JP2020532626A - 光ファイバケーブル構成要素のためのポリマー組成物 - Google Patents

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Abstract

ポリブチレンテレフタレートと、低密度ポリエチレン、ポリオレフィンエラストマー、またはそれらの組み合わせから選択される低密度ポリオレフィンと、マレイン化エチレン系ポリマーと、を含む、ポリマー組成物。ポリマー組成物から製作された光ケーブル構成要素。任意選択的に、ポリマー組成物は、充填剤などの1つ以上の添加剤をさらに含むことができる。光ファイバケーブル構成要素は、とりわけバッファチューブ、コアチューブ、スロット付きコアチューブから選択することができる。【選択図】なし

Description

関連出願への参照
本出願は、2017年9月6日に出願された米国仮出願第62/554,771号の利益を主張する。
本開示の様々な実施形態は、ポリブチレンテレフタレートと、低密度ポリエチレン、ポリオレフィンエラストマー、またはそれらの組み合わせから選択される低密度ポリオレフィンと、マレイン化エチレン系ポリマーと、を含む、ポリマー組成物に関する。付加的な実施形態は、ポリマー組成物から作製されたバッファチューブ、コアチューブ、またはスロット付きコア光ファイバケーブル構成要素に関する。
光ファイバは、高速で長距離にわたって情報を効率的に伝送する。これらのファイバは、繊細であり、保護する必要がある。実際の用途では、光ファイバケーブルは、機械的損傷や湿気への暴露などの有害な環境条件からファイバを保護する。例えば、特定の保護構成要素には、押出バッファチューブ、コアチューブ、およびスロット付きコア部材が含まれる。
ルーズバッファチューブとしても既知であるバッファチューブは、ケーブルなどの光ファイバを収納および保護するために使用される保護構成要素である。典型的に、これらのルーズバッファチューブには、炭化水素ゲルまたはグリースが充填されており、繊維を湿気を一時的に停止させ、かつ湿気から保護し、高い耐破砕性、微小曲げに対する耐性、低い脆性温度、良好なグリース適合性、耐衝撃性、および低押出後収縮のための厳格な要件を有する。さらに他のバッファチューブは、炭化水素ゲルまたはグリースを使用しない乾式構造のバッファチューブであり得る。バッファチューブの製造に使用される材料には、ポリブチレンテレフタレート(「PBT」)、高結晶性ポリプロピレン、および程度は低いものの高密度ポリエチレンが含まれる。バッファチューブの分野では進歩があったが、依然として改善が所望されている。
一実施形態は、ポリマー組成物であって、
ポリブチレンテレフタレートと、
低密度ポリエチレン、ポリオレフィンエラストマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される低密度ポリオレフィンと、
マレイン化エチレン系ポリマーと、を含む、ポリマー組成物。
以下の添付図面を参照する。
ルーズバッファチューブ光ファイバケーブルの断面図を示す。 コアチューブ光ファイバケーブルの部分断面図を示す。 スロット付きコア光ファイバケーブルの断面図を示す。
本開示の様々な実施形態は、ポリブチレンテレフタレート(「PBT])と、低密度ポリエチレン、ポリオレフィンエラストマー、低密度ポリオレフィンと、マレイン化エチレン系ポリマーと、を含む、ポリマー組成物に関する。任意選択的に、ポリマー組成物は、高密度ポリエチレンをさらに含むことができる。任意選択的に、ポリマー組成物は、充填剤などの1つ以上の添加剤をさらに含むことができる。そのようなポリマー組成物を押出して、光ファイバケーブル保護構成要素を形成することができる。
ポリブチレンテレフタレート
ポリマー組成物のPBT成分は、当技術分野で既知であるか、または今後発見される任意のPBTであり得る。ポリマー組成物のPBT成分は、当技術分野で既知であるか、または今後発見される任意の方法で調製され得る。
1つ以上の実施形態では、PBTは、1.26〜1.41g/cm、または1.30〜1.35g/cmの範囲の密度を有することができる。本明細書で提供されるポリマー密度は、ASTM International(「ASTM」)方法D792に従って23℃で判定される。
1つ以上の実施形態では、PBTは、10分あたり7〜15グラム(「g/10分」)、または8〜10g/10分の範囲のメルトインデックス(I)を有することができる。本明細書で提供されるメルトインデックスは、ASTM方法D1238に従って判定される。PBTのメルトインデックスは、250℃および2.16Kg(すなわち、I)で判定される。
様々な実施形態において、PBTは、押出グレードのPBTであり得る。別の実施形態では、PBTは、射出成形グレードのPBTであり得る。射出成形グレードのPBTは典型的に、比較的高いメルトインデックスで証明されるように、分子量が低いという特徴がある。したがって、1つ以上の実施形態では、PBTは、少なくとも10g/10分、少なくとも15g/10分、少なくとも20g/10分、少なくとも25g/10分、少なくとも30g/10分、少なくとも35g/10分、少なくとも40g/10分、または少なくとも45g/10分のメルトインデックス(I)を有することができる。そのような実施形態では、PBTは、最大75g/10分、最大70g/10分、最大65g/10分、最大60g/10分、最大55g/10分、または最大50g/10分のメルトインデックス(I)を有することができる。
市販の押出グレードのPBTの例には、これらに限定されないが、Suzhou Yingmao Plastics Company、Jiangsu、中国からのPBT−61008、BASF、Ludwigshafen、ドイツからのULTRADUR(商標)B6550、DuPont、Wilmington、Delaware、米国からのCRASTIN(商標)6129NC010、およびSabic Innovative Plastics、Pittsfield、Massachusetts、米国からのPBT VALOX(商標)176が含まれる。市販の射出成形グレードのPBTの例には、Du Pont、Wilmington、Delaware、米国のCRASTIN(商標)6134が含まれるが、これに限定されない。
1つ以上の実施形態では、PBTは、PBTと、低密度ポリオレフィンと、マレイン化エチレン系ポリマーとの合計重量に基づいて、15〜85重量パーセント(「重量%」)、20〜85重量%、25〜85重量%、30〜85重量%、35〜85重量%、40〜85重量%、45〜85重量%、50〜85重量%、55〜80重量%、60〜80重量%、または65〜80重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在することができる。様々な実施形態では、PBTは、ポリマー組成物の全重量に基づいて、10〜85重量%、15〜85重量%、20〜85重量%、25〜85重量%、30〜85重量%、35〜85重量%、40〜85重量%、45〜85重量%、50〜85重量%、55〜85重量%、60〜80重量%、または70〜80重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在することができる。
低密度ポリオレフィン
上記のように、本明細書に記載のポリマー組成物の1つの成分は、低密度ポリオレフィンである。低密度ポリオレフィンは、低密度ポリエチレン、ポリオレフィンエラストマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される。本明細書で使用される「低密度」ポリオレフィンは、0.93g/cm未満の密度を有する。本明細書で提供されるポリマー密度は、ASTM International(「ASTM」)方法D792、試験方法Aに従って判定される。様々な実施形態では、低密度ポリオレフィンは、0.928g/cm未満、0.925g/cm未満、0.923g/cm未満、または0.920g/cm未満の密度を有することができる。「ポリオレフィン」は、主にアルファオレフィンモノマーから調製されたポリマーであるが、非アルファオレフィンコモノマーを含んでもよい。本明細書で使用される「ポリマー」は、同じまたは異なるタイプのモノマーを反応(すなわち、重合)することにより調製される高分子化合物を意味し、ホモポリマーおよびインターポリマーを含む。「インターポリマー」とは、少なくとも2つの異なるモノマータイプの重合により調製されたポリマーを意味する。この一般的な用語には、コポリマー(通常、2つの異なるモノマータイプから調製されるポリマーを指すために用いられる)、および3つ以上の異なるモノマータイプから調製されるポリマー(例えば、ターポリマー(3つの異なるモノマータイプ)およびクオーターポリマー(4つの異なるモノマータイプ))が含まれる。本明細書で使用される「ホモポリマー」は、単一のモノマータイプに由来する繰り返し単位を含むポリマーを指すが、連鎖移動剤などのホモポリマーの調製に使用される他の成分の残留量を排除しない。
