CZ291053B6

CZ291053B6 - Kompozice kabelových pláą»ů

Info

Publication number: CZ291053B6
Application number: CZ199865A
Authority: CZ
Inventors: Laila Rogestedt; Hans-Bertil Martinsson; Markku Asumalathi; Jari Äärilä
Original assignee: Borealis Polymers Oy
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 2002-12-11
Also published as: IN187867B; ZA965857B; BR9609621A; CZ6598A3; EP0837905A1; ES2138357T3; MY138666A; WO1997003124A1; KR19990035751A; JPH10511734A; DE69604296T2; KR100294397B1; DE69604296T3; AU6374896A; PL185886B1; JP3088467B2; CA2225858C; UA68329C2; CN1190417A; EP0837905B1

Abstract

Kompozice pro kabelov pl t a jej pou it pro v²robu vn j ho pl t pro silov² nebo komunika n kabel. Kompozice pro kabelov pl t je multimod ln , v²hodn bimod ln sm s olefinov²ch polymer , v²hodn ethylenov²ch um l²ch hmot, maj c ch hustotu 0,915 a 0,955 g/cm.sup.3.n. a rychlost te en taveniny 0,1 a 3,0 g/10 min, p°i em olefinov polymern sm s obsahuje alespo prvn a druh² olefinov² polymer, z nich prvn m hustotu a rychlost te en taveniny zvolen z /a/ 0,930 a 0,975 g/cm.sup.3.n., a 50 a 2000 g/10 min a /b/ 0,88 a 0,93 g/cm.sup.3.n., a 0,01 a 0,8 g/10 min.\

Description

Vynález se týká kompozic kabelových plášťů a rovněž jejich použití jako vnějších plášťů pro silové a komunikační kabely.

Dosavadní stav techniky

Kabely, kterými se rozumí vysokonapěťové, středněnapěťové a nízkonapěťové silové kabely a komunikační kabely, například optické kabely, koaxiální kabely a párové kabely, zpravidla obsahují jádro obklopené pláštěm, který je tvořen jednou nebo více vrstvami. Vnější vrstva se 15 označuje jako vnější plášť nebo plášťová vrstva a v současné době se vyrábí z polymemího materiálu, výhodně ethylenové umělé hmoty. Značně různorodá oblast použití plášťů pro různé typy kabelů, například pro telekomunikační kabely, včetně konvenčních měděných kabelů a kabelů tvořených optickými vlákny, a rovněž pro silové kabely, má za následek to, že materiál pláště musí splňovat celou řadu požadavků, pokud jde o vlastnosti tohoto materiálu, přičemž tyto 20 požadavky jsou v určitých ohledech protichůdné. Důležitými vlastnostmi materiálů pro kabelové pláště jsou tedy dobrá zpracovatelnost, tj. materiál by měl být dobře zpracovatelný v širokém teplotním rozsahu, nízké smrštění, vysoká mechanická pevnost, vysoká jakost povrchu a odolnost proti popraskání v důsledku působení vnějšího tlaku (ESCR). Z těchto důvodů je tedy nesnadné nebo dokonce nemožné splnit všechny tyto požadavky, kladené na vlastnosti těchto materiálů, 25 takže známé plášťové materiály jsou v podstatě výsledkem kompromisu. Dobré vlastnosti na jedné straně jsou získány na úkor zhoršení ostatních vlastností.

Takže by bylo velmi výhodné, pokud by se podařilo zmíněný kompromis mezi jednotlivými vlastnostmi materiálů kabelových plášťů redukovat nebo dokonce eliminovat. Zvláště výhodné 30 by bylo, pokud by se podařilo zlepšit ESCR materiálu a redukovat smrštění při dané zpracovatelnosti.

Podstata vynálezu

Vynález těchto cílů dosahuje pomocí kompozice kabelových plášťů, která je namísto unimodální polyethylenové umělé hmoty, používané u konvenčních kompozic kabelových plášťů, tvořena multimodální olefinovou polymemí směsí, mající určité dané hodnoty hustoty a rychlost proudění taveniny jak pokud jde o polymerní směs, tak pokud jde o polymery tvořící jeho část.

