ES2226799T3 - Composiciones de caucho de silicona curable con una resistencia a la llama mejorada. - Google Patents
Composiciones de caucho de silicona curable con una resistencia a la llama mejorada.Info
- Publication number
- ES2226799T3 ES2226799T3 ES00914470T ES00914470T ES2226799T3 ES 2226799 T3 ES2226799 T3 ES 2226799T3 ES 00914470 T ES00914470 T ES 00914470T ES 00914470 T ES00914470 T ES 00914470T ES 2226799 T3 ES2226799 T3 ES 2226799T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- weight
- composition
- sample
- butyl
- percent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K21/00—Fireproofing materials
- C09K21/14—Macromolecular materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/34—Silicon-containing compounds
- C08K3/36—Silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L83/04—Polysiloxanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/04—Polysiloxanes
- C08G77/20—Polysiloxanes containing silicon bound to unsaturated aliphatic groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/22—Halogen free composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2666/00—Composition of polymers characterized by a further compound in the blend, being organic macromolecular compounds, natural resins, waxes or and bituminous materials, non-macromolecular organic substances, inorganic substances or characterized by their function in the composition
- C08L2666/54—Inorganic substances
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4401—Optical cables
- G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
- G02B6/4436—Heat resistant
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Insulated Conductors (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
- Communication Cables (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Una composición de silicona que comprende: (A)del 30 al 90 por ciento en peso de un polímero de organo-siloxano termocurable, que contiene al menos dos grupos de alquenilo por molécula, (B)del 1 al 65 por ciento en peso de un relleno de sílice de refuerzo, basado en la composición total, (C)del 5 al 70 por ciento en peso de wollastonita que tiene un tamaño promedio de partículas de 2 a 30 m, basado en la composición total, y (D)un componente de curación suficiente para curar la composición.
Description
Composiciones de caucho de silicona curable con
una resistencia a la llama mejorada.
Esta invención se refiere a composiciones de
caucho de silicona curable con una resistencia a la llama mejorada.
De manera más específica, esta invención se refiere al caucho de
silicona para su utilización como materiales de aislamiento y de
revestimiento de cables de transmisión a sobrepresión. Los cables de
transmisión a sobrepresión muestran una baja propagación de llama y
unas propiedades de escasa generación de humos, aceptables por los
estándares industriales. Además, debido a que estas composiciones no
contienen halógenos, se espera que sus subproductos de combustión
sean menos tóxicos y corrosivos.
En la construcción de numerosos edificios, se
coloca un techo suspendido debajo del panel estructural del suelo
que está construido de hormigón por ejemplo. Los accesorios de
alumbrado así como otros elementos aparecen debajo del techo
suspendido.
El espacio entre el techo y el suelo estructural
del cual está suspendido, sirve de cámara impelente del aire de
retorno para los elementos de los sistemas de calefacción y
refrigeración, así como de emplazamiento conveniente para la
instalación de cables de comunicación, incluidos los cables de datos
y señales para su utilización en sistemas de telefonía,
informática, control, alarma y sistemas asociados. No es nada raro
que estas cámaras impelentes sean continuas por toda la longitud y
ancho de cada suelo.
Asimismo, el espacio por debajo de un suelo
recrecido en una sala de ordenadores, se considera como una cámara
impelente si está conectado a un conducto o a una cámara
impelente.
Como regla general, el National Electrical Code
(NEC) exige que los cables en las cámaras impelentes estén
encerrados en conductos metálicos. Sin embargo, el NEC permite
alguna excepción a este requisito siempre que estos cables estén
sometidos a prueba y certificados por un agente de pruebas
independiente como los Underwriters Laboratories (UL) en que tienen
unas características adecuadas de baja propagación de llama y
producción de humos.
La propagación de llama y producción de humos del
cable se miden mediante la utilización de UL 910, Método de Prueba
Estándar para las características de Fuego y Humos de los Cables
Eléctricos y de Fibra Optica utilizados en los Espacios de Manejo
del Aire. La prueba UL 910, también conocida por prueba NFPA 262,
se considera por ser la prueba de funcionamiento más severa.
Hirshler en su "Analysis of and Potential Correlations Between
Fire Tests for Electrical Cables, and How to Use This Information
for Fire Hazard Assessment", Fire Technology, Vol. 33, No.
4 (1977) describe varias pruebas utilizadas en los cables
eléctricos para evaluar los riesgos de fuego, y se incorpora aquí
como referencia para las informaciones sobre pruebas. La prueba del
túnel de Steiner es bastante severa porque combina un flujo de gran
calor con una larga duración. Normalmente, los materiales
termoplásticos como el cloruro de polivinilo (PVC) con mucha carga
y los fluoro-polímeros, como el FEP, pasan la
prueba del túnel de Steiner.
Sin embargo, los materiales de
fluoro-polímero son algo difíciles de procesar.
También, algunos de los materiales que contienen fluorina posen una
constante dieléctrica relativamente alta lo que los convierte en
poco atractivos para los medios de comunicación.
Además, el PVC y los
fluoro-polímeros como el FEP son materiales
halogenados. Ha habido un deseo para superar algunos problemas que
existen con respecto a la utilización de los materiales halogenados
como los fluoro-polímeros y el cloruro de
polivinilo (PVC). Estos materiales muestran niveles no deseados de
corrosión en los fuegos. Si se utiliza un
fluoro-polímero, se forma el fluoruro de hidrógeno
bajo la influencia del calor, lo que causa la corrosión. Para el
PVC, se forma cloruro de hidrógeno.
Las siliconas, especialmente los
polidimetil-siloxanos no halogenados, son conocidas
por su resistencia al fuego y al calor. Se ha demostrado que las
siliconas quemadas en un calorímetro de cono tenían comparativamente
una baja velocidad máxima de desprendimiento de calor, un calor
desprendido total, una velocidad promedia de producción de monóxido
de carbono, y una velocidad promedia de producción de humos en
comparación con el compuesto orgánico. Ver, por ejemplo,
Fu-Yu Hshieh and Robert R. Buch,
"Controlled-atmosphere Cone Calorimeter,
Intermediate-scale Calorimeter, and Cone
Corrosimeter Studies of Silicones", Proc. Int. Conf. Fire
Safety, Vol. 23, p 213-239 (1977). Las
composiciones de caucho de silicona como revestimiento para
aplicaciones en hilos y cables son también conocidas, y son
generalmente menos caras que los fluoro-polímeros.
Sin embargo, las formulaciones de caucho de silicona no pasaron
previamente la prueba UL 910, y no están cualificadas actualmente
para su utilización en cámaras a sobrepresión. Las siliconas, por
ejemplo, no están listadas actualmente en la especificación UL 1581
para materiales de cableado. Se cree que esto se debe en parte a la
escasa formación de carbón a su exposición a altas velocidades de
flujo térmico. La superficie de muchas composiciones de caucho de
silicona utilizadas para revestimiento de cables se disgrega cuando
se quema, exponiendo el polímero y el substrato no quemados,
dejando que la llama se propague. Debido a estas características,
ninguna silicona está actualmente cualificada para su utilización
en el revestimiento de cables a sobrepresión. La capacidad de
utilizar una composición de polidimetil-siloxano no
halogenado como revestimiento de cable a sobrepresión ofrecería un
material no corrosivo, menos caro que los
fluoro-polímeros.
