KR102545899B1 - 광섬유 케이블 구성요소를 위한 중합체성 조성물 - Google Patents
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Abstract
폴리부틸렌 테레프탈레이트; 저밀도 폴리에틸렌, 폴리올레핀 탄성중합체 또는 이들의 조합물로부터 선택되는 저밀도 폴리올레핀; 및 말레화 에틸렌계 중합체를 포함하는 중합체성 조성물이 제공된다. 이러한 중합체성 조성물로 제작되는 광 케이블 구성요소가 제공된다. 선택적으로, 중합체성 조성물은 1종 이상의 첨가제, 예컨대 충전제를 추가로 포함할 수 있다. 광섬유 케이블 구성요소는 특히 버퍼 튜브, 코어 튜브, 및 슬롯 코어 튜브로부터 선택될 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 참조
본 출원은 2017년 9월 6일에 출원된 미국 임시출원 제62/554,771호의 이익을 주장한다.
기술분야
본 개시내용의 다양한 구현예는 폴리부틸렌 테레프탈레이트; 저밀도 폴리에틸렌, 폴리올레핀 탄성중합체, 또는 이들의 조합물로부터 선택되는 저밀도 폴리올레핀; 및 말레화 에틸렌계 중합체(maleated ethylene-based polymer)를 포함하는 중합체성 조성물에 관한 것이다. 추가적인 구현예는 상기 중합체성 조성물로 제조되는 버퍼(buffer)-튜브, 코어-튜브 또는 슬롯-코어(slotted-core) 섬유 광 케이블 구성요소에 관한 것이다.
광섬유는 정보를 고속으로, 그리고 장거리에 걸쳐 효율적으로 전송한다. 이들 섬유는 정교하고, 보호가 필요하다. 실제 적용에서, 섬유 광 케이블은 섬유들을 기계적 손상 및/또는 유해 환경 조건, 예컨대 수분 노출로부터 보호한다. 예를 들어, 특정의 보호 구성요소(protective component)는 압출된 버퍼 튜브, 코어 튜브, 및 슬롯 코어 부재를 포함한다.
루스 버퍼 튜브(loose buffer tube)로도 알려진 버퍼 튜브는 예컨대 케이블에서 광섬유를 수용하고 보호하는 데 사용되는 보호 구성요소이다. 전형적으로, 이들 루스 버퍼 튜브는 섬유를 떠 있게 하고 수분으로부터 보호하기 위해 탄화수소 겔 또는 그리스로 충전되고, 높은 파쇄 저항(crush resistance), 미세-굽힘(micro-bending)에 대한 저항, 낮은 취성 온도(brittleness temperature), 양호한 그리스 융화성, 충격 저항, 및 낮은 압출-후 수축도에 대해 엄격한 요건을 가진다. 또 다른 버퍼 튜브는 탄화수소 겔 또는 그리스를 이용하지 않는 건식-구조(dry-construction) 버퍼 튜브일 수 있다. 버퍼 튜브의 제조에 사용되는 물질은 폴리부틸렌 테레프탈레이트("PBT"), 고-결정도 폴리프로필렌, 및 보다 적게는 고밀도 폴리에틸렌을 포함한다. 버퍼 튜브 분야에서 발전이 이루어지긴 하였지만, 향상이 여전이 요망된다.
일 구현예는 중합체성 조성물로서,
폴리부틸렌 테레프탈레이트;
저밀도 폴리에틸렌, 폴리올레핀 탄성중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 저밀도 폴리올레핀; 및
말레화 에틸렌계 중합체를 포함한다.
첨부된 도면을 참조로 하며, 도면에서:
도 1은 루스 버퍼 튜브 광섬유 케이블의 단면도를 도시하고;
도 2는 코어 튜브 광섬유 케이블의 부분 내부도를 도시하며;
도 3은 슬롯 코어 광섬유 케이블의 단면도를 도시한다.
도 1은 루스 버퍼 튜브 광섬유 케이블의 단면도를 도시하고;
도 2는 코어 튜브 광섬유 케이블의 부분 내부도를 도시하며;
도 3은 슬롯 코어 광섬유 케이블의 단면도를 도시한다.
본 개시내용의 다양한 구현예는 폴리부틸렌 테레프탈레이트("PBT"), 저밀도 폴리올레핀, 및 말레화 에틸렌계 중합체를 포함하는 중합체성 조성물에 관한 것이다. 선택적으로, 상기 중합체성 조성물은 고밀도 폴리에틸렌을 추가로 포함할 수 있다. 상기 중합체성 조성물은 추가로 선택적으로, 하나 이상의 첨가제, 예컨대 충전제를 포함할 수 있다. 이러한 중합체성 조성물은 압출되어, 광섬유 케이블 보호 구성요소를 형성할 수 있다.
폴리부틸렌 테레프탈레이트
중합체성 조성물의 PBT 성분은 당업계에 알려져 있거나 이후에 발견되는 임의의 PBT일 수 있다. 중합체성 조성물의 PBT 성분은 당업계에서 임의의 알려진 또는 이후에 발견되는 방법에 의해 제조될 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, PBT는 1.26 내지 1.41 g/cm3, 또는 1.30 내지 1.35 g/cm3 범위의 밀도를 가질 수 있다. 본원에 제공된 중합체 밀도는 ASTM 국제("ASTM") 방법 D792에 따라 23℃에서 측정된다.
하나 이상의 구현예에서, PBT는 7 내지 15 그램/10분("g/10분"), 또는 8 내지 10 g/10분 범위의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다. 본원에 제공되는 용융 지수는 ASTM 방법 D1238에 따라 측정된다. PBT에 대한 용융 지수는 250℃ 및 2.16 Kg(즉, I2)에서 측정된다.
다양한 구현예에서, PBT는 압출-등급 PBT일 수 있다. 대안적인 구현예에서, PBT는 사출-성형-등급 PBT일 수 있다. 사출-성형-등급 PBT는 전형적으로, 상대적으로 더 높은 용융 지수에 의해 입증된 바와 같이 더 낮은 분자량을 특징으로 한다. 이에, 하나 이상의 구현예에서, PBT는 적어도 10 g/10분, 적어도 15 g/10분, 적어도 20 g/10분, 적어도 25 g/10분, 적어도 30 g/10분, 적어도 35 g/10분, 적어도 40 g/10분, 또는 적어도 45 g/10분의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다. 이러한 구현예에서, PBT는 75 g/10분 이하, 70 g/10분 이하, 65 g/10분 이하, 60 g/10분 이하, 55 g/10분 이하, 또는 50 g/10분 이하의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다.
상업적으로 입수 가능한 압출-등급 PBT의 예는 중국 장쑤성 소재의 Suzhou Yingmao Plastics Company로부터의 PBT-61008; 독일 루트비히스하펜 소재의 BASF로부터의 ULTRADURTM B6550; 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 DuPont으로부터의 CRASTINTM 6129 NC010; 및 미국 메사추세츠주 피츠필드 소재의 Sabic Innovative Plastics로부터의 PBT VALOX™ 176을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 상업적으로 입수 가능한 사출-성형-등급 PBT의 일례는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 DuPont으로부터의 CRASTINTM 6134를 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다.
하나 이상의 구현예에서, PBT는 상기 PBT, 저밀도 폴리올레핀 및 말레화 에틸렌계 중합체의 조합된 중량을 기준으로, 15 내지 85 중량 퍼센트("중량%"), 20 내지 85 중량%, 25 내지 85 중량%, 30 내지 85 중량%, 35 내지 85 중량%, 40 내지 85 중량%, 45 내지 85 중량%, 50 내지 85 중량%, 55 내지 80 중량%, 60 내지 80 중량%, 또는 65 내지 80 중량% 범위의 양으로 중합체성 조성물에 존재할 수 있다. 다양한 구현예에서, PBT는 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로, 10 내지 85 중량%, 15 내지 85 중량%, 20 내지 85 중량%, 25 내지 85 중량%, 30 내지 85 중량%, 35 내지 85 중량%, 40 내지 85 중량%, 45 내지 85 중량%, 50 내지 85 중량%, 55 내지 85 중량%, 60 내지 80 중량%, 또는 70 내지 80 중량% 범위의 양으로 중합체성 조성물에 존재할 수 있다.
저밀도 폴리올레핀
상기 주지된 바와 같이, 본원에 기재된 중합체성 조성물의 한 성분은 저밀도 폴리올레핀이다. 저밀도 폴리올레핀은 저밀도 폴리에틸렌, 폴리올레핀 탄성중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본원에 사용된 바와 같이, "저밀도" 폴리올레핀은 0.93 g/cm3 미만의 밀도를 가진다. 본원에 제공되는 중합체 밀도는 ASTM 국제("ASTM") 방법 D792, 시험 방법 A에 따라 측정된다. 다양한 구현예에서, 저밀도 폴리올레핀은 0.928 g/cm3 미만, 0.925 g/cm3 미만, 0.923 g/cm3 미만, 또는 0.920 g/cm3 미만의 밀도를 가질 수 있다. "폴리올레핀"은 주로 알파-올레핀 단량체로 제조되는 중합체이지만, 비-알파-올레핀 공단량체를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "중합체"는 동일하거나 또는 상이한 유형의 단량체들을 반응(즉, 중합)시킴으로써 제조되는 거대분자 화합물을 의미하고, 동종중합체 및 혼성중합체를 포함한다. "혼성중합체"는 적어도 2개의 상이한 단량체 유형들의 중합에 의해 제조되는 중합체를 의미한다. 이러한 일반적인 용어는 공중합체(통상적으로 2개의 상이한 단량체 유형들로부터 제조되는 중합체를 지칭하기 위해 이용됨), 및 2개 초과의 상이한 단량체 유형들로부터 제조되는 중합체(예를 들어, 삼중합체(3개의 상이한 단량체 유형들) 및 사중합체(4개의 상이한 단량체 유형들))를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, "동종중합체"는 단일 단량체 유형으로부터 유래된 반복 단위를 포함하는 중합체를 의미하지만, 동종중합체를 제조하는 데 사용되는 잔여량의 다른 성분, 예컨대 사슬 이동제(chain transfer agent)를 배제하지 않는다.
