ES2226701T3 - Cable autoextinguible con una baja produccion de humos, y la composicion retardante de llama utilizada en este. - Google Patents

Abstract

Cable que comprende por lo menos un conductor (1) y por lo menos una capa de recubrimiento (3) retardante de llama que se basa en un material polimérico y una carga inorgánica retardante del fuego, caracterizado por el hecho de que dicho material polimérico comprende un copolímero en heterofase que tiene una fase elastomérica a base de etileno copolimerizado con una -olefina y una fase termoplástica a base de propileno, y dicha fase elastomérica en el citado copolímero en heterofase representando por lo menos un 45% en peso respecto al peso total del copolímero en heterofase, y el citado copolímero en heterofase estando prácticamente libre de cristalinidad procedente de las secuencias de polietileno.

Description

Cable autoextinguible con una baja producción de humos, y la composición retardante de llama utilizada en éste.

La presente invención se refiere a cables, en particular a cables eléctricos para la transmisión de energía de bajo voltaje o para telecomunicaciones, o alternativamente para la transmisión de datos, así como para cables mixtos energía/telecomunicaciones, que tienen propiedades autoextinguibles y que dan lugar a un bajo nivel de humos, y a composiciones retardantes del fuego que se usan en los mismos.

Generalmente, los cables autoextinguibles se preparan mediante extrusión sobre el centro del cable de un recubrimiento retardante del fuego que consiste en una composición polimérica a la que se le confiere las propiedades retardantes del fuego mediante la adición de una adecuada carga retardante del fuego de tipo inorgánico, generalmente un hidróxido, un óxido hidratado o una sal hidratada de un metal, en particular magnesio o aluminio. El polímero base generalmente consiste en copolímeros de etileno y ésteres insaturados etilénicamente, en particular copolímeros etileno/acetato de vinilo o etileno/acrilato de etilo, opcionalmente mezclado con poliolefinas (ver, por ejemplo, las patentes US-4673620 y EP-530940).

La solicitud de patente WO 96/23311 describe un cable de alta corriente y bajo voltaje en el que la capa más interior, el recubrimiento aislante y la capa más exterior están formados por el mismo material base de color negro y el recubrimiento aislante contiene rayas longitudinales coloreadas para su identificación. El uso de este material para las diferentes capas no requeriría la separación de los diversos componentes en un procedimiento de reciclado. El material base puede ser, dependiendo de la máxima temperatura de trabajo del cable, un polietileno con una densidad entre 0,92 y 0,94 g/cm^{3} y una dureza Shore D \geq42, o un elastómero termoplástico basado en polipropileno, por ejemplo polipropileno modificado con un copolímero etileno/propileno o una mezcla en reactor basado en polipropileno en el que el contenido de la fase elastomérica es superior al 25%. Cuando se requieren propiedades retardantes del fuego, no es posible utilizar el mismo material para las diferentes capas de recubrimiento del cable, y como polímero base para la capa que contiene la carga retardante del fuego, se sugiere el uso de copolímeros de etileno/acetato de vinilo o polietileno de densidad ultrabaja (ULDPE) y, en particular, copolímeros basados en etileno obtenidos con catalizadores de metaloceno.

En base a la experiencia del solicitante, con el fin de conseguir buenos resultados en los ensayos de resistencia al fuego efectuados comúnmente en los cables con autoextinción, la cantidad de carga retardante del fuego es alta, generalmente mayor que el 30% en peso, usualmente superior al 50% en peso, con respecto al peso total del recubrimiento retardante del fuego. Un nivel tan alto de carga inorgánica conlleva un deterioro en la procesabilidad y en las propiedades mecánicas de la composición retardante del fuego, en particular con respecto la elongación a la rotura y el stress a la rotura. El Solicitante ha encontrado que, con el fin de obtener un cable que se autoextinga y que satisfaga las especificaciones requeridas por el mercado, es necesario disponer de un polímero base que sea capaz de incorporar grandes cantidades de carga retartante del fuego y, al mismo tiempo, de mantener buenas propiedades mecánicas, en particular la elongación a la rotura y el stress a la rotura.

