Polymeric compositions and coated conductors made therefrom

Abstract

A polymeric composition includes 60 wt% to 85 wt% of a first ethylene-based polymer, wherein the first ethylene-based polymer has a density of 0.93 g / cc to 0.97 g / cc as measured according to ASTM D792 and has a polydispersity index of 7 or greater as measured according to Gel Permeation Chromatography and has a shear viscosity v100 of 800 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to dynamic mechanical spectroscopy; 15 wt% to 40 wt% of a second ethylene-based polymer, wherein the second ethylene-based polymer has a density of 0.916 g / cc to 0.930 g / cc as measured according to ASTM D792 and has a shear viscosity v100 of 800 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy; and 0.1 wt% to 2.0 wt% of a foaming agent based on the total weight of the polymeric composition.

Description

POLYMERIC COMPOSITIONS AND COATED CONDUCTORS MADE THEREFROMBACKGROUND

[0001] Field of the disclosure

[0002] The present disclosure relates to polymeric compositions, and more specifically to polymeric compositions useful for foamed insulation on coated conductors.

[0003] Introduction

[0004] The growth of cloud computing has increased the demand for data transmission within data centers, between data centers and between data centers and users. Such data transmission requires high speed and high frequency capable cables. High category data cables ( “CAT cables” ) are designed to meet this requirement and provide excellent transmission properties over short distances. CAT cables are easier to install, thus lower cost in comparison to optical fiber cables over similar distances.

[0005] CAT cables constructions are typically three-layer structures: a solid conductor, a foamed insulation layer and an outer protection layer. The foaming of the insulation is achieved via injection of a foaming gas into a polymeric composition during cable manufacture. The polymeric composition requires certain rheological properties to achieve a fine and uniform closed cell structure to exhibit a low dissipation factor. For example, the polymeric composition should exhibit, in a non-foamed state, a dissipation factor measured at 2.47 GHz of less than 1.7E-04 as measured according to ASTM 1531. The polymeric composition should also render the insulation smooth and defect free even at high extrusions speeds. The smoothness of a CAT cable is represented by the relative standard deviation ( “RSD” ) of its outer diameter ( “OD” ) . Typically, a cable is considered sufficiently smooth if its RSD is 0.5%or less as measured according to Smoothness Testing as provided below.

[0006] Many attempts at improving the properties of CAT cables have been attempted, but the prior art focuses mostly on nucleating and foaming agents to improve foaming as this is a relatively easier task than adjusting resin architecture. For example, United States patent number 10,858,492B2 ( “the ‘492 patent” ) provides a foamable composition comprising (A) 45 to 95 wt %HDPE, (B) 4 to 54 wt %LDPE, and (C) 0.01 to 2 wt %of a foaming agent comprising fluororesin and expandable polymeric microspheres. The AXELERONTM CX B -1258 NT LDPE that is used in the ‘492 patent has a shear viscosity v100 of 408 Pa. s at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy.

[0007] In view of the foregoing, it would be surprising to discover a polymeric composition that exhibits the above-noted dissipation factor and RSD values at high extrusion speed.

[0008] SUMMARY OF THE DISCLOSURE

[0009] The inventors of the present application have discovered a polymeric composition that exhibits the above-noted dissipation factor and RSD values at high extrusion speed.

[0010] The present disclosure is the result of discovering that a variety of features of the resin must be accounted for in order to achieve the desired RSD and dissipation factor values. For example, it is believed that in resin systems comprising a relatively higher density ethylene-based resin and a relatively lower density ethylene-based resin, the high density resin should exhibit a polydispersity index of 7 or greater and both the high and low density resins should exhibit a shear viscosity v100 of 800 Pa. s or greater at 170℃. Without being bound by theory, it is believed that a synergistic effect occurs between the resins to stabilize the bubbles created during foaming thereby delivering the desired electrical and smoothness properties despite high extrusion speed.

[0011] According to a first feature of the present disclosure, a polymeric composition comprises 60 wt%to 85 wt%of a first ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition, wherein the first ethylene-based polymer has a density of 0.93 g / cc to 0.97 g / cc as measured according to ASTM D792 and has a polydispersity index of 7 or greater as measured according to Gel Permeation Chromatography and has a shear viscosity v100 of 800 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to dynamic mechanical spectroscopy; 15 wt%to 40 wt%of a second ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition, wherein the second ethylene-based polymer has a density of 0.916 g / cc to 0.930 g / cc as measured according to ASTM D792 and has a shear viscosity v100 of 800 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy; and 0.1 wt%to 2.0 wt%of a foaming agent based on the total weight of the polymeric composition.

[0012] According to a second feature of the present disclosure, the foaming agent is selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, azodicarbonamide, sodium bicarbonate, titanium hydride, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, and calcium azide, expansible microspheres, and combinations thereof.

[0013] According to a third feature of the present disclosure, the polymeric composition comprises 70 wt%to 85 wt%of the first ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition.

[0014] According to a fourth feature of the present disclosure, the polymeric composition comprises 75 wt%to 85 wt%of the first ethylene-based polymer based on the total weight of the  polymeric composition and the first ethylene-based polymer exhibits a melt flow rate (I21 / I2) of 70 or greater.

