BR112012009785A2 - composição e fio condutor elétricamente isolado - Google Patents

Abstract

COMPOSIÇÃO E FIO CONDUTOR ELETRICAMENTE ISOLADO São providas composições retardantes de chama que incluem um poliuretano termoplástico, um retardante de chama hidratado metálico e um retardante de chama a base de fósforo. As composições são caracterizadas pelas boas propriedades retardantes de chama, bem como elevada resistência ao isolamento.

Description

' “COMPOSIÇÃO E FIO CONDUTOR ELETRICAMENTE ISOLADO” Campo da invenção Esta invenção refere-se a composições termoplásticas retardante de chama tendo elevada resistência ao isolamento (IR), e refere-se ainda aos artigos feitos a r partir das composições termoplásticas e métodos para preparar as composições termoplásticas. . Sumário da invenção Em um aspecto a presente invenção provê composições compreendendo um poliuretano termoplástico, um retardante de chama hidratado metálico e um fósforo com base no retardante de chama tendo propriedades de resistência ao isolamento. As composições são caracterizadas pelo fato de passarem pelo padrão do retardante de chama UL 94 e ter uma resistência ao isolamento de pelo menos 3 GQ.m como medido por UL 62. Em algumas concretizações, as composições tem uma resistência ao isolamento de pelo menos 3,5GQ.m como medido por UL 62. Os fósforos com base no retardante de chama tendo propriedades de resistência ao isolamento podem ser difosfato de bisfenol A. O retardante de chama hidratado metálico pode ser um hidróxido de alumínio.

A presente invenção pode compreender ainda um agente formador de cinzas, tal como um novolac epóxi.

Em algumas concretizações, as composições compreendem pelo menos 30 por cento em peso do retardante de chama de hidróxido metálico, com base no peso total da composição e pelo menos 5 por cento de difosfato de bisfenol A, com & base no peso total da composição. Isto inclui composições que compreendem 30 a 40 por cento em peso do retardante « de chama de hidrato metálico, com base no peso total da composição e 10 a 20 por cento em peso de difosfato de bisfenol A, com base no peso total da composição. Em uma outra concretização da invenção é provido um fio condutor eletricamente isolado em pelo menos parcialmente revestido com uma composição da presente invenção. Descrição detalhada da invenção

' Um aspecto da presente invenção provê as composições retardantes de chama que incluem um poliuretano termoplástico, um retardante de chama de hidrato metálico e um retardante de chama baseado em fósforo.

As composições são caracterizadas por boas propriedades de . retardantes de chama, bem como elevada resistência ao isolamento.

Como tal, as composições da presente invenção . são distinguíveis a partir de outras composições retardantes de chama que incluem retardantes de chama orgânico que não transmitem as referidas composições à resistência ao isolamento.

As composições podem ser caracterizadas ainda por propriedades mecânicas, propriedades de deformação por calor e/ou propriedades de resistência química que a tornam bem adequadas a uma variedade de aplicações, incluindo fios e cabos isolantes e revestidos.

Devido a suas propriedades IR superiores, as composições da presente invenção são particularmente adequadas para uso no isolamento de cabos de energia AC. “Composição”, “formulação” e termos do gênero significam uma mistura ou combinações de dois ou mais componentes.

No contexto de uma mistura ou combinação dos materiais a partir dos quais um revestimento de cabo ou outros artigos de fabricação é produzido, a composição inclui todos os componentes da mistura, por exemplo, poliuretano termoplástico, hidratado metálico, retardante de chama e quaisquer outros aditivos.

Poliuretanos termoplásticos Um “poliuretano termoplástico” (ou “TPU”), como utilizado . aqui, é o produto de reação de um diisocianato, um ou mais dióis poliméricos e, opcionalmente um ou mais % extensores de cadeias difuncionais.

O TPU pode ser preparado pelos prepolímeros, quasi-polímeros, ou métodos de uma só etapa (“one-shot”). O diisocianato forma um segmento duro no TPU e pode ser um diisocianato aromático, um alifático ou um cicloalifático ou uma combinação de dois ou mais destes compostos.

Um exemplo não limitativo de uma unidade estrutural derivada de

Ú diisocianato (OCN-R-NCO) é representado pela fórmula (1) abaixo: ? q —C—-HN—-R—NH-C— (1) . no qual R é um grupo alquileno, cicloalquileno, ou arileno.

Exemplos representativos destes diisocianatos . pode ser encontrado nas patentes norte-americanas Nos.: US 4,385,133; US 5,522,975 e US 5,167,899. Exemplos não limitativos de diisocianatos apropriados incluem 4,4'-di- isocianatodifenil-metano, p-fenileno diisocianato, 1,3- bis (isocianatometil)-ciclohexano, 1,4-di-isocianato- ciclohexano, diisocianato de hexametileno, diisocianato de 1,5-naftaleno, diisocianato de 3,3'-dimetil-4,41- bifenil, 4,4" -di-isocianato-diciclohexilmetano, diisocianato de 2,4-tolueno, e 4,4" -di-isocianato- difenilmetano.

