Cable y composición polimérica.

Un cable que comprende un conductor rodeado por al menos una capa que comprende una composiciónpolimérica que comprende un componente polimérico y opcionalmente un componente de negro de humo (CB),

enel que la composición polimérica tiene un modulo de flexión inferior a 390 MPa, determinado según la norma ISO 178 usando un espécimen de ensayo prensado (80 x 10 x 4,0 mm, longitud x ancho x espesor), un alargamiento derotura (%) del 700 % o superior, determinado según la norma ISO 527-1:1993 usando un espécimen de ensayoprensado preparado según la norma ISO 527-2:1993 5A y una resistencia al agrietamiento por tensión ambiental(ESCR) de al menos 1500 horas, determinada según la norma IEC 60811-4-1:2004 (procedimiento del capítulo 8,"Resistance to environmental stress cracking", procedimiento B, solución al 10 % en volumen en agua de Igepal CO-630).

Cable y composición polimérica

Campo técnico

La presente invención se refiere a una composición polimérica que comprende un polímero y opcionalmente una carga, al uso de la misma para la producción de una capa de un cable, a un cable rodeado por al menos una capa que comprende la composición polimérica, así como al procedimiento de preparación del cable.

Técnica anterior

Un cable eléctrico típico comprende un conductor que está rodeado por una o más capas dependiendo del sector de aplicación. Por ejemplo, un cable de alimentación tiene varias capas de materiales poliméricos que incluyen una capa semiconductora interior, seguida por una capa aislante y después una capa semiconductora exterior. A estas capas se pueden añadir una o más capas auxiliares. La capa polimérica protectora exterior se conoce, entre otras maneras, como capa de cubierta. Cualquiera de las capas puede reticularse tal como es bien conocido en el sector.

Seguridad, fiabilidad y una vida útil larga son factores clave importantes requeridos para aplicaciones de cables. Debido a que la capa de cubierta exterior proporciona la protección exterior del cable, esta tiene un papel importante para proporcionar funcionalidad al sistema.

El polietileno de baja densidad (LDPE) que se produce, por ejemplo, en un procedimiento de alta presión se ha usado de forma convencional en todos los tipos de capas de cables, incluidas las capas de cubierta. La desventaja del mismo es que tiene unas propiedades mecánicas requeridas para una capa de cubierta protectora poco satisfactorias.

El polietileno de baja densidad lineal (LLDPE) es conocido, entre otras aplicaciones, como material de capa de cubierta. Sin embargo y normalmente, tampoco el LLDPE es totalmente satisfactorio con respecto a las propiedades mecánicas requeridas para un polímero en una capa de un cable, tal como una capa de cubierta.

Las propiedades mecánicas de la capa pueden mejorarse aumentando la densidad del polietileno. Los polímeros de polietileno de alta densidad (HDPE) proporcionan además, entre otras propiedades, una resistencia mecánica mejorada a una capa de un cable, tal como resistencia a la abrasión. No obstante, el HDPE tiene la desventaja de una resistencia al agrietamiento por tensión limitada, expresada, por ejemplo, como ESCR, y una flexibilidad requerida, entre otras aplicaciones, para una capa de cubierta, reducida.

El polietileno (PE) multimodal proporciona un modo de adaptar las propiedades del polímero. Para posibilitar el uso de un PE multimodal en una capa de cubierta, el equilibrio de propiedades debería optimizarse, entre otros aspectos, con respecto a las propiedades mecánicas, tales como resistencia, resistencia al agrietamiento por tensión y flexibilidad, y a la procesabilidad. Se han propuesto diversas soluciones, pero existe aún la necesidad de un equilibrio de propiedades alternativo o mejorado.

Además, por ejemplo, un catalizador de sitio único (SSC) ofrece, entre otros aspectos, la incorporación controlada de monómeros que proporcionan un medio adicional para adaptar el polímero. No obstante, la procesabilidad de PE basado en catalizadores SS es a menudo problemática.

Existe una necesidad continua en el sector de los polímeros de hallar polímeros que sean adecuados para aplicaciones de demanda de polímeros, en particular para aplicaciones de W & C (alambres y cables) , en las que los materiales del cable deben cumplir una requerimientos elevados y regulaciones de las autoridades restrictivas.

