BR102012012540A2

BR102012012540A2 - cabo resistente a fogo

Info

Publication number: BR102012012540A2
Application number: BRBR102012012540-4A
Authority: BR
Inventors: Graeme Alexander; Ivan Ivanov
Original assignee: Nexans
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-06-25
Also published as: US20120298399A1; EP3486924A1; EP2528067A1; AU2012200028B2; AU2012200028A1; KR20190003435A; CA2774852A1

Abstract

CABO RESISTENTE A FOGO. A presente invenção refere-se a um cabo resistente a fogo (1.002) tendo uma camada polimérica (1.004) que forma uma capa coesiva, quando exposta a temperaturas elevadas, e um condutor (1.006) substancialmente composto de um metal, liga, ou uma combinação de metais e ligas, tendo um ponto de fusão adequado para uso em uma integridade de circuito ou aplicação de cabo resistente a fogo. O cabo, ademais, pode incluir fios de alumínio, com ou sem fios de outros materiais.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CABO RESISTENTE A FOGO".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a cabos resistentes a fogo Antecedentes da Invenção

Cabos resistentes a fogo devem manter a capacidade de condução de energia elétrica mesmo depois de submetidos a temperaturas elevadas. Isto significa que o condutor deve preservar integridade mecânica e condutividade elétrica, e sua isolação deve preservar suas características 10 isolantes, para evitar que se formem curtos circuitos entre os condutores, e também deve apresentar uma coesão mecânica suficiente para formar uma camada contínua nos condutores.

Os requisitos para o condutor manter a continuidade mecânica têm desencorajado o uso de alumínio nos cabos resistente a fogo, porque o 15 alumínio tem um ponto de fusão de cerca de 660°C. Assim, o cobre tendo um ponto de fusão de 1083°C é mais comumente especificado para cabos resistentes a fogo. O cobre tem um ponto de fusão de cerca de 1083°C, e o alumínio funde em uma temperatura muito mais baixa, de cerca de 660°C. Espera-se que cabos resistentes a fogo mantenham a integridade de circuito 20 a cerca de 1000°C. Claramente, o alumínio é inadequado para uso em condutores de cabos resistentes a fogo.

A US20080124544 descreve um cabo de cobre resistente a fogo tendo uma camada externa, que forma uma camada cerâmica, quando exposta ao fogo. Um verniz de baixo ponto de fusão é interposto entre uma capa ceramizável e o condutor de cobre, para reduzir a tensão térmica de resfriamento, entre o condutor de cobre e a cerâmica, depois do fogo.

A JP63192895 descreve um processo para formar um filme cerâmico em um membro metálico, primeiro formando uma camada de óxido anódico no membro metálico em uma solução de ácido sulfúrico, e então aplicando um revestimento cerâmico por deposição a vapor.

Sumário da Invenção

Uma temperatura elevada inclui temperaturas na faixa normalmente; especificada para cabos resistentes a fogo, tipicamente de cerca de 650° C a cerca de 1000° C. No entanto, a formação de uma capa coesiva, como descrito nesta, em temperaturas fora de faixa, está englobada no escopo da invenção.

De acordo com uma configuração da presente invenção, provê

se um cabo resistente a fogo (1.002) tendo uma camada resistente a fogo (1.004) que forma uma capa coesiva, quando exposta a temperaturas elevadas, e pelo menos um condutor (1.006) feito a partir de um material diferente de cobre.

O condutor pode ser feito a partir de um material tendo uma

temperatura de fusão menor que a temperatura de fusão do cobre.

O condutor pode ser um condutor de alumínio ou um condutor de liga de alumínio.

Em uma configuração particular, quando o condutor for um condutor de alumínio ou um condutor de liga de alumínio, este condutor não será submetido a qualquer etapa de oxidação, tal como, por exemplo, uma etapa de anodização, para formar uma camada de alumina, antes de ser isolado pela citada camada resistente a fogo.

O cabo pode incluir fios de diferentes materiais.

Os fios podem incluir fios de reforço.

Os cabos podem incluir pelo menos um fio de aço.

A camada resistente a fogo pode ser uma camada resistente a fogo externa.

A camada resistente a fogo também pode ser uma camada resistente a fogo interna.

O cabo deve manter a integridade de circuito em uma temperatura maior que 1000°C, sendo que o condutor pode ter uma temperatura de fusão mais baixa que a temperatura requerida ou especificada do cabo.

A camada resistente a fogo pode incluir um material que forma uma cerâmica, quando exposta a temperaturas elevadas.

