KR20240041977A - 크로토페논 화합물을 함유하는 폴리올레핀 제형 - Google Patents
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Abstract
폴리올레핀 제형은 (A) 폴리올레핀 중합체 및 (B) 출원 명세서에 기재된 화학식 (I)의 크로토페논 화합물을 포함한다. 또한, 이로부터 제조된 가교된 생성물; 이의 제조 방법 및 사용 방법; 및 이를 함유하는 물품.
Description
본 기술 분야는 전선 및 케이블용 폴리올레핀 제형을 포함한다.
본 기술 분야의 특허는 미국 특허 US3413263호, 미국 특허 US6696154B2호, 미국 특허 US8680399B2, 미국 특허 US9133320B2호, 및 미국 특허 US9343198B2호를 포함한다. 본 기술 분야의 특허출원 공개는 유럽 특허출원 공개 EP0111043A1호, 유럽 특허출원 공개 EP2886595호, 영국 특허출원 공개 GB1461331A호, 미국 특허출원 공개 US20160304699A1호, 미국 특허출원 공개 US20160312007A1호, 국제 특허출원 공개 WO2010028721A1호, 국제 특허출원 공개 WO2012044521호, 국제 특허출원 공개 WO2014209661A1호, 및 국제 특허출원 공개 WO2014172107A1호를 포함한다. 이들 공보는 문헌[H. Wagner 및 J. Wartusch, IEEE Trans. Electr. Insul, vol. EI-12, no. 6, December 1977]의 XLPE 케이블 절연체에서의 과산화물 분해 생성물의 중요성에 대한 내용을 포함한다.
절연 전기 전도체는 전형적으로 절연 층으로 피복된 전도성 코어를 포함한다. 전도성 코어는 솔리드 또는 스트랜드(예를 들어, 와이어 번들)일 수 있다. 일부 절연 전기 전도체는 또한 반전도성 층(들) 및/또는 보호 재킷(예를 들어, 권취된 와이어, 테이프 또는 외피(sheath))과 같은 하나 이상의 추가 요소를 포함할 수 있다. 예로는 저전압("LV", > 0 내지 < 5 킬로볼트(㎸)), 중전압("MV", 5 내지 < 69 ㎸), 고전압("HV", 69 내지 230 ㎸) 및 초고전압("EHV", > 230 ㎸) 전력 케이블 및 이의 송전/배전 용도에 사용하기 위한 것을 포함하여 코팅된 금속 와이어 및 전기 전력 케이블이 있다. 전력 케이블 평가는 AEIC/ICEA 사양 및 표준 및/또는 IEC 시험 방법을 사용할 수 있다.
대부분의 고전압 및 초고전압 전력 케이블은 호스트 중합체(host polymer) 및 하나 이상의 첨가제를 포함하는 절연 물질로 구성된 절연 층을 포함한다. 첨가제(들)는 산화방지제, 착색제, 및/또는 장애 아민 안정화제를 포함할 수 있다. 절연 물질의 전기 파괴 강도(electrical breakdown strength)(절연 강도라고도 알려짐)는 특정 전압에서 전력 케이블의 성능에 대한 산업 사양을 충족하기 위해 절연 층이 얼마나 두꺼워야 하는지를 결정한다.
다른 모든 조건이 같다면, 더 높은 전기 파괴 강도를 갖는 절연 물질은 더 얇은 절연 층이 비교되는 더 두꺼운 층과 동일한 전기 파괴 강도를 갖도록 만들 수 있다. 다른 모든 조건이 같다면, 절연 층이 얇아진다는 것은 케이블이 얇아진다는 것을 의미한다. 더 얇은 케이블은 유리하게는 주어진 전기 파괴 강도를 달성하기 위해 단위 케이블 길이당 더 적은 양의 케이블 질량을 사용할 수 있다. 결과적으로, 이것은 표준 크기 케이블 롤에 감을 수 있는 케이블 길이를 유용하게 증가시키다. 케이블이 길수록 2개 이상의 얇은 케이블을 함께 연결하는 데 필요한 조인트 또는 스플라이스 수가 줄어든다. 대안적으로, 더 높은 전기 파괴 강도를 갖는 절연 물질은 동일한 두께를 갖는 절연 층을 가능하게 하므로, 케이블은 동일한 두께를 갖지만 더 큰 전기 파괴 강도를 갖는다. 더 높은 전기 파괴 강도를 갖는 동일한 두께의 케이블은 유리하게는 해당 케이블 구조에서 더 높은 전압의 운반을 가능하게 한다. 더 높은 전압에서 전력을 송전하면 에너지 손실이 줄어든다.
크로토페논 화합물 자체는 하기 구조를 갖는다: .
본 발명자들은 유익한 전압 안정화 효능을 갖는 크로토페논 화합물류를 발견하였다. 호스트 폴리올레핀 중합체가 이들 크로토페논 화합물 중 하나 이상과 함께 제형화될 때, 생성된 폴리올레핀 제형은 (B) 크로토페논 화합물이 없는 호스트 폴리올레핀에 비해 증가된 전기 파괴 강도를 갖는다. 일부 실시형태에서 본 발명의 제형의 전기 파괴 강도는 유리하게는 벤질 및/또는 벤질 유도체를 함유하는 비교 제형보다 더 크다. 본 발명자들은 하기 실시형태를 고려한다.
(A) 폴리올레핀 중합체 및 (B) 하기 화학식 (I)의 크로토페논 화합물을 포함하는 폴리올레핀 제형: (I), (상기 식에서, Ar은 페닐, 알킬페닐, 1-나프틸 또는 2-나프틸이며; R은 (C1-C5)알킬, (C6-C10)알킬, (C11-C20)알킬, 또는 (C21-C40)알킬임).
폴리올레핀 제형의 제조 방법으로서, (A) 폴리올레핀 중합체를 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물과 접촉시킴으로써 제형을 제조하는 방식을 포함하는, 폴리올레핀 제형의 제조 방법.
가교된 폴리올레핀 생성물의 제조 방법으로서, 제형을 경화 조건으로 처리하여 (A) 폴리올레핀 중합체를 가교시킴으로써 가교된 폴리올레핀 생성물을 제조하는 방식을 포함하는, 가교된 폴리올레핀 생성물의 제조 방법.
상기 방법에 의해 제조된 가교된 폴리올레핀 생성물.
폴리올레핀 제형 및/또는 가교된 중합체 생성물을 포함하는 물품.
도 1은 전기 파괴 강도를 측정하기 위한 시험 샘플의 기하학적 구조의 도면이다.
발명의 내용 및 요약서는 본원에서 참고로 포함된다. 실시형태가 이어지며, 이들 중 일부는 쉽게 참조할 수 있도록 넘버링된 양태로 기재된다.
양태 1. (A) 폴리올레핀 중합체 및 (B) 하기 화학식 (I)의 크로토페논 화합물을 포함하는 폴리올레핀 제형: (I), (상기 식에서, Ar은 페닐, 알킬페닐, 1-나프틸 또는 2-나프틸이며; R은 (C1-C5)알킬, (C6-C10)알킬, (C11-C20)알킬, 또는 (C21-C40)알킬임). 구성성분 (A), (B), 및 임의의 선택적 첨가제를 포함하는 폴리올레핀 제형의 총 중량은 100.0 중량%이다. 폴리올레핀 제형은 (B) 크로토페논 화합물이 없는 가교된 (A) 폴리올레핀 중합체에 비해서 증가된 전기 파괴 강도를 갖는다.
양태 2. 양태 1에 있어서, Ar은: (i) 페닐; (ii) 알킬페닐; (iii) 1-나프틸; (iv) 2-나프틸; (v) (i) 및 (ii) 둘 모두; (vi) (i) 및 (iii) 둘 모두; (vii) (i) 및 (iv) 둘 모두; (viii) (ii) 및 (iii) 둘 모두; (ix) (ii) 및 (iv) 둘 모두; (x) (iii) 및 (iv) 둘 모두; 및 (xi) (i), (ii), (iii), 및 (iv) 중 임의의 3개의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 폴리올레핀 제형.
양태 3. 양태 1 내지 2 중 어느 하나에 있어서, R은 메틸 또는 (C2-C5)알킬인, 폴리올레핀 제형.
양태 4. 양태 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, (A) 폴리올레핀 중합체는 저밀도 폴리에틸렌 중합체, 에틸렌/(C4-C20)알파-올레핀 공중합체, 에틸렌/(불포화 카복실산 에스테르) 공중합체, 에틸렌/(모노사이클릭 유기실록산) 공중합체, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌/프로필렌/(디엔 단량체) 삼원공중합체, 및 프로필렌 단독중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는, 폴리올레핀 제형.
양태 5. 양태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 50.0 내지 99.8 중량 퍼센트(중량%)의 (A) 폴리올레핀 중합체; 0.1 내지 10.0 중량%의 (B) 크로토페논 화합물; 및 총 0.1 내지 40 중량%의 적어도 하나의 첨가제를 포함하며, 여기서 각각의 적어도 하나의 첨가제는 구성성분 (A) 및 (B)와 상이하고, 독립적으로: (C) 유기 과산화물; (D) 스코치 방지제(anti-scorch agent); (E) 산화방지제; (F) 충전제; (G) 난연제; (H) 장애 아민 안정화제; (I) 트리 지연제(tree retardant); (J) 메틸 라디칼 제거제; (K) 가교 보조제; (L) 가공 보조제; (M) 착색제; 및 첨가제 (C) 내지 (M) 중 임의의 2개 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리올레핀 제형.
양태 6. 양태 5에 있어서, 85 내지 99.5 중량 퍼센트(중량%)의, 저밀도 폴리에틸렌 중합체인 (A) 폴리올레핀 중합체; 0.5 내지 1.4 중량%의, Ar이 페닐이고 R이 메틸인 화학식 (I)의 화합물인 (B) 크로토페논 화합물; 및 0.1 내지 1.5 중량%의 적어도 하나의 (E) 산화방지제를 포함하는 폴리올레핀 제형.
양태 7. 양태 1 내지 6 중 어느 하나의 폴리올레핀 제형의 제조 방법으로서, (A) 폴리올레핀 중합체를 (B) 크로토페논 화합물, 및, 선택적으로, 적어도 하나의 첨가제와 혼합함으로써 제형을 제조하는 방식을 포함하는 폴리올레핀 제형의 제조 방법. 제조된 제형은 구성성분 (A) 및 (B)의 불균일 또는 균일 블렌드일 수 있다. 접촉 단계는 구성성분 (A)와 (B)를 서로와 접촉하게 하는 것을 포함한다(이들이 이전에 접촉하지 않기 전부터). 접촉 단계는 접촉된 (A)와 (B)를 함께 혼합하여 이들의 균일한 혼합물을 형성하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 방법은 선택적 첨가제 (C) 내지 (M) 중 적어도 하나를 (A) 및 (B)와 혼합하는 것을 추가로 포함한다. 혼합은 구성성분 (B)와 선택적으로 첨가제 (C) 내지 (M) 중 하나 이상을 구성성분 (A)의 용융물에 용융 블렌딩하는 것을 포함할 수 있다. 용융 블렌딩은 폴리올레핀과 첨가제를 용융 혼합하도록 구성된 압출기에서 수행될 수 있다. 생성된 용융 블렌드는 다이를 통해 압출되어 스트랜드를 형성하고, 그 다음 펠릿화되어 펠릿 형태의 폴리올레핀 제형을 제공할 수 있다. 또는 용융 블렌드는 폴리올레핀 제형을 포함하는 제조 물품을 형성하도록 설계된 다이를 통해 압출될 수 있다.
양태 8. 가교된 폴리올레핀 생성물의 제조 방법으로서, 양태 1 내지 6 중 어느 하나의 폴리올레핀 제형을 경화 조건으로 처리하여 (A) 폴리올레핀 중합체를 가교시킴으로써 가교된 폴리올레핀 생성물을 제조하는 방식을 포함하는 가교된 폴리올레핀 생성물의 제조 방법. 경화 조건은 제형을 자외선 광에 노출시키거나 제형을 (C) 유기 과산화물 및, 선택적으로, (K) 가교 보조제와 함께 가열하는 것을 포함할 수 있다. 방법의 실시형태는 (C) 유기 과산화물 및, 선택적으로, (K) 가교 보조제를 포함하는 양태 1 내지 7 중 어느 하나의 폴리올레핀 제형의 실시형태를 가열하여 (A) 폴리에틸렌 중합체를 가교시킴으로써 가교된 폴리올레핀 생성물을 제조하는 방식을 포함할 수 있다. (K) 가교 보조제가 사용되지 않는 경우, 가교는 (A) 폴리올레핀 중합체의 분자들 사이의 공유 탄소-탄소 결합을 생성시키는 것을 포함한다. (K) 가교 보조제가 포함되는 경우, 가교는 (A) 폴리올레핀 중합체의 분자들 사이에 공유 탄소-탄소 결합을 생성시키는 것을 포함하고, (K) 가교 보조제의 분자와 (A) 폴리올레핀 중합체의 분자 사이에 공유 탄소-탄소 결합을 생성시키는 것을 포함한다.
