ES2138357T5

ES2138357T5 - Uso de composiciones de poliolefina como forro exterior de cables.

Info

Publication number: ES2138357T5
Application number: ES96923157T
Authority: ES
Inventors: Laila Rogestedt; Hans-Bertil Martinsson; Markku Asumalathi; Jari Aarila
Original assignee: Borealis Polymers Oy
Current assignee: Borealis Polymers Oy
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: BR9609621A; DE69604296D1; WO1997003124A1; AU693784B2; US6329054B1; ZA965857B; JPH10511734A; IN187867B; EP0837905B2; HUP9802544A2; CZ291053B6; UA68329C2; CN1094138C; PL324435A1; JP3088467B2; SE9502508L; SE504455C2; AR002792A1; DE69604296T3; PL185886B1

Abstract

SE DESCRIBEN UNA COMPOSICION PARA VAINA DE CABLEADO Y SU USO COMO VAINA EXTERNA PARA UN CABLE DE DISTRIBUCION DE CORRIENTE ELECTRICA O UN CABLE DE COMUNICACION. LA COMPOSICION PARA VAINA DE CABLEADO ES UNA MEZCLA MULTIMODAL, PREFERENTEMENTE BIMODAL, DE POLIMEROS DE OLEFINA, PREFERENTEMENTE PLASTICOS ETILENICOS, CON UNA DENSIDAD DE APROXIMADAMENTE 0.915-0.955 G/CM SUP,3} Y UN COEFICIENTE DE FLUIDEZ DE APROXIMADAMENTE 0.1-0.3 G/10 MIN, INCLUYENDO DICHA MEZCLA DE POLIMEROS DE OLEFINA AL MENOS UN PRIMER Y UN SEGUNDO POLIMEROS DE OLEFINA, DE LOS QUE EL PRIMERO TIENE UNA DENSIDAD Y UN COEFICIENTE DE FLUIDEZ SELECCIONADOS DE ENTRE (A) APROXIMADAMENTE 0.930-0.975 G/CM SUP,3} Y APROXIMADAMENTE 50-2000 G/10 MIN Y (B) APROXIMADAMENTE 0.88-0.93 G/CM SUP,3} Y APROXIMADAMENTE 0.1-0.8 G/10 MIN. PREFERENTEMENTE, LA MEZCLA DE POLIMEROS OLEFINICOS HA SIDO OBTENIDA POR POLIMERIZACION CON UN CATALIZADOR DE COORDINACION DE AL MENOS UNA AL} - OLEFINA EN VARIAS ETAPAS, PREFERENTEMENTE DOS ETAPAS CONSISTENTES ENREACTOR DE CIRCULACION / REACTOR EN FASE GAS O REACTOR EN FASE GAS / REACTOR DE CIRCULACION, MEDIANTE POLIMERIZACION O COPOLIMERIZACION DE ETILENO EN LA PRIMERA ETAPA Y COPOLIMERIZACION DE ETILENO CON BUTENO, 4 - METIL - 1 PENTENO, 1 - HEXENO O 1 - OCTENO EN LA SEGUNDA ETAPA.

Description

Uso de composiciones de poliolefina como forro exterior de cables.

La presente invención se refiere al uso de una composición para forro de cables como forro exterior de un cable de transmisión de energía eléctrica o de un cable de comunicaciones.

Los cables, refiriéndose a cables de transmisión de energía eléctrica para alto voltaje, medio voltaje y bajo voltaje, y a cables de comunicaciones, tales como cables ópticos cables coaxiales y cables de conductores pareados, generalmente comprenden un alma circundada por un forro que comprende una o más capas. La capa más exterior se denomina forro exterior o capa de forro y hasta hoy día se fabrica de material polímero, preferiblemente plástico de etileno. Los campos altamente diversos de aplicación para diversas clases de cables, tales como cables para telecomunicaciones, que incluyen cables de cobre convencionales y cables de fibras ópticas, así como cables para transmisión de energía eléctrica, dan lugar a que el material de forro ha de satisfacer un número de exigencias de propiedades que en algunos aspectos son contradictorias. Y así, propiedades importantes de materiales para forro de cables son buena aptitud para ser elaborados, es decir, debería ser fácil elaborar el material en un amplio intervalo de temperaturas, baja contracción, alta resistencia mecánica, alto acabado superficial, así como alta resistencia a la fisura por tensiones en medio activo (RFTMA). Puesto que, hasta la fecha, ha sido difícil o incluso imposible cumplir todos estos requisitos de propiedades, los materiales de forro de la técnica anterior han sido el resultado de compromiso, de manera que en un aspecto se han conseguido buenas propiedades, a costa de peores propiedades en algún otro aspec-
to.

