ITMI971741A1 - Cavi con rivestimento riciclabile a bassa deformazione residua - Google Patents
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Description
Descrizione dell’invenzione dal titolo:
CAVI CON RIVESTIMENTO RICICLABILE A BASSA DEFORMAZIONE RESIDUA
La presente invenzione si riferisce a cavi, in particolare per trasporto energia, per telecomunicazioni ovvero per trasmissione-dati, od anche cavi misti energia/telecomunicazioni, in cui almeno uno strato di rivestimento è costituito da un materiale riciclabile, privo di alogeni e dotato di elevate proprietà meccaniche ed elettriche.
E' attualmente assai sentita l'esigenza di disporre di prodotti ad elevata compatibilità ambientale, costituiti da materiali non dannosi per l'ambiente sia in fase di produzione che di utilizzo* e facilmente riciclabili a fine vita. D'altra parte, la possibilità di impiegare materiali ecologici è in ogni caso subordinata all'esigenza di contenere i costi entro limiti accettabili, garantendo comunque prestazioni almeno equivalenti ai materiali convenzionali, e comunque soddisfacenti nelle condizioni di impiego più comuni.
Nel settore dei cavi, in particolari in quelli per trasporto energia, i vari rivestimenti che circondano il conduttore sono comunemente costituiti da materiale polimerico reticolato, in particolare da polietilene o copolimeri dell'etilene opportunamente reticolati in fase di estrusione, così da ottenere prestazioni meccaniche soddisfacenti anche a caldo in uso continuo od in condizioni di sovraccarico di corrente, pur mantenendo un elevato grado di flessibilità. Tali materiali sono reticolati e quindi non sono riciclabili in quanto privi di proprietà termoplastiche, per cui possono essere smaltiti a fine vita solo tràmite incenerimento. In taluni casi; inoltre, la guaina di protezione esterna è costituita da polivinilcloruro (PVC), il quale risulta difficilmente separabile secondo metodi convenzionali (ad esempio per differenza di densità in acqua) dalle poliolefine reticolate contenenti cariche minerali (ad esempio da gomme etilene/propilene contenenti cariche minerali), e d'altra parte il PVC non può essere inviato all'incenerimento assieme alle poliolefine reticolate in quanto per combustione esso sviluppa prodotti clorurati altamente tossici.
Nella domanda di brevetto WO 96/23311 si descrive un cavo per basso voltaggio ed elevata corrente in cui il rivestimento isolante, la guaina interna e la guaina esterna sono costituiti dallo stesso materiale di base polimerico nòn reticolato, colorato in nero per aggiunta di carbon black. L'utilizzo dello stesso materiale di base consentirebbe il riciclo senza necessità di separare materiali diversi. Come materiale polimerico viene suggerito il polietilene nel caso di impiego a temperature inferiori a 70°C, mentre per una temperatura massima di esercizio di S0°C viene indicato l'uso di elastomeri termoplastici costituiti da miscele bifasiche di polipropilene con un co- o ter-polimero etilene-propilene (gomma EPR o EPDM). All!interno di quest'ultima classe sono espressamente menzionati i prodotti commerciali Santoprene<® >della Monsanto (elastomero termoplastico a base polipropilenica), oppure i copolimeri eterofasici del propilene ottenuti in reattore con un contenuto di fase elastomerica etilene/propilene superiore al 25% in peso, ad esempio 43% in peso di gomma etilene/propilene (prodotto Novolen<® >2912 HX della BASF). Si tratta in ogni caso di miscele polipropilene/EPR o EPDM ottenute tramite catalizzatori Ziegler-Natta convenzionali a base di vanadio e/o titanio.
La Richiedente ha percepito che il problema tecnico di ottenere un cavo con rivestimento costituito da un materiale polimerico non reticolato, e quindi riciclabile, che sia allo stesso tempo dotato di proprietà meccaniche ed elettriche adeguate alle usuali condizioni di impiego, è dipendente dal fatto di utilizzare un omopolimero o copolimero cristallino del propilene in miscela con un copolimero elastomerico dell'etilene dotato di elevate proprietà di ritorno elastico senza ricorrere a reticolazione, come indicato da bassi valori di tension set, cioè di deformazione permanente a seguito dell'applicazione di un forza di trazione su un provino di materiale non reticolato. D'altra parte, la Richiedente ha percepito che tali elevate proprietà di ritorno elastico su materiali non reticolati sono ottenibili con copolimeri dell'etilene con un'alfa olefina, ed eventualmente con un diene, aventi elevata regolarità strutturale, quali quelli ottenibili per copolimerizzazione dei corrispondenti monomeri in presenza di un catalizzatore "single-site", ad esempio un catalizzatore metallocenico.
