BR112012025210B1

BR112012025210B1 - Cabo ou fio

Info

Publication number: BR112012025210B1
Application number: BR112012025210-0A
Authority: BR
Inventors: Jing Given Chen; Fangming Tony Gu; Yurong Cao; David H. Guo; Xiaoxiong Shawn Miao
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2019-10-15
Also published as: US20130030093A1; TW201144379A; MX2012011230A; EP2550328A1; CN102906190B; US8598298B2; KR20130079355A; KR101760538B1; CA2794905A1; EP2550328A4; EP2550328B1; CN102906190A; CA2794905C; WO2011116525A1; MX341534B; BR112012025210A2

Abstract

composição retardante de chamas livre de halogênio e fio ou cabo são providas composições de elastômero de poliéster termoplástico (tpe-e) retardantes de chamas, livres de halogênio que incluem pelo menos um poliéster termoplástico, pelo menos um retardante de chamas baseado em fósforo de baixo ponto de fusão tendo uma temperatura de fusão não superior a 150°c, e uma mistura de retardantes de chamas intumescentes sólidos compreendendo um retardante de chamas de sal orgânico, baseado em fósforo e um retardante de chamas orgânico baseado em nitrogênio. a presença do retardante de chamas baseado em fósforo de baixo ponto de fusão torna as composições mais resistentes ao esbranquiçamento por arranhadura.

Description

“CABO OU FIO

Antecedentes da invenção [0001] Retardantes de chama intumescentes têm sido amplamente usados em elastômeros de poliéster termoplásticos para prover propriedades retardantes de chamas, propriedades mecânicas e estabilidade térmica superiores. Entretanto, apesar de os retardantes de chamas intumescentes, poderem possibilitar que os elastômeros de poliéster termoplásticos passem no rigoroso ensaio de retardância de chamas, tal como o ensaio VW-1 usado pela indústria de cabos, eles têm tipicamente uma compatibilidade pobre com elastômeros de poliéster termoplásticos, e os compostos finais e artigos feitos com os mesmos são facilmente arranhados e exibem resistência ao esbranquiçamento por arranhadura scratchwhitening) pobre.

Sumário da invenção [0002] Um aspecto da invenção provê composições retardantes de chamas, livres de halogênio. Estas composições compreendem um elastômero de poliéster termoplástico, um retardante de chamas baseado em fósforo, de baixo ponto de fusão, tendo uma temperatura de fusão não mais alta que 150°C e uma mistura e retardantes de chamas intumescentes compreendendo um retardante de chamas de sal orgânico baseado em fósforo, e um retardante de chamas orgânico baseado em nitrogênio. As composições são caracterizadas por um cabo consistindo da composição retardante de chamas livre de halogênio ter uma maior resistência ao esbranquiçamento por arranhadura do que um cabo consistindo de uma composição comparativa que difira da composição retardante de chamas livre de halogênio apenas pela composição comparativa não

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2/23 incluir o retardante de chamas baseado em fósforo, de baixo ponto de fusão; o percentual em peso total dos retardantes de chamas intumescentes sólidos na composição comparativa sendo igual ao percentual em peso total do retardante de chamas baseado em fósforo de baixo ponto de fusão e os retardantes de chamas intumescentes sólidos na composição retardante de chamas livre de halogênio.

[0003] Em algumas concretizações, o retardante de chamas de baixo ponto de fusão é um éster de fosfato orgânico, tal como um difosfato de bisfenol A. Em algumas concretizações, o retardante de chamas orgânico baseado em nitrogênio é um derivado de melamina. Em algumas concretizações, as composições adicionalmente compreendem um copolímero termoplástico estirênico.

[0004] Em algumas concretizações, as composições retardantes de chamas livres de halogênio compreendem 30 a 90 por cento em peso de elastômero de poliéster termoplástico, 5 a 30 por cento em peso de retardante de chamas baseado em fósforo, 10 a 70 por cento em peso de um retardante de chamas de sal orgânico baseado em fósforo; e 5 a 50 por cento em peso de retardante de chamas orgânico baseado em nitrogênio, com base no peso total da composição.

[0005] Em algumas concretizações, as composições retardantes de chamas livres de halogênio compreendem 50 a 90 por cento em peso de elastômero de poliéster termoplástico, 5 a 25 por cento em peso de retardante de chamas baseado em fósforo de baixo ponto de fusão, 10 a 50 por cento em peso de retardante de chamas de sal orgânico baseado em fósforo, e 5 a 35 por cento em peso de retardante de chamas orgânico baseado em nitrogênio, com base no peso total da composição.

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3/23 [0006] Um outro aspecto da invenção provê um fio ou cabo compreendendo uma camada de encapamento ou uma camada isolante compreendendo uma composição retardante de chamas livre de halogênio de acordo com esta invenção.

Descrição detalhada da invenção [0007] Um aspecto da invenção provê composições de elastômero de poliéster termoplástico livre de halogênio (TPE-E) que incluem pelo menos um elastômero de poliéster termoplástico, pelo menos um retardante de chamas baseado em fósforo de baixo ponto de fusão tendo um ponto de fusão não mais alto que 150°C e uma mistura de retardantes de chamas intumescentes sólidos. A mistura compreende pelo menos um retardante de chamas de sal orgânico baseado em fósforo e pelo menos um retardante de chamas baseado em nitrogênio. A presença do retardante de chamas baseado em fósforo de baixo ponto de fusão torna a composição mais resistente ao esbranquiçamento por arranhadura. As composições são caracterizadas pelas boas propriedades de retardância de chamas e mecânicas, que as torna adequadas para uso em uma ampla variedade de artigos, incluindo encapamentos e isolamentos para fios e/ou cabos.