A camada resistente a fogo pode manter, pelo menos parcialmente, suas características de isolação depois de exposta a uma temperatura elevada.

O cabo pode incluir uma camada adicional (2.008) que provê isolação depois de exposta ao fogo.

A camada adicional pode ser localizada entre a camada resistente a fogo e o condutor.

A camada resistente a fogo que forma uma cerâmica em uma condição de fogo pode ser feita a partir de uma composição, compreendendo pelo menos 10% em peso de silicato mineral; de 8% a 40% em peso de pelo menos um fosfato inorgânico, que forma uma fase líquida a uma tempe10 ratura não maior que 800°C, selecionado de fosfato de amônio, polifosfato de amônio, e pirofosfato de amônio, e pelo menos 15% em peso com base no peso total da composição de uma composição com base em polímero, compreendendo pelo menos 50% em peso de um polímero orgânico; a citada composição sendo essencialmente isenta de agente carbonizantes, que 15 junto com o citado fosfato inorgânico provêem intumescência; sendo que a citada composição forma um resíduo cerâmico auto-suportante, quando exposta a uma temperatura de 1000° C por 30 minutos, qual resíduo compreende pelo menos 40% em peso da composição antes da pirólise.

O silicato mineral está presente em uma quantidade de pelo menos 15% em peso da composição total.

A composição, ademais, pode compreender um enchimento inorgânico, compreendendo pelo menos um composto selecionado do grupo que consiste em hidróxido de magnésio, trihidrato de alumina, carbonato de magnésio, e carbonato de cálcio, e estar presente em uma quantidade de 5% a 20% em peso da composição ceramizável total.

A composição pode compreender carbonato de cálcio em uma quantidade de 5% a 20% em peso da composição ceramizável total.

Pode haver pelo menos um condutor e pelo menos uma camada

isolante.

O cabo pode incluir uma única camada isolante em torno do

condutor.

A única camada isolante ceramizável pode ter uma camada externa isenta de revestimento.

A única camada isolante pode formar uma cerâmica autossuportante quando exposta a temperaturas que são experimentadas em condição de fogo.

O polifosfato de amônio (como fosfato inorgânico) pode estar

presente em uma quantidade na faixa de 8% a 20% em peso da composição ceramizável total.

O cabo pode incluir pelo menos um fio ou condutor que não a

lumínio.

A camada isolante pode ser feita a partir de um material incluin

do pelo menos 15% em peso com base no peso total da composição de uma composição com base em polímero, compreendendo pelo menos 50% em peso de um polímero orgânico; pelo menos 15% em peso com base no peso total da composição de um enchimento de silicato mineral ; e pelo menos

uma fonte de óxido fluxador, que opcionalmente pode estar presente no citado enchimento de silicato mineral , sendo que depois de exposto às temperaturas elevadas experimentadas em uma condição de fogo, um óxido fluxador está presente em uma quantidade de 1% a 15% do resíduo.

O enchimento de silicato mineral pode estar presente em uma

quantidade de pelo menos 25% em peso com base no peso total da composição.

O óxido fluxador pode estar presente no resíduo em uma quantidade de 1% a 10% em peso depois de exposto às citadas temperaturas elevadas.

O óxido fluxador pode estar presente no resíduo em uma quanti

dade de 2% a 8% em peso do resíduo, depois de exposto às citadas temperaturas elevadas.

O peso do resíduo depois do fogo pode ser pelo menos 40% da composição resistente a fogo.

A composição pode formar uma estrutura autossuportando

quando aquecida às temperaturas elevadas experimentadas em uma condição de fogo. O óxido fluxador pode incluir pelo menos um óxido fluxador selecionado do grupo que consiste em:

- óxido fluxador gerado por um enchimento de silicato mineral aquecido a uma temperatura elevada;

- um óxido fluxador como tal, e

- precursor de óxido fluxador formando um óxido fluxador por decomposição térmica do citado precursor.

O óxido fluxador pode incluir um ou mais de óxidos de boro, ou óxidos metálicos selecionados de óxidos de lítio, potássio, sódio, fósforo, e vanádio.

O óxido fluxador pode ser gerado aquecendo certos enchimentos de silicato mineral (isto é, mica) , que podem ser separadamente adicionados ou também possivelmente incluídos nas composições da presente invenção, um precursor do óxido fluxador (isto é, hidróxido metálico ou car15 bonato metálico precursores para os óxidos metálicos) que é um composto que produz o óxido fluxador a seguir da exposição a temperaturas elevadas, como as temperaturas experimentadas em uma condição de fogo.