上記のように、1つ以上の実施形態では、低密度ポリオレフィンは、低密度ポリエチレン(「LDPE」)であり得る。LDPEは、一般に高度に分岐したエチレンホモポリマーであり、高圧プロセス(すなわちHP−LDPE)で調製することができる。本明細書での使用に好適なLDPEは、0.91〜0.93g/cm未満の範囲の密度を有することができる。様々な実施形態では、LDPEは、少なくとも0.915g/cmであるが、0.93g/cm未満、0.925g/cm未満、または0.93g/cm未満の密度を有する高圧LDPEであり得る。本明細書での使用に好適なLDPEは、20g/10分未満、または0.1〜10g/10分、0.5〜5g/10分、1〜3g/10分の範囲のメルトインデックス(I)、または2g/10分のI2を有することができる。本明細書で提供されるメルトインデックスは、ASTM方法D1238に従って判定される。特に記載がなければ、メルトインデックスは、190℃および2.16Kg(すなわち、I)で判定される。一般に、LDPEは、幅広い分子量分布(「MWD」)を有し、比較的高い多分散指数(「PDI、」重量平均分子量と数平均分子量の比)をもたらす。
好適な市販のLDPEの例には、両方ともthe Dow Chemical Companyから入手可能なDFDA−1216NTおよびAXELERON CX1258NTが含まれるが、これらに限定されない。
本明細書での使用に好適なLDPEは、線状低密度ポリエチレン(「LLDPE」)を含まないことに留意されたい。当業者には既知であるように、LDPEおよびLLDPEは、組成と特性の両方が異なる。例えば、LLDPEは、より短い鎖分岐を含有することが既知であり、LDPEの長鎖分岐と溶融強度特性がない。LLDPEは一般に、引張強度や靭性などの機械的特性がより強力であるが、しかしながら、LDPEと比較して、より低いずり減粘挙動を特徴とする粘度で処理することはより困難である。
様々な実施形態において、低密度ポリオレフィンは、ポリオレフィンエラストマーであり得る。当技術分野において既知であるように、「エラストマー」は、比較的低い応力下で大きな可逆的変形を受けるポリマーである。エラストマーは、熱可塑性または熱硬化性のいずれかであり得る。「熱可塑性エラストマー」は、熱可塑性を有するエラストマーである。すなわち、熱可塑性エラストマーは、それらの融点または軟化点を超える温度で、任意選択的に成形されるか、さもなければ成形および再加工される。本明細書での使用に好適なポリオレフィンエラストマーは、熱可塑性エラストマーである。
「ポリオレフィンエラストマー」は、アルファオレフィン(「αオレフィン」)モノマーの残基を含有するエラストマーポリマーである。様々な実施形態では、ポリオレフィンエラストマーは、エチレンを含むα−オレフィンモノマー残基のみからなる。そのようなポリオレフィンエラストマーは、ホモポリマーまたはインターポリマーのいずれかであり得る。
ポリオレフィンエラストマーには、ポリオレフィンホモポリマーとインターポリマーの両方が含まれる。ポリオレフィンホモポリマーの例は、エチレンおよびプロピレンのホモポリマーである。ポリオレフィンインターポリマーの例は、エチレン/α−オレフィンインターポリマーおよびプロピレン/α−オレフィンインターポリマーである。そのような実施形態では、α−オレフィンは、C3−20線状、分岐または環状α−オレフィンであり得る(プロピレン/α−オレフィンインターポリマーの場合、エチレンは、α−オレフィンと見なされる)。C3−20α−オレフィンの例には、プロペン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセンが挙げられる。α−オレフィンはまた、シクロヘキサンまたはシクロペンタンなどの環状構造を含有することができ、3−シクロヘキシル−1−プロペン(アリルシクロヘキサン)およびビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンをもたらす。例示的なポリオレフィンコポリマーには、エチレン/プロピレン、エチレン/ブテン、エチレン/1−ヘキセン、エチレン/1−オクテンなどが含まれる。例示的なターポリマーには、エチレン/プロピレン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/ブテン、およびエチレン/ブテン/1−オクテンが含まれる。一実施形態では、ポリオレフィンエラストマーは、エチレン/オクテンコポリマーである。さらに、コポリマーは、ランダムまたはブロック状であり得る。
ポリオレフィンエラストマーは、不飽和エステルまたは酸またはシランなどの1つ以上の官能基も含むことができ、これらのエラストマー(ポリオレフィン)は周知であり、従来の高圧技術によって調製することができる。不飽和エステルは、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル、またはカルボン酸ビニルであり得る。アルキル基は、1〜8個の炭素原子を有することができ、好ましくは1〜4個の炭素原子を有することができる。カルボキシレート基は、2〜8個の炭素原子を有することができ、2〜5個の炭素原子を有することが好ましい。エステルコモノマーに起因するコポリマーの部分は、コポリマーの重量に基づいて1〜最大50重量パーセントの範囲であり得る。アクリレートおよびメタクリレートの例は、エチルアクリレート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、および2−エチルヘキシルアクリレートである。カルボン酸ビニルの例は、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、およびブタン酸ビニルである。不飽和酸の例には、アクリル酸またはマレイン酸が含まれる。不飽和シランの一例は、ビニルトリアルコキシシランである。
官能基は、当技術分野において一般的に既知であるように成し遂げることができるグラフト化によりポリオレフィンエラストマーに含めることもできる。一実施形態では、グラフト化は、典型的にはポリオレフィンエラストマー、フリーラジカル開始剤(過酸化物など)、および官能基を含む化合物の溶融ブレンドを含むフリーラジカル官能化によって起こり得る。溶融ブレンド中、フリーラジカル開始剤は、ポリオレフィンエラストマーと反応して(反応性溶融ブレンド)、ポリマーラジカルを形成する。官能基を含む化合物は、ポリマーラジカルの骨格に結合し、官能化ポリマーを形成する。官能基を含有する例示的な化合物には、アルコキシシラン(例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン)およびビニルカルボン酸および無水物(例えば、無水マレイン酸)が含まれるが、これらに限定されない。
本明細書で有用なポリオレフィンエラストマーの商業的な例には、超低密度ポリエチレン(“VLDPE”)(例えば、The Dow Chemical Company製のFLEXOMER(商標)エチレン/1−ヘキセンポリエチレン)、均一に分岐した線状エチレン/α−オレフィンコポリマー(例えば、Mitsui Petrochemicals Company LimitedのTAFMER(商標)およびExxon Chemical CompanyのEXACT(商標))、および均一に分岐した、実質的に線状のエチレン/α−オレフィンコポリマー(例えば、The Dow Chemical Companyから市販されているAFFINITY(商標)およびENGAGE(商標)ポリエチレン)が含まれる。
本明細書での使用に好適なポリオレフィンエラストマーには、プロピレン、ブテン、および他のアルケン系コポリマーも含まれる。そのようなコポリマーは、アルケン(例えば、プロピレン)に由来するユニットの大部分(すなわち、50重量パーセント(「重量%」)超)および別のα−オレフィン(エチレンを含む)に由来する少数のユニットを含む。一実施形態では、ポリオレフィンエラストマーは、プロピレン系コポリマーを含む。さらなる実施形態では、ポリオレフィンエラストマーは、プロピレン−エチレンコポリマーを含む。本明細書で有用な例示的なプロピレン系コポリマーには、The Dow Chemical Companyから入手可能なVERSIFY(商標)ポリマー、およびExxonMobil Chemical Companyから入手可能なVISTAMAXX(商標)ポリマーが含まれる。
ポリオレフィンエラストマーには、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー(「EPDM」)エラストマーおよび塩素化ポリエチレン(「CPE」)も含まれ得る。好適なEPDMの市販例には、The Dow Chemical Companyから市販されているNORDEL(商標)EPDMが含まれる。好適なCPEの商業的な例には、The Dow Chemical Companyから入手可能なTYRIN(商標)CPEが含まれる。
