Composición de polietileno resistente a abrasión.

Una composición de polietileno entrecruzable, que comprende

(i) un polietileno insaturado que tiene una cantidad total de dobles enlaces carbono-carbono/1000átomos de carbono de al menos 0,

1, y

(ii) una mezcla de agentes de entrecruzamiento que comprende un primer peróxido que es 1,3 1,4-bis(tert-butilperoxiisopropil)-benceno (CAS RN: 25155-25-3) y un segundo peróxido que esdicumilperóxido, en donde el primer peróxido tiene una temperatura de semivida de 10 horas quees de 1 a 10 grados mayor que la del segundo peróxido controlado por calorimetría diferencial debarrido-seguimiento de la actividad térmica (DSC-TAM) en donde el peróxido probado se diluye auna concentración de 0,1 molar en dodecano, y

en donde el dicho primer peróxido está presente en una cantidad de al menos el 8% en peso basado en lacantidad total del primer y segundo peróxido de la mezcla de agentes de entrecruzamiento.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10015974.

Solicitante: BOREALIS AG.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: IZD Tower Wagramerstrasse 17-19 1220 Vienna AUSTRIA.

Inventor/es: NYLANDER,PERRY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B32B27/32 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B32 PRODUCTOS ESTRATIFICADOS.B32B PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS CAPAS DE FORMA PLANA O NO PLANA, p. ej. CELULAR O EN NIDO DE ABEJA. › B32B 27/00 Productos estratificados compuestos esencialmente de resina sintética. › teniendo poliolefinas.
  • C08K5/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › Utilización de ingredientes orgánicos.
  • C08K5/14 C08K […] › C08K 5/00 Utilización de ingredientes orgánicos. › Peróxidos.
  • H01B9/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01B CABLES; CONDUCTORES; AISLADORES; ,o EMPLEO DE MATERIALES ESPECIFICOS POR SUS PROPIEDADES CONDUCTORAS, AISLANTES O DIELECTRICAS (empleo por las propiedades magnéticas H01F 1/00; guías de ondas H01P). › Cables de transporte de energía.

PDF original: ES-2415504_T3.pdf

 

Composición de polietileno resistente a abrasión.

Fragmento de la descripción:

Composición de polietileno resistente a abrasión.

La presente invención se refiere a una composición de polietileno que tiene una resistencia mejorada a la formación de abrasión durante la extrusión. Además, la invención se refiere a artículos, en particular artículos multicapa como cables de energía eléctrica, que comprenden la composición de polietileno.

Los cables eléctricos, en particular los cables de energía eléctrica para media y alta tensión, están hechos de una pluralidad de capas poliméricas extruidas alrededor del conductor eléctrico. El conductor eléctrico habitualmente está recubierto primero con una capa semiconductora interna, seguida por una capa aislante, después una capa semiconductora externa. A estas capas, se pueden añadir capas adicionales, tal como una capa de barrera al agua y una capa de revestimiento.

Normalmente, la capa aislante y la capa semiconductora están hechas de homo-y/o copolímeros de etileno que preferiblemente están entrecruzados.

El entrecruzamiento de la composición de polietileno usada es de especial interés ya que la resistencia a la deformación a temperaturas elevadas del cable se puede mejorar.

Para la reacción de entrecruzamiento se usa un polietileno insaturado en combinación con un agente de entrecruzamiento.

En general, el grado de insaturación del polietileno depende de las condiciones específicas elegidas para el proceso de polimerización. Esto es cierto para las condiciones de alta presión así como de baja presión. Si, por ejemplo, se produce el polietileno por polimerización de radicales libres (el denominado polietileno de baja densidad, PEBD) , el número de dobles enlaces en el polímero habitualmente es bastante bajo. Sin embargo, en muchas situaciones, es deseable usar compuestos de polietileno que tienen un grado de insaturación mayor que puede servir para introducir grupos funcionales en la molécula de polímero o para realizar el entrecruzamiento del polímero.

En el documento WO 93/08222, un polietileno de baja densidad (PEBD) insaturado que tenía propiedades de entrecruzamiento mejoradas se preparó mediante polimerización de radicales libres a alta presión de etileno y un tipo específico de comonómeros poliinsaturados. La cantidad aumentada de insaturación del copolímero de PEBD aumenta la actividad de entrecruzamiento cuando se combina con el agente de entrecruzamiento.