Objetos de la invención Uno de los objetos de la presente invención es proporcionar una composición polimérica alternativa que tenga propiedades ventajosas para su uso en una capa de un cable, y que particularmente tenga propiedades mecánicas excelentes combinadas con propiedades de procesamiento ventajosas para su uso en una capa de cubierta protectora. También se proporciona un procedimiento de preparación de la composición polimérica.

Otro objeto de la invención es proporcionar un cable que comprende un conductor rodeado por una o más capas en el que al menos una capa contenga una composición polimérica de polietileno que tenga propiedades mecánicas ventajosas. Preferentemente, la capa de cubierta comprende la composición polimérica. También se proporciona un procedimiento de preparación de dicho cable.

Además, se proporciona el uso de la composición polimérica de la invención en una capa de un cable.

Figuras

Las figuras 1-9 ilustran los perfiles SCB (MW) determinados para los componentes poliméricos 1-3, composiciones poliméricas de la invención 1-3 y referencia 1-2, en ese orden. Las curvas de las figuras:— MWD, ■ SCB (MW) en el 90 % en peso centrado de la región MWD.

La figura 10 es un ejemplo de integración que ilustra la determinación del 90 % en peso centrado de la composición polimérica 1 de la invención. Las curvas de las figuras: — MWD, --MWD normalizada acumulativa, ! MWD normalizada acumulativa, región del 90 % en peso centrada.

Descripción detallada de la invención En consecuencia, la invención se refiere a una composición polimérica que comprende un componente polimérico y opcionalmente un componente de negro de humo (CB) , teniendo la composición polimérica un módulo de flexión inferior a 390 MPa, determinado según la norma ISO 178 usando un espécimen de ensayo (espécimen prensado preparado a partir de los gránulos de la composición polimérica, dimensiones: 80 x 10 x 4, 0 mm, longitud x ancho x espesor) y un alargamiento de rotura (%) del 700 % o superior, determinado según la norma ISO 527-1:1993 usando un espécimen de ensayo prensado preparado según la norma ISO 527-2:1993 5A (espécimen de ensayo prensado preparado a partir de los gránulos de la composición polimérica) .

Se ha hallado ahora que el equilibrio de propiedades de la composición polimérica definido anteriormente es excelente para las aplicaciones finales de polímeros en las que se necesita una protección mecánica buena sin sacrificar la flexibilidad, tales como en aplicaciones de capa de un cable.

La composición polimérica de la invención se denomina en el presente documento a continuación de forma corta intercambiable “Composición polimérica”, el componente polimérico se denomina “Polímero” y el negro de humo se denomina "CB". Se entiende en el presente documento que la expresión componente polimérico (Polímero) puede comprender un componente polimérico o una mezcla de dos o más componentes poliméricos que sean diferentes.

Debido al equilibrio altamente ventajoso entre módulo de flexión y las propiedades de tracción, la Composición polimérica es un material muy adecuado para capas de cables, preferentemente para una capa que proporcione la cubierta protectora para los cables.

La invención también se refiere al uso de la Composición polimérica para fabricar un artículo, preferentemente al menos una capa de un cable y también a un cable que comprende un conductor rodeado por una o más capas, en el que al menos una capa comprende la Composición polimérica tal como se ha definido anteriormente o como se define a continuación o en las reivindicaciones.

El término “conductor” significa en el presente documento, anteriormente y a continuación, que el conductor comprende uno o más alambres. Además, el cable puede comprender uno o más de dichos conductores. Preferentemente, el conductor es un conductor eléctrico.

“Cable” abarca todos los tipos de alambres y cables usados en aplicaciones de alambres y cables (W & C) .

El cable puede comprender dos o más capas que comprenden la composición polimérica. La dicha al menos una capa del Cable que comprende la Composición polimérica es preferentemente una capa de cubierta.