Por tanto, debería ser altamente ventajoso si este compromiso en cuanto a las propiedades de materiales para forro de cables se pudiera reducir o incluso eliminar. En particular, debería ser ventajoso si se fuera capaz de mejorar la RFTMA del material y reducir la contracción para una aptitud para ser elaborado dada.

La presente invención consigue este objetivo mediante el uso de una composición para forro de cables que, en lugar del plástico de polietileno unimodal usado en composiciones para forro de cables, comprende una mezcla de polímeros de olefinas multimodal, que tiene ciertos valores dados de densidad y de velocidad de flujo de la masa fundida, tanto con respecto a la mezcla de polímeros como con respecto a los polímeros que forman parte de ella.

La presente invención se refiere al uso de una composición para forro de cables como forro exterior para un cable de transmisión de energía eléctrica o un cable de comunicaciones, caracterizado por que la composición consiste en una mezcla bimodal de polímeros de olefinas obtenida por polimerización de al menos una \alpha-olefina en dos etapas y que tiene una densidad de 0,915-0,955 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de la masa fundida de 0,1-3,0 g/10 min, siendo dicha mezcla de polímeros de olefinas una mezcla de dos polímeros de olefinas, en la que un primer polímero de olefina tiene una densidad de 0,930-0,975 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de la masa fundida de 50-2000 g/10 min y un segundo polímero de olefina tiene una densidad de 0,88-0,93 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de la masa fundida de 0,01-0,8 g/10 min y los polímeros individuales de dicha mezcla de polímeros están presentes en una cantidad de más de 10% en peso cada uno.

La invención se refiere también al uso de esta composición para forro de cables como forro exterior para un cable para transporte de energía eléctrica o un cable de comunicaciones.

Aspectos característicos adicionales y ventajas de la invención aparecerán a partir de la siguiente descripción y de las reivindicaciones anexas.

No obstante, antes de describir la invención con más detalle, se deberían definir unas pocas expresiones claves.

La expresión "modalidad" de un polímero significa la estructura de la distribución del peso molecular del polímero, es decir, el aspecto de la curva que representa el número de moléculas en función del peso molecular. Si la curva exhibe un máximo, el polímero se denomina "unimodal", en tanto que si la curva exhibe un máximo muy ancho o dos o más máximos y el polímero contiene dos o más fracciones, el polímero se denomina "bimodal", "multimodal", etc. En adelante, todos los polímeros cuyas curvas de distribución de pesos moleculares sean muy anchas o tengan más de un máximo se denominarán "multimodales".

La velocidad de flujo de la masa fundida (VFMF) de un polímero se determina de acuerdo con ISO 1133, condición 4, y es equivalente a la expresión "índice de fluidez" usado con anterioridad. La velocidad de flujo de la masa fundida, que se expresa en g/10 min, es indicación de la aptitud para fluir y, por tanto, de la aptitud para ser elaborado del polímero. Cuanto mayor es la velocidad de flujo de la masa fundida, más baja es la viscosidad del polímero.

Con la expresión "resistencia a la fisura por tensiones en medio activo" se quiere expresar la resistencia del polímero a la formación de fisuras por la acción de esfuerzos mecánicos y de un reactivo en forma de tensioactivo. La RFTMA se determina de acuerdo con ASTM D 1693 A, siendo Igepal CO-630 el reactivo empleado.

Con la expresión "plástico de etileno" se quiere expresar un plástico basado en polietileno o copolímeros de etileno, constituyendo el monómero de etileno la mayor parte de la masa.

Según se indica precedentemente, la composición para forro de cables se distingue por el hecho de que comprende una mezcla de polímeros de olefinas multimodal de densidad y velocidad de flujo de la masa fundida especificadas.