O precursor de óxido fluxador pode incluir um ou mais materiais selecionados do grupo que consiste em boratos, hidróxidos metálicos, carbonatos metálicos, e vidros.

O óxido fluxador adicionado ou derivado de precursores pode incluir pelo menos um óxido de um elemento selecionado do grupo que consiste em chumbo, antimônio, boro, lítio, potássio, sódio, fósforo, e vanádio.

O polímero orgânico pode ser selecionado de um grupo de polímeros termoplásticos, polímeros termocuráveis, e elastômeros.

O polímero orgânico pode incluir pelo menos um homopolímero, ou copolímero, ou elastômero, ou resina de poliolefina, borracha de etilenopropileno, borracha terpolímero etileno-propileno (EDPM), polietileno clorossulfonado, polietileno clorado, polímeros de vinila, polímeros acrílicos e me30 tacrílicos, poliamidas, poliésteres, poliimidas, polioximetileno acetais, policarbonatos, poliuretanos, borrachas naturais, borracha de butila, borracha de nitrila-butadieno, borracha de epicloridrina, policloropreno, polímeros de estireno, estireno- butadieno, estireno-butadieno-estireno, estireno-etileno- butadieno-estireno, resinas epóxi, resinas poliésteres, resinas de vinil ésteres, e resinas melamina formaldeído.

A composição com base em polímero pode incluir 15% a 75% em peso da composição resistente a fogo formulada.

O enchimento de silicato mineral pode incluir pelo menos um componente selecionado do grupo que consiste em silicatos de alumínio, silicatos de álcali alumínio, silicatos de magnésio , e silicatos de cálcio.

A composição resistente a fogo pode incluir um enchimento inorgânico adicional selecionado do grupo que consiste em dióxido de silício, e óxidos metálicos de alumínio, cálcio, magnésio, zircônio, zinco, ferro, estanho, e bário, e enchimentos inorgânicos, que geram um ou mais destes óxidos, quando se decompõem termicamente.

A composição com base em polímero pode incluir um polímero

de silicone.

A razão de peso do polímero orgânico para polímero de silicone pode estar na faixa de 5:1 a 2:1.

A composição resistente a fogo pode incluir um polímero de silicone em uma quantidade de 2% a 15% em peso com base no peso total da composição resistente a fogo formulada.

A temperatura elevada experimentada em uma condição de fogo pode ser 1000° C por 30 minutos.

A composição pode incluir 20% a 75% em peso da citada composição com base em polímero que é um polímero de silicone, pelo menos 25 15% em peso de um enchimento inorgânico, onde o citado enchimento inorgânico compreende mica e um aditivo de vidro, sendo que o óxido fluxador no resíduo deriva do vidro e mica, sendo que a razão de mica: vidro está na faixa de 20:1 para 2:1.

A composição com base em polímeros compreende polímeros orgânicos e polímeros de silicone tendo uma razão de peso de 5:1 a 2:1, o citado enchimento orgânico pode incluir 10% a 30% em peso da composição total de mica e 20% a 40% em peso da composição total de um enchimento inorgânico adicional.

O óxido fluxador pode estar presente no resíduo em uma quantidade além de 5% em peso do resíduo, sendo que o citado óxido fluxador forma uma camada superficial vítrea na cerâmica formada, quando exposta ao fogo, a citada camada superficial vítrea forma uma camada de barreira, que aumenta a resistência à passagem de água ou gases.

O cabo pode ter qualquer construção adequada.

O cabo pode ser um par de cabos torcidos (3.010)

O cabo pode ser um cabo de fios paralelos.

O cabo pode ser um cabo multicondutor.

O cabo pode ter uma construção multipar.

Breve Descrição dos Desenhos

Uma configuração das configurações da presente invenção será agora descrita, apenas em caráter exemplar, fazendo referência aos desenhos anexos, nos quais:

figura 1 ilustra uma seção transversal de um cabo resistente a fogo, de acordo com uma primeira configuração da presente invenção;

figura 2 ilustra uma seção transversal de um cabo resistente a fogo, de acordo com uma segunda configuração da presente invenção;

figura 3 ilustra um segmento de um par de cabos torcidos, de

acordo com uma configuração da presente invenção;

figura 4 ilustra uma seção transversal de um cabo, de acordo com uma outra configuração da presente invenção;

Na convenção usada para a numeração nos desenhos, os dígitos postos na frente do ponto, indicam o número do desenho, e os dígitos postos depois do ponto, indicam o número de referência do elemento, sendo que, onde possível, os mesmos números de referência serão usados nos diferentes desenhos para indicar elementos correspondentes.