양태 9. 양태 8의 방법에 의해 제조된 가교된 폴리올레핀 생성물. 가교된 폴리올레핀 생성물은 (B) 크로토페논 화합물이 없는 가교된 (A) 폴리올레핀 중합체에 비해서 증가된 전기 파괴 강도를 갖는다. 가교된 폴리올레핀 생성물은 (A) 폴리올레핀 중합체 또는 (A) 폴리올레핀 중합체와 (K) 가교 보조제의 조합; 및 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물을 가교시킴으로써 제조된 (A') 가교된(네트워킹된) 폴리에틸렌 중합체를 포함할 수 있다. 가교된 폴리올레핀 생성물은 (E) 산화방지제; (F) 충전제; (G) 난연제; (H) 장애 아민 안정화제; (I) 트리 지연제; (J) 메틸 라디칼 제거제; (L) 핵 형성제; 및 (M) 착색제(예를 들어, 카본 블랙 또는 이산화티타늄)로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 가교된 폴리올레핀 생성물은 (B) 크로토페논 화합물이 없는 가교된 (A) 폴리올레핀 중합체에 비해서 증가된 전기 파괴 강도를 갖는다.
양태 10. 양태 1 내지 6 중 어느 하나의 폴리올레핀 제형 또는 양태 9의 가교된 폴리올레핀 생성물을 포함하는 물품. 물품은 (B) 크로토페논 화합물이 없는 물품에 비해서 증가된 전기 파괴 강도를 갖는다. 일부 양태에서, 제조된 물품은: 코팅, 필름, 시트, 압출 물품(펠릿 아님) 및 사출 성형 물품으로부터 선택된다. 예를 들어, 코팅된 전도체, 전력 전송 또는 통신용 케이블 및 와이어의 절연 층, 농업용 필름, 자동차 부품, 용기, 식품 포장, 의류 커버, 쇼핑백, 포대, 산업용 시트, 팔레트 및 수축 랩, 백, 양동이, 냉동고 용기, 뚜껑, 장난감. 제조된 물품은 (B) 크로토페논 화합물이 없는 가교된 호스트 폴리올레핀에 비해서 증가된 전기 파괴 강도를 갖는다.
양태 11. 전도성 코어 및 전도성 코어를 적어도 부분적으로 덮고 있는 절연 층을 포함하는 코팅된 전도체로서, 절연 층의 적어도 일부는 양태 9의 가교된 폴리올레핀 생성물을 포함하는 코팅된 전도체. 코팅된 전도체 및 그의 절연 층은 (B) 크로토페논 화합물이 없는 (A) 폴리올레핀 중합체로부터 형성된 코팅된 전도체 및 그의 절연 층에 비해 증가된 전기 파괴 강도를 갖는다. 전도성 코어는 근위 단부 및 원위 단부를 갖고, 이들 중 적어도 하나의 단부는 절연 층이 없을 수 있는 와이어일 수 있다.
양태 12. 송전 방법으로서, 전도성 코어를 통해 전기의 흐름을 발생시키도록 양태 10의 코팅된 전도체의 전도성 코어를 가로질러 전압을 인가하는 단계를 포함하는 송전 방법. 또한, 절연된 전기 전도체를 포함하는 본 발명의 코팅된 전도체를 사용하여 데이터를 전송하는 방법이 고려된다.
양태 13. 양태 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 폴리올레핀 제형은 전압 안정화제가 없는 (A) 폴리올레핀 중합체에 비해 적어도 +10.0 퍼센트(%)의 전기 파괴 강도 값 에타, η의 개선(증가)을 갖고; 여기서, 전기 파괴 강도 값 에타, η는 발명의 상세한 설명에 기재된 전기 파괴 강도 시험 방법에 따라 와이불 통계(Weibull statistics)를 이용하여 63.2%의 실패 확률 값으로 결정되는, 본 발명. 일부 실시형태에서, 전압 안정화제가 없는 (A) 폴리올레핀 중합체와 비교한(예를 들어, 실시예에서 추후에 기재되는 비교예 0(CE0)과 비교한) 전기 파괴 강도 값 에타, η, (63.2%의 실패 확률 값에 대한)의 본 발명의 개선(증가)은 적어도 +15%, 대안적으로 적어도 +21%, 대안적으로 적어도 +25%, 대안적으로 적어도 +31%, 대안적으로 적어도 +35%, 대안적으로 적어도 41%, 대안적으로 적어도 +45%이다. 일부 실시형태에서, 전압 안정화제가 없는 (A) 폴리올레핀 중합체와 비교한(예를 들어, CE0과 비교한) 전기 파괴 강도 값 에타, η, (63.2%의 실패 확률 값에 대한)의 본 발명의 개선은 추가로 최대 75%, 대안적으로 최대 +65%, 대안적으로 최대 +59%, 대안적으로 최대 55%인 것을 특징으로 한다. 일부 실시형태에서, 전압 안정화제가 없는 (A) 폴리올레핀 중합체와 비교한(예를 들어, CE0과 비교한) 전기 파괴 강도 값 에타, η, (63.2%의 실패 확률 값에 대한)의 본 발명의 개선은 +10.0% 내지 +54.0%, 대안적으로 +21% 내지 +52%, 대안적으로 +23% 내지 +51%이다. 일부 실시형태에서, 전압 안정화제가 없는 (A) 폴리올레핀 중합체와 비교한(예를 들어, CE0과 비교한) 전기 파괴 강도 값 에타, η, (63.2%의 실패 확률 값에 대한)의 본 발명의 개선은 +24% ± 5%, 대안적으로 +50% ± 9%이다. 대안적으로, 전기 파괴 강도에서의 본 발명의 개선은 18.49(18.5) ㎸/mm의 에타, η, 에 대한(63.2%의 실패 확률 값에 대한) 상기 백분율 값 중 임의의 하나일 수 있다. 일부 실시형태에서, 폴리올레핀 제형으로부터 제조된 가교된 폴리올레핀 생성물은 전기 파괴 강도 값 에타, η, (63.2%의 실패 확률 값에 대한)에서의 상기 언급된 본 발명의 개선 중 임의의 하나를 갖는다. 모든 상기 전기 파괴 강도 개선 백분율 값 에타, η, (63.2%의 실패 확률 값에 대한)는 추후에 기재되는 전기 파괴 강도 시험 방법에 따라 측정된다. 일부 실시형태에서, 값 에타, η, (63.2%의 실패 확률 값에 대한)는 추가로 추후에 기재되는 전기 파괴 강도 시험 방법 및 Weibull 통계 방법에 따라 측정된 90% 신뢰 수준 베타, β, 를 특징으로 한다.
코팅된 전도체는 근위 단부 및 원위 단부를 갖는 전력 케이블일 수 있으며, 전기는 전도성 코어를 통해 근위 단부에서 원위 단부로 또는 그 반대로 흐를 수 있다. 전도성 코어는 와이어일 수 있다. 전력 케이블은 중전압(MV), 고전압(HV), 또는 초고전압(EHV) 전력 케이블일 수 있다. 전력 케이블은 송전 응용 분야에 유용할 수 있다.
(A) 폴리올레핀 중합체는 독립적으로 에틸렌 및 0개, 1개 또는 그 초과의 다른 올레핀-작용성 단량체를 중합시킴으로써 유래된 적어도 5개, 대안적으로 10 내지 200,000개의 구성성분 단위를 포함하는 폴리에틸렌 거대분자로 구성된다. (A) 폴리올레핀 중합체는 0.870 내지 0.975 그램/세제곱 센티미터(g/㎤), 대안적으로 0.890 내지 0.930 g/㎤(예를 들어, LDPE 또는 LLDPE), 대안적으로 0.910 내지 0.930 g/㎤(예를 들어, LDPE 또는 LLDPE), 대안적으로 0.931 또는 0.945 g/㎤(예를 들어, MDPE), 대안적으로 0.945 내지 0.970 g/㎤(예를 들어, HDPE)의 밀도를 가질 수 있으며, 이들 모두는 ASTM D792-13, Method B에 따라서 측정된다.
폴리에틸렌은 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다. 단독중합체는 에틸렌만을 중합시킴으로써 제조된다. 공중합체는 적어도 2개의 상이한 올레핀 단량체를 중합시킴으로써 제조되며, 이들 중 하나는 에틸렌이다. 공중합체는 에틸렌 및 1개의 상이한 올레핀 단량체를 중합시킴으로써 제조된 이원공중합체, 에틸렌 및 2개의 상이한 올레핀 단량체를 중합시킴으로써 제조된 삼원공중합체, 또는 에틸렌 및 3개의 상이한 올레핀 단량체를 중합시킴으로써 제조된 사원공중합체일 수 있다. 공중합체인 폴리올레핀은 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체일 수 있다.
(A) 폴리올레핀 중합체를 제조하는 데 사용되는 올레핀-작용성 단량체의 예는 에틸렌, 프로펜, (C4-C20)알파-올레핀, 고리형 알켄(예를 들어, 노르보르넨), 디엔(예를 들어, 1,3-부타디엔), 불포화 카르복실산 에스테르, 그리고 올레핀 작용성 가수분해성 실란이 있다. (C4-C20)알파-올레핀의 예는 (C4-C8)알파-올레핀, 예컨대, 1-부텐, 1-헥센, 또는 1-옥텐; 및 (C10- C20)알파-올레핀이다. 디엔의 예는 1,3-부타디엔이다. 불포화 카르복실산 에스테르의 예는 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트, 및 비닐 카르복실레이트(예를 들어, 비닐 아세테이트)이다. 올레핀 작용성 가수분해성 실란의 예는 비닐트리알콕시실란, 비닐트리스(디알킬아미노)실란 및 비닐(트리옥시모)실란이다.
일부 실시형태에서, (A) 폴리올레핀 중합체는 에틸렌계 중합체이다. 에틸렌계 중합체는 에틸렌 중합으로부터 유도된 에틸렌계 단위 51 내지 100 중량% 및 1개, 대안적으로 2개의 올레핀-작용성 단량체(공단량체) 중합으로부터 유도된 공단량체 단위 49 내지 0 중량%를 포함한다. 공단량체는 프로필렌, (C4-C20)알파-올레핀, 및 1,3-부타디엔으로부터 선택될 수 있다. (C4-C20)알파-올레핀은 (C4-C8)알파-올레핀, 예컨대, 1-부텐, 1-헥센, 또는 1-옥텐일 수 있다.
적합한 에틸렌계 중합체의 예는 폴리에틸렌 단독중합체, 에틸렌/(C4-C20)알파-올레핀 공중합체, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌/프로필렌/디엔 단량체(EPDM) 공중합체, 예컨대 에틸렌/프로필렌/1,3-부타디엔 삼원공중합체, 및 에틸렌/1-부텐/스티렌 공중합체이다. 적합한 에틸렌/(C4-C20)알파-올레핀 공중합체의 예는 에틸렌/1-부텐 공중합체, 에틸렌/1-헥센 공중합체, 및 에틸렌/1-옥텐 공중합체이다. 에틸렌계 중합체는 극저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(VLDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 극고밀도 폴리에틸렌(UHDPE)일 수 있다. 많은 에틸렌계 중합체는 AFFINITY, ATTANE, DOWLEX, ENGAGE, FLEXOMER 또는 INFUSE와 같은 상표명으로 The Dow Chemical Company에 의해 판매된다. 다른 에틸렌계 중합체는 TAFMER, EXCEED 및 EXACT와 같은 상표명으로 다른 공급업체에 의해 판매된다. LDPE 및 LLDPE는 이들이 상이한 중합 조건 하에서 어떻게 제조되는 지에 따라 조성이 상이하며: LDPE는 올레핀 중합 촉매 없이 자유 라디칼 개시제(과산화물 또는 O2)의 존재 하에 고압 중합 반응기에서 제조되는 반면, LLDPE는 올레핀 중합 촉매의 존재 하에 및 자유 라디칼 개시제의 부재 하에 표준압 중합 반응기에서 제조된다.
일부 양태에서, (A) 폴리올레핀 중합체는 폴리에틸렌 단독중합체, 예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)이다. 그의 구성성분 단위는 모두 에틸렌성 반복 단위이다. LDPE는 에틸렌을 고압 반응기에서 금속계 중합 촉매의 부재 하에 및 소량(예를 들어, 0.3 내지 0.4 중량%)의 자유 라디칼 개시제(예를 들어, 과산화물 또는 과산화물의 혼합물 또는 O2) 및 1 중량%의 프로필렌인 사슬 이동제의 존재 하에 중합시킴으로써 제조될 수 있다.