Anteriormente se sabía producir polímeros de olefinas multimodales, en particular bimodales, en dos o más reactores conectados en serie. Como ejemplos de esta técnica anterior, se pueden mencionar los Documentos EP 040 992, EP 041 796, EP 022 376 y WO 92/12182, que se incorporan a la presente memoria descriptiva a título de referencia en relación con la producción de polímeros multimodales. De acuerdo con estas referencias, todas y cada una de las etapas de polimerización se pueden llevar a cabo en fase líquida, suspensión o fase gaseosa.

El Documento US 4 547 551 describe mezclas mecánicas de polímeros de un polímero de etileno de alto peso molecular y un polímero de etileno de bajo peso molecular. No describe un procedimiento de polimerización de dos etapas para la producción de la composición de polímeros. Las composiciones son primariamente para la preparación de películas.

De acuerdo con la presente invención, las principales etapas de polimerización preferiblemente se llevan a cabo en forma de una combinación de polimerización en suspensión/polimerización en fase gaseosa o polimerización en fase gaseosa/polimerización en fase gaseosa. La polimerización en suspensión preferiblemente se lleva a cabo en el denominado reactor de bucle. El uso de polimerización en suspensión en un reactor de tanque agitado no se prefiere en la presente invención, ya que tal método no es suficientemente flexible para la producción de la composición de la invención y presenta problemas de insolubilidad. Con el fin de producir la composición de la invención de mejores propiedades, se requiere un método flexible. Por esta razón, se prefiere que la composición se produzca en dos etapas de polimerización principales, en una combinación de reactor de bucle/reactor de fase gaseosa o reactor de fase gaseosa/reactor de fase gaseosa. Se prefiere especialmente que la composición se produzca en dos etapas principales de polimerización, en cuyo caso la primera etapa se realiza en forma de polimerización en suspensión en un reactor de bucle y la segunda etapa se lleve a cabo en forma de polimerización en fase gaseosa en un reactor de fase gaseosa. Opcionalmente, las etapas de polimerización principales pueden ir precedidas por una pre-polimerización, en cuyo caso se produce hasta 20% en peso, preferiblemente 1-10% en peso, de la cantidad total de polímeros. En general, esta técnica da lugar a una mezcla de polímeros multimodal por polimerización con ayuda de un catalizador de cromo, metaloceno o de Ziegler-Natta en varios reactores de polimerización sucesivos. En la producción de, por ejemplo, un plástico de etileno bimodal, que de acuerdo con la invención es el polímero preferido, un primer polímero de etileno se produce en un primer reactor bajo ciertas condiciones con respecto a la composición de monómero, presión del gas hidrógeno, temperatura, presión, y así sucesivamente. Después de la polimerización en el primer reactor, la mezcla de reacción que incluye el polímero producido se alimenta a un segundo reactor, en donde tiene lugar una polimerización posterior en otras condiciones. Usualmente, un primer polímero de alta velocidad de flujo de la masa fundida (peso molecular bajo) y con una adición moderada o pequeña de comonómero, o nada de tal adición, se produce en el primer reactor, en tanto que un segundo polímero de baja velocidad de flujo de la masa fundida (alto peso molecular) se produce en el segundo reactor. Como comonómero, comúnmente se hace uso de otras olefinas que contienen hasta 12 átomos de carbono, tales como \alpha-olefinas que contienen 3-12 átomos de carbono, por ejemplo, propeno, buteno, 4-metil-1-penteno, hexeno, octeno, deceno, etc., en la copolimerización de etileno. El producto final resultante comprende una mezcla íntima de los polímeros de los dos reactores, formando las curvas de distribución de pesos moleculares diferentes de estos polímeros juntos, una curva de distribución de pesos moleculares que tiene un máximo ancho o dos máximos, es decir, el producto final es una mezcla polímera bimodal. Puesto que polímeros multimodales, y especialmente bimodales, preferiblemente polímeros de etileno, y su producción pertenece a la técnica anterior, no se necesita ninguna descripción detallada en la presente memoria descriptiva, pero se hace referencia a las especificaciones precedentes.