1つ以上の実施形態では、ポリオレフィンエラストマーは、エチレン系ポリオレフィンエラストマー、プロピレン系ポリオレフィンエラストマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。そのような実施形態では、エチレン系ポリオレフィンエラストマーは、エチレン系ポリオレフィンエラストマーの全重量に基づいて、50重量%超、または60重量%超のエチレン含有量を有し、残りは、1つ以上のアルファオレフィンモノマーで構成され得る。付加的に、エチレン系ポリオレフィンエラストマーは、エチレン系ポリオレフィンエラストマーの全重量に基づいて、50超〜90重量%、または60〜75重量%のエチレン含有量を有し、残りは、1つ以上のアルファオレフィンモノマーで構成され得る。様々な実施形態では、アルファオレフィンモノマーは、オクテンである。
さらに、ポリオレフィンエラストマーがプロピレン系である場合、それは、プロピレン系ポリオレフィンエラストマーの全重量に基づいて、50重量%超、または70重量%超、または90重量%超のプロピレン含有量を有し、残りは、1つ以上のアルファオレフィンモノマー(エチレンを含む)で構成され得る。付加的に、プロピレン系ポリオレフィンエラストマーは、プロピレン系ポリオレフィンエラストマーの全重量に基づいて、50超〜99重量%、70〜98重量%、または90〜97重量%のプロピレン含有量を有し、残りは、1つ以上のアルファオレフィンモノマー(エチレンを含む)で構成され得る。様々な実施形態では、ポリオレフィンエラストマーがプロピレン系である場合、アルファオレフィンコモノマーは、エチレンである。
本明細書での使用に好適なポリオレフィンエラストマーは、2,000g/モル超、少なくとも4,000g/モル、または少なくとも5,000g/モルの数平均分子量(「Mn」)を有することができる。付加的に、ポリオレフィンエラストマーは、2,000〜50,000g/モル、4,000〜40,000g/モル、5,000〜30,000g/モル、7,000〜20,000g/モル、または7,000〜15,000g/モルの範囲のMnを有することができる。Mnは、ゲル浸透クロマトグラフィーによって判定される。
本明細書での使用に好適なポリオレフィンエラストマーは、1,000〜100,000g/モル、5,000〜50,000g/モル、または8,000〜30,000g/モルの範囲の重量平均分子量(「Mw」)を有することができる。Mwは、ゲル浸透クロマトグラフィーに従って判定される。
本明細書での使用に好適なポリオレフィンエラストマーは、0.2〜20、0.5〜10、または1〜5の範囲の多分散性指数(「PDI」または「Mw/Mn」)を有することができる。PDIは、ゲル浸透クロマトグラフィーに従って判定される。
本明細書での使用に好適なポリオレフィンエラストマーは、0.91g/cm未満または0.90g/cm未満の密度を有することができる。付加的に、ポリオレフィンエラストマーは、少なくとも0.85g/cmまたは少なくとも0.86g/cmの密度を有することができる。密度は、ASTM D 792に従って判定される。
一実施形態では、低密度ポリオレフィンは、上記のLDPEおよびポリオレフィンエラストマーのいずれか2つ以上の組み合わせを含むことができる。
1つ以上の実施形態では、低密度ポリオレフィンは、PBTと、低密度ポリオレフィンと、マレイン化エチレン系ポリマーとの合計重量に基づいて、10〜45重量パーセント(「重量%」)、15〜35重量%、15〜30重量%、17〜27重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在することができる。様々な実施形態では、エチレン系ポリマーは、ポリマー組成物の全重量に基づいて、10〜45重量%、15〜35重量%、または15〜20重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在することができる。
マレイン化エチレン系ポリマー
上記のように、ポリマー組成物は、マレイン化エチレン系ポリマーをさらに含む。本明細書で使用される「マレイン化」という用語は、無水マレイン酸モノマーを組み込むために変性されたポリマー(例えば、エチレン系ポリマー)を示す。無水マレイン酸は、当技術分野において既知であるか、または今後発見される任意の方法によってエチレン系ポリマーに組み込むことができる。例えば、無水マレイン酸をエチレンおよび他のモノマー(存在する場合)と共重合させて、ポリマー骨格に組み込まれた無水マレイン酸残基を有するインターポリマーを調製することができる。代替的に、無水マレイン酸をエチレン系ポリマーにグラフト重合することができる。共重合およびグラフト重合の技術は、当技術分野において既知である。
1つ以上の実施形態では、マレイン化エチレン系ポリマーは、その上にグラフト化された無水マレイン酸を有するエチレン系ポリマーである。本明細書で使用する「エチレン系」ポリマーは、他のコモノマーも使用できるが、エチレンモノマーを主要(すなわち、50重量パーセント(「重量%」)超)モノマー成分として調製したポリマーである。様々な実施形態では、予めマレイン酸処理されたエチレン系ポリマーは、エチレンホモポリマーであり得る。
一実施形態では、プレマレート化エチレン系ポリマーは、全インターポリマー重量に基づいて、少なくとも1重量%、少なくとも5重量%、少なくとも10重量%、少なくとも15重量%、少なくとも20重量%、または少なくとも25重量%のα−オレフィン含有量を有するエチレン/α−オレフィン(「オレフィン」)インターポリマーであり得る。これらのインターポリマーは、インターポリマーの全重量に基づいて、50重量%未満、45重量%未満、40重量%未満、または35重量%未満のα−オレフィン含有量を有することができる。α−オレフィンが用いられる場合、α−オレフィンは、C3−20(すなわち、3〜20個の炭素原子を有する)線状、分岐状または環状α−オレフィンであり得る。C3−20α−オレフィンの例には、プロペン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセンが挙げられる。α−オレフィンはまた、シクロヘキサンまたはシクロペンタンなどの環状構造を含むことができ、3−シクロヘキシル−1−プロペン(アリルシクロヘキサン)およびビニルシクロヘキサンなどのα−オレフィンをもたらす。例示的なエチレン/α−オレフィンインターポリマーには、エチレン/プロピレン、エチレン/1−ブテン、エチレン/1ヘキセン、エチレン/1オクテン、エチレン/プロピレン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/1−ブテン、およびエチレン/1−ブテン/1−オクテンが含まれる。
様々な実施形態では、プレマレート化エチレン系ポリマーは、単独で、または1つ以上の他のタイプのエチレン系ポリマーと組み合わせて使用することができる(例えば、モノマー組成および含有量、触媒の調製方法などにより互いに異なる2つ以上のエチレン系ポリマーのブレンド)。エチレンベースのポリマーのブレンドが使用される場合、ポリマーは、任意の反応器内プロセスまたは反応器後プロセスによってブレンドされ得る。様々な実施形態では、出発エチレン系ポリマーは、線状低密度ポリエチレン(「LLDPE」)、中密度ポリエチレン(「MDPE」)、および高密度ポリエチレン(「HDPE」)から選択することができる。
LLDPEは、一般に、不均一な分布のコモノマー(例えば、α−オレフィンモノマー)を有するエチレンベースのポリマーであり、短鎖分岐によって特徴付けられる。例えば、LLDPEは、上記のようなエチレンとα−オレフィンモノマーのコポリマーであり得る。本明細書での使用に適した好適なLLDPEは、0.916〜0.925g/cm未満の範囲の密度を有することができる。本明細書での使用に好適なLLDPEは、1〜20g/10分、または3〜8g/10分の範囲のメルトインデックス(I)を有することができる。
MDPEは、一般に0.926〜0.950g/cmの範囲の密度を有するエチレン系ポリマーである。様々な実施形態では、MDPEは、0.930〜0.949g/cm、または0.940〜0.949g/cmの範囲の密度を有することができる。MDPEは、ASTM D−1238(190℃/2.16kg)に従って判定された、0.1g/10分、0.2g/10分、0.3g/10分、0.4g/10分〜最大5.0g/10分、または4.0g/10分、または3.0g/10分または2.0g/10分、または1.0g/10分の範囲のメルトインデックス(I)を有し得る。
HDPEは、0.940g/cm超の密度を有するエチレン系ポリマーである。一実施形態では、HDPEは、ASTM D−792に従って判定される際、0.945〜0.97g/cmの密度を有する。HDPEのピーク溶融温度は、少なくとも130℃、または132〜134℃であり得る。HDPEは、ASTMD−1238(190℃/2.16kg)に従って判定された、0.1g/10分、0.2g/10分、0.3g/10分、0.4g/10分〜最大5.0g/10分、または4.0g/10分、または3.0g/10分または2.0g/10分、または1.0g/10分、または0.5g/10分の範囲のメルトインデックス(I)を有し得る。また、HDPEは、ゲル透過クロマトグラフィーによって判定される際、1.0〜30.0の範囲、または2.0〜15.0の範囲のPDIを有することができる。