[0015] According to a fifth feature of the present disclosure, the polymeric composition comprises 15 wt%to 25 wt%of the second ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition.

[0016] According to a sixth feature of the present disclosure, the second ethylene-based polymer has a shear viscosity v100 of 1000 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy.

[0017] According to a seventh feature of the present disclosure, the first ethylene-based polymer has a shear viscosity v100 of 1000 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy.

[0018] According to an eighth feature of the present disclosure, the polymeric composition exhibits a polydispersity index of 10 or greater as measured according to Gel Permeation Chromatography.

[0019] According to a ninth feature of the present disclosure, the polymeric composition exhibits a polydispersity index of 11 or greater as measured according to Gel Permeation Chromatography.

[0020] According to a tenth feature of the present disclosure, a coated conductor comprises a conductor; and the polymeric composition coupled to the conductor, wherein the polymeric composition exhibits a relative standard deviation of its outer diameter of 0.5%or less as measured according to Smoothness Testing.DETAILED DESCRIPTION

[0021] As used herein, the term “and / or, ” when used in a list of two or more items, means that any one of the listed items can be employed by itself, or any combination of two or more of the listed items can be employed. For example, if a composition is described as containing components A, B, and / or C, the composition can contain A alone; B alone; C alone; A and B in combination; A and C in combination; B and C in combination; or A, B, and C in combination.

[0022] All ranges include endpoints unless otherwise stated.

[0023] Test methods refer to the most recent test method as of the priority date of this document unless a date is indicated with the test method number as a hyphenated two-digit number. References to test methods contain both a reference to the testing society and the test method number. Test method organizations are referenced by one of the following abbreviations: ASTM refers to ASTM International (formerly known as American Society for Testing and Materials) ;  EN refers to European Norm; DIN refers to Deutsches Institut für Normung; and ISO refers to International Organization for Standards.

[0024] Polymeric composition

[0025] The present disclosure is directed to a polymeric composition. The polymeric composition comprises a first ethylene-based polymer, a second ethylene-based polymer, and a foaming agent.

[0026] The polymeric composition, in a non-foamed or non-expanded form, has a dissipation factor of 1.70E-04 or less as measured at 2.47 GHz according to ASTM method D1531. The dissipation factor is a measure of loss-rate of energy of a mode of oscillation in a dissipative system. The dissipation factor may be 1.70E-04 or less, or 1.65E-04 or less, or 1.60E-04 or less, or 1.55E-04 or less, or 1.50E-04 or less, or 1.45E-04 or less, while at the same time, 1.40E-04 or greater, or 1.45E-04 or greater, or 1.50E-04 or greater, or 1.55E-04 or greater, or 1.60E-04 or greater, or 1.65E-04 or greater as measured at 2.47 GHz according to ASTM method D1531.

[0027] The polymeric composition may exhibit a Relaxation Spectrum Index value of 30 to 90 as calculated from Dynamic Oscillatory Shear Testing as explained in greater detail below. For example, the RSI value may be 30 or greater, or 35 or greater, or 40 or greater, or 45 or greater, or 50 or greater, or 55 or greater, or 60 or greater, or 65 or greater, or 70 or greater, or 75 or greater, or 80 or greater, or 85 or greater, while at the same time, or 90 or less, or 85 or less, or 80 or less, or 75 or less, or 70 or less, or 65 or less, or 60 or less, or 55 or less, or 50 or less, or 45 or less, or 40 or less, or 35 or less as calculated from Dynamic Oscillatory Shear Testing.

[0028] Ethylene-based polymers

[0029] As used herein, “ethylene-based” polymers are polymers in which greater than 50 wt%of the monomers are ethylene though other co-monomers may also be employed. Ethylene-based polymers include ethylene and may include one or more C3–C20 α-olefin comonomers such as propylene, 1-butene, 1 pentene, 4-methyl-1-pentene, 1-hexene, and 1-octene.

[0030] Ethylene-based polymers may comprise 50 wt%or greater, 60 wt%or greater, 70 wt%or greater, 80 wt%or greater, 85 wt%or greater, 90 wt%or greater, or 91 wt%or greater, or 92 wt%or greater, or 93 wt%or greater, or 94 wt%or greater, or 95 wt%or greater, or 96 wt%or greater, or 97 wt%or greater, or 97.5 wt%or greater, or 98 wt%or greater, or 99 wt%or greater, while at the same time, 99.5 wt%or less, or 99 wt%or less, or 98 wt%or less, or 97 wt%or less, or 96 wt%or less, or 95 wt%or less, or 94 wt%or less, or 93 wt%or less, or 92 wt%or less, or 91 wt%or less, or 90 wt%or less, or 85 wt%or less, or 80 wt%or less, or 70 wt%or less, or 60 wt%or  less of ethylene monomers as measured using Nuclear Magnetic Resonance (NMR) or Fourier-Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy.