O diol polimérico forma segmentos macios no TPU resultante.

O diol polimérico pode ter um peso molecular (número médio) na faixa, por exemplo, de 200 a 10.000 g/mol.

Mais de um diol polimérico pode ser empregado.

Exemplos não limitativos de dióis poliméricos apropriados incluem dióis poliéter (rendendo um “TPU poliéter”); dióis poliéster (rendendo um “TPU poliéster”), policarbonatos terminados em hidroxi (rendendo um “TPU policarbonato”); polibutadienos terminados em hidróxi; copolímeros de polibutadieno-acrilonitrila terminado em hidróxi; copolímeros terminados em hidroxi de dialquil . siloxano e óxidos de alquileno, tais como óxido de etileno, óxido de propileno, dióis de óleo natural, e s qualquer combinação dos mesmos.

Um ou mais dos dióis poliméricos acima mencionados podem ser misturados com um poliéter terminado em amina e/ou um copolímero de polibutadieno-acrilonitrila terminado em amino.

Os extensores de cadeias difuncional podem ser dióis de cadeia reta ou ramificada alifático tendo de 2 a 10 átomos de carbonos, inclusive, na cadeia.

Ilustrações dos

Ú referidos dióis são etileno glicol, 1,3-propanodiol, 1,4- butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, neopentil glicol, e do gênero; 1, 4-ciclohexanodimetanol; hidroquinona-bis- (hidroxietil)éter; ciclohexilenodióis (1,4-, 1,3-, e 1,2-isômeros), isopropilideno- . bis(ciclohexanol); dietileno glicol, dipropileno glicol, etanolamina, N-metil-dietanolamina, e do gênero, e . misturas de qualquer um dos acima. Como observado previamente, em alguns casos, proporções menores (menos que cerca de 20 por cento de equivalente) do extensor difuncional pode ser substituído por extensores trifuncional, sem desvalorizar a termoplasticidade do TPU resultante; ilustrações dos referidos extensores são glicerol, trimetilolpropano, e do gênero.

O extensor de cadeia é incorporado dentro do poliuretano em quantidades determinadas pela seleção dos componentes reagentes específicos, as quantidades desejadas dos segmentos duros e macios, e o índice suficiente para prover boas propriedades mecânicas, tal como módulo e resistência ao cisalhamento. As composições de poliuretano podem conter, por exemplo, de 2 a 25, preferivelmente, de 3 a 20 e, mais preferivelmente, de 4 a 18% em peso do componente extensor de cadeia. Opcionalmente, pequenas quantidades de compostos mono- hidroxila funcional ou monoamino funcional, frequentemente terminados em “interruptores de cadeia”, podem ser utilizados para controlar o peso molecular. Ilustrações dos referidos interruptores de cadeia são os . propanóis, butanóis, pentanóis, e hexanóis. Quando utilizado, os interruptores de cadeia são tipicamente & presentes em quantidades menores de 0,1 a 2 por cento em peso da mistura de reação total dominante para a composição de poliuretano. As proporções equivalentes de diol polimérico para os referidos extensores podem variar consideravelmente dependendo da dureza necessária para o produto TPU. Genericamente falando, as proporções equivalentes estão

' dentro da faixa respectiva de cerca de 1:1 a cerca de 1:20, preferivelmente, de cerca de 1:2 a cerca de 1:10. Ao mesmo tempo, a proporção total de equivalentes isocianatos para equivalentes do hidrogênio ativo 5 contendo materiais dentro da faixa de 0,90:1 para 1,10:1 : e, preferivelmente, 0,95:1 a 1,05:1. Exemplos não limitativos de TPUs apropriados incluem & elastômeros de poliuretano termoplásticos PELLETHANE”" disponíveis na “Lubrizol Corporation”; ESTANE”" poliuretanos termoplásticos, poliuretanos termoplásticos TECOFLEX"", —“poliuretanos termoplásticos TECOPHILIC”", poliuretanos termoplásticos TECOPLAST”", e poliuretanos termoplásticos TECOTHANE”", todos disponíveis na “Noveon”; poliuretanos termoplásticos ELASTOLLAN"" e outros poliuretanos termoplásticos disponíveis na “BASF”; e materiais poliuretanos termoplásticos adicionais disponíveis na Bayer, Hunstsman, Lubrizol Corporation, Merquinsa e outros fornecedores.

O componente de poliuretano termoplástico das composições pode conter uma combinação de dois ou mais TPUS como descrito acima.

Os TPUsS são tipicamente utilizados em quantidades variando de 15 a 60% em peso com base no peso total da composição.

Isto inclui concretizações nas quais os TPUs são utilizados em quantidades variando de 20 a 40% em peso com base no peso da composição e ainda incluem concretizações nas quais os TPUs são utilizados em quantidades variando de 25 a 35% em peso com base no peso , total da composição.

Retardantes de chama de hidrato metálico . Os hidratos metálicos nas composições da presente invenção transmitem as propriedades retardantes de chama nas composições.

