BR112020020675B1 - Composição mesclada por fusão, composição reticulada, bainha de fio ou cabo e fio ou cabo - Google Patents

Abstract

Trata-se de uma composição mesclada por fusão que compreende, em porcentagem em peso (% em peso) com base no peso da composição: (A) 55 a 94,98% em peso de um polímero termoplástico, (B) 5 a 44,98% em peso de um polímero curável por umidade, (C) 0,01 a 5% em peso de um catalisador de condensação por umidade, e (D) 0,01 a 5% em peso de um agente espumante, exibe propriedades aprimoradas de formação de espuma, reológicas e mecânicas em comparação com uma composição semelhante em todos os aspectos, exceto pela presença de um polímero curável por umidade.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] Esta invenção se refere a composições de revestimento de fio e cabo espumadas. Em um aspecto, a invenção se refere a uma composição de revestimento de fio e cabo de poliolefina espumada, enquanto, em outro aspecto, a invenção se refere a tais composições que compreendem uma mescla de um polímero termoplástico e uma poliolefina curável por umidade.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] A produção de espumas com mecânicas aprimoradas (por exemplo, resistência a tração, alongamento, esmagamento, etc.) enquanto mantém uma boa estabilidade térmica e boas propriedades de proteção de sinal elétrico é desejada para uma série de cabos de energia e telecomunicação. As aplicações para composições de espuma vão desde a redução do peso dos cabos, para permitir economia de custos devido à necessidade de menos economia de material, até maior flexibilidade para facilitar a instalação de cabos. Isolamentos de espuma de alto desempenho para proteção de sinal elétrico exibindo maior resistência a esmagamento e temperatura são necessários para aplicações em cabos de dados da categoria de par trançado. Nessas aplicações, há uma nova tendência de aumento do uso de sinal de baixa tensão para alimentar dispositivos por meio do próprio cabo de dados (Power over Ethernet - PoE), resultando em aumento da temperatura de operação dos feixes de cabos. Há uma preocupação com a capacidade de longo prazo do isolamento de espuma suportar tensões compressivas conforme a temperatura do cabo aumenta, devido ao possível amolecimento do material.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0003] Em uma modalidade, a invenção é uma composição mesclada por fusão que compreende, em porcentagem em peso (% em peso) com base no peso da composição: (A) 55 a 94,98% em peso de um polímero termoplástico, (B) 5 a 44,98% em peso de um polímero curável por umidade, (C) 0,01 a 5% em peso de um catalisador de condensação por umidade, e (D) 0,01 a 5% em peso de um agente espumante.

[0004] Em uma modalidade, a composição é preparada por um processo no qual o polímero termoplástico e a poliolefina curável por umidade são mesclados por fusão com um catalisador de condensação de umidade e agente espumante. Em uma modalidade, a composição é espumada após a mescla por fusão. Em uma modalidade, a composição de espuma mesclada por fusão resultante é então submetida a uma etapa de cura por umidade.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0005] A Figura 1 é uma curva de reologia que mostra a viscosidade complexa de composições comparativas e inventivas relatadas nos Exemplos.

[0006] A Figura 2 é uma curva de reologia que mostra a elasticidade (G'/G”) de composições comparativas e inventivas relatadas nos Exemplos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA MODALIDADE PREFERIDA DEFINIÇÕES

[0007] Para efeito da prática de patente dos Estados Unidos, o conteúdo de qualquer patente, pedido ou publicação de patente é incorporado a título de referência em sua totalidade (ou a versão U.S. equivalente é, então, incorporada a título de referência) especialmente com relação à revelação das definições (desde que não esteja inconsistente com quaisquer definições fornecidas especificamente na presente revelação) e ao conhecimento geral na técnica.

[0008] As faixas numéricas divulgadas no presente documento incluem todos os valores, a partir do valor mais baixo até o valor mais alto, incluindo os mesmos. Para faixas contendo valores explícitos (por exemplo, 1 a 7), qualquer subfaixa entre quaisquer dois valores explícitos está incluída (por exemplo, 1 a 2; 2 a 6; 5 a 7; 3 a 7; 5 a 6; etc.).

[0009] Os termos "que compreende", "que inclui", "que tem" e seus derivados não se destinam a excluir a presença de qualquer componente, etapa ou procedimento adicional, independentemente de o mesmo ser ou não especificamente revelado. A fim de evitar qualquer dúvida, todas as composições reivindicadas através do uso do termo “compreendendo” podem incluir qualquer aditivo, adjuvante ou composto adicional, sejam poliméricos ou outros, a menos que declarado em contrário. Em contrapartida, o termo “consistindo 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 “consistindo em” exclui qualquer componente, etapa ou procedimento não delineado ou listado especificamente. O termo “ou”, salvo indicação em contrário, se refere aos membros listados individualmente, bem como em qualquer combinação. O uso do singular inclui o uso do plural e vice-versa.

[0010] Qualquer referência à Tabela Periódica de Elementos é aquela publicada pela CRC Press, Inc., 1990 a 1991. A referência a um grupo de elementos nesta tabela é feita pela nova notação para grupos de numeração.

[0011] Salvo indicação em contrário, implícito a partir do contexto ou habitual na técnica, todas as partes e porcentagens se baseiam em peso e todos os métodos de teste são atuais a partir da data de depósito desta divulgação.

[0012] “Fio” e termos semelhantes se referem a um único filamento de metal condutor, por exemplo, cobre ou alumínio, ou um único filamento de fibra óptica.

[0013] "Cabo" e termos semelhantes significam pelo menos um fio ou fibra óptica dentro de um isolamento, camisa ou bainha protetora. Tipicamente, um cabo são dois ou mais fios e/ou fibras ópticas unidas, tipicamente em um isolamento, camisa ou bainha protetora comum. Os fios ou fibras individuais dentro da camisa podem estar nus, cobertos ou isolados. Cabos combinados podem conter tanto fios elétricos quanto fibras ópticas. O cabo, etc., pode ser projetado para qualquer aplicação de tensão, por exemplo, baixa, média, alta, ultra-alta, etc. Os projetos de cabos típicos são ilustrados nos documentos USP 5.246.783; 6.496.629 e 6.714.707.

[0014] "Polímero" significa um composto preparado pela reação (isto é, polimerização) de monômeros, sejam iguais ou diferentes. O termo genérico polímero abrange, assim, o termo “homopolímero”, empregado normalmente para se referir a polímeros preparados a partir de apenas um tipo de monômero, e o termo “interpolímero”, conforme definido abaixo.

[0015] "Interpolímero" e “copolímero” significam um polímero preparado pela polimerização de pelo menos dois tipos diferentes de monômeros. Esses termos genéricos incluem tanto copolímeros clássicos, isto é, polímeros preparados a partir de dois tipos diferentes de monômeros, quanto polímeros preparados a partir de mais de dois tipos diferentes de monômeros, por exemplo, terpolímeros, tetrapolímeros etc.

[0016] "Olefina" e termos semelhantes significam hidrocarbonetos (compostos contendo hidrogênio (H) e carbono (C)) cujas moléculas contêm um par de átomos de carbono ligados entre si por uma ligação dupla.