일부 실시형태에서, (A) 폴리올레핀 중합체는 단지 하나의 에틸렌계 중합체(예를 들어, LLDPE만, 또는 LDPE만, 또는 MDPE만, 또는 HDPE만)의 중합체로 이루어진다. 일부 실시형태에서, (A) 폴리올레핀 중합체는 LDPE로 이루어진다. (A) 폴리올레핀 중합체가 LDPE로 이루어진 경우, 일부 이러한 실시형태에서 폴리올레핀 제형은 LDPE 이외의 임의의 유기 중합체가 없을 수 있다.
(A) 폴리올레핀 중합체는 에틸렌/알파-올레핀 공중합체일 수 있다. 에틸렌/알파-올레핀 공중합체는 에틸렌/1-부텐 공중합체, 에틸렌/1-헥센 공중합체, 에틸렌/1-옥텐 공중합체, 또는 이들의 임의의 둘의 블렌드일 수 있다. 에틸렌/(C4-C20)알파-올레핀 공중합체의 구성성분 단위는 51 내지 99.9 중량%의 에틸렌 유래 구성성분 단위 및 49 내지 0.1 중량%의 알파-올레핀 유래 구성성분 단위로 이루어진다.
(A) 폴리올레핀 중합체는 에틸렌/프로필렌 공중합체일 수 있다. 에틸렌/프로필렌 공중합체의 구성성분 단위는 에틸렌 단량체 단위, 프로필렌 공단량체 단위, 및, 선택적으로, 디엔 공단량체 단위로 이루어진다.
(A) 폴리올레핀 중합체는 에틸렌/(불포화 카르복실산 에스테르) 공중합체일 수 있다. 불포화 카르복실산 에스테르는 비닐 아세테이트, 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트이다.
(A) 폴리올레핀 중합체는 에틸렌/(모노사이클릭 유기실록산) 공중합체일 수 있다. 모노사이클릭 유기실록산은 화학식 (II): [R1,R2SiO2/2]n (II)를 가지며, 여기서 아래첨자 n은 3 이상의 정수이며; 각각의 R1은 독립적으로 (C2-C4)알케닐 또는 H2C=C(R1a)-C(=O)-O-(CH2)m-이고, 여기서 R1a는 H 또는 메틸이고 아래첨자 m은 1 내지 4의 정수이며; 각각의 R2는 독립적으로 H, (C1-C4)알킬, 페닐, 또는 R1이다.
(A) 폴리올레핀 중합체는 2개 이상의 상이한 에틸렌계 중합체의 블렌드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 블렌드의 2개 이상의 상이한 에틸렌계 중합체는 적어도 하나의 LDPE를 포함한다.
일부 양태에서, (A) 폴리올레핀 중합체는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 중합체로 이루어진다. LDPE 중합체는 에틸렌을 고압 반응기에서 금속계 중합 촉매의 부재 하에 및 소량의 자유 라디칼 개시제(예를 들어, 과산화물 또는 O2) 및 사슬 이동제(CTA)의 존재 하에 중합시킴으로써 제조된다. CTA는 고압 반응기에서 에틸렌과 프로필렌의 총 중량에 대해 1 중량%로 사용될 수 있는 프로필렌일 수 있다. LDPE 중합체는 0.910 내지 0.930 g/㎤의 밀도 및 1.0 내지 5 g/10분의 용융 지수(I2)를 가질 수 있다. LDPE 중합체는 실시예에 기재된 LDPE-1일 수 있다.
폴리올레핀 제형은, 모두 폴리올레핀 제형의 총 중량을 기준으로, 60.0 내지 99.9 중량%의 (A) 폴리올레핀 중합체; 대안적으로 70.0 내지 99.9 중량%의 (A) 폴리올레핀 중합체; 대안적으로 85.0 내지 99.9 중량%의 (A) 폴리올레핀 중합체; 대안적으로 90.0 내지 99.9 중량%의 (A) 폴리올레핀 중합체를 포함할 수 있다.
(B) 크로토페논 화합물. (B) 크로토페논 화합물은 화학식 (I): (I)을 가지며, 여기서 Ar은 페닐, 알킬페닐, 1-나프틸 또는 2-나프틸이며; R은 (C1-C5)알킬, (C6-C10)알킬, (C11-C20)알킬, 또는 (C21-C40)알킬이다. 일부 실시형태에서, R은 (C1-C40)알킬이다. 화학식 (I)의 구조는 entgegen(E) 이중 결합 구조를 보여주지만, 또한 zusammen(Z) 이중 결합 구조도 포함되어 있다. 따라서, 화학식 (I)은 편의상 Ar-C(=O)-CH=CHR (I)로 표기될 수 있다. 일부 실시형태에서, 기하학적 구조는 (E), 대안적으로 (Z), 대안적으로 (E) 및 (Z)의 혼합물이다.
알킬페닐은 1 내지 5개의 (C1-C20)알킬기로 독립적으로 치환된 페닐기이다. 알킬페닐은 (C1)알킬페닐(즉, 메틸페닐), (C2-C20)알킬페닐, 또는 이들의 조합일 수 있다. (C1)알킬페닐(즉, 메틸페닐)의 예는 4-메틸페닐; 2,4-디메틸페닐; 2,5-디메틸페닐; 2,4,5-트리메틸페닐; 및 2,3,4,t-테트라메틸페닐을 포함한다. (C2-C20)알킬페닐의 예는 4-에틸페닐; 4-헥실페닐; 4-데실페닐; 4-노나데실페닐을 포함한다. 조합의 예는 2-메틸-4-헥실페닐을 포함한다.
화학식 (I)의 (B) 크로토페논 화합물의 다른 실시형태에서, Ar은 1-나프틸이며 R은 (C1-C5)알킬 또는 (C2-C5)알킬이다. 다른 실시형태에서, Ar은 1-나프틸이며 R은 (C6-C10)알킬이다. 다른 실시형태에서, Ar은 1-나프틸이며 R은 (C1-C20)알킬이다. 다른 실시형태에서, Ar은 1-나프틸이며 R은 (C21-C40)알킬이다.
화학식 (I)의 (B) 크로토페논 화합물의 다른 실시형태에서, Ar은 2-나프틸이며 R은 (C1-C5)알킬 또는 (C2-C5)알킬이다. 다른 실시형태에서, Ar은 2-나프틸이며 R은 (C6-C10)알킬이다. 다른 실시형태에서, Ar은 2-나프틸이며 R은 (C1-C20)알킬이다. 다른 실시형태에서, Ar은 2-나프틸이며 R은 (C21-C40)알킬이다.
화학식 (I)의 (B) 크로토페논 화합물의 다른 실시형태에서, Ar은 페닐이며 R은 (C1-C5)알킬 또는 (C2-C5)알킬이다. 다른 실시형태에서, Ar은 페닐이며 R은 (C6-C10)알킬이다. 다른 실시형태에서, Ar은 페닐이며 R은 (C1-C20)알킬이다. 다른 실시형태에서, Ar은 페닐이며 R은 (C21-C40)알킬이다.
(B) 크로토페논 화합물은 Ar이 페닐이고 R이 (C2-C40)알킬인 화학식 (1)의 화합물일 수 있다.
(B) 크로토페논 화합물은 크로토페논 그 자체일 수 있으며, 이는 Ar이 페닐이고 R이 메틸인 화학식 (I)의 화합물이다. 이를 본원에서는 (B)-1 크로토페논 1이라 부른다.
대표적인 비교 화합물(CE1), 본 발명의 화합물((B)-1 내지 (B)-11) 및 이들의 Ar 및 R 기, ALogP 값, 모두 전자 볼트(electron volt)(e.V) 단위의 전자 친화도("EA") 및 HOMO-LUMO 갭("HL")은 아래 표 A에 나와 있다. HOMO는 최고준위 점유 분자 오비탈(highest occupied molecular orbital)을 의미하고 LUMO는 최저준위 비점유 분자 오비탈(lowest unoccupied molecular orbital)을 의미한다.
[표 A]
표 A에 나타낸 바와 같이, 크로토페논 자체는 본 발명의 실시예에서 사용되었으며 화학식 (I)의 화합물을 대표하는 것으로 여겨진다. 이러한 믿음은 다음에 근거한다: (1) 화학식 (I)의 Ar 기의 구조적 유사성 - 모든 Ar 기는 페닐 또는 (C4-C9)하이드로카르빌-치환된 페닐이다; (2) 원자 기반 로그 P 옥탄올/물 분배 계수("ALogP") 값을 특징으로 하는, (A) 폴리올레핀 중합체로의 흡수에 대한 화학식 (I)의 화합물의 호환성에 대한 R 기의 효과의 유사성 - 화학식 (I)의 모든 화합물은 2.6 이상의 ALogP를 갖는다; 및 (3) 그들의 전자 특성, 전자 친화도 및 HOMO-LUMO 갭의 유사성 - 화학식 (I)의 모든 화합물은 1.57 전자 볼트(e.V) 또는 약간 더 높은 전자 친화도 및 4.8 e.V 또는 약간 더 높은 HOMO-LUMO 갭을 갖는다. 원자 기반 로그 P(ALogP) 값은 문헌[Ghose, A.K., Viswanadhan V.N., and Wendoloski, J.J., Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragment Methods: An Analysis of AlogP and CLogP Methods. J. Phys. Chem. A, 1998, 102, 3762-3772]의 방법에 따라 측정할 수 있다.
표 A에 기초하여, 페닐 또는 치환된 페닐을 기반으로 하는 Ar 기 및 비치환된 (C1-C40)알킬인 R 기를 갖는 화학식 (I)의 화합물은 2.6 초과의 ALogP, 약 1.6 전자 볼트, 예를 들어, 1.57 내지 1.59 전자 볼트의 전자 친화도, 및 약 4.8 전자 볼트의 HOMO-LUMO 갭을 가질 것이며, 따라서 (B) 크로토페논 화합물은 (A) 폴리올레핀 중합체와 효과적으로 결합하고 생성되는 폴리올레핀 제형은 전압 안정화 효과를 가질 것으로 여겨진다. 이에 반하여, 화합물이 2.3 미만의 ALogP를 갖는 경우, 약 1.6 전자 볼트와 상당히 다른 전자 친화도, 예를 들어, 이러한 화합물이 약 1.3 전자 볼트의 전자 친화도를 갖는 경우, 및/또는 약 4.8 전자 볼트와 상당히 다른 HOMO-LUMO 갭, 예를 들어, 이러한 화합물이 약 4.6 전자 볼트의 HOMO-LUMO 갭을 갖는 경우, 이러한 화합물은 (A) 폴리올레핀 중합체 내에 또는 이와 효과적으로 결합하지 않고/않거나 생성되는 폴리올레핀 제형은 전압 안정화 효과를 갖지 않을 것이다.
이에 반하여, 비교 화합물 2',4'-디하이드록시크로토페논은 ALogP가 2.19로 (A) 폴리올레핀 중합체와의 상용성이 너무 낮고, 전자 친화도가 1.25 e.V이고 HOMO-LUMO 갭이 4.51 e.V로 전압 안정화 효과를 갖기 위해서는 너무 낮은 것으로 여겨진다. 2',4'-디하이드록시크로토페논(화합물 "C1")의 경우, 전자 특성(전자 친화도 및 HOMO-LUMO 갭)에 상당한 변화가 있으며, 이는 유전 강도가 크로토페논과 동일하지 않을 수 있다는 것을 나타낸다. 그리고 더욱 악화될 가능성이 높다. 다른 실험 데이터는 벤조페논에 하나의 -OH 기를 추가하면 유전 강도가 악화된다는 것을 나타내었다.
이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 크로토페논의 Ar 기 또는 R 기 상에 O, N, P, 또는 S와 같은 헤테로원자 치환체, 특히 -OH, -NH, -NH2, -POH, 또는 -SH와 같은 양성자성 헤테로원자 치환체를 임의로 포함하거나, 또는 크로토페논의 탄소 원자를 O, N, P, 또는 S와 같은 헤테로원자로 대체하면 비교 헤테로원자 함유 크로토페논을 생성할 것으로 예상되며, 이는 만족스럽지 못하거나 전압 안정화 효과가 없을 것으로 예상되고, 이러한 열악한 전압 안정화 효과는 직접적으로는 (A) 폴리올레핀 중합체에 대한 그의 구조로 인해 발생하고/하거나 간접적으로는 그에 대한 그의 낮은 친화도로 인해 발생할 수 있다.
폴리올레핀 제형 및 이로부터 제조된 가교된 폴리올레핀 생성물은 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물을 제외한 임의의 전압 안정화제 화합물이 없을 수 있다. 대안적으로, 폴리올레핀 제형 및 그로부터 제조된 가교된 폴리올레핀 생성물은 화학식 (I)의 (B) 크로토페논 화합물과 다른 제2 전압 안정화제 화합물을 함유할 수 있다.