El Solicitante ha encontrado ahora que es posible fabricar cables auto extinguibles con una alta resistencia al fuego y unas excelentes propiedades mecánicas mediante el uso como recubrimiento retardante del fuego de una mezcla de una carga inorgánica retardante del fuego y un polímero base que comprende un copolímero en heterofase que tiene una fase elastomérica basada en un copolímero de etileno con una \alpha-olefina y una fase termoplástica basada en propileno, en el que la fase elastomérica es, por lo menos, un 45% en peso con respecto al peso total del copolímero en heterofase y este copolímero está substancialmente libre de cristalinidad procedente de las secuencias de polietileno.

En un primer aspecto, la presente invención se refiere, por tanto, a un cable que comprende por lo menos un conductor y por lo menos una capa de recubrimiento retardante del fuego basado en un material polimérico y una carga inorgánica retardante del fuego, caracterizado por el hecho de que el citado material polimérico comprende un copolímero en heterofase que tiene una fase elastomérica basada en etileno copolimerizado con una \alpha-olefina y una fase termoplástica basada en propileno, representando la citada fase elastomérica en el citado copolímero en heterofase por lo menos un 45% en peso con respecto al peso total del copolímero en heterofase, estando el citado copolímero en heterofase substancialmente libre de cristalinidad procedente de las secuencias de polietileno.

Según una primera realización, el cable tiene una capa interior eléctricamente aislante y el recubrimiento retardante del fuego se coloca en la parte exterior de la citada capa interior aislante.

Según otra realización, el recubrimiento retardante del fuego se coloca directamente sobre el conductor.

En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a una composición retardante del fuego basada en un material polimérico y una carga inorgánica retardante del fuego, caracterizado por el hecho de que el citado material polimérico comprende un copolímero en heterofase que tiene una fase elastomérica basada en etileno copolimerizado con una \alpha-olefina y una fase termoplástica a base de propileno, y la citada fase elastomérica en el citado copolímero en heterofase representa por lo menos un 45% en peso respecto al peso total del copolímero en heterofase, y el citado copolímero en heterofase está prácticamente libre de cristalinidad procedente de las secuencias de polietileno.

De acuerdo con la presente invención, el uso de un copolímero en heterofase, tal como se describe anteriormente, como material polimérico de base hace posible obtener cables auto extinguibles que tienen un recubrimiento retardante del fuego con un valor de elongación a la rotura (E.B.), medido según la norma CEI 20-34\NAK5.1, de por lo menos 100%, preferiblemente de por lo menos 150%, y un valor de stress a la rotura (S.B.), medido según la norma CEI 20-34 \NAK 5.1, de por lo menos 6 Mpa, preferiblemente de por lo menos 9 Mpa.

Para los propósitos de la presente descripción y de las reivindicaciones que siguen, la expresión "copolímero en heterofase que tiene una fase elastomérica basada en etileno copolimerizado con una \alpha-olefina y una fase termoplástica basada en propileno" significa un elastómero termoplástico obtenido mediante copolimerización secuencial de: (a) propileno, conteniendo opcionalmente pequeñas cantidades de por lo menos un comonómero de olefina seleccionado entre etileno y \alpha-olefinas diferente de propileno; y a continuación de:(b) una mezcla de etileno con una \alpha-olefina, en particular propileno y, opcionalmente, con pequeñas cantidades de un dieno. A esta clase de productos también se les conoce como "elastómeros de reactor termoplásticos".

Para los propósitos de la presente descripción y de las reivindicaciones que siguen, la expresión "copolímero en heterofase prácticamente libre de cristalinidad procedente de las secuencias de polietileno" significa que el copolímero en heterofase, sometido a análisis de calorimetría diferencial de barrido (DSC), no presenta picos de fusión apreciables atribuibles a una fase de polietileno cristalino, es decir, a secuencias de (CH_{2})_{n} de tipo cristalino. En términos cuantitativos, ésto significa que el calor de fusión de los picos presentes por debajo de 130ºC, y atribuibles a las secuencias de polietileno, es generalmente menor de 3J/G; de manera preferible substancialmente cero.

Alternativamente, la ausencia substancial de cristalinidad debido a las secuencias de polietileno se puede averiguar mediante la extracción de la fase elastomérica (amorfa) usando disolventes orgánicos adecuados (por ejemplo, refluyendo con xileno a 135ºC durante 20 min.) y analizando el residuo formado por la fase cristalina, por ejemplo, mediante difractometría de rayos X. La ausencia substancial de la reflexión típica del polietileno cristalino en el ángulo 2\theta = 21,5º (con radiación de cobre) indica que el copolímero en heterofase está substancialmente libre de las secuencias de polietileno cristalino.