[0017] “Poliolefina” e termos semelhantes significam uma classe de polímeros produzidos a partir de uma olefina simples (também chamada de alceno, com a fórmula geral CnH2n) como um monômero. Por exemplo, polietileno é a poliolefina produzida pela polimerização da olefina etileno. O polipropileno é a poliolefina produzida por polimerização da olefina propileno.

[0018] “Polietileno”, “polímero de etileno” e termos semelhantes significam um polímero contendo unidades derivadas de etileno. Os polímeros de etileno compreendem tipicamente pelo menos 50 por cento em mol (% em mol) de unidades derivadas do etileno.

[0019] "Poliolefina funcionalizada com silano" e termos semelhantes significam um polímero de olefina que compreende a funcionalidade de silano. A funcionalidade de silano é o resultado de enxerto de silano insaturado hidrolisável, por exemplo, um vinil trialcoxissilano, em uma olefina, por exemplo, etileno, estrutura principal de polímero como descrito, por exemplo, no documento USP 3.646.155 ou 6.048.935, ou a copolimerização de um silano insaturado hidrolisável com uma olefina, da qual SI-LINKTM DFDA-5451, um copolímero de etileno e vinil trimetoxissilano e disponível junto à DowDuPont, é um exemplo.

[0020] “Mescla”, “mescla de polímeros” e termos semelhantes significam uma combinação de dois ou mais polímeros. Tal mescla pode ser miscível ou não. Tal combinação pode ou pode não ser separada em fases. Tal combinação pode ou não conter uma ou mais configurações de domínio, conforme determinado por espectroscopia eletrônica de transmissão, espalhamento de luz, espalhamento de raios X e qualquer outro método conhecido na técnica.

[0021] "Composição" e termos semelhantes significam uma mistura ou mescla de dois ou mais componentes. Por exemplo, no contexto de preparo de um polímero de etileno enxertado com silano, uma composição incluiria pelo menos um polímero de etileno, pelo menos um vinil silano e pelo menos um iniciador de radical livre. No contexto de preparo de uma bainha de cabo ou outro artigo de fabricação, uma composição incluiria um copolímero de etileno- vinilsilano, um sistema de cura de catalisador e quaisquer aditivos desejados, tal como lubrificantes, cargas, antioxidantes e similares.

[0022] "Condições ambiente" e termos semelhantes significam temperatura, pressão e umidade da área circundante ou ambiente de um artigo. As condições ambiente de um prédio de escritórios ou laboratório típico incluem uma temperatura de 23 °C e pressão atmosférica.

[0023] "Condições de enxerto" e termos semelhantes significam temperatura, pressão, umidade, tempo de permanência, agitação, etc., em que um silano insaturado hidrolisável enxertará, isto é, se adicionará ou combinará com uma poliolefina quando os dois estiverem em contato um com o outro. As condições de enxerto podem variar com a natureza do silano e da poliolefina, e com a presença ou ausência de um catalisador.

[0024] "Quantidade catalítica" significa uma quantidade de catalisador necessária para promover uma reação, por exemplo, o enxerto de um composto de silano em uma poliolefina ou a reticulação de um polímero de etileno-vinilsilano, etc., em um nível detectável, de preferência em um nível comercialmente aceitável.

[0025] “Reticulado”, “curado” e termos similares significam que o polímero, antes ou depois de ser moldado em um artigo, foi submetido ou exposto a um tratamento que induziu reticulação e tem extraíveis de xileno ou decaleno de menos que ou igual a 90% em peso (isto é, mais que ou igual a 10 por cento em peso de teor de gel). A fase do processo durante a qual as reticulações são criadas é comumente chamada de “fase de cura” e o próprio processo é comumente chamado de “cura”.

[0026] “Reticulável”, “curável” e termos semelhantes significam que o polímero, antes ou depois de moldado em um artigo, não é curado ou reticulado e não foi submetido ou exposto a um tratamento que tenha induzido a reticulação substancial, embora o polímero compreenda aditivo(s) ou funcionalidade que provocará ou promoverá a reticulação substancial mediante a submissão ou exposição a esse tratamento (por exemplo, exposição à água).

[0027] “Polímero termoplástico” e termos semelhantes significam um polímero linear ou ramificado que pode ser amolecido repetidamente e pode se tornar fluível quando aquecido, e pode retornar a um estado duro quando resfriado à temperatura ambiente. No contexto dessa invenção, o polímero termoplástico, em geral, tem um módulo de elasticidade maior que 68,95 MPa (10.000 psi) usando-se o método da norma ASTM D638 - 72. Além disso, os polímeros termoplásticos podem ser moldados ou extrudados em artigos de qualquer formato predeterminado quando aquecido ao estado amolecido.

[0028] “Polímero termoendurecível”, “polímeros termoendurecíveis” e termos semelhantes significam que, uma vez curado, o polímero não pode ser amolecido, ou seja, moldado posteriormente pelo calor. Polímeros termoendurecíveis, uma vez curados, são polímeros de rede espacial e são altamente reticulados para formar estruturas moleculares tridimensionais rígidas.

[0029] “Pélete" e termos semelhantes significam pequenas partículas normalmente criadas comprimindo-se um pó ou material granular, ou cortando- se filamentos criados durante a extrusão de um elemento fundido através de uma matriz. Os formatos e tamanhos dos péletes podem variar amplamente.

[0030] "Polímero curável por umidade" e termos semelhantes significam um polímero que pode ser reticulado após a exposição à umidade. A quantidade ou grau de reticulação dependerá, entre outras coisas, (1) das condições de cura, por exemplo, temperatura, quantidade e forma de água (banho, névoa, etc.), tempo de permanência, presença ou ausência de catalisador, e se presente, o tipo e a quantidade de catalisador, etc., e (2) o próprio polímero curável por umidade. No contexto de um polímero de poliolefina que compreende um grupo silano hidrolisável, o grupo silano é primeiro hidrolisado após exposição à água, em que o grupo silano hidrolisável é convertido em um grupo silanol e um álcool é formado como subproduto. Os grupos silanol são, então, reticulados por meio de uma reação de condensação. Normalmente, tanto a primeira quanto a segunda etapas são catalisadas com um catalisador de condensação.

[0031] “Mescla por fusão" é um processo no qual pelo menos dois componentes são combinados ou, de outro modo, misturados um com o outro e pelo menos um dos componentes está em um estado fundido. A mescla por fusão pode ser realizada por um ou mais dos vários processos conhecidos, por exemplo, mistura em lote, mescla por extrusão, moldagem por extrusão e semelhantes. As composições “mescladas por fusão" são composições que foram formadas por meio do processo de mescla por fusão.

[0032] "Revestimento" e termos semelhantes significam a aplicação de qualquer forma, por exemplo, contato, deposição, "salinização", precipitação, etc., de um material, ou seja, o material aplicado, em outro material, ou seja, o material de base, tal que os materiais aplicados e de base se aderem um ao outro. "Revestimento" também se refere ao material aplicado que entrou em contato com ou foi depositado em, etc., o material de base. No contexto de fio e cabo, o revestimento é tipicamente um polímero que foi extrudado sobre e em contato com um fio ou fio ou cabo previamente revestido, como uma camada semicondutora, ou uma camada de isolamento, ou uma camisa protetora externa.

