um teor de gel de 0% em peso; (D) um nucleador; (E) opcionalmente, um aditivo; e (F) opcionalmente, um agente de formação de espuma.
2. Composição espumável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: (A) de 50% em peso a 95% em peso de HDPE; (B) de 5% em peso a 50% em peso de LDPE; (C) de 2% em peso a 10% em peso de HDPE modificado com peróxido tendo um teor de gel de 0% em peso; (D) de 0,1% em peso a 5% em peso de nucleador; e (F) o agente de formação de espuma.
3. Espuma, caracterizada pelo fato de que é formada a partir da composição espumável como definida na reivindicação 1 ou 2.
4. Processo para preparar uma composição de espuma, sendo que o processo é caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: (i) formar uma composição que compreende: (A) um polietileno de alta densidade (HDPE); (B) um polietileno de baixa densidade (LDPE); (C) um HDPE modificado com peróxido tendo um teor de gel de 0% em peso, (D) um nucleador; e (E) aditivo opcional; e (ii) colocar a composição em contato com um agente de formação de espuma a uma pressão de 1 MPa a 40 MPa sob condições típicas de extrusão.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a composição compreende: (A) de 50% em peso a 95% em peso de HDPE; (B) de 5% em peso a 50% em peso de LDPE; (C) de 2% em peso a 10% em peso de HDPE modificado com peróxido tendo um teor de gel de 0% em peso; e (D) de 0,1% em peso a 5% em peso de nucleador.
6. Processo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o HDPE modificado com peróxido é um HDPE di-t-amila modificado com peróxido.
7. Espuma, caracterizada pelo fato de que é feita pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 4 a 6.
8. Espuma de acordo com a reivindicação 7, sendo que a espuma é caracterizada pelo fato de que tem um fator de dissipação (DF) (a 2,47 GHz) de 0,0000500 a 0,000110, medido em uma placa sólida formada a partir da espuma; em que o fator de dissipação (DF) é medido de acordo com a ASTM D150.
9. Espuma de acordo com a reivindicação 7 ou 8, sendo que a espuma é caracterizada pelo fato de que tem uma expansão de espuma de 30% a 100% e um tamanho médio de célula de 100 μm a 375 μm; em que o tamanho médio de célula é obtido através de análise de fotografias de Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV).
10. Cabo, caracterizado pelo fato de que compreende uma camada de isolamento que compreende a espuma como definida em qualquer uma das reivindicações 7 a 9.
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