JP6908599B2 - 設計された微小構造を有する剥離性ケーブルジャケット及び設計された微小構造を有する剥離性ケーブルジャケットを製作するための方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年9月28日に出願された米国仮出願第62/233,628号の利益を主張する。
(a)導体と、
(b)前記導体の少なくとも一部を取り囲む剥離性重合体被覆物と、を備え、
前記剥離性重合体被覆物が、重合体マトリクス材料と、実質的に前記剥離性重合体被覆物の伸長方向に延在する1〜8本の範囲にある微小毛細管とを備え、
前記微小毛細管が、前記重合体マトリクス材料よりも低い曲げ弾性率を有するエラストマー系重合体を含む。
図1は、微小毛細管(103)を有する重合体膜(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)が、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。
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、微小毛細管膜である。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。
図3A及び3Bは、微小毛細管(303)を有する多層の環状微小毛細管製品(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、図1の押出機(100)に類似し得、組み合わされる環状微小毛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、環状微小毛細管製品、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)などを押出すように構成されたダイインサート(353)を有する。
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’)の形態にあり得る環状微小毛細管製品の様々な図を描写する。図4A及び4Bに示されるように、環状微小毛細管製品(310)は、環状微小毛細管製品(310)が、環状ダイアセンブリ(311a、b)から、その中に微小毛細管(303、303’)を有する重合体マトリクス層(450a、b)の中に形成されることを除いて、膜(210)に類似し得る。重合体マトリクス層(450a、b)は、環状微小毛細管製品(310)の重合体マトリクス(418)を集合的に形成する。層(450a、b)は、その中に微小毛細管(303)を画定する並列の線形チャネル(320)を有する。
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小毛細管製品、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。
上記環状微小毛細管製品は、被覆導体、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。
1つ以上の実施形態では、剥離性重合体被覆物を有する被覆導体が提供される。そのような実施形態では、剥離性重合体被覆物は、重合体マトリクス材料と、実質的に剥離性重合体被覆物の伸長方向に延在する1〜8本の範囲にある上記微小毛細管とを備える。様々な実施形態では、剥離性重合体被覆物は、1〜6本の微小毛細管、1〜4本の微小毛細管、または2〜4本の微小毛細管を備える。様々な実施形態では、剥離性重合体被覆物は、2本の微小毛細管を備える。他の実施形態では、剥離性重合体被覆物は、3本の微小毛細管を備える。更に他の実施形態では、剥離性重合体被覆物は、4本の微小毛細管を備える。
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密度
密度をASTM D792に従って決定する。
メルトインデックス、すなわちI2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。
ASTM方法D638に従って引張強度及び伸長度を測定する。
引裂強度は、以下のように測定される:5.0インチ長の見本が、押出されたテープのサンプルからダイカットされ、1.0インチ長の裂け目が各見本上に作られる。引裂テストは、Instron Model 4201試験機上で、テープの軸方向に12インチ/分の速度で行われる。報告されたデータは、5つの見本の測定に基づく平均値である。
以下の実施例では、以下の材料を利用する。
空気を充填した微小毛細管のサンプル
図1に概略的に描写されるように、融解重合体及び空気流れを取扱うことができる微小毛細管ダイを備え付けた単軸スクリュー押出機(3.81cmのKillion押出機)から成るテープ押出しシステムを使用して、4つのサンプル(S1〜S4)を作製する。これらの実施例に使用されるべきダイは、PCT特許公開出願第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個の微小毛細管ノズル、5cmの幅、及び1.5mmのダイ間隙を有する。各微小毛細管ノズルは、0.38mmの外径及び0.19mmの内径を有する。プラント空気は、流量計を伴う空気ラインによって供給し、それは、融解重合体の逆流による微小毛細管ノズルの閉塞を防ぐために機械の加熱前に完全に開いている。微小毛細管シートの作製において、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。動作温度は、表2に示される。