Preferentemente, el componente polimérico de la Composición polimérica contiene ramificaciones de cadena corta (SCB) que se definen normalmente como la cantidad de grupos finales CH3 por 1000 átomos de carbono (grupos CH3 por 1000 átomos de carbono, o de forma abreviada CH3/1000) . En el presente documento, la SCB se expresa como un perfil de distribución SCB como función del peso molecular y definiendo el valor medio aritmético X, junto con ± la variación, de grupos metilo por 1000 átomos de carbono en el 90 % en peso centrado de la región total de la distribución de peso molecular (MWD) . La “distribución de ramificaciones de cadena corta como función del peso molecular” se designa en el presente documento también de forma abreviada "perfil SCB (MW) ” y “los grupos metilo por 1000 átomos de carbono totales” se designa... [Seguir leyendo]

1. Un cable que comprende un conductor rodeado por al menos una capa que comprende una composición polimérica que comprende un componente polimérico y opcionalmente un componente de negro de humo (CB) , en el que la composición polimérica tiene un modulo de flexión inferior a 390 MPa, determinado según la norma ISO 178 usando un espécimen de ensayo prensado (80 x 10 x 4, 0 mm, longitud x ancho x espesor) , un alargamiento de rotura (%) del 700 % o superior, determinado según la norma IS.

52. 1:1993 usando un espécimen de ensayo prensado preparado según la norma IS.

52. 2:1993 5A y una resistencia al agrietamiento por tensión ambiental (ESCR) de al menos 1500 horas, determinada según la norma IEC 60811-4-1:2004 (procedimiento del capítulo 8, “Resistance to environmental stress cracking”, procedimiento B, solución al 10 % en volumen en agua de Igepal CO630) .

2. El cable según la reivindicación 1, que está seleccionado de entre

-un cable de comunicación para aplicaciones de comunicación que comprende uno o más alambres rodeados por al menos una capa, que es preferentemente una capa de aislamiento, y el alambre o haz de dos o más alambres está rodeado después por una capa de cubierta, en ese orden, en el que la al menos una capa que comprende la composición polimérica es la capa de cubierta,

-un cable de alimentación, que comprende un conductor rodeado por al menos una capa de aislamiento y una capa de cubierta, en ese orden, en el que la al menos una capa que comprende la composición polimérica es la capa de cubierta, o

-un cable de alimentación, que comprende un conductor rodeado por al menos una capa semiconductora interior, una capa de aislamiento, una capa semiconductora exterior opcional y preferente y una capa de cubierta, en ese orden, en el que la al menos una capa que comprende la composición polimérica es la capa de cubierta.

3. El cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el componente polimérico de la composición polimérica tiene un perfil de ramificación de cadena corta (SCB) expresado como función del peso molecular (abreviado como perfil SCB (MW) ) de X ± 5 CH3/1000 átomos de carbono totales (abreviado como 1000TC) , preferentemente de X ± 4 CH3/ 1000TC, más preferentemente de X ± 3 CH3/1000TC, en el que X es la media aritmética en el 90 % en peso centrado de la región total de la distribución de peso molecular (MWD) .

4. El cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el componente polimérico de la composición polimérica tiene la media aritmética X de perfil SCB (MW) de 17 en el 90 % en peso centrado de la región total de la distribución de peso molecular (MWD) y el componente polimérico de la composición polimérica tiene un perfil SCB (MW) de 17 ± 5 CH3/1000TC, preferentemente de 17 ± 4 CH3/1000TC, más preferentemente de 17 ± 3 CH3/1000TC, en el 90 % en peso centrado de la región total de la distribución de peso molecular (MWD) .

5. El cable de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición polimérica tiene una resistencia a la tensión ambiental (ESCR) de al menos 2.000 horas, más preferentemente de al menos 2.500 horas, determinada según la norma IEC 60811-4-1:2004 (procedimiento del capítulo 8, “Resistance to environmental stress cracking”, procedimiento B, solución al 10 % en volumen en agua de Igepal CO-630) .

6. El cable según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el MFR2 de la composición polimérica es inferior a 2, 0 g/10 min, preferentemente inferior a 1, 4 g/10 min, más preferentemente de 0, 05 a 1, 2 g/10 min, más preferentemente de 0, 1 a 1, 0 g/10 min, más preferentemente de 0, 15 a 0, 8 g/10 min, incluso más preferentemente de 0, 15 a 0, 5 g/10 min, medido según la norma ISO 1133 (190 °C a 2, 16 de carga) .