La cantidad de fase elastomérica presente en el copolímero en heterofase se puede determinar según las técnicas conocidas, por ejemplo, por extracción de la fase elastomérica (amorfa) con un disolvente orgánico adecuado (en particular, refluyendo con xileno a 135ºC durante 20 min.); la cantidad de fase elastomérica se calcula como la diferencia entre el peso inicial de la muestra y el peso del residuo seco.

El término "\alpha-olefina" significa una olefina de fórmula CH_{2}=CH-R, donde R es una cadena alquílica lineal o ramificada que contiene de 1 a 10 átomos de carbono. La \alpha-olefina se puede seleccionar, por ejemplo, entre propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-dodeceno y similares.

La preparación de los copolímeros según la presente invención se lleva a cabo generalmente mediante copolimerización de los correspondientes monómeros en presencia de catalizadores de Ziegler-Natta que se basan en compuestos de titanio halogenado soportado sobre cloruro de magnesio. Los detalles para la preparación de estos copolímeros se dan, por ejemplo, en las patentes EP-A-0400333, EP-A-0373660 y US-A-5286564.

La fase termoplástica del copolímero en heterofase, fabricado fundamentalmente durante la etapa (a) del proceso anteriormente mencionada, consiste en un homopolímero de propileno o un copolímero cristalino de propileno con un comonómero de olefina seleccionado entre etileno y otras olefinas diferentes de propileno. El comonómero de olefina es preferiblemente etileno. Con preferencia, la cantidad de comonómero de olefina es menor del 10% molar en relación al número total de moles de la fase termoplástica.

Tal como se ha mencionado anteriormente, la fase elastomérica del copolímero en heterofase, producido principalmente durante la fase (b) del procedimiento anteriormente mencionado, es por lo menos 45% en peso, preferiblemente por lo menos 55% en peso, e incluso más preferiblemente por lo menos 60% en peso, en relación al peso total del copolímero en heterofase, y consiste en un copolímero elastomérico de etileno con una \alpha-olefina, y opcionalmente con un dieno. La citada \alpha-olefina es preferiblemente propileno. El dieno opcionalmente presente como comonómero contiene generalmente de 4 a 20 átomos de carbono y se selecciona preferiblemente entre: diolefinas lineales, conjugadas o no conjugadas, por ejemplo, 1,3-butadieno, 1,4-hexadieno, 1,6-octadieno y similares; dienos monocíclicos o policíclicos, por ejemplo, 1,4-ciclohexa-dieno, 5-etilideno-2-norborneno, 5-metileno-2-norborneno y similares. Generalmente, la composición de la fase elastomérica es como sigue: de 15 a 85% molar de etileno, de 15 a 85% molar de \alpha-olefina y de 0 a 5% molar de un dieno.

En una realización preferida, la fase elastomérica consiste en un copolímero elastomérico de etileno y propileno y que es rico en unidades de propileno, en particular tiene la siguiente composición: de 15 a 50% en peso, más preferiblemente de 20 a 40% en peso de etileno, y desde 50 a 85% en peso, más preferiblemente de 60 a 80% en peso de propileno, en relación al peso de la fase elastomérica.

La cantidad de unidades de propileno en la fase elastomérica se puede determinar por extracción de la fase elastomérica (amorfa) usando un solvente orgánico adecuado (por ejemplo, refluyendo con xileno a 135ºC durante 20 min.), seguido del análisis del extracto seco según las técnicas conocidas, por ejemplo, mediante espectroscopía de infrarrojo (IR).

En el mercado se pueden encontrar copolímeros en heterofase, con propiedades estructurales y propiedades fisicoquímicas según la presente invención, entre la amplia clase de las llamadas "mezclas de reactor de polipropileno" vendidas , por ejemplo, por Montell bajo el nombre comercial Hifax®.