상기 주지된 바와 같이, 하나 이상의 구현예에서, 저밀도 폴리올레핀은 저밀도 폴리에틸렌("LDPE")일 수 있다. LDPE는 일반적으로, 고도의 분지형 에틸렌 동종중합체이고, 고압 공정을 통해 제조될 수 있다(즉, HP-LDPE). 본원에 사용하기에 적합한 LDPE는 0.91 내지 0.93 g/cm3 미만 범위의 밀도를 가질 수 있다. 다양한 구현예에서, LDPE는 적어도 0.915 g/cm3 내지 0.93 g/cm3 미만, 0.925 g/cm3 미만, 또는 0.93 g/cm3 미만의 밀도를 갖는 고압 LDPE일 수 있다. 본원에 사용하기에 적합한 LDPE는 20 g/10분 미만, 또는 0.1 내지 10 g/10분, 0.5 내지 5 g/10분, 1 내지 3 g/10분 범위의 용융 지수(I2), 또는 2 g/10분의 I2를 가질 수 있다. 본원에 제공되는 용융 지수는 ASTM 방법 D1238에 따라 측정된다. 달리 지시되지 않는 한, 용융 지수는 190℃ 및 2.16 Kg에서 측정된다(즉, I2). 일반적으로, LDPE는 광범위한 분자량 분포("MWD")를 가져서, 상대적으로 높은 다분산 지수("PDI;" 수-평균 분자량에 대한 중량-평균 분자량의 비)를 초래한다.
상업적으로 입수 가능한 적합한 LDPE의 예는 DFDA-1216 NT 및 AXELERON CX 1258 NT를 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니며, 이들 둘 모두는 Dow Chemical Company로부터 입수 가능하다.
본원에 사용하기에 적합한 LDPE는 선형-저밀도 폴리에틸렌("LLDPE")을 포함하지 않는 것으로 주지된다. 당업자에게 알려진 바와 같이, LDPE 및 LLDPE는 조성과 특성 둘 모두에서 상이하다. 예를 들어, LLDPE는 더 짧은 사슬 분지화를 함유하는 것으로 알려져 있고, LDPE의 장쇄 분지화 및 용융 강도 특징이 결여되어 있다. LLDPE는 일반적으로, 더 강한 기계적 특성, 예컨대 인장 강도 및 인성을 갖지만; LDPE와 비교하여 더 낮은 전단 담화(shear thinning) 거동을 특징으로 하는 점도로 가공하는 것은 보다 어렵다.
다양한 구현예에서, 저밀도 폴리올레핀은 폴리올레핀 탄성중합체일 수 있다. 당업계에 알려진 바와 같이, "탄성중합체"는 상대적으로 낮은 응력 하에 큰 가역적인 변형을 겪는 중합체이다. 탄성중합체는 열가소성 또는 열경화성일 수 있다. "열가소성 탄성중합체"는 열가소성 특성을 갖는 탄성중합체이다. 즉, 열가소성 탄성중합체는 선택적으로, 이들의 용융점 또는 연화점보다 높은 온도에서 성형되거나 또는 형상화되어 재가공된다. 본원에 사용하기에 적합한 폴리올레핀 탄성중합체는 열가소성 탄성중합체이다.
"폴리올레핀 탄성중합체"는 알파-올레핀("α-올레핀") 단량체의 잔기를 함유하는 탄성중합체성 중합체이다. 다양한 구현예에서, 폴리올레핀 탄성중합체는 에틸렌을 포함하는 α-올레핀 단량체 잔기로만 구성된다. 이러한 폴리올레핀 탄성중합체는 동종중합체 또는 혼성중합체일 수 있다.
폴리올레핀 탄성중합체는 폴리올레핀 동종중합체와 혼성중합체 둘 모두를 포함한다. 폴리올레핀 동종중합체의 예로는 에틸렌 및 프로필렌의 동종중합체가 있다. 폴리올레핀 혼성중합체의 예로는 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체 및 프로필렌/α-올레핀 혼성중합체가 있다. 이러한 구현예에서, α-올레핀은 C3-20 선형, 분지형 또는 환식 α-올레핀(프로필렌/α-올레핀 혼성중합체의 경우, 에틸렌은 α-올레핀인 것으로 여겨짐)일 수 있다. C3-20 α-올레핀의 예는 프로펜, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센 및 1-옥타데센을 포함한다. α-올레핀은 또한 환식 구조, 예컨대 사이클로헥산 또는 사이클로펜탄을 함유하여, α-올레핀, 예컨대 3-사이클로헥실-1-프로펜(알릴 사이클로헥산) 및 비닐 사이클로헥산을 초래할 수 있다. 예시적인 폴리올레핀 공중합체는 에틸렌/프로필렌, 에틸렌/부텐, 에틸렌/1-헥센, 에틸렌/1-옥텐 등을 포함한다. 예시적인 삼중합체는 에틸렌/프로필렌/1-옥텐, 에틸렌/프로필렌/부텐 및 에틸렌/부텐/1-옥텐을 포함한다. 일 구현예에서, 폴리올레핀 탄성중합체는 에틸렌/옥텐 공중합체이다. 추가로, 공중합체는 랜덤 또는 블락형(blocky)일 수 있다.
폴리올레핀 탄성중합체는 또한 하나 이상의 작용기, 예컨대 불포화된 에스테르 또는 산 또는 실란을 포함할 수 있고, 이들 탄성중합체(폴리올레핀)는 잘 알려져 있고 종래의 고압 기술에 의해 제조될 수 있다. 불포화된 에스테르는 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트 또는 비닐 카르복실레이트일 수 있다. 알킬기는 1 내지 8개의 탄소 원자를 가질 수 있고, 바람직하게는 1 내지 4개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 카르복실레이트기는 2 내지 8개의 탄소 원자를 가질 수 있고, 바람직하게는 2 내지 5개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 에스테르 공단량체에 기인한 공중합체의 부분은 상기 공중합체의 중량을 기준으로, 1 내지 50 중량 퍼센트 이하의 범위일 수 있다. 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 예는 에틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트이다. 비닐 카르복실레이트의 예는 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 및 비닐 부타노에이트이다. 불포화된 산의 예는 아크릴산 또는 말레산을 포함한다. 불포화된 실란의 일례는 비닐 트리알콕시실란이다.
작용기는 또한, 당업계에서 보편적으로 알려진 바와 같이 달성될 수 있는 그래프팅(grafting)을 통해 폴리올레핀 탄성중합체에 포함될 수 있다. 일 구현예에서, 그래프팅은, 전형적으로 폴리올레핀 탄성중합체, 자유 라디칼 개시제(예컨대 퍼옥사이드 등), 및 작용기를 함유하는 화합물을 용융 배합하는 단계를 포함하는 자유 라디칼 작용화에 의해 발생할 수 있다. 용융 배합 동안, 자유 라디칼 개시제는 폴리올레핀 탄성중합체와 반응하여(반응성 용융 배합), 중합체 라디칼을 형성한다. 작용기를 함유하는 화합물은 중합체 라디칼의 백본에 결합하여, 작용화된 중합체를 형성한다. 작용기를 함유하는 예시적인 화합물은 알콕시실란(예를 들어, 비닐 트리메톡시실란, 비닐 트리에톡시실란) 및 비닐 카르복실산 및 무수물(예를 들어, 말레산 무수물)을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
본원에 유용한 폴리올레핀 탄성중합체의 상업적인 예는 초-저밀도 폴리에틸렌("VLDPE")(예를 들어, The Dow Chemical Company에 의해 제조된 FLEXOMERTM 에틸렌/1-헥센 폴리에틸렌), 균질적으로 분지된, 선형의 에틸렌/α-올레핀 공중합체(예를 들어, Mitsui Petrochemicals Company Limited에 의한 TAFMERTM 및 Exxon Chemical Company에 의한 EXACTTM), 및 균질적으로 분지된, 실질적으로 선형의 에틸렌/α-올레핀 공중합체(예를 들어, The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 AFFINITYTM 및 ENGAGETM 폴리에틸렌)를 포함한다.
본원에 사용하기에 적합한 폴리올레핀 탄성중합체는 또한, 프로필렌계, 부텐계, 및 다른 알켄계 공중합체를 포함한다. 이러한 공중합체는 다수(즉, 50 중량 퍼센트("중량%") 초과)의 알켄(예를 들어, 프로필렌)으로부터 유래된 단위 및 소수의 또 다른 α-올레핀(에틸렌을 포함함)으로부터 유래된 단위를 포함한다. 일 구현예에서, 폴리올레핀 탄성중합체는 프로필렌계 공중합체를 포함한다. 추가의 구현예에서, 폴리올레핀 탄성중합체는 프로필렌-에틸렌 공중합체를 포함한다. 본원에 유용한 예시적인 프로필렌계 공중합체는 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 VERSIFYTM 중합체 및 ExxonMobil Chemical Company로부터 입수 가능한 VISTAMAXXTM 중합체를 포함한다.
폴리올레핀 탄성중합체는 또한, 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체("EPDM") 탄성중합체 및 클로로화된 폴리에틸렌("CPE")을 포함할 수 있다. 적합한 EPDM의 상업적인 예는 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 NORDELTM EPDM을 포함한다. 적합한 CPE의 상업적인 예는 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 TYRINTM CPE를 포함한다.
하나 이상의 구현예에서, 폴리올레핀 탄성중합체는 에틸렌계 폴리올레핀 탄성중합체, 프로필렌계 폴리올레핀 탄성중합체 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이러한 구현예에서, 에틸렌계 폴리올레핀 탄성중합체는 상기 에틸렌계 폴리올레핀 탄성중합체의 전체 중량을 기준으로, 50 중량% 초과, 또는 60 중량% 초과의 에틸렌 함량을 가질 수 있고, 나머지는 하나 이상의 알파-올레핀 단량체로 구성된다. 추가로, 에틸렌계 폴리올레핀 탄성중합체는 상기 에틸렌계 폴리올레핀 탄성중합체의 전체 중량을 기준으로, 50 내지 90 중량%, 또는 60 내지 75 중량% 범위의 에틸렌 함량을 가질 수 있고, 나머지는 하나 이상의 알파-올레핀 단량체로 구성된다. 다양한 구현예에서, 알파-올레핀 단량체는 옥텐이다.