Os exemplos apropriados incluem, mas não estão limitados a, tri-hidróxido de alumínio (também conhecido como ATH ou tri-hidrato de alumínio) e hidróxido de magnésio (também conhecido como dihidróxido de magnésio). O hidróxido metálico pode ser de ocorrência natural ou sintética. Os hidratos metálicos são tipicamente utilizados em quantidades de pelo menos 20% em peso com base no peso total da composição. Isto inclui concretizações nas quais os hidratos metálicos são utilizados nas quantidades de . pelo menos 30% em peso com base no peso total da composição e ainda incluir concretizações na quais os * hidratos metálicos são utilizados em quantidades de pelo menos 40% em peso com base no peso total da composição. Retardantes de chama a base de fósforo tendo propriedades

IR Os retardantes de chama com base em fósforo tendo as propriedades IR são capazes de transmitir as composições : com propriedades IR melhoradas, incluindo propriedades IR umidificantes. Significativamente, esta não é uma propriedade inerente ou comum de todos os retardantes de chama com base em fósforo, como ilustrado nos exemplos abaixo. O difosfato de bisfenol A (BPADP) é um exemplo de um retardante de chama com base em fósforo que transmite as propriedades IR ás composições da presente invenção. Os retardantes de chama com base no fósforo tendo propriedades IR são tipicamente utilizados nas quantidades de pelo menos 5% em peso com base no peso total da composição. Isto inclui as concretizações nas quais os retardantes de chama com base em fósforo tendo propriedades IR são utilizados nas quantidades de pelo menos 10% em peso com base no peso total da composição e, ainda inclui concretizações nas quais os retardantes de é chama com base em fósforo tendo propriedades IR são utilizados em quantidades de pelo menos 15% em peso do õ peso total da composição. Por exemplo, em algumas concretizações, os retardantes de chama com base em fósforo tendo propriedades IR são utilizados em quantidades de 10 a 15% em peso com base no peso total da composição. Outros retardantes de chama Em adição aos hidratos metálicos e pelo menos um retardante de chama com base em fósforo tendo propriedades IR, retardantes de chama adicionais podem opcionalmente ser incluídos nas composições. os retardantes de chama com base em fósforo adicional que pode ser incluído nas composições incluem, mas não estão . limitados a, ácidos fosfóricos orgânicos, fosfonatos, fosfinatos, fosfonitos, fosfinitos, óxidos fosfino, % fosfinas, fosfitos ou fosfatos, amidas de éster de fósforo, amidas de ácido fosfórico, e amidas de ácido fosfínico.

Os retardantes de chama com base em fósforo adicional que pode ser incluído nas composições incluem, mas não estão limitados a ácidos fosfônicos orgânicos, fosfonatos, fosfinatos, fosfonitos, fosfinito, óxidos de fosfiná; fosfinas, fosfitos ou fosfatos, amidas de éster de fósforo, amidas de ácido fosfônico, e amidas de ácido fosfínico.

Os retardantes de chama presentes nas composições são desejavelmente livres de halogênio, de modo que uma composição livre de hidrogênio pode ser provida. “Livre de halogênio” e termos do gênero significa que as composições são sem ou substancialmente sem o conteúdo halogênio, ou seja, contém menos que 2000 mg/kg de halogênio como medido por cromatografia de íons (IC) ou um método analítico similar.

O conteúdo de halogênio com menos que esta quantidade é considerada irrelevante quanto à eficácia da composição, como por exemplo, um fio ou cabo revestido.

Agentes formadores de cinzas As composições da presente invenção podem opcionalmente é incluir um ou mais agentes formadores de cinzas para prevenir ou minimizar o gotejamento durante a combustão. . Por exemplo, algumas concretizações das composições incluem uma resina Novolac epoxidado como um agente : formador de cinzas.

Uma “resina novolac epoxidada”, é o produto de reação de epiclorohidrina e polímeros novolac fenol em um solvente orgânico.

Exemplos não limitativos de solventes orgânicos apropriados incluem acetonas, metil etil cetona, metil Amil cetona, e xileno.

A resina

] novolac epoxidado pode ser um líquido, um semi-sólido, um sólido, e combinações dos mesmos.

As resinas novolac epoxidadas são tipicamente utilizadas em quantidades variando de 0,1 a 5% em peso com base no peso total da composição.

Isto inclui concretizações nas . quais as resinas novolac epoxidadas são utilizadas em quantidades variando de 1 a 3% em peso com base no peso - total da composição e inclui, adicionalmente, concretizações nas quais as resinas novolac epoxidadas são utilizadas em quantidades variando de 1,5 a 2% em peso com base no peso total da composição.

Aditivos e material de carga As composições podem, opcionalmente, também “conter aditivos e/ou material de carga. os aditivos representativos incluemyá mas não estão limitados a, antioxidantes, estabilizantes térmicos de processamento de fusão, aperfeiçoadores de estabilidade hidrolítica, auxiliares de processadores, colorantes, agentes de acoplamento, estabilizantes ultravioleta (incluindo absorventes UV), agentes antiestáticos, agentes nucleantes, agentes de deslizamentos, plastificantes, lubrificantes, agentes de controle de viscosidade, agentes de pegajosidade, agentes anti-bloqueio, surfactantes, óleos extensores, ácidos —expurgadores (“scavengers”), e desativadores metálicos.