[0031] Other units of ethylene-based polymers may be derived from one or more polymerizable monomers including, but not limited to, polar monomers such as unsaturated esters. The unsaturated esters (i.e. polar monomers) may be alkyl acrylates, alkyl methacrylates, or vinyl carboxylates. The alkyl groups can have from 1 to 8 carbon atoms, or from 1 to 4 carbon atoms. The carboxylate groups can have from 2 to 8 carbon atoms, or from 2 to 5 carbon atoms. Examples of acrylates and methacrylates include, but are not limited to, ethyl acrylate, methyl acrylate, methyl methacrylate, t-butyl acrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, and 2 ethylhexyl acrylate. Examples of vinyl carboxylates include, but are not limited to, vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl butanoate. The ethylene-based polymer may have a polar comonomer content of 40 wt%or less, or 35 wt%or less, or 30 wt%or less, or 25 wt%or less, or 20 wt%or less, 15 wt%, or 10 wt%, or 5 wt%or less, or 3 wt%or less, or 1 wt%or less, or 0 wt%based on the total weight of the ethylene-based polymer as measured using Nuclear Magnetic Resonance (NMR) or Fourier-Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy.

[0032] Ethylene-based polymers can have a unimodal or a multimodal molecular weight distribution and can be used alone or in combination with one or more other types of ethylene-based polymers (e.g., a blend of two or more ethylene-based polymers that differ from one another by monomer composition and content, catalytic method of preparation, molecular weight, molecular weight distributions, densities, etc. ) . If a blend of ethylene-based polymers is employed, the polymers can be blended by any in-reactor or post-reactor process. The term “multimodal polymer” refers to polymers that are characterized by having at least two distinct peaks in a gel permeation chromatography (GPC) chromatogram depicting the molecular weight distribution of the composition. Accordingly, the generic term multimodal polymer includes bimodal polymers, which have two primary fractions: a first fraction, which may be a low molecular weight fraction and / or component, and a second fraction, which may be a high molecular weight fraction and / or component.

[0033] First Ethylene-Based polymer

[0034] As noted above, the polymeric composition may comprise the first ethylene-based polymer. The density of the first ethylene-based polymer is from 0.93 g / cc to 0.97 g / cc as measured according to ASTM D792. For example, the density of the first ethylene-based polymer is 0.930 g / cc or greater, or 0.935 g / cc or greater, or 0.940 g / cc or greater, 0.945 g / cc or greater, or 0.950 g / cc or greater, or 0.955 g / cc or greater, or 0.960 g / cc or greater, or 0.965 g / cc or greater, while at  the same time, 0.970 g / cc or less, or 0.965 g / cc or less, or 0.960 g / cc or less, or 0.955 g / cc or less, or 0.950 g / cc or less, or 0.945 g / cc or less, or 0.940 g / cc or less, or 0.935 g / cc or less as measured according to ASTM D792. Generally, ethylene-based polymers having a density of 0.93 g / cc to 0.97 g / cc are referred to as a “high density polyethylene” or “HDPE” .

[0035] The first ethylene-base polymer may have a polydispersity index of 7 or greater as measured according to Gel Permeation Chromatography. For example, the polydispersity index of the first ethylene-based polymer may be 7 or greater, or 8 or greater, or 9 or greater, or 10 or greater, or 11 or greater, or 12 or greater, or 13 or greater, or 14 or greater, while at the same time, 15 or less, or 14 or less, or 13 or less, or 12 or less, or 11 or less, or 10 or less, or 9 or less, or 8 or less as measured according to Gel Permeation Chromatography.

[0036] The first ethylene-based polymer may have a melt index (I2) of 0.8 g / 10 minute or less as measured according to ASTM D1238. For example, the first ethylene-based polymer may have a melt index (I2) of 0.8 g / 10 minute or less, or 0.7 g / 10 minute or less, or 0.6 g / 10 minute or less, or 0.5 g / 10 minute or less, or 0.4 g / 10 minute or less, or 0.3 g / 10 minute or less, or 0.2 g / 10 minute or less, or 0.1 g / 10 minute or less as measured according to ASTM D1238.

[0037] The first ethylene-based polymer may exhibit a melt flow ratio rate (I21 / I2) of 70 or greater as measured according to ASTM D1238. For example, the melt flow ration of the first ethylene-based polymer may be 70 or greater, or 75 or greater, or 80 or greater, or 85 or greater, or 90 or greater, or 95 or greater, while at the same time, 100 or less, or 95 or less, or 90 or less, or 85 or less, or 80 or less, or 75 or less as measured according to ASTM D1238.

[0038] The first ethylene-based polymer may exhibit a shear viscosity v100 of 800 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to dynamic mechanical spectroscopy. For example, the first ethylene-based polymer may exhibit a shear viscosity v100 of 800 Pa. s or greater, or 850 Pa. s or greater, or 900 Pa. s or greater, or 950 Pa. s or greater, or 1000 Pa. s or greater, or 1050 Pa. s or greater, or 1100 Pa. s or greater, or 1150 Pa. s or greater, while at the same time, 1200 Pa. s or less, or 1150 Pa. s or less, or 1100 Pa. s or less, or 1050 Pa. s or less, or 1000 Pa. s or less, or 950 Pa. s or less, or 900 Pa. s or less, or 850 Pa. s or less at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy.