폴리올레핀 제형 및 그로부터 제조된 가교된 폴리올레핀 생성물은, 모두 각각 폴리올레핀 제형의 총 중량 또는 가교된 폴리올레핀 생성물의 총 중량을 기준으로, 0.1 내지 10.0 중량%의 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물; 대안적으로 0.2 내지 5.0 중량%의 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물; 대안적으로 0.3 내지 2.0 중량%의 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물; 대안적으로 0.4 내지 1.4 중량%의 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물; 대안적으로 0.45 내지 1.04 중량%의 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물; 대안적으로 0.5 ± 0.1 중량%의 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물; 대안적으로 1.0 ± 0.2 중량%의 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물을 함유할 수 있다.
구성성분 (C) 유기 과산화물: 탄소 원자, 수소 원자 및 2개 이상의 산소 원자를 함유하고, 적어도 하나의 -O-O- 기를 가지며, 단, 하나 초과의 -O-O- 기가 존재하는 경우, 각각의 -O-O- 기가 하나 이상의 탄소 원자를 통해 또 다른 -O-O- 기에 간접적으로 결합되어 있는 분자, 또는 이러한 분자의 집합. (C) 유기 과산화물은, 구성성분 (A), (B) 및 (C)를 포함하는 폴리올레핀 제형을 (C) 유기 과산화물의 분해 온도 또는 이를 초과하는 온도에서 가열하는 것을 포함하는 경화를 위해 폴리올레핀 제형에 첨가될 수 있다. (C) 유기 과산화물은 화학식 RO-O-O-RO의 단일 과산화물일 수 있고, 여기서 각각의 RO는 독립적으로 (C1-C20)알킬기 또는 (C6-C20)아릴기이다. 각각의 (C1-C20)알킬기는 독립적으로 비치환되거나 1 또는 2개의 (C6-C12)아릴기로 치환된다. 각각의 (C6-C20)아릴기는 비치환되거나 또는 1 내지 4개의 (C1-C10)알킬기로 치환된다. 대안적으로, (C)는 화학식 RO-O-O-R-O-O-RO의 이과산화물일 수 있으며, 여기서 R은 2가 탄화수소기, 예컨대 (C2-C10)알킬렌, (C3-C10)사이클로알킬렌, 또는 페닐렌이고, 각각의 RO는 상기에 정의된 바와 같다. (C) 유기 과산화물은 비스(1,1-디메틸에틸) 퍼옥사이드; 비스(1,1-디메틸프로필) 퍼옥사이드; 2,5-디메틸-2,5-비스(1,1-디메틸에틸퍼옥시)헥산; 2,5-디메틸-2,5-비스(1,1-디메틸에틸퍼옥시)헥신; 4,4-비스(1,1-디메틸에틸퍼옥시)발레르산; 부틸 에스테르; 1,1-비스(1,1-디메틸에틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산; 벤조일 퍼옥사이드; tert-부틸 퍼옥시벤조에이트; 디-tert-아밀 퍼옥사이드("DTAP"); 비스(알파-t-부틸-퍼옥시이소프로필)벤젠("BIPB"); 이소프로필쿠밀 t-부틸 퍼옥사이드; t-부틸쿠밀퍼옥사이드; 디-t-부틸 퍼옥사이드; 2,5-비스(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산; 2,5-비스(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥신-3,1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산; 이소프로필쿠밀 쿠밀퍼옥사이드; 부틸 4,4-디(tert-부틸퍼옥시) 발레레이트; 또는 디(이소프로필쿠밀) 퍼옥사이드; 또는 디쿠밀 퍼옥사이드일 수 있다. (C) 유기 과산화물은 디쿠밀 퍼옥사이드일 수 있다. 일부 양태에서, 단지 2개 이상의 (C) 유기 과산화물의 블렌드, 예를 들어, t-부틸 쿠밀 퍼옥시드와 비스(t-부틸 퍼옥시 이소프로필)벤젠(예를 들어, Arkema사에서 시판되는 LUPEROX D446B)의 20:80(wt/wt) 블렌드가 사용된다. 일부 양태에서, 적어도 하나의, 대안적으로는 각각의 (C) 유기 과산화물은 하나의 -O-O- 기를 함유한다. (C) 유기 과산화물은 담체 혼합물, 대안적으로는 폴리올레핀 제형의 0.29 내지 0.44 중량%, 대안적으로 0.30 내지 39 중량%, 대안적으로 0.30 내지 0.37 중량%일 수 있다.
선택적 구성성분 (D) 스코치 지연제: 조기 경화를 억제하는 분자, 또는 이러한 분자의 집합. 스코치 지연제의 예는 장애 페놀; 반-장애 페놀; TEMPO; TEMPO 유도체; 1,1-디페닐에틸렌; 2,4-디페닐-4-메틸-1-펜텐(알파-메틸 스티렌 이량체 또는 AMSD로도 알려짐); 및 미국 특허 US 6277925B1호, 컬럼 2, 라인 62 내지 컬럼 3, 라인 46에 기재된 알릴-함유 화합물이다. 일부 양태에서, 폴리올레핀 제형 및 가교된 폴리올레핀 생성물은 (D)가 없다. 존재하는 경우, (D) 스코치 지연제는 폴리올레핀 제형의 0.01 내지 1.5 중량%, 대안적으로 0.05 내지 1.2 중량%, 대안적으로 0.1 내지 1.0 중량%일 수 있다.
선택적 구성성분 (E) 산화방지제: 산화를 억제하는 유기 분자, 또는 이러한 분자의 집합. (E) 산화방지제는 폴리올레핀 조성물 및/또는 가교된 폴리올레핀 생성물에 산화방지 특성을 제공하는 기능을 한다. 적합한 (E)의 예는 비스(4-(1-메틸-1-페닐에틸)페닐)아민(예를 들어 NAUGARD 445); 2,2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-t-부틸페놀)(예를 들어, VANOX MBPC); 2,2'-티오비스(2-t-부틸-5-메틸페놀(CAS 번호 90-66-4; 4,4'-티오비스(2-t-부틸-5-메틸페놀)(4,4'-티오비스(6-tert-부틸-m-크레졸), CAS 번호 96-69-5, 상업적으로 LOWINOX TBM-6); 2,2'-티오비스(6-t-부틸-4-메틸페놀(CAS 번호 90-66-4, 상업적으로 LOWINOX TBP-6); 트리스[(4-tert-부틸-3-하이드록시-2,6-디메틸페닐)메틸]-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온(예를 들어, CYANOX 1790); 펜타에리트리톨 테트라키스(3-(3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시페닐)프로피오네이트(예를 들어, IRGANOX 1010, CAS 번호 6683-19-8); 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-하이드록시벤젠프로파노산 2,2'-티오디에탄디일 에스테르(예를 들어, IRGANOX 1035, CAS 번호 41484-35-9); 디스테아릴 티오디프로피오네이트("DSTDP"); 디라우릴 티오디프로피오네이트(예를 들어, IRGANOX PS 800); 스테아릴 3-(3,5-디-t-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트(예를 들어, IRGANOX 1076); 2,4-비스(도데실티오메틸)-6-메틸페놀(IRGANOX 1726); 4,6-비스(옥틸티오메틸)-o-크레졸(예를 들어, IRGANOX 1520); 및 2',3-비스[[3-[3,5-디-tert-부틸-4-하이드록시페닐]프로피오닐]]프로피오노하이드라지드(IRGANOX 1024)이다. 일부 양태에서, (E)는 4,4'-티오비스(2-t-부틸-5-메틸페놀)(4,4'-티오비스(6-tert-부틸-m-크레졸로도 알려짐); 2,2'-티오비스(6-t-부틸-4-메틸페놀; 트리스[(4-tert-부틸-3-하이드록시-2,6-디메틸페닐)메틸]-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온; 디스테아릴 티오디프로피오네이트; 디라우릴 티오디프로피오네이트; 또는 이들 중 임의의 둘 이상의 조합이다. 조합은 트리스[(4-tert-부틸-3-하이드록시-2,6-디메틸페닐)메틸]-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리온과 디스테아릴 티오디프로피오네이트일 수 있다. 일부 양태에서, 폴리올레핀 제형 및 가교된 폴리올레핀 생성물은 (E)가 없다. 존재하는 경우, (E) 산화방지제는 폴리올레핀 제형의 0.01 내지 1.5 중량%, 대안적으로 0.05 내지 1.2 중량%, 대안적으로 0.1 내지 1.0 중량%일 수 있다.
선택적 구성성분 (F) 충전제: 호스트 물질에서 공간을 차지하고, 선택적으로 호스트 물질의 기능에 영향을 미치는 미분된 미립자 고체 또는 겔. (F) 충전제는 소성된 점토, 유기 점토 또는 소수성화된 흄드 실리카, 예컨대 Cabot Corporation에서 상표명 CAB-O-SIL로 상업적으로 입수 가능한 것들일 수 있다. (F) 충전제는 난연 효과를 가질 수 있다. 일부 양태에서, 폴리올레핀 제형 및 가교된 폴리올레핀 생성물은 (F)가 없다. 존재하는 경우, (F) 충전제는 폴리올레핀 조성물의 1 내지 40 중량%, 대안적으로 2 내지 30 중량%, 대안적으로 5 내지 20 중량%일 수 있다.
선택적 구성성분 (G) 난연제: 연소를 억제하는 분자 또는 물질, 또는 이러한 분자의 집합. (G)는 할로겐화 화합물 또는 무-할로겐 화합물일 수 있다. (G) 할로겐화된 (G) 난연제의 예는 유기염화물 및 유기브롬화물이다. 유기염화물의 예는 클로렌드산(chlorendic acid) 유도체 및 염소화 파라핀이다. 유기브롬화물의 예는, 데카브로모디페닐 에테르, 데카브로모디페닐 에탄, 중합체성 브롬화 화합물, 예컨대 브롬화 폴리스티렌, 브롬화 카보네이트 올리고머, 브롬화 에폭시 올리고머, 테트라브로모프탈산 무수물, 테트라브로모비스페놀 A 및 헥사브로모사이클로도데칸이다. 전형적으로, 할로겐화된 (G) 난연제는 이의 효율을 증진시키기 위한 상승제와 조합으로 사용된다. 상승제는 삼산화안티몬일 수 있다. 무-할로겐 (G) 난연제의 예는 무기 미네랄, 유기 질소 팽창성 화합물 및 인계 팽창성 화합물이다. 무기 미네랄의 예는 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘이다. 인계 팽창성 화합물의 예는 유기 포스폰산, 포스포네이트, 포스피네이트, 포스포니트, 포스피나이트, 포스핀 옥사이드, 포스핀, 포스파이트, 포스페이트, 포스포니트릴릭 클로라이드, 인 에스테르 아미드, 인산 아미드, 포스폰산 아미드, 포스핀산 아미드, 멜라민 및 이의 멜라민 유도체(멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 파이로포스페이트 및 멜라민 시아누레이트 포함), 및 이들 물질 중 둘 이상의 혼합물이다. 예는 페닐비스도데실 포스페이트, 페닐비스네오펜틸 포스페이트, 페닐 에틸렌 수소 포스페이트, 페닐-비스-3,5,5' 트리메틸헥실 포스페이트), 에틸디페닐 포스페이트, 2 에틸헥실 디(p-톨릴) 포스페이트, 디페닐 수소 포스페이트, 비스(2-에틸-헥실) 파라-톨릴포스페이트, 트리톨릴 포스페이트, 비스(2-에틸헥실)-페닐 포스페이트, 트리(노닐페닐) 포스페이트, 페닐메틸 수소 포스페이트, 디(도데실) p-톨릴 포스페이트, 트리크레실 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 트리페닐 포스페이트, 디부틸페닐 포스페이트, 2-클로로에틸디페닐 포스페이트, p-톨릴 비스(2,5,5'-트리메틸헥실) 포스페이트, 2-에틸헥실디페닐 포스페이트, 및 디페닐 수소 포스페이트를 포함한다. 미국 특허 제6,404,971호에 기재된 유형의 인산 에스테르가 인계 난연제의 예이다. 추가의 예는, 비스페놀 A 디포스페이트(BAPP)(Adeka Palmarole) 및/또는 레조르시놀 비스(디페닐 포스페이트)(Fyroflex RDP)(Supresta, ICI)와 같은 액체 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트(APP), 피페라진 파이로포스페이트 및 피페라진 폴리포스페이트와 같은 고체 인을 포함한다. 암모늄 폴리포스페이트는 종종 멜라민 유도체와 같은 난연제 보조 첨가제와 함께 사용된다. 멜라핀(Melafine)(DSM)(2,4,6-트리아미노-1,3,5-트리아진; 미분된 멜라민)이 또한 유용하다. 일부 양태에서, 폴리올레핀 제형 및 가교된 폴리올레핀 생성물은 (G)가 없다. 존재하는 경우, (G)는 폴리올레핀 제형의 0.01 내지 70 중량%, 대안적으로 0.05 내지 40 중량%, 대안적으로 1 내지 20 중량%의 농도일 수 있다.
