JP6766056B2 - 設計された微小構造を有するケーブルジャケット及び設計された微小構造を有するケーブルジャケットを製作するための方法 - Google Patents

設計された微小構造を有するケーブルジャケット及び設計された微小構造を有するケーブルジャケットを製作するための方法 Download PDF

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Description

関連する出願の参考文献
本出願は、2015年2月20日に出願された米国仮出願第62/118,613号の利益を主張する。
本発明の様々な実施形態は、微細管構造を有するケーブルコーティング及びジャケットに関する。
序文
典型的なケーブル構築物において、それが電力または通信ケーブルであるか否かにかかわらず、ケーブルのジャケットは、主な外部保護である。ほとんどの場合において、ケーブルのジャケットは、湿気、熱、UV光、または機械的誤用などの外部要素に曝露される最も外側の層である。したがって、ジャケット材料は、多くの場合、良好な機械的強度、靭性、及び耐摩耗性のために選択される。更に、表面の滑らかさ、低摩擦係数、及び柔軟性などの他の特性は、ケーブルジャケットにとって設置を容易にするために重要であり得る。これらの要件は、単一の材料において費用効率のよい様式で満たされることはまれである。この理由により、ケーブル製造者は、多くの場合、特性を妥協し、所与の適用のための最も重要な要件に応じて材料を選択する必要がある。例えば、製造者は、他のものの中でも、高密度ポリエチレン(「HDPE」)、中密度ポリエチレン(「MDPE」)、低密度ポリエチレン(「LDPE」)、直鎖状低密度ポリエチレン(「LLDPE」)、エチレン−ビニルアセテート(「EVA」)、エチレンエチルアクリレート(「EEA」)、ポリ塩化ビニル(「PVC」)、熱可塑性ポリウレタン(「TPU」)、及びポリアミド(例えば、ナイロン)などの材料から選択し得る。これらの材料のうちの1つを選択する場合、特性の妥協は、著しくなり得る。例えば、高い靭性及び耐摩耗性が必要とされる場合、HDPEなどの費用効率のよい材料が選択され得るが、しかしながら、柔軟性、したがって設置の容易さに悪影響があり得る。この悪影響は、低温気候中、または冬の設置中にさらにより重度になる。一方で、柔軟性が、最も所望される特性である場合、ポリオレフィンコポリマー、かかるEVA、またはポリオレフィンエラストマーを選択し得るが、これは、しかしながら、耐摩耗性及び引き裂き抵抗などの機械的特性における妥協をもたらすだろう。更に、柔軟な材料は、より軟性であり、より高い摩擦係数(「COF」)と共にゴムのような特徴を呈する傾向があり、したがって、ケーブルが管の中に設置されたときに、より高い抵抗をもたらす。その上、最も費用効率のよい熱可塑性エラストマーは、高い結晶化度ポリオレフィンと比較して、より高い油吸収を有する傾向にあり、特性への長期的な悪影響を有し得る。
性能のバランスを保つための1つの手法は、1つ以上のエラストマー系構成要素を有する、1つ以上のより高い係数、より高い密度、及びより靭性のある材料からなる混合化合物を使用して、柔軟性を改善することであった。かかる場合において、混合化合物中の無作為に位置されるゴム相は、一般に、例えば、COF及びオイルピックアップなどいくつかの主要な特性に悪影響を及ぼし、高価な配合手法を必要とする。したがって、ケーブルジャケット組成物及び構造における改善が所望される。
一実施形態は、
(a)導体と、
(b)該導体の少なくとも一部を取り囲む伸長されたポリマーコーティングと、を備えるコーティングされた導体であって、
該伸長されたポリマーコーティングが、ポリマーマトリックス材料と、該伸長されたポリマーコーティングの伸長方向に実質的に延在する複数の微細管と、を含み、
該微細管の少なくとも一部が、ポリマー微細管材料を含有し、
該ポリマー微細管材料が、エラストマーである、コーティングされた導体である。
添付図面への参照がなされる。
微細管膜を製造するためのダイアセンブリを有する押出機の部分断面斜視図である。 微細管膜の縦断面図である。 微細管膜の断面図である。 微細管膜の断面図である。 微細管膜の立面図である。 図2Bに示されるような微細管膜の縦断面図の区分2Eである。 微細管膜の分解組立図である。 特に単一層の実施形態を描写する微細管膜の断面図である。 それぞれ、共に押し出される多層環状微細管生産物及び空気を充填される多層環状微細管生産物を製造するための環状ダイアセンブリを含む押出機アセンブリの様々な構成の概略斜視図である。 それぞれ、共に押し出される多層環状微細管生産物及び空気を充填される多層環状微細管生産物を製造するための環状ダイアセンブリを含む押出機アセンブリの様々な構成の概略斜視図である。 流体が中に入った微細管を有する微細管膜の概略図である。 共に押し出された微細管膜の断面図である。 発明に関する空気を充填された微細管膜の断面図である。 ダイアセンブリから押し出された環状微細管チューブの概略図である。 環状微細管チューブの斜視図である。 環状微細管チューブの斜視図である。 非対称流動構成における環状ダイアセンブリの部分断面図である。 非対称流動構成における環状ダイアセンブリの縦断面図である。 非対称流動構成における環状ダイアセンブリの端面図である。 非対称流動構成における環状ダイアセンブリの詳細な断面図である。 対称流動構成における環状ダイアセンブリの部分断面図である。 対称流動構成における環状ダイアセンブリの縦断面図である。 対称流動構成における環状ダイアセンブリの端面図である。 対称流動構成における環状ダイアセンブリの詳細な断面図である。 対称流動構成における環状ダイアセンブリの部分断面図である。 対称流動構成における環状ダイアセンブリの縦断面図である。 対称流動構成における環状ダイアセンブリの端面図である。 対称流動構成における環状ダイアセンブリの詳細な断面図である。 環状ダイアセンブリのためのダイインサートの斜視図である。
本開示は、環状微細管生産物を生産するためのダイアセンブリ及び押出機に関する。かかる環状微細管生産物は、例えば、伝導性コアを取り囲むポリマーコーティング(例えば、ジャケット)またはポリマー保護構成要素の少なくとも一部を形成することなどによって、ワイヤ及びケーブル製品を作製する際に使用され得る。
ダイアセンブリは、マニホルド間に位置付けられた環状ダイインサートであって、熱可塑性材料の層を押し出すためにそれらの間の材料流動チャネルを画定する環状ダイインサートを含む。ダイインサートは、熱可塑性材料の押し出された層間の微細管内への微細管材料の挿入のために外面上に微細管流動チャネルを有する先端部を有する。微細管は、種々の材料、例えば、他の熱可塑性材料もしくはエラストマー系材料などを含有してもよいし、または単純に空隙空間(すなわち、例えば空気などの気体を含有する)微細管であってもよい。環状微細管生産物を生産するためのダイアセンブリは、多層微細管膜を生産するためのダイアセンブリの変形であり、それらの両方が、以下により詳細に記載される。
微細管膜押出機
図1は、微細管(103)を有する多層ポリマー膜(110)を形成するために使用される押出機例(100)を描写する。押出機(100)は、材料用筐体(105)、材料ホッパー(107)、スクリュー(109)、ダイアセンブリ(111)、及び電子機器(115)を含む。押出機(100)は、材料用筐体(105)内のスクリュー(109)を明らかにするために、部分的に断面で示される。スクリュー型押出機が描写されるが、種々の押出機(例えば、単軸スクリュー、2軸スクリュー等)が、押出機(100)及びダイアセンブリ(111)を通して材料の押出しを行うために使用されてもよい。1つ以上の押出機が、1つ以上のダイアセンブリと共に使用されてもよい。電子機器(115)は、例えば、コントローラ、プロセッサ、モータ、及び押出機を動作させるために使用される他の機器を含み得る。
原材料(例えば、熱可塑性材料)(117)が、材料ホッパー(107)の中に置かれ、混合のために筐体(105)の中に通される。原材料(117)は、加熱され、押出機(100)の筐体(105)内に回転式に位置付けられたスクリュー(109)の回転によって混合される。モータ(121)が、原材料(117)を前進させるためにスクリュー(109)または他のドライバを駆動するために提供され得る。熱及び圧力が、それぞれ、熱源T及び圧力源P(例えば、スクリュー(109))から概略的に描写されるように、混合された材料に加えられ、矢印によって示されるように、原材料(117)を、ダイアセンブリ(111)の中へ通させる。原材料(117)は、溶融され、押出機(100)及びダイアセンブリ(111)を通して運ばれる。溶融した原材料(117)は、ダイアセンブリ(111)を通過し、(本明細書において「プロファイル」として呼ばれる)所望の形状及び断面に形成される。ダイアセンブリ(111)は、本明細書に更に記載されるように、溶融した原材料(117)を多層ポリマー膜(110)の薄いシートの中に押し出すように構成され得る。
微細管膜
図2A〜2Fは、例えば、図1の押出機(100)及びダイアセンブリ(111)によって生産され得る、多層膜(210)の様々な図を描写する。図2A〜2Fに示されるように、多層膜(210)は、微細管膜である。多層膜(210)は、熱可塑性材料の多層(250a、b)で構成されるように描写される。膜(210)はまた、層(250a、b)の間に位置付けられたチャネル(220)を有する。
多層膜(210)はまた、図2Cに示されるような伸長プロファイルを有し得る。このプロファイルは、その厚さTと比べてより広い幅Wを有するように描写される。幅Wは、3インチ(7.62cm)〜60インチ(152.40cm)の範囲にあり得、例えば、24インチ(60.96cm)の幅であり得、または20〜40インチ(50.80〜101.60cm)の範囲にあり得、または20〜50インチ(50.80〜127cm)の範囲等にあり得る。厚さTは、100〜2,000μm(例えば、250〜2000μm)の範囲にあり得る。チャネル(220)は、50〜500μm(例えば、100〜500μm、または250〜500μm)の範囲にある寸法φ(例えば、幅または直径)を有し得、かつ50〜500μm(例えば、100〜500μm、または250〜500μm)の範囲にあるチャネル(220)間の間隔Sを有し得る。以下に更に記載されるように、選定された寸法が、比例的に画定されてもよい。例えば、チャネル寸法φは、厚さTの約30%の直径であってもよい。
示されるように、層(250a、b)は、マトリックス熱可塑性材料でできており、チャネル(220)は、チャネル流体(212)をその中に有する。チャネル流体は、本明細書において更に記載されるように、例えば、様々な材料、例えば、空気、気体、ポリマー等などを含み得る。多層膜(210)の各層(250a、b)は、様々なポリマー、例えば、本明細書において更に記載されるものなどででき得る。各層は、同じ材料または異なる材料でできてもよい。2つの層(250a、b)のみが描写されるが、多層膜(210)は、任意の数の材料層を有してもよい。