1つ以上の実施形態では、予めマレイン酸処理されたエチレン系ポリマーは、高密度ポリエチレンである。
マレイン化エチレン系ポリマーは、少なくとも0.93g/cmの密度を有する。様々な実施形態では、マレイン化エチレン系ポリマーは、0.93g/cm超、少なくとも0.933g/cm、少なくとも0.935g/cm、少なくとも0.937g/cm、少なくとも0.94g/cm、少なくとも0.943g/cm、少なくとも0.945g/cm、少なくとも0.947g/cm、または少なくとも0.95g/cmの密度を有することができる。1つ以上の実施形態では、マレイン化エチレン系ポリマーは、最大0.97g/cm、最大0.965g/cm、または最大0.96g/cmの密度を有することができる。
様々な実施形態では、マレイン化エチレン系ポリマーは、0.1〜10g/10分、0.2〜8g/10分、または0.5〜5g/10分の範囲のメルトインデックスを有することができる。
マレイン化エチレン系ポリマーは、マレイン化エチレン系ポリマーの全重量に基づいて、少なくとも0.25重量%、または0.25〜2.5重量%、または0.5〜1.5重量%の範囲の量の無水マレイン酸含有量を有することができる。無水マレイン酸の濃度は、滴定分析、FTIR分析、または他の適切な方法によって判定される。1つの滴定方法では、乾燥樹脂を使用し、0.02N KOHで滴定して無水マレイン酸の量を判定する。乾燥ポリマーは、0.3〜0.5グラムのマレイン化ポリマーを約150mLの還流キシレンに溶解することにより滴定される。完全に溶解してから、脱イオン水(4滴)を溶液に添加し、溶液を1時間逆流させる。次に、1%チモールブルー(数滴)を溶液に添加し、紫色の形成で示されるように、溶液をエタノール中0.02N KOHで滴定する。次に、溶液を0.05N HClのイソプロパノール溶液で黄色の終点まで逆滴定する。
1つ以上の実施形態では、マレイン化エチレン系ポリマーは、PBTと、低密度ポリオレフィンと、マレイン化エチレン系ポリマーとの合計重量に基づいて、0超〜25重量%、0超〜15重量%、0超〜10重量%、0超〜5重量%、0.01〜2.5重量%、0.1〜1重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在することができる。様々な実施形態では、マレイン化エチレン系ポリマーは、ポリマー組成物の全重量に基づいて、0超〜25重量%、0超〜15重量%、0超〜10重量%、0超〜5重量%、0.01〜4重量%、0.1〜3重量%、0.5〜2重量%の範囲の量でポリマー組成物中に存在することができる。
好適な市販のマレイン化エチレン系ポリマーの例には、The Dow Chemical Company、Midland、MI、米国から入手可能なAMPLIFY(商標)TY1053H、AMPLIFY(商標)GR204、およびAMPLIFY(商標)GR205、DuPont、Wilmington、DE、米国から入手可能なBYNEL(商標)4000シリーズおよびFUSABOND(商標)Pシリーズ製品、Arkema、Colombes、フランスから入手可能なOREVAC(商標)グラフト化ポリエチレン、およびAddivant、Danbury、CT、米国から入手可能なPOLYBOND(商標)3000シリーズが含まれるが、これらに限定されない。
任意選択的な高密度エチレンベースのポリマー
1つ以上の実施形態では、ポリマー組成物は、任意選択的に、高密度エチレン系ポリマーをさらに含むことができる。そのような高密度エチレン系ポリマーには、中密度ポリエチレンおよび高密度ポリエチレンが含まれる。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、中密度ポリエチレン(「MDPE」)であり得る。MDPEは、一般に0.926〜0.940g/cmの範囲の密度を有するエチレン系ポリマーである。しかしながら、本出願では、MDPEを使用する場合、少なくとも0.93g/cmの密度が必要である。様々な実施形態では、MDPEは、0.930から0.939g/cmの範囲の密度を有することができる。MDPEは、0.1g/10分、0.2g/10分、0.3g/10分、0.4g/10分〜最大5.0g/10分、または4.0g/10分、または3.0g/10分または2.0g/10分、または1.0g/10分の範囲のメルトインデックス(I)を有し得る。
1つ以上の実施形態では、エチレン系ポリマーは、高密度ポリエチレン(「HDPE])である。本明細書での使用に好適な高密度ポリエチレンは、当技術分野において既知であるか、または今後発見される任意の高密度ポリエチレンであり得る。当業者には既知であるように、HDPEは、少なくとも0.940g/cmの密度を有するエチレン系ポリマーである。一実施形態では、HDPEは、0.940〜0.970g/cm、0.940〜0.965g/cm、または0.945〜0.965g/cmの密度を有することができる。HDPEのピーク溶融温度は、少なくとも124℃、または124〜135℃であり得る。HDPEは、ゲル浸透クロマトグラフィーに従って判定された、10分あたり0.1グラム(g/10分)、0.2g/10分、0.3g/10分、0.4g/10分〜最大66.0g/10分、または20.0g/10分、または15.0g/10分、または10.0g/10分、または5.0g/10分、または1.0g/10分、または0.5g/10分の範囲のメルトインデックス(I)を有し得る。また、HDPEは、ゲル浸透クロマトグラフィーによって判定される際、1.0〜30.0の範囲、または2.0〜15.0の範囲の多分散性指数(「PDI」)を有することができる。
本明細書での使用に好適なHDPEは、単峰性または二峰性のいずれかであり得る。本明細書で使用する場合、「単峰性(unimodal)」とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(「GPC」)曲線が識別可能な2番目のピークのない単一のピーク、またはそのような単一のピークと比較して肩またはこぶのみを示す分子量分布(「MWD」)を有するHDPEを意味する。対照的に、本明細書で使用される「二峰性(bimodal)」とは、GPC曲線のMWDが、2つのピークを有することによって、または1つの成分が他の成分ポリマーのピークに対して、こぶ、肩、または尾によって示される場合があるなど、2成分ポリマーの存在を示すことを意味する。様々な実施形態において、HDPEは、単峰性である。他の実施形態では、HDPEは二峰性である。
単峰性HDPEの調製方法は、当技術分野で周知である。所望の特性を有する単峰性HDPEを調製するための既知のまたは今後発見される任意の方法を、単峰性HDPEを作製するために使用することができる。単峰性HDPEを作製するための好適な調製方法は、例えば、米国特許第4,303,771号または5,324,800号に見出すことができる。
市販の二峰性HDPEの例には、The Dow Chemical Company、Midland、MI、米国から入手可能なDGDL−3364NTが含まれるが、これに限定されない。
使用されるHDPEが二峰性HDPEである場合、そのようなHDPEは、第1のポリマー構成要素と第2のポリマー構成要素を含むことができる。様々な実施形態では、第1の成分は、エチレン系ポリマーであり得、例えば、第1の成分は、高分子量エチレンホモポリマーまたはエチレン/アルファオレフィンコポリマーであり得る。第1の成分は、任意の量の1つ以上のアルファオレフィンコポリマーを含むことができる。例えば、第1の構成要素は、第1の構成要素の全重量に基づいて、10重量%未満の1つ以上のアルファオレフィンコモノマーを含むことができる。第1の成分は、任意の量のエチレンを含み得、例えば、第1の成分は、第1の成分の全重量に基づいて、少なくとも90重量%のエチレン、または少なくとも95重量%のエチレンを含むことができる。
二峰性HDPEの第1成分の構成要素に存在するアルファオレフィンコモノマーは、典型的には20個以下の炭素原子を有する。例えば、α−オレフィンコモノマーは、3〜10個の炭素原子、または3〜8個の炭素原子を有し得る。例示的なアルファオレフィンコモノマーには、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、および4−メチル−1−ペンテンが含まれるが、これらに限定されない。一実施形態では、アルファ−オレフィンコモノマーは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンからなる群から選択することができる。他の実施形態では、α−オレフィンコモノマーは、1−ヘキセンおよび1−オクテンからなる群から選択することができる。