Se debería señalar aquí que, en la producción de dos o más componentes polímeros en un número correspondiente de reactores conectados en serie, es solamente en el caso del componente producido en la primera etapa del reactor y en el caso del producto final que la velocidad de flujo de la masa fundida, la densidad y las otras propiedades se pueden medir directamente sobre el material separado. Las propiedades correspondientes de los componentes polímeros producidos en etapas de reactor siguientes a la primera etapa solamente se pueden determinar indirectamente sobre la base
de los valores correspondientes de los materiales introducidos en, y descargados de, las etapas de reactor respectivas.

Aun cuando polímeros multimodales y su producción son conocidos per se, sin embargo no se conoce previamente usar tales mezclas polímeras multimodales en composiciones para forro de cables. Sobre todo, no se conoce previamente usar en este contexto mezclas polímeras multimodales que tengan valores específicos de densidad y velocidad de flujo de la masa fundida según se requieren en la presente invención.

Según se alude precedentemente, se prefiere que la mezcla de polímeros de olefinas multimodal en la composición para forro de cables sea una mezcla polímera bimodal. También se prefiere que esta mezcla polímera bimodal se haya producido por polimerización como precedentemente en condiciones de polimerización diferentes en dos o más reactores de polimerización conectados en serie. Debido a la flexibilidad con respecto a las condiciones de reacción así obtenida, es lo más preferido que la polimerización se lleve a cabo en un reactor de bucle/un reactor de fase gaseosa, en un reactor de fase gaseosa/un reactor de fase gaseosa o en un reactor de bucle/un reactor de bucle cuando la polimerización de uno, dos o más monómeros de olefinas, comprendiendo las diferentes etapas de polimerización contenidos de comonómero variables. Preferiblemente, las condiciones de polimerización en el método de dos etapas preferido se eligen de manera que un polímero de peso molecular relativamente bajo que tiene un contenido moderado, bajo o, lo que es preferido, nulo de comonómero se produce en una etapa, preferiblemente la primera etapa, debido a un alto contenido de agente transferidor de cadena (gas hidrógeno), en tanto que un polímero de alto peso molecular que tiene un alto contenido de comonómero se produce en otra etapa, preferiblemente en la segunda etapa. Sin embargo, el orden de estas etapas se puede invertir.

Preferiblemente, la mezcla de polímeros de olefinas multimodal es una mezcla de plásticos de polipropileno o, lo que es más preferido, plásticos de etileno. El comonómero o comonómeros en la presente invención se eligen en el grupo que comprende \alpha-olefinas que contienen hasta 12 átomos de carbono, que en el caso de plásticos de etileno significa que el comonómero o comonómeros se eligen de \alpha-olefinas que contienen 3-12 átomos de carbono. Comonómeros especialmente preferidos son buteno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno y 1-octeno.

En vista de lo anterior, una mezcla de plásticos de etileno preferida comprende un homopolímero de etileno de bajo peso molecular mezclado con un copolímero de alto peso molecular de etileno y buteno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno ó 1-octeno.

Las propiedades de los polímeros individuales en la mezcla de polímeros de olefinas se deberían elegir de manera que la mezcla de polímeros de olefinas final tenga una densidad de 0,915-0,955 g/cm^{3}, preferiblemente 0,920-0,950 g/cm^{3}, y una velocidad de flujo de la masa fundida de 0,1-3,0 g/10 min, y preferiblemente 0,2-2,0 g/10 min. De acuerdo con la invención, esto se consigue preferiblemente por la mezcla de polímeros de olefinas según se define en la reivindicación 1 y que comprende un primer polímero de olefina que tiene una densidad de 0,930-0,975 g/cm^{3}, y preferiblemente 0,955-0,975 g/cm^{3}, y una velocidad de flujo de la masa fundida de 50-2.000 g/10 min, preferiblemente 100-1000 g/10 min, y lo más preferiblemente 200-600 g/10 min, y como mínimo un segundo polímero de olefina que tiene tal densidad y tal velocidad de flujo de la masa fundida, que la mezcla de polímeros de olefinas da lugar a la densidad y la velocidad de flujo de la masa fundida indicadas precedentemente.