同じ熱可塑性材料が層(250a、b)のために利用される場合には、単一層(250)が、ダイを出る少し前の溶融状態での合体における同じポリマーからなるマトリックス層の2つの流れの融合に起因して、最終生産物を結果としてもたらし得ることに留意されたい。この現象は、図2Gに描写される。
チャネル(220)は、微細管(252)をその中に画定するために1つ以上の組の層(250a、b)の間に位置付けられ得る。チャネル流体(212)は、チャネル(220)内に提供され得る。多数のチャネル(220)が、所望に応じて提供されてもよい。多層はまた、同じもしくは異なるプロファイル(または断面)を有してもよい。特性、例えば、多層膜(210)の層(250a、b)及び/またはチャネル(220)の形状などが、本明細書においてより十分に記載されるように、熱可塑性材料を押し出すために使用されるダイアセンブリの構成によって画定され得る。
微細管膜(210)は、100μm〜3,000μmの範囲にある厚さを有してもよい。例えば、微細管膜または発泡体(210)は、100〜2,000μm、100〜1,000μm、200〜800μm、200〜600μm、300〜1,000μm、300〜900μm、または300〜700μmの範囲にある厚さを有してもよい。微細管の直径に対する膜厚の比率は、2:1〜400:1の範囲とすることができる。
微細管膜(210)は、微細管膜(210)の総体積に基づいて、少なくとも10体積パーセント(「体積%」)のマトリックス(218)を含み得る。例えば、微細管膜(210)は、微細管膜(210)の総体積に基づいて、10〜80体積%のマトリックス(218)、20〜80体積%のマトリックス(218)、または30〜80体積%のマトリックス(218)を含んでもよい。
微細管膜(210)は、微細管膜(210)の総体積に基づいて、20〜90体積%の空隙率を有し得る。例えば、微細管膜(210)は、微細管膜(210)の総体積に基づいて、20〜80体積%の空隙率、20〜70体積%の空隙率、または30〜60体積%の空隙率を有してもよい。
微細管膜(210)は、上記した総空隙体積に基づいて、50〜100体積%のチャネル流体(212)を含み得る。例えば、微細管膜(210)は、上記した総空隙体積に基づいて、60〜100体積%のチャネル流体(212)、70〜100体積%のチャネル流体(212)、または80〜100体積%のチャネル流体(212)を含んでもよい。
微細管膜(210)は、第1の端部(214)及び第2の端部(216)を有する。1つ以上のチャネル(220)が、第1の端部(214)から第2の端部(216)にマトリックス(218)に並列に配置される。1つ以上のチャネル(220)は、例えば、互いから少なくとも約250μm離れ得る。1つ以上のチャネル(220)は、少なくとも250μmの直径、または250〜1990μm、250〜990μm、250〜890μm、250〜790μm、250〜690μm、もしくは250〜590μmの範囲にある直径を有することができる。1つ以上のチャネル(220)は、円形、長方形、楕円形、星形、ダイヤモンド形、三角形、正方形、同様のもの、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される断面形状を有し得る。1つ以上のチャネル(220)は、第1の端部(214)、第2の端部(216)、第1の端部(214)と第2の端部(216)の間、またはそれらの組み合わせにおいて、1つ以上の封止部を更に含んでもよい。
マトリックス(218)は、1つ以上のマトリックス熱可塑性材料を含む。かかるマトリックス熱可塑性材料は、限定されるものではないが、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリアミド(例えば、ナイロン6)、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、及びポリエステルを含む。マトリックス熱可塑性材料の具体的な例は、「Microcapillary Films and Foams Containing Functional Filler Materials」と題されたPCT公開出願第WO2012/094315号の5〜11頁に列挙されたものを含み、それらは、参照によって本明細書に組み込まれる。
マトリックス(218)は、例えば、ガラスもしくは炭素繊維及び/または滑石もしくは炭酸カルシウムのような任意の他の鉱物充填剤によって補強されてもよい。例示的な充填剤は、限定されるものではないが、天然炭酸カルシウム(例えば、白墨、方解石、及び大理石)、合成炭酸塩、マグネシウム及びカルシウムの塩、苦灰石、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、石灰、マグネシア、硫酸バリウム、バライト、硫酸カルシウム、シリカ、ケイ酸マグネシウム、滑石、ケイ灰石、粘土及びケイ酸アルミニウム、カオリン、雲母、金属もしくはアルカリ土類の酸化物または水酸化物、水酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化亜鉛、ガラスもしくは炭素繊維または粉末、木繊維または粉末、あるいはこれらの化合物の混合を含む。
1つ以上のチャネル流体(212)は、種々の流体、例えば、空気、他の気体、またはチャネル熱可塑性材料などを含み得る。チャネル熱可塑性材料は、限定されるものではないが、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリアミド(例えば、ナイロン6)、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、及びポリエステルを含む。上述されたマトリックス(218)材料と同様に、チャネル流体(212)としての使用に適した熱可塑性材料の具体的な例は、PCT公開出願第WO2012/094315号の5〜11頁に列挙されたものを含む。
熱可塑性材料がチャネル流体(212)として使用されるとき、それは、例えば、ガラスもしくは炭素繊維、及び/または滑石もしくは炭酸カルシウムのような任意の他の鉱物充填剤によって補強されてもよい。例示的な補強充填剤は、マトリックス(218)熱可塑性材料における充填剤としての使用に適するような上記に列挙されたものを含む。
環状微細管生産物の押出機アセンブリ
図3A及び3Bは、微細管(303)を有する多層の環状微細管生産物(310a、b)を形成するために使用される押出機アセンブリ例(300a、b)を描写する。押出機アセンブリ(300a、b)は、その押出機アセンブリ(300a、b)が複数の押出機(100a、b、c)を含むことを除いて、前に記載されたような図1の押出機(100)に類似し得、組み合わされる環状微細管共押出ダイアセンブリ(311a、b)が、それに動作可能に接続される。環状ダイアセンブリ(311a、b)は、多層の環状微細管生産物、例えば、図4A〜4Cに示されるような膜(310)、図5、6A、及び6Bに示されるようなチューブ(310a)、及び/または図3Bに示されるような成形形状(310b)などを押し出すように構成されたダイインサート(353)を有する。
図3Aは、3つの押出機(100a、b、c)が、組み合わされた環状微細管共押出ダイアセンブリ(311a)に動作可能に接続されている、押出機アセンブリ(300a)の第1の構成を描写する。ある実施例では、3つの押出機のうちの2つが、環状微細管生産物(310a)の層を形成するために熱可塑性材料(例えば、ポリマー)(117)をダイアセンブリ(311a)に供給するために使用されるマトリックス押出機(100a、b)であってもよい。第3の押出機は、微細管材料、例えば、熱可塑性材料(例えば、融解ポリマー)(117)などを微細管(303)の中に提供して、微細管相(またはコア層)をその中に形成するための微細管(またはコア層)押出機(100c)であり得る。
ダイインサート(353)は、ダイアセンブリ(311a)内に提供され、押出機(100a、b、c)からの熱可塑性材料(117)を環状微細管生産物(310a)に組み合わせる。図3Aに示されるように、多層の環状微細管生産物は、ダイインサート(353)を通って上向きにかつダイアセンブリ(311a)から押し出される吹き込み成形チューブ(310a)であり得る。流体源(319a)からの環状流体(312a)は、図3Aに示されるように押出しの間に多層の環状微細管チューブ(310a)を形作るために環状微細管生産物(310a)を通過されてもよいし、あるいは環状微細管成形物(または成形生産物)、例えば、図3Bに示されるようなボトル(310b)などの形態で、多層の環状微細管生産物を生産するように構成された成形具(354)を備えられてもよい。
図3Bは、押出機アセンブリ(300b)の第2の構成を示す。押出機アセンブリ(300b)は、微細管押出機(100c)が微細管流体源(319b)と交換されていることを除いて、押出機アセンブリ(300a)に類似する。押出機(100a、b)は、(図3Aの実施例におけるように)熱可塑性材料を押し出し、微細管流体源(319b)は、ダイアセンブリ(311b)のダイインサート(353)を通して微細管材料を微細管流体(312b)の形態で吹き出し得る。2つのマトリックス押出機(100a、b)は、熱可塑性層を出して、微細管流体源(319b)は、微細管流体(312b)を、環状微細管生産物(310b)を形成するために、それらの間の多層微細管(303)の中に噴き出す。このバージョンでは、環状ダイアセンブリ(311b)が、図3Aにおけるように膜もしくは吹込生産物を形成し得るか、または環状微細管成形物(もしくは成形生産物)、例えば、ボトル(310b)などの形態で、多層の環状微細管生産物を生産するように構成された成形具(354)を備えられ得る。
図3A及び3Bは、別個の材料用筐体(105)、材料ホッパー(107)、スクリュー(109)、電子機器(115)、モータ(121)を有するような各押出機(100a、b、c)を示すが、押出機(100)の一部または全てが、組み合わされてもよい。例えば、押出機(100a、b、c)は、それら自体のホッパー(107)をそれぞれ有し得、かつ一定の構成要素、例えば、電子機器(115)及びダイアセンブリ(311a、b)などを共有してもよい。いくつかの場合では、流体源(319a、b)が、同じ流体(312a、b)、例えば、空気などを提供する同じ流体源であってもよい。
ダイアセンブリ(311a、b)は、所望の配向、例えば、図3Aに示されるような垂直直立位置、図3Bに示されるような垂直下向き位置、または図1に示されるような水平位置などにおいて、押出機(100a、b、c)に動作可能に接続され得る。1つ以上の押出機が、層を形成するポリマーマトリックス材料を提供するために使用され得、1つ以上の材料源、例えば、押出機(100c)及び/または微細管流体源(319b)などが、微細管材料を提供するために使用され得る。更に、以下により詳細に記載されるように、ダイアセンブリは、導体または伝導性コアとの共押出しのためにクロスヘッド位置に構成されてもよい。