선택적 구성성분 (H) 장애 아민 안정화제: 적어도 하나의 입체적으로 벌키한 유기 기에 결합된 염기성 질소 원자를 함유하며, 열화 또는 분해의 억제제로서 기능하는 분자, 또는 이러한 분자의 집합. (H)는 입체장애 아미노 작용성 기를 갖고, 산화성 열화를 억제하며, 또한 (C) 유기 과산화물을 함유하는 폴리올레핀 제형의 실시형태의 저장 수명을 증가시킬 수 있는 화합물이다. 적합한 (H)의 예는 부탄디오산 디메틸 에스테르, 4-하이드록시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리딘-에탄올을 갖는 중합체(CAS 번호 65447-77-0, 상업적으로 LOWILITE 62); 및 N,N'-비스포르밀-N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)-헥사메틸렌디아민(CAS 번호 124172-53-8, 상업적으로 Uvinul 4050 H)이다. 일부 양태에서, 폴리올레핀 제형 및 가교된 폴리올레핀 생성물은 (H)가 없다. 존재하는 경우, (H) 장애 아민 안정화제는 폴리올레핀 제형의 0.001 내지 1.5 중량%, 대안적으로 0.002 내지 1.2 중량%, 대안적으로 0.002 내지 1.0 중량%, 대안적으로 0.005 내지 0.5 중량%, 대안적으로 0.01 내지 0.2 중량%, 대안적으로 0.05 내지 0.1 중량%일 수 있다.
선택적 구성성분 (I) 트리 지연제: 물 및/또는 전기 트리잉(treeing)을 억제하는 분자, 또는 이러한 분자의 집합. 트리 지연제는 물 트리 지연제 또는 전기 트리 지연제일 수 있다. 물 트리 지연제는 전기장과 습도 또는 수분의 조합된 효과에 노출될 때 폴리올레핀이 분해되는 공정인 물 트리잉을 억제하는 화합물이다. 전압 안정화제로도 불리는 전기 트리 지연제는 부분적인 전기 방전으로 인한 고체 전기 절연의 전기적 사전-고장 공정인 전기 트리잉을 억제하는 화합물이다. 전기 트리잉은 물의 부재 하에 발생할 수 있다. 물 트리잉 및 전기 트리잉은 코팅이 폴리올레핀을 함유하는 코팅된 전도체를 포함하는 전기 케이블에 대한 문제이다. (I)는 폴리(에틸렌 글리콜)(PEG)일 수 있다. 일부 양태에서, 폴리올레핀 제형 및 가교된 폴리올레핀 생성물은 (I)가 없다. 존재하는 경우, (I) 트리 지연제는 폴리올레핀 제형의 0.01 내지 1.5 중량%, 대안적으로 0.05 내지 1.2 중량%, 대안적으로 0.1 내지 1.0 중량%일 수 있다.
선택적 구성성분 (J) 메틸 라디칼 제거제: 메틸 라디칼과 반응하는 분자, 또는 이러한 분자의 집합. (J)는 폴리올레핀 제형 또는 가교된 폴리올레핀 생성물에서 메틸 라디칼과 반응한다. (J)는 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐-N-옥실의 "TEMPO" 유도체 또는 1,1-디아릴에틸렌일 수 있다. TEMPO 유도체의 예는 4-아크릴옥시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐-N-옥실(CAS 번호 21270-85-9, "아크릴레이트 TEMPO"), 4-알릴옥시-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐-N-옥실(CAS 번호 217496-13-4, "알릴 TEMPO"); 비스(2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐-N-옥실) 세바케이트(CAS 번호 2516-92-9, "비스 TEMPO")); N,N-비스(아크릴로일-4-아미노)-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐-N-옥실(CAS 번호 1692896-32-4, "디아크릴아미드 TEMPO"); 및 N-아크릴로일-4-아미노-2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐-N-옥실(CAS 번호 21270-88-2, "모노아크릴아미드 TEMPO")이다. 1,1-디아릴에틸렌의 예는 1,1-디페닐에틸렌 및 알파-메틸스티렌이다. 일부 양태에서, 폴리올레핀 제형 및 가교된 폴리올레핀 생성물은 (J)가 없다. 존재하는 경우, (J) 메틸 라디칼 제거제는 폴리올레핀 제형의 0.01 내지 1.5 중량%, 대안적으로 0.05 내지 1.2 중량%, 대안적으로 0.1 내지 1.0 중량%일 수 있다.
선택적 구성성분 (K) 가교 보조제: 골격 또는 고리 서브구조, 및 이에 결합된 하나, 대안적으로 2개 이상의 프로페닐, 아크릴레이트 및/또는 비닐기를 함유하는 분자 - 여기서 서브구조는 탄소 원자 및 선택적으로 질소 원자로 구성됨 -, 또는 이러한 분자의 집합. (K) 가교 보조제는 규소 원자가 없다. (K) 가교 보조제는 한정 사항 (i) 내지 (v) 중 어느 하나에 의해 기재된 바와 같은 프로페닐-작용성 가교 보조제일 수 있다: (i) (K)는 2-알릴페닐 알릴 에테르; 4-이소프로페닐-2,6-디메틸페닐 알릴 에테르; 2,6-디메틸-4-알릴페닐 알릴 에테르; 2-메톡시-4-알릴페닐 알릴 에테르; 2,2'-디알릴 비스페놀 A; O,O'-디알릴 비스페놀 A; 또는 테트라메틸 디알릴비스페놀 A임; (ii) (K)는 2,4-디페닐-4-메틸-1-펜텐 또는 1,3-디이소프로페닐벤젠임; (iii) (K)는 트리알릴 이소시아누레이트("TAIC"); 트리알릴 시아누레이트("TAC"); 트리알릴 트리멜리테이트("TATM"); N,N,N',N',N",N"-헥사알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민("HATATA", N2,N2,N4,N4,N6,N6-헥사알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6-트리아민으로도 알려짐); 트리알릴 오르토포르메이트; 펜타에리트리톨 트리알릴 에테르; 트리알릴 시트레이트; 또는 트리알릴 아코니테이트임; (iv) (K)는 (i)에서의 프로페닐-작용성 보조제 중 임의의 2개의 혼합물임. 대안적으로, (K)는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트("TMPTA"), 트리메틸올프로판 트리메틸아크릴레이트("TMPTMA"), 에톡실화 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트 및 프로폭실화 글리세릴 트리아크릴레이트로부터 선택되는 아크릴레이트-작용성 가교 보조제일 수 있다. 대안적으로, (K)는 적어도 50 중량%의 1,2-비닐 함량을 갖는 폴리부타디엔 및 트리비닐 사이클로헥산("TVCH")으로부터 선택된 비닐-작용성 가교 보조제일 수 있다. 대안적으로, (K)는 미국 특허 제5,346,961호 또는 미국 특허 제4,018,852호에 기재된 가교 보조제일 수 있다. 대안적으로, (K)는 전술한 가교 보조제 중 임의의 2개 이상의 조합일 수 있다. 일부 양태에서, 폴리올레핀 제형 및 가교된 폴리올레핀 생성물은 (K)가 없다. 존재하는 경우, (K) 가교 보조제는 폴리올레핀 제형의 0.01 내지 4.5 중량%, 대안적으로 0.05 내지 2 중량%, 대안적으로 0.1 내지 1 중량%, 대안적으로 0.2 내지 0.5 중량%일 수 있다.
선택적 구성성분 (L) 가공 보조제: (A) 폴리올레핀 중합체의 압출 동안 그의 용융물의 유동성을 향상시키는 유기 또는 유기실록산 첨가제. (L)의 예는 폴리(플루오로에틸렌) 중합체 및 폴리디메틸실록산이다. 일부 양태에서, 폴리올레핀 제형 및 가교된 폴리올레핀 생성물은 (L)이 없다. 존재하는 경우, (L)은 폴리올레핀 제형의 0.01 내지 1.5 중량%, 대안적으로 0.05 내지 1.2 중량%, 대안적으로 0.1 내지 1.0 중량%의 농도일 수 있다.
선택적 구성성분 (M) 착색제(예를 들어, 카본 블랙 또는 TiO2). 카본 블랙: 표면적 대 부피 비율이 높지만, 활성탄보다는 낮은 미분된 형태의 준결정질 탄소. 카본 블랙의 예는 퍼니스 카본 블랙(furnace carbon black), 아세틸렌 카본 블랙, 전도성 탄소(예를 들어, 탄소 섬유, 탄소 나노튜브, 그래핀, 흑연 및 확장된 흑연 소판(expanded graphite platelet))이다. 일부 양태에서, 폴리올레핀 제형 및 가교된 폴리올레핀 생성물은 (M)이 없다. 존재하는 경우, (M)은 폴리올레핀 제형의 0.01 내지 40 중량%, 대안적으로 0.05 내지 35 중량%, 대안적으로 0.1 내지 20 중량%, 대안적으로 0.5 내지 10 중량%, 대안적으로 1 내지 5 중량%의 농도일 수 있다.
의심의 여지를 피하기 위해, (F) 충진제와 (M) 착색제는 다르다.
또한, 폴리올레핀 제형은 독립적으로 담체 수지, 윤활제, 슬립제, 가소제, 계면활성제, 증량제 오일, 산 제거제, 및 금속 불활성화제로부터 선택되는 하나 이상의 다른 선택적 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
가교된 폴리올레핀 생성물은 또한 (C) 유기 과산화물 반응의 알코올 및 케톤 부산물과 같은 경화 부산물을 함유할 수 있다. 폴리올레핀 제형이 (E) 산화 방지제와 같은 하나 이상의 임의의 선택적 첨가제 또는 구성성분을 추가로 함유하는 경우, 가교된 폴리올레핀 생성물은 또한 (E)와 같은 하나 이상의 임의의 선택적 첨가제 또는 구성성분, 또는 폴리올레핀 제형의 경화 동안 이로부터 형성된 하나 이상의 반응 생성물을 함유할 수 있다.
가교된 폴리올레핀 생성물은 분할된 고체 형태 또는 연속된 형태일 수 있다. 분할된 고체 형태는 과립, 펠릿, 분말, 또는 임의의 이들의 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다. 연속된 형태는 성형된 부분(예를 들어, 사출 성형된 부분) 또는 압출된 부분(예를 들어, 코팅된 전도체 또는 케이블)일 수 있다.
코팅된 전도체. 코팅된 전도체는 절연된 전기 전도체일 수 있다. 절연된 전기 전도체는 코팅된 금속 와이어, 또는 저전압("LV", > 0 내지 < 5 킬로볼트(㎸)), 중전압("MV", 5 내지 < 69 ㎸), 고전압("HV", 69 내지 230 ㎸) 또는 초고전압("EHV", > 230 ㎸) 데이터 전송 및 송전/배전 용도에 사용되는 전력 케이블을 포함하는 전기 케이블일 수 있다. "와이어"는 전도성 물질, 예를 들어, 구리 또는 알루미늄과 같은 전도성 물질의 단일 가닥 또는 필라멘트를 의미한다. "케이블" 및 "전력 케이블"은 동의어이며, 외피, 재킷(보호용 외부 재킷) 또는 코팅으로 지칭될 수 있는 커버링 내에 배치된 적어도 하나의 와이어를 포함하는 절연된 전기 전도체를 의미한다. 절연 전기 전도체는 중전압, 고전압, 또는 초고전압 용도에 사용하도록 설계 및 구성될 수 있다. 적합한 케이블 설계의 예는 US 5,246,783; US 6,496,629; 및 US 6,714,707에 제시되어 있다.
절연된 전기 전도체는 외부 환경으로부터 전도체/송신기 코어를 보호 및 절연시키기 위해, 그 주위에 배치된 전도체/송신기 코어 및 외부 단일 층 커버링 또는 외부 다중 층 커버링을 함유할 수 있다. 전도체/송신기 코어는 하나 이상의 금속 와이어로 구성될 수 있다. 전도체/송신기 코어가 2개 이상의 금속 와이어를 함유하는 경우, 금속 와이어는 별개의 와이어 번들로 세분될 수 있다. 전도체/송신기 코어의 각각의 와이어는, 번들인지 여부에 관계없이, 개별적으로 절연 층으로 코팅될 수 있고/있거나, 별개의 번들이 절연 층으로 코팅될 수 있다. 단일 층 커버링 또는 다중 층 커버링(예를 들어, 단일 층 또는 다중 층 코팅 또는 외피)은 주로 일광, 물, 열, 산소, 기타 전도성 물질(예를 들어, 단락 방지를 위한 것) 및/또는 기타 부식성 물질(예를 들어, 화학 유독가스(fume))과 같은 외부 환경으로부터 전도체/송신기 코어를 보호 또는 절연시키는 기능을 한다.