7. El cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición polimérica tiene un índice de dilución por cizallamiento SHI2, 7/210 de al menos 45, preferentemente de al menos 50, preferentemente de al menos 60, preferentemente de al menos 70.

8. El cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición polimérica tiene una o más, preferentemente al menos dos, más preferentemente la totalidad, de las propiedades siguientes

(a) un módulo de flexión inferior a 350 MPa, preferentemente inferior a 330 MPa, más preferentemente de 320 a 150 MPa, incluso más preferentemente de 310 a 200 MPa,

(b) una tensión de rotura de al menos 20 MPa, preferentemente de al menos 23 Mpa, determinada según la norma IS.

52. 1:1993 usando un espécimen de ensayo prensado preparado según la norma lS.

52. 2: 1993 5A,

(c) un alargamiento de rotura (%) del 750 % o superior, determinado según la norma lS.

52. 1:1993 usando un espécimen de ensayo prensado preparado según la norma IS.

52. 2: 1993 5A o

(d) una densidad superior a 890 kg/m3, preferentemente de 900 a 950 kg/m3, preferentemente de 910 a 940 kg/m3, más preferentemente de 915 a 938 kg/m3, más preferentemente de 920 a 937 kg/m3.

9. El cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición polimérica comprende al menos el 50 % en peso del componente polimérico y del 0 al 20 % en peso de negro de humo como tal, preferentemente la composición polimérica comprende al menos el 50 % en peso del componente polimérico y hasta el 50 % en peso de mezcla maestra de negro de humo (CBMB) que contiene un negro de humo y un polímero de soporte, en base a la cantidad total de la composición polimérica, preferentemente en base a la cantidad combinada del componente polimérico y el componente de CB.

10. El cable de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición polimérica es una composición de polietileno en la que el polímero comprende al menos un componente de polietileno, preferentemente una mezcla de al menos dos componentes de polietileno (1) y (2) que son diferentes, más preferentemente la composición polimérica comprende

(1) al menos el 30 % en peso de un componente de polietileno que es un homopolímero etilénico o copolímero de etileno que contiene uno o más comonómeros,

(2) menos del 70 % en peso de un componente de polietileno que es un homopolímero olefínico etilénico o copolímero de etileno que contiene uno o más comonómeros, y

(3) hasta el 20 % en peso, preferentemente del 0, 1 al 15 % en peso, más preferentemente del 0, 2 al 10 % en peso, más preferentemente del 0, 3 al 6 % en peso, de negro de humo opcional como tal, en base a la cantidad total de la composición polimérica.

11. El cable de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición polimérica contiene,

(1) al menos el 40 % en peso, preferentemente al menos el 45 % en peso, más preferentemente al menos el 50 % en peso, más preferentemente al menos del 53 al 70 % en peso de un polímero LDPE seleccionado de entre un homopolímero LDPE o un copolímero LDPE de etileno con uno o más comonómero (s) ;

(2) menos del 60 % en peso, más preferentemente menos del 55 % en peso, más preferentemente menos del 50 % en peso, más preferentemente menos del 43 % en peso, más preferentemente del 40 al 30 % en peso de un polímero LLDPE que es preferentemente un copolímero multimodal lineal de baja densidad de etileno con uno o más comonómeros de olefina, preferentemente con comonómero (s) de alfa-olefina C3-C20, y

(3) del 1 al 20 % en peso, más preferentemente del 3 al 15 % en peso de CBMB, en base a la cantidad total de la composición polimérica, preferentemente en base a la cantidad combinada del componente polimérico (1) , el componente polimérico (2) y el componente de CBMB (3) .

12. El cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que (2) el polímero LLDPE es un copolímero multimodal de etileno (copolímero LLDPE multimodal) que comprende:

(A) del 30 al 70 % en peso, preferentemente del 40 al 60 % en peso, en base a la cantidad combinada de componentes (A) y (B) , de un polímero de etileno de bajo peso molecular (LMW) seleccionado de entre un homopolímero etilénico y un copolímero de etileno con uno o más comonómeros de alfa olefina que tienen de 3 a 20 átomos de carbono, y

(B) del 30 al 70 % en peso, preferentemente del 40 al 60 % en peso, en base a la cantidad combinada de componentes (A) y (B) , de un polímero de alto peso molecular (HMW) de etileno con uno o más comonómeros de alfa-olefina que tienen de 3 a 20 átomos de carbono, en el que el componente de LMW y el componente de HMW son diferentes.