더욱이, 폴리올레핀 탄성중합체가 프로필렌계인 경우, 상기 탄성중합체는 프로필렌계 폴리올레핀 탄성중합체의 전체 중량을 기준으로, 50 중량% 초과, 70 중량% 초과, 또는 90 중량% 초과의 프로필렌 함량을 가질 수 있고, 나머지는 하나 이상의 알파-올레핀 단량체(에틸렌을 포함함)로 구성된다. 추가로, 프로필렌계 폴리올레핀 탄성중합체는 프로필렌계 폴리올레핀 탄성중합체의 전체 중량을 기준으로, 50 내지 99 중량%, 70 내지 98 중량%, 또는 90 내지 97 중량% 범위의 프로필렌 함량을 가질 수 있고, 나머지는 하나 이상의 알파-올레핀 단량체(에틸렌을 포함함)로 구성된다. 다양한 구현예에서, 폴리올레핀 탄성중합체가 프로필렌계인 경우, 알파-올레핀 공단량체는 에틸렌이다.
본원에 사용하기에 적합한 폴리올레핀 탄성중합체는 2,000 g/mol 초과, 적어도 4,000 g/mol, 또는 적어도 5,000 g/mol의 수-평균 분자량("Mn")을 가질 수 있다. 추가로, 폴리올레핀 탄성중합체는 2,000 내지 50,000 g/mol, 4,000 내지 40,000 g/mol, 5,000 내지 30,000 g/mol, 7,000 내지 20,000 g/mol, 또는 7,000 내지 15,000 g/mol 범위의 Mn을 가질 수 있다. Mn은 겔 투과 크로마토그래피에 따라 측정된다.
본원에 사용하기에 적합한 폴리올레핀 탄성중합체는 1,000 내지 100,000 g/mol, 5,000 내지 50,000 g/mol, 또는 8,000 내지 30,000 g/mol 범위의 중량-평균 분자량("Mw")을 가질 수 있다. Mw는 겔 투과 크로마토그래피에 따라 측정된다.
본원에 사용하기에 적합한 폴리올레핀 탄성중합체는 0.2 내지 20, 0.5 내지 10, 또는 1 내지 5 범위의 다분산 지수("PDI" 또는 "Mw/Mn")를 가질 수 있다. PDI는 겔 투과 크로마토그래피에 따라 측정된다.
본원에 사용하기에 적합한 폴리올레핀 탄성중합체는 0.91 g/cm3 미만 또는 0.90 g/cm3 미만의 밀도를 가질 수 있다. 추가로, 폴리올레핀 탄성중합체는 적어도 0.85 g/cm3 또는 적어도 0.86 g/cm3의 밀도를 가질 수 있다. 밀도는 ASTM D 792에 따라 측정된다.
일 구현예에서, 저밀도 폴리올레핀은 상기 기재된 LDPE 및 폴리올레핀 탄성중합체 중 임의의 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 저밀도 폴리올레핀은 PBT, 저밀도 폴리올레핀, 및 말레화 에틸렌계 중합체의 조합된 중량을 기준으로, 10 내지 45 중량 퍼센트("중량%"), 15 내지 35 중량%, 15 내지 30 중량%, 또는 17 내지 27 중량% 범위의 양으로 중합체성 조성물에 존재할 수 있다. 다양한 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로, 10 내지 45 중량%, 15 내지 35 중량%, 또는 15 내지 20 중량% 범위의 양으로 중합체성 조성물에 존재할 수 있다.
말레화 에틸렌계 중합체
상기 주지된 바와 같이, 중합체성 조성물은 추가로, 말레화 에틸렌계 중합체를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "말레화"는, 말레산 무수물 단량체를 혼입하도록 개질된 중합체(예를 들어, 에틸렌계 중합체)를 나타낸다. 말레산 무수물은 당업계에 알려져 있거나 이후에 발견되는 임의의 방법에 의해 에틸렌계 중합체 내로 혼입될 수 있다. 예를 들어, 말레산 무수물은 에틸렌 및 다른 단량체(존재한다면)와 공중합되어, 중합체 백본 내로 혼입된 말레산 무수물 잔기를 갖는 혼성중합체를 제조할 수 있다. 대안적으로, 말레산 무수물은 에틸렌계 중합체로 그래프트-중합될 수 있다. 공중합 기술 및 그래프트 중합 기술은 당업계에 알려져 있다.
하나 이상의 구현예에서, 말레화 에틸렌계 중합체는 에틸렌계 중합체 위에 그래프팅된 말레산 무수물을 갖는 에틸렌계 중합체이다. 본원에 사용된 바와 같이, "에틸렌계" 중합체는 주요(즉, 50 중량 퍼센트("중량%") 초과의) 단량체 성분으로서 에틸렌 단량체로 제조된 중합체이지만, 다른 공단량체가 또한 이용될 수 있다. 다양한 구현예에서, 사전(pre)-말레화 에틸렌계 중합체는 에틸렌 동종중합체일 수 있다.
일 구현예에서, 사전-말레화 에틸렌계 중합체는, 전체 혼성중합체 중량을 기준으로, 적어도 1 중량%, 적어도 5 중량%, 적어도 10 중량%, 적어도 15 중량%, 적어도 20 중량%, 또는 적어도 25 중량%의 α-올레핀 함량을 갖는 에틸렌/알파-올레핀("α 올레핀") 혼성중합체일 수 있다. 이들 혼성중합체는 전체 혼성중합체 중량을 기준으로, 50 중량% 미만, 45 중량% 미만, 40 중량% 미만, 또는 35 중량% 미만의 α-올레핀 함량을 가질 수 있다. α-올레핀이 이용되는 경우, α-올레핀은 C3-20(즉, 3 내지 20개의 탄소 원자를 가짐) 선형, 분지형 또는 환식 α-올레핀일 수 있다. C3-20 α-올레핀의 예는 프로펜, 1 부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 1-데센, 1 도데센, 1 테트라데센, 1 헥사데센 및 1-옥타데센을 포함한다. α-올레핀은 또한 환식 구조, 예컨대 사이클로헥산 또는 사이클로펜탄을 가져서, α-올레핀, 예컨대 3 사이클로헥실-1-프로펜(알릴 사이클로헥산) 및 비닐 사이클로헥산을 초래할 수 있다. 예시적인 에틸렌/α-올레핀 혼성중합체는 에틸렌/프로필렌, 에틸렌/1-부텐, 에틸렌/1 헥센, 에틸렌/1 옥텐, 에틸렌/프로필렌/1-옥텐, 에틸렌/프로필렌/1-부텐 및 에틸렌/1-부텐/1 옥텐을 포함한다.
다양한 구현예에서, 사전-말레화 에틸렌계 중합체는 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 유형의 에틸렌계 중합체(예를 들어, 단량체 조성 및 함량, 제조의 촉매적 방법 등에 의해 서로 상이한 2개 이상의 에틸렌계 중합체의 배합물)와 조합되어 사용될 수 있다. 에틸렌계 중합체의 배합물이 이용된다면, 상기 중합체는 임의의 반응기-내(in-reactor) 또는 반응기-후(post-reactor) 공정에 의해 배합될 수 있다. 다양한 구현예에서, 출발 에틸렌계 중합체는 선형-저밀도 폴리에틸렌("LLDPE"), 중밀도 폴리에틸렌("MDPE") 및 고밀도 폴리에틸렌("HDPE")으로부터 선택될 수 있다.
LLDPE는 일반적으로, 불균질한 분포의 공단량체(예를 들어, α-올레핀 단량체)를 갖는 에틸렌계 중합체이고, 단쇄 분지화를 특징으로 한다. 예를 들어, LLDPE는 에틸렌과 α-올레핀 단량체의 공중합체, 예컨대 상기 기재된 것들일 수 있다. 본원에 사용하기에 적합한 LLDPE는 0.916 내지 0.925 g/cm3 범위의 밀도를 가질 수 있다. 본원에 사용하기에 적합한 LLDPE는 1 내지 20 g/10분, 또는 3 내지 8 g/10분 범위의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다.
MDPE는 일반적으로 0.926 내지 0.950 g/cm3 범위의 밀도를 갖는 에틸렌계 중합체이다. 다양한 구현예에서, MDPE는 0.930 내지 0.949 g/cm3, 또는 0.940 내지 0.949 g/cm3 범위의 밀도를 가질 수 있다. MDPE는 ASTM D-1238(190℃/2.16 kg)에 따라 측정된 바와 같이, 0.1 g/10분, 또는 0.2 g/10분, 또는 0.3 g/10분, 또는 0.4 g/10분으로부터 5.0 g/10분, 또는 4.0 g/10분, 또는 3.0 g/10분 또는 2.0 g/10분, 또는 1.0 g/10분까지의 범위의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다.
HDPE는 0.940 g/cm3 초과의 밀도를 갖는 에틸렌계 중합체이다. 일 구현예에서, HDPE는 ASTM D-792에 따라 측정된 바와 같이, 0.945 내지 0.97 g/cm3의 밀도를 가진다. HDPE는 적어도 130℃, 또는 132℃ 내지 134℃의 피크 용융 온도를 가질 수 있다. HDPE는 ASTM D-1238(190℃/2.16 kg)에 따라 측정된 바와 같이 0.1 g/10분, 또는 0.2 g/10분, 또는 0.3 g/10분, 또는 0.4 g/10분으로부터 5.0 g/10분, 또는 4.0 g/10분, 또는 3.0 g/10분, 또는 2.0 g/10분, 또는 1.0 g/10분, 또는 0.5 g/10분까지의 범위의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다. 또한, HDPE는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정된 바와 같이, 1.0 내지 30.0의 범위, 또는 2.0 내지 15.0 범위의 PDI를 가질 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 사전-말레화 에틸렌계 중합체는 고밀도 폴리에틸렌이다.