Si la mezcla de polímeros de olefinas multimodal es bimodal, es decir, es una mezcla de dos polímeros de olefinas (un primer polímero de olefina y un segundo polímero de olefina), produciéndose el primer polímero de olefina en el primer reactor y teniendo la densidad y la velocidad de flujo de la masa fundida indicadas precedentemente, la densidad y la velocidad de flujo de la masa fundida del segundo polímero de olefina, que se produce en la segunda etapa del reactor puede, según se indica precedentemente, determinarse indirectamente sobre la base de los valores de los materiales suministrados a, y descargados de, la etapa del segundo reactor.

En caso de que la mezcla de polímeros de olefinas y el primer polímero de olefina tenga los valores precedentes de densidad y velocidad de flujo del fundido, un cálculo indica que el segundo polímero de olefina producido en la segunda etapa debería tener una densidad del orden de 0,88-0,93 g/cm^{3} y preferiblemente 0,91-0,93 g/cm^{3}, y una velocidad de flujo de la masa fundida del orden de 0,01-0,8 g/10 min, y preferiblemente 0,05-0,3 g/10 min.

Según se sugiere precedentemente, el orden de las etapas se puede invertir, lo que debería significar que, si la mezcla de polímeros de olefinas final tiene una densidad de 0,915-0,955 g/cm^{3}, y preferiblemente 0,920-0,950 g/cm^{3}, y una velocidad de flujo de la masa fundida de 0,1-3,0 g/10 min, y preferiblemente 0,2-2,0 g/10 min, y el primer polímero de olefina producido en la primera etapa tiene una densidad de 0,88-0,93 g/cm^{3}, preferiblemente 0,91-0,93 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de la masa fundida de 0,01-0,8 g/10 min, y preferiblemente 0,05-0,3 g/10 min, entonces el segundo polímero de olefina producido en la segunda etapa de un método de dos etapas, de acuerdo con cálculos como precedentemente, debería tener una densidad del orden de 0,93-0,975 g/cm^{3}, y preferiblemente 0,955-0,975 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de la masa fundida de 50-2000 g/10 min, preferiblemente 100-1.000 g/10 min, y lo más preferiblemente 200-600 g/10 min. Este orden de las etapas en la producción de la mezcla de polímeros de olefinas es, sin embargo, menos preferido.

Con el fin de optimizar las propiedades de la composición de forro de cables, los polímeros individuales en la mezcla de polímeros de olefinas deberían estar presentes en tal relación de pesos que las propiedades apuntadas, aportadas por los polímeros individuales se consigan también en la mezcla de polímeros de olefinas final. Como resultado, los polímeros individuales no deberían estar presentes en cantidades tan pequeñas, tales como 10% en peso o inferiores, que no afecten a las propiedades de la mezcla de polímeros de olefinas. Para ser más específicos, se prefiere que la cantidad de polímero de olefina que tiene una alta velocidad de flujo de la masa fundida (bajo peso molecular) integre como mínimo 25% en peso pero no más de 75% en peso del polímero total, preferiblemente 35-55% en peso del polímero total, para optimizar por ello las propiedades del producto final.

El uso de mezclas de polímeros de olefinas multimodales del tipo descrito precedentemente da lugar a composiciones para forro de cables que tienen propiedades mucho mejores que las composiciones para forro de cables convencionales, especialmente en lo que respecta a contracción, RFTMA y aptitud para ser elaboradas. En particular, la menor contracción de la composición para forro de cables de la invención es una gran ventaja.

Según se sugiere precedentemente, la composición para forro de cables se puede usar para producir forros exteriores para cables, que incluyen cables para el transporte de energía eléctrica así como cables para comunicaciones. Entre los cables para el transporte de energía eléctrica, los forros exteriores se pueden producir ventajosamente a partir de la composición para forro de cables de acuerdo con la invención; se puede hacer mención de cables para alto voltaje, cables para medio voltaje y cables para bajo voltaje. Entre los cables para comunicaciones, los forros exteriores se pueden fabricar ventajosamente a partir de la composición para forro de cables de acuerdo con la invención, pudiéndose mencionar los cables de conductores pareados, cables coaxiales y cables ópticos.

A continuación se exhiben unos pocos Ejemplos no restrictivos que pretenden elucidar más la invención y sus ventajas.