二峰性HDPEの第1の構成要素は、0.915〜0.940g/cm、0.920〜0.940g/cm、または0.921〜0.936g/cmの範囲の密度を有することができる。第1の成分は、0.5〜10g/10分、1〜7g/10分、または1.3〜5g/10分の範囲のメルトインデックス(I21.6)を有することができる。第1の成分は、150,000〜375,000g/モル、175,000〜375,000g/モル、または200,000〜375,000g/モルの範囲の分子量を有することができる。
二峰性HDPEの第2のポリマー成分は、エチレン系ポリマーであり、例えば、第2の成分は、低分子量エチレンホモポリマーであり得る。エチレンホモポリマーは、微量の汚染コモノマー、例えば、アルファオレフィンコモノマーを含み得る。様々な実施形態では、第2の構成要素は、第2の構成要素の重量に基づいて、1重量%未満の1つ以上のアルファオレフィンコモノマーを含むことができる。例えば、第2の成分は、0.0001〜1.00重量%の1つ以上のアルファオレフィンコモノマー、または0.001〜1.00重量パーセントの1つ以上のアルファオレフィンコモノマーを含むことができる。第2の構成要素は、第2の構成要素の重量に基づいて、少なくとも99重量%のエチレン、または99.5〜100重量%の範囲のエチレンを含むことができる。
二峰性HDPEの第2の構成要素は、0.965〜0.980g/cm、0.970〜0.975g/cmの範囲の密度を有することができる。第2の成分は、50〜1,500g/10分、200〜1,500g/10分、または500〜1,500g/10分の範囲のメルトインデックス(I)を有することができる。第2の成分は、12,000〜40,000g/mol、15,000〜40,000g/mol、または20,000〜40,000g/molの範囲の分子量を有することができる。
二峰性HDPEの調製方法は、当技術分野で周知である。所望の特性を有する二峰性HDPEを調製するための既知のまたは今後発見される任意の方法を、二峰性HDPEを作製するために使用することができる。二峰性HDPEを作製するための好適な調製方法は、例えば、パラグラフ米国特許第2009/0068429の[0063]〜[0086]に見出すことができる。
市販の二峰性HDPEの例には、The Dow Chemical Company、Midland、MI、米国から入手可能なDMDA−1250NTが含まれるが、これに限定されない。
添加剤
様々な実施形態では、ポリマー組成物は、ガラスファイバまたはナノ複合材を含む様々な鉱物充填剤などの1つ以上の粒子状充填剤を含むことができる。充填剤、特により高いアスペクト比(長さ/厚さ)を提供する細長い粒子または小板状の粒子を含む充填剤は、弾性率および押出後の収縮特性を改善し得る。様々な実施形態において、1つ以上の充填剤は、20μm未満、10μm未満、または5μm未満のメジアンサイズまたはd50%を有することができる。好適な充填剤は、ポリマー組成物中の湿潤または分散を促進するために表面処理されてもよい。好適な充填剤の具体例には、炭酸カルシウム、シリカ、石英、溶融石英、タルク、雲母、粘土、カオリン、ウォラストナイト、長石、水酸化アルミニウム、カーボンブラック、およびグラファイトが含まれるが、これらに限定されない。充填剤は、ポリマー組成物の全重量に基づいて、2〜30重量%、または5〜30重量%の範囲の量でポリマー組成物に含まれてもよい。
様々な実施形態では、成核剤をポリマー組成物において使用することができる。好適な成核剤の例には、Asahi Denim Kokaiから市販されているADK NA−11、およびMilliken Chemicalから入手可能なHYPERFORM(商標)HPN−20Eが含まれる。当業者は、他の有用な成核剤を容易に識別することができる。成核剤は、ポリマー組成物の全重量に基づいて、0.08〜0.3重量%、0.09〜0.25重量%、または0.1〜0.22重量%の範囲の量でポリマー組成物に含めることができる。
用いられる場合、炭化水素油は、ポリマー組成物に存在するすべてのポリマー成分100重量部に基づいて0.2〜10部(「phr」)、または0.3〜3.0phrの範囲の量でポリマー組成物中に存在し得る。高分子量炭化水素油は、低分子量炭化水素油よりも好ましい。様々な実施形態では、炭化水素油は、ASTM D−445により測定される際、400センチストーク超の粘度を有し得る。付加的に、炭化水素油は、ASTM D−1250で測定される際、0.86〜0.90の比重を有し得る。また、炭化水素油は、ASTM D−92で測定される際、300℃超の引火点を有し得る。さらに、炭化水素油は、ASTM D−97で測定される際、−10℃超の流動点を有し得る。さらに、炭化水素油は、ASTM D−611で測定される際、80〜300℃のアニリン点を有し得る。
ポリマー組成物はまた、他のタイプの添加剤を含むことができる。代表的な添加物には、酸化防止剤、架橋助剤、硬化促進剤およびスコーチ抑制剤、加工助剤、カップリング剤、紫外線安定剤(UV吸収剤を含む)、帯電防止剤、追加の核剤、スリップ剤、潤滑剤、粘度調整剤、粘着付与剤、ブロッキング防止剤、界面活性剤、エクステンダーオイル、酸スカベンジャー、難燃剤、および金属不活性化剤が含まれるが、これらに限定されない。これらの添加剤は、典型的には、従来の形態で、従来の量、例えば、ポリマー組成物中に存在するすべてのポリマー成分の100重量部に基づいて、0.01phr以下〜20phr以上で使用される。
好適なUV光安定剤には、ヒンダードアミン光安定剤(「HALS」)およびUV光吸収剤(「UVA」)添加剤が含まれる。代表的なUVA添加剤には、チバ社から市販されているTinuvin326およびTinuvin328などのベンゾトリアゾールタイプが含まれます。HALおよびUVA添加剤のブレンドも有効である。
抗酸化剤の例には、テトラキス[メチレン(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロ−シンナメート)]メタンなどのヒンダードフェノール、ビス[(ベータ−(3,5−ジtert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)メチルカルボキシエチル)]−スルフィド、4,4´−チオビス(2−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4´−チオビス(2−tert−ブチル−5−メチルフェノール)、2,2´−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、およびチオジエチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ)−ヒドロシンナメート、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトおよびジ−tert−ブチルフェニル−ホスホナイトなどのホスファイトおよびホスホナイト、ジラウリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネートなどのチオ化合物、各種シロキサン、重合した2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、n,n´−ビス(1,4−ジメチルペンチル−p−フェニレンジアミン)、アルキル化ジフェニルアミン、4,4´−ビス(アルファ、アルファ−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、ジフェニル−p−フェニレンジアミン、混合ジアリール−p−フェニレンジアミン、および他のヒンダードアミン系抗分解剤または安定剤が含まれる。
加工助剤の例には、ステアリン酸亜鉛またはステアリン酸カルシウムなどのカルボン酸の金属塩、ステアリン酸、オレイン酸、またはエルカ酸などの脂肪酸、ステアリン酸アミド、オレアミド、エルカ酸アミド、またはΝ、Ν´−エチレンビス−ステアリン酸アミドなどの脂肪族アミド、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、エチレンオキシドのポリマー、エチレンオキシドとプロピレオキシドのコポリマー、植物性ワックス、石油ワックス、非イオン界面活性剤、シリコーンオイルとポリシロキサンが含まれるが、これらに限定されない。
様々な実施形態では、ポリマー組成物は、追加のポリマー成分を含んでもよい。例えば、1つ以上の実施形態では、ポリマー組成物は、上記の高密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、およびそれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される追加のポリマー成分を任意選択的に含んでもよい。
調合