環状微細管生産物
図4A〜4Cは、例えば、図3A及び/または3Bの押出機(300a、b)ならびにダイアセンブリ(311a、b)によって生産された膜(310、310’)の形態にあり得る多層の環状微細管生産物の様々な図を描写する。図4A及び4Bに示されるように、多層の環状微細管生産物(310)は、多層の環状微細管生産物(310)が、環状ダイアセンブリ(311a、b)から、その中に微細管(303、303’)を有するポリマーマトリックス層(450a、b)の中に形成されることを除いて、多層膜(210)に類似し得る。ポリマーマトリックス層(450a、b)は、環状微細管生産物(310)のポリマーマトリックス(418)を集合的に形成する。層(450a、b)は、その中に微細管(303)を画定する実質的に並列の実質的に線形チャネル(320)を有する。
図4B及び4Cに示されるように、多層の環状微細管生産物(310、310’)は、その中に様々な微細管材料(117)または微細管流体(312b)を伴って押し出され得る。微細管は、様々な断面形状を有するチャネル(320、320’)内に形成され得る。図4Bの実施例では、チャネル(320)が、その中に微細管材料(117)を有する微細管(303)を画定する弧状断面を有する。微細管材料(117)は、ポリマーマトリックス(418)を形成するマトリックス層(450a、b)の間のチャネル(320)内にある。微細管材料(117)は、ポリマーマトリックス層(450a、b)の間にコア層を形成する。
図4Cの実施例では、チャネル(320’)が、その中に微細管材料(312b)を有する微細管(303’)を画定する別の形状、例えば、楕円断面などを有する。微細管材料(312b)は、ポリマーマトリックス(418)を形成する層(450a、b)の間のチャネル(320’)内の流体(例えば、空気)として描写される。
上記した膜と同様に、環状微細管生産物はまた、同じマトリックス材料が層(450a、b)のために利用されるときに、単一層生産物の形態を取ることができることに留意されたい。これは、ダイを出る少し前の溶融状態での合体におけるマトリックス層の2つの流れの融合に起因する。
本明細書に記載されるような環状微細管生産物を形成するために使用される材料は、所与の用途のために選択され得る。例えば、材料は、プラスチック、例えば、熱可塑性または熱硬化性材料などであってもよい。熱可塑性材料が利用されるとき、ポリマーマトリックス(418)を形成する熱可塑性材料(117)及び/または微細管材料(117)は、上記したような膜(210)を形成する際に有用な材料から選択されてもよい。したがって、環状微細管生産物は、様々な材料、例えば、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン)などでできていてもよい。
図5を参照すると、流体源(319a)は、押出しの間にチューブ形状を支持するために環状微細管生産物(310a)を通して環状流体(例えば、空気)(312a)を通過させ得る。ダイアセンブリ(311a)は、多層の環状微細管生産物(310a、310a’)を図6A〜6Bに示されるようなチューブ形状に形成し得る。
また、図6A及び6Bによって示されるように、多層の環状微細管生産物(310a、310a’)の一部を形成する熱可塑性材料は、変動され得る。図4A、4B、及び6Aに示される実施例では、ポリマーマトリックス(418)を形成する層(450a、b)が、黒色のチャネル(320)及び白色のポリマーマトリックス(418)によって概略的に表わされるように、微細管(303)内の微細管材料(117)とは異なる材料を有し得る。別の実施例では、図6Bに示されるように、ポリマーマトリックス(418)及びチャネル(320)が共に黒色として描写されるように、ポリマーマトリックス(418)を形成する層(450a、b)及び微細管(303)内の材料が、同じ材料、例えば、低密度ポリエチレンなどでできていてもよい。
環状微細管生産物のためのダイアセンブリ
図7A〜9Dは、ダイアセンブリ(311)として使用可能なダイアセンブリ(711、811、911)の構成例を描写する。図7A〜9Dは可能なダイアセンブリ構成の実施例を示すが、様々な実施例の組み合わせ及び/または変形が、所望の多層の環状微細管生産物、例えば、図4A〜6Bの実施例に示されるものなどを提供するために使用されてもよい。
図7A〜7Dは、ダイアセンブリ(711)の、それぞれ、部分断面図、縦断面図、端面図、及び詳細な断面図を描写する。図8A〜8Dは、ダイアセンブリ(811)の、それぞれ、部分断面図、縦断面図、端面図、及び詳細な断面図を描写する。図9A〜9Dは、ダイアセンブリ(911)の、それぞれ、部分断面図、縦断面図、端面図、及び詳細な断面図を描写する。多層の環状微細管生産物、例えば、本明細書に記載されたものなどを形成するために、ダイアセンブリ(711、811)が、例えば、図3Aの押出機アセンブリ(300a)と共に使用されてもよいし、ダイアセンブリ(911)が、例えば、図3Bの押出機アセンブリ(300b)と共に使用されてもよい。
図7A〜7Dに示されるように、ダイアセンブリ(711)は、シェル(758)、内部マニホルド(760)、外部マニホルド(762)、円錐状部(764)、及びダイインサート(768)を含む。シェル(758)は、外部マニホルド(762)を収容するように形作られたチューブ状部材である。外部マニホルド(762)、ダイインサート(768)、及び内部マニホルド(760)は、それぞれ、積み重ねられ、かつシェル(758)内に同心状に収容されたフランジ形状部材である。内部マニホルド(760)及び外部マニホルド(762)が描写されるが、ポリマーマトリックスの層を形成するための流動チャネルを提供することができる1つ以上の内部及び/もしくは外部マニホルドまたは他のデバイスが、提供されてもよい。
ダイインサート(768)は、外部マニホルド(762)と内部マニホルド(760)との間に位置付けられる。内部マニホルド(760)は、ダイインサート(768)及び外部マニホルド(762)を通ってシェル(758)の中に延在する円錐状部(764)をそれの端部に有する。ダイアセンブリ(711)は、ダイアセンブリ(711)の一部を接合するための接合具、例えば、ボルト(図示しない)などを提供され得る。
次に図7Bを参照すると、環状マトリックスチャネル(774a、b)が、それぞれ、シェル(758)と外部マニホルド(762)との間、及びダイインサート(768)と内部マニホルド(760)との間に画定される。多層の環状微細管生産物(710)の層(450a、b)を形成するために、矢印によって示されるようにマトリックスチャネル(774a、b)を通過する熱可塑性材料(117)が、描写される。多層の環状微細管生産物(710)は、本明細書に記載される多層の環状微細管生産物のいずれか、例えば、(310a、b)などであり得る。
微細管チャネル(776)はまた、ダイインサート(768)と外部マニホルド(762)との間に画定される。微細管チャネル(776)は、ダイアセンブリ(711)を通して、かつ微細管(303)をその中に形成するための層(450a、b)の間に微細管材料(117,312b)を通過させるために微細管材料源に結合され得る。流体チャネル(778)は、内部マニホルド(760)及び円錐状部(764)を通って延在する。流体源(319a)からの環状流体(312a)は、流体チャネル(778)を通って、生産物(710a,)の中に流れる。
ダイインサート(768)は、ダイアセンブリ(711)を通る融解ポリマー流の均一な分散を提供するために内部マニホルド(760)と外部マニホルド(762)との間に同心状に位置付けられ得る。ダイインサート(762)は、それの外面に沿って分散チャネル(781)を提供され得、それを通る微細管材料(117/312b)の流動を容易にする。
マトリックスチャネル(774a、b)を通って流れる熱可塑性材料が、それらの間の微細管チャネル(776)からの微細管材料(117/312b)と共に層(450a、b)を形成するように、マトリックスチャネル(774a、b)及び微細管チャネル(776)は、集束点(779)において集束して、押出出口(780)を通過する。外部マニホルド(762)及びダイインサート(768)は、それぞれ、外部突出部(777a)及びインサート突出部(777b)において、各々終端する。図7Dに示されるように、外部突出部(777a)は、押出出口(780)に向かって更に距離Aだけ延在し、及び/または突出部(777b)よりも押出出口(780)から更に距離Aだけ離れて延在する。
図8A〜9Dのダイアセンブリ(811、911)は、外部マニホルド(762)に対してダイインサート(768、968)の突出部(777a、b、977a、b)の位置が変動され得ることを除いて、図7A〜7Dのダイアセンブリ(711)に類似し得る。突出部の位置は、例えば、それを通じて非対称または対称などのような、流動パターンを画定するように調整され得る。図7A〜7Dに示されるように、ダイアセンブリ(711)は、ダイインサート(768)の突出部(777b)が外部マニホルド(762)の突出部(777a)から距離Aに位置付けられた、非対称的な流動構成にある。図8A〜8Dに示されるように、ダイアセンブリ(811)は、ダイインサート(768)及び外部マニホルド(762)の突出部(777a、b)が面一にある、対称的な流動構成にある。
図9A〜9D及び10は、チャネル(320)、微細管(303)の生産、及び/またはその中への微細管材料(117/312b)の挿入を容易にするための特徴を備えた環状ダイインサート(968)を描写する(例えば、図4A〜4Bを参照)。ダイインサート(968)は、ベース(982)、チューブ状マニホルド(984)、及び先端部(986)を含む。ベース(982)は、環状微細管マニホルド(984)の支持端部から延在するフランジを形成するリング形状部材である。ベース(982)は、内部マニホルド(760)と外部マニホルド(762)との間に支持可能である。外部マニホルド(762)は、拡張された突出部(977a)を有し、ダイインサート(968)は、ダイアセンブリ(911)を通る対称的な流動構成を画定するために互いに面一に位置付けられた拡張された突出部(977b)を有する。
先端部(986)は、チューブ状マニホルド(984)の流動端における環状部材である。先端部(986)の内面は、円錐状部(764)の端部を収容するように傾斜して形作られる。先端部(986)は、環状微細管マニホルド(984)よりも大きな外径を有し、傾斜肩部(990)が、それらの間に画定される。先端部(986)の外面は、微細管材料(117/312b)の通過のためにその中に複数の線形の並列微細管流動チャネル(992)を有する。外部マニホルド(762)は、突出部(977a)に沿ってとがった縁(983a)において終端し、先端部(986)は、突出部(977b)に沿ってとがった縁(983b)において終端する。