Vynález tedy poskytuje kompozici kabelového pláště, která je charakteristická tím, že je tvořena multimodální olefinovou polymemí směsí mající hustotu 0,915 až 0,955 g/cm³ a rychlost tečení taveniny 0,1 až 3,0 g/10 min, přičemž uvedená polymemí směs obsahuje alespoň první a druhý olefinový polymer, přičemž první z nich má hustotu a rychlost tečení taveniny zvolenou 45 z (a) 0,930 až 0,975 g/cm³ a 50 až 2000 g/10 min a (b) 0,88 až 0,93 g/cm³ a 0,01 až 0,8 g/10 min.

Vynález se dále týká použití této kompozice kabelového pláště jako vnějšího pláště pro silový nebo komunikační kabel.

Další odlišnosti a výhody vynálezu vyplynou z následujícího popisu.

Nicméně, ještě před samotným detailnějším popisem vynálezu je třeba definovat některé klíčové výrazy.

-1 CZ 291053 B6

Výrazem „modalita“ polymerů se rozumí struktura distribuce molekulových hmotností polymeru, tj. vzhled křivky, vyjadřující počet molekul jako funkci molekulové hmotnosti. Pokud tato křivka vykazuje jedno maximum, potom se polymer označuje jako „unimodální“, zatímco pokud křivka vykazuje velmi široké maximum nebo dvě, popřípadě více maxim, a polymer je tvořen dvěma nebo více frakcemi, potom se tento polymer označuje jako „bimodální“ nebo ..multimodální atd. V následující části jsou všechny polymery, jejichž distribuční křivka molekulové hmotnosti je velmi široká nebo má více než jedno maximum, označovány jako „multimodální“.

„Rychlost tečení taveniny“ (MFR) polymeru se stanoví podle zkušební normy ISO 1133, podmínky 4 a je ekvivalentem dříve používaného výrazu „tavný index“. Rychlost tečení taveniny, která se vyjadřuje v g/10 min, je vyjádřením tekutosti a tedy zpracovatelnosti polymeru. Čím vyšší rychlost tečení taveniny, tím nižší je viskozita polymeru.

Výraz „odolnost proti praskání v důsledku vnějšího tlaku“ (ESCR) znamená odolnost polymeru proti vzniku prasklin v důsledku působení mechanického tlaku a reakčního činidla ve formě povrchově aktivního činidla. ESCR se určuje podle zkušební normy ASTM D 1693 A, jako reakční činidlo se použil Igepal CO-630 ze skupiny ethoxylátů.

Výrazem „ethylenová umělá hmota“ se rozumí umělá hmota na bázi polyethylenu nebo kopolymerů ethylenu, přičemž většinu hmoty tvoří ethylenový monomer.

Jak vyplývá z předcházejícího textu, kompozice kabelového pláště podle vynálezu se odlišuje od známých kompozic tím, že je tvořena multimodální olefmovou polymemí směsí se specifickou hustotou a rychlostí tečení taveniny.

Je známo, že se výroba multimodálních, zejména bimodálních olefinových polymerů, výhodně multimodálních ethylenových umělých hmot, provádí ve dvou nebo více reaktorech spojených do série. Tento způsob výroby multimodálních polymerů je například popsán v patentových dokumentech EP 040 992, EP 041 796, EP 022 376 a WO 92/12 182, které jsou zde zmíněny formou odkazů. Z těchto dokumentů vyplývá, že všechny polymemí stupně a jednotlivé polymemí stupně lze provádět v kapalné fázi, suspenzi nebo plynné fázi.