In particolare, la Richiedente ha trovato che ottime prestazioni in termini sia di proprietà meccaniche, in particolare allungamento a rottura, carico a rottura e modulo, sia di proprietà elettriche, in particolare per quanto riguarda l'assorbimento d'acqua, sono ottenibili utilizzando, come materiale di base non reticolato per almeno uno degli strati di rivestimento del cavo, una miscela come definita qui di seguito, comprendente un omopolimero o copolimero cristallino del propilene ed un copolimero elastomerico dell’etilene con almeno un'alfa-olefina, ed eventualmente con un comonomero dienico, avente un valore di tension set al 200% inferiore al 30%.
Secondo un primo aspetto l'invenzione riguarda pertanto un cavo comprendente un conduttore ed uno o più strati di rivestimento, in cui almeno uno di detti strati di rivestimento comprende come materiale polimerico di base non reticolato una miscela comprendente: (a) un omopolimero o copolimero cristallino del propilene; e (b) un copolimero elastomerico dell'etilene con almeno un'alfa-olefina avente da 3 a 12 atomi di carbonio, ed eventualmente con un diene; detto copolimero (b) essendo caratterizzato da un valore di tension set al 200% (misurato a 20°C per 1 minuto secondo la norma ASTM D 412) inferiore al 30%.
Secondo un ulteriore aspetto, l'invenzione riguarda un cavo comprendente un conduttore ed uno o più strati di rivestimento, in cui almeno uno di detti strati di rivestimento ha proprietà di isolante elettrico e comprende come materiale polimerico di base non reticolato una miscela come sopra definita.
Secondo un ulteriore aspetto, l’invenzione riguarda un cavo comprendente un conduttore ed uno o più strati di rivestimento, in cui almeno uno di detti strati di rivestimento ha proprietà semiconduttive e comprende come materiale polimerico di base non reticolato una miscela come sopra definita.
Secondo un ulteriore aspetto, l'invenzione riguarda un cavo comprendente un conduttore ed uno o più strati di rivestimento, in cui almeno uno di detti strati di rivestimento ha funzione di guaina protettiva esterna e comprende come materiale polimerico di base non reticolato una miscela come sopra definita.
Secondo un ulteriore aspetto, l'invenzione riguarda un cavo comprendente un conduttore ed uno o più strati di rivestimento, in cui almeno il 70%, preferibilmente almeno il 90%, in peso rispetto al peso complessivo del materiale polimerico di base di detti strati di rivestimento è costituito dalla miscela come sopra definita.
Il tension set fornisce una misura delle proprietà di ritorno elastico del materiale non reticolato. Esso viene determinato imponendo ad un provino del materiale in esame una forza di trazione tale da ottenere un allungamento del 200% per un tempo prestabilito. Dopo il rilascio, viene misurata la deformazione permanente del provino, espressa come percentuale rispetto alle dimensioni iniziali: tanto minore è tale valore, tanto migliori sono le proprietà elastiche del materiale.
I copolimeri elastomerici (b) sono caratterizzati da un'elevata regioregolarità nel concatenamento delle unità monomeriche. In particolare, nel caso in cui l'alfa-olefina sia propilene, essi hanno una quantità di gruppi -CH2- in sequenze -(CH2)n-, dove n è un numero intero pari, rispetto alla quantità totale di gruppi -CH2-, generalmente inferiore al 5% in moli, preferibilmente inferiore all'1% in moli. Tale quantità è determinabile secondo tecniche note tramite analisi <13>C-NMR.
I copolimeri elastomerici (b) sono in genere caratterizzati da un'entalpia di fusione minore di 35 J/g, preferibilmente minore di 30 J/g. La viscosità intrinseca [η] è generalmente superiore a 1,25 dl/g, preferibilmente superiore a 3 dl/g (determinata in tetralina a 135°C), mentre la solubilità in pentano a 20°C è generalmente superiore aH'80% in peso. La distribuzione dei pesi molecolari dei copolimeri elastomerici (b) è in genere stretta, con un indice di distribuzione dei pesi molecolari, definito come rapporto tra il peso molecolare medio ponderale (Mw) ed il peso molecolare medio numerale (Mn) (DPM = M^/M,,), generalmente inferiore a 5, preferibilmente inferiore a 3 (determinato tramite cromatografia a permeazione di gelo (GPC)).