[0033] “Espuma” e termos semelhantes significam um sólido ou líquido com muitas bolhas de gás aprisionadas. No contexto desta invenção, as bolhas de gás aprisionadas no sólido ou líquido são tipicamente geradas através do uso de um agente espumante. “Não espumado” e termos semelhantes significam um sólido ou líquido sem qualquer quantidade significativa de bolhas de gás aprisionadas. No contexto desta invenção, um não espumado é produzido na ausência de um agente espumante ou se um agente espumante estiver presente, então o mesmo (isto é, o agente espumante) não é ativo. No contexto desta invenção, "não espumado" e "sólido" são usados como sinônimos.

[0034] "Agente espumante" e termos semelhantes significam um material que facilita a formação de espuma, como um tensoativo ou um agente de expansão. Um tensoativo, quando presente em pequenas quantidades, reduz a tensão superficial de um líquido ou aumenta sua estabilidade coloidal ao inibir a coalescência de bolhas. Um agente de expansão é um gás que forma a parte gasosa da espuma.

[0035] "Tratados com peróxido" e termos semelhantes significam que um polímero ou composição termoplástica entrou em contato apenas com peróxido suficiente e apenas sob condições que modificarão a reologia do polímero ou composição, mas não na medida em que o polímero ou composição é reticulada a um grau em que não é mais termoplástica.

POLÍMERO TERMOPLÁSTICO

[0036] Qualquer polímero que amolecerá com aquecimento é um polímero termoplástico que pode ser usado na prática desta invenção. Esses polímeros incluem poliolefinas, poliésteres, poliamidas, cloreto de polivinila (PVC), poliestireno, politetrafluoroetileno (PTFE) e semelhantes.

[0037] Em uma modalidade, o polímero termoplástico é uma poliolefina. As resinas de poliolefina úteis na prática desta invenção incluem tanto homopolímeros de poliolefina quanto interpolímeros. Exemplos de homopolímeros de poliolefina são homopolímeros de etileno e propileno. Exemplos de interpolímeros de poliolefina são os interpolímeros de etileno/alfa- olefina e os interpolímeros de propileno/alfa-olefina. A alfa-olefina pode ser uma alfa-olefina C3-20 linear, ramificada ou cíclica (para os interpolímeros de propileno/alfa-olefina, o etileno é considerado uma alfa-olefina). Exemplos de C3-20 alfa-olefinas incluem propeno, 1-buteno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno, 1- octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, 1-tetradeceno, 1-hexadeceno e 1-octadeceno. As alfa-olefinas também podem conter uma estrutura cíclica, tal como ciclo- hexano ou ciclopentano, resultando em uma alfa-olefina, tal como 3-ciclo-hexil- 1-propeno (ciclo-hexano de alila) e ciclo-hexano de vinila. Embora não sejam alfa-olefinas no sentido clássico do termo, para os fins desta invenção, certas olefinas cíclicas, tais como norborneno e olefinas relacionadas, são alfa- olefinas e podem ser usadas no lugar de algumas ou de todas as alfa-olefinas descritas acima. De modo similar, estireno e as suas olefinas relacionadas (por exemplo, alfa-metilestireno, etc.) são alfa-olefinas para os propósitos desta invenção. Copolímeros de poliolefina ilustrativos incluem etileno/propileno, etileno/buteno, etileno/1-hexeno, etileno/1-octeno, etileno/estireno e semelhantes. Terpolímeros ilustrativos incluem etileno/propileno/1-octeno, etileno/propileno/buteno, etileno/buteno/1-octeno e etileno/buteno/estireno. Os copolímeros podem ser aleatórios ou em bloco.

[0038] As resinas de poliolefina também podem compreender um ou mais grupos funcionais, tais como, porém, sem limitações, um halogênio e um éster ou ácido insaturado, e muitas dessas poliolefinas funcionalizadas são bem conhecidas e podem ser preparadas por técnicas convencionais de alta pressão. Cloro é um halogênio (por exemplo, PVC), e os ésteres insaturados podem ser acrilatos de alquila, metacrilatos de alquila ou carboxilatos de vinila. Os grupos alquila podem ter 1 a 8 átomos de carbono e, de preferência, têm 1 a 4 átomos de carbono. O grupos carboxilato pode ter 2 a 8 átomos de carbono e têm, de preferência, 2 a 5 átomos de carbono. A porção do copolímero atribuída ao comonômero éster pode estar na faixa de 1 até 50 por cento em peso com base no peso do copolímero. Exemplos de acrilatos e metacrilatos incluem acrilato de etila, acrilato de metila, metacrilato de metila, acrilato de t- butila, acrilato de n-butila, metacrilato de n-butila e acrilato de 2-etil-hexila. Os exemplos dos carboxilatos de vinila são acetato de vinila, propionato de vinila e butanoato de vinila. Os exemplos dos ácidos insaturados incluem ácidos acrílicos ou ácidos maleicos.

[0039] Exemplos de polímeros etilênicos úteis na prática desta invenção incluem polietileno de alta densidade (HDPE); polietileno de média densidade (MDPE); polietileno de baixa densidade (LDPE); polietileno de densidade muito baixa (VLDPE), por exemplo, polietileno de etileno/1-hexeno FLEXOMERTM da Dow Chemical Company); copolímeros de etileno/alfa-olefina lineares homogeneamente ramificados (por exemplo, TAFMERTM da Mitsui Petrochemicals Company Limited e EXACTTM da DEX-Plastomers); polímeros de etileno/alfa-olefina substancialmente lineares, homogeneamente ramificados (por exemplo, plastômeros de poliolefina AFFINITYTM e elastômeros de poliolefina ENGAGETM, disponíveis junto à The Dow Chemical Company); e copolímeros em bloco de etileno (INFUSETM também disponível junto à The Dow Chemical Company). Os copolímeros de etileno substancialmente lineares são descritos de forma mais completa nos documentos USP 5.272.236, 5.278.272 e 5.986.028, e os copolímeros em bloco de etileno são descritos de forma mais completa nos documentos USP 7.579.408, 7.355.089, 7.524.911, 7.514.517, 7.582.716 e 7.504.347.

[0040] Interpolímeros olefínicos de interesse particular para uso na prática desta invenção são LDPE, polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) e HDPE. Esses copolímeros etilênicos estão disponíveis comercialmente junto a várias fontes diferentes, incluindo The Dow Chemical Company, sob marcas comerciais como DOWLEXTM, ATTANETM e FLEXOMERTM; Equistar/LyondellBasell, sob marcas comerciais como PETROTHENETM, Nova Chemical Company, sob marcas comerciais como NOVAPOLTM e SCLAIRTM; e ExxonMobil Chemical Company, sob marcas comerciais como EXCEEDTM, EXACTTM e ENABLETM.

[0041] As poliolefinas úteis na prática desta invenção também incluem propileno, buteno e outros copolímeros à base de alceno, por exemplo, copolímeros compreendendo a maioria das unidades derivadas de propileno e uma minoria de unidades derivadas de outra alfa-olefina (incluindo etileno). Os polímeros de propileno exemplares úteis na prática desta invenção incluem os polímeros VERSIFY TM disponíveis na The Dow Chemical Company, e os polímeros VISTAMAXX TM disponibilizados pela ExxonMobil Chemical Company.