[0039] The first ethylene-based polymer may exhibit a dissipation factor measured at 2.47 GHz of 5.0E-05 to 9.0E-05 as measured according to ASTM 1531. For example, the dissipation factor may be 5.0E-05 or greater, or 5.5E-05 or greater, or 6.0E-05 or greater, or 6.5E-05 or greater, or 7.0E-05 or greater, or 7.5E-05 or greater, or 8.0E-05 or greater, or 8.5E-05 or greater, while at the same time, 9.0E-05 or less, or 8.5E-05 or less, or 8.0E-05 or less, or 7.5E-05 or less, or 7.0E-05  or less, or 6.5E-05 or less, or 6.0E-05 or less, or 5.5E-05 or less at 2.47 GHz of as measured according to ASTM 1531.

[0040] The polymeric composition may comprise 60 wt%to 85 wt%of the first ethylene-based polymer based on a total weight of the polymeric composition. For example, the polymeric composition may comprise 60 wt%or greater, or 65 wt%or greater, or 70 wt%or greater, or 75 wt%or greater, or 80 wt%or greater, while at the same time, 85 wt%or less, or 80 wt%or less, or 75 wt%or less, or 70 wt%or less, or 65 wt%or less of the first ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition.

[0041] Second ethylene-based polymer

[0042] The polymeric composition also comprises the second ethylene-based polymer. The density of the second ethylene-based polymer may be 0.916 g / cc or greater, or 0.919 g / cc or greater, or 0.920 g / cc or greater, or 0.921 g / cc or greater, or 0.922 g / cc or greater, or 0.925 g / cc or greater, or 0.926 g / cc or greater, while at the same time, 0.930 g / cc or less, or 0.925 g / cc or less, or 0.920 g / cc or less, or 0.919 g / cc or less, or 0.917 g / cc or less as measured according to ASTM D792.

[0043] The second ethylene-based polymer may exhibit a shear viscosity v100 of 800 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy. For example, the second ethylene-based polymer may exhibit a shear viscosity v100 of 800 Pa. s or greater, or 850 Pa. s or greater, or 900 Pa. s or greater, or 950 Pa. s or greater, or 1000 Pa. s or greater, or 1050 Pa. sor greater, or 1100 Pa. s or greater, or 1150 Pa. s or greater, while at the same time, 1200 Pa. s or less, or 1150 Pa. s or less, or 1100 Pa. s or less, or 1050 Pa. s or less, or 1000 Pa. s or less, or 950 Pa. s or less, or 900 Pa. s or less, or 850 Pa. s or less at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy.

[0044] The second ethylene-based polymer may have a polydispersity index of 5 or greater as measured according to Gel Permeation Chromatography. For example, the polydispersity index of the second ethylene-based polymer may be 5 or greater, or 6 or greater, or 7 or greater, or 8 or greater, or 9 or greater, or 10 or greater, or 11 or greater, or 12 or greater, while at the same time, 13 or less, or 12 or less, or 11 or less, or 10 or less, or 9 or less, or 8 or less, or 7 or less as measured according to Gel Permeation Chromatography.

[0045] The polymeric composition may comprise 15 wt%to 40 wt%of the second ethylene-based polymer based on a total weight of the polymeric composition. For example, the polymeric composition may comprise 15 wt%or greater, or 20 wt%or greater, or 25 wt%or greater, or 30 wt%or greater, or 35 wt%or greater, while at the same time, 40 wt%or less, or 35 wt%or less,  or 30 wt%or less, or 25 wt%or less, or 20 wt%or less of the second ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition.

[0046] The second ethylene-based polymer may exhibit a dissipation factor measured at 2.47 GHz of 5.0E-04 to 7.0E-04 as measured according to ASTM 1531. For example, the dissipation factor may be 5.0E-04 or greater, or 5.2E-04 or greater, or 5.4E-04 or greater, or 5.6E-04 or greater, or 5.8E-04 or greater, or 6.0E-04 or greater, or 6.2E-04 or greater, or 6.4E-04 or greater, or 6.6E-04 or greater, or 6.8E-04 or greater, while at the same time, 7.0E-04 or less, or 6.8E-04 or less, or 6.6E-04 or less, or 6.4E-04 or less, or 6.2E-04 or less, or 6.0E-04 or less, or 5.8E-04 or less, or 5.6E-04 or less, or 5.4E-04 or less, or 5.2E-04 or less at 2.47 GHz of as measured according to ASTM 1531.

[0047] Foaming Agent

[0048] The polymeric composition comprises the foaming agent. Foaming agents may also be known as blowing agents. The foaming agent may be selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, azodicarbonamide, sodium bicarbonate, titanium hydride, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, and calcium azide, expansible microspheres, nitrogen, inter gases, and combinations thereof.

[0049] The polymeric composition may comprise 0.1 wt%to 2.0 wt%of the foaming agent based on the total weight of the polymeric composition. For example, the polymeric composition may comprise 0.1 wt%or greater, or 0.2 wt%or greater, or 0.3 wt%or greater, or 0.4 wt%or greater, or 0.5 wt%or greater, or 0.6 wt%or greater, or 0.7 wt%or greater, or 0.8 wt%or greater, or 0.9 wt%or greater, or 1.0 wt%or greater, or 1.1 wt%or greater, or 1.2 wt%or greater, or 1.3 wt%or greater, or 1.4 wt%or greater, or 1.5 wt%or greater, or 1.6 wt%or greater, or 1.7 wt%or greater, or 1.8 wt%or greater, or 1.9 wt%or greater, while at the same time, 2.0 wt%or less, or 1.5 wt%or less, or 1.0 wt%or less, or 0.5 wt%or less, or 0.2 wt%or less of the foaming agent based on the total weight of the polymeric composition.