Estes aditivos são tipicamente utilizados de uma maneira convencional e em quantidades convencionais, por exemplo, de 0,01% em peso ou menos que 10% em peso ou mais com base no peso da é composição.

O material de carga representativo inclui, mas não está é limitado aos vários óxidos metálicos, por exemplo, dióxido de titânio, carbonatos metálicos, tais como carbonato de magnésio e carbonato de cálcio, sulfeto e sulfatos tais como, dissulfeto de molibdênio e sulfato de bário; boratos metálicos tais como borato de bário, borato de metabário, borato de zinco e borato de metazinco, anidrido metálico tal como anidrido alumínio;

' argila tal como diatonita, Caolin e montmorilonita; huntita; celita, asbestos, minerais de base, e litopona (“lithopone”). Estes materiais de carga são tipicamente utilizados de uma maneira convencional e em quantidades convencionais, por exemplo, de 5% em peso a menos que 50%

Ê em peso ou mais com base no peso da composição. os estabilizantes de luz UV apropriados incluem

. estabilizantes de luz de aminas impedidas (HALS) e aditivos absorvedores de luz UV (UVA). Representantes de

HALS que podem ser utilizados nas composições incluem, mas não estão limitados a TINUVIN XT850, TINUVIN 622, TINUVINGO, 770, TINUVINGO 144, SANDUVORO PR-31 e Chimassorb 119 FL.

TINUVING 770 é bis-(2,2,6,6-tetrametil-4- piperidinil)sebacato, tendo um peso molecular de cerca de

480 gramas/mol, comercialmente disponível na Ciba, Inc. (agora uma parte da BASF), e possui dois grupos aminas secundários.

TINUVINO 144 é bis-(1,2,2,6,6-pentametil-4- piperidinil)-2-n-butil-2-(3,5-di-terc-butil-4- hidroxibenzil)malonato, tem um peso molecular de cerca de

685 gramas/mol, contém aminas terciárias, e também está disponível na Ciba.

SANDUVORO PR-31 é ácido propanodióico, [(4-metoxifenil)-metileno]-bis-(1,2,2,6,6- pentametil-4-piperidinil )éster, tem um peso molecular de cerca de 529 gramas/mol, contém aminas terciárias, e está disponível na Clariant Chemicals (India) Ltda.

Chimassorb 119 Fl ou Chimassorb 119 é 10% em peso do polímero succinato de dimetila com 4-hidroxi-2,2,6,6, -tetrametil- l1-piperidino-etanol e 90% em peso de N,N“-[1,2-

: etanodiilbis[[[4,6-bis[butil (1,2,2,6,6-pentametil-1-4-

piperidinil)amino])-1,3,5-traizin-2-il]imino])-3,1-

. propanodiil] ]bis[N,N“”-eigu5il-N'N“-bis(1,2,2,6,6- pentametil-4-piperidinil)]-1l, está comercialmente disponível na Ciba, Inc.

Representativos de aditivos absorvedores UV (UVA) incluem tipos de benzotriazol tais como Tinuvin 326 e Tinuvin 328 comercialmente disponível na Ciba, Inc., Misturas de aditivos HAL e UVA são também eficazes.

' Exemplos de antioxidantes incluem, mas não estão limitados a, fenóis impedidos tais como tetrakis [metileno(3,5-di-terc-butil-4-hidroxihidro- cinamato) Jmetano; bis[ (beta- (3, 5-diterc-butil-4- hidroxibenzil)-metilcarboxietil)]sulfeto, 4,4'-tiobis(2- " metil-6-terc-butilfenol), 4,4" -tiobis(2-terc-butil-4- hidroxi)hidrocinamato; fosfitos e fosfonitas tais como . tris (2, 4-di-terc-butilfenil)fosfito e di-terc- butilfenil-fosfonito; compostos tio tais como dilauriltiodipropionato, dimiristiltiodipropionato, e disteariltiodipropionato; varioussiloxanos; 2,2,4- trimetil-1,2-dihidroquinolina polimerizada, n,n'-bis(1,4- dimetilpentil-p-fenillenodiamina), difenilaminas alquiladas, 4,4" -bis(alfa, alfa- dimetilbenzil)difenilamina, difenil-p-fenilenodiamina, di-aril-p-fenilenodiaminas misturadas, e outras aminas anti-degradantes ou estabilizantes impedidas. os antioxidantes podem ser utilizados, por exemplo, em quantidades de 0,1 a 5% em peso com base no peso da composição.

Exemplos de auxiliares de processamento incluem, mas não estão limitados a, sais metálicos de ácidos carboxílicos tais como estearato de zinco ou estearato de cálcio, ácidos graxos tais como ácido esteárico, ácido oleico, ou ácido erúcico, amidas graxas tais como estearamida, oleamida, erucamida, ou N,Nl-etileno bis-estearamida; cerca de polietileno; cera de polietileno oxidado, polímeros de óxido de etileno, copolímeros de óxido de . etileno e óxido de propileno; ceras de vegetais; ceras de petróleo, surfactantes não-iônicos; fluidos de silicone e : polissiloxanos.