[0042] Os polímeros termoplásticos, particularmente os polímeros termoplásticos de poliolefina, normalmente têm uma densidade de 0,856, ou 0,865, ou 0,870 a 0,975, ou 0,950 ou 0,920 grama por centímetro cúbico (g/cm3). A densidade é medida pelo procedimento de ASTM D-792.

[0043] Os polímeros termoplásticos, particularmente os polímeros termoplásticos de olefina, normalmente têm um índice de fusão de 0,01, ou 0,1, ou 0,5 a 1.000, ou 100, ou 10 ou 1,0 grama por 10 minutos (g/10 min). O índice de fusão para polímeros à base de etileno é medido pelo procedimento da norma ASTM D-1238 (190 °C/2,16 kg) e, para polímeros à base de propileno, pelo procedimento da norma ASTM D-1238 (230 °C/2,16 kg).

[0044] Mesclas de qualquer um dos polímeros olefínicos acima também podem ser usadas nesta invenção, e os polímeros de olefina podem ser mesclados ou diluídos com um ou mais outros polímeros termoplásticos na medida em que, de um modo preferido, os polímeros de olefina desta invenção constituem em pelo menos cerca de 50, de preferência pelo menos cerca de 75 e, com mais preferência, pelo menos cerca de 80 por cento em peso do componente de polímero termoplástico da mescla. De um modo menos preferido e dependendo de outras propriedades que podem ser buscadas, o teor de polímero de olefina pode ser inferior a 50% do componente de polímero termoplástico. Em uma modalidade, o polímero termoplástico é isento ou livre de qualquer polímero olefínico.

[0045] A quantidade de polímero termoplástico na composição desta invenção, isto é, na mescla por fusão de um polímero termoplástico, uma poliolefina curável por umidade, um catalisador de condensação por umidade e um agente espumante, é tipicamente de pelo menos 55, ou 60 ou 70 por cento em peso (% em peso) com base no peso total da composição. A quantidade máxima de polímero termoplástico na composição normalmente não excede 94,98 ou 90 ou 85 ou 80% em peso, com base no peso da composição.

POLIOLEFINA CURÁVEL POR UMIDADE

[0046] A poliolefina curável por umidade usada na prática desta invenção é uma poliolefina com funcionalidade de silano. A funcionalidade de silano pode ser introduzida na ou sobre a poliolefina por meio de copolimerização e/ou enxerto.

[0047] Qualquer silano que copolimerizará de modo eficaz com olefina, por exemplo, etileno, ou se enxertará e reticulará em um polímero de olefina pode ser usado na prática desta invenção, e aqueles descritos pela fórmula a seguir são exemplificativos:

[0048] em que R1 é um átomo de hidrogênio ou grupo metila; x e y são 0 ou 1 com a condição de que, quando x for 1, y seja 1; m e n são, independentemente, um número inteiro de 0 a 12, inclusive, de preferência, de 0 a 4, e cada R’’, independentemente, é um grupo orgânico hidrolisável, tal como um grupo alcóxi que tem de 1 a 12 átomos de carbono (por exemplo, metóxi, etóxi, butóxi), grupo arilóxi (por exemplo, fenóxi), grupo aralóxi (por exemplo, benzilóxi), grupo acilóxi alifático que tem de 1 a 12 átomos de carbono (por exemplo, formilóxi, acetilóxi, propanoilóxi), grupos amino ou amino substituído (alquilamino, arilamino), ou um grupo alquila inferior que tem de 1 a 6 átomos de carbono inclusive, com a condição de que não mais que um dos três grupos R seja uma alquila. Tais silanos podem ser copolimerizados com olefina em um reator, tal como um processo de alta pressão. Tais silanos também podem ser enxertados em um polímero de olefina adequado pelo uso de uma quantidade adequada de peróxido orgânico, seja antes ou durante uma operação de formação ou moldagem. Ingredientes adicionais, tal como estabilizadores de calor e luz, pigmentos, etc., também podem ser incluídos na formulação. Também estão incluídos os silanos que aumentam a insaturação no polímero por meio de processos de radicais livres, como trialcoxissilano de mercaptopropila.

[0049] Silanos adequados incluem silanos insaturados que compreendem um grupo hidrocarbila etilenicamente insaturado, tal como um grupo vinila, alila, isopropenila, butenila, ciclo-hexenila ou gama-(met)acrilóxi alila, e um grupo hidrolisável, tal como, por exemplo, um grupo hidrocarbilóxi, hidrocarbonilóxi ou hidrocarbilamino. Exemplos de grupos hidrolisáveis incluem grupos metóxi, etóxi, formilóxi, acetóxi, propionilóxi e alquila ou arilamino. Silanos preferenciais são os alcóxi silanos insaturados que podem ser enxertados no polímero ou copolimerizados em reator com outros monômeros (tais como etileno e acrilatos). Estes silanos e seu método de preparação são mais completamente descritos no documento USP 5.266.627, de Meverden, et al. Trimetoxissilano de vinila (VTMS), trietoxissilano de vinila, triacetoxissilano de vinila, gama- (met)acrilóxi trimetoxissilano de propila e misturas desses silanos são as fontes preferenciais de polímeros curáveis com funcionalidade de silano por umidade usados na prática desta invenção.

[0050] A quantidade de funcionalidade de silano no curável por umidade pode variar bastante, dependendo da natureza do polímero, do silano, das condições de processamento ou do reator, da eficiência de enxerto ou copolimerização, da aplicação final e de fatores semelhantes, mas tipicamente, o polímero contém pelo menos 0,5, de preferência pelo menos 0,7 por cento em peso. Considerações de conveniência e economia são duas das principais limitações na quantidade máxima de funcionalidade de silano no polímero curável por umidade e, tipicamente, a quantidade máxima dessa funcionalidade não excede 5, de preferência, não excede 3 porcento em peso.

[0051] O silano é enxertado no polímero por qualquer método convencional, tipicamente na presença de um iniciador de radical livre, por exemplo, um peróxido ou composto azo, ou por radiação ionizante, etc. Iniciadores orgânicos são preferenciais, tal como qualquer um dos iniciadores de peróxido, por exemplo, peróxido de dicumila, peróxido de di-terc-butila, perbenzoato de t- butila, peróxido de benzoíla, hidroperóxido de cumeno, peroctoato de t-butila, peróxido de metiletilcetona, 2,5-dimetil-2,5-di(peróxido de t-butila)hexano, peróxido de laurila e peracetato de t-butila. Um composto azo adequado é a 2,2-azobisisobutironitrila. A quantidade de iniciador pode variar, mas ele está tipicamente presente em uma quantidade de pelo menos 0,01, de preferência, pelo menos 0,03 parte por centena de resina (phr). Tipicamente, o iniciador não excede 0,15, de preferência, ele não excede cerca de 0,10, phr. A razão em peso de composto de silano para iniciador também pode variar bastante, mas a razão em peso reticulador:iniciador típica está entre 10:1 e 500:1, de preferência, entre 18:1 e 250:1. Como usado em partes por cem de resina ou phr, “resina” significa o polímero olefínico.

[0052] Embora qualquer método convencional possa ser usado para enxertar o silano no polímero de poliolefina, um método preferido é mesclar os dois com o iniciador no primeiro estágio de uma extrusora de reator, tal como uma amassadeira BUSSTM. As condições de enxerto podem variar, mas as temperaturas de fusão estão tipicamente entre 160 e 260°C, de preferência, entre 190 e 230°C, dependendo do tempo de permanência e a meia-vida do iniciador.