하나의 절연된 전기 전도체로부터 다음 것으로의 단일 층 또는 다중 층 커버링은 각각의 의도된 용도에 따라 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 단면에서 보았을 때, 절연된 전기 전도체의 다중 층 커버링은 하기 구성요소로, 최내 층으로부터 최외 층으로 순차적으로 구성될 수 있다: 내부 반도체 층, 가교된 폴리올레핀 생성물(본 발명의 가교된 생성물)을 포함하는 가교된 폴리올레핀 절연 층, 외부 반도체 층, 금속 차폐물 및 보호용 외피. 층 및 외피는 원주 방향으로 그리고 동축 방향으로(종축 방향으로) 연속적이다. 금속 실드(접지(ground))는 동축으로 연속적이며, 원주 방향으로 연속적(층)이거나 불연속적(테이프 또는 와이어)이다. 의도된 용도에 따라, 절연된 광학 섬유를 위한 다중 층 커버링에는 반도체 층 및/또는 금속 차폐물이 생략될 수 있다. 외부 반도체 층은, 존재하는 경우, 가교된 폴리올레핀 층과 결합되거나 이로부터 스트립핑(stripping)될 수 있는 과산화물-가교된 반도체 생성물로 구성될 수 있다.
일부 양태는 코팅된 전도체를 제조하는 방법으로서, 폴리올레핀 제형의 층을 포함하는 코팅을 전도체/송신기 코어 상에 압출함으로써 코팅된 코어를 수득하고, 코팅된 코어를 폴리올레핀 제형을 경화시키는 데 적합한 CV 조건으로 구성된 연속 가황(CV) 장치에 통과시켜 코팅된 전도체를 수득하는 것을 포함하는 방법이다. CV 조건은 온도, 분위기(예를 들어, 질소 가스) 및 CV 장치를 통과하는 라인 속도 또는 통과 시간을 포함한다. 적합한 CV 조건은 CV 장치를 빠져나오는 코팅된 전도체를 제공할 수 있으며, 여기서 코팅된 전도체는 가교된 폴리올레핀 층의 층을 경화시킴으로써 형성되는 가교된 폴리올레핀 층을 함유한다.
전기 파괴 강도(유전 강도): 전기 절연 물질이 전기 파괴 이벤트를 경험하지 않고, 즉 전기 전도성이 되지 않고 견딜 수 있는 최대 전기장(인가된 전압을 전극 분리 거리로 나눈 값). 표준 전극 분리 거리를 사용하여 볼트 단위로 나타냄.
본원의 임의의 화합물, 조성물, 제형, 물질, 혼합물 또는 반응 생성물은 H, Li, Be, B, C, N, O, F, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, As, Se, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, I, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Tl, Pb, Bi, 란타노이드, 및 악티노이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화학 원소 중 어느 하나를 함유하지 않을 수 있으나; 단, 화합물, 조성물, 제형, 물질, 혼합물, 또는 반응 생성물이 본질적으로 요구하는 화학 원소(예를 들어, 폴리에틸렌이 요구하는 C 및 H, 또는 알코올이 요구하는 C, H, 및 O)는 누락되지 않는다.
대안적으로는, 별도의 실시형태가 선행한다. ANSI는 미국 워싱턴 D.C.에 본부를 둔 미국 국립 표준 기관(American National Standards Institute) 조직이다. ASME는 미국 뉴욕주 뉴욕시에 본부를 두고 있는 미국 기계공학회(American Society of Mechanical Engineers)이다. ASTM은 USA의 펜실베니아, 서부 콘쇼호켄에 소재한, 표준 기구인 ASTM International이다. 임의의 비교예는 단지 예시 목적으로만 사용되며, 종래 기술이 아니다. "~이 없는" 또는 "~이 결핍된"은 완전한 부재; 대안적으로는 검출 가능하지 않음을 의미한다. IEC는 스위스 제네바 20 CH-1211 케이스 포스테일 131 3 루데 바렘 소재의 국제 전자기술 위원회(International Electrotechnical Commission)이다(http://www.iec.ch). IUPAC는 International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC Secretariat, 미국 노스 캐롤라이나주 리서치 트라이앵글 파크 소재)이다. 원소의 주기율표는 2018년 5월 1일자의 IUPAC 버전이다. 할 수 있다는 필수가 아닌 허용된 선택을 제공한다. 작동적은 기능적으로 가능하거나 효과적인 것을 의미한다. 선택적(선택적으로)은 부재하는(또는 배제된), 대안적으로는 존재하는(또는 포함된) 것을 의미한다. 특성은 표준 시험 방법 및 조건을 사용하여 측정될 수 있다. 범위는, 정수의 범위가 분수 값을 포함하지 않는 것을 제외하고는, 종점, 하위범위, 및 그 안에 포함되는 정수 및/또는 분수 값을 포함한다. 실온: 23° ± 1℃.
달리 명시되지 않는 한, 본원에서 사용된 용어의 정의는 2014년 2월 24일자 IUPAC 화학 기술 개요("Gold Book") 버전 2.3.3에서 가져온 것이다.
일부 실시형태에서, 용어 "포함하는" 또는 "포함하다" 중 임의의 하나는 어구 "본질적으로 이루어진" 또는 "본질적으로 이루어지다"로 대체될 수 있다. "본질적으로 이루어진" 및 "본질적으로 이루어지다"라는 어구는 말단이 부분적으로 폐쇄되며 폴리올레핀 제형 및 그로부터 제조된 가교된 폴리올레핀 생성물이 배제된 물질이 없음을 의미한다. 예를 들어, 배제된 물질은 화학식 (I)의 화합물이 아닌 임의의 크로토페논 화합물을 포함할 수 있다. 뒤따르는 물질 또는 특징을 언급할 때 "포함하다" 또는 "포함하는"이라는 용어를 사용하는 것은 "본질적으로 이루어진" 또는 "본질적으로 이루어지다"의 말단이 부분적으로 폐쇄된 특성을 부정하지 않지만, 단지 "본질적으로 이루어진" 또는 "본질적으로 이루어지다"에 의해 명시적으로 제외되지 않는 임의의 추가적인 물질 또는 특징만을 허용할 뿐이다. 일부 실시형태에서, 용어 "포함하는" 또는 "포함하다" 중 임의의 하나는 어구 "이루어진" 또는 "이루어지다"로 대체될 수 있다. 어구 "이루어진" 및 "이루어지다"는 폐쇄형으로, 이후에 명시적으로 나열되지 않은 모든 요소 또는 기능을 배제한다.
간결성을 위해, 본원에서는 특정 범위만이 명시적으로 개시된다. 그러나, 임의의 하한 범위를 임의의 상한 범위와 조합하여 명시적으로 언급되지 않은 범위를 나타낼 수 있다. 또한, 임의의 하한 범위를 임의의 다른 하한 범위와 조합하여 명시적으로 언급되지 않은 범위를 나타낼 수 있으며; 같은 방식으로, 임의의 상한 범위를 임의의 다른 상한 범위와 조합하여 명시적으로 언급되지 않은 범위를 나타낼 수 있다.
밀도 시험 방법: (물이 아닌 액체, 예를 들어 액체 2-프로판올에서 고체 플라스틱을 시험하기 위한) 변위에 의한 플라스틱의 밀도 및 비중(상대 밀도)에 대한 표준 시험 방법인 ASTM D792-13, 방법 B에 따라 측정한다. 결과는 그램/입방 센티미터(g/㎤) 단위로 기록한다.
용융 지수(I2)는 이전에 "조건 E"로 공지되고 I2로도 공지된 190℃/2.16 킬로그램(㎏) 조건을 사용하는 ASTM D1238-04(190℃, 2.16 ㎏), 압출 플라토미터에 의한 열가소성 수지의 용융 유량에 대한 표준 시험 방법(Standard Test Methods for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Platometer)에 따라 측정된다. 결과는 10분당 용리된 그램 단위(g/10분) 또는 1.0분당 데시그램의 등가물(dg/1분)로 기록한다. 10.0 dg = 1.00 g.
본 발명의 실시형태는 하기 전기 파괴 강도 시험 방법에 따라 시험할 수 있다. 방법의 설명은 명확성을 위해 섹션 1 내지 3으로 구분된다. 섹션 1은 시험 어셈블리를 제조하는 데 사용되는 물질을 다룬다. 섹션 2는 절연 층을 나타내는 시험 플라크를 제조하고 시험 어셈블리를 제조하는 절차를 다룬다. 시험 어셈블리는 하나의 절연 층을 나타내는 시험 플라크 및 2개의 전도체 디스크의 샌드위치를 포함하며, 여기서 시험 플라크(절연 층)는 전도체 디스크 사이에 배치된다. 섹션 3은 시험 어셈블리에 증가하는 시험 전압을 인가하고, 절연 층에서 발생하는 전기 파괴 이벤트를 검출하는 절차를 다룬다.
섹션 1: 전기 파괴 강도 시험 방법(물질): 전도체는 직경 40 밀리미터(mm)의 복수의 알루미늄 디스크 및 직경 29 mm의 복수의 알루미늄 디스크이고; 여기서 각각의 디스크는 75 미크론 두께이다. 샌드위치의 총 두께가 350 내지 500 미크론이 되도록 전도체 사이에 시험 절연 층을 샌드위치시킨다. 파괴 후, Al 디스크를 제거한 다음, 파괴 위치에서 절연 층의 두께를 측정한다.
섹션 2: 전기 파괴 강도 시험 방법(전극 및 시험 플라크를 시험 어셈블리로 조립하기 위한 절차). 2-단계 열 성형 공정에서 시험 절연 층의 샘플을 제조한다: 단계 1: 중합체 펠릿을 칭량한다. 칭량된 펠릿을 압축 금형(약 150 내지 약 900 미크론 두께의 8 인치 × 8 인치 정사각형 압축 금형 프레임)에 놓는다. 중합체 펠릿을 제곱 인치당 약 7파운드의 압력(psi) 하에 3분 동안 140℃로 예열한다. 동일한 온도 하에, 약 382 psi의 고압으로 전환하고 3분 동안 유지한다. 동일한 압력 하에, 생성된 중합체 플라크를 약 15분 이내에 실온으로 냉각한다. 단계 2: 75 미크론 두께의 알루미늄 시트에서 직경 29 mm 및 40 mm의 복수의 전도성 알루미늄(Al) 디스크를 절단한다. 전도성 Al 디스크를 플라크(단계 1에서 제조)의 상단과 하단에 놓는데, 한쪽에는 직경 29 mm 디스크를, 반대쪽에는 직경 40 mm 디스크를 놓는다. 2개의 전도성 Al 디스크는 서로 대향하며, 서로 거의 동심원에 위치한다. 8 인치 × 8 인치 중합체 플라크의 각각의 측면 상에 이격된, 9개의 이러한 전도성 Al 디스크 쌍의 3×3개의 어레이를 위치시킨다. 생성된 어셈블리를 단계 1에서와 동일한 압축 금형에서 및 동일한 프로토콜에 하에 열 압축한다. 그 다음, 어셈블리를 두 개의 황동 전극 사이에 배치하여 시험 어셈블리를 제공한다. 각각의 시험 어셈블리는 9쌍의 상부 및 하부 황동 전극, 9쌍의 상부 및 하부 전도성 Al 디스크, 9쌍의 상부 및 하부 전도성 Al 디스크 사이에 샌드위치된 단일 플라크를 갖는다.
시험 어셈블리의 부분(1)이 도 1에 도시되어 있다. 각각의 시험 어셈블리는 9개의 부분(1)을 갖는다. 시험 어셈블리의 부분(1)은 각각 9쌍의 상부 및 하부 황동 전극(11, 15) 중 하나; 각각 9쌍의 상부 및 하부 전도성 Al 디스크(21, 25) 중 하나; 및 단일 플라크(30)의 일부(도 1)를 포함한다. 각각의 쌍의 황동 전극(11, 15)은 전류를 공급하고, 전기 파괴를 검출하고, 거기에서 전압을 측정하도록 구성된 장치(도시되지 않음)와 전기적으로 연통한다. 이러한 장치는 잘 알려져 있으며, 예를 들어 문헌[ASTM D149-20, Standard Test Method for Dielectric Breakdown Voltage and Dielectric Strength of Solid Electrical Insulating Materials at Commercial Power Frequencies]; 및 문헌[IEC 243-1, Methods of Test for Electrical Strength of Solid Insulating Materials Part 1: Tests at Power Frequencies]을 참조한다. 황동 전극(11, 15)은 각각 전도성 Al 디스크(21, 25) 쌍에 전류를 인가하는 데 사용된다. 상부 전도성 Al 디스크(21)는 독립적으로 하부 표면(22) 및 상부 표면(23)을 갖고, 그의 디스크 두께는 그들 사이의 거리(즉, (22)에서 (23)까지의 거리)이다. 하부 전도성 Al 디스크(25)는 독립적으로 하부 표면(27) 및 상부 표면(26)을 갖고, 그의 디스크 두께는 그들 사이의 거리(즉, (26)에서 (27)까지의 거리)이다. 플라크(30)의 다른 부분은 각각 이격된 상이한 전도성 Al 디스크(21, 25) 쌍 사이에 샌드위치된다. 전도성 Al 디스크(21 및 25) 사이의 플라크(30)의 두께는 상부 전도성 Al 디스크(21)의 하부 표면(22)과 하부 전도성 Al 디스크(25)의 상부 표면(26) 사이의 거리이다. 플라크(30)의 각각의 부분은 독립적으로 상부 표면(31)을 갖는다. 하기 섹션 3에서 전기 파괴 강도의 측정에 사용되는 플라크(30) 부분의 두께 T는 하부 전도성 Al 디스크(25)의 상부 표면(26)과 플라크(30)의 상부 표면(31) 사이의 거리이다. 이러한 두께 T는 도 1에서 "}T"로 표시되며 섹션 3에서 언급된 전기 파괴 이벤트에 의해 생성된 채널의 위치에서 측정된다.