Recientemente, Sawada, en la solicitud de patente
japonesa 9-55125 describía un cable eléctrico
ignífugo que tenía una excelente resistencia al fuego. Se forma una
capa ignífuga de 0,1-1,0 mm de espesor mediante la
extrusión de una composición de revestimiento que es de
200-500 partes en peso de cuatro rellenos
inorgánicos con respecto a 100 partes en peso de caucho de silicona
vulcanizado en caliente. Los cuatro rellenos son de polvo de
vidrio, alúmina, wollastonita, y mica. Sawada demuestra que deben
estar presentes los cuatro rellenos para una resistencia suficiente
al fuego. El caucho de silicona utilizado por Sawada está
vulcanizado en caliente, y puede contener también un agente de
reticulación compuesto de un peróxido orgánico, pero no se
especifica ninguna información sobre la química de la silicona. El
polvo de vidrio se compone de partículas que tienen un diámetro de
50-300 \mum y el contenido de vidrio es de 50 a
125 partes húmedas por cada 100 partes en peso de caucho de silicona
vulcanizado en caliente. La alúmina que se utiliza, se compone de
partículas que tienen un diámetro de 50-200 \mum,
y el contenido de alúmina se encuentra en el rango de 50 a 125
partes en peso por cada 100 partes en peso de caucho de silicona
vulcanizado en caliente. La wollastonita se utiliza en forma de
cristales en agujas de silicato cálcico anhidro con un tamaño de
partículas de 100-300 \mum. El contenido de
wollastonita es de 50 a 125 partes en peso por cada 100 partes en
peso de caucho de silicona vulcanizado en caliente. La mica
preferentemente tiene forma lamelar con una relación entre
dimensiones de aproximadamente 30-70 y un tamaño de
partículas de 100-300 \mum. El contenido de mica
es de 50-125 partes en peso por cada 100 partes en
peso de caucho de silicona vulcanizado en caliente. El
revestimiento de hilos de Sawada se sometió a prueba según el Fire
Services and Fire Resistance Test Act. La prueba se realizó
siguiendo una curva de llama con una temperatura de 840ºC durante
un proceso de quemado de 30 min.
La invención es una composición de caucho de
silicona curable con una resistencia mejorada a la llama a
velocidades de flujo térmico de 50 a 90 kW. De manera más
específica, la invención es una composición de revestimiento de
cable e hilo de caucho de silicona capaz de pasar la prueba UL 910
cuando se extiende sobre los medios de cable de transmisión. El
inventor ha descubierto que algunas composiciones de caucho de
silicona curable que contienen del 5 al 70 por ciento en peso de
wollastonita, que tienen una relación entre dimensiones de al menos
3 a 1, y que tienen un tamaño medio de partículas de 2 a 30 \mum,
tienen sorprendentemente una buena resistencia al fuego y forman
carbones duros al quemarse. La composición de revestimiento es
adecuada para una capa de revestimiento resistente a la llama sobre
un cable, hilo o fibra utilizado en la construcción de una cámara a
sobrepresión.
La Figura 1 muestra los datos de desprendimiento
de calor (HRR) como función de tiempo para cinco muestras líquidas
de caucho de silicona que fueron curadas en placas de prueba y
quemadas en un calorímetro de cono a 50 kW/m^{2}. Cada una de las
muestras de silicona se formuló mediante la utilización de un
relleno inorgánico distinto al 10 por ciento en volumen, basado en
la muestra. La muestra 1-1 se formuló con tierra de
diatomeas. La muestra 1-2 se formuló con
wollastonita. La muestra 1-3 se formuló con
carbonato cálcico. La muestra 1-4 se formuló con
óxido de aluminio. La muestra 1-5 se formuló con
sílice ahumada. La muestra 1-6 se compuso sin
relleno para su comparación con las muestras con relleno.
La Figura 2 muestra los datos de desprendimiento
de calor (HRR) como función de tiempo para dos muestras líquidas de
caucho de silicona que fueron curadas en placas de prueba y quemadas
en un calorímetro de cono a 88 kW/m^{2}. Cada una de las muestras
de silicona se formuló con el 38,7% de relleno inorgánico. El
relleno inorgánico de la Muestra 2-1 fue
wollastonita. El relleno inorgánico de la Muestra
2-2 fue tierra de diatomeas.
La Figura 3 muestra los datos de desprendimiento
de calor (HRR) como función de tiempo para tres muestras de caucho
de silicona de gran consistencia que fueron curadas en placas de
prueba y quemadas en un calorímetro de cono a 88 kW/m^{2}. Cada
una de las muestras de silicona se formuló con aproximadamente el
8,0 por ciento en peso de sílice amorfa y el 60,0 por ciento en peso
de un segundo relleno inorgánico. En la Muestra 3-1
el segundo relleno inorgánico era tierra de diatomeas. En la Muestra
3-2 el segundo relleno inorgánico era wollastonita.
En la Muestra 3-3 el segundo relleno inorgánico era
una mezcla compuesta del 50 por ciento en peso de tierra de
diatomeas y el 50 por ciento en peso de wollastonita.
La Figura 4 muestra los datos de desprendimiento
de calor (HRR) como función de tiempo para dos muestras de caucho de
silicona de gran consistencia que fueron curadas en placas de prueba
y quemadas en un calorímetro de cono a 88 kW/m^{2}. Cada una de
las muestras de silicona se formuló con aproximadamente el 8,0 por
ciento en peso de sílice amorfa y el 60,0 por ciento en peso de
wollastonita. En la Muestra 4-1 el grado de
wollastonita tenía un tamaño promedio de partículas de 12 \mum y
un tamaño de partículas situado en el rango de 1-393
\mum, y una relación entre dimensiones de 20:1. En la Muestra
4-2 el grado de wollastonita tenía un tamaño
promedio de 10 \mum y un tamaño de partículas situado en el rango
de 1-110 \mum y una relación entre dimensiones de
17:1.
La Figura 5 muestra los datos de desprendimiento
de calor (HRR) como función de tiempo para dos muestras de caucho de
silicona de gran consistencia que fueron curadas en placas de prueba
y quemadas en un calorímetro de cono a 50 kW/m^{2}. La Muestra
5-1 no contenía ningún complejo de platino como
agente de reducción de humos. La Muestra 5-2
contenía el 0,5 por ciento en peso de un complejo de platino.
La Figura 6 muestra los datos de desprendimiento
de calor (HRR) como función de tiempo para dos muestras líquidas de
caucho de silicona que fueron curadas en placas de prueba y quemadas
en un calorímetro de cono a 50 kW/m^{2}. Cada una de las muestras
se formuló con aproximadamente el 10 por ciento en volumen de
relleno inorgánico. La Muestra 6-1 se formuló con
silicato de calcio sintético. La Muestra 6-2 se
formuló con wollastonita.
Esta invención es una composición de silicona
curable de revestimiento de hilos y cables con una resistencia
mejorada a la llama a velocidades de flujo térmico de 50 a 90
kW/m^{2}, elaborada mediante la mezcla de ingredientes que
comprenden:
- (A)
- del 30 al 90 por ciento en peso de un polímero de organo-siloxano no halogenado termocurable, que contiene al menos 2 grupos de alquenilo por molécula,
- (B)
- del 1 al 65 por ciento en peso de un relleno de sílice de refuerzo, basado en la composición total,
- (C)
- del 5 al 70 por ciento en peso de wollastonita que tiene un tamaño promedio de partículas de 2 a 30 \mum, basado en la composición total, y
- (D)
- el componente de curación suficiente para curar la composición.
Esta invención incluye también un cable de cámara
a sobrepresión para medios de transmisión que comprende un
revestimiento de caucho de silicona formado por el revestimiento y
la curación de la composición anterior.
El componente A, el polímero de
organo-siloxano posee la composición media de
R_{a}SiO_{(4-a)/2}. En la fórmula, R está
seleccionado a partir de los grupos de hidrocarburo monovalente
sustituido y no sustituido y se ejemplifica por los grupos de
alquilo como el metilo, etilo, y propilo; los grupos de alquenilo
como el vinilo, alilo, butenilo y hexenilo; los grupos de arilo como
el fenilo; y los aril-alquilos como el
2-fenil-etilo. El subíndice a es un
valor de 1,95 a 2,05.
El polímero de organo-siloxano
tiene al menos 2 grupos de alquenilo enlazado con silicio en cada
molécula. Los grupos de alquenilo pueden enlazarse en posiciones
pendientes, en posiciones terminales, o en ambas posiciones. La
estructura molecular del polímero de
organo-siloxano generalmente posee un grado de
polimerización (dp) en el rango de 200 a 20.000. Este rango dp
incluye los polímeros que son líquidos espesos, fluidos así como
los que tienen una consistencia espesa, similar a la goma.
Típicamente, las composiciones de caucho de silicona utilizadas en
aplicaciones para hilos y cables utilizan habitualmente los
polímeros con una consistencia espesa, similar a la goma para
procesarlos más fácilmente en extrusores del tipo de tornillo.