[0053] A copolimerização de vinil trialcoxissilano com monômeros de olefina e outros monômeros pode ser feita em um reator de alta pressão que é usado na fabricação de copolímeros e homopolímeros de olefina com acrilatos e acetato de vinila.

[0054] A quantidade de polímero curável por umidade na composição desta invenção, isto é, na mescla por fusão de um polímero termoplástico, uma poliolefina curável por umidade, um catalisador de condensação de umidade e um agente espumante, é tipicamente de pelo menos 5 ou 10 por cento em peso (% em peso) com base no peso total da composição. A quantidade máxima de polímero curável por umidade na composição normalmente não excede 44,98, ou 40, ou 35, ou 30, ou 25% em peso, com base no peso da composição.

[0055] Os polímeros de olefina, particularmente os polímeros de etileno contendo silano, têm uma densidade de 0,856 ou 0,870 ou 0,900 a 0,925 ou 0,950 ou 0,975 gramas por centímetro cúbico (g/cm3). A densidade é medida pelo procedimento de ASTM D-792. Estes, por exemplo, vinil-trimetoxissilano, contêm 0,25 ou 0,75 ou 1,25 a 1,57 ou 2,25 ou 3% de silano em peso.

[0056] Os polímeros de olefina, particularmente os polímeros de etileno, normalmente têm um índice de fusão de 0,01, ou 0,1 ou 0,5, a 1.000 ou 100 ou 10 ou 1,0 gramas por 10 minutos (g/10 min). O índice de fusão para polímeros à base de etileno é medido pelo procedimento da norma ASTM D-1238 (190 °C/2,16 kg) e, para polímeros à base de propileno, pelo procedimento da norma ASTM D-1238 (230 °C/2,16 kg).

[0057] Em uma modalidade, o índice de fusão do polímero termoplástico é menor do que o índice de fusão do polímero curável por umidade. Em uma modalidade, o índice de fusão do polímero termoplástico é inferior a 90, ou 80, ou 70, ou 60, ou 50, ou 40, ou 30, ou 20, ou 10 por cento do índice de fusão do polímero curável por umidade. Esta diferença no índice de fusão entre os dois polímeros facilita uma boa mistura dos dois polímeros.

CATALISADOR DE CONDENSAÇÃO POR UMIDADE

[0058] Os catalisadores de condensação de umidade, ou simplesmente catalisadores de reticulação, incluem os ácidos e bases de Lewis e Bronsted. Os ácidos de Lewis são espécies químicas que podem aceitar um par de elétrons de uma base de Lewis. As bases de Lewis são espécies químicas que podem doar um par de elétrons para um ácido de Lewis. Os ácidos de Lewis que podem ser usados na prática desta invenção incluem carboxilatos de estanho, tais como dilaurato de dibutilestanho (DBTDL), oleato de dimetil- hidroxiestanho, maleato de dioctilestanho, maleato de di-n-butilestanho, diacetato de dibutilestanho, dioctoato de dibutilestanho, acetato estanoso, octoato estanoso e vários outros compostos organometálicos, tais como naftenato de chumbo, caprilato de zinco e naftenato de cobalto. DBTDL é um ácido de Lewis preferido. As bases de Lewis que podem ser utilizadas na prática desta invenção incluem, mas não estão limitadas a, as aminas primárias, secundárias e terciárias.

[0059] A quantidade mínima de catalisador de reticulação usada na prática desta invenção é uma quantidade catalítica. Tipicamente, esta quantidade é de pelo menos 0,01, preferencialmente, pelo menos 0,02 e, mais preferencialmente, pelo menos 0,03 por cento em peso (% em peso) do peso combinado do catalisador e poliolefina funcionalizada com silano. O único limite sobre a quantidade máxima de catalisador de reticulação na composição é aquele imposto pela economia e praticidade (por exemplo, retornos decrescentes), mas tipicamente um máximo geral compreende menos de 5, preferencialmente menos de 3 e, mais preferencialmente, menos de 2% em peso do peso combinado do polímero e catalisador curável por umidade.

[0060] O catalisador de reticulação de silano é tipicamente adicionado ao polímero termoplástico e/ou polímero curável por umidade na forma de um lote principal, mas qualquer que seja o modo de sua adição aos outros polímeros da composição inventiva, ele está presente durante a mescla por fusão do polímero termoplástico e polímero curável por umidade. Esta mescla por fusão é conduzida usando-se técnicas e equipamentos padrão, por exemplo, misturadores de lote internos, extrusores de reação, etc.

AGENTE ESPUMANTE

[0061] O agente espumante usado na prática desta invenção é tipicamente um agente de expansão. Os agentes de expansão adequados incluem agentes de expansão físicos, tais como vários clorofluorocarbonos de baixo ponto de ebulição, fluorocarbonos e hidrocarbonetos e dióxido de carbono, nitrogênio e semelhantes. Fluorocarbonos e hidrocarbonetos com baixo ou zero potencial de aquecimento global e de destruição da camada de ozônio são preferidos entre os agentes de expansão físicos. Os agentes de expansão químicos que não se decompõem ou reagem sob as condições em que o polímero termoplástico e a poliolefina curável por umidade são mesclados por fusão também são úteis. Esses agentes de expansão químicos se decompõem durante a etapa de formação de espuma (que segue a etapa de mescla por fusão). Um agente de expansão químico comum é a azodicarbonamida (ADC). Os agentes de expansão químicos também podem ser usados em combinação com um ou mais agentes de expansão físicos, por exemplo, dióxido de carbono, ar, nitrogênio ou argônio.

[0062] A quantidade mínima de agente espumante usada na prática desta invenção é tipicamente pelo menos 0,02, preferencialmente pelo menos 0,04 e, mais preferencialmente, pelo menos 0,05 por cento em peso (% em peso), com base no peso da composição, isto é, polímero termoplástico, polímero curável por umidade, catalisador e agente espumante. O único limite sobre a quantidade máxima de agente espumante na composição é aquele imposto pela economia e praticidade (por exemplo, retornos decrescentes), mas tipicamente, um máximo geral compreende menos de 5, preferencialmente menos de 3 e, mais preferencialmente, menos de 2% em peso, com base no peso da composição.

[0063] Em uma modalidade, um tensoativo também é usado na produção das espumas. Uma grande variedade de tensoativos de silicone pode ser usada na fabricação das presentes espumas. Exemplos de tais tensoativos de silicone estão comercialmente disponíveis com os nomes comerciais TEGOSTABTM (Th. Goldschmidt and Co.), NIAXTM (GE OSi Silicones) e DABCOTM (Air Products and Chemicals, Inc.). Por exemplo, DABCOTM DC 5160 é um tensoativo de silicone adequado, disponível junto à Air Products and Chemicals, Inc. A quantidade de tensoativo usada variará um pouco de acordo com a aplicação particular e com o tensoativo que é usado, mas em geral, pode estar entre 0,1 e 2,0 por cento em peso com base no peso total da composição.