Ejemplo 1

En una planta de polimerización que comprende un reactor de bucle conectado en serie a un reactor de fase gaseosa y que incluye la utilización de un catalizador Ziegler-Natta, un plástico de etileno bimodal se polimerizó en las condiciones siguientes:

Primer reactor

Reactor de bucle

En este reactor, un primer polímero (Polímero 1) se produjo por polimerización de etileno en presencia de hidrógeno (relación molar de hidrógeno a etileno = 0,38:1). El homopolímero de etileno resultante tenía un valor de VFMF de 492 g/10 min y una densidad de 0,975 g/cm^{3}.

Segundo reactor

Reactor de fase gaseosa

En este reactor, un segundo polímero (Polímero 2) se produjo por polimerización de etileno y buteno (relación molar en la fase gaseosa de buteno a etileno = 0,22:1, de hidrógeno a etileno = 0,03:1). El copolímero resultante de etileno y buteno estaba en forma de una mezcla íntima con el homopolímero de etileno del primer reactor, siendo la relación en peso de Polímero 1 a Polímero 2 de 45:55.

La mezcla bimodal de Polímero 1 y Polímero 2 tenía una densidad de 0,941 g/cm^{3} y un valor de VFMF de 0,4 g/10 min. Después de la formación de un compuesto con negro de carbono, se obtuvo un producto final que comprendía 2,5% de su peso, dando lugar a una densidad final de 0,951 g/cm^{3}. Este producto final se denominará en lo sucesivo Plástico de Etileno Bimodal 1.

El Plástico de Etileno Bimodal 1 se usó como composición para forro de cables, y las propiedades de esta composición se determinaron y compararon con las de una composición para forro de cables convencional de plástico de etileno unimodal (Referencia 1). La Referencia 1 tenía una densidad de 0,941 g/cm^{3} (después de la formación de un compuesto con un contenido de negro de carbono de 2,5% en peso y una densidad de 0,951 g/cm^{3}) y un valor de VFMF de 0,24 g/10 min.

En este Ejemplo, así como en los Ejemplos siguientes, la contracción de la composición producida se determinó de acuerdo con un método (denominado en lo sucesivo UNI-5079) que se había desarrollado con el fin de evaluar la tendencia a la contracción de materiales para forro. La contracción se determina de la manera siguiente.

Las muestras de cables para la evaluación se extruyeron como sigue.

\vskip1.000000\baselineskip

1

\vskip1.000000\baselineskip

La contracción, en porcentaje, se mide después de 24 h en un recinto a temperatura constante (+23ºC) así como después de 24 h a la temperatura de +100ºC.

Se miden muestras de cable que miden aproximadamente 40 cm. Convenientemente, la muestra de cable se marca de manera que después de los acondicionamientos se puedan llevar a cabo mediciones en el mismo punto sobre la muestra de cable.

Si se descubre que la muestra se contrae durante la medición, en primer lugar se han de hacer marcas de aproximadamente 40 cm. A continuación, se corta la longitud y se vuelve a medir. Se toman dos muestras de cada cable que se ha de someter al análisis. Las muestras se colocan en el recinto a temperatura constante durante 24 h, después de lo cual se miden, y se calcula el valor de la contracción en porcentaje.

Después, todas las muestras se colocan sobre un lecho de talco a +100ºC durante 24 h. Luego se miden las muestras, y el valor de contracción total en tanto por ciento se calcula sobre la base de la longitud inicial.

Los resultados de las mediciones se representan en la Tabla 1 a continuación.

TABLA 1

2

Es evidente, de los valores expresados en la Tabla 1, que el material para forro exhibe mejores propiedades en relación con la contracción, especialmente a temperatura ambiente, y con la resistencia a la fisura por tensiones en medio activo (RFTMA). Las propiedades de resistencia a la tracción del material para forro están al mismo nivel con los de Referencia 1. También la aptitud para ser elaborado, que se puede deducir del valor de la VFMF, del material de forro de acuerdo con la invención es tan buena como la de la Referencia 1. Se debería destacar que, mientras el material de forro de Referencia 1 tiene buenas propiedades de elaboración obtenidas a costa de malas propiedades de contracción, especialmente a temperatura ambiente, el material de forro tiene buenas propiedades de elaboración así como buenas propiedades de contracción (baja). Esto es una considerable ventaja, que se incrementa por las mejores propiedades de RFTMA del material de forro.