Generalmente, estos polímeros espesos, similares a la goma, tienen
un dp por encima de 1500 aproximadamente y tienen un número de
plasticidad de Williams (ASTM D926) en el rango de aproximadamente
30 a 250 y preferentemente de 95 a 125. El número de plasticidad,
tal como se utiliza aquí, se define como siendo el espesor en
milímetros x 100 de una probeta cilíndrica de 2 cm cúbicos en
volumen y de aproximadamente 10 mm de altura después de someter la
probeta a una carga compresiva de 49 Newtons durante tres minutos a
25ºC. Más recientemente, se ha descubierto que el caucho de
silicona fabricado a partir de polímeros que son líquidos fluidos
espesos era útil como material para hilos y cables. Estos
materiales pueden bombearse típicamente a través de una boquilla
para revestir el hilo o cable sin utilizar un extrusor del tipo de
tornillo. Como se necesitan menos esfuerzos para procesar estos
materiales, pueden resultar más adecuados para revestir los cables
de fibra de vidrio o de polímero. Los polímeros que son líquidos
fluidos espesos tienen un dp por debajo de 1500 aproximadamente y
tienen una viscosidad situada entre 200 y 100.000 mPa.s a 25ºC.
El polímero de organo-siloxano
puede ser un homopolímero o un copolímero o una mezcla de estos
polímeros. Las unidades de siloxilo que comprenden el polímero de
organo-siloxano se ejemplifican por el
dimetil-siloxilo,
vinil-metil-siloxilo y
metil-fenil-siloxilo. Los grupos
moleculares terminales en el polímero de
organo-siloxano se ejemplifican por los grupos de
trimetil-siloxilo, y de
vinil-dimetil-siloxilo. El polímero
de organo-siloxano se ejemplifica por el copolímero
de
dimetil-siloxano-vinil-metil-siloxano
bloqueado en su extremo por
vinil-dimetil-siloxilo,
polidimetil-siloxano bloqueado en su extremo por
vinil-dimetil-siloxilo, el
copolímero de
dimetil-siloxano-vinil-metil-siloxano
bloqueado en su extremo por
vinil-metil-hidroxi-siloxilo,
y el copolímero de dimetil-siloxano /
metil-fenil-siloxano /
vinil-metil-siloxano bloqueado en su
extremo por
vinil-dimetil-siloxilo.
El componente B es un relleno de sílice de
refuerzo, para proporcionar unas propiedades mecánicas
incrementadas en la presente composición de caucho de silicona
termocurada. El relleno puede ser cualquier relleno de sílice,
tratada o no tratada, que es conocido por reforzar el
polidiorgano-siloxano y que se selecciona
preferentemente a partir de las formas finamente divididas, ahumadas
y precipitadas de la sílice y de los aerogeles de sílice que tienen
una zona superficial de al menos 50 m^{2}/g aproximadamente, y
preferentemente de 150 a 400 m^{2}/g. El relleno se añade
típicamente a un nivel aproximadamente del 1 al 65 por ciento en
peso del peso de la composición total, y preferentemente en un
rango del 5 al 25 por ciento en peso de la composición total.
Se prefiere tratar el relleno de sílice de
refuerzo para que su superficie se vuelva hidrofóbrica, tal como se
pone en práctica típicamente en el arte del caucho de silicona.
Esto puede realizarse mediante la reacción del relleno de sílice de
refuerzo con un compuesto organo-silícico líquido
que contiene grupos de silanol o precursores hidrolizables de los
grupos de silanol.
Los compuestos utilizables como agentes de
tratamiento de rellenos, denominados también agentes antiplisado o
plastificantes en el arte del caucho de silicona, incluyen estos
ingredientes como los polidiorgano-siloxanos
líquidos de bajo peso molecular terminados por hidroxilo o
alcoxilo, incluidos los
\alpha,\varpi-silano-dioles,
hexa-organo-disiloxanos,
ciclodimetil-siloxanos y
hexa-organo-disilazanos.
El componente (C) es del 5 al 70 por ciento en
peso de wollastonita que tiene un tamaño promedio de partículas de
2 a 30 \mum. La wollastonita, también conocida como metasilicato
cálcico, es un mineral que se produce naturalmente. La wollastonita
utilizada en esta invención es una forma minada, que tiene una
morfología acicular, es decir una forma similar a una aguja.
Típicamente, este mineral tiene una relación entre dimensiones de
3:1 o mayor. Se prefiere que la wollastonita tenga un tamaño
promedio de partículas aproximadamente de 5 a 15 \mum y una
relación entre dimensiones superior a aproximadamente 15:1. La
wollastonita utilizada en esta invención posee una baja zona
superficial BET, típicamente inferior a 25 m^{2}/g, y
preferentemente inferior a 5 m^{2}/g. Las composiciones que
utilizan los silicatos de calcio de formas y morfologías distintas
que la wollastonita, no muestran la formación de carbón o las bajas
velocidades de desprendimiento del calor de las de la presente
invención.
Por ejemplo, una composición elaborada con calcio
sintético, que tiene típicamente una forma esférica, demuestra en
los ejemplos más abajo no tener las características funcionales
ignífugas deseadas. Una wollastonita preferida es suministrada por
NICO® Minerals, Inc., Willsboro NY. Las composiciones con menos de
aproximadamente el 5 por ciento en peso de wollastonita no muestran
la formación de carbón y la baja velocidad de desprendimiento del
calor de la presente invención.
El límite superior de wollastonita que es útil
dependerá de las propiedades deseadas en la composición curada y no
curada. Generalmente, la wollastonita presente en más de
aproximadamente el 70 por ciento en peso resulta en composiciones
no curadas que son demasiado espesas y por lo tanto difíciles de
procesar, y resulta en composiciones curadas que tienen una
resistencia a la tracción y una elongación reducidas.
El componente de curación (D) puede ser
cualquiera de los componentes de curación bien conocidos en el arte
del elastómero de silicona. Por ejemplo, las composiciones de
elastómero de silicona curable de esta invención pueden curarse
hasta el estado elastomérico por exposición a los haces
electrónicos, los rayos ultravioletas, las ondas electromagnéticas,
o el calor. Cuando se utiliza el calor como mecanismo de curación,
puede utilizarse un agente de curación de peróxido orgánico. Los
ejemplos de agentes de curación de peróxido orgánico adecuados
incluyen
2,5-dimetil-2,5-di-(t-butil-peroxi)-hexano,
2,2-bis-(t-butil-peroxi)-p-diisopropil-benceno,
1,1-bis-(t-butil-peroxi)-3,3,5-trimetil-ciclohexano,
2,5-dimetil-2,5-di-(t-butil-peroxi)-hexeno-3,
di-t-butil-peróxido,
peróxido de benzoilo, peróxido de
p-cloro-benzoilo, peróxido de
dicumilo, peracetato de t-butilo, perbenzoato de
t-butilo, peróxido de
monocloro-benzoilo, peróxido de
2,4-dicloro-benzoilo, y peróxido de
t-butil-cumilo. La cantidad de
catalizador utilizado dependerá del tipo de catalizador y puede ser
determinado por experimentación. Generalmente, los catalizadores de
peróxido son útiles en una cantidad de aproximadamente 0,05 a 10
partes, y con más preferencia de 0,1 a 5 partes en peso de
catalizador por cada 100 partes en peso de ingrediente (A).
Otro sistema de curación por calor que es
aplicable es uno en el cual la composición de elastómero de
silicona curable se cura por reticulación del
poliorgano-siloxano con un agente de reticulación de
organo-hidrogeno-siloxano en
presencia de un catalizador que contiene un metal del grupo del
platino. El agente de reticulación de
organo-hidrogeno-siloxano puede
contener un promedio de al menos dos átomos de hidrógeno enlazado
con silicio por molécula, y no más de un átomo de hidrógeno
enlazado con silicio por átomo de silicio, satisfaciéndose las
valencias remanentes de los átomos de silicio por los átomos de
oxígeno o por los radicales de hidrocarburo monovalente que
comprenden de uno a siete átomos de carbono. Los radicales de
hidrocarburo monovalente pueden ser, por ejemplo, los alquilos como
el metilo, etilo, propilo, t-butilo, y hexilo; los
cicloalquilos como el ciclohexilo; y los arilos como el fenilo y el
tolilo. Estos materiales son bien conocidos en el arte. La
estructura molecular del
organo-hidrogeno-siloxano puede ser
lineal, lineal incluyendo la forma de ramificación, cíclica o de
red. No existen restricciones particulares en cuanto al peso
molecular del
organo-hidrogeno-siloxano, sin
embargo es preferible que la viscosidad a 25ºC sea de 3 a 10.000
mPa.s. Además, la cantidad de componente (C) que se añade a la
composición es una cantidad tal que la relación del número de moles
de los átomos de hidrógeno enlazados con los átomos de silicio con
respecto al número de moles de los grupos de alquenilo enlazados
con los átomos de silicio, se encuentre en el rango de 0,5:1 a 20:1;
y preferentemente en el rango de 1:1 a 5:1. Si esta relación molar
es inferior a 0,5, la curación de la presente composición se vuelve
insuficiente, mientras que si esta relación molar supera los 20, se
desprende el gas de hidrógeno de modo que tiene lugar la formación
de espuma.