1つ以上の実施形態では、本明細書に開示されるポリマー組成物の成分は、溶融ブレンドのためにバッチまたは連続ミキサーに添加することができる。成分は、他の成分とブレンドするために、任意の順序、または最初に1つ以上のマスターバッチを調製して添加することができる。添加剤は、通常、バルク樹脂および/または充填剤に添加される前に、1つ以上の他の成分とブレンドされる。一実施形態では、予め調製されたマスターバッチを使用せずに、添加剤を調合ラインに直接添加することができる。典型的に、溶融ブレンドは、最高融点ポリマーよりも高い温度で行われるが、最高調合温度285℃よりも低くなる。溶融ブレンドされた組成物は、押出機または射出成形機に送達されるか、ダイを通過して所望の物品に成形されるか、または次の成形または加工ステップに供給するための材料の保管または調製のためにペレット、テープ、ストリップまたはフィルム、または他の形態に変換される。任意選択的に、ペレットまたは何らかの類似の構成に成形された場合、ペレットなどを粘着防止剤でコーティングして、保管中の取り扱いを容易にすることができる。
組成物の調合は、当業者には既知である標準的な機器によってもたらすことができる。調合機器の例は、Banbury(商標)またはBolling(商標)内部ミキサーなどの内部バッチミキサーである。代替的に、Farrel(商標)連続ミキサー、Werner and Pfleiderer(商標)ツインスクリューミキサー、またはBuss(商標)混練連続押出機などの連続シングルまたはツインスクリューミキサーを使用することができる。使用するミキサーのタイプ、およびミキサーの動作条件は、粘度、体積抵抗率、押し出し表面の滑らかさなどの組成物の特性に影響を及ぼす。
ポリマー組成物は、1,100〜2,400メガパスカル(「MPa」)、1,200〜2,350MPa、または1,300〜2,300MPaの範囲のヤング率を示し得る。特定の実施形態、例えば、ポリマー組成物が充填化合物(例えば、光ケーブルグリースまたはゲル)と接触しているルーズバッファチューブでの使用を意図している場合、ポリマー組成物は、1,100〜1,700メガパスカル(「MPa」)、1,200〜1,700MPa、または1,300〜1,650MPa以下の範囲のヤング率を示し得る。ポリマー組成物が乾式構造の緩衝チューブを対象とする場合など、他の実施形態では、ポリマー組成物は、1,900〜2,400MPa、1,950〜2,350MPa、または2,000〜2,300MPaの範囲のヤング率を示し得る。ヤング率は、以下の試験方法セクションで説明されている手順に従って判定される。
ポリマー組成物は、30〜43MPa、31〜39MPa、または32〜38MPaの範囲の最大引張応力を示し得る。最大引張応力は、以下の試験方法セクションで説明されている手順に従って判定される。
様々の実施形態、特にポリマー組成物が炭化水素充填化合物を含む緩衝チューブでの使用を意図する実施形態では、ポリマー組成物は、以下の「試験方法」セクションでさらに説明する、Info−gel LA444(光ファイバケーブルバッファチューブ充填化合物)に浸漬した場合、3重量%未満、2重量%未満、1重量%未満または0.5重量%未満の重量増加を示すことができる。LA444は、少なくとも約70重量%の鉱油と最大約10重量%のスチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーから構成され、Honghui Corp.中国から市販されている。
以下の「試験方法」セクションで説明する方法でLA444でエージングした後、ポリマー組成物は、以下の「試験方法」セクションで説明されているプロセスによって判定される、1,000〜1,600MPa、1,000〜1,550MPa、または1,050〜1,550MPaの範囲のグリースエージングヤング率を示すことができる。
上記の形態でLA444でエージングした後、ポリマー組成物は、以下の試験方法セクションで説明されているプロセスによって判定される、27〜39MPa、28〜38MPa、または29〜38MPaの範囲のグリースエージング最大引張強度を示すことができる。
光ファイバケーブル
様々な実施形態では、本明細書に記載のポリマー組成物から作製され、少なくとも1つの光ファイバ伝送媒体を組み込んだ少なくとも1つの押出し光学保護構成要素を含む光ファイバケーブルを調製することができる。
一般的なルーズバッファチューブ光ファイバケーブル設計の断面図を、図1に示す。光ファイバケーブル1のこの設計では、バッファチューブ2は、中心強度部材4の周りに放射状に位置決めされ、軸方向の長さでチューブに対して螺旋回転する。螺旋回転により、チューブまたは光ファイバ6を大幅に伸ばさずにケーブルを曲げることができる。
バッファチューブの数を減らす必要がある場合、発泡充填剤ロッドを低コストのスペーサーとして使用して、ケーブルジオメトリを維持するために1つ以上のバッファチューブの位置10を占有することができる。ケーブルジャケット14は一般に、ポリエチレン系材料から製作される。
バッファチューブ2には、任意選択的に光ケーブルグリースまたはゲル8が充填される。様々なゲル調合物が市販されており、その多くは炭化水素油を組み込んだ炭化水素系グリースである。他のものはポリマー系であり、炭化水素油と他の添加剤を配合した低粘度ポリマーを使用して、充填を容易にするためにさらに低い粘度を使用する。これらのグリースおよびゲルは、空域の排除を含む、ファイバを取り囲む周囲の環境において必要とされるサスペンションおよび保護を提供する。この充填剤(「ゲル」または「グリース」とも称される)は、光学伝送性能に有害である水の透過に対するバリアを提供する。
一般に、業界では2つのグレードの充填グリースまたはジェルが使用されている。ポリオレフィンタイプのバッファチューブ(ポリプロピレンなど)の場合、ポリイソブチレンなどの高純度ポリアルファオレフィンオイル(「PAO」)に基づく高適合性ゲルが使用される。一方、PBTベースのバッファチューブは、優れた耐溶剤性を備えているため、鉱油油系グリースとゲルを使用することができる。LT−410AおよびLT−390PPは、Honghui Company、中国から市販されている2つのゲルである。LT−390PPは、ポリプロピレンバッファチューブ用に設計された高純度グリースであり、LT−410Aは、PBTバッファチューブ用に設計されている。別の充填材料は、Info−GelおよびIndore Gel PVT.LTDから市販されているThixotropic Gel LA444である。この材料は、PET、PBT、PAなどの光ファイバケーブルで一般的に使用される熱可塑性材料と互換性があるとして販売されている。
油性グリースまたは粘度を下げるために油を配合したポリマーのいずれかで、炭化水素油は、典型的に、低分子量の炭化水素油であり、ポリマーバッファチューブに吸収される。典型的に、吸収は、曲げ弾性率や耐破砕性などのチューブの機械的特性に悪影響を及ぼす。耐破砕性が低下すると、光ファイバが機械的ストレスを受けやすくなり、それにより信号の減衰が増加し、壊滅的な故障の可能性が高まる。したがって、一般的に「グリース適合性」と称される最小限の油吸収に加えて、弾性率および耐破砕性の良好な保持は、押出光学保護構成要素の作製に使用されるポリマー材料の重要な性能特性である。
他の多くのバッファチューブケーブルの設計が可能である。中心強度および引張部材の構造のサイズおよび材料、バッファチューブの寸法および数、ならびに金属装甲およびジャケット材料の複数層の使用は、設計要素の1つである。
「中央チューブ」としても既知である典型的なコアチューブ光ファイバケーブルの部分断面図が、図2に示されている。光ファイバ22の束24は、中央の円筒形コアチューブ28内の光ケーブル20の中央付近に位置決めされている。束は、充填材26に埋め込まれている。水ブロックテープ32は、コアチューブの表面にあるリップコード30を取り囲んでいる。波形のコーティングされたスチールシリンダ34は、テープを囲み、束を保護する。ワイヤ強度部材36は、ケーブルに強度および剛性を提供する。一般にポリエチレンベースの材料から製作されるジャケット38は、すべての構成要素を囲んでいる。この設計では、機械的機能は、コアチューブ、ポリオレフィンジャケット層、引張および圧縮強度部材、金属装甲、コアラップ、水ブロック構成要素、ならびに他の構成要素で構成される外部シースシステムに組み込まれる。
コアチューブは典型的に、ファイバの束または光ファイバを含むリボン構成要素の使用に対応するために、バッファチューブよりも直径が大きくなっている。色分けされたバインダは典型的に、ファイバを束ねて識別するために使用される。コアチューブには、光ファイバ構成要素を囲む水をブロックするグリースまたは超吸収性ポリマー要素を含めることができる。コアチューブ構成要素の最適な材料特性は、多くの場合、バッファチューブ用途の特性と類似している。
典型的なスロット付きコアケーブル設計の断面図を図3に示す。光ファイバケーブル40は、ジャケット58と、中央部材44を有するスロット付きコア42とを含む。中央部材は、座屈を防ぎ、押出されたスロット付きコアのプロファイル形状の軸方向の収縮を制御する。ジャケットとスロット付きコアは典型的に、ポリオレフィン系材料で作製されている。