[0050] Additives

[0051] The polymeric composition may include one or more additives. Nonlimiting examples of suitable additives include antioxidants, colorants, corrosion inhibitors, lubricants, ultraviolet (UV) absorbers or stabilizers, anti-blocking agents, flame-retardants, coupling agents, compatibilizers, plasticizers, fillers, processing aids, and combinations thereof. The one or more additives may be combined with a polyethylene resin to form a masterbatch such that a portion or all of the additives may be introduced to the polymeric composition in one or more masterbatches.

[0052] The polymeric composition may include an antioxidant. Nonlimiting examples of suitable antioxidants include phenolic antioxidants, thio-based antioxidants, phosphate-based antioxidants, and hydrazine-based metal deactivators. Suitable phenolic antioxidants include high molecular weight hindered phenols, methyl-substituted phenol, phenols having substituents with primary or secondary carbonyls, and multifunctional phenols such as sulfur and phosphorous-containing phenol. Representative hindered phenols include 1, 3, 5-trimethyl-2, 4, 6-tris- (3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) -benzene; pentaerythrityl tetrakis-3 (3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionate; n-octadecyl-3 (3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) -propionate; 4, 4'-methylenebis (2, 6-tert-butyl-phenol) ; 4, 4'-thiobis (6-tert-butyl-o-cresol) ; 2, 6-di-tertbutylphenol; 6- (4-hydroxyphenoxy) -2, 4-bis (n-octyl-thio) -l, 3, 5 triazine; di-n-octylthio) ethyl 3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxy-benzoate; and sorbitol hexa [3- (3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxy-phenyl) -propionate] . The polymeric composition may include pentaerythritol tetrakis (3- (3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) , commercially available as IrganoxTM 1010 from BASF. A nonlimiting example of a suitable methyl-substituted phenol is isobutylidenebis (4, 6-dimethylphenol) . A nonlimiting example of a suitable hydrazine-based metal deactivator is oxalyl bis (benzylidiene hydrazide) . The polymeric composition may contain from 0 wt%, or 0.001 wt%, or 0.01 wt%, or 0.02 wt%, or 0.05 wt%, or 0.1 wt%, or 0.2 wt %, or 0.3 wt %, or 0.4 wt%to 0.5 wt%, or 0.6 wt %, or 0.7 wt%, or 0.8 wt %, or 1.0 wt %, or 2.0 wt%, or 2.5 wt%, or 3.0 wt%antioxidant, based on total weight of the polymeric composition.

[0053] The composition may include a processing aid. Nonlimiting examples of suitable processing aids include oils, organic acids (such as stearic acid) , and metal salts of organic acids (such as zinc stearate) . In an embodiment, the composition contains from 0 wt%, or 0.01 wt%, or 0.02 wt%, or 0.05 wt%, or 0.07 wt%, or 0.1 wt%, or 0.2 wt %, or 0.3 wt %, or 0.4 wt%to 0.5 wt%, or 0.6 wt %, or 0.7 wt%, or 0.8 wt %, or 1.0 wt %, or 2.0 wt%, or 2.5 wt%, or 3.0 wt%, or 5.0 wt%, or 10.0 wt%, or 20.0 wt%processing aid, based on total weight of the composition.

[0054] The composition may contain from 0 wt%or greater, or 0.001 wt%or greater, or 0.002 wt%or greater, or 0.005 wt%or greater, or 0.006 wt%or greater, or 0.008 wt%or greater, or 0.009 wt%or greater, or 0.01 wt%or greater, or 0.2 wt%or greater, or 0.3 wt%or greater, or 0.4 wt%or greater, or 0.5 wt%or greater, or 1.0 wt%or greater, or 2.0 wt%or greater, or 3.0 wt%or greater, or 4.0 wt%or greater, or 5.0 wt%or greater, or 10.0 wt%or greater, or 15.0 wt%or greater, or 20.0 wt%or greater, or 30 wt%or greater, or 40 wt%or greater, or 50 wt%or greater additives, based on the total weight of the polymeric composition.

[0055] Coated Conductor

[0056] The present disclosure also provides a coated conductor. The coated conductor includes a conductor and a coating on the conductor, the coating including the polymeric composition. The polymeric composition is at least partially disposed around the conductor to produce the coated conductor. The conductor may comprise a conductive metal or an optically transparent structure.

[0057] The process for producing a coated conductor includes mixing and heating the polymeric composition to at least the melting temperature of the polymeric components in an extruder to form a polymeric melt blend, and then coating the polymeric melt blend onto the conductor. The term "onto" includes direct contact or indirect contact between the polymeric melt blend and the conductor. The polymeric melt blend is in an extrudable state.

[0058] The polymeric composition is coupled to and / or around the conductor to form a coating. The coating may be one or more inner layers such as an insulating layer. The coating may wholly or partially cover or otherwise surround or encase the conductor. The coating may be the sole component surrounding the conductor. Alternatively, the coating may be one layer of a multilayer jacket or sheath encasing the conductor. The coating may directly contact the conductor. The coating may directly contact an insulation layer surrounding the conductor.