Las cargas inorgánicas retardantes del fuego que generalmente pueden usarse son hidróxidos, óxidos hidratados,sales o sales hidratadas de metales, en particular de calcio, aluminio o magnesio, tales como, por ejemplo, hidróxido de magnesio, hidróxido de aluminio, alúmina trihidrato, carbonato magnésico hidratado, carbonato magnésico, carbonato de calcio y magnesio hidratado, carbonato de calcio y magnesio, o mezclas de los mismos. Resultan particularmente preferidos el hidróxido magnésico, el hidróxido de aluminio y la alúmina trihidrato (Al_{2}O_{3}.3H_{2}O) y mezclas de los mismos. De manera ventajosa, a estos compuestos se les puede añadir cantidades menores, generalmente de menos del 25% en peso, de uno o más óxidos inorgánicos o sales tales como CoO, TiO_{2}, Sb_{2}O_{3}, ZnO, Fe_{2}O_{3}, CaCO_{3} o mezclas de los mismos. Los hidróxidos de metales anteriormente mencionados, en particular los hidróxidos de magnesio y aluminio, se usan preferiblemente en forma de partículas con medidas que pueden existir entre el margen de 0,1 a 100 \mum, preferiblemente entre 0,5 y 10 \mum.

Una carga inorgánica que resulta particularmente preferida según la presente invención es el hidróxido de magnesio natural. Para los propósitos de la presente invención, la expresión "hidróxido de magnesio natural" indica el hidróxido de magnesio obtenido mediante molido de minerales que contienen hidróxido de magnesio, tales como brucita y similares. La brucita se encuentra en la naturaleza como tal o, más frecuentemente, en combinación con otros minerales tales como calcita, aragonita, talco o magnesita, usualmente en forma estratificada entre depósitos de silicatos tales como, por ejemplo, en serpentina, clorita o en esquistos.

La brucita se puede moler, según las técnicas conocidas, en condiciones húmedas o secas, preferiblemente en presencia de coadyuvantes de molido tales como poliglicoles o similares. Generalmente, la superficie específica del producto molido va desde 5 a 20 m^{2}/g, preferiblemente de 6 a 15 m^{2}/g. El hidróxido de magnesio así obtenido se puede clasificar a continuación, por ejemplo, tamizando , con el fin de obtener un diámetro de partícula promedio en el rango de 1 a 15 \mum, preferiblemente de 1,5 a 5 \mum, y una distribución de tamaño de partícula tal que las partículas con un diámetro de menos de 1,5 \mum no sean más del 10% del total, y las partículas con un diámetro mayor de 20 \mum no representen más del 10% del total.

El hidróxido de magnesio natural generalmente contiene diversas impurezas que provienen de las sales, óxidos y/o hidróxidos de otros metales tales como Fe, Mn, Ca, Si, V, etc. La cantidad y naturaleza de las impurezas presentes pueden variar en función del origen del material de partida. Generalmente, el grado de pureza está entre el 80 y 98% en peso. El contenido en impurezas del tipo iónico solubles en agua se puede determinar indirectamente midiendo la conductividad eléctrica del extracto acuoso obtenido colocando el hidróxido de magnesio en contacto con una cantidad adecuada de agua durante un tiempo predeterminado y a una temperatura predeterminada, según las normas ISO procedimiento 787. Según este procedimiento, la conductividad eléctrica del extracto acuoso obtenido a partir del hidróxido de magnesio natural está generalmente entre 100 y 500 \muS/cm, preferiblemente entre 120 y 350 \muS/cm.

La cantidad de carga inorgánica que debe usarse en las composiciones de la presente invención se predetermina de manera que se obtenga un cable que sea capaz de pasar los ensayos usuales de resistencia al fuego, por ejemplo, los ensayos standard IEC 332-1 y IEC 332-3ª, B y C. Esta cantidad generalmente está entre el 10 y 90% en peso, preferiblemente entre 30 y 80% en peso, e incluso más preferiblemente entre 50 y 70% en peso, con respecto al peso total de la composición retardante del fuego.

Las cargas retardantes del fuego se pueden usar de manera ventajosa en forma de partículas recubiertas. Los materiales de recubrimiento que se usan preferiblemente son ácidos grasos saturados o insaturados que contienen de 8 a 24 átomos de carbono, y las sales metálicas de los mismos, tales como, por ejemplo, ácido oléico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido láurico, estearato u oleato de magnesio o de zinc, y similares.

Con el fin de aumentar la compatibilidad entre la carga inorgánica y el material polimérico, se puede añadir a la mezcla un agente de acoplamiento seleccionado, por ejemplo, entre compuestos de silano saturados o compuestos de silano que contienen por lo menos una insaturación etilénica; epóxidos que contienen una insaturación etilénica; titanatos orgánicos; ácidos mono o dicarboxílicos que contienen por lo menos una insaturación etilénica, o derivados de los mismos tales como, por ejemplo, anhídridos o ésteres.

