JP6721702B2 - 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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Description
ポリブチレンテレフタレートと、
少なくとも0.93g/cm3の密度を有するエチレン系ポリマーと、
少なくとも0.93g/cm3の密度を有するマレイン化エチレン系ポリマーと、を含む、ポリマー組成物である。
ポリマー組成物のPBT構成成分は、当技術分野で既知の、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構成成分は、当技術分野で既知の、または今後発見される任意の方法により調製され得る。
上述されるように、本明細書に記載されるポリマー組成物の1つの構成成分は、エチレン系ポリマーである。本明細書で使用される場合、「エチレン系」ポリマーは、主要(すなわち、50重量パーセント(「重量%」)超の)モノマー構成成分としてのエチレンモノマーから調製されるポリマーであるが、他のコモノマーも用いられ得る。「ポリマー」は、同種類または異なる種類のモノマーを反応させること(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、これには、ホモポリマー及びインターポリマーが含まれる。「インターポリマー」は、少なくとも2つの異なるモノマー種の重合により調製されるポリマーを意味する。この総称は、コポリマー(通常、2つの異なるモノマー種から調製されるポリマーを指すために用いられる)、及び3つ以上の異なるモノマー種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種)及びクォーターポリマー(4つの異なるモノマー種))を含む。
上述されるように、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場合、用語「マレイン化」は、無水マレイン酸モノマーを組み込むように改質されているポリマー(例えば、エチレン系ポリマー)を表す。無水マレイン酸は、当技術分野で既知の、または今後発見される任意の方法によりエチレン系ポリマー中に組み込まれ得る。例えば、無水マレイン酸は、エチレン及び他のモノマー(存在する場合)と共重合されて、ポリマー主鎖中に組み込まれた無水マレイン酸残渣を有するインターポリマーを調製し得る。あるいは、無水マレイン酸は、エチレン系ポリマーにグラフト重合され得る。共重合及びグラフト重合するための技法は、当技術分野で知られている。
様々な実施形態において、ポリマー組成物は、ナノ複合体を含むガラスファイバまたは様々な鉱物充填剤などの1つ以上の粒子状充填剤を含み得る。充填剤、とりわけより高い縦横比(長さ/厚さ)を提供する細長い、または血小板形状の粒子を有するものは、弾性率及び押出後収縮特徴を改善し得る。様々な実施形態において、充填剤(複数可)は、20μm未満、10μm未満、または5μm未満のメジアン径またはd50%を有し得る。好適な充填剤は、ポリマー組成物中の湿潤または分散を容易にするために表面処理もされ得る。好適な充填剤の具体的な例には、炭酸カルシウム、シリカ、石英、石英ガラス、滑石、雲母、粘土、カオリン、珪灰石、長石、水酸化アルミニウム、カーボンブラック、及び黒鉛が含まれるが、これらに限定されない。充填剤は、ポリマー組成物の総重量に基づいて、2〜30重量%、または5〜30重量%の範囲の量でポリマー組成物中に含まれ得る。
1つ以上の実施形態において、本明細書に開示されるポリマー組成物の構成成分は、バッチまたは連続撹拌機に添加して溶融ブレンドを行うことができる。構成成分は、任意の順序で、または他の構成成分とブレンドするための1つ以上のマスターバッチを最初に調製して添加できる。添加剤は通常、1つ以上の他の構成成分とブレンドされた後で、バルク樹脂及び/または充填材に添加される。一実施形態において、添加剤は、予め調製されたマスターバッチを使用することなく、調合ラインに直接添加することができる。典型的には、溶融ブレンドは、最高融点ポリマーより高いが最大調合温度の285℃よりも低い温度で行われる。次いで、溶融ブレンドされた組成物は、押出機または射出成型機に送られるか、あるいは所望の物品へと成形するためにダイに通されるか、あるいは保管のため、または次の成形もしくは加工工程へ供給するための材料を調製するためにペレット、テープ、細長片、またはフィルム、または何らかの他の形態に変換されるかのいずれかが行われ得る。あるいは、ペレットまたは何らかの類似の構成へと成形された場合、ペレットなどは、保管中の取り扱いを容易にするために粘着防止剤で被覆され得る。
様々な実施形態において、本明細書に記載される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でいる少なくとも1つの押出光保護構成要素を含む光ファイバケーブルが調製され得る。
密度
23℃でASTM D792に従って密度を決定する。
ポリオレフィンの溶融指数、またはI2をASTM D1238に従って、190℃/2.16kgの条件で測定し、10分当たりの溶出グラムで報告する。ポリブチレンテレフタレートに関して、同じ条件が利用されるが、温度は250℃である。