Copolimeri etilene/alfa-olefina oppure etilene/alfa-olefina/diene con tali caratteristiche sono ottenibili tramite copolimerizzazione dell'etilene con un'alfa-olefina, ed eventualmente con un diene, in presenza di un catalizzatore "single-site", ad esempio un catalizzatore metallocenico, come descritto ad esempio nelle domande di brevetto WO 93/19107 ed EP-A-632065. I metalloceni impiegati nella polimerizzazione delle olefine sono complessi di coordinazione tra un metallo di transizione, solitamente del IV gruppo, in particolare titanio, zirconio od afnio, e due leganti ciclopentadienilici, eventualmente sostituiti, usati in combinazione con un co-catalizzatore, ad esempio un allumossano, preferibilmente metil allumossano, od un composto del boro (vedi ad esempio J.M.S.-Rev. Macromol. Chem. Phys., C34(3), 439-514 (1994); J. Organometallic Chemistry, 479 (1994), 1-29, oppure i brevetti US-5.272.236, US-5.414.040, US-5.229.478, od i già citati WO 93/19107 ed EP-A-632065). Catalizzatori adatti airottenimento dei copolimeri (b) secondo la presente invenzione sono altresì i cosiddetti "Constrained Geometry Catalysts" descritti ad esempio nei brevetti EP-416.815 ed EP-418.044.
Con alfa-olefina si intende un'olefina di formula CH2=CH-R, dove R è un alchile, lineare o ramificato, avente da 1 a 10 atomi di carbonio. L'alfa-olefina può essere scelta, ad esempio, tra propilene, 1-butene, 1-pentene, 4-metil-1-pentene, 1-esene, 1-ottene, 1-dodecene, e simili. Particolarmente preferito è il propilene.
Nel caso sia presente un comonomero dienico, questo ha generalmente da 4 a 20 atomi di carbonio, e viene preferibilmente scelto tra: diolefine lineari coniugate o non coniugate, ad esempio 1,3-butadiene, 1 ,4-esadiene, o 1 ,6-ottadiene; dieni monociclici o policiclici, ad esempio 1 ,4-cicloesadiene, 5-etilidene-2-norbomene, 5-metilene-2-norbornene, e simili.
I copolimeri elastomerìci (b) impiegabili secondo la presente invenzione hanno in genere la seguente composizione: 35-90% in moli di etilene; 10-65% in moli di alfa-olefina, preferibilmente propilene; 0-10% in moli di un diene, preferìbilmente 1,4-esadiene o 5-etilidene-2-norbornene. Nel caso in cui l'alfa-olefina sia propilene, il copolimero (b) ha preferìbilmente la seguente composizione: 55-80% in peso, preferibilmente 65-75% in peso, di etilene; 20-45% in peso, preferibilmente 25-35% in peso, di propilene; 0-10% in peso, preferibilmente 0-5% in peso, di un diene (preferibilmente 5-etilene-2-norbomene).
Quando l'alfa-olefina è propilene, le unità propileniche sono in forma di trìadi generalmente in quantità comprese tra 4 e 50% in moli rispetto alla quantità totale di propilene, ed almeno il 70% di tali triadi ha struttura isotattica, come risulta dall'analisi <13>C-NMR.
L'omopolimero o copolimero cristallino del propilene (a) ha in genere un'entalpia di fusione superiore a 75 J/g, preferibilmente superiore a 85 J/g. Esso può essere scelto in particolare tra:
(1) omopolimeri isotattici del propilene, con un indice di isotatticità superiore a 80, preferibilmente superiore a 90, ancor più preferibilmente superiore a 95;
(2) omopolimeri del propilene ottenibili con catalizzatori metallocenici, aventi un contenuto di pentadi mmmm superiore al 90% (determinabile tramite analisi <13>C-NMR);
(3) copolimeri cristallini del propilene con etilene e/o un'alfaolefina avente da 4 a 10 atomi di carbonio, con un contenuto complessivo di etilene e/o alfa-olefina inferiore al 10% in moli;
(4) copolimeri eterofasici del propilene ottenibili per polimerizzazione sequenziale del propilene e di miscele di propilene con etilene e/o un'alfa-olefina avente da 4 a 10 atomi di carbonio, contenenti almeno il 70% in peso di polipropilene omopolimero o di copolimero cristallino propilene/etilene, con indice di isotatticità superiore a 80, la restante parte essendo costituita da un copolimero elastomerico etilene/propilene con contenuto di propilene compreso tra 30 e 70% in peso;
(5) omopolimeri o copolimeri cristallini del propilene a struttura sindiotattica ottenibili con catalizzatori metallocenici.