環状微細管マニホルド(984)は、ベース(982)と先端部(986)との間に延在する環状部材である。環状微細管マニホルド(984)は、内部マニホルド(760)のチューブ状部分と外部マニホルド(762)との間に支持可能である。環状微細管マニホルド(984)は、内部マニホルド(760)を収容するためにそれを通る通路(988)を有する。
分散チャネル(781)は、種々の構成を有し得る。図9A〜9Dに示されるように、環状微細管マニホルド(984)の外面は、それらを通る材料の通過のためにそれに沿う分散チャネル(781)を有する。分散チャネル(781)は、図9Bに概略的に描写されるように、微細管チャネル(776)経由で微細管材料(117/312b)と流体連通し得る。分散チャネル(781)は、微細管材料をダイインサート(968)の外周を囲んで導くためにダイインサート(968)の周りに位置付けられ得る。ダイインサート(968)及び/または分散チャネル(781)は、ダイアセンブリを通る微細管材料(117/312b)の所望量の流動を容易にするように構成され得る。分散チャネル(781)は、ダイインサート(968)と外部マニホルド(762)との間の微細管材料の通過のための材料流路を画定する。小さな間隙が、ダイインサート(968)と外部マニホルド(762)との間に形成され得、それは、微細管材料(117/312b)が、分散チャネル(781)から漏出して、ダイアセンブリ(911)を通って均一に微細管材料(117/312b)を分散させることを可能にする。分散チャネル(781)は、ダイインサート(968)及び/もしくは外部マニホルド(760)の中に所望の深さに延在する空洞またはチャネルの形態にあり得る。例えば、図7A〜9Dに示されるように、分散チャネル(781)は、ダイインサート(968)の外面と外部マニホルド(760)との間に画定された空間であり得る。図10に示されるように、分散チャネル(781、1081)は、チューブ状マニホルド(984)の外面に沿う距離に延在する螺旋形溝である。分散チャネル(781、1081)の一部または全ては、直線形、曲線形、螺旋形、クロスヘッド型、及び/またはそれらの組み合わせであってもよい。
コーティングされた導体
上記環状微細管生産物は、コーティングされた導体、例えば、ケーブルなどを作製するために使用されることができる。「ケーブル」及び「電力ケーブル」は、シース、例えば、絶縁被覆及び/または保護外部ジャケット内の少なくとも1つの導体を意味する。「導体」は、熱、光、及び/もしくは電気を伝導するための1つ以上のワイヤ(複数可)またはファイバ(複数可)を表わす。導体は、単一のワイヤ/ファイバまたは複数のワイヤ/ファイバであってもよく、かつストランド型形態またはチューブ型形態にあってもよい。適切な導体の非限定例は、金属、例えば、銀、金、銅、炭素、及びアルミニウムなどを含む。導体はまた、ガラスまたはプラスチックのいずれかから製作された光ファイバであってもよい。「ワイヤ」は、伝導性金属、例えば、銅もしくはアルミニウムのシングルストランド、または光ファイバのシングルストランドを意味する。典型的には、ケーブルは、多くの場合、共通の絶縁被覆及び/もしくは保護ジャケット内に一緒に束ねられる、2つ以上のワイヤまたは光ファイバである。シースの内側の個々のワイヤまたはファイバは、むき出しであってもよいし、被覆されてもよいし、または絶縁されてもよい。結合型ケーブルは、電気ワイヤ及び光ファイバの両方を含有し得る。ケーブルが電力ケーブルであるとき、ケーブルは、低圧、中圧、及び/または高圧用途のために設計されることができる。典型的なケーブル設計は、USP5,246,783、6,496,629、及び6,714,707に例示される。ケーブルが電気通信ケーブルであるとき、ケーブルは、電話、ローカルエリアネットワーク(LAN)/データ、同軸CATV、同軸RFケーブル、または光ファイバケーブルのために設計されることができる。
上記した環状微細管生産物は、ケーブルにおける少なくとも1つのポリマーコーティング層を構成することができ、それは、ケーブルの導体または伝導性コアと同じ伸長方向に伸長される。そのように、ポリマーコーティングは、導体の少なくとも一部を取り囲むことができる。導体を取り囲む際、ポリマーコーティングは、導体と直接的に接触することができ、または導体とポリマーコーティングとの間の1つ以上の仲介層上に置かれることによって導体と間接的に接触することができる。ポリマーコーティングは、ポリマーマトリックス材料及び複数の微細管を含み、それらは、ポリマーコーティングの伸長方向に実質的に延在する。様々な実施形態において、微細管は、ポリマーコーティングの周りに放射状に置かれることができる。更に、微細管は、互いに対して等距離にまたは実質的に等距離に間隔を空けられ得る。
環状微細管生産物を生産するための上記ダイアセンブリのうちの1つ以上は、導体がそれを通過することを許可するように修正されることができ、それによって、ポリマーマトリックス材料及び複数の微細管を含むポリマーコーティングが、導体または仲介層の上に共に押し出されることを可能にする。かかる構成は、クロスヘッドダイとして当分野において普通に知られている(例えば、US2008/0193755A1、US2014/0072728A1、及びUS2013/0264092A1を参照)。具体的には、図7A、8A、及び9Aにおける内部マニホルド(760)ならびに円錐状部(764)が、ワイヤまたは導体を通過する穴を生成するように修正されることができる。当業者が認識するであろうように、多層の押出材料が、導体または仲介層の上をコーティングして、ワイヤまたは導体を通過する穴を通って移動することができるように、ダイ出口に近い部分の全てが、修正されることができる。成形通路を有する更なる部分を製作することができる。かかる修正は、当業者の能力範囲内にある。
例示的な微細管押出コーティングプロセスでは、押出コーティング機器を通る導体コアが、リトラクタによって引かれて、内部マニホルド(760)ワイヤを通る穴を通って連続的に動き、突出端部を通り抜けて、次いで、外部ダイの成形通路を通過することができる。導体コアが動いている間、融解ポリマーが、圧力によって材料供給通路の中に注入されて、配線コーティング通路に向かって、次いで、出口における成形通路の中に流れて、成形通路を通過している導体コアの外面の上をコーティングする。その後、コーティングされた導体コアは、成形通路を通ってダイの外側に動かされ続けて、次いで、それは、冷却されて、固められることができる。
ポリマーコーティングの作製において、上記ポリマーのいずれも、ポリマーマトリックス材料として使用されることができる。様々な実施形態において、ポリマーマトリックス材料は、熱可塑性ポリマーであり得る。かかる熱可塑性ポリマーの例は、限定されるものではないが、エチレン系ポリマー(例えば、ポリエチレン)、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート)、ポリアミド(例えば、ナイロン)、及びポリカーボネートを含む。更に、ポリマーマトリックス材料は、架橋性であるか、または完成ケーブル構築物中で、架橋ポリマー(例えば、架橋ポリエチレン)であり得る。
様々な実施形態において、ポリマーマトリックス材料として利用されるポリマーは、エチレン系ポリマーを含むことができる。本明細書に使用される際、「エチレン系」ポリマーは、主(すなわち、50重量パーセント(「重量%」)よりも大きな)モノマー成分として、エチレンモノマーから作製されたポリマーである。しかしながら、他のコモノマーがまた、利用されてもよい。「ポリマー」は、同じまたは異なる型のモノマーを反応(すなわち、重合化)させることによって作製された高分子化合物を意味し、ホモポリマー及びインターポリマーを含む。「インターポリマー」は、少なくとも2つの異なるモノマー型の重合によって作製されるポリマーを意味する。この一般名称は、(2つの異なるモノマー型から作製されたポリマーのことを言うために普通に利用される)コポリマー、ならびに3つ以上の異なるモノマー型から作製されたポリマー(例えば、三元ポリマー(3つの異なるモノマー型)及び四元ポリマー(4つの異なるモノマー型))を含む。
様々な実施形態において、エチレン系ポリマーは、エチレンホモポリマーとすることができる。本明細書に使用される際、「ホモポリマー」は、単一モノマー型に由来する繰り返し単位を含むポリマーを表わすが、例えば、連鎖移動剤のようなホモポリマーの作製に使用される他の成分の残存量を除外するものではない。
ある実施形態では、エチレン系ポリマーが、インターポリマー重量全体に基づいて、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%のアルファ−オレフィン(「αオレフィン」)含有量を有するエチレン/α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、インターポリマー重量全体に基づいて、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−オレフィンが利用されるとき、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)直鎖状、分岐形、または環状のα−オレフィンとすることができる。C3−20α−オレフィンの実施例は、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、及び1−オクタデセンを含む。α−オレフィンはまた、環状構造、例えば、シクロヘキサンまたはシクロペンタンなどを有することができ、α−オレフィン、例えば、3シクロヘキシル−1−プロペン(アリルシクロヘキサン)及びビニルシクロヘキサンなどを結果としてもたらす。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、及びエチレン/1−ブテン/1オクテンを含む。
エチレン系ポリマーはまた、1つ以上の不飽和酸またはエステルモノマー、例えば、不飽和カルボキシル酸またはアルキル(アルキル)アクリレートなどを有するエチレンのインターポリマーを含む。かかるモノマーは、限定されるものではないが、ビニルアセテート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、アクリル酸、及び同様のものを含む。したがって、エチレン系ポリマーは、例えば、ポリ(エチレン−コ(co)−メチルアクリレート)(「EMA」)、ポリ(エチレン−コ−エチルアクリレート)(「EEA」)、ポリ(エチレン−コ−ブチルアクリレート)(「EBA」)、及びポリ(エチレン−コ−ビニルアセテート)(「EVA」)などのインターポリマーを含むことができる。
様々な実施形態において、エチレン系ポリマーは、単独で、あるいは、1つ以上の他の種類のエチレン系ポリマー(例えば、モノマー組成及び含有量、触媒作製方法等によって互いに異なる2つ以上のエチレン系ポリマーの混合物)と組み合わせて使用されることができる。エチレン系ポリマーの混合物が利用される場合、ポリマーは、任意の反応器内または反応器後プロセスによって混合されることができる。