[0008] “Livre de halogênio e termos afins significam que as composições estão sem ou substancialmente sem conteúdo de halogênio, i.é, contêm menos que 2000 mg/kg de halogênio conforme medido por cromatografia iônica (IC) ou método analítico semelhante. O conteúdo de halogênio de menos que esta quantidade é considerado inconsequente à eficácia da mistura conforme, por exemplo, um encapamento de fio ou cabo.

[0009] Sem pretenderem se prender a nenhuma teoria particular da invenção, os inventores acreditam que o

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4/23 retardante de chamas baseado em fósforo, de baixo ponto de fusão atue como um plastificante na composição, além de como um retardante de chamas, e melhore a compatibilidade entre o elastômero de poliéster termoplástico e os retardantes de chamas intumescentes.

Elastômeros de Poliéster Termoplásticos:

[0010] Um “elastômero termoplástico (TPE) é um material que tenha as propriedades de um elastômero que possa ser processado como um termoplástico. TPEs são geralmente feitos por copolimerização em bloco especial ou polimerização por enxertia ou misturando dois polímeros. Em cada caso o elastômero termoplástico contém pelo menos dois segmentos, um dos quais é termoplástico e o outro elastomérico. Os elastômeros de poliéter termoplásticos (TPE-Es) são uma classe de TPE-E. Esses são copolímeros em bloco de segmentos duros e moles alternantes conectados por éster ou outras

ligações	. Exemplos	de	TPE-Es	comercialmente	disponíveis
incluem	Amitel® da	DSM,	Kyrrel®	da DuPont, e	Riteflex® da
Ticona.
[0011]	Os TPE-Es	formam uma	fase polímero	contínua nas

presentes composições. Em algumas concretizações, polímeros adicionais poderão estar presentes nas composições. Esses polímeros adicionais poderão ser dispersos em, ou serem cocontínuos com, o TPE-E. As composições tipicamente contêm uma quantidade de 30 a 90 por cento em peso (% p/p) de fase polímero (i.é, TPE-E mais quaisquer polímeros adicionais), com base no peso total da composição. Isto inclui composições que contenham 50 a 90% p/p de fase polímero, com base no peso total da composição, e também inclui composições que contenham 30 a 40% p/p de fase polímero, com base no peso

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5/23 total da composição. Caso polímeros adicionais estejam presentes, o TPE-E irá tipicamente perfazer pelo menos 50% p/p da fase polímero (p.ex., pelo menos cerca de 60% p/p, ou pelo menos cerca de 70% p/p).

Outros Polímeros:

[0012] As presentes composições poderão opcionalmente incluir um ou mais polímeros adicionais, incluindo outros TPE-Es, tais como copolímeros em bloco estirênicos. Estes poderão ser dispersos em, ser co-contínuos com, a fase resina de TPE-E contínua da composição.

[0013] Em algumas concretizações, as composições providas aqui compreendem pelo menos um copolímero em bloco estirênico. Geralmente falando, copolímeros em bloco estirênicos incluem pelo menos dois blocos de monoalquenil areno, preferivelmente dois blocos poliestireno, separados por um bloco de um dieno conjugado saturado, tal como um bloco de polibutadieno saturado. Copolímeros em bloco insaturados incluem, mas não estão limitados a, aqueles representados pelas seguintes fórmulas: A-B-R(-B-A)n ou Ax(B-A)y-BA, onde cada A é um bloco de polímero compreendendo um monômero aromático de vinila, tal como estireno, e cada B é um bloco de polímero compreendendo um dieno conjugado, tal como isopreno ou butadieno, e opcionalmente um monômero aromático de vinila, tal como estireno; R é o remanescente de um agente de acoplamento multifuncional (caso R esteja presente, o copolímero em bloco poderá ser um copolímero estrela ou em bloco ramificado); n é um número inteiro de 1 a 5; x é zero ou 1; y é um número real de zero a 4.

[0014] Métodos para a preparação de tais copolímeros em bloco são conhecidos na técnica. Vide, p.ex., a patente U.S.

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6/23 n^o 5.418.290. Catalisadores adequados para a preparação de copolímeros em bloco úteis com unidades de monômero de borracha insaturado incluem catalisadores baseados em lítio e especialmente lítio-alquilas. A patente U.S. n^o 3.595.942 descreve métodos adequados para a hidrogenação de copolímeros em bloco com monômero de borracha insaturado para formar os copolímeros em bloco com unidades de monômero de borracha insaturado de maneira a formar copolímeros com unidades de monômero de borracha saturado.

[0015] Copolímeros adequados tendo unidades de monômero de borracha insaturado incluem, mas não estão limitados a, estireno-butadieno (SB), estireno-etileno/butadieno (SEB), estireno-isopreno (SI), estireno-butadieno-estireno (SBS), estireno-isopreno-estireno (SIS), α-metilestireno—butadienoα-metilestireno, e α-metilestireno-isopreno-a-metilestireno.