El catalizador que contiene un metal del grupo
del platino puede ser cualquier catalizador que se conozca para
catalizar la reacción de los átomos de hidrógeno enlazados con
silicio con los grupos de vinilo enlazados con silicio. Por metal
del grupo del platino, se entiende rutenio, rodio, paladio, osmio,
iridio y platino. Se prefiere que el metal sea platino. Los
ejemplos de estos catalizadores de platino incluyen el ácido
cloro-platínico, las soluciones alcohólicas del
ácido cloro-platínico, los complejos del ácido
cloro-platínico con las olefinas, los complejos del
ácido cloro-platínico con el
divinil-siloxano, el negro de platino, el platino
metálico, y los catalizadores en los cuales el platino metálico es
llevado en un soporte. La cantidad de componente (D) que se añade
varía de acuerdo con el tipo de catalizador que se utiliza, y no es
especialmente restringido; normalmente, sin embargo, la cantidad
añadida es de 1 a 1.000 partes en peso, preferentemente de 5 a 100
partes en peso de metal del grupo del platino por cada 1.000.000
partes en peso de componente (A).
Cuando el polímero de
organo-siloxano es una goma que contiene
vinil-dimetil-siloxano, se prefiere
que el componente de curación se seleccione a partir de los agentes
de curación de peróxido orgánico. Cuando el polímero de
organo-siloxano es un líquido que contiene
vinil-dimetil-siloxano con una
viscosidad inferior a 150.000 mPa.s, se prefiere que el componente
de curación comprenda un agente de reticulación de
organo-hidrogeno-siloxano y un
catalizador que contenga un metal del grupo del platino.
Los agentes reductores de humos opcionales pueden
añadirse a los ingredientes en la composición de la presente
invención. Estos agentes reductores de humos pueden seleccionarse a
partir de los materiales frecuentemente utilizados en la industria
del caucho de silicona para reducir los humos, incluidos el platino,
el trihidrato de aluminio y el óxido de magnesio. Estos materiales
pueden ayudar en permitir que la silicona pase los criterios de
generación de humos. Tal como se muestra abajo en los ejemplos, el
trihidrato de aluminio puede tener el efecto de aumentar el
desprendimiento de calor del polímero al quemarse. Por lo tanto, el
trihidrato de aluminio debe utilizarse solamente después de una
experimentación para confirmar que el incremento del
desprendimiento de calor es aceptable para la cantidad de reducción
de humo lograda. Por otro lado, la utilización del platino en la
presente composición no tiene un impacto adverso sobre el
desprendimiento de calor, y puede utilizarse a niveles normalmente
utilizados para la reducción del humo.
Los ingredientes pueden incluir opcionalmente los
agentes de reducción de humos, colorantes, pigmentos y demás
rellenos conocidos en el arte, incluidos pero sin limitarse, la
tierra de diatomeas, el dióxido de titanio de carbonato de calcio y
la mica. Entre estos rellenos, se prefiere la tierra de diatomeas.
La tierra de diatomeas es un relleno expansor común en el caucho de
silicona. Cuando se utiliza tierra de diatomeas, es preferible
añadir tierra de diatomeas como relleno en una cantidad del 10 al
60 por ciento en peso, basado en la formulación total. La tierra de
diatomeas en combinación con la wollastonita cambia las propiedades
físicas como la de tracción y de elongación de la composición
curada.
Las composiciones de la presente invención pueden
formularse para pasar la prueba UL 910 para su utilización como
material de cable a sobrepresión. La prueba UL 910 se realiza en un
aparato que se conoce como Túnel de Steiner. En la prueba UL 910,
se colocan uno al lado del otro unos hilos de cable, en una bandeja
de 0,5 m por 7,6 m en el túnel con una corriente de aire de 1,22 m /
s. Se encienden los cables en un extremo con una llama de metano de
87,9 kW/m^{2}. La propagación de la llama, o distancia de las
trayectorias de la llama por los cables, se mide después de 20
minutos. Para pasar la prueba, la distancia de propagación de la
llama debe ser inferior a 1,5 m más allá del extremo de la llama de
gas. La llama de metano es de 1,4 m de largo, y por lo tanto puede
haber un total de 2,9 pies de cable quemado de los 7,3 m. La
densidad óptica máxima del humo debe ser inferior a 0,5 y el valor
promedio debe ser inferior a 0,15. La densidad óptica del humo se
mide en el conducto de escape. Los cables deben pasar la prueba en
dos ciclos sucesivos para valorar la sobrepresión.
La prueba UL 910 es cara en su realización.
Requiere grandes cantidades de cable y de material de
revestimiento. Además, exige una instalación de prueba
especializada para adaptar las dimensiones del ambiente de la
prueba. Esto dificulta someter a prueba múltiples muestras. Se
entiende en el campo de la investigación de fuegos que la velocidad
de desprendimiento de calor de un producto es la propiedad más
importante que predice los riesgos en una situación de incendio,
porque controla la intensidad del fuego. Se ha establecido también
ahora que los resultados de la prueba del fuego procedentes del
calorímetro de cono están en correlación con los que proceden de
los incendios a escala natural. Ver, por ejemplo, Marcelo M.
Hirschler, "Comparison of Large- and Small-scale
Heat Release Tests with Electrical Cables", Fire and
Materials, Vol. 18, 61-87 (1994).
Estos esfuerzos sugieren que un instrumento
calorímetro de cono que mide la velocidad de desprendimiento del
calor, que funciona con un flujo térmico de 88 kilowatios, es una
prueba que es útil para seleccionar los materiales en cuanto a su
aptitud en el revestimiento de cables a sobrepresión.
Además de las velocidades de desprendimiento de
calor, se piensa que la formación de una estructura de carbón es
importante para un material que pasa la prueba UL 910. Cuando un
caucho de silicona típico se quema, la estructura de carbón es
bastante frágil y escamosa. Así, si un cable es recubierto con una
silicona típica, el carbón puede descamarse o quebrarse durante la
calcinación, exponiendo nuevas superficies de polímero para la
pirólisis así como el material del alma del cable. Si la estructura
de carbón se mantiene dura, existe una posibilidad de que la
propagación de la llama se reduzca.
El carbón puede evaluarse visualmente a través de
la cantidad de grietas, observando si las grietas se extienden
verticalmente por la muestra, por expansión vertical, por cambio de
color y por la cantidad de material visible no quemado. Las
mediciones tomadas pueden incluir la pérdida de peso, la
composición química, o la altura de expansión.
Finalmente, la evolución del humo es un
componente importante para pasar la prueba UL 910. Tal como se ha
expuesto anteriormente, para pasar la prueba del túnel de Steiner,
la densidad óptica máxima del humo debe ser inferior a 0,5 y el
valor promedio debe ser inferior a 0,15. La evolución del humo en el
caucho de silicona se controla típicamente mediante la adición de
cantidades de humo que contienen compuestos como los compuestos del
platino, óxido de aluminio u óxido de magnesio.
En los ejemplos siguientes, se determinaron las
velocidades de desprendimiento de calor mediante un calorímetro de
cono. En el calorímetro de cono, se posiciona un quemador eléctrico
cónico encima de la muestra para emitir un flujo térmico definido
hacia la muestra. Un ignitor por chispa que está situado encima de
la superficie de la muestra, se utiliza para encender los gases
volátiles que se destilan de la muestra. Cuando los volátiles se
encienden, el tiempo hasta la ignición se registra y el ignitor por
chispa se para. La concentración de oxígeno como función de tiempo,
se mide para determinar la velocidad de desprendimiento de calor.