섹션 3: 전기 파괴 강도 시험 방법: 시험 전압을 증가시키면서 교류 전류(AC)를 시험 어셈블리에 인가하여 전기 파괴 이벤트를 검출하기 위한 절차. 상기에서 제조된 어셈블리를 절연유에 담그고 황동 전극에 의해서 상부 및 하부에서 이를 접촉시킨다. 전압을 인가한다. 파괴 이벤트가 발생할 때까지 500 V/S(볼트/초, 50 ㎐)의 속도로 전압을 점진적으로 증가시켜 중합체를 관통하는 채널이 생성시킨다. 파괴 이벤트는 전류의 급격한 증가로 검출된다. 전류 이벤트의 이러한 점프가 발생하는 인가된 킬로전압(V)을 기록한다. 이러한 파괴 이벤트는 절연 층에서 인가된 전압에 의해 채널이 생성되기 때문에 발생한다. 채널의 위치에서 절연 층의 두께를 측정하고, 하기 실제 파괴 강도의 계산에서 절연 두께로 사용한다: (E act ) = V/T, 여기서 V는 킬로볼트(㎸) 단위의 파괴 전압이고, T는 채널에서 측정된 밀리미터(mm) 단위의 절연 두께이고, E act 는 밀리미터당 킬로볼트(㎸/mm) 단위의 실제 파괴 강도이다. 실제 파괴 강도를 따르는 표에 기록하기 위해, E act 를 1.016 밀리미터(mm, 40 mils와 동일) 두께로 정규화하고 정규화된 파괴 강도 E를 ㎸/mm 단위로 기록한다. 정규화된 파괴 강도 E는 수학식 1(식 1)에 따라 계산된다: E = (V/T)*(T/T0)^(1/2)(식 1), 여기서 ^(1/2)은 제곱근을 나타내고, V는 파괴 이벤트에서 인가된 킬로전압이고, 각각의 T는 절연 층(플라크, 파괴 위치)에서 측정된 두께이고, T0은 T/T0가 파괴 강도 값을 1.016 mm 두께에 정규화하도록 하는 1.016 mm(40 mils과 동일)의 두께이다. 전기 파괴 이벤트가 발생하는 전압을 기록한다. 첨가제가 있는 및 없는 동일한 중합체의 파괴 전계 강도를 비교함으로써 전압 안정화제의 효능을 평가한다.
본 발명의 전기 파괴 강도 시험 방법에서, 전기 파괴 이벤트가 발생하는 전압은 절연 층의 두께에 따라 달라질 것이다. 하기에 기재된 Weibull 통계 방법에 따라 잘 알려진 2-매개변수 Weibull 통계를 사용하여, ㎸/mm 단위를 갖는 정규화된 파괴 강도 E를 분석한다.
Weibull 통계 방법. 에타, η 및 베타, β에 대한 전기 파괴 강도 값은 하기 수학식 2(식 2)에 따라 2-매개변수 Weibull 통계 방법에 의해 크기 N의 시험 샘플 세트에 대해 측정한다: (식 2). E는 전술한 바와 같이 측정된 ㎸/mm 단위의 정규화된 전계 강도이다. F(E)는 정규화된 전계 강도 E에서 실패한 샘플 세트 중 샘플의 누적 분율이다. 적절한 곡선 피팅을 얻기 위해, 하기 단계 (1) 및 (2)에 따라 세트의 각각의 샘플의 중앙 순위를 계산하여 샘플 N 세트의 F(E)를 측정한다: (1) 실패 시의 정규화된 전계 강도 E를 1에서 N(크기 N의 샘플 세트의 경우)까지 오름차순으로 순위를 매긴다; (2) Bernard 근사법을 사용하여, 하기 수학식 3에 따라 각각의 샘플의 중앙 순위(MR: median rank) i를 결정한다: MR = F(E) = (i - 0.3)/(N + 0.4) (식 3), 여기서 i는 1 내지 N의 범위(예를 들어, N = 9인 경우, 제1 샘플은 i = 1이고, 제2 샘플은 i = 2이며, 이하 참조)이다. 그래프에서, y축에 1에서 99까지의 척도의 누적 분율 F(E)에 대한 값 대 x축에 5에서 100 ㎸/mm까지 척도의 정규화된 전계 강도 E에 대한 값(또는 플로팅되는 값 E에 편리한 범위로 설정)을 플로팅한다. 샘플 세트 N의 누적 분율 F(E) 및 E를 알고, 수학식 2에 기초하여 곡선 피팅을 수행하여 에타, η, 및 베타, β, 값을 얻는다. 에타, η는 샘플의 63.2%가 실패한 전계 강도에 상당한다. 베타, β는 샘플 N 모두(100%)가 실패한 정규화된 전계 강도 E의 범위와 관련된다. 다른 모든 것이 동일하면, β 값이 높을수록 시험 샘플 N이 실패하는 전계 강도의 범위는 좁아진다. 예를 들어, 제1 샘플 세트(N = 9)의 모든 샘플이 E 16 ㎸/mm 내지 E 29 ㎸/mm 범위(최저값 E 16 ㎸/mm와 최고값 E 29 ㎸/mm 사이의 13 ㎸/mm 범위) 내에서 실패한 경우 제1 베타, β는 제2 샘플 세트(N = 9)의 제2 베타, β보다 더 높을 것이고, 여기서 제2 샘플 세트의 모든 샘플은 E 16 ㎸/mm 내지 E 30 ㎸/mm의 범위(최저값 E 16 ㎸/mm와 최고값 E 30 ㎸/mm 사이의 14 ㎸/mm 범위) 내에서 실패한다.
CE0에 대한 기준선 값에 대한 개선 또는 감소를 결정하는 데 사용되는 전기 파괴 강도 값은 63.2%의 실패 확률 값에 대해 예측되고, 상기에 기재된 Weibull 확률을 사용하여 정규화된 전계 강도 E 값으로부터 측정되는 값 에타, η이다. 또한 상기에 기재된 Weibull 통계를 사용하여 얻은 90% 신뢰 수준(상한 및 하한) 베타, β, 값, b를 기록한다. 다른 모든 것이 동일하면, β 값이 높을수록 시험 샘플 N이 실패하는 전계 강도의 범위는 좁아지며, 따라서 90% 신뢰 수준에서 E의 범위는 더 좁다.
절연 층의 두께를 포함하여 모든 다른 것이 동일한 경우, 전기 파괴 강도가 발생하는 전압이 높을수록 절연 물질의 전기 파괴 강도는 커진다. 17개의 대조군 플라크(N = 153 또는 155)의 전압에 비해 전기 파괴 이벤트가 발생하는 시험 플라크(N = 8 또는 9)의 전압에서 퍼센트 증가율(개선) 또는 퍼센트 감소율(저하)를 측정한다. 백분율 증가가 클수록 전기 파괴 강도는 더 많이 개선된다. 백분율 감소가 클수록 전기 파괴 강도의 저하는 더 커진다.
실시예
폴리에틸렌 중합체 (A)-1: 저밀도 폴리에틸렌(LDPE-1). LDPE-1은 0.920 g/㎤의 밀도 및 2.0 g/10분의 용융지수를 가지며, The Dow Chemical Company로부터 DFDK-7423NT로 입수 가능하다.
본 발명의 크로토페논 화합물 (B)-1: Ar이 페닐이고 R이 메틸인 화학식 (I)의 화합물인 크로토페논.
본 발명의 크로토페논 화합물 (B)-2: Ar이 페닐이고 R이 데실인 화학식 (I)의 화합물인 크로토페논.
본 발명의 크로토페논 화합물 (B)-3: Ar이 2,4-디메틸페닐이고 R이 메틸인 화학식 (I)의 화합물인 크로토페논.
본 발명의 크로토페논 화합물 (B)-4: Ar이 1-나프틸이고 R이 메틸인 화학식 (I)의 화합물인 크로토페논.
본 발명의 크로토페논 화합물 (B)-5: Ar이 2-나프틸이고 R이 메틸인 화학식 (I)의 화합물인 크로토페논.
2',4'-디하이드록시크로토페논("디(HO)CROT") 화합물 C1.
폴리올레핀 제형의 전기 파괴 강도에 대한 효과에 대해, (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물 및 비교(본 발명이 아닌) 화합물을 포함하는 시험 화합물을 평가하기 위해서 사용한다. 본 발명의 폴리올레핀 제형의 시험된 실시형태는 (B) 화학식 (I)의 크로토페논 화합물 및 폴리에틸렌 중합체 (A)-1인 시험 화합물을 포함한다. 비교 폴리올레핀 제형은 2',4'-디하이드록시크로토페논("디(HO)CROT")과 같은 화학식 (I)이 아닌 비교(본 발명이 아닌) 화합물인 시험 화합물 및 폴리에틸렌 중합체 (A)-1을 포함한다. 시험 제형 중의 시험 화합물의 농도가 제형의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 10.0 중량%가 되도록 알고 있는 양의 시험 화합물을 폴리에틸렌 중합체 (A)-1에 용융 배합함으로써 시험용 제형을 제조한다. 0.5 중량% 및 1.0 중량%의 시험 화합물의 농도는 시험 목적으로 사용하기에 편리한 양이지만, 원할 경우 더 높은 농도를 사용할 수도 있다. 전기 파괴 강도 시험 방법에 대해 상기에 기재된 절차에 따라 제형을 시험 플라크로 별도로 제조하고, 전기 파괴 이벤트가 발생하는 전압을 측정한다. 상기에 기재된 Weibull 통계에 따라 측정된 63.2% 실패 확률 값에 대한 에타 값으로 결과를 기록한다.
비교예 0(CE0). 100.00 중량%의 폴리에틸렌 중합체(A)-1로 이루어진 안정화제 비함유 비교 제형의 단일 배치를 제조한다. 안정화제 비함유 비교 제형의 배치는 전압 안정화제 또는 어떠한 첨가제도 없다. 별도의 실험에서, 안정화제 비함유 비교 제형의 상이한 샘플을 17개의 시험 플라크로 용융 배합한다. 153개의 실제 전기 파괴 강도 값을 얻기 위해 9개의 전극 쌍의 3×3개의 어레이를 사용하여 각각의 시험 플라크의 전기 파괴 강도를 측정한다. 상기에 기재된 식 1에 따라 전기 파괴 강도 값을 40 mm의 플라크 두께에 대해 정규화한다. CE0에 대한 정규화된 전기 파괴 강도 값은 에타, η, 값(63.2%의 실패 확률 값에 대한)은 18.49 ㎸/mm이고, 90% 신뢰 수준, 베타는 18.18 내지 18.81 ㎸/mm(하한 내지 상한)이다. 63.2%의 실패 확률 값에 대한 기준선(개선되지 않거나 감소되지 않음) 정규화된 전기 파괴 강도 값으로서, 63.2%의 실패 확률 값에 대한 퍼센트 개선에 대해서 모든 비교 및 본 발명의 에타, η값을 18.5 ㎸/mm에 대해 비교한다.
하기에 기재된 비교예 및 본 발명 실시예의 실험을 실행하는데 사용된 절차는 하기 단계를 포함한다: (1) 브라벤더 믹서를 켜고 보울(bowl)이 비어 있는 동안 기록된 온도가 약 140℃가 될 때까지 가열한다. (2) 브라벤더 보울에 약 260 g의 (A) 폴리에틸렌 중합체 수지를 충전하고 최대 10분 동안 40 rpm으로 용융될 때까지 혼합한다. (3) 혼합 속도(rpm)를 감소시키고, 트윈 스크류의 회전을 역전시켜 추가 테스트를 위해 일부 샘플을 회수한다. (4) 보울 용량이 목표 첨가제 로딩에서 260 g으로 재충전하고 rpm이 다시 40 rpm으로 상승하도록 추가량의 (A) 폴리에틸렌 중합체 및 화합물(B) 및 (C)를 첨가한다. (5) 생성된 샘플을 최대 5분 동안 혼합한다. (6) 혼합 속도(rpm)를 감소시키고, 트윈 스크류의 회전을 역전시켜 추가 테스트를 위해 일부 샘플을 회수한다. (7) 단계 4 내지 6을 반복하여 최대 2 중량%의 폴리에틸렌의 첨가제 농도를 생성한다. 전형적으로, 배합은 0.5 중량%, 1 중량% 및 2 중량%에서 수행된다. (8) 혼합 속도(rpm)를 감소시키고, 트윈 스크류의 회전을 역전시켜 추가 테스트를 위해 일부 샘플을 회수한다. (9) 단계 9로 실험을 종료한다. (10) 샘플을 대략 15 mil 두께의 씽크 플라크로 압착한다. (11) 알루미늄 디스크를 샘플의 상단과 하단에 삽입하고 전기적 시험을 위해 샘플을 채취한다(해당 공정의 개략도에 대해서는 아래의 측정 섹션 참조). 블렌드 혼합물 첨가제 제조에 대한 참고 사항: 블렌드 혼합물은 동등한 중량 비율의 두 가지 첨가제를 칭량 보울에 첨가한 다음 이를 주걱으로 혼합함으로써 제조한다.