[0016] Copolímeros em bloco com unidades de monômero de borracha insaturado poderão compreender homopolímeros de butadieno ou isopreno ou eles poderão compreender copolímeros de um ou ambos destes dois dienos com uma quantidade minoritária de monômero estirênico. Em algumas concretizações, os copolímeros em bloco são derivados de (i) uma olefina C3-20 substituída com um grupo alquila ou arila (p.ex., 4-metil-1-penteno e estireno) e (ii) um dieno (p.ex., butadieno, 1,5-hexadieno, 1,7-octadieno e 1,9-decadieno). Um exemplo não limitativo de tal copolímero de olefina inclui copolímero em bloco de estireno-butadieno-estireno (SBS).

[0017] Copolímeros em bloco preferidos com unidades de monômero de borracha saturado compreendem pelo menos um segmento de um copolímero de etileno-buteno ou copolímero de etileno-propileno. Exemplos preferidos de tais copolímeros em

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7/23 bloco com unidades de monômero de borracha saturado incluem copolímeros de estireno/etileno-buteno (SEBS), copolímeros de estireno/etileno-propileno/ estireno (SEPS).

[0018] Copolímeros em bloco adequados incluem, mas não estão limitados a, aqueles comercialmente disponíveis, tais como, KRATON^mr fornecido por KRATON Polymers LLC em Houston TX.

[0019] Caso presentes, os copolímeros em bloco estirênicos estarão tipicamente presentes em uma quantidade de 0,1 a 50% p/p, com base no peso total do TPE-E e o copolímero em bloco estirênico. Isto inclui composições que contenham 20 a 40% p/p de copolímero em bloco estirênico, baseados no peso total do TPE-E e o copolímero em bloco estirênico.

Retardantes de Chamas Baseados em Fósforo de Baixo Ponto de Fusão [0020] Os retardantes de chamas baseados em fósforo que aumentam a resistência ao esbranquiçamento por arranhadura das presentes composições são líquidos sob condições de processamento sob fusão e poderão ser líquidos à temperatura ambiente (23°C) . Portanto os retardantes de chamas baseados em fósforo de baixo ponto de fusão têm um ponto de fusão não mais alto que 150°C. Exemplos incluem ésteres de fosfato aromáticos e alifáticos e derivados de fosfazeno. Ésteres de fosfato incluem ésteres de fosfato aromáticos e alifáticos e seus polímeros. Exemplos de retardantes de chamas de éster de fosfato alifático incluem fosfato de trimetila, fosfato de tributila, fosfato de tri(2-etilhexila), fosfato de tributoxietila, fosfato de monoisodecila, e fosfato de ácido de 2-acriloiloxietila. Exemplos de ésteres de fosfato aromáticos incluem fosfato de trixilenila, fosfato de

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8/23 tris(fenilfenila), fosfato de trinaftila, fosfato de cresildifenila, fosfato de xilenildifenila, e fosfato de difenil-2-metacriloiloxietila. Exemplos de bis(fosfato ésteres) incluem bis(fosfato de difenil) resorcinol, bis(fosfato de dixilenil) resorcinol, bis(fosfato de dicresil) resorcinol, bis(fosfato de dixilenil) hidroquinona, bis(fosfato de difenil) bisfenol A e 1,3-fenileno bisfosfato de tetraquis(2,6-dimetilfenila).

[0021] Os retardantes de chamas baseados em fósforo de baixo ponto de fusão estarão tipicamente presentes em uma quantidade de 5 a 30% p/p, com base no peso total da composição. Isto inclui composições que contenham 5 a 25% p/p de retardantes de chamas baseados em fósforo de baixo ponto de fusão, com base no peso total da composição, e adicionalmente incluem composições que contenham 10 a 20% p/p de retardantes de chamas baseados em fósforo de baixo ponto de fusão, com base no peso total da composição.

Retardantes de Chamas Intumescentes [0022] A presente invenção inclui uma mistura de pelo menos dois retardantes de chamas intumescentes sólidos (à temperatura ambiente), um dos quais sendo um sal orgânico baseado em fósforo, tal como um sal de ácido fosfórico ou um sal de ácido fosfínico, e o outro dos quais sendo um retardante de chamas orgânico baseado em nitrogênio. Um “retardante de chamas intumescente é um retardante de chamas que produza um resíduo carbonado espumado em uma superfície de um material polimérico durante exposição ao fogo.

[0023] Os sais de ácido fosfórico incluem fosfatos, pirofosfatos, metafosfatos e polifosfatos. Por exemplo, o sal de ácido fosfórico poderá ser selecionado do grupo

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9/23 consistindo de fosfato de melamina, pirofosfato de melamina, ortofosfato de melamina, fosfato de monoamônio, fosfato de diamônio, pirofosfato de amônio, amida de ácido fosfórico, polifosfato de melamina, polifosfato de amônio, polifosfato de piperazina, amida de ácido polifosfórico, e combinações de dois ou mais dos sais de ácido fosfórico acima.

[0024] Sais de ácido fosfínico incluem sais de ácido fosfínico e sais de ácido difosfínico e derivados poliméricos destes. Exemplos de retardantes de chamas de ácido fosfínico incluem dietilfosfinato de alumínio, e metietilfosfinato de alumínio.