Resistência ao isolamento: Como observado acima, as composições da presente invenção são caracterizadas por resistência ao isolamento melhorada.

Para os propósitos deste relatório descritivo, IR e IR líquido são medidos de acordo com o padrão UL 62, como descrito em maiores detalhes nos exemplos abaixo.

Em algumas concretizações, as composições tem um IR de pelo menos 3GQ.m. isto inclui composições tendo um IR de pelo menos 3.5 GQ.m e ainda incluem composições tendo um IR de pelo menos 3.9 GN.m. Em algumas concretizações, as composições tem um IR líquido de pelo menos 2.5 GN.m.

. Isto inclui as concretizações nas quais as composições tendo um IR líquido de pelo menos 3 GQ.m.

: Retardantes de chama: Em adição as propriedades de resistência ao isolamento superior, as composições da presente invenção apresentam boas propriedades retardantes de chama. Assim, algumas concretizações das composições são caracterizadas naqueles que são VW-1 classificado. “VW-1" é um índice de chama (UL) Laboratorial subscrito para fio e luvas. Ele estipulam “Fios Verticais, Classe 1”, que é o maior índice de chama de um fio ou luva que pode ser determinados ob as especificações de UL 1441. O teste é realizado por colocação do fio ou da luva em uma posição vertical. Uma chama é arranjada debaixo desse por um período de tempo, e então removidos. As características da luva são então observadas. O teste de chama VW-1 é determinado de acordo com o Método 1080 de UL-1581. Propriedades Mecânicas: As composições da presente invenção podem apresentar boas propriedades de deformação por calor, como medido de acordo com UL 1581-2001 e descrito em maiores detalhes nos exemplos abaixo. Em algumas concretizações, as composições tem uma deformação a 150ºC não maior que 30%. + Isto inclui as composições tendo uma deformação a 150ºC não maior que 25%.

: As composições poliméricas termoplásticas da presente invenção podem ser ainda caracterizadas por sua resistência a tensão na quebra (em MPa) e alongamento na quebra (%). A resistência a tensão e o alongamento pode ser medido de acordo com o procedimento de teste ASTM D- 638 usando o tipo I de barra de tensão em amostras de 165 x 12,7 x 3,18 mm. Alongamento na quebra, ou alongamento

' para quebra, é a tensão sobre a amostra quando ela quebra. Isso usualmente é expresso como porcentagem. Os exemplos abaixo ilustram a medida da resistência à tensão conduzida sobre o envelhecimento por calor (por UL 1581) e composições não envelhecidas por calor.

“ Algumas concretizações das composições não envelhecidas tem resistência à tensão na quebra de pelo menos 13 MPa, embora algumas concretizações das composições envelhecidas tem uma resistência á tensão na quebra de pelo menos 18 MPa. Algumas concretizações das composições não envelhecidas tem um alongamento na quebra de pelo menos 260%, enquanto algumas concretizações das composições envelhecidas tem um alongamento na quebra de pelo menos 220%.

Combinação: A combinação das composições pode ser efetuada por um equipamento padrão conhecida pelos técnicos no assunto. Exemplos de equipamentos de combinação são misturados em batelada interna, tal como um misturador interno Banbury" ou Bolling"". Alternativamente, misturadores únicos contínuos, ou de rosca dupla, podem ser utilizados, tais como um misturador contínuo Farrel”", um misturador de rosca dupla Werner e Pfleidere", ou uma extrusora contínua de mistura Buss"".

Artigos: Um outro aspecto da presente invenção provê artigos, tais como artigos extrudados ou moldados, compreendendo um ou mais composições da presente invenção.

. Artigos incluem cabos revestidos e fios isolantes. Assim, em algumas concretizações, o artigo inclui um condutor : metálico e um revestimento sobre este condutor metálico para prover um fio “isolado” capaz de transmissão elétrica de sinais de telecomunicação de baixa voltagem ou para uma faixa de fio de aplicações de transmissão de energia elétrica. Um “condutor metálico” como utilizado aqui, é pelo menos um componente metálico utilizado para transmitir tanto a energia elétrica e/ou sinais

' elétricos.

A flexibilidade do fio e cabos é frequentemente desejada, de modo que o condutor metálico possa ter tanto uma seção transversal sólida quanto preferivelmente pode ser composto de tiras de fios menores que provêm flexibilidade aumentada, para um certo é diâmetro total do condutor.

Os cabos são frequentemente compostos de vários componentes, tais como múltiplos fios isolados formados dentro de um núcleo interno, e então circundados por um sistema de cabos blindados provendo proteção e aparência cosmética.

O sistema de cabo blindado pode incorporar camadas metálicas tais como lâminas metálicas ou blindagens, e tipicamente tem uma camada polimérica sobre a superfície.