CARGAS E ADITIVOS

[0064] As composições desta invenção podem compreender um ou mais carga e/ou aditivo. A quantidade de carga presente não deve, de preferência, exceder uma quantidade que causaria degradação inaceitavelmente grande das propriedades mecânicas e/ou químicas da composição curada com umidade. Tipicamente, a quantidade de carga presente está entre 2 e 35, de preferência, entre 5 e 20 por cento em peso (% em peso) com base no peso da composição. Cargas representativas incluem argila de caulim, hidróxido de magnésio, sílica, carbonato de cálcio e negros de fumo como agentes de reforço ou para estabilização UV. O enchimento pode ou não pode ter propriedades retardantes de chama. Em uma modalidade preferida desta invenção na qual enchimento está presente, o enchimento é revestido com um material que prevenirá ou retardará qualquer tendência de que o enchimento possa, de outro modo, ter de interferir com a reação de cura de silano. Ácido esteárico é ilustrativo de tal revestimento de enchimento. O enchimento e o catalisador são selecionados para evitar quaisquer interações e reações indesejadas, e esta seleção está dentro das habilidades do artesão comum.

[0065] As composições desta invenção também podem conter aditivos, tal como, por exemplo, antioxidantes (por exemplo, fenóis impedidos, tal como, por exemplo, IRGANOXTM 1010, disponível junto à Ciba Specialty Chemicals), fosfitos (por exemplo, IRGAFOSTM 168, disponível junto à Ciba Specialty Chemicals), estabilizadores de UV, aditivos de aderência, estabilizadores de luz (tal como aminas impedidas), plastificantes (tal como dioctilftalato ou óleo de soja epoxidado), desativadores de metal, inibidores de queima, agentes de liberação de molde, agentes de pegajosidade (tal como agentes de pegajosidade de hidrocarboneto), ceras (tal como ceras de polietileno), agentes nucleantes (tal como HYPERFORMTM HPN-20E disponível junto à Milliken Chemicals e PTFE da DowDuPont), auxiliares de processamento (tal como óleos, ácidos orgânicos, tal como ácido esteárico, sais de metal de ácidos orgânicos), extensores de óleo (tal como óleo de parafina e óleo mineral), corantes ou pigmentos na medida em que não interfiram com as propriedades físicas ou mecânicas desejadas das composições da presente invenção. Estes aditivos são utilizados em quantidades conhecidas daqueles versados na técnica.

COMPOSIÇÃO E FABRICAÇÃO

[0066] A composição do polímero termoplástico, polímero curável por umidade, catalisador de condensação, agente espumante e carga e aditivos opcionais pode ser realizada por meios padrão conhecidos pelos versados na técnica. Exemplos de equipamento de composição são misturadores de lote internos, tal como um misturador interno BANBURYTM ou BOLLINGTM. Alternativamente, podem ser usados misturadores ou extrusoras de rosca simples ou dupla contínuos, tal como um misturador contínuo FARREL™, um misturador de rosca dupla WERNER AND PLFEIDERER™ ou uma extrusora contínua de amassamento BUSS™. O tipo de misturador utilizado e as condições de operação do misturador afetarão propriedades da composição, como viscosidade, densidade de espuma, resistividade de volume e suavidade da superfície extrudada.

[0067] Os componentes da composição são tipicamente misturados a uma temperatura e por um período de tempo suficiente para homogeneizar completamente a mistura, mas insuficiente para fazer o material gelificar ou espumar. O catalisador e/ou agente espumante é tipicamente adicionado ao polímero de olefina enxertado com silano, mas ele pode ser adicionado antes, com ou após os aditivos, se houver. Tipicamente, os componentes são misturados juntos em um dispositivo de mistura de fusão. A mistura é, então, espumada e formada no artigo final. Em uma modalidade, a mistura é primeiro peletizada, depois submetida a uma etapa de modificação de reologia e, em seguida, espumada. A temperatura de composição e de fabricação de artigo deve estar acima do ponto de fusão do polímero de olefina enxertado com silano, mas abaixo de 250°C.

[0068] Em algumas modalidades, um ou ambos dentre o catalisador, o agente espumante e os aditivos são adicionados como um lote principal pré- misturado. Tais lotes principais são comumente formados dispersando-se o catalisador, o agente espumante e/ou os aditivos em uma resina plástica inerte, por exemplo, um polietileno de baixa densidade. Os lotes principais são convenientemente formados por métodos de formação de composto de fusão.

[0069] Em uma modalidade, um ou mais dos componentes são secos antes da composição, ou uma mistura de componentes é seca após a composição, para reduzir ou eliminar a queima potencial que pode ser causada pela umidade presente ou associada ao componente, por exemplo, enchimento.

[0070] Em uma modalidade da invenção, a estrutura da espuma é uma estrutura de célula fechada, a densidade da espuma dependente do tipo de sistema de polímero. O nível de espuma pode variar de 1 a 90%, ou de 1 a 70%, ou de 1 a 50%, ou de 1 a 40%, ou menos, dependendo das propriedades mecânicas e/ou outras propriedades desejadas do produto de espuma final. O tamanho da célula de espuma também pode variar, por exemplo, 0,03 ou 0,02 ou 0,01 ou 0,005 ou menos milímetros (mm).

ARTIGOS DE FABRICAÇÃO

[0071] Em uma modalidade, a composição espumada desta invenção pode ser aplicada a um cabo como uma camisa protetora ou uma camada de isolamento, em quantidades conhecidas e por métodos conhecidos (por exemplo, com o equipamento e os métodos descritos nos documentos USP 5.246.783 e 4.144.202). Tipicamente, a composição é preparada em um reator- extrusor equipado com uma matriz de revestimento de cabo e, após os componentes da composição serem formulados, a composição é extrudada sobre o cabo conforme o cabo é puxado através da matriz. A cura pode começar no reator-extrusor.

[0072] Embora não seja necessário ou preferido, o artigo formado pode ser exposto a qualquer um ou ambas de temperatura elevada e umidade externa e, se uma temperatura elevada, ela é tipicamente entre a ambiente e até, mas abaixo, do ponto de fusão do polímero por um período de tempo, de modo que o artigo atinja um grau desejado de reticulação. A temperatura de qualquer cura pós-formação deve estar acima de 0°C.

[0073] Outros artigos de fabricação que podem ser preparados das composições de polímero desta invenção incluem fibras, laços, folhas, fitas, tubos, canos, fita de calafetação, vedações, gaxetas, mangueiras, espumas, calçados e foles. Esses artigos podem ser fabricados usando equipamentos e técnicas conhecidos.

[0074] A invenção é descrita mais detalhadamente através dos seguintes exemplos. Todas as partes e porcentagens encontram-se em peso, a menos que indicado de outra forma.

EXEMPLOS MÉTODOS DE TESTE

[0075] As amostras que são medidas quanto à densidade são preparadas de acordo com a norma ASTM D 1928. As amostras são prensadas a 190°C (374°F) e 207 MPa (30.000 psi) por 3 minutos e depois a 21,11 °C (70 °F) e 207 MPa (30.000 psi) por 1 minuto. As medições de densidade são produzidas em uma hora da prensagem da amostra usando-se a norma ASTM D792, Método B.

[0076] O índice de fusão, ou I2, é medido em relação a polímeros à base de etileno, de acordo com a norma ASTM D 1238, condição 190 °C/2,16 kg, e é indicado em gramas eluídos por 10 minutos (g/10 min). A taxa de fluxo de fusão, ou MFR, é medida em relação a polímeros à base de propileno de acordo com a norma ASTM D 1238, condição 230 °C/2,16 kg, e é relatada em g/10 min.