Esto se basa en el principio de que, para la mayoría de los
plásticos, una cantidad constante de calor se desprende por masa
unitaria de oxígeno consumido en la combustión. Este calorímetro es
un calorímetro de consumo de oxígeno, ASTM E1354.
Dado que las concentraciones de oxígeno se
determinan mucho más fácilmente que la producción de calor en el
tiempo, el calorímetro de agotamiento del oxígeno proporciona una
manera fácil de determinar la velocidad de desprendimiento de calor
de los materiales.
Las dimensiones de las muestras fueron de 0,10 m
x 0,10 m x 6,3 mm y se sometieron a prueba en una configuración
horizontal con un marco metálico, que se describe en la ASTM, para
que las muestras no puedan rizarse hacia arriba. Se utilizaron dos
flujos térmicos de 50 y 88 kW/m^{2} y se especificaron en cada
ejemplo. La velocidad de desprendimiento del calor, HRR, que
determina el tamaño de un fuego, se calcula a partir de los datos
de consumo de oxígeno y distingue cuánto calor se desprende de la
zona superficial de la muestra por tiempo unitario.
Las muestras sometidas a prueba en los cables se
extendieron sobre un hilo de cobre como aisladores. Un par
retorcido de hilos aislados fue revestido entonces con una envuelta
con la misma muestra para dar un espesor de 0,457 mm. El peso del
revestimiento del material era de aproximadamente 1600 gramos por
metro lineal de cable.
Las muestras de elastómero fueron compuestas para
demostrar el efecto de la wollastonita sobre las características
funcionales del fuego de una red de elastómero de silicona como
modelo, en comparación con las características funcionales del
fuego de los elastómeros de silicona con varios rellenos. Las
muestras fueron elaboradas mediante la utilización de un relleno
seleccionado a partir de tierra de diatomeas, carbonato de calcio,
óxido de aluminio, sílice ahumada y wollastonita. La cantidad de
relleno en cada muestra fue del 10 por ciento en volumen. El
porcentaje en volumen se utiliza para asegurar que el mismo volumen
de combustible de caucho de silicona está disponible para cada
muestra de prueba.
La red modelo de elastómero se componía de un
dimetil-siloxano terminado por
dimetil-vinil-siloxilo, con un grado
promedio de polimerización (dp) de 434 que fue hidroxilado con un
polimetil-hidrogeno-siloxano con su
extremo coronado por trimetilo con un dp promedio de 65, mediante
la utilización de un catalizador de platino. La relación de SiH con
respecto a Si-vinilo se mantuvo constante a 1,5:1,0
y la cantidad de Pt fue de 3 ppm. Las muestras se realizaron
mediante la utilización de un Vacuum Power Mixer Plus de Whip
Mix®Corporation, Louisville, Kentucky, y se curaron a 170ºC durante
15 minutos. Las muestras se sometieron entonces a prueba en el
calorímetro de cono a un flujo térmico de 50 kW/m^{2}. Los datos
sobre la Velocidad de Desprendimiento de Calor (HRR) como función de
tiempo, pueden verse en la Figura 1.
Se elaboró una muestra de control, llevando la
etiqueta Muestra 1-6, de la red modelo de
elastómero sin relleno para su comparación con las muestras con
relleno. Las muestras con relleno de tierra de diatomeas, carbonato
de calcio y sílice no mostraron ninguna mejora significativa en la
HRR, la estructura de carbón o la pérdida de peso después de la
combustión con respecto al control. La muestra con relleno de óxido
de aluminio tenía una HRR notablemente más alta que la muestra de
control y una pérdida de peso extremadamente alta después de la
combustión, lo que se puede ver en el Cuadro1. El elastómero de
silicona con relleno de wollastonita tenía un perfil de HRR
extremadamente bajo. El material no hacía espuma y se expandía
verticalmente como las demás muestras, y la pérdida de peso era muy
baja, a un 20 por ciento en peso. Esto mostraba que la silicona no
se había consumido tan rápidamente en un fuego con relleno de
wollastonita como con el control o las demás muestras con
relleno.
Se formularon dos cauchos de silicona líquida
para revestimientos de cables a sobrepresión. La muestra
2-1 contenía wollastonita. La muestra
2-2 contenía tierra de diatomeas. Ambas muestras
contenían lo siguiente: un 18,7% en peso de
dimetil-siloxano terminado por
dimetil-vinil-siloxilo con un grado
de polimerización de 830; un 8,8% en peso de
dimetil-siloxano terminado por
dimetil-vinil-siloxilo con un grado
de polimerización de 434; un 16,2% en peso de sílice
dimetil-vinilado y trimetilado; un 0,7% en peso de
dimetilo, metil-vinil-siloxano,
terminado por hidroxilo con un grado promedio de polimerización de
8; un 3,3% en peso de hexametil-disilazano; un 0,2%
en peso de agua; un 9,4% en peso de sílice ahumado con una zona
superficial de 250 m^{2}/g; un 1,9% en peso de hidrato de cerio;
un 2,3% en peso de dimetilo terminado por
trimetil-siloxilo,
metil-hidrogeno-siloxano, con un
grado promedio de polimerización de 8; un 0,06% en peso de
2-metil-3-butin-2-ol;
un 0,1% en peso de complejos del platino; y un 38,7% en peso de un
segundo relleno inorgánico, wollastonita o tierra de diatomeas. Se
mezclaron conjuntamente los elementos anteriores en un mezclador
Baker Perkins. Los materiales se curaron a 150ºC durante 20 minutos
y se curaron posteriormente durante 4 horas a 200ºC aproximadamente.
Cada material fue sometido a prueba en el calorímetro de cono a un
flujo térmico de 88 kW/m^{2}, y los datos de HRR pueden verse en
la Figura 2.
La Muestra 2-1, con relleno de
wollastonita, tenía una HRR inferior a la Muestra
2-2 que tenía un relleno de tierra de diatomeas.
Asimismo, existía una diferencia significativa en las estructuras de
carbón; la muestra con relleno de tierra de diatomeas tenía una
superficie frágil, escamosa que estaba llena de grietas profundas,
mientras que la muestra con relleno de wollastonita tenía un carbón
resinoso duro con algunas grietas en la superficie. La integridad
superficial de la Muestra 2-1 era muy superior a la
de la Muestra 2-2.
Se formularon unos cauchos de alta consistencia
para revestimientos de cables a sobrepresión. La Muestra
3-1 se componía de la formulación tradicional que
contiene tierra de diatomeas como segundo relleno inorgánico además
del sílice amorfa. La Muestra 3-2 contenía
wollastonita en lugar de la tierra de diatomeas. La Muestra
3-3 contenía una mezcla al 50/50 de tierra de
diatomeas y wollastonita en lugar de la tierra de diatomeas. Todas
las muestras contenían lo siguiente: el 16,8% en peso de Base 1; el
16,8% en peso de Base 2; el 1,0% en peso de complejos de platino; el
1,0% en peso de peróxido de
2,4-dicloro-benzoilo; el 0,6% en
peso de Base 3; y el 60,0% en peso de un segundo relleno
inorgánico.
La Base 1 contenía un 51% en peso de
dimetil-siloxano de metil-vinilo
terminado por
dimetil-vinil-siloxilo; el 19% en
peso de sílice amorfa con una zona superficial de 250 m^{2}/g; el
22% en peso de dimetil-siloxano terminado por
hidroxilo; y el 3% en peso de
fenil-metil-siloxano terminado por
hidroxilo. La Base 1 tenía una plasticidad de 1,8 a 1,9 mm.
La Base 2 contenía el 20% en peso de sílice con
una zona superficial de 250 m^{2}/g, tratada con
vinil-trimetoxi-silano y
fenil-trimetoxi-silano; el 11% en
peso de metil-vinil-siloxano de
dimetilo terminado por
dimetil-vinil-siloxilo; el 61% en
peso de dimetil-siloxano terminado por
dimetil-vinil-siloxilo; y el 4% en
peso de dimetil-siloxano terminado por hidroxilo. La
Base 2 tenía una plasticidad de 1,4 a 1,5 mm. La Base 3 contenía el
6% en peso de dimetil-siloxano de
metil-vinilo terminado por
\alpha-hidroxilo,
\omega-metoxilo; el 25% en peso de sílice amorfo
con una zona superficial de 250 m^{2}/g; el 19% en peso de
dimetil-siloxano de metil-vinilo
terminado por hidroxilo; el 48% en peso de
dimetil-siloxano terminado por
dimetil-vinil-siloxilo y el 2,5% en
peso de varios ciclosiloxanos.