ある実施形態では、エチレン系ポリマーが、低密度ポリエチレン(「LDPE」)であり得る。LDPEは、一般に、高分岐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)によって作製されることができる。本明細書における使用に適したLDPEは、0.91〜0.94g/cmに及ぶ密度を有することができる。様々な実施形態において、エチレン系ポリマーが、少なくとも0.915g/cm、ただし、0.94g/cm未満の密度、または0.924〜0.938g/cmの範囲にある密度を有する高圧LDPEである。本明細書に提供されるポリマー密度は、ASTM International(「ASTM」)方法D792に従って決定される。本明細書における使用に適したLDPEは、20g/10分未満の、または0.1〜10g/10分、0.5〜5g/10分、1〜3g/10分に及ぶメルトインデックス(I)、あるいは2g/10分のI2を有することができる。本明細書に提供されるメルトインデックスは、ASTM方法D1238に従って決定される。別段言及されない限り、メルトインデックスは、190℃及び2.16Kg(すなわち、I2)において決定される。一般に、LDPEは、幅広い分子量分散(「MWD」)を有し、比較的高い多分散指数(「PDI」、すなわち、数平均分子量に対する重量平均分子量の比率)を結果としてもたらす。
ある実施形態では、エチレン系ポリマーが、直鎖状低密度ポリエチレン(「LLDPE」)であり得る。LLDPEは、一般に、コモノマー(例えば、α−オレフィンモノマー)の非均質分散を有するエチレン系ポリマーであり、短鎖分岐によって特徴付けられる。例えば、LLDPEは、エチレン及びα−オレフィンモノマー、例えば、上記したものなどのコポリマーであり得る。本明細書における使用に適したLLDPEは、0.916〜0.925g/cmに及ぶ密度を有することができる。本明細書における使用に適したLLDPEは、1〜20g/10分、または3〜8g/10分に及ぶメルトインデックス(I)を有することができる。
ある実施形態では、エチレン系ポリマーが、極低密度ポリエチレン(「VLDPE」)であり得る。VLDPEはまた、超低密度ポリエチレンまたはULDPEとして当分野において知られ得る。VLDPEは、一般に、コモノマー(例えば、α−オレフィンモノマー)の非均質分散を有するエチレン系ポリマーであり、短鎖分岐によって特徴付けられる。例えば、VLDPEは、エチレン及びα−オレフィンモノマー、例えば、上記したそれらのα−オレフィンモノマーのうちの1つ以上などのコポリマーとすることができる。本明細書における使用に適したVLDPEは、0.87〜0.915g/cmに及ぶ密度を有することができる。本明細書における使用に適したVLDPEは、0.1〜20g/10分、または0.3〜5g/10分に及ぶメルトインデックス(I)を有することができる。
ある実施形態では、エチレン系ポリマーが、中密度ポリエチレン(「MDPE」)であり得る。MDPEは、一般に、0.926〜0.950g/cmに及ぶ密度を有するエチレン系ポリマーである。様々な実施形態において、MDPEは、0.930〜0.949g/cm、0.940〜0.949g/cm、または0.943〜0.946g/cmに及ぶ密度を有することができる。MDPEは、ASTM D−1238(190℃/2.16kg)に従って決定されるような、0.1g/10分、または0.2g/10分、または0.3g/10分、または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分に及ぶメルトインデックス(I)を有することができる。
ある実施形態では、エチレン系ポリマーが、高密度ポリエチレン(「HDPE」)であり得る。HDPEは、一般に、0.940g/cmよりも大きな密度を有するエチレン系ポリマーである。ある実施形態では、HDPEが、ASTM D−792に従って決定されるような、0.945〜0.97g/cmの密度を有する。HDPEは、少なくとも130℃の、または132〜134℃のピーク溶融温度を有することができる。HDPEは、ASTM D−1238(190℃/2.16kg)に従って決定されるような、0.1g/10分、または0.2g/10分、または0.3g/10分、または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分に及ぶメルトインデックス(I)を有することができる。また、HDPEは、ゲル浸透クロマトグラフィによって決定されるような、1.0〜30.0の範囲にある、または2.0〜15.0の範囲にあるPDIを有することができる。
ある実施形態では、エチレン系ポリマーが、上記エチレン系ポリマーの任意の2つ以上の組み合わせを含むことができる。
ある実施形態では、ポリマーマトリックス材料が、LDPEを含むことができる。ある実施形態では、ポリマーマトリックス材料が、LDPEである。
ある実施形態では、ポリマーマトリックス材料が、MDPEを含むことができる。ある実施形態では、ポリマーマトリックス材料が、MDPEである。
エチレン系ポリマーの作製のために使用される生産プロセスは、幅広く、変動され、かつ当分野において既知である。上記した特性を有するエチレン系ポリマーを生産するための任意の従来のまたは今後発見される生産プロセスが、本明細書に記載されるエチレン系ポリマーの作製のために利用されてもよい。一般に、重合は、Ziegler−NattaまたはKaminsky−Sinn型の重合反応のための当分野において既知の条件、すなわち、0〜250℃、または30もしくは200℃の温度、かつ大気圧〜10,000気圧(1,013メガパスカル(「MPa」))の圧力において達成されることができる。大部分の重合反応において、利用される重合可能な化合物に対する触媒のモル比は、10〜12:1から10 1:1、または10〜9:1から10〜5:1である。
適切な市販のエチレン系ポリマーの実施例は、限定されるものではないが、AXELERON(商標)GP C−0588BK(LDPE)、AXELERON(商標)FO6548BK(MDPE)、AXELERON(商標)GP A−7530NT(LLDPE)、AXELERON(商標)GP G−6059BK(LLDPE)、AXELERON(商標)GP K−3479BK(HDPE)、AXELERON(商標)GP A−1310NT(HDPE)、及びAXELERON(商標)FO B−6549NT(MDPE)を含み、それらの全ては、The Dow Chemical Company、Midland、MI、USAから市販されている。
例えば、ホモポリマー、ランダムコポリマー、異相コポリマー、及び高結晶質ホモポリマーポリプロピレンなどの適切なポリプロピレン系ポリマーは、Braskem Corpから市販されている。
ポリマーコーティングの作製において、微細管材料が、エラストマー系微細管材料であり得る。当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変形を経験する材料として定義される。様々な実施形態において、エラストマー系微細管材料は、ポリマーマトリックス材料よりも低い曲げ弾性率を有し得る。更に、エラストマー系微細管材料は、ポリマーマトリックス材料の曲げ弾性率よりも少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、または少なくとも50%低い曲げ弾性率を有し得る。微細管がポリマー微細管材料を充填される任意の実施形態では、微細管が、微細管の伸長方向に直交に取られた断面として見られたときに、ポリマーマトリックス材料によって完全に取り囲まれた個々の、別々のポリマー充填区分を画定することができる。
様々な実施形態において、エラストマーが、オレフィンエラストマーであり得る。オレフィンエラストマーは、ポリオレフィンホモポリマー及びインターポリマーの両方を含む。ポリオレフィンインターポリマーの実施例は、エチレン/α−オレフィンインターポリマー及びプロピレン/α−オレフィンインターポリマーである。かかる実施形態では、α−オレフィンが、C3−20直鎖状、分岐形、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、エチレンがα−オレフィンと考えられる)。C3−20α−オレフィンの実施例は、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、及び1−オクタデセンを含む。α−オレフィンはまた、環状構造、例えば、シクロヘキサンまたはシクロペンタンなどを含有し得、α−オレフィン、例えば、3−シクロヘキシル−1−プロペン(アリルシクロヘキサン)及びビニルシクロヘキサンなどを結果としてもたらす。本発明の目的のための、用語の慣用的意味におけるα−オレフィンではないが、一定の環状オレフィン、例えば、ノルボルネン及び関連オレフィンなどが、α−オレフィンであり、上記したα−オレフィンのうちのいくらかまたは全ての代わりに使用されることができる。同様に、スチレン及びその関連オレフィン(例えば、α−メチルスチレン等)が、本発明の目的のためのα−オレフィンである。例示的なポリオレフィンコポリマーは、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、エチレン/スチレン、及び同様のものを含む。例示的な三元ポリマーは、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、エチレン/ブテン/1−オクテン、及びエチレン/ブテン/スチレンを含む。コポリマーは、ランダムまたはブロック状であり得る。
オレフィンエラストマーはまた、1つ以上の官能基、例えば、不飽和エステルまたは酸またはシランなどを含み得、これらのエラストマー(ポリオレフィン)は、周知であり、従来の高圧技法によって作製されることができる。不飽和エステルは、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、またはビニルカルボキシレートとすることができる。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、好ましくは2〜5個の炭素原子を有することができる。エステルコモノマーに帰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にあり得る。アクリレート及びメタクリレートの実施例は、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、及び2−エチルヘキシルアクリレートである。ビニルカルボキシレートの実施例は、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、及び酪酸ビニルである。不飽和酸の実施例は、アクリル酸またはマレイン酸を含む。不飽和シランの1つの実施例は、ビニルトリアルコキシシランである。