U způsobu podle vynálezu se hlavní polymerační stupně výhodně provádí jako kombinace suspenzní polymerace a polymerace v plynné fázi nebo pouze jako polymerace v plynných fázích. Suspenzní polymerace se výhodně provádí v tak zvaném smyčkovém reaktoru. Použití suspenzní polymerace v míchaném reakčním tanku není v rámci vynálezu výhodné vzhledem ktomu, že tento způsob není dostatečně flexibilní pro produkci kompozice podle vynálezu a zahrnuje problémy spojené s rozpustností. Pro produkci sloučeniny podle vynálezu s vylepšenými vlastnostmi je flexibilní způsob žádoucí. Z tohoto důvodu je výhodné, aby se kompozice připravovala ve dvou hlavních polymeračních stupních v kombinaci smyčkového reaktoru a reaktoru pro plynnou fázi, nebo ve dvou reaktorech pro plynnou fázi. Zvláště výhodné je, pokud se kompozice připravuje ve dvou hlavních polymeračních stupních. V tomto případě se první stupeň provádí jako suspenzní polymerace ve smyčkovém reaktoru a druhý stupeň se provádí jako polymerace v plynné fázi v reaktoru pro plynnou fázi. Případně může hlavním polymeračním stupňům předcházet polymerace, při které se připraví přibližně 20 hmotn. %, výhodně 1 až 10 hmotn. % celkového množství polymerů. Tato technika zpravidla poskytuje multimodální polymemí směs díky polymeraci a za použití chrómu, metallocenu nebo Ziegler-Nattova katalyzátoru v několika postupných polymeračních reaktorech. Při výrobě řečené bimodální ethylenové umělé hmoty, která je podle vynálezu výhodným polymerem, se nejprve v prvním reaktoru připraví za určitých podmínek, týkajících se monomemí kompozice, tlaku vodíku a plynu, teploty, tlaku atd., první ethylenový polymer. Po zpolymerování prvního polymeru se reakční směs obsahující připravený polymer zavede do druhého reaktoru, přičemž další polymerace se provádí za dalších podmínek. V prvním reaktoru se zpravidla připravuje první polymer s vysokou rychlostí tečení taveniny (nízká molekulová hmotnost) a se středním nebo malým přídavkem komonomeru nebo s žádným přídavkem, zatímco v druhém reaktoru se připravuje druhý polymer

-2CZ 291053 B6 s nízkou rychlostí tečení taveníny (vysoká molekulová hmotnost) a s větším přídavkem komonomeru. Jako komonomer se při polymeraci ethylenu zpravidla použijí další olefiny mající až 12 atomů uhlíku, například α-olefiny mající tři až dvanáct atomů uhlíku, např. propen, buten, 4methyl-l-penten, hexen, okten, deken, atd. Výsledný finální produkt je tvořen dobře promísenou směsí polymerů, získaných ze dvou reaktorů, přičemž různé distribuční křivky molekulových hmotností těchto polymerů společně tvoří distribuční křivku molekulových hmotností, mající široké maximum nebo dvě maxima, tj. konečným produktem je biomodální polymemí směs. Vzhledem k tomu, že multimodální a zejména bimodální polymer}, výhodně ethylenové polymery a jejich příprava spadají do známého stavu, nebudou zde již dále podrobněji popisovány.

V tomto bodu je třeba zdůraznit, že při produkci dvou nebo více polymemích složek v odpovídajícím počtu reaktorů spojených v sérii lze pouze v případě složky produkované v prvním reakčním stupni a v případě konečného produktu rychlost tečení taveniny, hustotu a další vlastnosti měřit přímo na izolovaném materiálu. Odpovídající vlastnosti polymemích složek, produkovaných v reakčních stupních následujících po prvním stupni, lze určit pouze nepřímo na základě odpovídajících hodnot materiálu zaváděného do příslušného reakčního stupně a odváděného z tohoto reakčního stupně.

Přestože multimodální polymery a jejich produkce jsou samy o sobě již známy, nebylo doposud známo použití těchto multimodálních polymemích směsí v kompozicích kabelových plášťů. Především nebylo doposud známo použití multimodálních polymemích směsí, majících specifickou hodnotu hustoty a rychlosti tečení tekutiny podle vynálezu, v tomto kontextu.

Jak již bylo zmíněno, výhodně je multimodální olefínovou polymemí směsí v kompozici pro kabelový plášť podle vynálezu bimodální polymemí směs. Rovněž výhodné je, pokud se tato bimodální polymemí směs připravuje výše popsaným způsobem polymerace za různých polymeračních podmínek ve dvou nebo více polymeračních reaktorech spojených v sérii. Díky flexibilitě, pokud jde o takto získané reakční podmínky, je nej výhodnější, pokud se polymerace provádí ve smyčkovém reaktoru a reaktoru pro plynnou fázi, dvou různých reaktorech pro plynnou fázi nebo dvou různých smyčkových reaktorech jako polymerace jednoho, dvou nebo více oiefinových monomerů, přičemž různé polymerační stupně mají různé obsahy komonomeru. Výhodně se polymerační podmínky u výhodného dvoustupňového způsobu zvolí tak, aby se v jednom stupni, výhodně v prvním stupni, díky vysokému obsahu látky způsobující přenos řetězce (plynný vodík) produkoval nízkomolekulámí polymer mající střední, nízký nebo ve výhodném případě žádný obsah komonomeru, zatímco se bude v dalším stupni, výhodně v druhém stupni, produkovat vysokomolekulámí polymer mající vysoký obsah komonomeru. Nicméně pořadí těchto stupňů může být převráceno.