[0077] A tração e o alongamento foram medidos de acordo com a norma ISO 527-2, espécime de teste tipo 5A.

[0078] Reologia de Cisalhamento Oscilatório Dinâmico (DOS) (varredura de frequência 100 a 0,1 rad/s) foi medida nos exemplos comparativos a 190 °C (em placas moldadas a partir de péletes de resina de base não modificada e material de polímero tratado com peróxido não contendo qualquer agente espumante) e nos, exemplos inventivos, em placas moldadas a partir de péletes após a etapa de cura e material que não contém qualquer agente espumante.

[0079] Teste de suavidade de fio: A suavidade da superfície de uma camisa condutora é medida de acordo com a norma ANSI 1995 por meio de um Instrumento de Medição de Textura de Superfície SURFTESTTM SV-400 Série 178. Uma amostra de fio é colocada em um Bloco em V e o estilete (10 urn) é baixado para uma posição inicial específica (força de cerca de 1 grama é aplicada ao fio). A uma taxa fixa de 2 milímetros por segundo, o estilete é movido na direção transversal, fazendo medições. Quatro leituras por amostra de fio e quatro amostras são testadas, que têm então a média calculada com valores relatados em mícron/centímetro (mícron-polegada).

[0080] A densidade da espuma é medida de acordo com a norma ASTM D792.

[0081] O nível de espuma é uma porcentagem de espuma. A camisa espumada é removida do fio, e sua densidade, medida de acordo com a norma ASTM D-792. A porcentagem de formação de espuma é calculada como a porcentagem de perda de densidade em comparação com a resina pura (ou seja, uma resina sem espuma e não tratada com peróxido), conforme descrito na seção Materiais abaixo.

MATERIAIS

[0082] DFH 2065 é um polietileno linear de baixa densidade (LLDPE), em forma granular, com uma densidade de 0,920 g/cm3 e um índice de fusão de 0,65 g/10 min (190 °C/2,16 kg).

[0083] DFNA 2065 é um polietileno linear de baixa densidade (LLDPE), em forma de pélete, com uma densidade de 0,920 g/cm3 e um índice de fusão de 0,65 g/10 min (190 °C/2,16 kg) disponível junto à The Dow Chemical Company.

[0084] DFNA-4580 é um polietileno de alta densidade (HDPE) com uma densidade de 0,945 g/cm3 e um índice de fusão de 0,8 g/10 min, disponível junto à The Dow Chemical Company.

[0085] DOWLEXTM GM 8480F é um LLDPE com uma densidade de 0,917 g/cm3 e um índice de fusão de 3 g/10 min (190 °C/2,16 kg), disponível junto à The Dow Chemical Company.

[0086] SI-LINKTM DFDA-5451 é um copolímero de etileno e 1,5% de trimetoxissilano de vinila (VTMS) com uma densidade de 0,922 g/cm3 e um índice de fusão (MI) de 1,5 g/10 min, disponível junto à The Dow Chemical Company.

[0087] O lote principal do catalisador SI-LINKTM DFDB-5480 NT contém polietileno de baixa densidade (0,925 g/cm3, MI de 3,0 g/10 min) mais 1,7% em peso de dilaurato de dibutil estanho.

[0088] O lote principal do catalisador SI-LINKTM DFDA-5481 NT contém DFH-2065 mais 2,6% em peso de dilaurato de dibutil estanho.

[0089] O lote principal de BI 0340 contém um polietileno linear de baixa densidade (0,924 g/cm3, 20 g/10 min de MI) mais 49% em peso de agente de expansão de azodicarbonamida. Este lote principal de agente de expansão é produzido pela DowDuPont.

[0090] O lote principal de negro de fumo AXELERONTM GP A-0037 BK CPD com densidade de 1,18 g/cm3 e contém um LLDPE e 45% em peso de negro de fumo. O lote principal está disponível junto à DowDuPont.

[0091] TRIGONOXTM 101 é um peróxido orgânico com o nome químico 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano e disponível junto à Akzo Nobel N.V

PROCEDIMENTO

[0092] Mistura por fusão/composição de fusão LLDPE modificado com peróxido: Os lotes de resina foram preparados usando-se um misturador de preparação/cabeça de medição de misturador elétrico de lote de laboratório modelo BRABENDERTM de 250cm3 BRABENDERTM equipado com Lâminas de Cam. O Misturador/Cabeça de Medição BRABENDERTM é um design de 3 peças que consiste em duas zonas de aquecimento com capacidade de 250 mililitros (ml), dependendo da configuração da lâmina do misturador. A formulação misturada por lote é de 280 gramas (g) de resina, 0,15 g de peróxido (TRIGONOXTM 101) e 1,5 g de lote principal de agente de expansão (MB). Cada operação de mistura começou adicionando-se primeiro a resina LLDPE na tigela de mistura enquanto as lâminas giravam a 20 rotações por minuto (rpm). O ponto de ajuste da temperatura do processo para ambas as zonas foi 130°C. Para ativar o peróxido, a temperatura foi aumentada para 200°C. Depois que a leitura de torque se estabilizou, indicando que todo o peróxido reagiu, a temperatura foi reduzida para 130 °C e, uma vez alcançada, o agente de expansão adicionado. A duração do ciclo de mistura foi de 25 minutos. O material fundido foi então coletado e colocado entre duas folhas de poliéster MYLARTM e moldado por compressão à temperatura ambiente em uma panqueca plana, então cortado em pequenos pedaços para extrusão de cabo de aço.

[0093] Mesclas de LLDPE e Copolímero de Silano-LDPE: O copolímero de silano DFDA-5451 foi primeiro seco antes da mescla por fusão com LLDPE, lote principal de catalisador de estanho DFDA-5481 (2,6% DBTDL) e o lote principal de azodicarbonamida em uma tigela de mistura BRABENDERTM de 250 cm3 a uma temperatura de 130 °C. A mescla foi então peletizada para alimentação em uma extrusora de cabo de aço. Os péletes foram então curados em câmara de umidade por 14 dias antes da espumação de extrusão. As condições da câmara de umidade foram ajustadas para 50 °C e 75% de umidade.

[0094] Extrusão de minicabo de aço: Amostras de fio foram extrudadas em um minicabo de aço em fio de cobre de calibre 14, espessura de parede de 0,8 mm (30 mils). A velocidade do parafuso foi ajustada para 70 rpm e a velocidade de decolagem para 4,11 metros (13,5 pés) por minuto (m/min (ft/min)). O perfil de temperatura da extrusora foi estabelecido em 180/190/200/190 °C nas zonas 1, 2, 3 e 4, respectivamente.

[0095] Medições de tração e alongamento: os espécimes de teste de tração foram preparados removendo-se o condutor de cobre de fios de 15,24 centímetros (seis polegadas). As amostras de fio foram primeiro condicionadas por 48 horas em um ambiente controlado a 23 °C (73,4 °F) (+/- 15,78 °C (3,6 °F)) com 50% (+/- 5%) de umidade relativa (UR). O teste de tração foi conduzido em um aparelho INSTRONTM Renew 4201 65/16 e 4202 65/16 usando uma velocidade de separação da mandíbula de 50,8 centímetros (20 polegadas) por minuto.