官能基はまた、当分野において普通に知られるように達成され得るグラフト化によってオレフィンエラストマーに含まれ得る。一実施形態では、グラフト化が、典型的には、オレフィンポリマー、遊離基開始剤(例えば、過酸化物または同様のものなど)、及び官能基を含有する化合物を溶融混合することを含む遊離基官能基化によって起こり得る。溶融混合の間に、遊離基開始剤が、オレフィンポリマーと反応(反応性溶融混合)して、ポリマーラジカルを形成する。官能基を含有する化合物は、ポリマーラジカルの主鎖に結合して、官能基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は、限定されるものではないが、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、及びビニルカルボキシル酸、ならびに無水物、例えば、無水マレイン酸を含む。
本発明において有用なオレフィンエラストマーのより具体的な実施例は、極低密度ポリエチレン(「VLDPE」)(例えば、The Dow Chemical Companyによって製作されたFLEXOMER(商標)エチレン/1−ヘキセンポリエチレン)、均質に分岐された直鎖状エチレン/α−オレフィンコポリマー(例えば、Mitsui Petrochemicals Company LimitedによるTAFMER(商標)及びExxon Chemical CompanyによるEXACT(商標))、ならびに均質に分岐された実質的に直鎖状のエチレン/α−オレフィンポリマー(例えば、The Dow Chemical Companyから利用可能なAFFINITY(商標)及びENGAGE(商標)ポリエチレン)を含む。
本明細書において有用なオレフィンエラストマーはまた、プロピレン、ブテン、及び他のアルケン系コポリマー、例えば、プロピレンに由来する多数の単位及び(エチレンを含む)別のα−オレフィンに由来する少数の単位を含むコポリマーを含む。本明細書において有用な例示的なプロピレンポリマーは、The Dow Chemical Companyから利用可能なVERSIFY(商標)ポリマー、及びExxonMobil Chemical Companyから利用可能なVISTAMAXX(商標)ポリマーを含む。
オレフィンエラストマーはまた、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー(「EPDM」)エラストマー及び塩素化ポリエチレン(「CPE」)を含むことができる。適切なEPDMの市販例は、The Dow Chemical Companyから利用可能なNORDEL(商標)EPDMを含む。適切なCPEの市販例は、The Dow Chemical Companyから利用可能なTYRIN(商標)CPEを含む。
オレフィンエラストマー、特にエチレンエラストマーは、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。エチレンコポリマーは、典型的には、0.85g/cmよりも大きなまたは0.86、g/cmよりも大きな密度を有する。
エチレンエラストマーは、0.10g/10分よりも大きな、または1g/10分よりも大きなメルトインデックス(I)を有することができる。エチレンエラストマーは、500g/10分未満または100g/10分未満のメルトインデックスを有することができる。
他の適切なオレフィンエラストマーは、オレフィンブロックコポリマー(例えば、The Dow Chemical Company、Midland、MI、USAから商標名INFUSE(商標)の下で市販されているものなど)、(例えば、米国特許第7,947,793号などに記載されるような)中間相分離型オレフィンマルチブロックインターポリマー、及び(例えば、2008年10月30日に公開された米国特許出願公開第2008/0269412号などに記載されるような)オレフィンブロック複合物を含む。
様々な実施形態において、微細管材料として有用なエラストマーは、非オレフィンエラストマーであり得る。本明細書において有用な非オレフィンエラストマーは、シリコーン及びウレタンエラストマー、スチレン・ブタジエンゴム(「SBR」)、ニトリルゴム、クロロプレン、フルオロエラストマー、ペルフルオロエラストマー、ポリエーテルブロックアミド、ならびにクロロスルホン化ポリエチレンを含む。シリコーンエラストマーは、典型的には、平均単位式RSiO(4−a)/2を有するポリオルガノシロキサンであり、それは、直鎖状または部分的に分岐した構造を有し得るが、好ましくは、直鎖状である。各Rは、同じであってもよいし、または異なってもよい。Rは、置換または非置換の一価のヒドロカルビル基であり、それは、例えば、アルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、及びオクチル基など、アリール基、例えば、フェニル及びトリル基など、アラルキル基、アルケニル基、例えば、ビニル、アリル、ブテニル、ヘキセニル、及びヘプテニル基、ならびにハロゲン化アルキル基、例えば、クロロプロピル及び3,3,3−トリフルオロプロピル基であり得る。ポリオルガノシロキサンは、上記基のいずれかによってまたは水酸基で終端され得る。Rがアルケニル基であるとき、アルケニル基は、好ましくは、ビニル基またはヘキセニル基である。実際、アルケニル基は、末端基及び/またはポリマー側鎖上のポリオルガノシロキサンに存在し得る。
代表的なシリコーンゴムまたはポリオルガノシロキサンは、限定されるものではないが、ジメチルビニルシロキシ終端ポリジメチルシロキサン、トリメチルシロキシ終端ポリジメチルシロキサン、メチルビニルシロキサン及びジメチルシロキサンのトリメチルシロキシ終端コポリマー、メチルビニルシロキサン及びジメチルシロキサンのジメチルビニルシロキシ終端コポリマー、ジメチルヒドロキシシロキシ終端ポリジメチルシロキサン、メチルビニルシロキサン及びジメチルシロキサンのジメチルヒドロキシシロキシ終端コポリマー、メチルビニルシロキサン及びジメチルシロキサンのメチルビニルヒドロキシシロキシ終端コポリマー、ジメチルヘキセニルシロキシ終端ポリジメチルシロキサン、メチルヘキセニルシロキサン及びジメチルシロキサンのトリメチルシロキシ終端コポリマー、メチルヘキセニルシロキサン及びジメチルシロキサンのジメチルヘキセニルシロキシ終端コポリマー、メチルフェニルシロキサン及びジメチルシロキサンのジメチルビニルシロキシ終端コポリマー、メチルフェニルシロキサン及びジメチルシロキサンのジメチルヘキセニルシロキシ終端コポリマー、メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサン及びジメチルシロキサンのジメチルビニルシロキシ終端コポリマー、ならびにメチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シロキサン及びジメチルシロキサンのジメチルヘキセニルシロキシ終端コポリマーを含む。
ウレタンエラストマーは、反応性ポリマー、例えば、ポリエーテル及びポリエステルならびにイソシアネート官能性有機化合物などから作製される。1つの典型的な実施例は、ヒドロキシの全てが、ウレタン結合を形成するように反応され、更なる反応のためにイソシアネート基を残すような、トルエンジイソシアネートとのジヒドロキシ官能性ポリエーテル及び/またはトリヒドロキシ官能性ポリエーテルの反応生成物である。この種の反応生成物は、プレポリマーと呼ばれ、それは、水分にさらされてそれ自体によって、またはイソシアネートと反応するポリカルビノールもしくは他の多官能反応性材料の化学量論的追加によって硬化し得る。ウレタンエラストマーは、商業的に作製され、イソシアネート化合物及びポリエーテルまたはポリエステルの様々な比率を有する。
最も一般的なウレタンエラストマーは、ヒドロキシル官能性ポリエーテルまたはポリエステル及び低分子量多官能性ポリマーイソシアネートを含有するものである。ヒドロキシル官能性ポリエーテル及びポリエステルとの使用のための別の一般的な材料は、トルエンジイソシアネートである。
適切なウレタンゴムの非限定例は、Lubrizol Corporationから利用可能なPELLETHANE(商標)熱可塑性ポリウレタンエラストマー、Noveonから全て利用可能なESTANE(商標)熱可塑性ポリウレタン、TECOFLEX(商標)熱可塑性ポリウレタン、CARBOTHANE(商標)熱可塑性ポリウレタン、TECOPHILIC(商標)熱可塑性ポリウレタン、TECOPLAST(商標)熱可塑性ポリウレタン、及びTECOTHANE(商標)熱可塑性ポリウレタン、BASFから利用可能なELASTOLLAN(商標)熱可塑性ポリウレタン及び他の熱可塑性ポリウレタン、ならびにBayer、Huntsman、Lubrizol Corporation、Merquinsa、及び他の供給業者から利用可能な更なる熱可塑性ポリウレタン材料を含む。好適なウレタンゴムは、いわゆる「ミラブル」ウレタン、例えば、TSI IndustriesからのMILLATHANE(商標)グレードのものなどである。
かかるウレタン材料についての更なる情報は、とりわけ、Golding、Polymers and Resins、Van Nostrande、1959年、第325頁以下参照、及びSaunders and Frisch、Polyurethanes、Chemistry and Technology、Part II、Interscience Publishers、1964年において見付けられ得る。
微細管材料としての使用に適切な市販のエラストマーは、限定されるものではないが、The Dow Chemical Company、Midland、MI、USAから利用可能なENGAGE(商標)ポリオレフィンエラストマーを含む。かかるエラストマーの具体的な実施例は、ENGAGE(商標)8200であり、それは、5.0のメルトインデックス(I)及び0.870g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマーである。
エラストマー微細管材料が利用される実施形態では、マトリックス材料が、エラストマーに対してより高い靭性、耐摩耗性、密度、及び/または曲げ弾性率を有することが望ましいであろう。これは、ポリマーコーティングが、ジャケットとして用いられるとき(すなわち、ケーブル構築物の最も外側の層)、特に当てはまる。この組み合わせは、強靭な外部層を有するものの、同じマトリックス材料で完全に形成されたコーティングと比較して増大された柔軟性を有するポリマーコーティングをもたらす。例えば、様々な実施形態において、ポリマーコーティングは、ポリマーマトリックス材料としてエチレン系ポリマー、ポリアミド(例えば、ナイロン)、ポリエステル(例えば、ポリブチレンテレフタレート(「PBT」)、ポリエチレンテレフタレート(「PET」))、ポリカーボネート、またはそれらの2つ以上の組み合わせと共に、微細管材料として上記エラストマーのうちの1つ以上を有することができる。様々な実施形態において、ポリマーコーティングは、微細管材料としてオレフィンエラストマーを含むことができ、ポリマーマトリックス材料は、HDPE、MDPE、LLDPE、LDPE、ポリアミド、PBT、PET、ポリカーボネート、またはそれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択され得る。1つ以上の実施形態では、微細管材料が、エチレン/オクテンコポリマーオレフィンエラストマーを含むことができ、ポリマーマトリックス材料が、MDPEを含むことができる。