衝撃強度、ヤング引張弾性率、引張応力、及び耐グリース性のための標本(S1〜S6及びCS1〜CS11)は、最初に、ブレンドした材料(または、PBTのみ)を、70℃で16時間、真空オーブン内で乾燥させ、その後、255℃(ポリエチレンを除く、この場合、カーバープレスを190℃に設定する)で、3,000psiで3分間、10,000psiで3分間、20,000psiで1分間、カーバープレスで成型し、次いで、圧力をかけながら水冷却プラテーン間で冷却することにより調製する。
ASTM D256に従ってノッチ付アイゾット衝撃強度を決定する。ノッチ付アイゾット衝撃強度を、約0.115〜約0.125インチの厚さを有する試験片で、−20℃において決定する。
微少引張試験片試験に関して、ASTM D1708(試料S1〜S6及びCS1〜CS11)またはASTM D638、I種引張試験(試料S7〜S13及びCS12〜CS15)に従ってヤング弾性率を決定する。新しい試料、ならびに耐グリース性を決定するための下に記載される方法で、80℃で16日間、LT410A光学グリース中でエージングさせた選択試料に関して、ヤング弾性率を測定する。
約0.072インチまたは0.123インチの厚さをそれぞれ有する引張試験片で、ASTM D1708またはASTM D638、I種に従って最大引張応力を決定する。新しい試料、ならびに耐グリース性を決定するための下に記載される方法で、80℃で16日間、LT410A光学グリース中でエージングさせた選択試料に関して、最大引張応力を測定する。
これらの研究のために使用される光学グリースは、LT410Aである。各試料の重量増加を経時的に測定することによりゲル吸収を決定する。各材料または組成物の5つの引張試験片を計量し、次いで、一方の側面を40ミルの深さでLT410A光学グリース中に浸漬し、16日間、80℃のエアーオーブン内で保持する。引張試験片をきれいに拭き取り、次いで、再計量してグリースの取り込み量を算出する。
室温(21℃)でのエージング後に押出試料の収縮を決定する。各材料に関して、少なくとも6つの試料を測定する。試料をまっすぐに保つために鋼製のV字路を使用して4フィートの試験用標本を調製し、定規を使用して初期長さの測定値をマークする。次いで、導体の一端部を締め付け、導体の他方端部を引くか、または引っ張ることにより、導体を引き伸ばし、ポリマー管を銅から分離させる。得られたポリマー管を、21℃で1日エージングする。試料の長さを1日の時点及び再度7日の時点で測定する。エージングされた標本をV字路に置き、+/−0.0005インチの分解能のノギス器具を使用して長さの変化を測定する。平均収縮値を報告する。別個に、試料当たり6つの1フィートの長さの標本を95℃で4時間エージングし、同じ方法を使用して収縮を測定する。
下の実施例において、以下の材料が用いられる。
下の表3に提供される配合を使用して8つの比較試料(CS1〜CS8)を調製する。2つ以上の構成成分を有する全ての比較試料を、空気式ラム及びローラーロータを有するHaake Rheomix600Pまたは3000Pのいずれかの中で全ての構成成分をブレンドすることにより調製する。ブレンドを232.5℃の温度設定を使用して溶融混合する。材料を10rpmで混合機に添加し、速度を3分にわたり60rpmに段階的に増加する。次いで、60rpmで追加の6.5分間、材料をフラックス化する。得られたブレンドを混合機から取り出す。
上記の実施例1に提供されるブレンド手順及び下の表6に提供される配合を使用して、6つの試料(S1〜S6)を調製する。
下の表8に提供される配合及び以下のプロセスに従って、5つの追加の比較試料(CS12〜CS16)を調製する。PBT/HDPEブレンドをLeistritz28共回転噛合48/1L/D、27mmの2段スクリュー式押出機で調製する。この機械の重要なパラメータは、4.5mmのスクリューのねじ山の高さ、120kg/時間の最大出力、106Nmの最大軸トルク、及び最大1200RPMを有する29KW駆動を有するスクリューを含む。押出機には、ダイを含む12の温度制御ゾーンが備え付けられている。温度プロファイルは、以下の通りである:冷却/160/200/235/235/235/235/235/235/235/235/240℃。調合ペレットに関して、16孔のダイを有する水中用ペレット製造機を使用する。CS12、CS13、及びCS16に関して、K−Tronのロスインウェイト方式供給装置を通して主要な供給ポートに供給する前に、全ての構成成分を乾燥ブレンドする。CS14及びCS15に関して、最初に、OTPIFIL(商標)JS(CaCO3)以外の全ての成分を乾燥ブレンドし、次いで、K−Tronのロスインウェイト方式供給装置を使用して供給し、また別個のK−Tronの供給装置によりOTPIFIL(商標)JS(CaCO3)を供給する。押出機のRPMを150に、出力を10kg/時間に設定する。
下の表11に提供される配合、及び上記の実施例3に記載される調合プロセスに従って、7つの追加の試料(S7〜S13)を調製する。
本発明は以下の態様を含みうる。
[1]ポリブチレンテレフタレートと、
少なくとも0.93g/cm 3 の密度を有するエチレン系ポリマーと、
少なくとも0.93g/cm 3 の密度を有する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]前記ポリマー組成物が、40ミルの深さでLT410A光学グリース中に浸漬され、16日間の間、80℃の気温内に維持されたとき、3重量パーセント未満の重量増加を呈示する、上記[1]に記載のポリマー組成物。