말레화 에틸렌계 중합체는 적어도 0.93 g/cm3의 밀도를 가진다. 다양한 구현예에서, 말레화 에틸렌계 중합체는 0.93 g/cm3 초과, 적어도 0.933 g/cm3, 적어도 0.935 g/cm3, 적어도 0.937 g/cm3, 적어도 0.94 g/cm3, 적어도 0.943 g/cm3, 적어도 0.945 g/cm3, 적어도 0.947 g/cm3, 또는 적어도 0.95 g/cm3의 밀도를 가질 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 말레화 에틸렌계 중합체는 0.97 g/cm3까지, 0.965 g/cm3까지, 또는 0.96 g/cm3까지의 밀도를 가질 수 있다.
다양한 구현예에서, 말레화 에틸렌계 중합체는 0.1 내지 10 g/10분, 0.2 내지 8 g/10분, 또는 0.5 내지 5 g/10분의 범위의 용융 지수를 가질 수 있다.
말레화 에틸렌계 중합체는 상기 말레화 에틸렌계 중합체의 총 중량을 기준으로, 적어도 0.25 중량%, 또는 0.25 내지 2.5 중량%, 또는 0.5 내지 1.5 중량% 범위의 양의 말레산 무수물 함량을 가질 수 있다. 말레산 무수물 농도는 적정 분석, FTIR 분석 또는 임의의 다른 적절한 방법에 의해 측정된다. 하나의 적정 방법은 건조된 수지를 채택하고, 0.02 N KOH로 적정하여 말레산 무수물의 양을 측정한다. 0.3 내지 0.5 그램의 말레화 중합체를 약 150 mL의 환류 자일렌에 용해시킴으로써, 건조된 중합체를 적정한다. 완전한 용해 시, 탈이온수(4 방울)를 용액에 첨가하고, 상기 용액을 1시간 동안 환류시킨다. 다음, 1% 티몰 블루(몇 방울)를 상기 용액에 첨가하고, 상기 용액을 보라색의 형성에 의해 나타나는 바와 같이 에탄올 중 0.02 N KOH로 오버 적정(over titrate)한다. 그 후에, 상기 용액을 이소프로판올 중 0.05 N HCl로 황색 종점까지 역-적정(back-titrate)한다.
하나 이상의 구현예에서, 말레화 에틸렌계 중합체는 PBT, 저밀도 폴리올레핀, 및 말레화 에틸렌계 중합체의 조합된 중량을 기준으로, 0 초과 내지 25 중량%, 0 초과 15 중량%, 0 초과 내지 10 중량%, 0 초과 내지 5 중량%, 0.01 내지 2.5 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량% 범위의 양으로 중합체성 조성물에 존재할 수 있다. 다양한 구현예에서, 말레화 에틸렌계 중합체는 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로, 0 초과 내지 25 중량%, 0 초과 내지 15 중량%, 0 초과 내지 10 중량%, 0 초과 내지 5 중량%, 0.01 내지 4 중량%, 0.1 내지 3 중량%, 또는 0.5 내지 2 중량% 범위의 양으로 중합체성 조성물에 존재할 수 있다.
상업적으로 입수 가능한 적합한 말레화 에틸렌계 중합체의 예는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 AMPLIFYTM TY1053H, AMPLIFY™ GR204 및 AMPLIFY™ GR205; 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 DuPont로부터 입수 가능한 BYNELTM 4000 시리즈 및 FUSABONDTM P 시리즈 제품; 프랑스 콜롱브 소재의 Arkema로부터 입수 가능한 OREVACTM 그래프팅된 폴리에틸렌; 및 미국 코네티컷주 댄베리 소재의 Addivant로부터 입수 가능한 POLYBONDTM 3000 시리즈를 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
선택적인 보다 고밀도의 에틸렌계 중합체
하나 이상의 구현예에서, 중합체성 조성물은 선택적으로, 보다 고밀도의 에틸렌계 중합체를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 보다 고밀도의 에틸렌계 중합체는 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함한다.
일 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 중밀도 폴리에틸렌("MDPE")일 수 있다. MDPE는 일반적으로 0.926 내지 0.940 g/cm3 범위의 밀도를 갖는 에틸렌계 중합체이다. 그러나, 본 출원의 경우, MDPE가 이용된다면, 상기 MDPE는 적어도 0.93 g/cm3의 밀도를 가져야 한다. 다양한 구현예에서, MDPE는 0.930 내지 0.939 g/cm3 범위의 밀도를 가질 수 있다. MDPE는 0.1 g/10분, 또는 0.2 g/10분, 또는 0.3 g/10분, 또는 0.4 g/10분에서부터 5.0 g/10분, 또는 4.0 g/10분, 또는 3.0 g/10분, 또는 2.0 g/10분, 또는 1.0 g/10분까지의 범위의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다.
하나 이상의 구현예에서, 에틸렌계 중합체는 고밀도 폴리에틸렌("HDPE")일 수 있다. 본원에 사용하기에 적합한 고밀도 폴리에틸렌은 당업계에 알려져 있거나 이후에 발견되는 임의의 고밀도 폴리에틸렌일 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, HDPE는 적어도 0.940 g/cm3의 밀도를 갖는 에틸렌계 중합체이다. 일 구현예에서, HDPE는 0.940 내지 0.970 g/cm3, 0.940 내지 0.965 g/cm3, 또는 0.945 내지 0.965 g/cm3의 밀도를 가질 수 있다. HDPE는 적어도 124℃, 또는 124℃ 내지 135℃의 피크 용융 온도를 가질 수 있다. HDPE는 0.1 그램/10분("g/10분"), 또는 0.2 g/10분, 또는 0.3 g/10분, 또는 0.4 g/10분에서부터 66.0 g/10분, 또는 20.0 g/10분, 또는 15.0 g/10분, 또는 10.0 g/10분 또는 5.0 g/10분, 또는 1.0 g/10분, 또는 0.5 g/10분까지의 범위의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다. 또한, HDPE는 겔 투과 크로마토그래피에 의해 측정된 바와 같이, 1.0 내지 30.0 범위, 또는 2.0 내지 15.0 범위의 다분산 지수("PDI")를 가질 수 있다.
본원에 사용하기에 적합한 HDPE는 단봉형(unimodal) 또는 쌍봉형(bimodal)일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "단봉형"은, 이의 겔 투과 크로마토그래피("GPC") 곡선이 단지 단일 피크를 나타내며, 이때 이러한 단일 피크에 비해 인식 가능한 제2 피크 또는 심지어 숄더(shoulder) 또는 험프(hump)를 갖지 않게 하는, 분자량 분포("MWD")를 갖는 HDPE를 의미한다. 대조적으로, 본원에 사용된 바와 같이, "쌍봉형"은, GPC 곡선에서 MWD가 예컨대 2개의 피크를 가짐으로써 2개의 성분 중합체의 존재를 나타내거나, 또는 한 성분이 다른 성분 중합체의 피크에 비해 험프, 숄더 또는 테일(tail)로 나타날 수 있는 것을 의미한다. 다양한 구현예에서, HDPE는 단봉형이다. 다른 구현예에서, HDPE는 쌍봉형이다.
단봉형 HDPE의 제조 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 요망되는 특성을 갖는 단봉형 HDPE를 제조하는 것으로 알려져 있거나 이후에 발견되는 임의의 방법은 단봉형 HDPE를 제조하는 데 이용될 수 있다. 단봉형 HDPE를 제조하는 데 적합한 제조 방법은 예를 들어, 미국 특허 제4,303,771호 또는 미국 특허 제5,324,800호에서 찾을 수 있다.
상업적으로 입수 가능한 단봉형 HDPE의 일례는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 DGDL-3364NT를 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다.
이용되는 HDPE가 쌍봉형 HDPE인 경우, 이러한 HDPE는 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분을 포함할 수 있다. 다양한 구현예에서, 제1 성분은 에틸렌계 중합체일 수 있으며; 예를 들어, 제1 성분은 고분자량 에틸렌 동종중합체 또는 에틸렌/알파-올레핀 공중합체일 수 있다. 제1 성분은 임의의 양의 하나 이상의 알파-올레핀 공중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 성분은 상기 제1 성분의 총 중량을 기준으로, 10 중량% 미만의 하나 이상의 알파-올레핀 공단량체를 포함할 수 있다. 제1 성분은 임의의 양의 에틸렌을 포함할 수 있으며; 예를 들어, 제1 성분은 상기 제1 성분의 총 중량을 기준으로, 적어도 90 중량%의 에틸렌, 또는 적어도 95 중량%의 에틸렌을 포함할 수 있다.
쌍봉형 HDPE의 제1 성분에 존재하는 알파-올레핀 공단량체는 전형적으로 20개 이하의 탄소 원자를 가진다. 예를 들어, 알파-올레핀 공단량체는 3 내지 10개의 탄소 원자, 또는 3 내지 8개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 예시적인 알파-올레핀 공단량체는 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센 및 4-메틸-1-펜텐을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 일 구현예에서, 알파-올레핀 공단량체는 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 다른 구현예에서, 알파-올레핀 공단량체는 1-헥센 및 1-옥텐으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
쌍봉형 HDPE의 제1 성분은 0.915 내지 0.940 g/cm3, 0.920 내지 0.940 g/cm3, 또는 0.921 내지 0.936 g/cm3 범위의 밀도를 가질 수 있다. 제1 성분은 0.5 내지 10 g/10분, 1 내지 7 g/10분, 또는 1.3 내지 5 g/10분 범위의 용융 지수(I21.6)를 가질 수 있다. 제1 성분은 150,000 내지 375,000 g/mol, 175,000 내지 375,000 g/mol, 또는 200,000 내지 375,000 g/mol 범위의 분자량을 가질 수 있다.
쌍봉형 HDPE의 제2 중합체 성분은 에틸렌계 중합체일 수 있으며; 예를 들어, 제2 성분은 저분자량 에틸렌 동종중합체일 수 있다. 에틸렌 동종중합체는 미량의 오염물 공단량체, 예를 들어 알파-올레핀 공단량체를 함유할 수 있다. 다양한 구현예에서, 제2 성분은 상기 제2 성분의 중량을 기준으로, 1 중량% 미만의 하나 이상의 알파-올레핀 공단량체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 성분은 0.0001 내지 1.00 중량%의 하나 이상의 알파-올레핀 공단량체, 또는 0.001 내지 1.00 중량 퍼센트의 하나 이상의 알파-올레핀 공단량체를 포함할 수 있다. 제2 성분은 상기 제2 성분의 중량을 기준으로, 적어도 99 중량%의 에틸렌, 또는 99.5 내지 100 중량% 범위의 에틸렌을 포함할 수 있다.