スロット付きコアは、光ファイバ48が位置するスロット46を有する。充填剤ロッド50はまた、1つ以上のスロットを占有し得る。1つ以上のリップコード54を有し得る水ブロック層52は、スロット付きコア42を取り囲む。耐電圧部材層56は、水遮断層を取り囲んでいる。
上記のような光ファイバケーブルは、通常、一連の連続した製造ステップで作製することができる。光伝送ファイバは通常、最初のステップで製造される。ファイバは、機械的保護のためにポリマーコーティングを有することができる。これらのファイバは、バンドルまたはリボンケーブル構成に組み立てられるか、ケーブル製作に直接組み込まれる。
光学保護構成要素は、押出成形プロセスを使用して製造することができる。典型的に、単スクリュー可塑化押出機は、フラックスおよび混合ポリマーを圧力下でワイヤとケーブルのクロスヘッドに排出する。クロスヘッドにより、メルトフローが押出機に対して垂直になり、溶融成分へのフローが形成される。バッファチューブとコアチューブの場合、1つ以上の光ファイバまたはファイバアセンブリとグリースがクロスヘッドの背面に供給され、溶融チューブ内のクロスヘッドから出て、冷却されて水槽システムで固化される。この構成要素は、最終的に完成した構成要素として巻き取りリールに集められる。
2つ以上の材料層で構成される構成要素を製作するために、典型的に、溶融組成物を所望の多層構造に成形される多層クロスヘッドに供給する別個の可塑化押出機がある。
スロット付きコア部材と他のプロファイル押出構成要素は、通常、適切な成形ダイを組み込んだ同様のプロファイル押出プロセスで押出され、その後、光ファイバ構成要素と組み合わされて完成したケーブルを製作する。
余分なファイバの長さを制御するために、張力システムを使用して、ファイバ構成要素をチューブ製作プロセスに供給する。さらに、構成要素材料の選択、チューブ押出およびクロスヘッド機器、および処理条件が最適化され、押出後の収縮によって光ファイバ構成要素に過度のたるみが生じない完成した構成要素が提供される。
押出された光学保護構成要素は、他の構成要素(中央構成要素、装甲、ラップなど)とともに1つ以上のステップで処理され、完成したケーブル構造が生成される。これには典型的に、製作用押出機/クロスヘッドで構成要素を組み立てた後、ポリマージャケットを適用するために使用するケーブル配線での処理が含まれる。
試験方法
密度
23℃でASTMD792に従って密度を判定する。
メルトインデックス@190℃
ポリオレフィンのメルトインデックス、またはIは、ASTMD1238、条件190℃/2.16kgに従って測定され、10分あたりの溶出グラム数で報告される。ポリブチレンテレフタレートについては、同じ条件ただし、250℃の温度により使用される。
標本の準備
引張弾性率、降伏点ひずみ、破壊点ひずみ、および耐グリース性のすべての標本は、最初に混合材料(またはPBTのみ)を真空オーブンで70℃で16時間乾燥させ、その後、押出機またはBrabenderバッチミキサーで配合し、250℃のWabashプレスで、予熱5分間、3,000psiで5分間、10,000psiで5分間成形(ポリエチレンを除く。この場合、Wabashプレスは190℃に設定)し、次に、水冷プラテンの間で圧力下で冷却してプラークにした。次に、成形されたプラークを適切なサイズの標本に切断した。
引張特性
ASTMD638 Type V引張試験に従って、引張弾性率、降伏点ひずみ、破壊点ひずみ、降伏点応力、および破壊点応力を判定する。引張特性は、新鮮なサンプルならびに、LA444光学グリースで80℃で16日間エージングした一部のサンプルについて、耐グリース性を測定した以下に説明する方法で測定する。
重量増加(グリース抵抗)
これらの研究に使用される光学グリースはLA444である。時間とともに各サンプルの重量増加を測定することにより、ゲル吸収を判定する。各材料または組成物の5本の引張棒の重さを量り、過剰なゲルを含むLA444光学グリースの片側に完全に浸し、80℃の空気オーブンに16日間保持する。引張棒をきれいに拭き取り、再計量してグリースの吸収量を計算する。
室温収縮
室温(21℃)でエージングした後、押出されたサンプルの収縮を測定する。各材料について、少なくとも4つのサンプルが測定される。サンプルを真っ直ぐに保つためのスチールVチャネルと、初期長さ測定のマーキングに使用する定規を使用して、4フィートの試験標本を調製する。次に、導体の一方の端をクランプ固定し、導体のもう一方の端を軽く引くか引っ張って、ポリマーチューブを銅から分離することにより、導体を引き伸ばす。得られたポリマーチューブは、21℃で1日間エージングされる。サンプルの長さは、1日間と7日間で測定される。エージングした標本をVチャネルに載置し、長さの変化を+/−0.0005インチの解像度のキャリパー器具を使用して測定する。平均収縮値が報告される。これとは別に、サンプルあたり1フィートの長さの6個の標本を95℃で4時間エージングし、同じ方法で収縮を測定する。
高温エージング収縮
高温(95℃)で4時間エージングした後、押出されたサンプルの収縮を測定する。各材料について、少なくとも4つのサンプルが測定される。サンプルを真っ直ぐに保つためのスチールVチャネルと、1フィート初期長さ測定に使用する定規を使用して、4フィートの試験標本を準備する。次に、導体の一方の端をクランプ固定し、導体のもう一方の端を軽く引くか引っ張って、ポリマーチューブを銅から分離することにより、導体を引き伸ばす。得られたポリマーチューブを1つの足部分に切断し、95℃で4日間エージングした。サンプルの長さは、標本を室温(21℃)まで少なくとも4時間冷却した後に測定する。エージングした標本をVチャネルに載置し、長さの変化を+/−0.0005インチの解像度のキャリパー器具を使用して測定する。
押出溶融破壊
加工性の評価は、内部で開発された溶融破壊試験を使用して実行される。この試験は、Brabenderシングルスクリュー押出機(Maddock混合セクションと0.060インチオリフィスストランドダイを取り付けた25L/D PEスクリュー)を運転し、速度を上げながら水浴に溶融物を引き込むことからなる。10RPMの押出スクリュー速度で試験を開始し、破壊が発生するか、最大テークオフ速度(230フィート/分)に達するまで、ストランドのテークオフ速度を徐々に上げる。その後、破壊が発生するか、最低5RPM、つまり最低の安定した押出機スループットに達するまで、スクリュー速度を低下させる。これらの条件下で破損しないか、または100フィート/分超の溶融破壊速度を有する配合物は合格とみなされる。
材料
次の実施例では、以下の材料が用いられる。
ULTRADUR(商標)B6550は、250℃で、1.30g/cmの密度と9.5g/10分のメルトインデックスを有する押出グレードのPBTであり、のBASF、Ludwigshafen、ドイツから市販されている。
CRASTIN(商標)6134は、250℃で、密度が、1.30g/cm、メルトインデックスが、33.5g/10分の射出成形グレードのPBTでありE.I.du Pont de Nemours、Wilmington、DE、米国から市販されている。
LDPEは、0.925g/cmの密度および2.4g/10分のメルトインデックスを有する高圧低密度ポリエチレンであり、これは、The Dow Chemical Company、Midland、MI、米国から商品名DFDA−1216NTで市販されている。
POEは、エチレン含有量が0.5重量%のプロピレン−エチレンポリオレフィンエラストマーである。POEの密度は0.8975g/cmで、メルトインデックス(230℃/2.16kg)は8.0g/10分である。
CONTINUUM(商標)DMDC−1250NT7は、190℃で、密度が、0.955g/cm、メルトインデックス(I)が、1.5g/10分である二峰性HDPEである。DMDC−1250NTは、The Dow Chemical Company、Midland、MI、米国から市販されている。
ASPUN(商標)6850Aは、190℃で、0.955g/cmの密度と30g/10分のメルトインデックス(I)を有するファイバグレードのLLDPEでありThe Dow Chemical Company、Midland、MI、米国から市販されている。
ASPUN(商標)6835Aは、190℃で、0.950g/cmの密度と17g/10分のメルトインデックス(I)を有するファイバグレードのLLDPEでありThe Dow Chemical Company、Midland、MI、米国から市販されている。
EXP LLDPEは、190℃」で、およそ0.950g/cmの密度と12g/10分のメルトインデックス(I)を有する実験的なファイバグレードLLDPEである。
ENGAGE(商標)8480は、密度が0.902g/cmでメルトインデックスが1.0g/10分であるエチレン/1−オクテンポリオレフィンエラストマーであり、The Dow Chemical Company、Midland、MI、米国から市販されている。