Multimodální olefínovou polymemí směsí podle vynálezu je výhodně směs propylenových umělých hmot nebo nejvýhodněji ethylenová umělá hmota. Komonomer nebo komonomery se v rámci vynálezu zvolí ze skupiny zahrnující α-olefiny mající až 12 atomů uhlíku, což v případě ethylenových umělých hmot znamená, že se komonomer nebo komonomery zvolí z a-olefinů majících 3 až 12 atomů uhlíku. Zvláště výhodnými komonomery jsou buten, 4-methyl-l-penten, 1-hexen a 1-okten.

S přihlédnutím k výše uvedeným skutečnostem je výhodná ethylenová umělá hmota podle vynálezu tvořena nízkomolekulámím ethylenovým homopolymerem smíšeným s vysokomolekulámím kopolymerem ethylenu a butenem, 4-methyl-l-pentenem, 1-hexenem nebo 1-oktenem.

Vlastnosti jednotlivých polymerů v olefinové polymemí směsi podle vynálezu by měly být zvoleny tak, že finální olefinová polymemí směs má hustotu 0,915 až 0,955 g/cm³, výhodně 0,920 až 0,950 g/cm³, a rychlost tečení taveniny 0,1 až 3,0g/10min, výhodně 0,2 až 2,0g/10min. Tohoto lze podle vynálezu výhodně dosáhnout pomocí olefinové polymerační směsi, obsahující první olefínový polymer mající hustotu 0,930 až 0,975 g/cm³, výhodně 0,955 až 0,975 g/cm³, a rychlost tečení taveniny 50 až 2000 g/10 min, výhodně 100 až 1000 g/10 min,

-3CZ 291053 B6 a výhodněji 200 až 600g/10min, a alespoň druhý olefinový polymer, mající takovou hustotu a takovou rychlost tečení taveniny, že olefinová polymemí směs získá výše zmíněnou hustotu a rychlost tečení taveniny.

Pokud je multimodální olefinová polymemí směs bimodální, tj. pokud se jedná o směs dvou olefinových polymerů (první olefinový polymer a druhý olefmový polymer), potom se první olefinový polymer produkuje v prvním reaktoru a má výše definovanou hustotu a rychlost tečení taveniny, přičemž hustota a rychlost tečení taveniny druhého olefínového polymeru, který se produkuje v druhém reakčním stupni, může být, jak již bylo naznačeno výše, určena nepřímo, na ío základě hodnot materiálu zaváděného a vypouštěného z druhého reakčního stupně.

V případě, že má olefinovou polymemí směs a první olefmový polymer výše uvedené hodnoty hustoty a rychlosti tečení taveniny, potom výpočet naznačuje, že druhý olefmový polymer, produkovaný v druhém reakčním stupni, by měl mít hustotu řádově 0,88 až 0,93 g/cm³, výhodně

0,91 až 0,93 g/cm³, a rychlost tečení taveniny řádově 0,01 až 0,8 g/10 min, výhodně 0,05 až

0,3 g/10 min.

Jak již bylo naznačeno v předcházejícím textu, pořadí jednotlivých reakčních stupňů lze převrátit, což by mohlo znamenat, že pokud má konečná olefinová polymemí směs hustotu 0,915 až 20 0,955 g/cm³, výhodně 0,920 až 0,950 g/cm³, a rychlost tečení taveniny 0,1 až 3,0g/10min, výhodně 0,2 až 2,0 g/10 min, a první olefmový polymer, produkovaný v prvním stupni, má hustotu 0,88 až 0,93 g/cm³, výhodně 0,91 až 0,93 g/cm³ a rychlost tečení taveniny 0,01 až 0,8 g/10 min, výhodně 0,05 až 0,3 g/10 min, potom druhý olefmový polymer, produkovaný v druhém stupni dvoustupňového způsobu, by měl mít, podle výše zmíněných výpočtů hustotu, 25 pohybující se řádově v rozmezí od 0,93 do 0,975 g/cm³, výhodně od 100 do 1000 g/10 min, a nejvýhodněji od 200 do 600 g/10 min. Nicméně toto pořadí stupňů, použité při výrobě olefinové polymemí směsi podle vynálezu, je méně výhodné.