[0025] Retardantes de chamas orgânicos baseados em nitrogênio incluem compostos heterocíclicos contendo nitrogênio retardantes de chamas, livres de halogênio, tais como melamina e derivados de melamina. Esses incluem melamina e metilol melamina; ácido cianúrico, ácido isocianúrico e seus derivados, tais como ácido cianúrico, cianurato de metila, cianurato de dietila, cianurato de trimetila, cianurato de trietila, ácido isocianúrico, isocianurato de N,N-dietila, isocianurato de tris(metila), isocianurato de tris(etila), isocianurato de bis(2-carboxietila), isocianurato de 1,3,5-tris(2-carboxietila) e isocianurato de tris(2,3-epoxipropila); sais de melamina (derivados) tais como isocianurato de melamina, e ácido (iso)cianúrico (derivados); compostos de tetrazol incluindo sais de tetrazol amina tais como sais de tetrazol guanidina, sais de tetrazol piperazina, e sais de tetrazol amônio, e sais metálicos de tetrazol tais como sais de tetrazol sódico, sais de tetrazol manganês, p.ex., sal de 5,5'-bistetrazol diguanidina, sal de 5,5'-bistetrazoldiamônio, sal de 5,5'-bistetrazol

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10/23 diaminoguanidina e sal de 5,5'-bistetrazol piperazina.

[0026] Os retardantes de chamas intumescentes estarão presentes tipicamente em uma quantidade de 10 a 70% p/p, com base no peso total da composição. Isto inclui composições que contenham 20 a 60% p/p de retardantes de chamas intumescentes com base no peso total da composição e adicionalmente inclui composições que contenham 30 a 50% p/p de retardantes de chamas intumescentes com base no peso total da composição. Tipicamente, o sal orgânico baseado em fósforo compreende pelo menos cerca de 60% p/p do retardante de chamas intumescente. Isto inclui composições onde o sal baseado em fósforo compreenda pelo menos cerca de 60% p/p do retardante de chamas intumescente e adicionalmente inclui composições onde o sal baseado em fósforo compreenda pelo menos cerca de 70% p/p do retardante de chamas intumescente.

Aditivos e Cargas Opcionais:

[0027] As composições desta invenção poderão, opcionalmente, também conter aditivos e/ou cargas. Aditivos representativos incluem, mas não estão limitados a, antioxidantes, adjuvantes de processamento, colorantes, estabilizantes de ultravioleta (incluindo absorventes de UV), agentes antiestáticos, agentes nucleantes, agentes de deslizamento, plastificantes, lubrificantes, agentes controladores de viscosidade, secativos, agentes antibloqueio, tensoativos, óleos extensores, expurgadores de ácidos, e desativadores de metais. Esses aditivos são tipicamente usados de uma maneira convencional e em quantidades convencionais, p.ex., de 0,01 % p/p ou menos a 10% p/p ou mais, com base mo peso total da composição.

[0028] Cargas representativas incluem, mas não estão

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11/23 limitadas a, diversos óxidos metálicos, p.ex., dióxido de titânio, carbonatos metálicos tais como carbonato de magnésio e carbonato de cálcio; sulfetos e sulfatos metálicos tais como dissulfeto de molibdênio e sulfato de bário; boratos metálicos, tais como borato de bário, meta-borato de bário, borato de zinco, e meta-borato de zinco; anidrido metálico, tal como anidrido de alumínio; argila, tal como diatomita, caulim, e montmorilonita; huntita; celita; asbesto; minerais moídos; e litopônio. Estas cargas são tipicamente usadas de uma maneira convencional e em quantidades convencionais, p.ex., de 5% p/p a menos que 50% p/p ou mais com base no peso da composição.

[0029] Estabilizantes de luz UV adequados incluem

estabilizantes de	luz	de amina	impedida	(HALS) e	aditivos
absorventes de luz	UV	(UVA).
[0030] Exemplos	de	antioxidantes incluem, mas não estão
limitados a,	fenóis	impedidos,	tais	como

tetraquis[metileno(3,5-di-ter-butil-4-hidroxihidro-cinamato)]metano; sulfeto de bis[(beta-(3,5- di-ter-butil -4hidroxibenzil)-metilcarboxietila)], 4,4'-tiobis(2-metil—6ter-butilfenol), 4,4'-tiobis(2- ter-butil-5-metilfenol), 2,2'-tiobis(4-metil—6-ter-butilfenol), e tiodietileno bis(3,5-di-ter-butil-4-hidroxi) hidrocinamato; fosfitos e fosfonitos, tais como tris(2,4-di-ter-butilfenil)fosfina e fosfonito de di-ter-butilfenila; diversos siloxsanos; 2,2,4trimetil-1,2-dihidroquinolina, n,n'-bis(1,4-dimetilopentil-pfenileno-diamina), difenilaminas alquiladas, 4,4'bis(alfa,alfa-dmietilbenzil)difenilamina, difenil-pfenilenodiamina, di-aril-p-fenilenodiaminas mistas e outros anti-degradantes ou estabilizantes de amina impedida.

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Exemplos de adjuvantes 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,N'-etileno bis-estearamida; cera de polietileno; cera de polietileno oxidada; polímeros de óxido de etileno; copolímeros de óxido de etileno e óxido de propileno; ceras vegetais; ceras de petróleo; tensoativos não iônicos; fluidos de silicone e polissiloxanos.