쌍봉형 HDPE의 제2 성분은 0.965 내지 0.980 g/cm3, 또는 0.970 내지 0.975 g/cm3 범위의 밀도를 가질 수 있다. 제2 성분은 50 내지 1,500 g/10분, 200 내지 1,500 g/10분, 또는 500 내지 1,500 g/10분 범위의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다. 제2 성분은 12,000 내지 40,000 g/mol, 15,000 내지 40,000 g/mol, 또는 20,000 내지 40,000 g/mol 범위의 분자량을 가질 수 있다.
쌍봉형 HDPE의 제조 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 요망되는 특성을 갖는 쌍봉형 HDPE를 제조하는 것으로 알려져 있거나 이후에 발견되는 임의의 방법은 쌍봉형 HDPE를 제조하기 위해 이용될 수 있다. 쌍봉형 HDPE를 제조하는 데 적합한 제조 방법은 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 2009-0068429의 단락 [0063] 내지 [0086]에서 찾을 수 있다.
상업적으로 입수 가능한 쌍봉형 HDPE의 일례는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 DMDA-1250NT를 포함하지만, 이로 한정되는 것은 아니다.
첨가제
다양한 구현예에서, 중합체성 조성물은 하나 이상의 미립자 충전제, 예컨대 나노-복합물을 포함하는 유리 섬유 또는 다양한 미네랄 충전제를 포함할 수 있다. 충전제, 특히 더 높은 종횡비(aspect ratio)(길이/두께)를 제공하는 긴 모양 또는 소판(platelet)-모양의 입자를 갖는 충전제는 계수(modulus) 및 압출-후 수축도 특징을 향상시킬 수 있다. 다양한 구현예에서, 충전제 또는 충전제들은 20 μm 미만, 10 μm 미만 또는 5 μm 미만의 중앙 크기 또는 d50%을 가질 수 있다. 적합한 충전제는 또한, 중합체성 조성물에서 습윤 또는 분산을 용이하게 하기 위해 표면 처리될 수 있다. 적합한 충전제의 구체적인 예는 칼슘 카르보네이트, 실리카, 석영, 용융 석영(fused quartz), 활석, 운모, 점토(clay), 카올린, 규회석, 장석(feldspar), 알루미늄 하이드록사이드, 카본 블랙 및 흑연을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 충전제는 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로, 2 내지 30 중량%, 또는 5 내지 30 중량% 범위의 양으로 중합체성 조성물에 포함될 수 있다.
다양한 구현예에서, 핵형성제는 중합체성 조성물에 이용될 수 있다. 적합한 핵형성제의 예는 Asahi Denim Kokai로부터 상업적으로 입수 가능한 ADK NA-11 및 Milliken Chemical로부터 입수 가능한 HYPERFORMTM HPN-20E를 포함한다. 당업자는 다른 유용한 핵형성제를 쉽게 식별할 수 있다. 핵형성제는 중합체성 조성물의 총 중량을 기준으로, 0.08 내지 0.3 중량%, 0.09 내지 0.25 중량%, 또는 0.1 내지 0.22 중량% 범위의 중합체성 조성물에 포함될 수 있다.
탄화수소 오일이 이용된다면, 상기 오일은 중합체성 조성물에 존재하는 모든 중합체 성분들의 100 중량부를 기준으로, 100 수지 당 0.2 내지 10부("phr; parts per hundred resin"), 또는 0.3 내지 3.0 phr 범위의 양으로 중합체성 조성물에 존재할 수 있다. 보다 고분자량의 탄화수소 오일은 저분자량 탄화수소 오일보다 더 바람직하다. 다양한 구현예에서, 탄화수소 오일은 ASTM D-445에 의해 측정된 바와 같이 400 센티스토크(centistoke) 초과의 점도를 가질 수 있다. 추가로, 탄화수소 오일은 ASTM D-1250에 의해 측정된 바와 같이 0.86 내지 0.90의 비중을 가질 수 있다. 또한, 탄화수소 오일은 ASTM D-92에 의해 측정된 바와 같이 300℃ 초과의 인화점(flash point)을 가질 수 있다. 더욱이, 탄화수소 오일은 ASTM D-97에 의해 측정된 바와 같이 -10℃ 초과의 유동점(pour point)을 가질 수 있다. 더욱이, 탄화수소 오일은 ASTM D-611에 의해 측정된 바와 같이 80℃ 내지 300℃의 아닐린점(aniline point)을 가질 수 있다.
중합체성 조성물은 또한, 다른 유형의 첨가제를 함유할 수 있다. 대표적인 첨가제는 항산화제, 가교 공동-작용제, 경화 촉진제 및 스코치 지연제(scorch retardant), 가공 보조제, 커플링제, 자외선 안정화제(UV 흡수제를 포함함), 정전기방지제, 추가의 핵형성제, 슬립제(slip agent), 윤활제, 점도 조절제, 점착 부여제(tackifier), 안티-블로킹제(anti-blocking agent), 계면활성제, 엑스텐더 오일(extender oil), 산 스캐빈저, 난연제 및 금속 불활성화제를 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 이들 첨가제는 전형적으로, 중합체성 조성물에 존재하는 100 중량부의 모든 중합체 성분들을 기준으로, 종래의 방식으로 그리고 종래의 양으로, 예를 들어, 0.01 phr 이하 내지 20 phr 이상의 양으로 사용된다.
적합한 UV 광 안정화제는 힌더드 아민 광 안정화제("HALS") 및 UV 광 흡수제("UVA") 첨가제를 포함한다. 대표적인 UVA 첨가제는 벤조트리아졸 유형, 예컨대 Ciba, Inc로부터 상업적으로 입수 가능한 Tinuvin 326 및 Tinuvin 328을 포함한다. HAL과 UVA 첨가제의 배합물이 또한, 효과적이다.
항산화제의 예는 힌더드 페놀, 예컨대 테트라키스[메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시하이드로-신나메이트)]메탄; 비스[(베타-(3,5-디tert-부틸-4-하이드록시벤질) 메틸카르복시에틸)]-설파이드, 4,4'-티오비스(2-메틸-6-tert-부틸페놀), 4,4'-티오비스(2-tert-부틸-5-메틸페놀), 2,2'-티오비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀), 및 티오디에틸렌 비스(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시)-하이드로신나메이트; 포스파이트 및 포스포나이트 예컨대 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트 및 디-tert-부틸페닐-포스포나이트; 티오 화합물, 예컨대 디라우릴티오디프로피오네이트, 디미리스틸티오디프로피오네이트 및 디스테아릴티오디프로피오네이트; 다양한 실록산; 중합된 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴놀린, n,n'-비스(1,4-디메틸펜틸-p-페닐렌디아민), 알킬화된 디페닐아민, 4,4'-비스(알파, 알파-디메틸벤질)디페닐아민, 디페닐-p-페닐렌디아민, 혼합 디-아릴-p-페닐렌디아민 및 다른 힌더드 아민 항분해제(anti-degradant) 또는 안정화제를 포함한다.
가공 보조제의 예는 카르복실산의 금속 염, 예컨대 아연 스테아레이트 또는 칼슘 스테아레이트; 지방산, 예컨대 스테아르산, 올레산 또는 에루크산; 지방 아민, 예컨대 스테아르아미드, 올레아미드, 에루크아미드 또는 N,N'-에틸렌 비스-스테아르아미드; 폴리에틸렌 왁스; 산화된 폴리에틸렌 왁스; 에틸렌 옥사이드의 중합체; 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합체; 식물성 왁스; 석유 왁스; 비-이온성 계면활성제; 실리콘 유체 및 폴리실록산을 포함하지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
다양한 구현예에서, 중합체성 조성물은 또한, 추가의 중합체 성분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 구현예에서, 중합체성 조성물은 선택적으로, 상기 기재된 고밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및 이들 중 2 이상의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 추가의 중합체 성분을 함유할 수 있다.
화합(compounding)
하나 이상의 구현예에서, 본원에 개시된 중합체성 조성물의 성분은 용융 배합을 위해 회분식 또는 연속식 혼합기에 첨가될 수 있다. 상기 성분은 임의의 순서로 첨가되거나, 우선 다른 성분과의 배합을 위해 하나 이상의 마스터배치를 제조하는 데 첨가될 수 있다. 첨가제는 통상적으로, 벌크 수지 및/또는 충전제에 첨가되기 전에 하나 이상의 다른 성분과 배합된다. 일 구현예에서, 첨가제는 이전에 제조된 마스터배치의 사용 없이 화합 라인에 직접적으로 첨가될 수 있다. 전형적으로, 용융 배합은 최고 용융 중합체보다 높지만 285℃의 최대 화합 온도보다 낮은 온도에서 수행된다. 그 후에, 용융-배합된 조성물은 원하는 물품으로 성형하기 위해 압출기 또는 사출-성형 기계로 전달되거나 다이를 통과할 수 있거나, 저장을 위해 또는 다음 성형 또는 가공 단계로 공급할 재료를 제조하기 위해 펠렛, 테이프, 스트립 또는 필름 또는 일부 다른 형태로 가공될 수 있다. 선택적으로, 펠렛 또는 일부 유사한 형태로 성형되면, 펠렛 등은 안티-블로킹제로 코팅되어, 저장하는 동안 취급을 용이하게 할 수 있다.