Aby se optimalizovaly vlastnosti kompozice kabelového pláště podle vynálezu, měly by být 30 jednotlivé polymery v olefinové polymemí směsi přítomny v takovém hmotnostním poměru, aby se dosáhlo toho, že konečná olefinová polymemí směs bude vykazovat stejné vlastnosti, jako jednotlivé polymery obsažené v této směsi. Z toho vyplývá, že jednotlivé polymery by neměly být přítomny v příliš malých množstvích, tj. množstvích, představujících přibližně 10 hmotn. % nebo nižších, protože takto malá množství polymerů by neovlivnila vlastnosti olefinové polymer35 ní směsi. Přesněji řečeno je výhodné, pokud množství olefínového polymeru, který má vysokou rychlost tečení taveniny (nízkou molekulovou hmotnost) obsahuje alespoň 25 hmotn. %, ale současně není vyšší než 75 hmotn. % celkového polymeru. Výhodné je, pokud se toto množství pohybuje v rozsahu od 35 do 55 hmotn. % celkového polymeru. V tomto případě dochází k optimalizaci vlastností konečného produktu.

Použití multimodálních polymemích olefinových směsí výše popsaného typu v kompozicích kabelového pláště podle vynálezu způsobuje, že tyto kompozice mají lepší vlastnosti než běžné kompozice kabelového pláště zejména pokud jde o smrštění, respektive odolnost proti praskání v důsledku působení vnějšího tlaku (ESCR) a pokud jde o zpracovatelnost. Zejména redukce 45 smršťování kompozice kabelových plášťů podle vynálezu představuje velkou výhodu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

V polymeračním zařízení, tvořeném smyčkovým reaktorem spojeným v sérii s reaktorem pro plynnou fázi a používajícím Ziegler-Nattův katalyzátor, se za následujících podmínek nechala zpolymerovat bimodální ethylenová umělá hmota.

-4CZ 291053 B6 _t

První reaktor (smyčkový reaktor)

V tomto reaktoru se připravil polymerací ethylenu v přítomnosti vodíku (molámí poměr vodíku ku ethylenu byl 0,38 : 1) první polymer (polymer 1). Výsledný ethylenový homopolymer měl hodnotu rychlosti tečení taveniny 492 g/10 min a hustoty 0,975 g/cm³.

Druhý reaktor (reaktor pro plynnou fázi)

V tomto reaktoru se připravil polymerací ethylenu a butenu (molámí poměr v plynné fázi butenu ku ethylenu byl 0,22 : 1 a vodíku ku ethylenu byl 0,03 : 1) druhý polymer (polymer 2). Výsledný kopolymer ethylenu a butenu byl přítomen ve formě dokonale promíchané směsi s ethylenovým homopolymerem z prvního reaktoru, přičemž hmotnostní poměr polymeru 1 ku polymeru 2 byl 45 : 55.

Bimodální směs polymeru 1 a polymeru 2 měla hustotu 0,941 g/cm³ a hodnotu rychlosti tečení taveniny 0,4 g/10 min. Po sloučení se sazemi se získal finální produkt obsahující 2,5 hmotn. % sazí, čímž se dosáhlo finální hustoty 0,951 g/cm³. Tento finální produkt bude v následující části označen jako bimodální ethylenová umělá hmota 1.

Bimodální ethylenová umělá hmota 1 se použila jako kompozice kabelového pláště a její stanovené vlastnosti se porovnaly s vlastnostmi konvenční kompozice kabelového pláště tvořené unimodální ethylenovou umělou hmotou (referenční kompozice 1). Referenční kompozice 1 měla hustotu 0,941 g/cm³ (po sloučení se sazemi jejich obsah představoval 2,5 hmotn. % a jejich hustota byla 0,951 g/cm³) a rychlost tečení taveniny 0,24 g/10 min.

V tomto příkladu, stejně jako v následujících příkladech, se smrštění kompozice stanovilo za použití zkušebního testu (dále označovaného jako UNI-5079), který byl vyvinut pro účely vyhodnocení tendencí plášťových materiálů smršťovat se. Smrštění se stanovilo následujícím způsobem.

Vzorky kabelu pro vyhodnocení se extrudovaly za následujících podmínek.