Ejemplo 2

En la planta de polimerización del Ejemplo 1, un plástico de etileno bimodal se produjo en las condiciones siguientes.

Primer reactor

Reactor de bucle

En este reactor, un primer polímero (Polímero 1) se produjo por polimerización de etileno en presencia de hidrógeno (relación molar de hidrógeno a etileno = 0,38:1). El homopolímero de etileno resultante tenía un valor de velocidad de flujo de la masa fundida de 444 g/10 min y una densidad de 0,975 g/cm^{3}.

Segundo reactor

Reactor de fase gaseosa

En este reactor, un segundo polímero (Polímero 2) se produjo por polimerización de etileno y buteno (relación molar de buteno a etileno = 0,23:1; relación molar de hidrógeno a etileno = 0,09:1). El copolímero resultante de etileno y buteno estaba presente en forma de una mezcla íntima con homopolímero de etileno del primer reactor, siendo la relación en peso del Polímero 1 al Polímero 2 de 40:60.

La mezcla bimodal del Polímero 1 y del Polímero 2, que constituía el producto final, tenía una densidad de 0,941 g/cm^{3} (después de la adición de 2,5% en peso de negro de carbono, 0,951 g/cm^{3}) y un valor de VFMF de 1,4 g/10 min. En lo que sigue, este producto final se designará en adelante Plástico de Etileno Bimodal 2.

De manera similar, aún se produjo otro plástico de etileno bimodal (denominado en adelante Plástico de Etileno Bimodal 3), siendo la relación molar de hidrógeno a etileno en el primer reactor de 0,39:1, y teniendo el homopolímero de etileno resultante (Polímero 1) en el primer reactor, un valor de VFMF de 468 g/10 min y una densidad de 0,962 g/cm^{3}. En el segundo reactor, se produjo un copolímero de etileno y buteno (Polímero 2), siendo la relación molar de buteno a etileno de 0,24:1, y siendo la relación molar de hidrógeno a etileno de 0,07:1. La relación en peso de Polímero 1 a Polímero 2 fue 45:55. El producto final (Plástico de Etileno Bimodal 4) tenía una densidad de 0,941 g/cm^{3} (después de producir un compuesto con 2,5% en peso de negro de carbono, 0,951 g/cm^{3}) y un valor de VFMF de 1,3 g/10 min.

Plástico de Etileno Bimodal 2 y Plástico de Etileno Bimodal 3 se usaron como composiciones de forro de cables, y las propiedades de estas composiciones se determinaron y compararon con las de una composición de forro de la técnica anterior (Referencia 2). La Referencia 2 era una composición especial destinada a uso en casos en los que se requiere contracción particularmente baja, tal como aplicaciones para fibra óptica, y esta composición comprendía una mezcla fundida de una fracción de polietileno que tenía una densidad de 0,960 g/cm^{3} y un valor de VFMF de 1,0 g/10 min, y otra fracción de polietileno que tenía una densidad de 0,920 g/cm^{3} y un valor de VFMF de 1,0 g/10 min. Esto dio lugar a un producto final que tenía una densidad de 0,943 g/cm^{3}después de la adición de 2,5% en peso de negro de carbono, 0,953 g/cm^{3}) y un valor de VFMF de 1,7 g/10 min.

Los resultados de las mediciones de las propiedades de las tres composiciones para forro de cables se representan en la Tabla 2 siguiente.

TABLA 2

3

Como es evidente por la Tabla 2, el material de forro especial (Referencia 2) de la técnica anterior tiene buenas propiedades de contracción a temperatura ambiente. Sin embargo, las propiedades de contracción de la Referencia 2 se han conseguido a costa de malas propiedades de elaboración, como aparece a partir de, inter alia, los malos valores del acabado superficial. En general, el material de forro de la Referencia 2 solamente se pueden elaborar en una estrecha "ventana de elaboración", es decir, en estrechos intervalos en cuanto a los parámetros de elaboración. En contraste con la Referencia 2, los materiales de forro (Plásticos de Etileno Bimodal 2 y 3) exhiben tan buenas propiedades de contracción como Referencia 2, aunque presentando mejores propiedades de elaboración (ventana de elaboración más amplia), que supone una mejor superficie de acabado del forro de cables. Además, los materiales para forro exhiben mucho mejor resistencia a la fisura por tensiones en medio activo (RFTMA) y también presentan buena resistencia a la rotura en tracción.