AMPLIFY(商標)TY1053Hは、The Dow Chemical Company、Midland、MI、米国から市販されている、密度0.958g/cm、メルトインデックス2.0g/10分、無水マレイン酸含有量1.0重量%超の無水マレイン酸グラフト化HDPEである。
AMPLIFY(商標)GR216は、TheDow Chemical Company、Midland、MI、米国から市販されている、密度0.875g/cm、メルトインデックス1.3g/10分、無水マレイン酸含有量0.79重量%の無水マレイン酸グラフト化線状低密度エチレン/オクテンコポリマーエラストマーである。
EASTAR(商標)GN001は、密度が1.27g/cmの非晶質ポリエステルであり、Eastman Chemical Company、Kingsport、TN、米国から市販されている。
PARALOID EXL2314は、The Dow Chemical Company、Midland、MI、米国から市販されているアクリル衝撃改質剤である。
OPTIFIL(商標)JSは、1ミクロンの平均粒子サイズと30lbs/ftのルーズバルク密度(ASTM C−110)を有する表面処理炭酸カルシウムで、Huber Engineered Materials、Atlanta、GA、米国ジから市販されている。
NA−11Aは、化学名ナトリウム2,2´−メチレン−ビス−(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスフェート(CAS No.85209−91−2)の核剤であり、ADEKA Corporation、東京、日本から市販されている
IRGANOX(商標)1010は、ペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)という化学名を有する立体ヒンダードフェノール系酸化防止剤であり、BASF、Ludwigshafen、ドイツから市販されている。
IRGAFOS(商標)168は、トリス(2,4−ジtert−ブチルフェニル)ホスファイトという化学名を有する加水分解的に安定なホスファイト処理安定剤であり、BASF、Ludwigshafen、ドイツから市販されている。
LA444は、主に鉱油とスチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマーで構成されるバッファチューブ充填剤で、Info−gel LLC、Charlotte、North Carolina、米国から市販されている。
例1
以下の表1に示す配合を使用して、4つの比較サンプル(CS1〜CS4)と2つのサンプル(S1およびS2)を調製する。2つ以上の構成要素を含むすべてのサンプルは、Brabender Plasticorderのすべての構成要素をローラーローターとブレンドすることによって調製される。ブレンドは、245℃の温度設定値を使用して溶融混合される。材料を25rpmでミキサーに添加し、速度を50rpmに上げる。次に、材料を、さらに5分間、50rpmで流す。得られたブレンドはミキサーから除去される。
上記の試験方法に従って、CS1−CS4、S1、およびS2を分析する。結果を以下の表2に供する。
本開示のポリマー組成物の望ましい特性には、押出速度、収縮、機械的特性(T&E)、および現行のPBTと同様のゲル熟成後の特性保持が含まれる。しかしながら、柔軟性のためには、PBTよりも低い弾性率が望ましい。サンプルS1およびS2は、同等の、または両方がPBTに比べて低い率を示してより良い引張特性(T&E)を示す。さらに、S1およびS2は押出溶融破壊試験に合格し、PBTと同様の範囲で収縮許容値を示し、許容できるゲルエージング特性の保持を示している。
例2
上記の例1で示したブレンド手順と、以下の表3で示した配合を使用して、13個のサンプル(S3〜S14)を調製する。
上記の試験方法に従って、S3〜S14の熱エージング収縮、室温収縮、メルトインデックスを分析する。付加的に、同じ特性についてULTRADUR B6550およびCRASTLIN6134を分析する。結果を以下の表4に供する。
上記の表4のメルトフローデータは、出発材料が低粘度のPBTであるにもかかわらず、提案されたアプローチで材料の粘度が方向的に大きく増加することを示している。高速押出中のチューブの寸法安定性のために、高粘度が望ましい。
例3
上記の例1で示したブレンド手順と、以下の表5で示した配合を使用して、10個のサンプル(S15〜S24)を調製する。
上記の試験方法に従って、S15〜S24の熱エージング収縮、室温収縮、メルトインデックスを分析する。結果を以下の表6に供する。
上記の表6のメルトフローデータは、出発材料が低粘度のPBTであるにもかかわらず、提案されたアプローチで材料の粘度が同じ方向に大きく増加することを示している。高速押出中のチューブの寸法安定性のために、高粘度が望ましい。
例4
上記の試験方法セクションで説明した溶融破壊試験を使用して、CS1〜CS3およびS1〜S14を分析する。結果を以下の表7に供する。
例5
上記の試験方法セクションで説明した溶融破壊試験を使用して、S15〜S24を分析する。結果を以下の表8に供する。

Claims (10)

  1. ポリマー組成物であって、
    ポリブチレンテレフタレートと、
    低密度ポリエチレン、ポリオレフィンエラストマー、およびそれらの混合物からなる群から選択される、低密度ポリオレフィンと、
    マレイン化エチレン系ポリマーと、を含む、ポリマー組成物。
  2. 少なくとも0.940g/cmの密度を有する高密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、またはそれらの2つ以上の組み合わせから選択される追加の成分をさらに含む、請求項1に記載のポリマー組成物。
  3. 前記ポリブチレンテレフタレートが、2.16kgの重量を使用して250℃で測定したときに、10g/10分超のメルトインデックスを有する、請求項1または請求項2のいずれかに記載のポリマー組成物。
  4. 前記マレイン化エチレン系ポリマーが、少なくとも0.930g/cmの密度を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリマー組成物。
  5. 前記マレイン化エチレン系ポリマーが、少なくとも0.94g/cmの密度を有する高密度ポリエチレンであり、前記マレイン化エチレン系ポリマーの全重量に基づいて少なくとも0.5重量パーセントの無水マレイン酸含有量を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリマー組成物。
  6. 前記ポリマー組成物が、前記エチレン系ポリマーを含み、前記エチレン系ポリマーが、0.928g/cm未満の密度、および2.16Kgの重量を使用して190℃で測定したとき、少なくとも2.0g/10分のメルトインデックスを有する高圧、低密度ポリエチレンである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリマー組成物。
  7. 前記ポリマー組成物が、前記ポリオレフィンエラストマーを含み、前記ポリオレフィンエラストマーが、前記ポリオレフィンエラストマーの全重量に基づいて50重量パーセント超のプロピレン含有量を有するプロピレン系ポリオレフィンエラストマーであり、前記ポリオレフィンエラストマーが、0.90g/cm以下の密度を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリマー組成物。
  8. 前記ポリブチレンテレフタレートが、前記ポリブチレンテレフタレートと、前記低密度ポリオレフィンと、前記マレイン化エチレン系ポリマーとの合計重量に基づいて、15〜85重量パーセントの範囲の量で存在し、前記低密度ポリオレフィンが、前記ポリブチレンテレフタレートと、前記低密度ポリオレフィンと、前記マレイン化エチレン系ポリマーとの合計重量に基づいて、10〜45重量パーセントの範囲の量で存在し、前記マレイン化エチレン系ポリマーが、前記ポリブチレンテレフタレートと、前記低密度ポリオレフィンと、前記マレイン化エチレン系ポリマーとの合計重量に基づいて、0超〜25重量パーセントの範囲の量で存在する、請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリマー組成物。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の前記ポリマー組成物を含む、押出光ケーブル保護構成要素。
  10. 光ファイバケーブルであって、
    (a)請求項9に記載の押出光ファイバケーブル保護構成要素と、
    (b)少なくとも1つの光ファイバ伝送媒体と、を含む、光ファイバケーブル。
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