Vodič:

Tloušťka stěny:

Teplota hlavy:

Vzdálenost mezi hlavou a vodní lázní:

Teplota vodní lázně:

Lineární rychlost:

Typ hlavy:

Vsuvka:

Hlava:

Šroub:

Lamač

3,0 mm pevný, Al vodič

1,0 mm + 210°C nebo + 180 °C cm + 23 °C m/min polotrubice

3,65 mm

5,9 mm

Elise

Smrštění je vyjádřeno v procentech a měří se 24 hodin po vytlačení, v místnosti s konstantní teplotou (+23 °C) a 24 hodin po vytlačení při teplotě +100 °C.

K měření se použily vzorky kabelu, měřící přibližně 40 cm. Běžně se kabelový vzorek označí tak, aby bylo možné po kondiciování vzorku provést měření ve stejném místě vzorku.

Na kabelu se vyznačí značky ve vzdálenosti přibližně 40 cm, potom se kabel v místě značek přeřízne a získané vzorky se přeměří. Pro analyzování každého kabelu se použijí vždy dva roztoky. Vzorky se umístí na 24 hodin do místnosti s konstantní teplotou. Po uplynutí této doby se změří a vypočte hodnota smrštění v procentech.

-5CZ 291053 B6

Všechny vzorky se umístí na mašíkové lože, kde se ponechají 24 hodin při 100 °C. Po uplynutí této doby se vzorek změří a na základě počáteční délky se vypočte hodnota celkového smrštění v procentech.

Výsledky měření jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 1.

Tabulka 1

Vlastnosti materiálu Bimodální 1 Referenční 1

Pevnost při přetržení v tahu (MPa)¹Protažení při přetržení (%)¹ESCR²	34 800 0/2000 hod	38 900 F 20/550 hod
Smrštění (%) při
23 °C/24 hod³	0,0	0,7
23 °C/24 hod⁴	0,0	0,7
Smrštění (%) při
100 °C/24 hod³	1,0	2,0
100 °C/24 hod⁴	0,9	2,3
Povrchová úprava⁵
Po extrudaci při 180 °C při
15 m/min	0-1	0
35 m/min	0-1	0
75 m/min	0	0
140 m/min	0	1
Po extrudaci při 210 °C při
15 m/min	—	0
35 m/min	0-1	0
75 m/min	0-1	0
140 m/min	0	0-1

1: K určení se použila testovací metoda ISO 527-2 1993/5A.

2: K určení se použila testovací metoda ASTMD 1693/A, 10% Ipegal. Výsledky vyjadřují procento popraskaných vzorkových tyčí v daném čase. F 20 znamená, že po určeném čase došlo k popraskání 20 % vzorkových tyčí.

3: Ke stanovení se použila testovací metoda UNI-5079 a stanovení se provedlo po extrudaci při 180 °C.

4: Ke stanovení se použila testovací metoda UNI-5079 a stanovení se provedlo po extrudaci při 210 °C.

5: Klasifikace: 0 = vynikající až 4 = nerovný.

Z hodnot shrnutých v tabulce 1 je zřejmé, že plášťový materiál podle vynálezu vykazuje lepší vlastnosti pokud o smršťování materiálu, zejména při pokojové teplotě, a odolnost proti popraskání v důsledku působení vnějšího tlaku (ESCR). Pokud jde o pevnost v tahu, dosahuje plášťový materiál podle vynálezu hodnot srovnatelných s referenčním materiálem 1. Rovněž zpracovatelnost, kterou lze odvodit z hodnoty rychlosti tečení tekutiny, plášťového materiálu podle vynálezu je stejně dobrá jako zpracovatelnost referenčního materiálu 1. Je třeba zdůraznit, že zatím co referenční materiál 1 má dobré zpracovatelské vlastnosti získané na úkor většího

-6CZ 291053 B6 smršťování, zejména při pokojové teplotě, má plášťový materiál podle vynálezu jak dobrou zpracovatelnost, tak dobré (nízké) smršťovací vlastnosti. To lze považovat za podstatnou výhodu, která je ještě zesílena zlepšením ESCR vlastností plášťového materiálu podle vynálezu.

Příklad 2

V polymeračním zařízení z příkladu 1 se připravila za následujících podmínek bimodální ethylenová umělá hmota.

První reaktor (smyčkový reaktor)

V tomto reaktoru se připravil polymerací ethylenu v přítomnosti vodíku (molámí poměr vodíku ku ethylenu byl 0,38 : 1) první polymer (polymer 1). Výsledný ethylenový homopolymer měl hodnotu rychlosti tečení taveniny 444 g/10 min a hustotu 0,975 g/cm³.