Ejemplo 3

En la planta de polimerización usada en los Ejemplos 1 y 2, un plástico de etileno bimodal (Plástico de Etileno 4) se produjo en las condiciones siguientes.

Primer reactor

Reactor de bucle

En este reactor, un primer polímero (Polímero 1) se produjo por polimerización de etileno en presencia de 1-buteno e de gas hidrógeno (relación molar de 1-buteno:gas hidrógeno:etileno = 1,74:0,22:1). El Polímero 1 tenía un valor de VFMF de 310 g/10 min y una densidad de 0,939 g/cm^{3}.

Segundo reactor

Reactor de fase gaseosa

El polímero del reactor de bucle se transfirió al reactor de fase gaseosa, donde se llevó a cabo la polimerización posterior de etileno con 1-buteno en presencia de gas hidrógeno (relación molar 1-buteno:gas hidrógeno:etileno = 0,80:0,02:1), que dio lugar a un nuevo componente polímero (Polímero 2). La relación en peso de Polímero 1 a Polímero 2 fue 42:58. El valor de VFMF del producto final resultante fue 0,3 g/10 min, y la densidad fue 0,922 g/cm^{3}.

Excelentes propiedades mecánicas, buena RFTMA así como buenas propiedades de contracción se consiguieron también en este caso, en el que ambos componentes polímeros comprendían 1-buteno como comonómero, como es evidente a partir de la Tabla 3 siguiente.

TABLA 3

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
  Propiedades del material  \+  \hskip3cm  \+
 Plástico de etileno 4 \cr  Resistencia a rotura en tracción \+
\+ 25,9 MPa\cr  Alargamiento en rotura \+ \+ 905%\cr  RFTMA \+ \+
0/2000 h\cr  Contracción:\+\+\cr   \hskip0.35cm a 23ºC/24 h
\+ \+ 0%\cr   \hskip0.35cm a 100ºC/24 h \+ \+
0%\cr}

Claims

1. El uso de una composición para forro de cables, como forro exterior para un cable de transmisión de energía eléctrica o de comunicaciones, caracterizado porque la composición consiste en una mezcla bimodal de polímeros de olefinas obtenida por polimerización de al menos una \alpha-olefina en dos etapas y que tiene una densidad de 0,915-0,955 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de la masa fundida de 0,1-3,0 g/10 min, siendo dicha mezcla de olefina una mezcla de dos polímeros de olefinas, en la que un primer polímero de olefina tiene una densidad de 0,930-0,975 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de la masa fundida de 50-2000 g/10 min y un segundo polímero de olefina tiene una densidad de 0,88-0,93 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de la masa fundida de 0,01-0,8 g/10 min y los polímeros individuales de dicha mezcla de polímeros están presentes en una cantidad de más de 10% en peso cada uno.

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de polímeros de olefinas tiene una densidad de 0,920-0,950 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de la masa fundida de 0,2-2,0 g/10 min, y por que el primer polímero de olefina tiene una densidad de 0,955-0,975 g/cm^{3} y una velocidad de flujo de la masa fundida de 100-1000 g/10 min.

3. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la composición para forro de cables se ha obtenido mediante polimerización catalizada de coordinación, en al menos dos etapas, de etileno y, en al menos una etapa, un comonómero de \alpha-olefina que contiene 3-12 átomos de carbono.

4. Uso según la reivindicación 3, caracterizado porque las etapas de polimerización se han llevado a cabo en forma de polimerización en suspensión, polimerización en fase gaseosa o su combinación.

5. Uso según la reivindicación 4, caracterizado porque la polimerización en suspensión se ha llevado a cabo en un reactor de bucle.

6. Uso según la reivindicación 5, caracterizado porque la polimerización se ha llevado a cabo en un procedimiento de reactor de bucle/reactor de fase gaseosa en como mínimo un reactor de bucle seguido por como mínimo un reactor de fase gaseosa.

7. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la composición para forro de cables es una mezcla bimodal de plásticos de etileno.

8. Uso según la reivindicación 7, caracterizado porque el primer plástico de etileno supone 25-75% en peso de la cantidad total de polímeros en la composición.