Uma ou mais camadas poliméricas incorporadas dentro da blindagem do cabo protetor-cosmética são frequentemente referidas ao cabo “encamisado”., Para alguns cabos, a blindagem é apenas uma camada de revestimento polimérico envolvendo um núcleo de cabo.

Existem também alguns cabos tendo uma camada única do polímero circundando os condutores, realizando ambas as regras de isolamento e envolvimento/revestimento.

As composições da presente invenção podem ser utilizadas como, ou em componentes poliméricos em uma faixa completa de produtos de fios e cabos, incluindo cabos de energia AC e ambas as aplicações de comunicação de fibra óptica e metálica.

O uso inclui ambos, o contato direto e o contato indireto entre o revestimento e o condutor metálico. “Contato direto” é uma configuração onde o revestimento contata imediatamente o condutor metálico, ' sem camada (s) interferência localizada entre o revestimento e o condutor metálico. “Contato indireto” é . uma configuração onde uma camada de interferência e/ou um material de interferência está localizado entre o condutor metálico e o revestimento.

O revestimento pode cobrir inteiramente ou parcialmente ou de outra forma circundar ou encapsular/envolver o condutor metálico.

O revestimento pode ser o componente único envolvendo o condutor metálico.

Alternativamente, o revestimento pode

' ser uma camada de um envoltório ou blindagem envolvendo o condutor metálico. Exemplos não limitativos dos condutores "metálicos revestidos apropriados incluem conexões para consumidores eletrônicos, um cabo de força, um fio de carga de energia . para telefones celulares e/ou computadores, cordões/fios de dados de computador, cordões/fios de energia, material de conexão de dispositivo, e cordões/fios de acessório eletrônico de consumidor.

Um cabo contendo uma camada isolante compreendendo uma composição desta invenção pode ser preparado com vários tipos de extrusoras, por exemplo, os tipos de rosca única ou de rosca dupla. As composições podem ter capacidade de extrusão sobre qualquer equipamento apropriado para extrusão polimérica termoplástica. O equipamento de fabricação mais comum para produtos de fios e cabos é uma extrusora plastificante de rosca única. Uma descrição de uma extrusora de rosca única convencional pode ser observado na patente norte-americana US 4,857,600. Um exemplo de coextrusão e extrusora pode, portanto, ser observado na patente norte-americana US 5,575,965.

Os exemplos a seguir ilustram várias concretizações desta invenção. Todas as partes e porcentagens estão em peso a menos que de outro modo indicado.

Concretizações específicas: Os exemplos a seguir ilustram concretizações de métodos para preparar composições poliméricas termoplásticas de acordo com a presente invenção. ' Materiais: O TPU utilizado nesses exemplos é PELLETHANE"" 2103-90 ú AE, um poliuretano termoplástico de poliéter (disponível na Lubrizol Advanced Materials). Antes do uso, as amostras TPU são pré-secas em 90ºC por pelo menos 4 horas sob vácuo. Bis(difenil fosfato) (BPADP) obtido na Adeka como nome FP600 é utilizado como recebido. O hidrato de alumina obtido na Showa Denka é pré-seco a 100ºC durante 6 horas.

' O agente formador de cinzas novolac epoxidado é um solvente livre DEN-438 que tem um peso equivalente epóxido (EEW) de 176-181 (disponível na Dow Chemical). É utilizado como um agente formador de cinzas para prevenir o gotejamento durante combustão.

Os aditivos nestas : concretizações das composições são agente anti- gotejamento AD-001, anti-oxidantes Irganox 1010 e Irgafox 168, estabilizantes UV 666 e TiO; UV, e aditivo de combinação de cor Clariant MB.

Processamento: As composições mostradas na Tabela a são preparadas em uma extrusora de rosca dupla.

A preparação da composição foi realizada de acordo com a descrição a seguir.

O TPU foi adicionado em um misturador de alta velocidade.

A porção do material de carga de tri-hidrato de óxido de alumínio é adicionada e misturada durante 10 segundos.

Então o tri-hidrato de óxido de alumínio remanescente é adicionado à mistura, junto com o BPADP.

O novolac epoxidado pré-aquecido é espumado (“spooned”) gradualmente no misturador.

Em seguida, os aditivos Irganox 1010 e o Irgafox 168são adicionados.

Quando todos os componentes foram adicionados no misturador, a mistura resultante é misturada sob 1800 rpm durante 1 minuto.

Então a combinação pré-misturada é removida do misturador extrudada em uma extrusora de rosca dupla tendo uma graduação de temperatura de 190ºC, um diâmetro de rosca de 35,5 mm e um LID (proporção de comprimento para diâmetro) de 38,6, com uma entrada de cerca de 20 : kg/hora.

As pelotas resultantes são secas a 120ºc durante 6 horas.

Caracterização: As composições são caracterizadas por seus IR, IR líquido, deformação por calor, propriedades de tensão, propriedades de envelhecimento por calor, e resistência à chama de acordo com os testes a seguir e padrões.