Resistência de Esbranquiçamento por Arranhadura [0031] Quando uma superfície polimérica é arranhada, vazios poderão ser formar ou aumentar. Luz espalhada destes vazios poderão tornar o arranhão visível e aparentar branco, particularmente em uma superfície mais escura. Os presentes inventores descobriram que adicionando retardantes de chamas baseados em fósforo de baixo ponto de fusão a uma composição de TPE-E que inclua retardantes de chamas intumescentes sólidos, a resistência ao esbranquiçamento por arranhadura da composição poderá ser dramaticamente melhorada. Portanto, as presentes composições são caracterizadas por cabos feitos com a composição comparativa que difere da composição inventiva apenas pela composição comparativa não incluir os retardantes de chamas baseados em fósforo de baixo ponto de fusão; o percentual em peso total dos retardantes de chamas intumescentes na composição comparativa sendo igual ao percentual em peso total ao peso total dos retardantes de chamas intumescentes e dos retardantes baseados em fósforo de baixo ponto de fusão na composição inventiva e a razão de retardante de chama de sal orgânico baseado em fósforo para

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13/23 retardante de chamas orgânico baseado em nitrogênio sendo igual nas composições inventiva e comparativa.

[0032] O exemplo abaixo provê um método para avaliar a retardância de chamas de um cabo feito a partir das composições inventiva e comparativa. Em algumas concretizações, as composições não exibem nenhuma evidência de esbranquiçamento por arranhadura, com base nestes métodos. Propriedades de Composição:

[0033] As composições poderão ser caracterizadas pela sua resistência ao esbranquiçamento, bem como suas boas propriedades mecânicas e de retardância de chamas.

Retardância de Chamas:

[0034] Fios revestidos com as composições passam pela classificação de chama UL-44 VW-1 para fios isolados. VW-1 é a classificação de chama para fios e encapamentos. Ela indica “Fio Vertical, Classe 1, que é a classificação mais alta que um fio ou encapamento poderá obter sob a especificação UL 44. O ensaio é realizado colocando o fio ou encapamento em uma posição vertical. Uma chama é colocada embaixo durante um período de tempo, e então removida. As características do encapamento são então anotadas. O ensaio de chama VW-1 é determinado de acordo com o método 1080 de UL-1581.

Resistência à Tração e Alongamento na Ruptura:

[0035] As presentes composições poderão ser caracterizadas por suas resistência à tração na ruptura (em MPa) e alongamento na ruptura (%) . A resistência à tração e o alongamento poderão ser medidos de acordo com o procedimento de ensaio ASTM D-638 em amostras moldadas por compressão preparadas de acordo com ASTM D4703. O alongamento na

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14/23 ruptura, ou alongamento à ruptura, é a deformação da amostra quando ela se rompe. Este é geralmente expresso como um percentual.

[0036] Algumas concretizações das presentes composições têm uma resistência à tração na ruptura de pelo menos 8 MPa. Isto inclui composições tendo um alongamento na ruptura de pelo menos 8,5 MPa e adicionalmente inclui composições tendo um alongamento na ruptura de pelo menos 9 MPa.

[0037] Algumas concretizações das presentes composições têm um alongamento na ruptura de pelo menos 200%. Isto inclui composições tendo um alongamento na ruptura de pelo menos 250%, e adicionalmente inclui um alongamento na ruptura de pelo menos 270%.

Taxas de Fluxo de Fundido:

[0038] A taxa de fluxo de fundido (MFR) é medida de acordo com ASRM D 1238-04, Procedimento C, Condição 190°C/2,16 kg. Algumas concretizações da invenção têm uma MFR de pelo menos 4 g/10 min. Isto inclui composições tendo uma MFR de pelo menos 5 g/10 min. e adicionalmente inclui composições tendo uma MFR de pelo menos 6 g/10 min.

Formulação:

[0039] As composições poderão ser formadas misturando o TPE-E, quaisquer polímeros adicionais, os retardantes de chamas intumescentes sólidos, os retardantes de chamas baseados em fósforo de baixo ponto de fusão, e quaisquer aditivos e cargas adicionais. A misturação poderá ocorrer de uma maneira escalonada ou em uma única etapa e poderá ser realizada em um dispositivo de tamboreamento convencional.

[0040] A formulação das composições poderá ser realizada com equipamentos de formulação padrões. Exemplos de

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15/23 equipamentos de formulação são misturadores em batelada internos, tal como um misturador interno Banbury^MR ou Bolling^MR ou um misturador Brabender^MR. Alternativamente, misturadores de rosca simples, ou de rosca dupla contínuos poderão ser usados, tal como um misturador contínuo Farrel^MR, um misturador de rosca dupla Werner and Pfleiderer^MR ou uma extrusora contínua amassadeira Buss^MR. O tipo de misturador utilizado, e as condições de operação do misturador, irão afetar propriedades da composição tais como viscosidade, resistividade volumétrica, e suavidade da superfície extrudada. As composições resultantes são desejavelmente capazes de ser moldadas e conformadas em um artigo, tal como um encapamento de fio, perfil ou pelota para processamento adicional.

Artigos:

[0041] Um outro aspecto da invenção provê artigos, tais como artigos moldados ou extrudados, compreendendo uma ou mais composições da presente invenção.