A orientação dos desenhos pode ser escolhida para ilustrar aspectos e componentes da configuração da presente invenção, e não deve ser considerada como Iimitante para orientação da presente invenção em uso. Os desenhos pretendem ilustrar os aspectos inventivos das configurações ilustradas e não estão necessariamente em escala.

Descrição Detalhada da Configuração

A presente invenção será descrita fazendo referência às configurações ilustradas nos desenhos anexos.

A figura 1 mostra uma seção transversal de um cabo 1.002 incluindo uma camada resistente a fogo 1.004, que envolve um condutor 1.006. A camada resistente a fogo pode ser composta de um material que forma um resíduo coesivo quando exposto a temperaturas elevadas, tal como as temperaturas que ocorrem em uma condição de fogo.

A camada resistente a fogo pode ser feita a partir de um material ceramizável, que forma uma cerâmica, quando exposta a temperaturas elevadas.

A patente W02005/095545 está incorporada nesta por referência e descreve composições adequadas para uso como camada resistente a fogo.

Exemplo 1

Uma Iaminadora tendo dois rolos foi usada para preparar as composições (A, B, C, D na Tabela 1). Em cada caso, o polímero etileno20 propileno (EP) foi laminado na Iaminadora (entre 10° a 20°C), e outros componentes foram adicionados e dispersados, separando e recombinando os materiais imediatamente antes de passarem pela região de pressão entre os rolos. Quando resultaram uniformemente dispersados, o peróxido foi adicionado e dispersado de modo similar.

Folhas retangulares planas tendo uma espessura de cerca de

1,7 mm foram fabricadas a partir das composições laminadas, curando e moldando a uma temperatura de 170°C por 30 minutos, sob uma pressão de aproximadamente 7 MPa.

Amostras de folhas retangulares com 30 mm x 13 mm x 1,7 mm foram cortadas a partir de folhas moldadas, e aquecidas a 1000° C a uma taxa de 12°C per minuto, e ,em seguida, a temperatura foi mantida em um patamar de 1000° C por 30 minutos, ou empregando uma condição mais agressiva (colocando as folhas em fornos preaquecidos a IOOO0C e as mantendo IOOO0C por 30 minutos). Depois do aquecimento, as amostras assumiram a forma cerâmica. A mudança das dimensões lineares provocada pelo fogo foi determinada medindo o comprimento da amostra antes e depois do 5 aquecimento. Sendo que, a expansão provocada pelo aquecimento foram reportadas como mudança positiva das dimensões lineares e a contração como mudança negativa nas dimensões lineares.

Tabela 1: Composições A. B, C1 D

Composição (% em peso) A B C D Polímero EP 18 18 18 18 Polímero EVA 4,5 4,5 4,5 4,5 Polifosfato de amônio 27 27 27 27 Talco 25 40 25 Mica 25 Trihidrato de alumina 15 15 Hidróxido de magnésio 15 Outros aditivos (Estabilizadores, 8 8 8 8 Coagentes, Óleo Parafínico) Peróxido 2,5 2,5 2,5 2,5 Total 100 100 100 100 Condição de aquecimento (firing) Lenta Rápida Lenta Lenta Lenta Mudança da dimensão quando -2,9 2,0 0,2 6,7 -2,1 ceramizado (em%) Aquecendo a uma temperatura de 1000° C1 as composições A,

B, C, D se transformam em uma cerâmica dura e forte, mantendo a forma inicial com um mínimo de alterações dimensionais Exemplo 2

Este exemplo testou o desempenho das composições "E" na Tabela 2. Neste exemplo, o polímero EP foi laminado na Iaminadora (entre 15 30° e 40° C), e outros componentes foram adicionados e dispersados, separando e recombinando a folha de material imediatamente antes de passar pela região de pressão entre os dois rolos. Quando resultaram uniformemente dispersos, o peróxido foi adicionado e dispersado de modo similar. Folhas retangulares planas tendo uma espessura de cerca de

1,7 mm foram fabricadas a partir das composições laminadas, curando e moldando a uma temperatura de 170°C por 30 minutos sob uma pressão de aproximadamente 7 Mpa.