Druhý reaktor (reaktor pro plynnou fázi)

V tomto reaktoru se připravil polymerací ethylenu a butenu (molámí poměr v plynné fázi butenu ku ethylenu byl 0,23 : 1 a vodíku ku ethylenu byl 0,09 : 1) druhý polymer (polymer 2). Výsledný kopolymer ethylenu a butenu byl přítomen ve formě dokonale promíchané směsi s ethylenovým homopolymerem z prvního reaktoru, přičemž hmotnostní poměr polymeru 1 ku polymeru 2 byl 40:60.

Bimodální směs polymeru 1 a polymeru 2 měla hustotu 0,941 g/cm³ (po přidání sazí se získal finální produkt obsahující 2,5 hmotn. % sazí, čímž se dosáhlo finální hustoty 0,951 g/cm³). Tento finální produkt bude v následující části označen jako bimodální ethylenová umělá hmota 2.

Podobným způsobem se připravila ještě další bimodální ethylenová umělá hmota (v následující části bude označována jako bimodální ethylenová hmota 3), přičemž molámí poměr vodíku ku ethylenu v prvním reaktoru byl 0,39 : 1 a výsledný ethylenový homopolymer (polymer 1) v prvním reaktoru měl hodnotu rychlosti tečení taveniny 468 g/10 min a hustotu 0,962 g/cm .

V druhém reaktoru se připravil kopolymer ethylenu a butenu (polymer 2), přičemž molámí poměr butenu ku ethylenu byl 0,24 : 1 a molámí poměr vodíku ku ethylenu byl 0,07:1. Hmotnostní poměr polymeru 1 ku polymeru 2 byl 45 : 55. Finální produkt (bimodální ethylenová umělá hmota 4) měla hustotu 0,941 g/cm³ (po sloučení s 2,5 hmotn. % sazí 0,951 g/cm³) a hodnotu rychlosti tečení tekutiny 1,3 g/10 min. Bimodální ethylenová umělá hmota 2 a bimodální ethylenová umělá hmota 3 se použily jako kompozice kabelového pláště a vlastnosti těchto kompozic se po stanovení porovnaly s vlastnostmi známé plášťové kompozice (referenční kompozice 2). Referenční kompozicí 2 byla speciální kompozice, určená pro případy, ve kterých je žádoucí velmi nízké smrštění, například při aplikaci na optická vlákna, přičemž tato kompozice je tvořena tavnou směsí polyethylenové frakce, mající hustotu 0,960 g/cm³ a hodnotu rychlosti tečení taveniny 3,0 g/10 min, a další polyethylenovou frakcí, mající hustotu 0,920 g/cm³ a hodnotu rychlosti tečení taveniny 1,0 g/10 min. Výsledný produkt měl tedy hustotu 0,943 g/cm (po přidání 2,5 hmotn % sazí 0,953 g/cm³) a hodnotu rychlosti tečení taveniny 1,7 g/10 min.

Výsledky měření vlastností tří kompozic kabelového pláště jsou shrnuty v níže uvedené tabulce 2.

Tabulka 2

Vlastnosti materiálu	Bimodální 2	Bimodální 3	Referenční 2
Pevnost při přetržení v tahu (MPa)¹	32	30	32
Protažení při přetržení (%)’	900	890	1150
ESCR²	0/2000	0/2000	F 20/190
	hod	hod	hod
Smrštění (%) při 23 °C/24 hod⁴	0,0	0,0	0,1
Smrštění (%) při 100 °C/24 hod⁴	0,8	1,0	0,8
Povrchová úprava⁵
Po extrudaci při 210 °C při
15 m/min	2	2	3
35 m/min	1-2	1	4
75 m/min	0-1	0	4
140 m/min	0-1	0	4

1: K určení se použila testovací metoda ISO 527-2 1993/5A.

2: K určení se použila testovací metoda ASTM D 1693/A, 10% Igepal. Výsledky vyjadřují procento popraskaných vzorkových tyčí v daném čase. F 20 znamená, že po určeném čase došlo k popraskání 20 % vzorkových tyčí.

5: Klasifikace: 0 = vynikající až 4 = nerovný.