重合体ペレットが押出機スクリューを通過する際、重合体は溶融することになる。押出機スクリューは、融解重合体をギアポンプに供給し、それは、微小毛細管ダイに向かう融解重合体の実質的に一定の流動を維持する。次に、融解重合体は、微小毛細管ノズルへ渡り、空気流の流線と合流し、それは、微小毛細管チャネルのサイズ及び形状を維持する。押出しダイを出た後、押出物は、チルロール上へ渡る。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。空気流量率は、微小毛細管が、適度な微小毛細管寸法を維持するけれども破裂しないように、注意深く調整される。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。サンプル組成、それらの特性、及び他のプロセスパラメータは、以下の表3に提供される。
2つの融解重合体の流れを取扱うことができる微小毛細管ダイを備え付けた2つの単軸スクリュー押出機(1.9cm及び3.81cmのKillion押出機)から成るテープ押出しシステムを使用して、1つのサンプル(S5)及び2つの比較用サンプル(CS1及びCS2)を作製する。このラインはマトリクス材料用の融解重合体を供給するための3.81cmのKillion単軸スクリュー押出機、及び、移送ライン経由で微小毛細管ダイに微小毛細管用の融解重合体を供給するための1.9cmのKillion単軸スクリュー押出機から成る。これらの実施例に使用されるべきダイは、PCT特許出願公開第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個の微小毛細管ノズル、5cmの幅、及び1.5mmのダイ間隙を有する。各微小毛細管ノズルは、0.38mmの外径及び0.19mmの内径を有する。
上記で提供された試験方法に従って、CS1、CS2、及びS1〜S5のそれぞれを分析する。結果は、以下の表6に提供される。
Claims (8)
- 被覆導体であって、
(a)導体と、
(b)前記導体の少なくとも一部を取り囲む剥離性重合体被覆物と
を備え、
前記剥離性重合体被覆物が、1つ以上のエチレン系重合体および任意にカーボンブラックのみからなる重合体マトリクス材料と、実質的に前記剥離性重合体被覆物の伸長方向に延在する1〜8本の範囲にある微小毛細管とを備え、前記エチレン系重合体の各々は、(i)エチレンおよび(ii)任意にC3−C20α−オレフィンコモノマーのみからなり、
前記微小毛細管が、前記重合体マトリクス材料よりも低い曲げ弾性率を有するエラストマー系重合体を含み、
前記エラストマー系重合体は、エチレン/オクテンポリオレフィンエラストマーであり、前記重合体マトリクス材料は、中密度ポリエチレン(MDPE)を含む、前記被覆導体。 - 前記微小毛細管によって画定された空間の集合体が、前記微小毛細管の前記伸長方向と直交に取られた前記剥離性重合体被覆物の断面として見られたときに、前記剥離性重合体被覆物の断面の総面積の20面積%未満を構成する、請求項1に記載の被覆導体。
- 前記微小毛細管が、0.5μm〜2,000μmの範囲にある平均直径を有し、前記微小毛細管が、円形、長方形、楕円形、星形、ダイヤモンド形、三角形、正方形、五角形、六角形、八角形、曲線形、及びそれらの組み合わせから成る群から選択される断面形状を有し、前記剥離性重合体被覆物が、10〜180ミル(254〜4572μm)の範囲にある厚さを有する、請求項1または2に記載の被覆導体。
- 前記剥離性重合体被覆物の厚さの前記微小毛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1〜3のいずれか一項に記載の被覆導体。
- 被覆導体であって、
(a)導体と、
(b)前記導体の少なくとも一部を取り囲む剥離性重合体被覆物と
を備え、
前記剥離性重合体被覆物が、1つ以上のエチレン系重合体および任意にカーボンブラックのみからなる重合体マトリクス材料と、実質的に前記剥離性重合体被覆物の伸長方向に延在する1〜8本の範囲にある微小毛細管とを備え、前記エチレン系重合体の各々は、(i)エチレンおよび(ii)任意にC 3 −C 20 α−オレフィンコモノマーのみからなり、
前記微小毛細管が、前記重合体マトリクス材料よりも低い曲げ弾性率を有するエラストマー系重合体を含み、前記エラストマー系重合体は、エチレン系エラストマー、シリコーンエラストマー、アモルファスゴム、及びそれら2つ以上の組み合わせのみからなる群から選択され、
前記剥離性重合体被覆物が、微小毛細管を有しないことを除いて同じマトリクス材料から作製された同一の被覆物と比較して27.4%未満の引張強度の低減を有し、前記剥離性重合体被覆物が微小毛細管を有しないことを除いて同じマトリクス材料から作製された同一の被覆物と比較して6%未満の破断時伸長度の低減を有する、前記被覆導体。 - 前記剥離性重合体被覆物が、前記微小毛細管の内部位置に対応する外部の印を備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の被覆導体。
- 前記微小毛細管が、前記剥離性重合体被覆物の長さに沿って実質的に長手方向に連続的である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の被覆導体。
- 前記微小毛細管が、前記剥離性重合体被覆物の長さに沿って長手方向に断続的である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の被覆導体。
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