13. El cable según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que

-el componente polimérico (1) es un polímero LDPE que tiene un MFR2 (lSO 1133, 190 °C a 2, 16 de carga) inferior a 10 g/10 min, preferentemente inferior a 5 g/10 min, más preferentemente inferior a 3 g/10 min, más preferentemente inferior a 2, 0 g/10 min, más preferentemente de 0, 1 a 1, 5 g/10 min, preferentemente de 0, 5 a 1, 4 g/10 min, más preferentemente de 0, 7 a 1, 2 g/10 min, y

-el componente polimérico (2) es preferentemente un copolímero LLDPE multimodal, más preferentemente un copolímero LLDPE multimodal producido mediante un catalizador basado en Ziegler Natta y tiene una o más, preferentemente al menos dos, más preferentemente la totalidad, de las propiedades siguientes:

(a) una densidad de 950 kg/m3 o inferior, preferentemente de 905 a 940 kg/m3, preferentemente superior a 915 kg/m3, más preferentemente de 915 a 935 kg/m3, o

(b) un MFR2 (ISO 1133, 190 °C a 2, 16 de carga) de 0, 01 a 20 g/10 min, preferentemente de 0, 05 a 10 g/10 min, preferentemente de 0, 05 a 5, 0 g/10 min, más preferentemente en el intervalo de 0, 05 a 2, 5 g/ 10 min e incluso más preferentemente de 0, 1 a 0, 5 g/10 min.

14. Un procedimiento de producción de un cable según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende aplicar, preferentemente coextrudir, una o más capas sobre un conductor, en el que al menos una capa, preferentemente al menos la capa de cubierta, comprende la composición polimérica tal como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

15. Una composición polimérica para su uso como una capa de un cable que comprende un componente polimérico y un componente de negro de humo (CB) , teniendo la composición polimérica un módulo de flexión inferior a 390 MPa, determinado según la norma ISO 178 usando un espécimen de ensayo prensado (80 x 10 x 4.0 mm, longitud x ancho x espesor) , un alargamiento de rotura (%) del 700 % o superior, determinado según la norma IS.

52. 1:1993 usando un espécimen de ensayo prensado preparado según la norma IS.

52. -2:1993 5A y una resistencia al

agrietamiento por tensión ambiental (ESCR) de al menos 1500 horas, determinada según la norma IEC 60811-41:2004 (procedimiento del capítulo 8, “Resistance to environmental stress cracking”, procedimiento B, solución al 10 % en volumen en agua de Igepal CO-630)

16. La composición polimérica según la reivindicación 15, en la que el componente polimérico de la composición polimérica tiene un perfil de ramificación de cadena corta (SCB) y en la que -el componente polimérico de la composición polimérica tiene un perfil de ramificación de cadena corta (SCB) expresado como función del peso molecular (abreviado como perfil SCB (MW) ) de X ± 5 CH3/1000 átomos de carbono totales (abreviado como 1000TC) , preferentemente de X ± 4 CH3/1000TC, más preferentemente de X ± 3 CH3/1000TC, en el que X es la media aritmética en el 90 % en peso centrado de la región total de la distribución de peso molecular (MWD)

y/o

-el componente polimérico de la composición polimérica tiene una media aritmética X de perfil SCB (MW) de 17 en el 90 % en peso centrado de la región total de la distribución de peso molecular (MWD) y el componente polimérico de la composición polimérica tiene un perfil SCB (MW) de 17 ± 5 CH3/1000TC, preferentemente de 17 ± 4 CH3/1000TC, más preferentemente de 17 ± 3 CH3/1000TC, en el 90 % en peso centrado de la región total de la distribución de

peso molecular (MWD) .

17. La composición polimérica según la reivindicación 15 o 16 que es además tal como se ha definido para la composición polimérica según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13.