Resistência ao isolamento e resistência ao isolamento úmido:

. A amostra de fio utilizada para o teste de resistência ao isolamento é uma corda única. Os fios em cordão único são feitos usando uma unidade de revestimento de fio Brabender para revestir uma camada da composição fundida em torno de um condutor de cobre. As medidas de IR e IR + úmido são conduzidas em um testador de voltagem resistente (Dongguan Yuehua Electric Industrial CCo., Ltd., China), seguindo o UL 62 padrão. Um cordão único com um comprimento de 10 metros (m) é utilizado para o teste. Ambas as extremidades do cordão/fio são descascados para expor o fio de cobre. Para os testes de IR, 500 V DC é aplicado entre os condutores e o eletrodo de teste em ar e o IR é medido após um minuto. Para o teste do IR úmido, o cordão/fio é imerso em água limpa aterrada previamente durante pelo menos 1 hora. A voltagem de 500 V DC é aplicada entre os condutores e um eletrodo de alta voltagem em água, e os valores de IR úmido foram medidos após um minuto enquanto ainda imerso. Deformação por calor: O teste de deformação por calor foi conduzido de acordo com o padrão UL 1581-2001. Para cada formulação, duas placas de amostras paralelas foram plaqueadas em um forno e pré-aquecida a 150ºC por uma hora. As amostras pré- aquecidas são então pressionadas com a mesma carga a 150ºC por uma hora. As amostras pressionadas, sem remoção dos pesos, foram plaqueadas em uma sala ASTM com uma temperatura arranjada de 23ºC durante uma hora adicional. A mudança da espessura das placas das amostras é : registrada e a deformação por calor (HD) é calculada de acordo com o HD$%=(D1-D1)/D,*10%, onde D, representa a r espessura da amostra original e D, representa à espessura da amostra após o processo de deformação. A deformação calculada para as duas amostras paralelas é calculada pela média.

Teste da tensão: Os testes de tensão são realizados usando uma máquina de tensão Instron (tipo 5564) de acordo com ASTM D 638 com

. uma velocidade de 500 mm/minuto.

A barra de tensão das amostras da placa (ASTM D 638 tipo 1, 165 x 12,7 x 3,18 mm) é preparada por uma máquina de moldagem por injeção de alta velocidade FANUC 100 ton.

Envelhecimento por calor: : O teste do envelhecimento de calor é conduzido de acordo com UL 1581. As amostras foram primeiro envelhecidas em - um forno de ar circulante de descarga total a 12,0 + 1,0ºC durante 168 horas, e então testadas em uma máquina Instron, de acordo com ASTM D 638. A retenção é calculada de acordo com a % de retenção = envelhecimento/não envelhecimento*100%. Resistência à chama: Os testes de imitação VW-l FR são conduzidos em uma câmara UL 94. Os espécimes de teste são limitados a dimensões de 200*2,7*1,9 mm.

Os espécimes são presos em um grampo, com eixo geométrico vertical longitudinal através da aplicação de uma carga de 50g sobre a extremidade inferior.

Um indicador de papel (2*0,5 cm) é ligado ao topo do fio.

A distância do fundo da chama (ponto superior do oráculo do queimador) para o fundo do indicador é de 18 cm.

A chama é aplicada continuamente durante 45 segundos.

Após o período de chama (AFT), o comprimento do fio não queimado (UCL) e a porcentagem da área do indicador não queimada (indicador não queimado) são registrados durante e após a combustão.

Quatro ou cinco espécimes são testados para cada amostra.

Qualquer um dos fenômenos a seguir resulta em uma classificação de “não passar”. (1) o algodão sob o espécime é incendiado; (2) o indicador é queimado; e/ou (3) existe um é gotejamento com chama.

Resultados: A tabela A mostra a formulação para um exemplo comparativo que utiliza o fosfato de difenil resorcinol (RDP) como um retardante de chama orgânico e uma formulação para um exemplo inventivo que utiliza BPADP como um retardante de chama.

A tabela 1 também registra as propriedades medidas de ambas as formulações. A primeira coluna mostra que o exemplo comparativo tem um desempenho de IR e retenção ao alongamento por tensão com envelhecimento por calor pobres. A segunda coluna mostra que o exemplo da invenção provê um IR significativamente : aperfeiçoado, IR úmido e as propriedades de envelhecimento por calor, bem como um bom balanço do - desempenho de queima, deformação por calor a 150ºC, e propriedades mecânicas. Tabela A Descrição Exemplo Exemplo comparativo Inventivo (proporção (proporções em em peso (%)) peso (%))

CNA A DA oras hn Lo o | 1rgafox" 168 aa a | rganox"I01O — | 054 [q os |

A ET CC A LO Soma — mw [ nm | Alongamento por tensão, % 310 272 | não envesneetdol o | Resistência à tensão, MPa 12,44 | — — não envesnecidol o o Alongamento por tensão, *% 222 | renvetnecido, 120:0, 168 eras || | eae Eder OU O ONO Alongamento por tensão, % 18,44 e Retenção de alongamento 72% o Eraelonat o | Retenção de alongamento 127% 139% oo Eraeiona dc

VC

Todas as referências à tabela periódica dos elementos referem-se a Tabela Periódica dos Elementos publicados e copiados pela CRC Press, Inc., 2003. Também, qualquer referência ao Grupo ou Grupos deve ser ao Grupo ou Grupos refletidos nesta Tabela Periódica dos Elementos usando o sistema IUPAC, pra numeração dos grupos.