조성물의 화합은 당업자에게 알려진 표준 장비에 의해 수행될 수 있다. 화합 장비의 예는 내부 회분식 혼합기, 예컨대 Banbury™ 또는 Bolling™ 내부 혼합기이다. 대안적으로, 연속식의 싱글 또는 트윈 스크류 혼합기, 예컨대 Farrel™ 연속식 혼합기, Werner 및 Pfleiderer™ 트윈 스크류 혼합기, 또는 Buss™ 니딩 연속식 압출기가 사용될 수 있다. 이용되는 혼합기의 유형 및 혼합기의 작동 조건은 조성물의 특성, 예컨대 점도, 체적 저항률(volume resistivity) 및 압출된 표면 평활도(surface smoothness)에 영향을 줄 것이다.
중합체성 조성물은 1,100 내지 2,400 메가파스칼("MPa"), 1,200 내지 2,350 MPa, 또는 1,300 내지 2,300 MPa 범위의 영률(Young's modulus)을 나타낼 수 있다. 소정의 구현예에서, 예컨대 중합체성 조성물이 충전 화합물(예를 들어, 광 케이블 그리스 또는 겔)과 접촉할 수 있는 루스 버퍼 튜브에서 사용하기 위한 것인 경우, 상기 중합체성 조성물은 1,100 내지 1,700 메가파스칼("MPa"), 1,200 내지 1,700 MPa, 또는 1,300 내지 1,650 MPa 범위의 영률을 나타낼 수 있다. 다른 구현예에서, 예컨대 중합체성 조성물이 건식-형태 버퍼 튜브를 위한 것인 경우, 상기 중합체성 조성물은 1,900 내지 2,400 MPa, 1,950 내지 2,350 MPa, 또는 2,000 내지 2,300 MPa 범위의 영률을 나타낼 수 있다. 영률은 하기 시험 방법 섹션에 기재된 절차에 따라 측정된다.
중합체성 조성물은 30 내지 43 MPa, 31 내지 39 MPa, 또는 32 내지 38 MPa 범위의 최대 인장 응력을 나타낼 수 있다. 최대 인장 응력은 하기 시험 방법 섹션에 기재된 절차에 따라 측정된다.
다양한 구현예에서, 특히 중합체성 조성물이 탄화수소 충전 화합물을 함유하는 버퍼 튜브에 사용하기 위한 것인 구현예에서, 상기 중합체성 조성물은 하기 시험 방법 섹션에 추가로 기재된 바와 같이 Info-gel LA 444(섬유-광-케이블 버퍼-튜브 충전 화합물)에 침지된 경우 3 중량% 미만, 2 중량% 미만, 1 중량% 미만 또는 0.5 중량% 미만의 중량 증가를 나타낼 수 있다. LA 444는 적어도 약 70 중량% 미네랄 오일 및 약 10 중량% 이하의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 이루어지고, 중국 소재의 Honghui Corp.로부터 상업적으로 입수 가능하다.
LA 444에서 하기 시험 방법 섹션에 기재된 방식으로 숙성(aging) 후, 중합체성 조성물은 하기 시험 방법 섹션에 기재된 공정에 의해 측정된 바와 같이 1,000 내지 1,600 MPa, 1,000 내지 1,550 MPa, 또는 1,050 내지 1,550 MPa 범위의 그리스-숙성 영률을 나타낼 수 있다.
LA 444에서 하기 시험 방법 섹션에 기재된 방식으로 숙성 후, 중합체성 조성물은 하기 시험 방법 섹션에 기재된 과정에 의해 측정된 바와 같이 27 내지 39 MPa, 28 내지 38 MPa, 또는 29 내지 38 MPa 범위의 그리스-숙성 최대 인장 강도를 나타낼 수 있다.
광섬유 케이블
다양한 구현예에서, 광섬유 케이블은 본원에 기재된 중합체성 조성물로 제조된 적어도 하나의 압출된 광학 보호 구성요소를 포함하고 적어도 하나의 광섬유 전송 매질(transmission medium)을 혼입하도록 제조될 수 있다.
보편적인 루스 버퍼 튜브 광섬유 케이블 설계의 단면도가 도 1에 도시되어 있다. 이러한 설계의 광섬유 케이블(1)에서, 버퍼 튜브(2)는 중심 강도 부재(4) 주변으로 방사상으로 위치해 있으며, 이때 축방향 길이에서 튜브에 대해 나선형 회전을 하고 있다. 나선형 회전은 튜브 또는 광섬유(6)를 유의하게 신전시키지(stretch) 않으면서 케이블이 구부러지게 한다.
감소된 수의 버퍼 튜브가 필요한 경우, 하나 이상의 버퍼 튜브 위치(10)를 차지하여 케이블 기학적 구조를 유지하기 위해 발포(foamed) 충전제 로드(rod)가 저가의 스페이서로서 사용될 수 있다. 케이블 쟈켓(14)은 일반적으로, 폴리에틸렌계 물질로 제작된다.
버퍼 튜브(2)는 선택적으로, 광 케이블 그리스 또는 겔(8)로 충전된다. 다양한 겔 화합물이 상업적으로 입수 가능하고, 상기 겔 화합물 중 다수는 탄화수소 오일을 혼입하는 탄화수소계 그리스이다. 다른 것들은 중합체를 기초로 하고, 충전의 용이성을 위해 훨씬 더 낮은 점도를 갖는 탄화수소 오일 및 다른 첨가제로 제제화된 저점도 중합체를 사용한다. 이들 그리스 및 겔은 공기 공간(air space)을 없애는 것을 포함하여 섬유 주변의 즉각적인 환경에 필요한 부유 상태 및 보호를 제공한다. 이러한 충전 화합물("겔" 또는 "그리스"로도 지칭됨)은 광 전송 성능에 유해한 물 침투에 대한 장벽을 제공한다.
일반적으로, 2개 등급의 충전 그리스 또는 겔이 산업에 의해 사용된다. 폴리올레핀 유형 버퍼 튜브(예를 들어, 폴리프로필렌)의 경우, 고순도의 폴리-알파 올레핀 오일("PAO"), 예컨대 폴리-이소부틸렌에 기초한 고 융화성 겔이 사용된다. 한편, PBT계 버퍼 튜브는 이들의 탁월한 내용매성을 고려하면, 미네랄 오일계 그리스 및 겔을 사용할 수 있다. LT-410A 및 LT-390PP는 중국 소재의 Honghui Company로부터 상업적으로 입수 가능한 2가지 겔이다. LT-390PP는 폴리프로필렌 버퍼 튜브와 사용하도록 설계된 고순도의 그리스인 한편, LT-410A는 PBT 버퍼 튜브와 사용하도록 설계된다. 또 다른 충전 물질은 Info-Gel 및 Indore Gel PVT. LTD로부터 상업적으로 입수 가능한 요변성(Thixotropic) 겔 LA 444이다. 이 물질은 광섬유 케이블에서 보편적으로 사용되는 열가소성 물질, 예컨대 PET, PBT 및 PA와 융화성인 것으로 판매된다.
더 낮은 점도를 위해 오일과 제제화되는 오일계 그리스 또는 중합체에서, 탄화수소 오일은 전형적으로 저분자량 탄화수소 오일이며, 이는 중합체성 버퍼 튜브 내로 흡수될 수 있다. 흡수는 전형적으로, 튜브의 기계적 특성, 예컨대 굴곡 계수(flexural modulus) 및 파쇄 저항에 유해한 영향을 준다. 파쇄 저항에서의 저하는 광섬유를 기계적 응력에 보다 취약하게 만들어서, 신호 감쇠의 증가를 가능하게 하고 돌발 고장의 확률을 증가시킨다. 따라서, "그리스 융화성"으로 보편적으로 지칭되는, 최소의 오일 흡수와 더불어 계수 및 파쇄 저항의 양호한 보유(retention)는 압출된 광학 보호 구성요소의 제조에 사용되는 중합체성 물질에 중요한 성능 특징이다.
많은 다른 버퍼 튜브 케이블 설계가 가능하다. 중심 강도 및 인장 부재를 위한 구성(construction)의 크기와 재료, 버퍼 튜브의 치수와 개수, 및 금속성 방호구(armor) 및 다수의 층의 쟈켓 재료의 사용은 설계 요소에 속한다.
"중심 튜브"로도 알려져 있는 전형적인 코어-튜브 광섬유 케이블의 부분 내부도는 도 2에 예시된다. 광섬유(22)의 다발(24)은 중심의 원통형 코어 튜브(28) 내에서 광 케이블(20)의 중심 부근에 위치한다. 상기 다발은 충전 물질(26)에 포매되어 있다. 방수 테이프(32)는 립코드(ripcord)(30)를 둘러싸고 있으며, 상기 립코드는 코어 튜브의 표면 상에 있다. 파형(corrugated)의, 코팅된 강철 원통(34)은 상기 테이프를 둘러싸서, 상기 다발을 보호한다. 와이어 강도 부재(36)는 상기 케이블에 강도 및 강성도(stiffness)를 제공한다. 일반적으로 폴리에틸렌계 물질로 제작된 쟈켓(38)은 모든 구성요소들을 둘러싸고 있다. 이러한 설계에서, 기계적 기능은 코어 튜브, 폴리올레핀 쟈켓 층, 인장 및 압축 강도 부재, 금속성 방호구, 코어 랩(wrap), 방수 구성요소 및 다른 구성요소로 이루어진 외부 피복(sheathing) 시스템 내로 혼입된다.
코어 튜브는 전형적으로, 버퍼 튜브보다 직경이 더 커서, 섬유 다발 또는 광섬유를 함유하는 리본 구성요소의 사용을 수용한다. 컬러-코드(color-code) 결합제는 전형적으로, 광섬유를 다발로 묶고 식별하는 데 사용된다. 코어 튜브는 광섬유 구성요소를 둘러싸고 있는 방수 그리스 또는 초-흡수제 중합체 요소를 함유할 수 있다. 코어 튜브 구성요소에 최적인 물질 특징은 종종, 버퍼 튜브 적용의 물질 특징과 유사하다.
전형적인 슬롯-코어 케이블 설계의 단면도는 도 3에 도시된다. 광섬유 케이블(40)은 중심 부재(44)를 갖는 쟈켓(58) 및 슬롯 코어(42)를 포함한다. 중심 부재는 좌굴(buckling)을 방지하고, 압출된 슬롯 코어 프로파일 형상의 축방향 수축도를 제어한다. 쟈켓 및 슬롯 코어는 전형적으로, 폴리올레핀계 물질로 제조된다.