Se mezclaron conjuntamente todos los materiales
en un mezclador Baker Perkins y se curaron en una prensa caliente a
150ºC durante 20 minutos. Las muestras se curaron posteriormente
durante 4 horas a 200ºC. Cada muestra fue sometida a prueba en el
calorímetro de cono a un flujo térmico de 88 kW/m^{2} y los datos
de HRR como función de tiempo pueden verse en la Figura 3.
La Muestra 3-2, muestra con
relleno de wollastonita, tenía un desprendimiento total de calor más
bajo que la Muestra 3-1, muestra con relleno de
tierra de diatomeas. Asimismo, en la Muestra 3-2, la
estructura de carbón era dura y resinosa sin ninguna expansión
vertical, la pérdida de peso fue solamente del 6% en peso y el fuego
no penetró dentro de la muestra de 1/4'' de espesor. La Muestra
3-1 tenía un carbón escamoso que se expandía
verticalmente, se agrietaba y tenía una pérdida de peso del 12% en
peso. Así, había unas mejoras significativas en la muestra con
relleno de wollastonita en comparación con la muestra con relleno de
tierra de diatomeas. Los grandes picos del perfil de HRR de la
Muestra 3-3 proceden de los fenómenos de
auto-extinción. El calorímetro de cono mide el
consumo de oxígeno, y si una muestra se
auto-extingue y luego se
re-enciende, existe un gran cambio en el consumo de
oxígeno que se ve en el perfil de HRR como picos. Así la mezcla al
50/50 de los dos rellenos demostró ser una mejora en las
características funcionales del fuego ya que el material se estaba
auto-extinguiendo ahora bajo este flujo de gran
calor. También el carbón era similar a la Muestra
3-2 y la pérdida de peso fue solamente del 8% en
peso.
Los cauchos de gran consistencia se formularon de
nuevo para revestimientos de cable a sobrepresión con distintos
tamaños de wollastonita. La Muestra 4-1 abajo tiene
una wollastonita con un tamaño promedio de partículas de 12 \mum y
un rango de tamaños de partículas de 1-393 \mum.
La Muestra 4-2 tiene una wollastonita con un tamaño
promedio de partículas de 10 \mum, y un rango de tamaños de
partículas de 1-119 \mum. Las formulaciones son
idénticas a las del Ejemplo 3, salvo que la Base 1 y la Base 2 han
sido sustituidas por la Base 4 y la Base 5. La Base 4 se compone de
un 20% en peso de sílice con una zona superficial de 250 m^{2}/g,
un 33% en peso de dimetil-siloxano de
metil-vinilo terminado por
dimetil-vinil-siloxilo, un 38% en
peso de dimetil-siloxano terminado por
dimetil-vinil-siloxilo, un 6% en
peso de dimetil-siloxano terminado por hidroxilo y
un 1,2% en peso de ciclosiloxanos que tenían una plasticidad de
63-67. La Base 5 se compone de un 20% en peso de
sílice con una zona superficial de 250 m^{2}/g, un 50% en peso de
dimetil-siloxano de metil-vinilo
terminado por
dimetil-vinil-siloxilo, un 23% en
peso de dimetil-siloxano terminado por hidroxilo, un
3% en peso de fenil-metil-siloxano
terminado por hidroxilo y un 4% en peso de ciclosiloxanos que tenían
una plasticidad de 70-73. Los materiales se
mezclaron en un mezclador Baker Perkins y se curaron en una prensa
caliente a 150ºC durante 20 minutos. Las muestras se curaron
posteriormente durante 4 horas a 200ºC. Cada muestra se sometió a
prueba en el calorímetro de cono a un flujo térmico de 88 kW/m^{2}
y los datos de HRR como función de tiempo pueden verse en la Figura
4.
La HRR de las muestras 4-1 y
4-2 es muy similar. No existe tampoco ninguna
diferencia significativa en las estructuras del carbón de ambos
materiales. La diferencia en el tamaño promedio de partículas,
aproximadamente 2 \mum, es una diferencia pequeña.
Se formularon unos cauchos de gran consistencia
para revestimientos de cables a sobrepresión con y sin complejos de
platino. El platino es un agente reductor de humos. La formulación
del elastómero era idéntica a la Muestra 4-1 excepto
la cantidad de complejos de platino que cambió al 0,0% en peso en la
Muestra 5-1, y al 0,5% en peso en la Muestra
5-2. Se sometió a prueba cada muestra en el
calorímetro de cono a un flujo térmico de 50 kW/m^{2} y los datos
de HRR como función de tiempo pueden verse en la Figura 5.
La HRR de las Muestras 5-1 y
5-2 es muy similar. No existe tampoco ninguna
diferencia significativa en las estructuras del carbón de ambos
materiales. Así, la ausencia de complejos de platino tiene un efecto
significativo pequeño sobre las características funcionales del
fuego del elastómero.
Se elaboraron unas muestras de elastómero para
demostrar el efecto de la wollastonita que es silicato de calcio
minado en comparación con un silicato de calcio sintético, el Celite
C de World Minerals Inc., Lompoc, CA con una zona superficial de
B.E.T. de 175 m^{2}/g, sobre las características funcionales del
fuego de una red modelo de elastómero de silicona. La cantidad de
relleno en cada muestra fue del 10 por ciento en volumen. El
porcentaje en volumen se utiliza para asegurar que se dispone del
mismo volumen de combustible de caucho de silicona para cada muestra
de prueba.
La red modelo de elastómero consistía en un
dimetil-siloxano terminado por
dimetil-vinil-siloxilo, con un grado
promedio de polimerización (dp) de 434 que estaba hidroxilado con un
polimetil-hidrogeno-siloxano con su
extremo coronado por trimetilo con un dp promedio de 65, mediante la
utilización de un catalizador de platino. La relación de SiH con
respecto a Si-vinilo se mantuvo constante a 1,5:1,0
y la cantidad de Pt fue de 3 ppm. Las muestras se elaboraron
mediante la utilización del Vacuum Power mixer Plus de Whip
Mix®Corporation, Louisville, Kentucky, y se curó a 170ºC durante 15
minutos. Se sometieron entonces a prueba las muestras en el
calorímetro de cono a un flujo térmico de 50 kW/m^{2}. Los datos
sobre la Velocidad de Desprendimiento de Calor (HRR) como función de
tiempo, pueden verse en la Figura 6. La Muestra 6-1
contiene un silicato cálcico sintético mientras que la Muestra
6-2 contiene wollastonita. La Muestra
6-2 tiene una velocidad de desprendimiento de calor
más alta y una pérdida de peso más alta del 28% en comparación con
el 20%. La estructura de carbón de la Muestra 6-1 es
también bastante friable. Así, la wollastonita o silicato de calcio
minado debe utilizarse para intensificar las características
funcionales del fuego del elastómero.
Se formularon unos cauchos de gran consistencia
para revestimientos de cables a sobrepresión. La Muestra
7-1 se componía de la formulación tradicional que
contiene tierra de diatomeas como segundo relleno inorgánico y
trihidrato de aluminio y óxido de magnesio como conjunto de
reducción de humos mientras que la Muestra 7-2
contenía wollastonita como segundo relleno inorgánico. La Muestra
7-1 contenía lo siguiente: un 17,0% en peso de la
Base 4; un 17,0% en peso de la Base 5; un 0,1% en peso de complejos
de platino; un 1,0% en peso de peróxido de
2,4-dicloro-benzoilo; un 0,6% en
peso de la Base 3; un 7,0% en peso de trihidróxido de aluminio; un
3,5% en peso de óxido de magnesio; y un 53,8% en peso de tierra de
diatomeas. La Muestra 7-2 contenía lo siguiente: un
18,9% en peso de la Base 4; un 18.9% en peso de la Base 5; un 0,1%
en peso de complejos de platino; un 1,0% en peso de peróxido de
2,4-dicloro-benzoilo; un 0,6% en
peso de la Base 3; y un 60,5% en peso de wollastonita. Estos
materiales se extendieron sobre un alambre de cobre desnudo de
calibre 24. Se retorcieron conjuntamente un par de alambres de plomo
y se extendió más material para envolver el alambre. El peso del
material de revestimiento de silicona sobre el cable era de
aproximadamente 1600 gramos por metro lineal. Estos cables de prueba
se sometieron a prueba en el túnel UL 910. La 7-1
falló en el túnel mientras que la 7-2 pasó los
requisitos de prueba de UL 910 de propagación del humo y de la
llama.