Secondo la presente invenzione, il copolimero elastomerico etilene/alfa-olefina o etilene/alfa-olefina/diene (b) come descritto sopra è presente in miscela con l'omopolimero o copolimero cristallino del propilene (a) in una quantità prefissata, tale da conferire sufficienti caratteristiche di flessibilità alla miscela polimerica risultante, ed in particolare un valore di allungamento a rottura, misurato secondo la norma CEI 20-34 § 5.1, di almeno 100%, preferibilmente di almeno 200%, ed un valore di modulo al 20%, misurato secondo la norma CEI 20-34 § 5.1, inferiore a 10 MPa, preferibilmente inferiore a 7 MPa.
In generale, tali caratteristiche sono ottenibili con miscele comprendenti da 10 a 60%, preferibilmente da 20 a 50%, in peso, di omopolimero o copolimero cristallino del propilene (a), e da 40 a 90%, preferibilmente tra 50 e 80%, in peso, di copolimero elastomerico (b), le percentuali essendo riferite al peso totale dei componenti polimerici (a) e (b).
In accordo con la presente invenzione, l'impiego delle miscele polimeriche non reticolate come definite sopra permette di ottenere un rivestimento riciclabile, flessibile e con ottime proprietà meccaniche, sia in termini di modulo che di carico ed allungamento a rottura. In particolare, è possibile ottenere prestazioni meccaniche a caldo, cioè a 90°C per uso continuo ed a 130°C in caso di sovraccarico di corrente, confrontabili con quelle tipiche dei rivestimenti reticolati a base polietilenica attualmente in commercio, tali da rendere le suddette miscele adatte non solo per basse tensioni, ma anche per cavi a media ed alta tensione.
Le proprietà meccaniche di cui sopra si accompagnano ad ottime proprietà elettriche, quali la costante di isolamento (Ki) e le perdite dielettriche (tan delta), sia a secco sia, soprattutto, dopo immersione in acqua. In particolare, si è trovato che il materiale non reticolato secondo la presente invenzione presenta un indice di assorbimento d'acqua molto basso, inferiore a quello ottenibile con le miscele polipropilene/gomma EPR o EPDM ottenute tramite catalizzatori tradizionali Ziegler-Natta al vanadio o titanio.
Un basso assorbimento d'acqua per un materiale isolante permette di diminuire considerevolmente le perdite dielettriche e quindi di ottenere una minore dissipazione di energia, in particolare durante il trasporto di potenze elevate. Nel caso di trasmissione di energia a basso voltaggio ed alta corrente, un basso assorbimento d'acqua evita di ridurre eccessivamente la resistività elettrica dell'isolante e quindi le sue prestazioni elettriche.
Le miscele polimeriche secondo la presente invenzione sono, inoltre, in grado di inglobare cariche minerali senza peggiorare in modo inaccettabile le proprietà meccaniche ed elastiche, in particolare l'allungamento a rottura, il quale si mantiene largamente al di sopra del 100%. E' possibile così ottenere composizioni con proprietà antifiamma dotate di elevata flessibilità e resistenza meccanica. La Richiedente ha inoltre osservato una migliorata processabilità della mescola, come dimostrato dai bassi valori di coppia (torque) misurati sui sistemi caricati al termine del processo di miscelazione, i quali sono sostanzialmente invariati rispetto alle mescole prive di cariche minerali.
Pertanto, secondo un ulteriore aspetto, la presente invenzione riguarda una composizione polimerica con proprietà antifiamma, comprendente:
(a) un omopolimero o copolimero cristallino del propilene;
(b) un copolimero elastomerico dell'etilene con almeno un'alfaolefina avente da 3 a 12 atomi di carbonio, ed eventualmente con minori proporzioni di un diene come termonomero, detto copolimero (b) essendo caratterizzato da un valore di tension set al 200% (misurato a 20°C per 1 minuto secondo la norma ASTM D 412) inferiore al 30%, e da un'entalpia di fusione minore di 35 J/g;
(c) una carica minerale in quantità tale da impartire proprietà antifiamma.
Un ulteriore aspetto della presente invenzione è inoltre costituito da un cavo comprendente un conduttore ed uno o più strati di rivestimento, in cui almeno uno di detti strati di rivestimento comprende una composizione polimerica con proprietà antifiamma come definita sopra.