上記したポリマーマトリックス材料、微細管材料、またはそれらの両方は、1つ以上の添加剤、例えば、典型的には、ケーブルコーティングの作製において使用されるものなどを含有することができる。例えば、ポリマーマトリックス材料、微細管材料、またはそれらの両方は、任意選択的に、ケーブルジャケットに普通に使用される非伝導性カーボンブラックを含有してもよい。様々な実施形態において、組成中のカーボンブラックの量は、組成の総重量に基づいて、0よりも大きい(>0)可能性があり、典型的には、1から、より典型的には、2から最大3重量%であり得る。様々な実施形態において、組成は、任意選択的に、伝導性充填剤、例えば、伝導性カーボンブラック、金属繊維、粉末、またはカーボンナノチューブなどを、半導体用途のために高レベルに含んでもよい。
従来のカーボンブラックの非限定例は、ASTM N550、N472、N351、N110、及びN660によって記載されたグレードのもの、ケッチェン(Ketjen)ブラック、ファーネスブラック、ならびにアセチレンブラックを含む。適切なカーボンブラックの他の非限定例は、Cabotから利用可能なBLACK PEARLS(登録商標)、CSX(登録商標)、ELFTEX(登録商標)、MOGUL(登録商標)、MONARCH(登録商標)、REGAL(登録商標)、及びVULCAN(登録商標)の商標名の下で販売されたものを含む。
ポリマーマトリックス材料、微細管材料、またはそれらの両方は、任意選択的に、1つ以上の追加的な添加剤を含有してもよく、それらは、一般に、純粋にまたはマスターバッチの一部としてのいずれかで、従来の量に添加される。かかる添加剤は、限定されるものではないが、難燃剤、加工助剤、核化剤、発泡剤、架橋剤、接着性調節剤、充填剤、顔料もしくは着色剤、結合剤、酸化防止剤、(UV吸収体を含む)紫外線安定剤、粘着付与剤、焦げ防止剤、帯電防止剤、可塑剤、潤滑剤、粘度調整剤、ブロッキング防止剤、界面活性剤、エクステンダ油、掃酸剤、金属不活性化剤、加硫剤、及び同様のものを含む。
上で言及されるように、1つ以上の実施形態では、ポリマーマトリックス材料は、架橋性であり得る。当分野において既知の任意の適切な方法が、マトリックス材料を架橋するために使用され得る。かかる方法は、限定されるものではないが、過酸化物架橋、水蒸気架橋のためのシラン官能基化、UV架橋、または電子線硬化を含む。かかる架橋方法は、当分野において既知なように、一定の添加剤(例えば、過酸化物)の包含を要求し得る。
様々な実施形態において、ポリマーマトリックス材料、微細管材料、またはそれらの両方は、1つ以上の接着性調節剤を含有することができる。接着性調節剤は、マトリックス材料と微細管材料との間の界面接着性の改善に役に立ち得る。2つのポリマー材料間の接着性を改善する任意の既知のまたは今後発見される添加剤が、本明細書において使用されてもよい。適切な接着性調節剤の具体的な実施例は、限定されるものではないが、無水マレイン酸(「MAH」)グラフト化樹脂(例えば、MAHグラフト化ポリエチレン、MAHグラフト化エチレンビニルアセテート、MAHグラフト化ポリプロピレン)、アミノ化ポリマー(例えば、アミノ官能基化ポリエチレン)、及び同様のもの、ならびにそれらの2つ以上の組み合わせを含む。MAHグラフト化樹脂は、The Dow Chemical Company(Midland、MI、USA)から商標名AMPLIFY(商標)GRの下で及びDuPont(Wilmington、DE、USA)から商標名FUSABOND(商標)の下で市販されている。
難燃剤の非限定例は、限定されるものではないが、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムを含む。
加工助剤の非限定例は、限定されるものではないが、脂肪アミド、例えば、ステアルアミド、オレアミド、エルカミド、もしくはN,N’エチレンビスステアリン酸アミドなど、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、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドのコポリマー、植物ワックス、石油ワックス、非イオン系界面活性剤、シリコーン流体、ポリシロキサン、ならびにフルオロエラストマー、例えば、Dupont Performance Elastomers LLCから利用可能なViton(登録商標)、またはDyneon LLCから利用可能なDynamar(商標)などを含む。
核化剤の非限定例は、Milliken Chemicals、Spartanburg、S.C.からのHyperform(登録商標)HPN−20E(ステアリン酸亜鉛を有する1,2シクロヘキサンジカルボキシル酸カルシウム塩)を含む。
充填剤の非限定例は、限定されるものではないが、様々な難燃剤、粘土、沈降シリカ及びケイ酸塩、ヒュームドシリカ、金属硫化物及び硫酸塩、例えば、二硫化モリブデン及び硫酸バリウムなど、金属ホウ酸塩、例えば、ホウ酸バリウム及びホウ酸亜鉛など、金属無水物、例えば、無水アルミニウムなど、土壌鉱物、ならびにエラストマー系ポリマー、例えば、EPDM及びEPRなどを含む。存在する場合、充填剤は、一般に、従来の量において、例えば、組成の重量に基づいて5重量%以下〜50重量%以上加えられる。
様々な実施形態において、コーティングされた導体上のポリマーコーティングは、100〜3,000μm、500〜3,000μm、100〜2,000μm、100〜1,000μm、200〜800μm、200〜600μm、300〜1,000μm、300〜900μm、または300〜700μmに及ぶ厚さを有することができる。
更に、ポリマーコーティング内の微細管の平均直径は、少なくとも50μm、少なくとも100μm、または少なくとも250μmとすることができる。更に、ポリマーコーティング内の微細管は、50〜1,990μm、50〜990μm、50〜890μm、100〜790μm、150〜690μm、または250〜590μmの範囲にある平均直径を有することができる。直径という用語の使用にも関わらず、微細管の断面が丸い必要はないことに留意されたい。むしろ、それらは、種々の形状、例えば、図4B及び4Cに示されるような長円形などを取ってもよい。かかる場合において、「直径」は、微細管の断面の最長寸法として定義されるものとする。この寸法は、図4Bにおいてλとして例示される。「平均」直径は、ポリマーコーティングから3つのランダムな断面を取り、それらにおける各微細管の直径を測定して、それらの測定の平均を決定することによって決定されるものとする。直径の測定は、押し出された物の断面を切断して、微細管のサイズを測定するための尺度を備えた光学顕微鏡下で観察することによって行われる。
1つ以上の実施形態では、ポリマーコーティングの厚さの微細管の平均直径に対する比率が、2:1〜400:1の範囲にあり得る。
微細管の間隔は、達成されるべき所望の特性に従って変動し得る。更に、微細管の間隔は、微細管の直径に対して画定され得る。例えば、様々な実施形態において、微細管は、微細管の平均直径の1倍未満の距離で間隔を空けられ得、微細管の平均直径の10倍高くすることができる。様々な実施形態において、微細管は、100〜5,000μmの平均、200〜1,000μmの平均、または100〜500μmの平均だけ間隔を空けられ得る。「空けられた間隔」の測定は、図2Cにおいて「s」によって例示されるように、縁部から縁部までに基づいて決定されるものとする。
試験方法
密度
密度をASTM D792に従って決定する。
メルトインデックス
メルトインデックス、すなわちIは、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。
引張強度及び破断時伸長度
ASTM方法D638に従って引張強度及び伸長度を測定する。
ユング係数
ASTM方法D638に従ってユング係数も測定する。動的機械分析
貯蔵係数G’を、以下の手順に従って、動的機械分析(「DMA」)によって測定する。TA Instrument DMA Q800を曲げモードで使用し、試料は、17.5mmの長さ、13mmの幅、及び1.25mmの厚さの長方形の試験品である。試験条件は以下の通りである:0.025%の歪み、5℃/分で上昇する−60℃〜80℃の温度範囲、1Hzの周波数、及び3分間の浸漬時間。
材料
以下の実施例では、以下の材料を利用する。
AXELERON(商標)FO 6548 BK(「MDPE」)は、0.946g/cmの密度、0.82g/10分のメルトインデックス(I)を有し、2.35〜2.85重量%の範囲にある量でカーボンブラック(ASTM D1603)を含有する中密度ポリエチレンである。AXELERON(商標)FO 6548 BKは、The Dow Chemical Company、Midland、MI、USAから市販される。
ENGAGE(商標)8200は、ポリオレフィンエラストマー、特に、ASTM D 1646に従って、5.0g/10分のメルトインデックス(I)、0.870g/cmの密度、及び8のムーニー粘度(121℃でML1+4)を有するエチレン/オクテンコポリマーである。ENGAGE(商標)8200は、The Dow Chemical Company、Midland、MI、USAから市販される。
IRGANOX(商標)1010は、化学名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)プロピオン酸塩)を有する酸化防止剤であり、BASF SE、Ludwigshafen、Germanyから市販される。
実施例
試料作製
微細管試料
2つの融解ポリマー流れを取扱うことができる微細管ダイを備えた2つの単軸スクリュー押出機(1.9cm及び3.81cmのKillion押出機)からなるテープ押出システムを使用して、1つの試料(S1)及び1つの比較試料(CS1)を作製する。このラインは、移送ライン経由で微細管ダイに、マトリックス材料用の融解ポリマーを供給するための3.81cmのKillion単軸スクリュー押出機及び微細管用の融解ポリマーを供給するための1.9cmのKillion単軸スクリュー押出機からなる。これらの実施例に使用されるべきダイは、PCT特許公開出願WO2014/003761号に、具体的には図4A及び4A1に関して、かつ明細書の対応する本文に詳細に記載されており、それは、参照によって本明細書に組み込まれる。ダイは、42個の微細管ノズル、5cmの幅、及び1.5mmのダイ間隙を有する。各微細管ノズルは、0.38mmの外径及び0.19mmの内径を有する。