Claims (9)
1. Una composición de silicona que comprende:
- (A)
- del 30 al 90 por ciento en peso de un polímero de organo-siloxano termocurable, que contiene al menos dos grupos de alquenilo por molécula,
- (B)
- del 1 al 65 por ciento en peso de un relleno de sílice de refuerzo, basado en la composición total,
- (C)
- del 5 al 70 por ciento en peso de wollastonita que tiene un tamaño promedio de partículas de 2 a 30 \mum, basado en la composición total, y
- (D)
- un componente de curación suficiente para curar la composición.
2. La composición según la Reivindicación 1,
caracterizada porque la composición después de la curación
tiene un desprendimiento máximo de calor inferior a 100 kW/m^{2}
cuando se somete a prueba a un flujo térmico de 50 kW/m^{2}.
3. La composición según la Reivindicación 1,
caracterizada porque el componente (A) es un
polidimetil-siloxano que contiene vinilo.
4. La composición según la Reivindicación 1,
caracterizada porque el componente (D) está seleccionado a
partir del grupo compuesto de
2,5-dimetil-2,5-di-(t-butil-peroxi)-hexano,
2,2-bis-(t-butil-peroxi)-p-diisopropil-benceno,
1,1-bis-(t-butil-peroxi)-3,3,5-trimetil-ciclohexano,
2,5-dimetil-2,5-di-(t-butil-peroxi)-hexeno-3,
di-t-butil-peróxido,
peróxido de benzoilo, peróxido de
p-cloro-benzoilo, peróxido de
dicumilo, peracetato de t-butilo, perbenzoato de
t-butilo, peróxido de
monocloro-benzoilo, peróxido de
2,4-dicloro-benzoilo, y peróxido de
t-butil-cumilo.
5. La composición según la Reivindicación 1,
caracterizada porque el componente (D) se compone de un
agente de reticulación de
organo-hidrogeno-siloxano y de un
catalizador metálico del grupo del platino.
6. La composición según la Reivindicación 1,
caracterizada porque la composición comprende además una
cantidad efectiva de un agente de reducción de humos que es un
compuesto de platino.
7. La composición según la Reivindicación 1,
caracterizada porque la composición comprende además otro
relleno seleccionado a partir del grupo compuesto de tierra de
diatomeas, carbonato de calcio, dióxido de titanio, y mica.
8. Un cable para medios de transmisión que
comprende un revestimiento de caucho de silicona curado, preparado
mediante la curación de una composición formada por la mezcla y la
curación de:
- (A)
- del 30 al 90 por ciento en peso de un polímero de polidimetil-siloxano no halogenado, termocurable, que contiene al menos dos grupos de alquenilo por molécula,
- (B)
- del 5 al 25 por ciento en peso de sílice de refuerzo,
- (C)
- del 5 al 70 por ciento en peso de wollastonita que tiene una relación media entre dimensiones de al menos 3 a 1 y un tamaño promedio de partículas de 2 a 25 \mum, y
- (D)
- un componente de curación suficiente para curar la composición.
9. El cable para medios de transmisión según la
Reivindicación 8, caracterizado porque la composición de
silicona se extiende con un espesor de envolvente de 0,2 a 0,6 mm y
es capaz de pasar la prueba de inflamabilidad UL 910.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US241474 | 1999-02-02 | ||
| US09/241,474 US6239378B1 (en) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | Flame resistant silicone rubber wire and cable coating composition |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2226799T3 true ES2226799T3 (es) | 2005-04-01 |
Family
ID=22910820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES00914470T Expired - Lifetime ES2226799T3 (es) | 1999-02-02 | 2000-01-31 | Composiciones de caucho de silicona curable con una resistencia a la llama mejorada. |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6239378B1 (es) |
| EP (1) | EP1161758B1 (es) |
| JP (1) | JP2002536504A (es) |
| KR (1) | KR100618440B1 (es) |
| CN (1) | CN1177330C (es) |
| AT (1) | ATE279011T1 (es) |
| AU (1) | AU3585600A (es) |
| CA (1) | CA2362066A1 (es) |
| DE (1) | DE60014598T2 (es) |
| ES (1) | ES2226799T3 (es) |
| WO (1) | WO2000046817A1 (es) |
Families Citing this family (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6271299B1 (en) * | 1999-02-02 | 2001-08-07 | Dow Corning Corporation | Fire resistant sealant composition |
| GB0113928D0 (en) * | 2001-06-08 | 2001-08-01 | Koninkl Philips Electronics Nv | Radio frequency suppressing cable |
| US7495046B2 (en) * | 2001-12-17 | 2009-02-24 | Daikin Industries, Ltd. | Crosslinkable elastomer composition and formed product comprising the same |
| DE10214137A1 (de) * | 2002-03-28 | 2003-10-16 | Wacker Chemie Gmbh | Siliconmassen mit verbesserter Hitzestabilität |
| US6940177B2 (en) * | 2002-05-16 | 2005-09-06 | Dow Corning Corporation | Semiconductor package and method of preparing same |
| US7652090B2 (en) * | 2002-08-01 | 2010-01-26 | Ceram Polymorik Pty Limited | Fire-resistant silicone polymer compositions |
| AU2003271422C1 (en) * | 2002-10-17 | 2010-02-18 | Olex Australia Pty Ltd | Fire resistant polymeric compositions |
| TWI322176B (en) * | 2002-10-17 | 2010-03-21 | Polymers Australia Pty Ltd | Fire resistant compositions |
| JP3919011B2 (ja) * | 2003-04-22 | 2007-05-23 | 信越化学工業株式会社 | 熱硬化性シリコーンゴム組成物 |
| GB0312457D0 (en) * | 2003-05-30 | 2003-07-09 | Polymer Sealing Solutions Ltd | Fireproof seal |
| ES2375607T3 (es) | 2003-07-07 | 2012-03-02 | Dow Corning Corporation | Encapsulación de células solares. |
| WO2005095545A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Ceram Polymerik Pty Ltd | Ceramifying composition for fire protection |
| US20080276983A1 (en) * | 2005-11-04 | 2008-11-13 | Robert Andrew Drake | Encapsulation of Photovoltaic Cells |
| FR2910013A1 (fr) * | 2006-12-14 | 2008-06-20 | Rhodia Recherches & Tech | Compositions polyorganosiloxanes vulcanisables a chaud utilisables notamment pour la fabrication de fils ou cables electriques |
| US20080211730A1 (en) | 2007-01-26 | 2008-09-04 | Woosnam Calvin H | Gimbaled Mount System for Satellites |
| US20090226177A1 (en) * | 2007-01-26 | 2009-09-10 | Woosnam Calvin H | Communications Cable and Method of Making Same |
| GB0703886D0 (en) * | 2007-02-28 | 2007-04-11 | Beele Eng Bv | System and method for sealing in a conduit a space between an inner wall of the conduit and at least one pipe or cable extending through the conduit |
| WO2009114189A2 (en) | 2008-03-14 | 2009-09-17 | Dow Corning Corporation | Method of forming a photovoltaic cell module |