La carica minerale è generalmente un ossido inorganico, preferibilmente in forma idrata o di idrossido. Esempi di composti adatti sono gli ossidi di alluminio, bismuto, cobalto, ferro, magnesio, titanio o zinco, e i rispettivi idrossidi, o loro miscele.- Particolarmente preferiti sono magnesio idrossido, alluminio idrossido ovvero allumina triidrata (ΑΙ203·3Η20), o loro miscele. A tali composti si possono vantaggiosamente aggiungere quantità limitate, in genere meno del 25% in peso, di uno o più ossidi o sali inorganici, quali CoO, Ti02, Sb203, ZnO, Fe203, CaC03 o loro miscele. Preferibilmente, i suddetti idrossidi metallici, in particolare quelli di magnesio o di alluminio, vengono impiegati in forma di particelle con dimensioni che possono variare tra 0,1 e 100 pm, preferibilmente tra 0,5 e 10 pm. Nel caso degli idrossidi, questi possono essere vantaggiosamente impiegati in forma di particelle ricoperte. Come materiali ricoprenti vengono solitamente impiegati acidi grassi saturi od insaturi contenenti da 8 a 24 atomi di carbonio, e loro sali metallici, quali, ad esempio: acido oleico, paimitico, stearico, isostearico, lauritico; stearato od oleato di magnesio o di zinco; e simili.
La quantità di carica minerale adatta ad impartire proprietà antifiamma può variare entro ampi limiti, generalmente tra 10 e 80% in peso, preferibilmente tra 30 e 70% in peso, rispetto al peso complessivo della composizione.
Allo scopo di favorire la compatibilizzazione tra carica minerale e matrice polimerica, alla mescola può essere aggiunto un agente accoppiante scelto tra quelli noti nella tecnica, ad esempio composti silanici oppure derivati carbossilici aventi almeno un'insaturazione etilenica.
Esempi di composti silanici adatti allo scopo sono: γ-metacrilossipropiltrimetossi silano, metiltrietossi silano, metiltris-(2-metossietossi) silano, dimetildietossi silano, viniltris-(2-metossietossi) silano, viniltrimetossi silano, viniltrietossi silano, ottiltrietossi silano, isobutil-trietossi silano, isobutiltrimetossi silano, e loro miscele.
Derivati carbossilici con insaturazione etilenica vantaggiosamente impiegabili come agenti accoppianti sono, ad esempio, le anidridi di acidi carbossilici insaturi o, preferìbilmente, di acidi dicarbossilici insaturi; particolarmente preferita è l'anidride maleica. In alternativa, è possibile impiegare come compatibilizzanti poliolefine, eventualmente contenenti insaturazioni etileniche, su cui sono stati innestati gruppi carbossilici tramite reazione con i suddetti derivati carbossilici aventi almeno un'insaturazione etilenica.
L'agente accoppiente, sia di tipo silanico sia di tipo carbossilico, può essere impiegato tal quale, oppure aggraffato ad almeno uno dei componenti polimerici della mescola.
La quantità di agente accoppiante da aggiungere alla mescola può variare principalmente in funzione del tipo di agente accoppiante impiegato e della quantità di carica minerale aggiunta, ed è generalmente compresa tra 0,05 e 30%, preferibilmente tra 0,1 e 20%, in peso rispetto al peso complessivo della miscela polimerica di base.
Al materiale polimerico di base vengono solitamente aggiunti altri componenti convenzionali, quali antiossidanti, cariche, coadiuvanti di lavorazione, lubrificanti, pigmenti, additivi water-tree retardant, e simili. Nel caso degli strati semiconduttivi 3 e 5, il materiale polimerico viene preferibilmente caricato con nerofumo, in quantità tale da impartire caratteristiche semiconduttive al materiale stesso (cioè in modo da ottenere una resistività minore di 5 ohm-m a temperatura ambiente).
Antiossidanti convenzionali adatti allo scopo sono ad esempio: trimetil-diidrochinolina polimerizzata, 4,4’-tiobis(3-metil-6-terbutil)fenolo; pentaeritril-tetra[3-(3,5-diterbutil-4-idrossifenil)propionato], 2,2'-tiodietilene -bis-[3-(3,5-diterbutil-4-idrossifenil) propionato], e simili, o loro miscele.
Altre cariche utilizzabili nella presente invenzione comprendono, ad esempio, particelle di vetro, fibre di vetro, caolino calcinato, talco, e simili, o loro miscele. Coadiuvanti di lavorazione solitamente addizionati alla base polimerica sono ad esempio, stearato di calcio, stearato di zinco, acido stearico, cera paraffinica, gomme siliconiche, e simili, o loro miscele.
Ulteriori dettagli saranno illustrati dalla seguente descrizione particolareggiata, con riferimento al disegno allegato, in cui:
la Fig. 1 è una veduta prospettica di un cavo elettrico, particolarmente adatto per media tensione, secondo la presente invenzione.
Nella Fig. 1, il cavo elettrico 1 comprende un conduttore 2; uno strato interno con proprietà semiconduttive 3; uno strato intermedio con proprietà isolanti 4; uno strato esterno con proprietà semiconduttive 5; uno schermo 6; ed una guaina esterna 7.
Il conduttore 2 è generalmente costituito da fili metallici, preferibilmente in rame od alluminio, tra loro cordati secondo tecniche convenzionali.