Ejemplos de compuestos de silano adecuados son: \gamma-propiltrimetoxisilano, aliltrimetoxisilano, aliltrietoxisilano, alilmetildimetoxisilano, alilmetildietoxisilano, metiltrietoxisilano, metiltris(2-metoxietoxi)silano, dimetildietoxisilano, viniltris(2-metoxietoxi)silano, viniltrimetoxisilano, vinilmetildimetoxisilano, vinil-trietoxisilano, octiltrietoxisilano, isobutiltrietoxisilano, isobutiltrimetoxisilano y similares, o mezclas de los mismos.

Ejemplos de epóxidos adecuados que contienen una insaturación etilénica son: acrilato de glicidilo, metacrilato de glicidilo, éster monoglicidílico del ácido itacónico, éster glicidílico del ácido maléico, vinil glicidil éter, alil glicidil éter y similares, o mezclas de los mismos.

Un ejemplo de un titanato orgánico adecuado es el titanato de tetra-n-butilo.

Ácidos mono- o dicarboxílicos que contienen por lo menos una insaturación etilénica, o derivados de los mismos, que pueden usarse como agentes de acoplamiento son, por ejemplo, ácido maléico, anhídrido maléico, ácido fumárico, ácido citracónico, ácido atacónico, ácido acrílico, ácido metacrílico y similares, y los anhídridos o ésteres derivados de los mismos, o mezclas de los mismos. Resulta particularmente preferido el anhídrido maléico.

Los agentes de acoplamiento se pueden usar como tales o preinjertados en una poliolefina, por ejemplo polietileno o copolímeros de etileno con una \alpha-olefina, mediante una reacción radicalaria (ver, por ejemplo, la patente EP-0530940). La cantidad de agente de acoplamiento injertado generalmente está entre 0,05 y 5 partes en peso, preferiblemente entre 0,1 y 2 partes en peso, por cada 100 partes en peso de poliolefina. Poliolefinas injertadas con anhídrido maléico se pueden obtener como productos comerciales identificados, por ejemplo, con las marcas Fusabond®(Du Pont), Orevac®(Elf Atochem), Exxelor® (Exxon Chemical), Yparex® (DSM), etc.

Alternativamente, los agentes de acoplamiento de tipo carboxílico o epoxi mencionados anteriormente (por ejemplo, anhídrido maléico) o silanos que contienen una insaturación etilénica (por ejemplo, viniltrimetoxisilano) se pueden añadir a la mezcla en combinación con un iniciador radicalario para injertar directamente el agente compatibilizador en el material polimérico. Iniciadores que se pueden usar son, por ejemplo, peróxidos orgánicos tales como perbenzoato de t-butilo, peróxido de dicumilo, peróxido de benzoilo, peróxido de di-t-butilo y similares. Esta técnica está descrita, por ejemplo, en la patente US-4317765 y en la solicitud de patente Japonesa JP/62-58774.

La cantidad del agente de acoplamiento que se añade a la mezcla puede variar principalmente en función del tipo de agente de acoplamiento usado y de la cantidad de carga retardante del fuego añadida y, generalmente, está entre 0,01 y 10%, preferiblemente entre 0,02 y 5%, e incluso más preferiblemente entre 0,05 y 2% en peso en relación al peso total de la mezcla de polímero de base.

A las composiciones retardantes del fuego según la presente invención se pueden añadir otros componentes convencionales, tales como antioxidantes, coadyuvantes del proceso, lubricantes, pigmentos, otras cargas y similares.

Ejemplos de antioxidantes adecuados son: trimetildi-hidroquinoleina polimerizada, 4,4'-tiobis(3-metil-6-t-butilfenol), propionato de pentaeritritiltetrakis[3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil], propionato de 2,2'-tiodietilen-bis[3-(3,5-dit-butil-4-hidroxifenil)] y similares o mezclas de los mismos.

Los coadyuvantes de proceso generalmente añadidos al material polimérico son, por ejemplo, estearato de calcio, estearato de zinc, ácido esteárico, cera de parafina, gomas de silicona y similares o mezclas de los mismos.

Otras cargas que pueden usarse son, por ejemplo, partículas de vidrio, fibras de vidrio, caolín calcinado, talco y similares, o mezclas de los mismos.