A menos que declarado ao contrário, implícito no contexto ou no . costume do estado da técnica, todas as partes e porcentagens com base no peso e todos os métodos de teste são correntes como dos dados do depósito deste pedido.

Para os propósitos da prática de patentes dos Estados Unidos, o conteúdo de qualquer patente referido, pedido de patente ou publicações são incorporados aqui por referência em sua íntegra (ou seus equivalentes na versão US é assim incorporado por referência) especialmente com relação a descrição das técnicas sintéticas, produto e estrutura de processamento, polímeros, catalisadores, definições (a extensão não inconsistente com qualquer definição especialmente provida nessa descrição), e conhecimento geral do estado da técnica.

As faixas numéricas neste relatório são aproximadas e assim podem incluir valores fora da faixa à menos que de outro modo indicado.

As faixas numéricas incluem todos os valores a partir e incluindo os valores inferiores e superiores, no aumento de uma unidade, provendo que existe uma separação de pelo menos duas unidades entre qualquer valor inferior e qualquer valor superior.

Como um exemplo, se uma composição, física ou outra : propriedade, tal como, por exemplo, resistência á tensão, alongamento na quebra, etc., é de 100 a 1.000, então a pretensão é que todos os valores individuais, tais como 100, 101, 102, etc., e subfaixas, tais como, 100 a 144, 155 a 170, 197 a 200, etc., são expressamente enumeradas.

Para as faixas contendo valores que são menores que um ou contendo números fracionais maiores que um (por exemplo, 1,1; 1,5, etc.). Uma unidade é considerada como sendo 0,0001; 0,001; ou 0,1; como apropriado.

Para faixas

' contendo os números de um dígito menores que dez (por exemplo, 1 a 5), uma unidade é tipicamente considerado como sendo 0,1. Estes são apenas exemplos do que é pretendido, e todas as possíveis combinações de valores numéricos entre o valor inferior e o valor superior enumerado, estão sendo considerados por ser expressamente declarado nesse pedido.

As faixas numéricas são providas dentro desta invenção, entre outras coisas, as quantidades de TPU, hidratos metálicos, retardantes de chama e aditivos na composição, e as várias características e propriedades nas quais esses componentes são definidos.

Como usado com relação aos compostos químicos, a menos que especificamente indicado o contrário, o singular inclui todas as formas isoméricas e vice-versa (por exemplo, “hexano”, inclui todos os isômeros de hexano individualmente ou coletivamente). Os termos “composto” e “complexo” são utilizados intercaladamente como se referindo aos compostos orgânicos, inorgânicos e compostos organometálicos.

O termo “ou”, a menos que de outro modo declarado, se refere aos membros listados individualmente, bem como qualquer combinação.

Apesar de a invenção ter sido descrita em detalhes consideráveis através da descrição precedentes, desenhos e exemplos, este detalhe tem o propósito ilustrativo.

Um técnico no assunto pode fazer muitas variações e modificações sem fugir do espírito e do escopo de & proteção da presente invenção como descrito nas reivindicações anexas.

Claims (10)

, REIVINDICAÇÕES

1. Composição, caracterizada pelo fato de compreender: (a) um poliuretano termoplástico; (b) um retardante de chama de hidrato metálico; e (c) um retardante de chama a base de fósforo tendo . propriedades de resistência ao isolamento; a composição sendo aquela que passa pelo padrão de retardante de chama . UL 94 e tem uma resistência de isolamento de pelo menos 3GQ.m como medido por UL 62.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a composição ter uma resistência ao isolamento de pelo menos 3,5GN.m como medido por UL 62.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de o retardante de chame a base de fósforo tendo propriedades de resistência ao isolamento ser difosfato de bisfenol A.

4, Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda um agente formador de cinzas.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de o agente formador de cinzas ser um novolac epóxi.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de compreender pelo menos 30 por cento em peso de retardante de chama hidratado metálico, com base no peso total da composição e, pelo menos 5 por cento em peso de difosfato de bisfenol A, com base no . peso total da composição.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 3, tz caracterizada pelo fato de compreender 30 a 40 por cento em peso de retardante de chama hidratado metálico, com base no peso total da composição e 10 a 20 por cento em peso de difosfato de bisfenol A, com base no peso total da composição.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de o retardante de chama

J hidratado metálico ser um hidróxido de alumínio.

9. Fio condutor eletricamente isolado, caracterizado pelo fato de ser pelo menos parcialmente revestido com a composição, conforme definida na reivindicação 1.

10. Fio condutor eletricamente isolado, caracterizado R pelo fato de ser pelo menos parcialmente isolado com a composição, conforme definida na reivindicação 7. .