Almeno uno tra gli strati 3, 4 e 5, e preferibilmente almeno lo strato isolante 4, comprende come materiale polimerico di base non reticolato polipropilene in miscela con un copolimero dell'etilene con almeno un'alfa-olefina, ed eventualmente con un diene, come definito sopra. In una forma preferita di realizzazione della presente invenzione, tutti gli strati isolanti e semiconduttivi 3, 4 e 5 comprendono come materiale polimerico di base non reticolato una miscela polimerica come definita sopra.
Attorno allo strato esterno semiconduttore 5 viene solitamente disposto uno schermo 6, generalmente costituito da fili o nastri elettricamente conduttori, avvolti elicoidalmente. Tale schermo viene quindi ricoperto da una guaina 7, costituita da un materiale termoplastico, quale cloruro di polivinile (PVC), polietilene (PE) non reticolato, o, preferibilmente, una miscela comprendente polipropilene ed un copolimero elastomerico etilene/alfa-olefina oppure etilene/alfaolefina/diene, come definita sopra.
La Fig. 1 mostra solo una possibile realizzazione di cavo secondo la presente invenzione. E' evidente che a tale realizzazione possono essere apportate opportune modifiche note nell'arte, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. In particolare, le miscele polimeriche riciclabili secondo la presente invenzione possono essere vantaggiosamente utilizzate anche per il rivestimento di cavi per telecomunicazioni ovvero per trasmissione-dati, od anche di cavi misti energia/telecomunicazioni.
In Tabella 1 vengono riportate alcune caratteristiche dei materiali polimerici impiegati secondo la presente invenzione (EPDM 1) ed a scopo comparativo (EPDM 2 e Mix PP/EPR). Come entalpia di fusione è stato riportato il valore di seconda fusione (ΔΗ^), ottenuto tramite DSC con velocità di scansione di 10°C/min. Il Meli Flow Index (MFI) è stato misurato a 230°C e 21,6 N secondo la norma ASTM D 1238/L. Il tension set è stato misurato secondo la norma ASTM D412. I valori di indice di distribuzione dei pesi molecolari sono stati determinati tramite GPC. Il numero di inversioni è stato calcolato sulla base dell'analisi 13C-NMR secondo tecniche note.
PP 1 (prodotto Moplen EP 2S30B - Montell): copolimero cristallino propilene/etilene;
PP 2 (prodotto Moplen<® >T 30S - Montell): polipropilene isotattico (omopolimero);
EPDM 1: terpolimero elastomerico etilene/propilene/5-etilidene-2-norbornene in rapporto in peso 70/27/3 ottenuto tramite catalisi metallocenica secondo quanto descritto in EP-A-632065 (viscosità intrinseca [η] = 5,1 , misurata in tetralina a 135°C);
EPDM 2 (prodotto Nordel<® >2722 - Dow-Du Pont): terpolimero elastomerico etilene/propilene/diene in rapporto in peso 72/24/4 ottenuto tramite catalisi Ziegler-Natta al vanadio;
Mix PP/EPR (prodotto Hifax<® >CA 12A - Montell): miscela da reattore ottenuta tramite catalisi Ziegler-Natta al titanio (tecnica Catalloy<®>) costituita da: 40% in peso di polipropilene cristallino (omopolimero) e 60% in peso di gomma etilene/propilene in rapporto in peso 60/40; la componente elastomerica è stata caratterizzata come riportato in Tabella 1 dopo estrazione con n-esano.
I materiali polimerici di Tabella 1 sono stati utilizzati per realizzare le mescole riportate in Tabella 2.
Le mescole 1, 1a, 3 e 3a sono state preparate in un miscelatore Brabender (volume della camera di miscelazione: 80 cm<3>) con un riempimento volumetrico del 95%. La miscelazione è stata condotta alla temperatura di 170°C per un tempo totale di 10 min (velocità dei rotori: 40 giri/min). Al termine della miscelazione è stato misurato il torque finale nelle condizioni suddette (riportato in Tabella 2).
Le mescole 2, 4 e 5 sono state preparate in un miscelatore bivite Brabender controrotante di 20 mm di diametro con velocità di 50 giri/min e con il seguente profilo termico: ta zona = 100°C, 2a zona = 160°C, 3a zona = 190°C, 4a zona = 190°C.
Per i sistemi caricati, sono stati utilizzati:
Hydrofy<® >GS-1.5 : Mg(OH)2 rivestito con acido stearico della SIMA (diametro medio delle particelle: 2 pm; superficie specifica: 11 m<2>/g); Rhodorsil<® >MF175U : gomma siliconica della Rhone Poulenc con funzione di coadiuvante di processo/ lubrificante.