[0096] As formulações de compostos são relatadas na Tabela 1. TABELA 1 FORMULAÇÕES DE COMPOSTO

REOLOGIA

[0097] Como mostrado na Tabela 2 e nas Figuras 1 e 2 a 100 radianos por segundo (rad/s), as mesclas desta invenção exibem maior viscosidade em baixas taxas de cisalhamento, indicativo de resistência de fusão aumentada, maior do que o que é alcançado por meio de tratamento uniforme por peróxido de toda a composição. Em contraste, em altas taxas de cisalhamento, onde viscosidades mais baixas são desejáveis para processabilidade, as viscosidades dos compostos desta invenção não são significativamente afetadas e mais baixas do que a composição tratada com peróxido, mesmo em tal nível baixo de peróxido de 500 ppm. Aumentar a quantidade de peróxido aumenta substancialmente a viscosidade. Esta abordagem para aumentar a resistência à fusão pode ser útil na formação de espuma de materiais de baixa resistência à fusão, como HDPE e polipropileno (PP), entre outros. O método desta invenção também tem vantagens sobre a abordagem de peróxido, pois elimina problemas relacionados à necessidade de se atingir alta temperatura de fusão para garantir a decomposição do peróxido enquanto enfrenta a decomposição dos agentes de expansão química, exigindo, assim, um processo de composição em duas etapas. O método inventivo, em contraste, é essencialmente irrestrito e permite a composição em temperaturas convenientes para uma boa mescla por fusão e bem abaixo das temperaturas de decomposição do agente de expansão, uma vez que a etapa de cura ocorre no material peletizado, isto é, pós-composição. TABELA 2 ANÁLISE REOLÓGICA

[0098] A Tabela 3 mostra que, ao mesmo carregamento do agente espumante, as mesclas inventivas de exemplos inventivos (IE) IE-1 e IE-2 atingem níveis de espuma equivalentes ou superiores em comparação com o sistema não modificado, bem como o sistema modificado com peróxido (exemplos comparativos (CE)). Além disso, para nível de espuma equivalente (IE-1 vs. CE-2); a mescla inventiva mostra propriedades mecânicas significativamente melhoradas. Em comparação com o sistema modificado com peróxido, as mesclas inventivas mostram propriedades mecânicas equivalentes alcançadas para um nível mais alto de espuma (aproximadamente 17% maior). Em comparação com o material não espumado (CE-1), o IE-1 exibe propriedades mecânicas equivalentes, embora ainda tenha 14,6% de espuma. TABELA 3 PROPRIEDADES DE ESPUMA

[0099] A Tabela 4 apresenta dados adicionais. As amostras foram preparadas conforme descrito acima. O DFDB-5451 foi seco antes da mescla, e para amostras que incluam um agente espumante, composto a uma temperatura de 150 °C. TABELA 4 COMPOSIÇÃO E PROPRIEDADES Nota 2a: Curar o material peletizado em banho-maria a 90 °C por 4 horas (apenas formulação 1 XL SI-LINK), secar em convecção durante a noite a 80 °C antes do uso. Nota 2b: Curar o material peletizado na câmara de umidade (50 °C e 75% de UR) por 14 dias antes da extrusão

RESULTADOS E DISCUSSÃO

[00100] CE-4 é um sistema totalmente reticulado e não espumado, que representa um copolímero de silano curado com umidade típico. O material foi peletizado após a composição e então curado de acordo com a Nota 2a. Este composto foi preparado para uso em CE-5 e não é extrudável por si só, uma vez que não é termoplástico.

[00101] CE-5 é uma mescla espumada que usa a resina de base de LLDPE termoplástica e 20% do material pré-reticulado de CE-4. O composto é mostrado para exibir uma razão V0,1/V100 significativamente maior em comparação com IE-2, em que o componente reticulável foi primeiro misturado com a matriz de LLDPE antes da etapa de cura. No entanto, resultou em um extrudado altamente não homogêneo com superfície muito rugosa e propriedades mecânicas muito ruins, conforme mostrado pelos dados de tração e alongamento. Este é um exemplo comparativo chave que demonstra a importância de primeiro misturar todos os componentes de uma forma termoplástica na presença de catalisador e, em seguida, submeter o composto a uma etapa de reticulação antes da fabricação do artigo final.

[00102] CE-6 é uma mescla termoplástica espumada de LLDPE e 10% em peso do copolímero de silano na ausência do catalisador de condensação por umidade. Este exemplo deve ser comparado ao exemplo inventivo IE-1, e a diferença entre os dois é clara: (i) a razão de viscosidade V0,1/V100 para CE-6 é 48,5 vs. 86,8 para IE-1, um aumento de cerca de 1,8X; (ii) a densidade da espuma para CE-6 é de apenas 0,847 vs. 0,786 para IE-1, e (iii) as propriedades mecânicas do material espumado de IE-1 são claramente superiores, conforme mostrado pelos dados de resistência à tração/alongamento à tração 2216/539 para IE-1 vs. 1409/389 para CE-6.

[00103] IE-3 é uma mescla espumada de LLDPE e 30% do copolímero de silano composto na presença do catalisador e sujeito a uma etapa de cura por umidade antes da formação de espuma por extrusão. Este exemplo inventivo mostra melhores propriedades mecânicas e reológicas em comparação com o LLDPE espumado não modificado de CE-2; e as propriedades mecânicas do IE-3 são comparáveis a IE-1 e IE-2.

[00104] CE-7 é uma resina de HDPE de base espumada sem o copolímero de silano ou catalisador.

[00105] IE-4 é uma mescla espumada de HDPE que usa a resina base de CE-7 e 10% em peso do copolímero de silano, composto na presença de catalisador e sujeito a uma etapa de cura por umidade antes da formação de espuma por extrusão. IE-4 mostra uma razão V0,1/V100 mais alta, indicando maior resistência à fusão, junto a propriedades mecânicas ligeiramente melhoradas da camisa formada, e aponta para uma otimização adicional para o equilíbrio de propriedades.

Claims (11)

1. Composição mesclada por fusão, caracterizada pelo fato de compreender, em porcentagem em peso (% em peso), com base no peso da composição: (A) 55 a 94,98% em peso de um polímero termoplástico, sendo que o polímero termoplástico é uma poliolefina, (B) 5 a 44,98% em peso de um polímero curável por umidade, sendo que o polímero curável por umidade é uma poliolefina funcionalizada por silano; (C) 0,01 a 5% em peso de um catalisador de condensação por umidade, e (D) 0,01 a 5% em peso de um agente espumante.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o polímero termoplástico ser polietileno.

3. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o catalisador de condensação ser um ácido de Lewis ou uma base de Lewis.

4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de o catalisador de condensação ser dilaurato de dibutil estanho.

5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de o catalisador de condensação ser ácido sulfônico.

6. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de o agente espumante ser um agente espumante químico.

7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de o agente espumante ser um agente espumante físico.

8. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de o agente espumante compreender dióxido de carbono ou nitrogênio.

9. Composição reticulada, caracterizada pelo fato de compreender a composição definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

10. Bainha de fio ou cabo, caracterizada pelo fato de compreender a composição, definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.

11. Fio ou cabo, caracterizado pelo fato de compreender a bainha conforme definida na reivindicação 10.