[0059] The polymeric composition placed on the coated conductor may exhibit a relative standard deviation of its outer diameter of 0.5%or less as measured according to Smoothness Testing. For example, the relative standard deviation of the polymeric composition may be 0.5%or less, or 0.4%or less, or 0.3%or less, or 0.2%or less, or 0.1%or less as measured according to Smoothness Testing

[0060] Examples

[0061] Test Methods

[0062] Dissipation Factor: Dissipation factor is measured at 2.47 GHz according to ASTM 1531.

[0063] Dynamic Mechanical Spectroscopy: Dynamic mechanical spectroscopy allows measuring frequency-dependent viscoelastic performance of the polymeric composition. Dynamic mechanical spectroscopy was carried out using an ARES-G2TM rotational rheometer from TA Instruments using parallel plate geometry with a diameter 25mm and a gap of 1.5mm.

[0064] Smoothness Testing: Smoothness Testing was performed by taking a random 1 cm length section of a cable sample produced according to the below provided sample preparation description. The outside diameter of the cable sample is measured at 10 randomly selected points using a microscope. The standard deviation of the 10 data points is divided by the average of the  10 data points with the result then being multiplied by 100 to arrive at the RSD. Generally speaking, the smaller the RSD, the smoother the surface of the cable.

[0065] Dynamic Oscillatory Shear Testing: Unless indicated otherwise, all dynamic viscosities (η*) disclosed herein were calculated using Dynamic Oscillatory Shear (DOS) and are reported in pascal-seconds (Pa·s) .

[0066] Samples were compression-molded into 1.3 mm thick x 25 mm circular plaques at 180℃, for five minutes, under 25,000 psi pressure, in air. The sample was then taken out of the press, and allowed to cool.

[0067] A constant temperature frequency sweep was performed using a TA Instruments Advanced Rheometric Expansion System (ARES) , equipped with 25 mm (diameter) parallel plates, under a nitrogen purge. Samples were placed on the plate and allowed to melt for five minutes at 190℃. The plates were then closed to a gap of 2 mm, the samples trimmed (extra sample that extends beyond the circumference of the 25 mm diameter plate was removed) , and then the tests were started. The method had an additional five minute delay built in to allow for temperature equilibrium. The tests were performed at 190℃ over a frequency range of from 0.1 radians per second (rad / s) to 100 rad / s at a constant strain of 0.25%. The resulting values obtained from the measurement of G’ and G” (dynamic storage and loss moduli, respectively) versus frequency were used to calculate the relaxation spectrum using the IRISTM commercial software package. Respective values for the relaxation spectrum index ( “RSI” ) were then calculated from the relaxation spectra.

[0068] The RSI is determined by first subjecting the combined first and second ethylene-based polymers ( “the polymer” ) to a low shear deformation and measuring its response to the deformation using a rheometer. As is known in the art, based on the response of the polymer and the mechanics and geometry of the rheometer used, the relaxation modulus G (t) or the dynamic moduli G' (ω) and G" (ω) may be determined as functions of time t or frequency ω, respectively (see J.M. Dealy and K.F. Wissbrun, Melt Rheology and Its Role in Plastics Processing, Van Nostrand Reinhold, 1990, pp. 269-297) . The mathematical connection between the dynamic and storage moduli is a Fourier transform integral relation, but one set of data may also be calculated from the other using the well known relaxation spectrum (see S.H. Wasserman, J. Rheology, Vol. 39, pp. 601-625 (1995) ) . Using a classical Maxwellian mechanical model a discrete relaxation spectrum consisting of a series of relaxations or "modes, " each with a characteristic intensity or "weight" and relaxation time, may be defined. Using such a spectrum, the moduli are re-expressed as:

[0069] where N is the number of relaxation modes and gi and λi are the weight and time, respectively, for each of the modes (see J.D. Ferry, Viscoelastic Properties of Polymers, John Wiley &Sons, 1980, pp. 224-263) . Once the distribution of modes in the relaxation spectrum is calculated, the first and second moments of the distribution, which are analogous to Mn and Mw, the first and second moments of the molecular weight distribution, are calculated as follows:

[0070] where RSI is defined as gII  / gI.

[0071] Gel Permeation Chromatography: The chromatographic system consisted of a PolymerChar GPC-IR (Valencia, Spain) high temperature GPC chromatograph equipped with an internal IR5 infra-red detector (IR5) . The autosampler oven compartment was set at 165° Celsius and the column compartment and detectors were set at 155° Celsius. The columns used were 4 TOSOH TSKgel GMHHR-H (30) HT 30-micron particle size, mixed pore size columns. The chromatographic solvent used was 1, 2, 4 trichlorobenzene and contained 200 ppm of butylated hydroxytoluene (BHT) . The solvent source was nitrogen sparged. The injection volume used was 200 microliters and the flow rate was 1.0 milliliters / minute.