Amostras de folhas retangulares com 30 mm x 13 mm x 1,7 mm

foram cortadas a partir de folhas moldadas e aquecidas a uma temperatura de 1000° C a uma taxa de 12°C per minuto, e ,em seguida, esta temperatura foi mantida em um patamar de 1000° C por 30 minutos, ou em uma condição mais agressiva (colocando as folhas em fornos preaquecidos a 1000° C e 10 mantendo a 1000°C por 30 minutos). Depois do aquecimento, as amostras assumiram uma forma cerâmica. Um exame visual confirmou que a composição "E formou um resíduo cerâmico, que manteve suas dimensões originais. Um teste, em uma taxa de aquecimento mais lenta, mostrou que a composição "E" é auto-suportante. A composição "E apresentou uma exce15 lente retenção de forma (excelente estabilidade dimensional).

Tabela 2

Composição E % em peso Polímero EP 18,50 Polímero EVA 4,70 Polifosfato de amônio 13,50 Talco 20,00 Argila 7,50 Trihidrato de Alumina 15,00 Carbonato de cálcio 7,50 Óleo de processo 5,80 Agente acoplador 1,00 Auxiliar de processo 2,50 Estabilizador 1,40 Peróxido 2,60 Total 100,00 Exemplo 3

Este exemplo se relaciona à preparação da composição termoplástica de acordo com a presente invenção. As composições mostradas na Tabela 3 foram preparadas.

Tabela 3

Termoplásticos Composição G Composição H TPV EPDM % em peso % em peso TPV 29,8 EPDM 30 Polifosfato de amônio 28,0 28,2 Tri-hidrato de alumina 15,60 15,70 Talco 25,90 26,10 Auxiliar de processo 0,7 0 Total 100 100 As composições G e H na Tabela 3 foram preparadas misturan

do os polímeros com o respectivo enchimento e combinação enchimento e aditivo usando um misturador de carga Haake Rekord..

A composição G foi baseada em um vulcanizato termoplástico (PV Santoprene 591 -O 73), sendo que foram usados estearato de cálcio e parafina como auxiliares de processo, pré-misturados com pelotas (pellets) TPV e enchimentos, respectivamente, e então misturados do mesmo modo que da composição de poliestireno.

A composição H se baseou em um polímero etileno-propilenodieno (Nordel 3745). Esta composição não foi curada. Esta composição foi misturada a uma temperatura de 1700° C, mas, diferentemente, per Composição G.

Placas de 3 mm de espessura foram moldadas por compressão

a partir destas composições em155° e 180°C por aproximadamente 10 minutos sob uma pressão de aproximadamente 10 MPa. As amostras foram cortadas a partir das placas. Um conjunto de amostras foi aquecido em uma condição lenta, e testado, como descrito acima. Estas duas composições 20 baseadas em cerâmicas auto suportantes termoplásticas, depois de um lento aquecimento, apresentaram uma mudança dimensional linear menor que 10% e resistência à flexão maior que 0,3 Mpa.

Uma composição adequada de camada coesiva pode incluir pelo menos 15% em peso com base no peso total da composição de uma composição com base em polímero compreendendo pelo menos 50% em peso de um polímero orgânico; pelo menos 15% em peso com base no peso total da composição de enchimento de silicato mineral; e pelo menos uma fonte 5 de óxido fluxador que opcionalmente pode estar presente no citado enchimento de silicato mineral, sendo que depois de exposto a uma elevada temperatura, experimentada em uma condição de fogo, o óxido fluxador está presente em uma quantidade de 1% a 15% em peso do resíduo.

O enchimento de silicato mineral pode estar presente em uma quantidade de pelo menos 25% em peso com base no peso total da composição.

O óxido fluxador pode estar presente em uma quantidade de 1% a 10% em peso depois de exposto à citada temperatura elevada.

O óxido fluxador pode estar presente no resíduo em uma quantidade de 2% a 8% em peso do resíduo, depois de exposto à citada temperatura elevada.

O peso do resíduo, depois do aquecimento, pode representar pelo menos 40% da composição resistente a fogo.

Exemplos adicionais

O W02004/035711, cuja especificação está incorporada nesta

por referência, descreve composições que podem ser adequadas para uso em uma camada resistente a fogo. A respeito destes exemplos, a composição pode formar uma estrutura autossuportante, quando aquecida às temperaturas elevadas, que são experimentadas em uma condição de fogo.

O óxido fluxador pode ser gerado pelo enchimento de silicato

mineral aquecido a uma temperatura elevada.

O óxido fluxador adicionado ou derivado do precursor pode in

cluir pelo menos um óxido de um elemento selecionado do grupo que consiste em pelo menos antimônio, boro, lítio, potássio, sódio, fósforo, e vanádio.