Come antiossidanti sono stati impiegati:
Irganox<® >1010 pentaeritril-tetra[3-(3,5-diterbutil-4-idrossifenil)-propionato] (Ciba-Geigy);
Irganox<® >PS802 FL: disteariltiodipropionato (DSTDP) (Ciba-Geigy).
Le composizioni sono riportate in Tabella 2 come phr (cioè parti in peso per 100 parti di matrice polimerica).
Le mescole così ottenute sono state sottoposte a test di resistenza meccanica a trazione secondo la norma CEI 20-34 § 5.1 su provini ricavati da piastre di 1 mm di spessore ottenute per stampaggio a compressione a 190-195°C e 200 bar dopo preriscaldamento di 5 min alla stessa temperatura. La velocità di trazione dei morsetti era di 250 mm/min per le mescole 1, 1a, 3 e 3a, e di 50 mm/min per le mescole 2, 4, e 5. 1 risultati sono riportati in Tabella 2.
Le misure di assorbimento d'acqua a 70°C sono state realizzate su provini di dimensioni 80 x 4 x 1 mm, dopo un condizionamento iniziale di 24 ore a 90°C in stufa sotto vuoto. Le prove sono state effettuate in stufa ad aria a 70°C con immersione dei provini in acqua avente un battente minimo di 15 cm. Il contenuto di acqua è stato misurato tramite un apparecchio di titolazione Kari-Fisher.
Claims (29)
- RIVENDICAZIONI 1. Un cavo comprendente un conduttore ed uno o più strati di rivestimento, in cui almeno uno di detti strati di rivestimento comprende come materiale polimerico di base non reticolato una miscela comprendente: (a) un omopolimero o copolimero cristallino del propilene; e (b) un copolimero elastomerico dell'etilene con almeno un'alfa-olefina avente da 3 a 12 atomi di carbonio, ed eventualmente con un diene; detto copolimero (b) essendo caratterizzato da un valore di tension set al 200% (misurato a 20°C per 1 minuto secondo la norma ASTM D 412) inferiore al 30%.
- 2. Cavo secondo la rivendicazione 1, in cui almeno uno di detti strati di rivestimento ha proprietà di isolante elettrico e comprende come materiale polimerico di base non reticolato la miscela di (a) e (b).
- 3. Cavo secondo la rivendicazione 1 , in cui almeno uno di detti strati di rivestimento ha proprietà semiconduttive e comprende come materiale polimerico di base non reticolato la miscela di (a) e (b).
- 4. Cavo secondo la rivendicazione 1 , in cui almeno uno di detti strati di rivestimento ha funzione di guaina protettiva esterna e comprende come materiale polimerico di base non reticolato la miscela di (a) e (b).
- 5. Cavo secondo la rivendicazione 1, in cui almeno il 70%, preferibilmente almeno il 90%, in peso rispetto al peso complessivo del materiale polimerico di base di detti strati di rivestimento è costituito dalla miscela di (a) e (b).
- 6. Cavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il copolimero elastomerico (b) ha un'entalpia di fusione minore di 35 J/g, preferibilmente minore di 30 J/g.
- 7. Cavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il copolimero (b) ha una viscosità intrinseca [η], determinata in tetralina a 135°C superiore a 1,25 dl/g, preferibilmente superiore a 3 dl/g.
- 8. Cavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il copolimero (b) ha una solubilità in pentano a 20°C superióre aH'80% in peso.
- 9. Cavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il copolimero (b) ha un indice di distribuzione dei pesi molecolari, definito come rapporto tra il peso molecolare medio ponderale (Mw) ed il peso molecolare medio numerale (Mn), inferiore a 5, preferibilmente inferiore a 3.
- 10. Cavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il copolimero (b) è ottenibile tramite copolimerizzazione dell'etilene con un'alfa-olefina, ed eventualmente con un diene, in presenza di un catalizzatore "single-site".
- 11. Cavo secondo la rivendicazione 10, in cui il catalizzatore "single-site" è un catalizzatore metallocenico.
- 12. Cavo secondo la rivendicazione 10, in cui il catalizzatore "single-site" è un "Constrained Geometry Catalyst".
- 13. Cavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il copolimero (b) ha la seguente composizione: 35-90% in moli di etilene; 10-65% in moli di alfa-olefina; 0-10% in moli di un diene.
- 14. Cavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui nel copolimero (b) l'alfa-olefina è propilene.
- 15. Cavo secondo la rivendicazione 14, in cui il copolimero (b) ha la seguente composizione: 55-80% in peso, preferibilmente 65-75% in peso, di etilene; 20-45% in peso, preferìbilmente 25-35% in peso, di propilene; 0-10% in peso, preferìbilmente 0-5% in peso, di un diene.