[0042] Os artigos incluem encapamentos e isolamentos de fios e cabos. Portanto, em algumas concretizações, o artigo inclui um condutor metálico e um revestimento sobre o condutor metálico para prover um fio isolado capaz de transmissão elétrica. Um condutor metálico, conforme usado aqui, é pelo menos um componente metálico usado para transmitir energia elétrica e/ou sinais elétricos. Uma flexibilidade dos fios é frequentemente desejada, de maneira tal que o condutor possa ou ter uma seção de corte transversal sólida ou possa ser composta de filamentos de arame menores que provejam flexibilidade aumentada para um dado diâmetro global de condutor. Cabos são frequentemente

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16/23 compostos de diversos componentes tais como fios isolados múltiplos conformados como um núcleo interno, e então contornados por um sistema de encapamento de cabos provendo proteção e aparência cosmética. O sistema de encapamento de cabos poderá incorporar camadas metálicas tais como laminados ou armações, e tipicamente têm uma camada polimérica na superfície. A(s) uma ou mais camada(s) incorporada(s) ao encapamento de cabo protetor/cosmético é(são) frequentemente referida(s) como encamisamento de cabos. Para alguns cabos, o encapamento é apenas uma camada de encapamento polimérico contornando um núcleo de cabo. Existem também alguns cabos tendo uma única camada de polímero contornando os condutores, desempenhando os papéis tanto de isolamento quanto de encapamento. As presentes composições poderão ser usadas como os, ou nos, componentes poliméricos em uma plena gama de produtos de fios e cabos, incluindo cabos de força e tanto aplicações de comunicação metálicas ou por fibra ótica. Um cabo contendo uma camada de isolamento compreendendo uma composição desta invenção poderá ser preparado com diversos tipos de extrusoras, p.ex., tipos de rosca simples ou dupla.

[0043] Os seguintes exemplos ilustram diversas concretizações desta invenção. Todas as partes e percentagens são em peso, salvo indicação em contrário.

Exemplo [0044] Os seguintes exemplos ilustram concretizações de métodos para fazer composições de elastômeros termoplásticos de acordo com a presente invenção.

Métodos:

[0045] Um misturador de laboratório Brabender (tipo de batelada lobulado) é usado para formular amostras (detalhes

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17/23 das matérias-primas são mostrados na tabela 1). O misturador de batelada de laboratório é pré-aquecido a 190°C antes de misturar.

[0046] Elastômeros de poliéster termoplásticos e outros compostos termoplásticos são adicionados ao misturador a uma velocidade de rotor de 10 rpm. Ao mesmo tempo uma porção dos retardantes de chamas intumescentes sólidos é adicionalmente adicionada gradativamente à bacia de misturação. Após estes materiais fundirem, a fusão das resinas resulta na incorporação em andamento dos retardantes de chamas intumescentes ao fundido, e o restante dos retardantes de chamas intumescentes é gradualmente espalmado para dentro do misturador para manter o misturador cheio até que todo o pó retardante de chamas intumescente seja incorporado ao fundido. Então, aditivos Irganox 1010 e Irgafos 168 são adicionados. Um retardante de chamas de polifosfato líquido é então adicionado em cerca de 5 incrementos iguais com seringa até que o líquido seja incorporado ao fundido antes de adicionar mais.

[0047] Após todas as matérias-primas terem sido alimentadas ao fundido, a velocidade do rotor é aumentada para 40 rpm e a batelada é mantida misturando até que o termopar de fundição alcance 200°C.

[0048] Para facilitar a remoção da batelada de fundido pegajosa, a temperatura do misturador é reajustada em 125°C e a velocidade de rotor é reduzida para 5 rpm de maneira a permitir que a batelada resfrie. A batelada solidifica na medida em que resfria e é moído até um granulado grosseiro pelos rotores do misturador. A batelada é então removida pela desmontagem e remoção do corpo do misturador.

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18/23 [0049] O material resultante é passado através de um granulador para prover um granulado fino, e homogeneizado por misturação seca.

[0050] Placas moldadas por compressão são preparadas a 200°C em uma prensa quente, usando um baixo ciclo de pressão para facilitar a fusão, e então uma alta pressão para conformar os granulados como placas de 3 x 200 x 200 mm (0, 075 x 8,0 x 8,0) . Após comprimir, as placas são resfriadas até a temperatura ambiente. Barras de ensaio tensional ASTM D-638 Tipo IV são cortadas das placas usando um cortador de osso de cachorro em uma prensa de mandril.

Tabela 1

Nome do Grau	Descrição	Propriedades	Fornecedores
Hytrel G4074	Elastômero de poli-éster termoplástico (TPE-E)	Shore D 40, MFR 5,2 g/10 min @ 190°C, 2, 16 kg	DuPont
G1651	SEBS	Shore A 60, teor de estireno 33%	Kraton
Exolit AP766	pirofosfato de amônio (APP)	pó branco	Clairant
Melagard MC	cianurato de melamina (MC)	pó branco, tamanho de partícula 15 pm	Italmatch
Supresta BAPP	difosfato de bisfenol A	líquido	Supresta
FP2100J	Retardante de chamas intumescente de P-N	pó branco	Adeka
Exolit OP1230	Sal de metal fosfônico	tamanho de partícula D50 2550 pm	Clairant
Algoflon DF 210	Politetrafluoretileno encapsulado em estireno acrilonitrila	tamanho de partícula 550 pm	Solvay
Irgafos 168	antioxidante	—	Ciba
Irganox 1010	antioxidante	—	Ciba

Caracterização:

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Propriedades Tensionais [0051] A resistência à tração na ruptura e o alongamento na ruptura são medidos de acordo com ASTM D-638 à temperatura ambiente em um INSTRON 5565 Tensile Tester aumentando a velocidade de cruzeta (@ 12 segundos) para 500 mm/min.