O polímero orgânico pode ser selecionado a partir do grupo de polímeros termoplásticos, polímeros ou elastômeros termocuráveis.

O polímero orgânico pode incluir pelo menos um homopolímero 5 ou copolímero ou elastômero ou resina de poliolefina, borracha de etilenopropileno borracha ter polímero etileno-propileno (EDPM), polietileno clorossulfonado, polietileno clorado, polímeros de vinila, polímeros acrílicos e metacrílicos, poliamidas, poliésteres, poliimidas, polioximetileno acetais, policarbonatos, poliuretanos, borrachas naturais, borracha de butila, borracha de 10 nitrila-butadieno, borracha de epicloridrina, policloroprene, polímeros de estireno, estireno-butadieno, estireno-butadieno-estireno, estireno-etileno- butadieno-estireno, resinas epóxi, resinas poliésteres, resinas vinil ésteres, e resinas de meíamina formaldeído.

A composição baseada em polímero pode incluir de 15% a 75% em peso da composição resistente a fogo formulada.

O enchimento de silicato mineral pode incluir pelo menos um selecionado do grupo que consiste em alumino-silicatos, alcáli-aluminosilicatos, silicatos de alumínio, e silicatos de cálcio.

A composição resistente a fogo pode incluir um enchimento inorgânico adicional selecionado do grupo que consiste em dióxido de silício, e óxidos metálicos de alumínio, cálcio, magnésio, zircônio, zinco , ferro, estanho, e bário e enchimentos inorgânicos, que geram um ou mais destes óxidos, quando se decompõem termicamente.

A composição baseada em polímero pode incluir um polímero de

silicone.

A razão de peso entre polímero orgânico e polímero de silicone pode estar na faixa de 5:1 a 2:1.

A composição resistente a fogo pode incluir um polímero de silicone em uma quantidade de 2% a 5% em peso com base no peso total da composição resistente a fogo formulada.

A temperatura elevada experimentada em uma condição de fogo pode ser 1000° C por 30 minutos. A composição pode incluir 20% a 75% em peso da citada composição baseada em polímero, que é um polímero de silicone; pelo menos 15% em peso de um enchimento inorgânico, onde o citado enchimento inorgânico compreende mica e um aditivo de vidro, sendo que o óxido fluxador 5 no resíduo deriva do vidro e mica, sendo que a razão entre mica e vidro se encontra na faixa de 20:1 a 2:1.

A composição baseada em polímero compreende um polímero orgânico e um polímero de silicone na razão de peso de 5:1 a 20:1, o citado enchimento inorgânico pode incluir 10% a 30% em peso da composição total da mica e 20% a 40% em peso da composição total de um enchimento inorgânico adicional.

O óxido fluxador pode estar presente no resíduo em uma quantidade acima de 5% em peso de resíduo, o citado óxido fluxador formando uma camada superficial vítrea na cerâmica formada, quando exposto ao fogo, a citada camada superficial vítrea formando uma camada de barreira, que aumenta a resistência à passagem de água e gases.

A quantidade máxima deste componente tende a ser ditada pela processabilidade da composição. Níveis muito altos de enchimento podem dificultar a formação de uma composição misturada. Usualmente, a quanti20 dade máxima de enchimento de silicato mineral seria 80% em peso. A quantidade e tipo do enchimento de silicato mineral usado também será ditada pelo requisito de ter uma certa faixa de óxido fluxador no resíduo formado pelo aquecimento da composição a uma temperatura elevada, como experimentada em uma condição de fogo.

O óxido fluxador pode ser gerado in situ em uma temperatura e

Ievada aquecendo certos tipos de enchimentos de silicato mineral (por exemplo, mica) para disponibilizar o óxido fluxador nas superfícies das partículas de enchimento. Adicionalmente ou alternativamente, o óxido fluxador pode provir de uma fonte diferente do enchimento de silicato mineral. Como 30 será explicado oportunamente, acredita-se que o óxido fluxador atue como adesivo, ajudando a formar um produto coerente em altas temperaturas. Acredita-se que o óxido fluxador contribua com um fluxo aglutinante nas bordas das partículas do enchimento. A presença de uma elevada proporção de enchimento de silicato mineral resulta em uma composição que provavelmente apresenta baixa contração e trincamento, quando a cerâmica é formada a uma temperatura elevada, e no resfriamento da cerâmica.

O óxido fluxador pode ser óxido de boro ou óxido metálico sele

cionado do grupo que consiste em lítio, potássio, sódio fósforo, e vanádio.