Z hodnot shrnutých v tabulce 2 je zřejmé, že speciální plášťový materiál známého stavu techniky (referenční materiál 2) má při pokojové teplotě dobré smršťovací vlastnosti. Těchto smršťovacích vlastností bylo však u referenčního materiálu 2 dosaženo za cenu zhoršení zpracovatelských vlastností, jak je patrné ze získaných hodnot pro povrchovou úpravu. Plášťový materiál, použitý jako referenční materiál 2 lze zpracovat pouze v úzkém „provozním okně“, tj. v úzkém rozsahu provozních parametrů. Na rozdíl od referenčního materiálu 2 plášťové materiály podle vynálezu (bimodální umělé ethylenové hmoty 2 a 3) vykazují stejně dobré smrštění jako referenční materiál 2 a současně lepší zpracovatelské vlastnosti (širší „provozní okno“) a umožňují dosáhnout lepší povrchové úpravy kabelového pláště. Plášťové materiály podle vynálezu navíc vykazují lepší odolnost proti popraskání v důsledku vnějšího tlaku a dobrou pevnost v tahu.

Příklad 3

V polymeračním zařízení z příkladu 1 a 2 se připravila za následujících podmínek bimodální polyethylenová umělá hmota.

První reaktor (smyčkový reaktor)

V tomto reaktoru se připravil polymerací 1-butenu a plynného vodíku (molámí poměr 1-butenu ku plynnému vodíku ku ethylenu byl 1,74 : 0,22 : 1) první polymer (polymer l). Polymer 1 měl hodnotu rychlosti tečení taveniny 310 g/10 min a hustotu 0,939 g/cm³.

-8CZ 291053 B6

Druhý reaktor (reaktor pro plynnou fázi)

Polymer ze smyčkového reaktoru se přemístil do reaktoru pro plynnou fázi, ve kterém došlo k další polymeraci ethylenu s 1-butenem v přítomnosti plynného vodíku (molámí poměr 1butenu ku plynnému vodíku ku ethylenu byl 0,80 : 0,02 : 1), která měla za následek vznik nové polymemí složky (polymeru 2). Hmotnostní poměr polymeru 1 ku polymeru 2 byl 42 : 58. Hodnota rychlosti tečení taveniny výsledného finálního produktu byla 0,3 g/lOmin a hodnota hustoty byla 0,922 g/cm³. V tomto případě, kdy obě polymemí složky obsahovaly 1-buten jako komonomer, se rovněž dosáhlo, jak je patrné z níže uvedené tabulky 3, vynikajících mechanických vlastností, dobré ESCR a dobrých smršťovacích vlastností.

Claims

1. Kompozice pro kabelové pláště, vyznačená tím, že je tvořena multimodální olefínovou polymemí směsí, získanou polymeraci alespoň jednoho a-olefmu ve více než jednom stupni a mající hustotu 0,915 g/cm³ až 0,955 g/cm³ a rychlost tečení taveniny 0,lg/10min až 3,0g/10min, přičemž olefinová polymemí směs obsahuje alespoň první a druhý olefínový polymer, z nichž první má hustotu a rychlost tečení taveniny zvolené z (a) 0,930 g/cm³ až 0,975 g/cm³ a 50 g/10 min až 2000 g/10 min a (b) 0,88 g/cm³ až 0,93 g/cm³, a 0,01 g/10 min až 0,8 g/10 min.

2. Kompozice podle nároku 1,vyznačená tím, že první olefínový polymer má hustotu 0,930 g/cm³ až 0,975 g/cm³ a rychlost tečení taveniny 50 g/10 min až 2000 g/10 min.

3. Kompozice podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že olefmová polymemí směs má hustotu 0,920 g/cm³ až 0,950 g/cm³ a rychlost tečení taveniny 0,2 g/10 min až 2,0 g/10 min.

4. Kompozice podle některého z nároků laž3, vyznačená tím, že olefmová polymerní směs je směsí ethylenových umělých hmot.

5. Kompozice podle některého z předcházejících nároků, vyznačená tím, že je bimodální směsí ethylenových umělých hmot.

6. Kompozice podle nároku 5, vyznačená tím, že první ethylenová hmota dosahuje 25 % hmotn. až 75 % hmotn. celkového množství polymerů v dané kompozici.

-9t

7. Použití kompozice pro kabelové pláště podle některého z předcházejících nároků jako vnější pláště pro silový kabel.

5 8. Použití kompozice pro kabelové pláště podle některého z předcházejících nároků 1 až 6 jako vnější pláště pro komunikační kabel.