Propriedades de Retardamento de Chamas [0052] Uma extrusora de laboratório Brabender com uma cruzeta de fios é usada para fabricar um fio filamentar AWG 18 isolado. Uma temperatura de cilindro escalonada, 190/190/200/200°C, é usada com uma rosca dosadora de polietileno. Um diâmetro de acabamento de 085 sobre um diâmetro de condutor de 0,047 é preparado. A velocidade da extrusora (cerca de 20 rpm) é mantida a uma velocidade de revestimento de fio de 4,6 m/minuto na geometria alvo. A amperagem e a pressão de cruzeta são medidas nesta condição de saída constante para comparação de extrusão das diversas composições.

[0053] O desempenho de queima dos fios isolados é testado usando o ensaio UL-44 VW-1. Um ensaio simulado de VW-1 é conduzido em uma câmara UL-94. Os corpos de ensaio têm dimensões de 200*2,7*1,9 mm. O corpo de ensaio é pendurado em uma garra, com seu eixo geométrico longitudinal vertical aplicando uma carga de 50 g na sua extremidade inferior. Um marcador de papel (2 * 0,5 cm) é colocado sobre o fio. A distância entre o fundo da chama (o ponto mais alto do “oracle de queima) e o fundo do marcador é de 18 cm. A chama é aplicada continuamente durante 45 seg. Tempo pós-chama (AFT), comprimento de fio não carbonizado (UCL) e percentagem de área de marcador não carbonizada (marcador não carbonizado) são registrados durante e após a combustão.

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Quatro ou cinco corpos de ensaio são testados para cada exemplo. Qualquer um dos seguintes fenômenos resultará em uma atribuição de “não passa: (1) o algodão sob o corpo de ensaio é queimado; (2) o marcador é totalmente queimado; ou (3) é observado gotejamento com chama.

Resistência ao Esbranquiçamento por Arranhadura [0054] Ensaios de resistência ao esbranquiçamento por arranhadura são realizados em fios extrudados. Masterbatches de negro-de-fumo são alimentados a uma extrusora de rosca simples juntamente com as composições formuladas. O fio preto é amarrado a um nó corrediço folgado puxado manualmente com alta força para simular fios arranhando-se uns nos outros. A superfície é inspecionada visualmente para verificar se o fio exibe quaisquer sinais de esbranquiçamento por arranhadura. Um melhoramento na resistência ao esbranquiçamento por arranhadura poderá ser indicado por menos defeitos e/ou mais claros na superfície.

Resultados:

[0055] Formulações e propriedades dos exemplos são mostradas na tabela 2. Conforme mostrado na tabela, os exemplos inventivos (IE) 1-3 compreendem ditiofosfato de bisfenol A (BAPP) líquido juntamente com os seguintes pacotes de retardantes de chamas intumescentes: (1) pirofosfato de amônio (APP) mais cianurato de melamina (MC); (2) retardante de chama formulado protegido da Adeka (FP2100J, que inclui um sal baseado em fósforo e um derivado de melamina); e (3) um sal metálico de ácido fosfínico mais MC, respectivamente. Os exemplos comparativos (CE) compreendem um pacote de retardantes de chamas sem o BAPP. Todos os cabos para os exemplos comparativos exibem um desempenho pobre de

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21/23 resistência a arranhaduras. Em contrapartida, para os exemplos inventivos que incluem os fosfatos de baixo ponto de fusão, a resistência a arranhaduras é significativamente melhorada sem degradar as propriedades mecânicas e o desempenho de retardância de chamas. Adicionalmente, todos os exemplos inventivos tem uma MFR mais alta que seus correspondentes exemplos comparativos, o que indica melhor processabilidade.

Tabela 2

Componentes	CE 1	IE 1	CE 2	IE 2	CE 3	IE 3
Hytrel G4074	35	35	35	35	35	35
G1651	15	15	15	15	15	15
Exolit AP766	35	28
Formulações (% p/p)
Melagard MC	15	12			20	16
Supresta BAPP		10		10		10
FP2100J			50	40
Exolit OP1230					30	24
Algoflon DF 210	0, 1	0, 1	0, 1	0, 1	0, 1	0, 1
Irgaphos 168	0, 1	0, 1	0, 1	0, 1	0, 1	0, 1
Irganox 1010	0, 3	0, 3	0, 3	0, 3	0, 3	0, 3
Propriedades
Resistência à tração (MPa)	9, 1	9, 5	9, 4	9, 3	8, 7	8, 9
Alongamento trativo (%)	236	272	241	279	226	251
Simulação de VW-1 Razão de passa (passa/total)	4/5	4/5	5/5	5/5	5/5	5/5
Esbranquiçamento por arranhadura	sim	não	sim	não	sim	não
MFR 190°C, 2, 16 kg)	3, 5	5, 1	3, 8	4, 9	6, 1	6, 6

[0056] Todas as referências à Tabela Periódica dos Elementos refere-se à Tabela Periódica dos Elementos publicada e de direitos autorais da CRC Press, Inc., 2003. Também, todas as referências a um Grupo ou Grupos serão a Grupo ou Grupos refletidos na Tabela Periódica dos Elementos usando o sistema IUPAC para numerar grupos. Salvo observação em contrário, implícito do contexto, ou costumeiro na técnica, todas as partes e percentagens são baseadas em peso

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22/23 e todos os métodos de ensaio são correntes com relação à data de depósito desta divulgação. Para os fins da prática patentária dos Estados Unidos, o conteúdo de qualquer patente, pedido de patente, ou publicação é integralmente incorporado aqui por referência (ou sua versão equivalente U.S. é assim incorporada por referência) especialmente com relação à divulgação de técnicas sintéticas, designs de produto e processamento, polímeros, catalisadores, definições (até onde não inconsistentes com quaisquer definições especificamente providas nesta divulgação) e conhecimento geral da técnica.