O óxido fluxador pode ser gerado aquecendo certos enchimentos de silicato mineral (isto é, mica), e pode ser separadamente adicionado ou possivelmente ser incluído em composições da presente invenção, um 10 precursor do óxido fluxador (isto é, um hidróxido metálico ou carbonato de cálcio precursor para óxidos metálicos) que é um composto que produz o óxido fluxador seguindo a exposição às temperaturas elevadas que são encontradas em uma condição de fogo.

O núcleo pode ser um condutor tendo um ponto de fusão mais baixo que do cobre.

O núcleo pode ser um condutor tendo um ponto de fusão abaixo da temperatura requerida ou especificada para integridade de circuito do cabo.

O condutor do núcleo pode ser alumínio ou uma liga de alumí

nio.

Em uma configuração adicional da presente invenção, como mostrado na figura 2, uma camada intermediária 2.008 é aplicada entre o condutor 2.006 e capa 2.004. A capa 2.004 forma uma camada coesiva, quando exposta a temperaturas elevadas.

A camada intermediária 2.008 pode ser uma camada tampona

dora (buffer), para reduzir a interação entre o condutor e a camada resistente a fogo.

A camada intermediária 2.008 pode ser uma camada isolante que mantém as propriedades isolantes depois da exposta a temperaturas elevadas.

A figura 3 ilustra um par de cabos torcidos tendo um primeiro cabo isolado 3.010 entremeado com um segundo cabo isolado 3.012. O cabo 3.010 tem um condutor de alumínio ou um condutor de liga de alumínio 3.003 e uma camada resistente a fogo isolante 3.004. A camada resistente a fogo 3.004 pode ser feita a partir de um material ceramizável . O condutor 3.012 pode ter a mesma construção do cabo 3.010.

A figura 4 mostra uma seção transversal do cabo, de acordo

com uma configuração adicional da presente invenção, no qual uma primeira camada resistente a fogo 4.004 é aplicada sobre o condutor 4.006, e uma segunda camada resistente a fogo ceramizável é aplicada sobre a primeira camada resistente a fogo ceramizável. A segunda camada pode ser provida para melhorar as características de isolação a alta temperatura do cabo.

Foram testados condutores de alumínio em um cabo de par torcido expondo estes cabos a temperaturas acima de 1000° C, e se descobriu que estes cabos mantêm uma isolação efetiva nestas temperaturas elevadas. A camada resistente a fogo isolante é feita a partir de um material, que 15 forma uma capa coesiva, quando exposta a elevadas temperaturas. A capa coesiva manteve as características isolantes suficientes e adequadas para prover uma efetiva isolação depois de exposta a temperaturas elevadas.

Amostras dos cabos foram estadas por 30 minutos a 800° C e 1000°C. Para o cabo de alumínio, quando testado a por 45 minutos a 1000° C, o condutor fundido fluiu a partir da extremidade do cabo quando removido do forno, ma s a integridade do condutor foi mantida dentro da camada cerâmica.resistente a fogo

O resultado surpreendente dos experimentos foi que condutores tendo um ponto de fusão abaixo das temperaturas elevadas podem ser usados nos cabos resistentes a fogo que formam uma capa de isolação coesiva, quando expostos ao fogo.

Em particular, o alumínio e ligas de alumínio são adequados para uso em cabos resistentes a fogo. O alumínio forma uma camada superficial de AI2O3 quando exposto ao ar. O AI2O3 tem um ponto de fusão muito 30 alto de cerca de 2072° C, de modo que uma pele de AI2O3 não funde na temperatura de integridade especificada ou requerida do cabo. Assim, acima do ponto de fusão do alumínio ou liga de alumínio, a parte interna do condutor será metal fundido que fica contido em uma pele sólida de AI2O3 . Em adição, o AI2O3 tem baixa condutividade térmica, e retarda a taxa de transferência de calor para a parte interna dos fios de alumínio ou liga de alumínio. Assim, o condutor é exposto a uma taxa de aquecimento mais baixa que de um caso sem a camada de AI2O3.

As ligas de alumínio também podem ser usadas para este propósito. Uma liga de alumínio prontamente disponível é a liga 1120, que tem resistência mecânica e resistência à deformação mais alta que do alumínio puro.

O alumínio forma uma camada ou pele de AI2O3 ao ar. A compo

sição ceramizável pode ser extrudada em um condutor de alumínio não tratado ou liga de alumínio. A presente invenção não requer um processo de anodização ou processo de deposição a vapor, como descrito na JP63192895.