상기 슬롯 코어는, 광섬유(48)가 위치하는 슬롯(46)을 가진다. 충전제 로드(50) 또한, 하나 이상의 슬롯을 점유할 수 있다. 하나 이상의 립코드(54)를 가질 수 있는 방수층(52)은 슬롯 코어(42)를 둘러싸고 있다. 절연 내력(dielectric strength) 부재층(56)은 방수층을 둘러싸고 있다.
광섬유 케이블, 예컨대 상기 기재된 것들은 전형적으로, 순차적인 제조 단계 시리즈에서 제조될 수 있다. 광전송 섬유는 일반적으로, 초기 단계에서 제조된다. 상기 섬유는 기계적 보호를 위해 중합체성 코팅을 가질 수 있다. 이들 섬유는 다발 또는 리본 케이블 배치로 조립될 수 있거나, 케이블 제작으로 직접적으로 혼입될 수 있다.
광학 보호 구성요소는 압출 제작 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 전형적으로, 싱글 스크류 가소화 압출기는 압력 하에 유동되고(fluxed) 혼합된 중합체를 와이어 및 케이블 크로스-헤드 내로 배출한다. 상기 크로스-헤드는 용융 흐름을 압출기에 대해 수직으로 바꾸고, 상기 흐름을 용융된 구성요소로 형상화시킨다. 버퍼 튜브 및 코어 튜브의 경우, 하나 이상의 광섬유 또는 섬유 조립체 및 그리스가 상기 크로스-헤드의 뒷편에 공급되고, 용융된 튜브 내에서 상기 크로스-헤드를 빠져 나온 다음, 워터 트로프(water trough) 시스템에서 냉각되고 고체화된다. 이 구성요소는 결국, 테이크업 릴(take-up reel) 상에서 완성된 구성요소로서 수합된다.
2개 이상의 물질 층으로 이루어진 구성요소를 제작하기 위해, 전형적으로, 용융 조성물을 다층 크로스-헤드 내로 공급하는 별개의 가소화 압출기가 존재할 것이며, 상기 크로스-헤드에서 상기 용융 조성물이 요망되는 다층 형태로 성형된다.
슬롯 코어 부재 및 다른 프로파일 압출 구성요소는 전형적으로, 적절한 성형 다이를 혼입하는 유사한 프로파일 압출 공정에서 압출되고, 그 후에 후속적으로 광섬유 구성요소와 조합되어 완성된 케이블을 제작할 것이다.
과도한 섬유 길이를 제어하기 위해, 인장(tensioning) 시스템이 사용되어, 섬유 구성요소를 튜브 제작 공정에 공급한다. 또한, 구성요소 물질 선택, 튜브 압출 및 크로스-헤드 장비, 및 가공 조건은 완성된 구성요소를 제공하도록 최적화되며, 이때, 압출-후 수축도는 광섬유 구성요소에서 과도한 슬랙(slack)을 초래하지 않는다.
그 후에, 다른 구성요소, 예컨대 중심 구성요소, 방호구 및 랩과 더불어, 압출된 광학 보호 구성요소는 후속적으로, 하나 이상의 단계에서 가공되어, 완성된 케이블 형태를 제조한다. 이는 전형적으로, 케이블 선(cabling line) 상에서의 가공을 포함하며, 이때, 구성요소들은 제작 압출기/크로스-헤드와 함께 조합되고, 그 후에 중합체성 쟈켓을 적용하는 데 사용된다.
시험 방법
밀도
ASTM D792에 따라 23℃에서 밀도를 측정한다.
용융 지수 @ 190℃
폴리올레핀에 대한 용융 지수 또는 I2를 ASTM D1238에 따라 조건 190℃/2.16 kg에서 측정하고, 10분 당 용출된 그램으로써 보고한다. 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 경우, 동일한 조건을 이용하지만 온도는 250℃이다.
표본 제조
우선, 배합된 물질(또는 PBT 단독)을 진공 오븐에서 70℃에서 16시간 동안 건조하고, 후속적으로 압출기 또는 Brabender 회분식 혼합기에서 화합하고 Wabash 프레스 상에서 250℃(폴리에틸렌의 경우는 제외하며, 이 경우 Wabash 프레스를 190℃로 설정함)에서 5분 예열, 3,000 psi에서 5분, 10,000 psi에서 5분 동안 성형하고, 그 후에, 수-냉각된 압반(platen)들 사이의 압력 하에 플라크(plaque)로 냉각시킴으로써, 인장 계수, 항복 변형률(strain at yield), 파단 변형률(strain at break) 및 그리스 저항성에 대한 모든 표본들을 제조한다. 그 후에, 성형된 플라크를 적절한 크기의 시험 표본으로 절단하였다.
인장 특성
인장 계수, 항복 변형률, 파단 변형률, 항복 응력(stress at yield) 및 파단 응력(stress at break)을 ASTM D638 유형 V 인장 시험에 따라 측정한다. 인장 특성을 새로운 시료뿐만 아니라 80℃에서 16일 동안 LA 444 광학 그리스(optical grease)에서 숙성된 선택된 시료에 대해, 그리스 저항성을 결정하기 위해 하기에 기재된 방식으로 측정한다.
중량 증가(그리스 저항성)
이들 연구에 사용된 광학 그리스는 LA 444이다. 시간에 따른 각 시료의 중량 증가를 측정함으로써 겔 흡수를 측정한다. 각각의 물질 또는 조성물에 대해 5개의 인장 막대(bar)를 칭량하고, 그 후에, 과량의 겔 중 LA 444 광학 그리스에 한쪽 면을 완전히 침지시키고, 80℃ 공기 오븐에서 16일 동안 놔둔다. 인장 막대를 깨끗이 닦아 내고, 그 후에, 재칭량하여, 그리스 흡수의 양을 계산한다.
실온 수축도
실온(21℃)에서 숙성 후 압출된 시료의 수축도를 측정한다. 각각의 물질에 대해 적어도 네(4)개의 시료를 측정한다. 시료를 직선으로 유지시키기 위해 강철 V 채널을 사용하여 4피트의 시험 시료를 제조하고 자(ruler)를 사용하여 초기 길이를 측정한다. 그 후에, 컨덕터(conductor)의 한쪽 말단을 아래로 쥐고 상기 컨덕터의 다른쪽 말단을 끌어당기거나 잡아당김으로써 컨덕터를 신전시켜, 중합체 튜브를 구리로부터 분리한다. 생성된 중합체 튜브를 21℃에서 일(1)일 동안 숙성시킨다. 시료 길이를 1-일 시점에 측정하고, 7-일 시점에 다시 측정한다. 숙성된 표본을 V-채널에 놓고, 길이의 변화를 +/-0.0005 인치 분해능(resolution)을 가진 캘리퍼스 장비를 사용하여 측정한다. 평균 수축도 값을 보고한다. 별도로, 1개 시료 당 여섯(6)개의 1-풋 길이의 표본을 95℃에서 네(4)시간 동안 숙성시키고, 동일한 방법을 사용하여 수축도를 측정한다.
고온 숙성 수축도(Hot Aged Shrinkage)
승온(95℃)에서 네(4)시간 동안 숙성 후 압출된 시료의 수축도를 측정한다. 각각의 물질에 대해 적어도 4개의 시료를 측정한다. 시료를 직선으로 유지시키기 위해 강철 V 채널을 사용하여 4 피트의 시험 시료를 제조하고 자를 사용하여 1 피트의 초기 길이를 측정한다. 그 후에, 컨덕터(conductor)의 한쪽 말단을 아래로 쥐고 상기 컨덕터의 다른쪽 말단을 끌어당기거나 잡아당김으로써 컨덕터를 신전시켜, 중합체 튜브를 구리로부터 분리한다. 생성된 중합체 튜브를 일(1)-풋 구획(section)으로 절단하고, 95℃에서 4일 동안 숙성시켰다. 표본을 실온(21℃)까지 적어도 4시간 동안 냉각시킨 후, 시료 길이를 측정한다. 숙성된 표본을 V-채널에 놓고, 길이의 변화를 +/-0.0005 인치 분해능을 가진 캘리퍼스 장비를 사용하여 측정한다.
압출 용융 파단
내부적으로 개발된 용융 파단 시험을 사용하여 가공성의 평가를 수행한다. 상기 시험은 Brabender 싱글 스크류 압출기(Maddock 혼합 구획 및 0.060" 개구부 가닥 다이가 장착된 25 L/D PE 스크류)를 진행시키는 단계, 및 용융물을 속도를 증가시키면서 수조를 통해 끌어당기는 단계로 구성된다. 상기 시험을 10 RPM의 압출 스크류 속도에서 시작하고, 파단이 발생하거나 최대 테이크오프 속도(230 ft/분)에 도달할 때까지 가닥 테이크오프 속도를 점차적으로 증가시킨다. 그 후에, 파단이 발생할 때까지 또는 최소 5 RPM에 도달할 때까지, 즉, 최저 안정한 압출기 처리량에 도달할 때까지 스크류 속도를 저하시킨다. 이들 조건 하에 파단하지 않거나 100 ft/분 초과의 용융 파단 속도를 갖는 제제는 통과인 것으로 여겨진다.
재료
하기 재료를 하기 실시예에 이용한다.
ULTRADURTM B 6550은 1.30 g/cm3의 밀도 및 250℃에서 9.5 g/10분의 용융 지수를 갖는 압출-등급 PBT이고, 이는 독일 루트비히스하펜 소재의 BASF로부터 상업적으로 입수 가능하다.
CRASTINTM 6134는 1.30 g/cm3의 밀도 및 250℃에서 33.5 g/10분의 용융 지수를 갖는 사출-성형-등급 PBT이고, 이는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 E.I. du Pont de Nemours로부터 상업적으로 입수 가능하다.
LDPE는 0.925 g/cm3의 밀도 및 2.4 g/10분의 용융 지수를 갖는 고압 저밀도 폴리에틸렌이고, 이는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 상표명 DFDA-1216 NT 하에 상업적으로 입수 가능하다.