| CN102272947A (zh) | 2008-10-31 | 2011-12-07 | 陶氏康宁公司 | 光生伏打电池组件和形成方法 |
| WO2010059710A1 (en) | 2008-11-19 | 2010-05-27 | Dow Corning Corporation | A silicone composition and a method for preparing the same |
| JP5898620B2 (ja) * | 2009-09-03 | 2016-04-06 | ダウ コーニング コーポレーションＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 粘液性シリコーン流体を含むパーソナルケア組成物 |
| CN102074289A (zh) * | 2011-01-28 | 2011-05-25 | 周海燕 | 一种阻燃电缆 |
| CN102153864B (zh) * | 2011-02-24 | 2012-08-29 | 绍兴电力局 | 一种绝缘均压罩的原料配方及其生产工艺 |
| CN102250473B (zh) * | 2011-06-16 | 2012-07-25 | 刘立文 | 一种改性电缆涂层复合材料及其制备方法 |
| CN102916279B (zh) * | 2011-08-04 | 2016-01-27 | 巴斯威尔股份有限公司 | 电力传输总线填充材料及其应用 |
| CN102424725A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-04-25 | 四川大学 | 一种耐高温抗烧蚀橡胶组合物及其制备方法 |
| PL225733B1 (pl) | 2013-03-15 | 2017-05-31 | Akademia Górniczo Hutnicza Im Stanisława Staszica W Krakowie | Ceramizująca kompozycja silikonowa na osłony przewodów elektrycznych |
| CN103325496B (zh) * | 2013-07-12 | 2015-10-28 | 苏州科茂电子材料科技有限公司 | 一种绕包型同轴电缆表面处理方法 |
| US9534739B2 (en) * | 2013-11-15 | 2017-01-03 | Cree, Inc. | Multiple-ply solid state light fixture |
| FR3019371B1 (fr) * | 2014-03-27 | 2016-03-11 | Nexans | Cable comportant une couche isolante ou de protection exterieure a faible indice de degagement de fumee |
| CN106414611B (zh) * | 2014-05-19 | 2020-03-17 | 信越化学工业株式会社 | 加成固化性液态硅橡胶组合物 |
| CN104109388B (zh) * | 2014-07-31 | 2016-05-25 | 江苏省交通规划设计院股份有限公司 | 一种高长径比针状硅灰石填充改性双组份道路灌缝胶 |
| WO2016164296A1 (en) | 2015-04-08 | 2016-10-13 | Dow Corning Corporation | Pituitous silicone emulsions |
| CN105623273A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-06-01 | 深圳市沃尔核材股份有限公司 | 一种可涂覆陶瓷化硅橡胶及其制备方法 |
| CN105238065A (zh) * | 2015-11-03 | 2016-01-13 | 深圳市沃尔核材股份有限公司 | 一种液体陶瓷化硅橡胶及其制备方法 |
| TW201716559A (zh) * | 2015-11-04 | 2017-05-16 | 厚生股份有限公司 | 阻燃低發煙膠材及其製造方法 |
| WO2019069412A1 (ja) * | 2017-10-04 | 2019-04-11 | 日立化成株式会社 | 塗液、塗膜の製造方法及び塗膜 |
| JP7042127B2 (ja) * | 2018-03-22 | 2022-03-25 | 株式会社カネカ | 硬化性樹脂組成物、並びにそれを用いた成形体及びリードフレーム基板 |
| WO2021160238A1 (de) | 2020-02-10 | 2021-08-19 | Wacker Chemie Ag | Siliconkautschukzusammensetzungen und deren vulkanisate für den einsatz in trinkwasseranwendungen |
| CN111555202B (zh) * | 2020-06-01 | 2021-04-09 | 戴文忠 | 一种新型电缆附件的装配装置 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3355532A (en) | 1963-01-15 | 1967-11-28 | Ltv Electrosystems Inc | Molded resistor and method of fabricating same |
| US3817910A (en) | 1973-01-02 | 1974-06-18 | Stauffer Chemical Co | Low compression set siloxane elastomers |
| DE3439745A1 (de) | 1983-10-28 | 1985-05-15 | Lugato Chemie Dr. Büchtemann GmbH & Co, 2000 Hamburg | Kalthaertende dauerelastische einkomponenten-masse |
| US5306739A (en) | 1987-12-16 | 1994-04-26 | Mlt/Micro-Lite Technology Corporation | Highly filled polymeric compositions |
| JPH0788027B2 (ja) * | 1989-10-26 | 1995-09-27 | ポリプラスチックス株式会社 | 回路形成用２色成形品 |
| US5534588A (en) | 1994-05-24 | 1996-07-09 | Alliedsignal Inc. | Room temperature vulcanizable silicone compositions employing phenyl substituted tris-functional ketoxime silanes |
| US5674937A (en) | 1995-04-27 | 1997-10-07 | Dow Corning Corporation | Elastomers from silicone emulsions having self-catalytic crosslinkers |
| JPH0955125A (ja) | 1995-08-15 | 1997-02-25 | Fujikura Ltd | 耐火電線 |
| US6051642A (en) | 1997-09-15 | 2000-04-18 | General Electric Company | Silicone composition with improved high temperature tolerance |
| US5972512A (en) * | 1998-02-16 | 1999-10-26 | Dow Corning Corporation | Silicone resin composites for fire resistance applications and method for fabricating same |
| US6084002A (en) * | 1999-02-02 | 2000-07-04 | Dow Corning Corporation | Flame retardant silicone foams |
-
1999
- 1999-02-02 US US09/241,474 patent/US6239378B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-01-31 DE DE60014598T patent/DE60014598T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-31 CN CNB008033692A patent/CN1177330C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-01-31 AT AT00914470T patent/ATE279011T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-01-31 CA CA002362066A patent/CA2362066A1/en not_active Abandoned
- 2000-01-31 AU AU35856/00A patent/AU3585600A/en not_active Abandoned
- 2000-01-31 JP JP2000597813A patent/JP2002536504A/ja active Pending
- 2000-01-31 WO PCT/US2000/002472 patent/WO2000046817A1/en active IP Right Grant
- 2000-01-31 EP EP00914470A patent/EP1161758B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-31 ES ES00914470T patent/ES2226799T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-31 KR KR1020017009678A patent/KR100618440B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60014598D1 (de) | 2004-11-11 |
| JP2002536504A (ja) | 2002-10-29 |
| CA2362066A1 (en) | 2000-08-10 |
| US6239378B1 (en) | 2001-05-29 |
| DE60014598T2 (de) | 2006-02-23 |
| WO2000046817A1 (en) | 2000-08-10 |
| EP1161758A1 (en) | 2001-12-12 |
| ATE279011T1 (de) | 2004-10-15 |
| EP1161758B1 (en) | 2004-10-06 |
| CN1339164A (zh) | 2002-03-06 |
| CN1177330C (zh) | 2004-11-24 |
| AU3585600A (en) | 2000-08-25 |
| KR20010093304A (ko) | 2001-10-27 |
| KR100618440B1 (ko) | 2006-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2226799T3 (es) | Composiciones de caucho de silicona curable con una resistencia a la llama mejorada. | |
| JP4717218B2 (ja) | 耐火性熱可塑性シリコーン加硫ゴム | |
| JP6426727B2 (ja) | 電気ワイヤ又は電気ケーブルの製造に特に利用し得る熱加硫性ポリオルガノシロキサン組成物 | |
| Hamdani et al. | Flame retardancy of silicone-based materials | |
| KR100674035B1 (ko) | 내화성 실란트 조성물 | |
| KR102043429B1 (ko) | 실리콘 고무 조성물 및 그 경화물 | |
| CA2518233C (en) | A silicone composition useful in flame retardant applications | |
| EP2834312B1 (en) | Protecting substrates against damage by fire | |
| KR100560090B1 (ko) | 화재발생시에 기능을 유지한 케이블 또는 프로파일의제조용 실리콘 러버 조성물 | |
| KR102332128B1 (ko) | 배터리 열 폭주 지연용 실리콘 스폰지 패드와 이를 포함하는 배터리 팩 | |
| GB2360780A (en) | Silicone Rubber Composition containing Wollastonite | |
| KR20110018872A (ko) | 실리콘 고무 조성물 | |
| KR100235543B1 (ko) | 가교시켜 내염성 엘라스토머를 얻을 수 있는 오르가노폴리실록산 조성물 | |
| JPH0616939A (ja) | シリコーンエラストマー組成物及びその製造方法 | |
| JP2003007144A (ja) | 平形ケーブル | |
| JP2024513582A (ja) | 組成物及びそれを用いた絶縁部材の形成方法 | |
| JP2001310977A (ja) | 難燃性ポリオレフィン樹脂組成物、その製造方法および難燃性ケーブル | |
| JP2020190307A (ja) | 断熱材 |