Neste relatório, qualquer referência a um documento, especifica

ção, ou publicação, de nenhum modo é uma admissão que este documento, especificação, ou publicação faça parte de conhecimento geral comum daqueles habilitados na técnica na data de prioridade desta publicação, a menos que expresso de outra forma.

Neste relatório, termos indicando orientação ou direção, tal co

mo, "acima", "abaixo" , "vertical" , "horizontal", "esquerda", "direita", "transversal", etc. não são absolutos, a menos que expresso de outra forma.

Sempre que usado, o termo "compreendendo" deve ser entendido no sentido "aberto", ou seja no sentido de "incluindo" e, por conseguinte,

não sendo limitado ao sentido "fechado", ou seja no sentido de "que consiste apenas em". Um termo correspondente deve ser atribuído aos correspondentes termos "compreende" compreendido", "compreendem", onde aparecem.

Deve ser entendido que a presente invenção descrita e definida

nesta, abrange todas combinações alternativas dos dois ou mais componentes acima mencionados ou evidentes a partir do texto. Todas estas diferentes combinações, constituem vários aspectos alternativos da presente invenção.

Conquanto as configurações particulares da presente invenção tenham sido descritas, deve ser evidente, àqueles habilitados na técnica, que a presente invenção pode ser configurada de inúmeras outras formas,

sem perder suas características essenciais. As presentes configurações e exemplos devem ser tomados, em sentido ilustrativo e não restritivo, e todas modificações óbvias àqueles habilitados na técnica estarão, portanto, englobadas neste relatório.

Claims

1. Cabo resistente a fogo, tendo uma camada resistente a fogo, que forma uma capa coesiva, quando exposto a temperaturas elevadas, caracterizado pelo fato incluir pelo menos um condutor (1006), feito a partir de um material com uma temperatura de fusão mais baixa que a temperatura de fusão do cobre.

2. Cabo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o condutor ser um condutor de alumínio ou liga de alumínio.

3.Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a camada resistente a fogo incluir um material ceramizável, quando exposta a temperaturas elevadas.

4.Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de a camada resistente a fogo manter pelo menos parcialmente as características de isolação depois de exposta a temperaturas elevadas.

5.Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o cabo incluir uma camada adicional (2.008) que provê isolação elétrica, depois de exposta a temperaturas elevadas.

6.Cabo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a camada adicional ser localizada entre a camada resistente a fogo e o condutor.

7. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de a camada resistente a fogo, que forma uma cerâmica em uma condição de fogo, ser feita a partir de uma composição compreendendo: - pelo menos 10% em peso de um silicato mineral, de 8% a 40% em peso de pelo menos um fosfato inorgânico, que forma uma fase líquida a uma temperatura de não mais que 800°C, e selecionado de fosfato de amônio, polifosfato de amônio, e pirofosfato de amônio, e pelo menos 15% em peso com base no peso total da composição de uma composição com base em polímero compreendendo pelo menos 50% em peso de um polímero orgânico, a citada composição sendo essencialmente isenta de agentes carbonetantes, que junto com o citado fosfato inorgânico provê intumescência; sendo que a citada composição forma um resíduo cerâmico autossuportante, quando exposta a uma temperatura de 1000° C durante um período de 30 minutos, qual resíduo compreende pelo menos 40% em peso da composição antes da pirólise.

8. Cabo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o citado silicato mineral estar presente em uma quantidade de pelo menos 15% em peso da composição total.

9. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de a composição adicionalmente compreender um enchimento inorgânico de pelo menos um composto selecionado do grupo que consiste em hidróxido de magnésio, tri-hidrato de alumina, carbonato de magnésio, e carbonato de cálcio, e presente em uma quantidade de 5% a 20% em peso da composição ceramizável total.

10 . Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de a composição compreender carbonato de cálcio em uma quantidade de 5% a 20% em peso da composição ceramizável total.

11. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de haver pelo menos um condutor e pelo menos uma camada isolante.

12. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de o citado cabo ter uma única camada isolante em torno do condutor.

13. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de a citada única camada isolante ter uma superfície interna topando o condutor e uma superfície externa livre.

14. Cabo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de a citada única camada isolante ter uma superfície externa sem revestimento.

15 .Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11a 14, caracterizado pelo fato de a única camada isolante formar uma cerâmica auto-suportante, quando exposta a uma temperatura em condição de fogo.

16. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 15, caracterizado pelo fato de o polifosfato de amônio (como fosfato inorgânico) estar presente em uma quantidade de 8% a 20% em peso da composição ceramizável total.

17. Cabo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de incluir pelo menos um ou condutor diferente de alumínio.