POE는 0.5 중량%의 에틸렌 함량을 갖는 프로필렌-에틸렌 폴리올레핀 탄성중합체이다. POE는 0.8975 g/cm3의 밀도 및 8.0 g/10분의 용융 지수(230℃/2.16 kg)를 가진다.
CONTINUUMTM DMDC-1250 NT 7은 0.955 g/cm3의 밀도 및 190℃에서 1.5 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 쌍봉형 HDPE이다. DMDC-1250 NT는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수 가능하다.
ASPUNTM 6850A는 0.955 g/cm3의 밀도 및 190℃에서 30 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 섬유-등급 LLDPE이며, 이는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수 가능하다.
ASPUNTM 6835A는 0.950 g/cm3의 밀도 및 190℃에서 17 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 섬유-등급 LLDPE이며, 이는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수 가능하다.
EXP LLDPE는 대략 0.950 g/cm3의 밀도 및 190℃에서 12 g/10분의 용융 지수(I2)를 갖는 실험 섬유-등급 LLDPE이다.
ENGAGETM 8480은 0.902 g/cm3의 밀도 및 1.0 g/10분의 용융 지수를 갖는 에틸렌/1-옥텐 폴리올레핀 탄성중합체이며, 이는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수 가능하다.
AMPLIFYTM TY 1053H는 0.958 g/cm3의 밀도, 2.0 g/10분의 용융 지수 및 1.0 중량% 초과의 말레산 무수물 함량을 갖는 말레산-무수물-그래프팅된 HDPE이며, 이는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수 가능하다.
AMPLIFYTM GR 216은 0.875 g/cm3의 밀도, 1.3 g/10분의 용융 지수 및 0.79 중량%의 말레산 무수물 함량을 갖는 말레산-무수물-그래프팅된 선형-저밀도 에틸렌/옥텐 공중합체성 탄성중합체이며, 이는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수 가능하다.
EASTARTM GN001은 1.27 g/cm3의 밀도를 갖는 비정질 폴리에스테르이며, 이는 미국 테네시주 킹스포트 소재의 Eastman Chemical Company로부터 상업적으로 입수 가능하다.
PARALOID EXL 2314는 미국 미시건주 미들랜드 소재의 The Dow Chemical Company로부터 상업적으로 입수 가능한 아크릴성 충격 변형제이다.
OPTIFILTM JS는 1 미크론의 평균 입자 크기 및 30 lbs/ft3의 루스 벌크 밀도(ASTM C-110)를 갖는 표면-처리된 칼슘 카르보네이트이며, 이는 미국 조지아주 애틀랜타 소재의 Huber Engineered Materials로부터 상업적으로 입수 가능하다.
NA-11A는 화학명 소듐 2,2'-메틸렌-비스-(4,6-디-tert-부틸페닐)포스페이트(CAS No. 85209-91-2)를 갖는 핵형성제이며, 이는 일본 도쿄 소재의 ADEKA Corporation로부터 상업적으로 입수 가능하다.
IRGANOXTM 1010은 화학명 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트)를 갖는 입체적 힌더드 페놀성 항산화제이며, 이는 독일 루트비히스하펜 소재의 BASF로부터 상업적으로 입수 가능하다.
IRGAFOSTM 168은 화학명 트리스(2,4-디tert-부틸페닐)포스파이트를 갖는 가수분해적으로 안정한 포스파이트 가공 안정화제이며, 이는 독일 루트비히스하펜 소재의 BASF로부터 상업적으로 입수 가능하다.
LA 444는 주로 미네랄 오일 및 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체로 이루어진 버퍼-튜브 충전 화합물이며, 이는 미국 노스캐롤라이나주 샬럿 소재의 Info-gel LLC로부터 상업적으로 입수 가능하다.
실시예
실시예 1
하기 표 1에 제공된 제제를 사용하여 4개의 비교예(CS1 내지 CS4) 및 2개의 시료(S1 및 S2)를 제조한다. 모든 성분들을 롤러 로터가 있는 Brabender Plasticorder에서 배합함으로써 2개 이상의 성분들을 갖는 모든 시료들을 제조한다. 배합물을 245℃의 온도 설정점을 사용하여 용융 혼합한다. 물질을 25 rpm에서 혼합기에 첨가하고, 속도를 50 rpm까지 증가시킨다. 그 후에, 물질을 50 rpm에서 추가로 5분 동안 유동시킨다. 생성된 배합물을 혼합기로부터 제거한다.
상기 제공된 시험 방법에 따라 CS1 내지 CS4, S1 및 S2를 분석한다. 그 결과를 하기 표 2에 제공한다.
본 개시내용의 중합체성 조성물에 바람직한 특성은 압출 속도, 수축도, 기계적 특성(T&E) 및 겔 숙성 후에도 기존(incumbent) PBT와 유사한 특성 보유를 포함한다. 그러나, PBT보다 낮은 계수는 가요성에 바람직하다. 시료 S1 및 S2는 동등하거나 더 양호한 인장 특성(T&E)을 보여주며, 이때 상기 시료 둘 모두는 PBT에 비해 더 낮은 계수를 나타낸다. 또한, S1 및 S2는 압출 용융 파단 시험을 통과하고, 허용 가능한 겔 숙성 특성 보유와 함께 PBT와 유사한 범위에서 수축-후 값을 보여준다.
실시예 2
실시예 1에서 상기 제공된 배합 절차 및 표 3에서 하기 제공된 제제를 사용하여 13개의 시료(S3 내지 S14)를 제조한다.
상기 제공된 시험 방법에 따라 고온 숙성 수축도, 실온 수축도, 및 용융 지수에 대해 S3 내지 S14를 분석한다. 추가로, 동일한 특성에 대해 ULTRADUR B 6550 및 CRASTLIN 6134를 분석한다. 그 결과를 하기 표 4에 제공한다.
상기 표 4에서 용융-유동 데이터는 저점도의 PBT인 출발 물질에도 불구하고 제안된 접근법을 이용하여 물질 점도에서 유의한 지향성(directional) 증가를 보여준다. 고점도는 고속 압출 동안 튜브 치수 안정성에 요망된다.
실시예 3
실시예 1에서 상기 제공된 배합 절차 및 표 5에서 하기 제공된 제제를 사용하여 10개의 시료(S15 내지 S24)를 제조한다.
상기 제공된 시험 방법에 따라 고온 숙성 수축도, 실온 수축도, 및 용융 지수에 대해 S15 내지 S24를 분석한다. 그 결과를 하기 표 6에 제공한다.
상기 표 6에서 용융-유동 데이터는 저점도의 PBT인 출발 물질에도 불구하고 제안된 접근법을 이용하여 물질 점도에서 동일하게 유의한 지향성 증가를 보여준다. 고점도는 고속 압출 동안 튜브 치수 안정성에 요망된다.
실시예 4
상기 시험 방법 섹션에 기재된 용융 파단 시험을 사용하여 CS1 내지 CS3 및 S1 내지 S14를 분석한다. 그 결과를 하기 표 7에 제공한다.
실시예 5
상기 시험 방법 섹션에 기재된 용융 파단 시험을 사용하여 S15 내지 S24를 분석한다. 그 결과를 하기 표 8에 제공한다.
Claims (10)
- 중합체성 조성물로서,
폴리부틸렌 테레프탈레이트;
저밀도 폴리에틸렌, 폴리올레핀 탄성중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 저밀도 폴리올레핀; 및
말레화 에틸렌계 중합체를 포함하되,
상기 저밀도 폴리에틸렌은 0.928 g/cm3 미만의 밀도 및 190℃에서 2.16 Kg 중량을 사용하여 측정 시 적어도 2.0 g/10분의 용융 지수를 갖는 고압 저밀도 폴리에틸렌인, 중합체성 조성물. - 제1항에 있어서, 적어도 0.940 g/cm3의 밀도를 갖는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 또는 이들 중 2 이상의 조합물로부터 선택되는 추가의 성분을 추가로 포함하는, 중합체성 조성물.
- ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 250℃에서 2.16 Kg 중량을 사용하여 측정 시, 10 g/10분 초과의 용융 지수를 갖는, 중합체성 조성물.
- ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서, 상기 말레화 에틸렌계 중합체는 적어도 0.930 g/cm3의 밀도를 갖는, 중합체성 조성물.
- ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항에 있어서, 상기 말레화 에틸렌계 중합체는 적어도 0.94 g/cm3의 밀도를 갖는 고밀도 폴리에틸렌이고, 당해 말레화 에틸렌계 중합체의 전체 중량을 기준으로, 적어도 0.5 중량 퍼센트의 말레산 무수물 함량을 갖는, 중합체성 조성물.
- 제1항에 있어서, 당해 중합체성 조성물은 폴리올레핀 탄성중합체를 포함하고, 이때 상기 폴리올레핀 탄성중합체는 당해 폴리올레핀 탄성중합체의 전체 중량을 기준으로, 50 중량 퍼센트 초과의 프로필렌 함량을 갖는 프로필렌계 폴리올레핀 탄성중합체이며, 0.90 g/cm3 이하의 밀도를 갖는, 중합체성 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트는 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 상기 저밀도 폴리올레핀과 상기 말레화 에틸렌계 중합체의 합한 중량을 기준으로, 15 내지 85 중량 퍼센트 범위의 양으로 존재하며; 상기 저밀도 폴리올레핀은 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 상기 저밀도 폴리올레핀과 상기 말레화 에틸렌계 중합체의 합한 중량을 기준으로, 10 내지 45 중량 퍼센트 범위의 양으로 존재하고; 상기 말레화 에틸렌계 중합체는 상기 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 상기 저밀도 폴리올레핀과 상기 말레화 에틸렌계 중합체의 합한 중량을 기준으로, 0 초과 내지 25 중량 퍼센트 범위의 양으로 존재하는, 중합체성 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 중합체성 조성물을 포함하는 압출된 광섬유 케이블 보호 구성요소.
- ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈광섬유 케이블로서,
(a) 제8항에 따른 압출된 광섬유 케이블 보호 구성요소; 및
(b) 적어도 하나의 광섬유 전송 매질을 포함하는, 광섬유 케이블. - 삭제
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