Las composiciones retardantes del fuego según la presente invención se usan preferiblemente en forma no reticulada, con el fin de obtener un recubrimiento con termoplástico y, por tanto, con propiedades reciclables.

Las composiciones retardantes del fuego según la presente invención se pueden preparar mezclando el componente polímero, la carga y los aditivos según los procedimientos conocidos en la técnica. La mezcla se puede efectuar, por ejemplo, usando un mezclador interno del tipo con rotores tangenciales (Banbury) o con rotores interpenetrantes o alternativamente, en mezcladores en continuo tales como Ko-Kneader (Buss) o mezcladores de dos tornillos sin fin co-rotatorios o contra-rotatorios.

La composición retardante del fuego se puede usar para recubrir directamente el conductor, o para producir una vaina autoextinguible más externa sobre el conductor que se ha prerecubierto con una capa aislante. La etapa de recubrimiento generalmente se lleva a cabo mediante extrusión. Cuando están presentes dos capas, la extrusión se puede efectuar en dos etapas separadas, extruyendo la capa interna sobre el conductor en un primer paso y en un segundo paso, la capa más exterior sobre la capa más interior. El procedimiento de recubrimiento se puede llevar a cabo ventajosamente en una única etapa, por ejemplo, mediante un método "tandem", en el que se usan dos extrusores separados y colocados en serie, o alternativamente, mediante co-extrusión usando un único cabezal de
extrusión.

A continuación se ilustran detalles adicionales con referencia a las figuras que se adjuntan, en las que:

Fig. 1, es una sección transversal de un cable eléctrico de bajo voltaje de tipo unipolar según una primera realización de la presente invención;

Fig. 2, es una sección transversal de un cable eléctrico de bajo voltaje de tipo unipolar según una segunda realización de la presente invención;

Fig. 3 y 4, son las curvas de DSC de dos copolímeros en heterofase según la presente invención (Cop 1 y 2, respectivamente);

Fig. 5 y 6, son las curvas de DSC de dos copolímeros en heterofase comparativos (Cop 3 y 4, respectivamente).

El término "bajo voltaje" generalmente significa un voltaje de menos de 5 kV, preferiblemente menos de 2 kV e incluso más preferiblemente de menos de 1 kV.

El cable de la Figura 1 comprende un metal conductor (1), una capa interna (2) que actúa como un aislante eléctrico, y una capa externa (3) que actúa como una vaina protectora con propiedades retardantes del fuego según la presente invención.

La capa interna (2) puede consistir en una composición polimérica reticulada o no reticulada, preferiblemente libre de halógenos, con propiedades aislantes eléctricamente, que se conoce en la técnica y que se selecciona, por ejemplo, entre: poliolefinas (homopolímeros o copolímeros de diferentes olefinas), copolímeros de olefina/éster insaturado etilénicamente, poliésteres, poliéteres, copolímeros poliéter/poliéster y mezclas de los mismos. Ejemplos de dichos polímeros son: polietileno (PE), en particular PE lineal de baja densidad (LLDPE),; polipropileno (PP); copolímeros termoplásticos de propileno/etileno; gomas de etileno/propileno (EPR) o gomas de etileno-propileno-dieno (EPDM); gomas naturales; gomas de butilo; copolímeros de etileno/acetato de vinilo (EVA); copolímeros de etileno/acrilato de metilo (EMA); copolímeros de etileno/acrilato de etilo (EEA); copolímeros de etileno/acrilato de butilo (EBA); copolímeros de etileno/\alpha-olefina y similares. También es posible usar el mismo material polimérico para la capa interna (2) y la capa externa (3).

El cable de la Figura 2 comprende un conductor (1) recubierto directamente con una vaina retardante del fuego (3) según la presente invención, sin interponer la capa aislante (2). En este caso, si el conductor (1) es metálico, el recubrimiento auto extinguible (3) también actúa como aislante eléctrico.

A continuación, se puede añadir externamente una capa polimérica delgada que tiene una función anti-abrasiva, a la cual se puede añadir opcionalmente un pigmento adecuado con el fin de dar lugar a una coloración con propósitos identificativos.