[0072] Calibration of the GPC column set was performed with 21 narrow molecular weight distribution polystyrene standards with molecular weights ranging from 580 to 8, 400,000 g / mol and were arranged in 6 “cocktail” mixtures with at least a decade of separation between individual molecular weights. The standards were purchased from Agilent Technologies. The polystyrene standards were prepared at 0.025 grams in 50 milliliters of solvent for molecular weights equal to  or greater than 1,000,000, and 0.05 grams in 50 milliliters of solvent for molecular weights less than 1,000,000. Individually prepared polystyrene standards of 10,000,000 and 15,000,000 g / mol, both from Agilent Technologies, were also prepared, at 0.5 and 0.3 mg / mL respectively. The polystyrene standards were pre-dissolved at 80 ℃ with gentle agitation for 30 minutes then cooled and the room temperature solution is transferred cooled into the autosampler dissolution oven at 160℃ for 30 minutes. The polystyrene standard peak molecular weights were converted to polyethylene molecular weights using Equation 1 (as described in Williams and Ward, J. Polym. Sci., Polym. Let., 6, 621 (1968) ) .: Mpolyethylene=A× (Mpolystyrene) B       (EQ1)

[0073] where M is the molecular weight, A has a value of 0.4122 and B is equal to 1.0.

[0074] A third order polynomial was used to fit the respective polyethylene-equivalent calibration points.

[0075] The total plate count of the GPC column set was performed with decane which was introduced into blank sample via a micropump controlled with the PolymerChar GPC-IR system. The plate count for the chromatographic system should be greater than 12,000 for the 4 TOSOH TSKgel GMHHR-H (30) HT 30-micron particle size, mixed pore size columns.

[0076] Samples were prepared in a semi-automatic manner with the PolymerChar “Instrument Control” Software, wherein the samples were weight-targeted at 2 mg / ml, and the solvent (contained 200ppm BHT) was added to a pre nitrogen-sparged septa-capped vial, via the PolymerChar high temperature autosampler. The samples were dissolved for 2 hours at 160° Celsius under “low speed” shaking.

[0077] The calculations of Mn (GPC) , Mw (GPC) , and Mz (GPC) were based on GPC results using the internal IR5 detector (measurement channel) of the PolymerChar GPC-IR chromatograph according to Equations 2-4, using PolymerChar GPCOneTM software, the baseline-subtracted IR chromatogram at each equally-spaced data collection point (i) , and the polyethylene equivalent molecular weight obtained from the narrow standard calibration curve for the point (i) from Equation 1.

[0078] In order to monitor the deviations over time, a flowrate marker (decane) was introduced into each sample via a micropump controlled with the PolymerChar GPC-IR system. This flowrate marker (FM) was used to linearly correct the pump flowrate (Flowrate (nominal) ) for each sample by RV alignment of the respective decane peak within the sample (RV (FM Sample) ) to that of the decane peak within the narrow standards calibration (RV (FM Calibrated) ) . Any changes in the time of the decane marker peak are then assumed to be related to a linear-shift in flowrate (Flowrate (effective) ) for the entire run. After calibrating the system based on a flow marker peak, the effective flowrate (with respect to the narrow standards calibration) is calculated as Equation 5. Processing of the flow marker peak was done via the PolymerChar GPCOneTM Software. Acceptable flowrate correction is such that the effective flowrate should be within + / -0.5%of the nominal flowrate.

[0079] Flowrate (effective) = Flowrate (nominal) * (RV (FM Calibrated)  / RV (FM Sample) )   (EQ5)

[0080] Materials

[0081] HDPE 1 is a unimodal polyethylene having a density of 0.965 g / cc, a melt index (I2) of 8 g / 10 min. at 190℃, and exhibits a dissipation factor measured at 2.47 GHz of less than 6.31E-05 as measured according to ASTM 1531. HDPE1 is commercially available as DGDA-6944NT from The Dow Chemical Company, Midland, MI, USA.

[0082] LDPE 1 is a polyethylene having a density of 0.918 g / cc, a melt index (I2) of 2.3 g / 10 min. at 190℃, a shear viscosity v100 at 170℃ of 483 Pa. s and exhibits a dissipation factor measured at 2.47 GHz of less than 5.5E-04 as measured according to ASTM 1531. LDPE1 is commercially available as LDPE 770G from The Dow Chemical Company, Midland, MI, USA.

[0083] HDPE 2 is a unimodal polyethylene having a density of 0.945 g / cc, a melt index (I2) of 0.8 g / 10 min. at 190℃, a melt flow ratio (I21 / I2) of 80, a shear viscosity v100 at 170℃ of 1107 Pa. s,  a polydispersity index of 11.68, and a dissipation factor measured at 2.47 GHz of 7.8E-. 05 as measured according to ASTM 1531 that is commercially available as DFH-4580 from The Dow Chemical Company, Midland, MI, USA.

[0084] LDPE 2 is a polyethylene having a density of 0.921 g / cc, a melt index (I2) of 0.25 g / 10 min. at 190℃, a shear viscosity v100 at 170℃ of 1150 Pa. s and exhibits a dissipation factor measured at 2.47 GHz of less than 6.4E-04 as measured according to ASTM 1531. LDPE2 is commercially available as LDPE 150E from The Dow Chemical Company, Midland, MI, USA.

[0085] MB1 is a masterbatch of combination of LDPE (density of 0.919 g / cc, a melt index (I2) of 1.8 g / 10 minute) and 10 wt%azodicarbonamide based on the total weight of MB1. MB1 is commercially available as AXELERONTM CX A-0012 NT CPD from The Dow Chemical Company Midland, Michigan.:

[0086] MB2 is a masterbatch of LDPE (density of 0.918 g / cc, a melt index (I2) of 2.3 g / 10 minute) and 2 wt%of azodicarbonamide based on the total weight of MB2. MB2 is commercially available as DFNK-0012 NT from The Dow Chemical Company Midland, Michigan.