[0057] As faixas numéricas nesta divulgação são aproximadas e assim poderão incluir valores fora da faixa salvo indicação em contrário. Faixas numéricas incluem todos os valores desde e incluindo os valores inferior e superior, em incrementos de uma unidade, contanto que haja uma separação de pelo menos duas unidades entre qualquer valor inferior e qualquer valor superior. Como exemplo, caso uma propriedade composicional, física, ou outra, tal como, por exemplo, resistência à tração, alongamento na ruptura, etc., seja de 100 a 1.000, então se pretende que todos os valores individuais, tais como 100, 101, 102, etc., e sub-faixas, tais como 100 a 144, 155 a 170, 197 a 200, etc., estejam expressamente enumerados. Para faixas contendo valores que sejam menores que um ou contendo números fracionários maiores que um (p.ex., 1,1, 1,5, etc.), uma unidade é considerada como sendo 0,0001, 0,001, 0,01 ou 0,1, como apropriada. Para faixas contendo números de dígitos simples menores que dez (p.ex., 1 a 5), uma unidade é tipicamente considerada como sendo 0,1. Estes são apenas exemplos do que é pretendido, e todas as possíveis

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23/23 combinações de valores numéricos entre o valor mais baixo e o valor mais alto enumerados, devem ser consideradas como tendo sido expressamente declaradas nesta divulgação.

[0058] Conforme usado aqui com relação a um composto químico, salvo indicação específica em contrário, o singular inclui todas as formas isoméricas e vice-versa (por exemplo, hexano inclui todos os isômeros do hexano coletivamente ou individualmente). Os termos composto e complexo são usados intercambiavelmente para se referirem a compostos orgânicos, inorgânicos, e organometálicos.

[0059] O termo ou, salvo afirmação em contrário, referese aos membros listados individualmente bem como em qualquer combinação.

[0060] Apesar de a invenção ter sido descrita em considerável detalhe por meio da descrição, desenhos e exemplos acima, este detalhamento é apenas para fins de ilustração. Aquele entendido no assunto poderá realizar diversas variações e modificações sem partir do espírito e da abrangência da invenção conforme descrita nas reivindicações apensas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Cabo ou fio, caracterizado pelo fato de compreender um condutor metálico tendo um revestimento compreendendo uma composição retardante de chamas livre de halogênio, compreendendo:

- um elastômero de poliéster termoplástico compreendendo blocos duros e moles alternantes ligados por ligações éster ou éter;

- de 10 a 20% em peso, com base no peso total da composição, de pelo menos um éster fosfato orgânico tendo uma temperatura de fusão não superior a 150°C; e

- de 30 a 50% em peso com base no peso total da composição, de uma mistura de pelo menos dois retardantes de chamas intumescentes sólidos, um dos quais sendo um retardante de chamas de sal orgânico, baseado em fósforo, e o outro sendo um retardante de chamas orgânico baseado em nitrogênio;

sendo que o retardante de chamas de sal orgânico, baseado em fósforo está presente em uma quantidade de pelo menos 50% em peso com base no peso total da mistura;

sendo que o revestimento tem uma resistência ao esbranquiçamento por arranhadura mais alta que um cabo consistindo de uma composição comparativa que difere da composição retardante de chamas, livre de halogênio apenas pelo fato de a composição comparativa não inclui um éster fosfato orgânico tendo uma temperatura de fusão não superior a 150°C, a porcentagem em peso total dos retardantes de chamas intumescentes sólidos na composição comparativa sendo igual a porcentagem em peso total do éster fosfato orgânico tendo uma temperatura de fusão não superior a 150°C, e dos retardantes de chamas intumescentes sólidos na composição

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2/3 retardante de chamas, livre de halogênio; sendo que o termo livre de halogênio significa que a composição contém menos que 2000 mg/mg de halogênio, quando medido por cromatografia iônica.

2. Cabo ou fio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o éster de fosfato orgânico ser um éster de difosfato de bisfenol A. 3. Cabo ou fio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o retardante de chamas orgânico baseado em nitrogênio ser um derivado de melamina. 4. Cabo ou fio, de acordo com a reivindicação 2,

caracterizado pelo fato de a composição retardante de chama, livre de halogênio adicionalmente compreender um copolímero termoplástico estirênico.

5. Cabo ou fio , de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição retardante de chamas, livre de halogênio compreender: - de 30 a 90% em peso de elastômero de poliéster

termoplástico.

6. Cabo ou fio , de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição retardante de chama, livre de halogênio compreender: - de 50 a 90% em peso de elastômero de poliéster

termoplástico;

- de 10 a 50% em peso de retardante de chamas de sal orgânico baseado em fósforo; e

- de 5 a 35% em peso de retardante de chamas orgânico baseado em nitrogênio, com base no peso total da composição.

7. Cabo ou fio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a composição retardante de chamas,

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3/3 livre de halogênio ter um alongamento na ruptura de pelo menos 250%, como médio de acordo com ASTM D-638.
8. Cabo ou fio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o retardante de chamas de sal orgânico, baseado em fósforo ser um sal de ácido fosfórico ou um sal de ácido fosfínico.