비교예 1(CE1, 가공예): 폴리에틸렌 중합체(A)-1을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 알려진 양의 2',4'-디하이드록시크로토페논 C1("디(HO)CROT")과 용융 배합하여 비교용 폴리올레핀 제형 CE1을 제공한다. 전기 파괴 강도 시험 방법에 따라 제형을 시험한다. 예상되는 시험 결과는 표 2에 나와 있다.
[표 1]
[표 2]
N/r은 기록하지 않는다. 표 2의 데이터에 나타난 바와 같이, 전압 안정화제인 첨가제를 포함하지 않는 CE0에 비해, 2',4'-디하이드록시크로토페논("디(HO)CROT")(CE1)은 전기 파괴 강도를 변화시키지 않을 것으로 예상된다.
본 발명의 실시예 1 내지 2(IE1 내지 IE2): 별도의 실행에서, 폴리에틸렌 중합체 (A)-1을 하기 표 3에 따른 알려진 양의 크로토페논 화합물 (B)-1과 용융 배합하여 IE1 내지 IE2의 본 발명의 폴리올레핀 제형을 제공한다. 전기 파괴 강도 시험 방법에 따라 제형을 시험한다. 시험 결과는 표 4에 나와 있다.
[표 3]
표 3의 데이터는 IE1 내지 IE2의 폴리올레핀 제형이 본 발명의 폴리올레핀 제형의 예임을 나타낸다.
[표 4]
표 4의 데이터에 나타난 바와 같이, 전압 안정화제인 첨가제를 포함하지 않는 CE0에 비해, 화학식 (I)의 본 발명의 크로토페논 화합물 (B)-1은 전기 파괴 강도를 개선(전압 증가)시켰다. 또한, 전기 파괴 강도의 개선은 제형 중 (B)-1 크로토페논 화합물의 농도와 긍정적인 상관관계가 있다.
본 발명의 실시예 3a 내지 3c(IE3a 내지 IE3c, 가공예): 폴리에틸렌 중합체 (A)-1을 1.0 중량%의 크로토페논 화합물(B)-1과 용융 배합하여 본 발명의 제1 폴리올레핀 제형 IE3a를 제공한다. 여기에 1.0 중량%의 디쿠밀 퍼옥사이드를 침지시켜 IE3b의 본 발명의 제2 폴리올레핀 제형을 제공한다. 중량%는 IE3b 제형의 총 중량을 기준으로 한다. 생성된 본 발명의 제형 IE3b를 120℃에서 1시간 동안 가열하여 IE3c의 본 발명의 가교된 폴리올레핀 생성물을 제조한다.
본 발명 실시예 4a 내지 4c, 5a 내지 5c, 6a 내지 6c, 및 7a 내지 7c(IE4a 내지 IE4c, IE5a 내지 IE5c, IE6a 내지 IE6c, 및 IE7a 내지 IE7c, 모두 가공예): 별도의 실행에서, 고밀도 폴리에틸렌 중합체(HDPE, IE4a 내지 IE4c), 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체(EVA, IE5a 내지 IE5c), 에틸렌/메틸 아크릴레이트 공중합체(EMA, IE6a 내지 IE6c), 또는 에틸렌/(모노사이클릭 (테트라비닐,테트라메틸)테트라실록산) 공중합체)(IE7a 내지 IE7c)를 9.8 중량%의 크로토페논 화합물 (B)-1과 함께 용융시켜 각각 본 발명의 제1 폴리올레핀 제형 IE4a, IE5a, IE6a, 또는 IE7a를 제공한다. 별도의 실행에서, 여기에 1.0 중량%의 디쿠밀 퍼옥사이드를 침지시켜 각각 IE4b, IE5b, IE6b, 또는 IE7b의 본 발명의 제2 폴리올레핀 제형을 제공한다. 중량%는 각각의 제2 제형의 총 중량을 기준으로 한다. 별도의 실행에서, 생성된 본 발명의 제형 IE4b, IE5b, IE6b 또는 IE7b를 120℃에서 1시간 동안 가열함으로써 각각 IE4c, IE5c, IE6c 또는 IE7c의 본 발명의 가교된 폴리올레핀 생성물을 제조한다.
본 발명 실시예 8a 내지 8c, 9a 내지 9c, 10a 내지 10c, 11a 내지 11c(모두 가공예): 별도의 실행에서, 크로토페논 화합물(B)-1 대신에 동일한 양의 크로토페논 화합물(B)-2, (B)-3, (B)-4, 또는 (B)-5 중 어느 하나를 사용하는 것을 제외하고는 IE3a의 절차를 반복하여 본 발명의 제1 폴리올레핀 제형 IE8a, IE9a, IE10a, 및 IE11a를 각각 제공한다. 별도의 실행에서, 제1 폴리올레핀 제형 IE3a 대신에 각각 IE8a, IE9a, IE10a, 또는 IE11a의 제1 폴리올레핀 제형을 사용하는 것을 제외하고는 IE3b의 절차를 반복하여 각각 IE8b, IE9b, IE10b, 및 IE11b의 제2 폴리올레핀 제형을 제공한다. 별도의 실행에서, 생성된 본 발명의 제형 IE8b, IE9b, IE10b 또는 IE11b를 120℃에서 1시간 동안 가열함으로써 각각 IE8c, IE9c, IE10c 또는 IE11c의 본 발명의 가교된 폴리올레핀 생성물을 제조한다.
본 발명 실시예 12(가공예): 코팅된 전도체의 제조. 전술한 본 발명 실시예 중 어느 하나의 본 발명의 폴리올레핀 제형을 와이어 코팅 압출 라인에 도입하여 14 AWG 고체 구리 와이어 상의 와이어 구조물로서 이러한 제형으로 본질적으로 이루어진 코팅을 갖는 코팅된 와이어를 제조한다. 와이어 코팅 압출 라인은 가변 속도 드라이브가 있는 BRABENDER 1.9 cm 압출기, 25:1 표준 PE 스크류, BRABENDER 크로스-헤드 와이어 다이, 에어 와이프가 있는 실험실 수냉식 트로프, 레이저 마이크로미터 및 가변 속도 와이어 풀러로 구성된다. 샘플은 0.76 밀리미터(mm, 30 mil) 벽 두께로 40 rpm 스크류 속도로 압출된다. 분당 3.1 미터(분당 10 피트)의 권취 속도(take-up speed)로 각각 구역 1/구역 2/구역 3/및 헤드/다이에 걸쳐 160℃/170℃/180℃/190℃의 설정 온도 프로파일을 사용하여 와이어를 제조한다. 와이어의 코팅은 본질적으로 본 발명의 폴리올레핀 제형 중 하나로 이루어진다. 와이어를 220℃의 경화 온도로 설정된 가황(vulcanization) 튜브에 통과시켜 제형을 완전히 경화시켜 그 위에 본질적으로 본 발명의 가교된 생성물로 이루어진 코팅을 갖는 와이어를 제공할 수 있다.
본 발명 실시예 13(가공예): 전기의 전도. 위에서 제조된 코팅된 와이어의 양쪽 단부에서 코팅의 끝 부분을 벗겨내어 와이어를 노출시킨다. 코팅된 와이어(코팅된 전도체)의 와이어(예를 들어, 전도성 코어) 전체에 전압을 인가하여 와이어를 통해 전기의 흐름을 생성한다. 인가 전압은 배터리, 전력망, 또는 인버터가 포함된 태양광 패널에서 공급될 수 있다.
Claims (13)
- (A) 폴리올레핀 중합체 및 (B) 하기 화학식 (I)의 크로토페논 화합물을 포함하는 폴리올레핀 제형: (I), (상기 식에서, Ar은 페닐, 알킬페닐, 1-나프틸 또는 2-나프틸이며; R은 (C1-C5)알킬, (C6-C10)알킬, (C11-C20)알킬, 또는 (C21-C40)알킬임).
- 제1항에 있어서, Ar은: (i) 페닐; (ii) 알킬페닐; (iii) 1-나프틸; (iv) 2-나프틸; (v) (i) 및 (ii) 둘 모두; (vi) (i) 및 (iii) 둘 모두; (vii) (i) 및 (iv) 둘 모두; (viii) (ii) 및 (iii) 둘 모두; (ix) (ii) 및 (iv) 둘 모두; (x) (iii) 및 (iv) 둘 모두; 및 (xi) (i), (ii), (iii), 및 (iv) 중 임의의 3개의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 폴리올레핀 제형.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, R은 메틸 또는 (C2-C5)알킬인, 폴리올레핀 제형.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 (A) 폴리올레핀 중합체는: 저밀도 폴리에틸렌 중합체, 에틸렌/(C4-C20)알파-올레핀 공중합체, 에틸렌/(불포화 카복실산 에스테르) 공중합체, 에틸렌/(모노사이클릭 유기실록산) 공중합체, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌/프로필렌/(디엔 단량체) 삼원공중합체, 및 프로필렌 단독중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는, 폴리올레핀 제형.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 50.0 내지 99.8 중량 퍼센트(중량%)의 (A) 폴리올레핀 중합체; 0.1 내지 10.0 중량%의 (B) 크로토페논 화합물; 및 총 0.1 내지 40 중량%의 적어도 하나의 첨가제를 포함하며, 여기서 각각의 적어도 하나의 첨가제는 구성성분 (A) 및 (B)와 상이하고, 독립적으로: (C) 유기 과산화물; (D) 스코치 방지제(anti-scorch agent); (E) 산화방지제; (F) 충전제; (G) 난연제; (H) 장애 아민 안정화제; (I) 트리 지연제(tree retardant); (J) 메틸 라디칼 제거제; (K) 가교 보조제; (L) 가공 보조제; (M) 착색제; 및 첨가제 (C) 내지 (M) 중 임의의 2개 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 폴리올레핀 제형.
- 제5항에 있어서, 85 내지 99.5 중량 퍼센트(중량%)의, 저밀도 폴리에틸렌 중합체인 (A) 폴리올레핀 중합체; 0.5 내지 1.4 중량%의, Ar이 페닐이고 R이 메틸인 화학식 (I)의 화합물인 (B) 크로토페논 화합물; 및 0.1 내지 1.5 중량%의 적어도 하나의 (E) 산화방지제를 포함하는, 폴리올레핀 제형.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 폴리올레핀 제형의 제조 방법으로서, (A) 폴리올레핀 중합체를 (B) 크로토페논 화합물, 및, 선택적으로, 적어도 하나의 첨가제와 혼합함으로써 제형을 제조하는 방식을 포함하는, 폴리올레핀 제형의 제조 방법.
- 가교된 폴리올레핀 생성물의 제조 방법으로서, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 폴리올레핀 제형을 경화 조건으로 처리하여 (A) 폴리올레핀 중합체를 가교시킴으로써 가교된 폴리올레핀 생성물을 제조하는 방식을 포함하는, 가교된 폴리올레핀 생성물의 제조 방법.
- 제8항의 방법에 의해 제조된, 가교된 폴리올레핀 생성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 폴리올레핀 제형, 제9항의 가교된 폴리올레핀 생성물, 또는 이들의 조합을 포함하는 물품.
- 전도성 코어 및 상기 전도성 코어를 적어도 부분적으로 덮고 있는 절연 층을 포함하는 코팅된 전도체로서, 상기 절연 층은 제9항의 가교된 폴리올레핀 생성물을 포함하는, 코팅된 전도체.
- 송전 방법으로서, 전도성 코어를 통해 전기의 흐름을 발생시키도록 제10항의 코팅된 전도체의 전도성 코어를 가로질러 전압을 인가하는 단계를 포함하는, 송전 방법.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리올레핀 제형은 (B) 크로토페논 화합물이 없는 비교 제형에 비해 적어도 +10.0 퍼센트(%)의 전기 파괴 강도 값 에타, η의 개선(증가)을 갖고; 여기서, 상기 전기 파괴 강도 값 에타, η는 발명의 상세한 설명에 기재된 전기 파괴 강도 시험 방법 및 와이불 통계 방법(Weibull Statistics Method)에 따라 와이불 통계를 이용하여 63.2%의 실패 확률 값으로 결정되는, 본 발명.
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