[0087] AO1 is a sterically hindered phenolic antioxidant having the chemical name pentaerythritol tetrakis (3- (3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate) , which is commercially available from BASF, Ludwigshafen, Germany under the tradename IRGANOXTM 1010.

[0088] AO2 is a phenolic antioxidant (CAS 32687-78-8) having a density of 1.11 g / cc. and a chemical formula of 2’, 3-bis [ [3- [3, 5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl] propionyl] ] propionohydrazide that is available under the tradename IRGANOX 1024 from BASF, Ludwigshafen, Germany.

[0089] Sample Preparation

[0090] Solid plaques for dissipation factor testing were made using a mold having a plaque sample size of 100 mm×100 mm×1 mm. Sixteen grams of small pieces of samples were weighed and sandwiched between two 2mm polyethylene terephthalate ( “PET” ) films. The samples and PET films were put into the mold. The mold was sandwiched between the upper and lower plates of hot press machine and mold for 5 minutes at 140 ℃ and 0 MPa for preheating. After preheating and venting 8 times, the pressure was increased to 10 MPa and the temperature was increased to 170 ℃. The mold was held under temperature and pressure for 5 minutes. Then the mold was cooled to approximately 23℃ within 10 minutes at 10 MPa. The plaque was then removed from the mold for further testing.

[0091] Samples for RSD testing were formed on an extrusion line produced by Rosendahl GmbH, which is equipped with three different sizes of extruders targeting for triple layers co-extrusion process. The extruder was run with the parameters provided in Table 1.

[0092] Table 1

[0093] Results

[0094] Referring now to Table 2, provided is the composition of comparative example 1 ( “CE1” ) and inventive examples 1-3 ( “IE1-IE3” ) where “DF” means dissipation factor.

[0095] Table 2

[0096] As can be seen in Table 2, CE1 does not exhibit the desired RSD or DF. For example, the DF of CE1 is well in excess of the target 1.70E-04 and the RSD of CE1 is over double the target 0.5%. Without being bound by theory, it is believed that the relatively low shear viscosity v100 of 483 Pa. s for the LDPE of CE1 is insufficient to stabilize bubble formation thereby leading to the higher RSD value. Further, the RSI of CE1 is lower than 30 indicating poorer rheological properties of CE1 as compared to IE1-IE3. With respect to IE1-IE3, it is self-evident that these examples achieve the target DF and RSD properties. The combination of properties of HDPE2 and LDPE2 not only achieve the targeted DF value in a non-foamed sample, but also produce very smooth foamed samples.

Claims

1.A polymeric composition, comprising:60 wt%to 85 wt%of a first ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition, wherein the first ethylene-based polymer has a density of 0.93 g / cc to 0.97 g / cc as measured according to ASTM D792 and has a polydispersity index of 7 or greater as measured according to Gel Permeation Chromatography and has a shear viscosity v100 of 800 Pa.s or greater at 170℃ as measured according to dynamic mechanical spectroscopy;15 wt%to 40 wt%of a second ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition, wherein the second ethylene-based polymer has a density of 0.916 g / cc to 0.930 g / cc as measured according to ASTM D792 and has a shear viscosity v100 of 800 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy; and0.1 wt%to 2.0 wt%of a foaming agent based on the total weight of the polymeric composition.2.The polymeric composition of claim 1, wherein the foaming agent is selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, azodicarbonamide, sodium bicarbonate, titanium hydride, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, and calcium azide, expansible microspheres, and combinations thereof.3.The polymeric composition of one of claims 1 and 2, wherein the polymeric composition comprises 70 wt%to 85 wt%of the first ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition.4.The polymeric composition of one of claims 1-3, wherein the polymeric composition comprises 75 wt%to 85 wt%of the first ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition and the first ethylene-based polymer exhibits a melt flow rate (I21 / I2) of 70 or greater.5.The polymeric composition of one of claims 1-4, wherein the polymeric composition comprises 15 wt%to 25 wt%of the second ethylene-based polymer based on the total weight of the polymeric composition.6.The polymeric composition of one of claims 1-5, wherein the second ethylene-based polymer has a shear viscosity v100 of 1000 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy.7.The polymeric composition of claim 7, wherein the first ethylene-based polymer has a shear viscosity v100 of 1000 Pa. s or greater at 170℃ as measured according to Dynamic Mechanical Spectroscopy.8.The polymeric composition of one of claims 1-7, wherein the polymeric composition exhibits a polydispersity index of 10 or greater as measured according to Gel Permeation Chromatography.9.The polymeric composition of claim 8, wherein the polymeric composition exhibits a polydispersity index of 11 or greater as measured according to Gel Permeation Chromatography.10.A coated conductor, comprisinga conductor; andthe polymeric composition of any one of claims 1-9 coupled to the conductor, wherein the polymeric composition exhibits a relative standard deviation of its outer diameter of 0.5%or less as measured according to Smoothness Testing.

Images