El entrecruzamiento se puede efectuar añadiendo agentes formadores de radicales libres como peróxidos al material polimérico antes de o durante la extrusión. El agente formador de radicales libres preferiblemente debe permanecer estable durante la extrusión realizada a una temperatura lo suficientemente baja para minimizar la descomposición temprana del peróxido pero lo suficientemente alta para obtener una fusión y homogenización adecuadas. Además, el agente de entrecruzamiento se debe descomponer en un paso de entrecruzamiento posterior a temperatura elevada. Si, por ejemplo, ya se descompone una cantidad significativa de peróxido en el extrusor, iniciando de esta manera el entrecruzamiento prematuro, esto producirá la formación de la denominada “abrasión”, es decir, inhomegeneidad, desigualdad de la superficie y posiblemente descoloración en las diferentes capa del cable resultante. Por tanto, se debe evitar cualquier descomposición significativa de los agentes formadores de radicales 45 libres durante la extrusión.

Por otra parte, el tratamiento térmico a la temperatura elevada de la capa de polietileno extrusado debe producir alta velocidad de entrecruzamiento y alta eficacia de entrecruzamiento, para obtener una composición que muestra resistencia mejorada a la tensión térmica y mecánica. Por tanto, debe haber un buen equilibrio entre eficacia de entrecruzamiento y supresión de la abrasión en la composición.

El documento EP 1 695 996 describe una composición polimérica entrecruzable que comprende una poliolefina insaturada, un agente de entrecruzamiento y además un retardador de abrasión para reducir la formación de abrasión en la composición durante la extrusión manteniendo una alta velocidad de entrecruzamiento.

Además, es estado de la técnica que para evitar el entrecruzamiento prematuro, pero aumentar la procesabilidad del compuesto, se deben usar composiciones que tienen tiempos de abrasión más altos. Para aumentar el tiempo de abrasión de una composición también se sabe que con el fin de resolver este problema técnico, se podrían utilizar peróxidos orgánicos que tienen una semivida más larga; sin embargo, esto produce tiempo de curado que son demasiado largos para alcanzar el curado completo. Por tanto, se añaden aditivos que disminuyen el tiempo de curado en la mezcla de peróxidos.

Por ejemplo, el documento EP 0 785 229 describe una composición peroxídica resistente a la abrasión utilizable para el curado de elastómeros y poliolefinas que comprende un peróxido, un derivado de hidroquinona como 65 retardador de abrasión y un promotor de curado.

Por tanto, el objeto de la presente invención es proporcionar una composición polimérica adecuada para artículos multicapa, en particular para aplicaciones de cables, que muestra resistencia mejorada a la formación de abrasión manteniendo un alto grado de entrecruzamiento, y por tanto, para obtener una composición entrecruzada que tiene propiedades finales mejoradas.

Este objeto se puede lograr mediante una composición de polietileno y el proceso como se definen en las reivindicaciones.

La composición de polietileno entrecruzable según la presente invención comprende 10

(i) un polietileno insaturado que tiene una cantidad total de dobles enlaces carbono-carbono/1000 átomos de carbono de al menos 0, 1, y

(ii) una mezcla de agentes de entrecruzamiento que comprende un primer peróxido que es 1, 3 1, 4-bis (tertbutilperoxiisopropil) -benceno y un segundo peróxido que es dicumilperóxido, en donde el primer peróxido

tiene una temperatura de semivida de 10 horas que es de 1 a 10 grados mayor que la del segundo peróxido controlado por calorimetría diferencial de barrido-seguimiento de la actividad térmica (DSC-TAM) en donde el peróxido probado se diluye a una concentración de 0, 1 molar en dodecano,

y en donde dicho primer peróxido está presente en un cantidad de al menos el 8% en peso basado en la 20 cantidad total del primer y segundo peróxidos de la mezcla de agentes de entrecruzamiento.

Un aspecto de la invención mediante el uso de mezclas de peróxidos es reducir la concentración de cada producto de descomposición de peróxidos. Esto disminuirá la fuerza motriz para la migración de cada sustancia de descomposición del peróxido.

Otro aspecto de la invención mediante el uso de mezclas de peróxidos es que la semivida de la mezcla se puede adaptar mediante las concentraciones de los componentes de modo que satisface necesidades específicas, comparado con el uso de los peróxidos puros donde la semivida es fija.

En la figura 1 se muestra el comportamiento de abrasión del polímero 1 probado en combinación con una mezcla de agentes de entrecruzamiento que contienen 1, 3 1, 4-bis (tert-butilperoxiisopropil) -benceno en combinación con dicumilperóxido (rombos) o 2, 5-dimetil-2, 5-di (t-butilperoxi) hexano en combinación con dicumilperóxido (triángulos) (prueba de abrasión de Monsanto) .