- 16. Cavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l'omopolimero o copolimero cristallino del propilene (a) ha un'entalpia di fusione superiore a 75 J/g, preferìbilmente superiore a 85 J/g.
- 17. Cavo secondo la rivendicazione 16, in cui l'omopolimero o copolimero cristallino del propilene (a) è scelto tra: (1) omopolimeri isotattici del propilene, con un indice di isotatticità superiore a 80, preferìbilmente superiore a 90, ancor più preferibilmente superiore a 95; (2) omopolimeri del propilene ottenibili con catalizzatori metallocenici, aventi un contenuto di pentadi mmmm superiore al 90%; (3) copolimeri cristallini del propilene con etilene e/o un'alfaolefina avente da 4 a 10 atomi di carbonio, con un contenuto complessivo di etilene e/o alfa-olefina inferiore al 10% in moli; (4) copolimeri eterofasici del propilene ottenibili per polimerizzazione sequenziale del propilene e di miscele di propilene con etilene e/o un'alfa-olefina avente da 4 a 10 atomi di carbonio, contenenti almeno il 70% in peso di polipropilene omopolimero o di copolimero cristallino propilene/etilene, con indice di isotatticità superiore a 80, la restante parte essendo costituita da un copolimero elastomerico etilene/propilene con contenuto di propilene compreso tra 30 e 70% in peso; (5) omopolimeri o copolimeri cristallini del propilene a struttura sindiotatticà ottenibili con catalizzatori metallocenici.
- 18. Cavo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il copolimero (b) è presente in miscela con l'omopolimero o copolimero cristallino del propilene (a) in una quantità prefissata, tale da conferire sufficienti caratteristiche di flessibilità alla miscela polimerica risultante.
- 19. Cavo secondo la rivendicazione 18, in cui il copolimero (b) è presente in miscela con l'omopolimero o copolimero cristallino del propilene (a) in quantità tale che la miscela polimerica risultante ha un valore di allungamento a rottura, misurato secondo la norma CEI 20-34 § 5.1, di almeno 100%, preferibilmente di almeno 200%, ed un valore di modulo al 20%, misurato secondo la norma CEI 20-34 § 5.1, inferiore a 10 MPa, preferibilmente inferiore a 7 MPa.
- 20. Cavo secondo la rivendicazione 19, in cui la miscela polimerica comprende da 10 a 60%, preferibilmente da 20 a 40%, in peso, di omopolimero o copolimero cristallino del propilene (a), e da 40 a 90%, preferibilmente tra 60 e 80%, in peso, di copolimero elastomerico (b), le percentuali essendo riferite al peso totale dei componenti polimerici (a) e (b).
- 21. Composizione polimerica con proprietà antifiamma, comprendente: (a) un omopolimero o copolimero cristallino del propilene; (b) un copolimero elastomerico dell'etilene con almeno un'alfaolefina avente da 3 a 12 atomi di carbonio, ed eventualmente con un diene, detto copolimero (b) essendo caratterizzato da un valore di tension set al 200% (misurato a 20°C per 1 minuto secondo la norma ASTM D 412) inferiore al 30%; (c) una carica minerale in quantità tale da impartire proprietà antifiamma.
- 22. Composizione secondo la rivendicazione 20, in cui il copolimero elastomerico (b) è definito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 15.
- 23. Composizione secondo la rivendicazione 22, in cui l'omopolimero o copolimero cristallino del propilene (a) è definito secondo la rivendicazione 16 o 17.
- 24. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 21 a 23, in cui il copolimero elastomerico (b) è presente in miscela con l'omopolimero o copolimero cristallino del propilene (a) in una quantità prefissata, definita secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 18 a 20.
- 25. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 21 a 24, in cui la carica minerale è un ossido inorganico, preferibilmente in forma idrata o di idrossido.
- 26. Composizione secondo la rivendicazione 25, in cui la carica minerale è scelta tra magnesio idrossido, alluminio idrossido ovvero allumina triidrata (ΑΙ203·3Η20), o loro miscele.
- 27. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 21 a 26, in cui la carica minerale è presente in quantità comprese tra 10 e 80% in peso, preferibilmente tra 30 e 70% in peso, rispetto al peso complessivo della miscela polimerica.
- 28. Composizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 21 a 27, comprendente in aggiunta un agente accoppiante.
- 29. Cavo comprendente un conduttore ed uno o più strati di rivestimento, in cui almeno uno di detti strati di rivestimento comprende una composizione polimerica con proprietà antifiamma secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 21 a 28.
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