Las Figuras 1 y 2 muestran solamente dos posibles tipos de cable según la presente invención. Resulta claro que en estas realizaciones se pueden hacer modificaciones adecuadas conocidas en la técnica, sin que por ello se salga del alcance de la presente invención. En particular, se pueden fabricar cables para telecomunicaciones o cables para la transmisión de datos, o alternativamente, se pueden producir cables mezcla de energía/telecomunicaciones usando las composiciones retardantes del fuego según la presente invención. Además, aunque la presente descripción está dirigida principalmente a cables auto extinguibles, las composiciones retardantes del fuego según la invención se pueden usar para impartir propiedades auto extinguibles a otros artículos, en particular uniones eléctricas o dispositivos de terminación.

La Tabla 1 presenta una serie de propiedades de algunos copolímeros en heterofase usados según la presente invención (Cop 1 y 2) y con propósitos comparativos (Cop 3 y 4).

El índice de flujo de fusión (MFI) se ha medido a 230ºC y 21,6N según las normas standard ASTM D 1238/L.

El calor de fusión de las secuencias de polipropileno (entalpía PP) y el calor de fusión de las secuencias de polietileno (entalpía PE) se han medido usando instrumentación DSC de Mettler (segundo valor de fusión) con una velocidad de barrido de 10ºC/min. (cabezal del instrumento: tipo DSC 30; microprocesador:PC tipo 11; software: Mettler Graphware TA72AT.1). Las curvas de DSC de los cuatro copolímeros en heterofase de la Tabla 1 se indican en las Figuras 3-6.

Debe remarcarse que la curva de DSC para el Cop 2 muestra un único pico de fusión, asociado con la fase de polipropileno, centrado a aproximadamente 145ºC, con una "cola" muy pronunciada que se extiende debajo de 130ºC y que se puede atribuir a la presencia de una fase de polipropileno de baja cristalinidad que consiste presumiblemente de secuencias cortas de unidades de propileno interrumpidas por unidades de etileno.

El porcentaje de fase elastomérica se determina por extracción con xileno a reflujo a 135ºC durante 20 min., calculado como la diferencia entre el peso inicial de la muestra y el peso del residuo seco.

El contenido en propileno de la fase elastomérica sedetermina por análisis espectroscópico de IR del polímero extraído tal como se ha descrito anteriormente y secado por evaporación del disolvente. El contenido en propileno se determina, mediante curvas de calibración adecuadas, como la relación entre la intensidad de las bandas a 4377 y 4255 cm^{-1}.

TABLA 1

1

	(*) comparador
	Cop. 1: Hifax® KS080 de Montell;
	Cop. 2: Hifax® CA10A de Montell;
	Cop. 3: Hifax® CA12A de Montell;
	Cop. 4: Hifax® CA43A de Montell;

Los copolímeros en heterofase de la Tabla 1 se usan para preparar las composiciones retardantes del fuego de la Tabla 2, usando un mezclador Banbury de 1,6 litros con una relación de empaquetamemiento volumétrico de aproximadamente 75%.

Con las composiciones así obtenidas se preparan placas de 1 mm mediante moldeado por compresión a 190-195ºC y 200 bar después de un precalentamiento de 5 min. a la misma temperatura. A continuación se preparan cables pequeños por extrusión de composiciones idénticas a la Tabla 2 sobre un único alambre de cobre rojo con una sección de 1,5 mm^{2}, de manera que se obtiene una capa de retardante del fuego de 0,7 mm de grosor. La velocidad de la línea de extrusión es de 20 m/min, con temperaturas en las diferentes zonas del cilindro de extrusión (diámetro = 45 mm) de 160-170-190-200ºC, y la temperatura del cabezal de extrusión es de 200ºC y la del anillo de 220ºC.

Las placas y los pequeños cables así preparados se someten a ensayos de fuerza tensil mecánica (E.B. y S.B.), según las normas standard CEI 20-34, parágrafo 5.1. La velocidad de estirada de las grapas es de 250 mm/min. Los cables también se someten a ensayo de resistencia al fuego según las normas standard IEC 332-1, que consiste en someter una muestra de 60 cm de largo, colocada verticalmente, a la acción directa de un quemador de llama Bunsen aplicado durante 1 min. a una inclinación de 45º respecto a la muestra. Todas las muestras de cable pasaron el ensayo.