La figura 2 muestra los resultados de prueba de la prueba de curado de Göttfert usando como muestras de prueba polímero 1 en combinación con una mezcla de agentes de entrecruzamiento que contienen 1, 3 1, 4-bis (tertbutilperoxiisopropil) -benceno en combinación con dicumilperóxido (rombos) o 2, 5-dimetil-2, 5-di (t-butilperoxi) hexano en combinación con dicumilperóxido (triángulos) .

La descripción posterior de los polímeros preferibles se prefiere para la composición polimérica de la invención y para el método de entrecruzamiento de la invención.

La presente invención se refiere a una composición de polietileno entrecruzable que comprende un polietileno insaturado, donde en el presente documento el término “polietileno” se pretende que signifique tanto un homo-como 45 un copolímero, por ejemplo, un homo-y copolímero de etileno. El copolímero de etileno puede contener uno o más comonómero (s) según lo cual el etileno formará el contenido de monómero principal presente en cualquier polietileno.

Como se sabe bien, el término “comonómero” se refiere a unidades comonoméricas copolimerizables.

Donde el polietileno es un copolímero de etileno con al menos un comonómero, entonces los comonómeros adecuados se seleccionan de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una composición de polietileno entrecruzable, que comprende 5

(i) un polietileno insaturado que tiene una cantidad total de dobles enlaces carbono-carbono/1000 átomos de carbono de al menos 0, 1, y

(ii) una mezcla de agentes de entrecruzamiento que comprende un primer peróxido que es 1, 3 1, 4-bis (tert-butilperoxiisopropil) -benceno (CAS RN: 25155-25-3) y un segundo peróxido que es

dicumilperóxido, en donde el primer peróxido tiene una temperatura de semivida de 10 horas que es de 1 a 10 grados mayor que la del segundo peróxido controlado por calorimetría diferencial de barrido-seguimiento de la actividad térmica (DSC-TAM) en donde el peróxido probado se diluye a una concentración de 0, 1 molar en dodecano, y

en donde el dicho primer peróxido está presente en una cantidad de al menos el 8% en peso basado en la cantidad total del primer y segundo peróxido de la mezcla de agentes de entrecruzamiento.

2. La composición de polietileno entrecruzable según la reivindicación 1, en donde la mezcla de agentes de entrecruzamiento comprende además aditivo (s) seleccionado (s) del grupo que consiste en potenciador (es) de 20 entrecruzamiento, antioxidante (s) , estabilizante (s) , negro (s) de carbón y combinaciones de los mismos.

3. La composición de polietileno entrecruzable según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde la composición de polietileno entrecruzable comprende desde 0, 05 hasta el 5, 0% en peso de la mezcla de agentes de entrecruzamiento.

4. La composición de polietileno entrecruzable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el polietileno insaturado se usa en una cantidad desde el 95 hasta el 99, 7% en peso basado en la composición de polietileno entrecruzable total.

5. Una composición de polietileno entrecruzada, preparada mediante tratamiento de la composición de polietileno según cualquiera de las reivindicaciones 1-4 en condiciones de entrecruzamiento.

6. Un proceso para la preparación de una composición de polietileno entrecruzada, en donde la composición de polietileno entrecruzable según cualquiera de las reivindicaciones 1-4 se trata en condiciones de 35 entrecruzamiento.

7. Un artículo multicapa, que tiene al menos una capa que comprende la composición de polietileno entrecruzable según cualquiera de las reivindicaciones 1-4.

8. El artículo multicapa según la reivindicación 7, en donde el artículo es un cable de energía eléctrica.

9. Un proceso para la producción de un artículo multicapa, en donde la composición de polietileno entrecruzable según cualquiera de las reivindicaciones 1-4 se aplica como una o más capas sobre un sustrato mediante extrusión.

10. El proceso según la reivindicación 9, en donde el artículo multicapa es un cable de energía eléctrica y la composición de polietileno entrecruzable se aplica sobre el conductor metálico y/o al menos una capa de recubrimiento del mismo.

11. Un proceso según la reivindicación 10, en donde el cable de energía eléctrica se trata en condiciones de entrecruzamiento de modo que las capas que comprenden la composición de polietileno entrecruzable según cualquiera de las reivindicaciones 1-4 se entrecrucen.


 

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