試料S1及び比較試料CS1は、以下のように作製される。まず、押出機、ギアポンプ、移送ライン、及びダイを約30分の「浸漬」時間で動作温度まで加熱する。3.81cm及び1.9cmのKillion単軸スクリュー押出機についての温度プロファイルは、以下の表1に与えられる。微細管ポリマー樹脂を1.9cmのKillion単軸スクリュー押出機のホッパーの中に装填し、スクリュー速度を最大、目標値(30rpm)まで調整する。融解ポリマーが微細管ノズルを出る際、マトリックスポリマー樹脂を3.81cmのKillion単軸スクリュー押出機のホッパーの中に充填し、主押出機をオンにする。3.81cmのKillion単軸スクリュー押出機の押出機スクリューは、融体をギアポンプに供給し、そのポンプは、微細管ダイに向かう融体の流れを実質的に一定に維持する。次いで、3.81cmのKillion単軸スクリュー押出機からの融解ポリマーを2つの流れに分割し、それは、微細管ノズルからのポリマーストランドと合流する。押出ダイから出た後、押出物をロールスタックにあるチルロール上で冷却する。押出物が一旦冷やされると、それは、ニップロールによって取られる。ライン速度は、ロールスタックにおけるニップロールによって制御される。
押出システムは、2つの融解ポリマー流れを供給するために設定され、第1のポリマー(3.81cmのKillion押出機)は、第1のポリマーに埋め込まれた微細管として形作られた第2のポリマー(1.9cmのKillion押出機)を取り囲む連続マトリックスを作製する。S1の第1のポリマー(マトリックス)はMDPEであり、S1の第2のポリマー(微細管)はENGAGE(商標)8200である。CS1について、第1及び第2のポリマーの両方は、MDPEである。S1及びCS1についての加工条件及び微細管寸法は、以下の表2に与えられる。
密度測定から推定すると、S1は、18重量パーセントの微細管材料(ENGAGE(商標)8200)を含有する。
溶融混合試料
MDPEをENGAGE(商標)8200と溶融混合することによって、第2の比較試料(CS2)を作製する。ENGAGE(商標)8200は、18重量%の溶融混合を構成する。ポリマーの溶融混合は、以下の通り達成される。化合物バッチを、Roller Bladesを備えるBrabenderモデルPrep Mixer/Measuring Head研究室電気バッチ混合器を使用して調製する。Prep−Mixer(登録商標)は、C.Wである。Brabenderの最大のMixer/Measuring Headは、2つの加熱ゾーンからなり、混合器ブレード構成に応じて350/420mlの容量を有する3部分設計である。配合物は、酸化防止剤としてのMDPE塩基樹脂、ENGAGE(商標)8200、及びIRGANOX(商標)1010からなる。MDPE樹脂をまず、15rpmで回転するローラーブレードを用いて混合ボウルに充填する。両方のゾーンの処理温度設定点は、180℃である。塩基樹脂が溶融開始後、ENGAGE(商標)8200及び酸化防止添加剤を、添加し、40rpmでさらに5分間混合する。溶融した材料を、次いで、混合器から除去する。
特性試験のためのプラーク調製:化合された材料をまず、プラークの厚さに所望される量に事前に秤量し、2つのMylarシートの間に置き、次いで、2つのアルミニウムシートとステンレス鋼成形プレートの間に置く。Mylarは、化合された材料と接触して、金属プレートに固着することを防止する。充填成形物を、次いで、180℃(+5℃または− 5℃)でのプレスに置く。プレスを閉め、500psiで5分間プレスする。圧力を最大2500psiまで5分間増加する。冷却システムを設定して、成形されたプラークを1分間で10℃の速度で冷却する。プラークを、温度が35℃に達したときに取り出す。
実施例
上記で提供された試験方法に従って、CS1、CS2、及びS1のそれぞれを分析する。結果は、以下の表に提供される。
[表]
表に提供された結果から見ることができるように、S1は、良好な機械特性を呈するが、CS1と比較して著しく低減した係数を有する。CS2の溶融混合と比較し、ユング係数及びDMAデータの両方に基づいて、S1は、室温及び低温の両方でさらにより低い係数値を呈する。その上、完全に被包されたエラストマー相を伴い、S1は、MDPE材料の望ましい表面特性を保持する。
なお、本発明には以下の態様が含まれることを付記する。
〔態様1〕
(a)導体と、
(b)前記導体の少なくとも一部を取り囲む伸長されたポリマーコーティングと、を備えるコーティングされた導体であって、
前記伸長されたポリマーコーティングが、ポリマーマトリックス材料と、前記伸長されたポリマーコーティングの伸長方向に実質的に延在する複数の微細管と、を含み、
前記微細管の少なくとも一部が、ポリマー微細管材料を含有し、
前記ポリマー微細管材料が、エラストマーである、コーティングされた導体。
〔態様2〕
前記ポリマーマトリックス材料が、前記伸長されたポリマーコーティングの伸長方向に直交に取られた断面から見られたときに、前記微細管の各々を完全に取り囲む、態様1に記載のコーティングされた導体。
〔態様3〕
前記ポリマー微細管材料が、前記ポリマーマトリックス材料よりも低い曲げ弾性率を有する、態様1または態様2のいずれかに記載のコーティングされた導体。
〔態様4〕
前記ポリマーマトリックス材料が、熱可塑性ポリマー、架橋性ポリマー、または架橋ポリマーである、態様1〜3のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。
〔態様5〕
前記ポリマーマトリックス材料が、エチレン系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、及びそれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される、態様4に記載のコーティングされた導体。
〔態様6〕
前記ポリマー微細管材料が、オレフィンエラストマー、シリコーンエラストマー、ウレタンエラストマー、無定形ゴム、及びそれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される、態様1〜5のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。
〔態様7〕
前記ポリマーマトリックス材料が、中密度ポリエチレンを含み、前記ポリマー微細管材料が、エチレン/オクテンコポリマーオレフィンエラストマーを含む、態様1〜6のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。
〔態様8〕
前記微細管が、0.5μm〜2,000μmの範囲にある平均直径を有し、前記微細管が、円形、長方形、楕円形、星形、ダイヤモンド形、三角形、正方形、曲線、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される断面形状を有し、前記伸長されたポリマーコーティングが、0.381〜3.048mm(15〜120ミル)の範囲にある厚さを有し、前記コーティングされた導体が、1つ以上の追加のコーティングを任意選択的に備え、前記伸長されたポリマーコーティングが、前記コーティングされた導体の最も外側のコーティングである、態様1〜7のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。
〔態様9〕
前記ポリマーマトリックス材料が、単一層構築物の形態で存在する、態様1〜8のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。
〔態様10〕
前記ポリマー保護構成要素の厚さの前記微細管の平均直径に対する比率が、2:1〜400:1の範囲にある、態様1〜9のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。

Claims (9)

  1. (a)導体と、
    (b)前記導体の少なくとも一部を取り囲む伸長されたポリマーコーティングと
    を備えるコーティングされた導体であって、
    前記伸長されたポリマーコーティングが、ポリマーマトリックス材料と、前記伸長されたポリマーコーティングの伸長方向に実質的に延在する複数の微細管とを含み、
    前記微細管の少なくとも一部が、ポリマー微細管材料を含有し、
    前記ポリマー微細管材料が、エチレン/オクテンコポリマーオレフィンエラストマーを含み、
    前記ポリマーマトリックス材料は中密度ポリエチレンを含む、前記コーティングされた導体。
  2. 前記ポリマーマトリックス材料が、前記伸長されたポリマーコーティングの伸長方向に直交に取られた断面から見られたときに、前記微細管の各々を完全に取り囲む、請求項1に記載のコーティングされた導体。
  3. 前記ポリマー微細管材料が、前記ポリマーマトリックス材料よりも低い曲げ弾性率を有する、請求項1または2に記載のコーティングされた導体。
  4. 前記ポリマーマトリックス材料が、熱可塑性ポリマー、架橋性ポリマー、または架橋ポリマーをさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。
  5. 前記熱可塑性ポリマーが、エチレン系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、及びそれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される、請求項4に記載のコーティングされた導体。
  6. 前記ポリマー微細管材料が、オレフィンエラストマー、シリコーンエラストマー、ウレタンエラストマー、無定形ゴム、及びそれらの2つ以上の組み合わせからなる群から選択される材料をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。
  7. 前記微細管が、0.5μm〜2,000μmの範囲にある平均直径を有し、前記微細管が、円形、長方形、楕円形、星形、ダイヤモンド形、三角形、正方形、曲線、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される断面形状を有し、前記伸長されたポリマーコーティングが、0.381〜3.048mm(15〜120ミルの範囲にある厚さを有し、前記コーティングされた導体が、1つ以上の追加のコーティングを任意選択的に備え、前記伸長されたポリマーコーティングが、前記コーティングされた導体の最も外側のコーティングである、請求項1〜のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。
  8. 前記ポリマーマトリックス材料が、単一層構築物の形態で存在する、請求項1〜のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。
  9. 前記伸長されたポリマーコーティングの厚さの前記微細管の平均直径に対する比率が、2:1〜400:1の範囲にある、請求項1〜のいずれか一項に記載のコーティングされた導体。
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