TABLA 2

2

3

Orevac® CA100: polipropileno injertado con anhídrido maléico (Elf Atochem)(agente de acoplamiento);

Hydrofy® GS1,5: Mg(OH)_{2} natural recubierto con ácido esteárico (Sima)(diámetro promedio de las partículas 2 micras y superficie específica 11 m^{2}/g);

Rhodorsil® MF175U: goma de silicona (Rhone Poulenc)(coadyuvante de procesamiento/lubricante);

Irganox® 1010: propionato de pentaeritritiltetrakis(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenilo)(Ciba-Geigy)(antioxidante)

Los datos que se dan en la Tabla 2 muestran que los cables y las composiciones según la presente invención presentan unas excelentes propiedades mecánicas, que satisfacen plenamente las especificaciones, a pesar de que tienen un alto contenido (61%) de carga inorgánica.

Claims (16)

1. Cable que comprende por lo menos un conductor (1) y por lo menos una capa de recubrimiento (3) retardante de llama que se basa en un material polimérico y una carga inorgánica retardante del fuego, caracterizado por el hecho de que dicho material polimérico comprende un copolímero en heterofase que tiene una fase elastomérica a base de etileno copolimerizado con una \alpha-olefina y una fase termoplástica a base de propileno, y dicha fase elastomérica en el citado copolímero en heterofase representando por lo menos un 45% en peso respecto al peso total del copolímero en heterofase, y el citado copolímero en heterofase estando prácticamente libre de cristalinidad procedente de las secuencias de polietileno.

2. Cable según la reivindicación 1, en el que está presente una capa interna eléctricamente aislante y la capa de recubrimiento retardante de llama está situada en el exterior de dicha capa interna de recubrimiento.

3. Cable según la reivindicación 1, en el que el recubrimiento retardante de llama está situado directamente sobre el conductor.

4. Cable según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho copolímero en heterofase es un copolímero que tiene un calor de fusión, que corresponde a los picos presentes a por debajo de 130ºC y atribuibles a las secuencias de polietileno, de menos de 3 J/g.

5. Cable según la reivindicación 4, en el que dicho copolímero en heterofase es un copolímero tiene un calor de fusión correspondiente a los picos por debajo de 130ºC y atribuibles a las secuencias de polietileno, que es prácticamente igual a cero.

6. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicha fase elastomérica consiste en un copolímero elastomérico que comprende del 15 al 50% en peso de etileno y del 50 al 85% en peso de propileno, en porcentajes relativos al peso de la fase elastomérica.

7. Cable según la reivindicación 6, en el que dicha fase elastomérica consiste en un copolímero elastomérico que comprende del 20 al 40% en peso de etileno y del 60 al 80% en peso de propileno, en porcentajes relativos al peso de la fase elastomérica.

8. Cable según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicha carga inorgánica retardante de llama se selecciona de entre hidróxidos, óxidos hidratados, sales o sales hidratadas de metales, o mezclas de los mismos.

9. Cable según la reivindicación 8, en el que la carga inorgánica retardante de llama se selecciona entre el hidróxido de magnesio y el trihidrato de alúmina, o mezclas de los mismos.

10. Cable según la reivindicación 9, en el que la carga inorgánica retardante de llama es el hidróxido de magnesio natural.

11. Cable según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la carga inorgánica retardante de llama está presente en una proporción comprendida entre el 10% y el 90% en peso respecto al peso total de la capa retardante de llama.

12. Cable según la reivindicación 11, en el que la carga inorgánica retardante de llama está presente en una proporción comprendida entre el 30% y el 80% en peso respecto al peso total de la capa retardante de llama.

13. Cable según la reivindicación 12, en el que la carga inorgánica retardante de llama está presente en una proporción comprendida entre el 50% y el 70% en peso respecto al peso total de la capa retardante de llama.

14. Composición retardante de llama, a base de un material polimérico y una carga inorgánica retardante de llama, caracterizada por el hecho de que dicho material polimérico comprende un copolímero en heterofase que tiene una fase elastomérica a base de etileno copolimerizado con una \alpha-olefina y una fase termoplástica a base de propileno, y dicha fase elastomérica en dicho copolímero en heterofase representa por lo menos un 45% en peso respecto al peso total del copolímero en heterofase, estando dicho copolímero en heterofase prácticamente libre de cristalinidad procedente de las secuencias de polietileno.

15. Composición según la reivindicación 14, en la que el copolímero en heterofase es un copolímero que se define según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7.

16. Composición según la reivindicación 14 ó 15, en la que la carga inorgánica retardante de llama se define según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13.