[3]前記ポリマー組成物が、少なくとも19J/mの−20℃でのノッチ付アイゾット衝撃強度を呈示する、上記[1]または[2]のいずれかに記載のポリマー組成物。
[4]前記ポリマー組成物が、1,100〜2,400mPaの範囲のヤング弾性率を有する、上記[1]〜[3]のいずれか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、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、少なくとも0.94g/cm 3 の密度を有する高密度ポリエチレンである、上記[1]〜[4]のいずれかに記載のポリマー組成物。
[6]前記エチレン系ポリマーが、少なくとも0.94g/cm 3 の密度を有する高密度ポリエチレンである、上記[1]〜[5]のいずれかに記載のポリマー組成物。
[7]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、前記エチレン系ポリマー、及び前記マレイン化エチレン系ポリマーの組み合わされた重量に基づいて、40〜70重量パーセントの範囲の量で存在し、前記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、前記エチレン系ポリマー、及び前記マレイン化エチレン系ポリマーの組み合わされた重量に基づいて、25〜55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、前記エチレン系ポリマー、及び前記マレイン化エチレン系ポリマーの組み合わされた重量に基づいて、0超〜5重量パーセントの範囲の量で存在する、上記[1]〜[6]のいずれかに記載のポリマー組成物。
[8]前記ポリマー組成物が、前記ポリマー組成物の全重量に基づいて、2〜30重量パーセントの範囲の量の充填剤をさらに含む、上記[1]〜[7]のいずれかに記載のポリマー組成物。
[9]上記[1]〜[8]のいずれかに記載のポリマー組成物を含む、押出光ケーブル保護構成要素。
[10](a)上記[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。
Claims (10)
- ポリブチレンテレフタレートと、
少なくとも0.93g/cm3の密度を有するエチレン系ポリマーと、
少なくとも0.93g/cm3の密度を有するマレイン化エチレン系ポリマーと、を含み、
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、前記エチレン系ポリマー、及び前記マレイン化エチレン系ポリマーの組み合わされた重量に基づいて、55〜70重量パーセントの範囲の量で存在し、
前記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、前記エチレン系ポリマー、及び前記マレイン化エチレン系ポリマーの組み合わされた重量に基づいて、25〜40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、前記エチレン系ポリマー、及び前記マレイン化エチレン系ポリマーの組み合わされた重量に基づいて、0.5〜5重量パーセントの範囲の量で存在する、ポリマー組成物。 - 前記ポリマー組成物が、40ミルの深さでLT410A光学グリース中に浸漬され、16日間の間、80℃の気温内に維持されたとき、2.4重量パーセント未満の重量増加を呈示する、請求項1に記載のポリマー組成物。
- 前記ポリマー組成物が、少なくとも40J/mの−20℃でのノッチ付アイゾット衝撃強度を呈示する、請求項1または2のいずれかに記載のポリマー組成物。
- 前記ポリマー組成物が、1,100〜2,400mPaの範囲のヤング弾性率を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 前記ポリマー組成物が、1,000〜1,600MPaの範囲のグリースエージングヤング弾性率を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 前記マレイン化エチレン系ポリマーが、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、少なくとも0.94g/cm3の密度を有する高密度ポリエチレンである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 前記エチレン系ポリマーが、少なくとも0.94g/cm3の密度を有する高密度ポリエチレンである、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 前記ポリマー組成物が、前記ポリマー組成物の全重量に基づいて、2〜30重量パーセントの範囲の量の充填剤をさらに含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のポリマー組成物。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載のポリマー組成物を含む、押出光ケーブル保護構成要素。
- (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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