ES2292918T3

ES2292918T3 - Composicion aislante para un cable electrico de seguridad.

Info

Publication number: ES2292918T3
Application number: ES03290735T
Authority: ES
Inventors: Christelle David; Jean-Noel Demay; Michel Gardelein; Martine Lejeune
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2008-03-16
Anticipated expiration: 2023-03-21
Also published as: ATE373864T1; FR2837614B1; CN1316510C; FR2837614A1; DE60316373D1; KR20030076432A; US20030199623A1; DE60316373T2; KR100963609B1; DK1347464T3; EP1347464A1; EP1347464B1; CN1447344A

Abstract

Composición aislante eléctricamente resistente a una temperatura elevada (T) y que presenta igualmente un buen comportamiento mecánico a esta temperatura, que incluye un primer componente constituido de un polímero orgánico, de temperatura de descomposición inferior a dicha temperatura (T), un segundo componente constituido de una carga cerámica fusible de temperatura de fusión inferior a dicha temperatura (T), y estando presente a razón de 5 a 50 partes en peso por 100 partes en peso de polímero, de un tercer componente constituido de una carga refractaria, de temperatura de fusión superior a dicha temperatura (T), caracterizada porque dicha carga refractaria se elige entre el óxido de magnesio, la mica moscovita y sus mezclas.

Description

Composición aislante para una cable eléctrico de seguridad.

La presente invención se refiere a una composición aislante para cable eléctrico de seguridad, resistente al fuego.

Tal cable eléctrico tiene como propiedad seguir funcionando durante un tiempo definido por las normas de ensayos al fuego, y esto con toda seguridad para su medioambiente. La capa de materia aislante que rodea el conductor debe, por lo tanto, conservar su carácter aislante en una gama de temperaturas, de 20 a 1100ºC, y presentar una cohesión mecánica suficiente de sus cenizas.

En el documento de solicitud de patente internacional nº WO 98/43251 se describe una composición conocida de capa aislante resistente al fuego.

Esta capa aislante comprende un primer componente constituido de caucho de silicona o de un monómero o polímero de etileno y de propileno, de un segundo componente constituido de una carga cerámica fusible y de un tercer componente constituido de un óxido refractario.

En este documento de patente anterior, se propone más precisamente utilizar como primero componente el etileno-propileno terpolímero o el etileno-propileno dienomonómero. Se emplea igualmente una tasa de carga cerámica fusible importante, pudiendo alcanzar más de 200 partes en peso para 100 partes en peso de polímero.

Tal composición plantea varios problemas técnicos.

El primer componente, caucho de silicona o monómero o polímero de etileno y de propileno, requiere un tratamiento por reticulación peróxida.

Por otra parte, si la carga cerámica fusible permite la formación de un vidrio que garantiza el comportamiento al fuego del aislante, resulta que su demasiado importante contenido es perjudicial para las calidades de aislamiento eléctrico del aislante. Una tasa de carga demasiado importante es igualmente un inconveniente para que la composición sea extrudable y reticulable.

Resulta que mezclas con alto contenido en carga y en peróxido conducen a una composición de elevada viscosidad y a un autocalentamiento importante durante la mezcla de los componentes, implicando la descomposición precoz del peróxido y la aparición de un fenómeno de calcinación, reticulando la composición parcialmente en el mezclador. Este fenómeno de calcinación puede también ocurrir durante la extrusión como consecuencia de un autocalentamiento mecánico demasiado elevado como consecuencia de la alta viscosidad de la composición.

La invención resuelve estos problemas, garantizando un compromiso óptimo entre las propiedades de aislamiento térmico y de aislamiento eléctrico del aislante y, para ello, propone una composición aislante eléctricamente, resistente a una temperatura elevada T, que incluye un primer componente constituido de un polímero orgánico, de temperatura de descomposición inferior a dicha temperatura T, un segundo componente constituido de una carga cerámica fusible, de temperatura de fusión inferior a dicha temperatura T, y de un tercer componente constituido de una carga refractaria, de temperatura de fusión superior a dicha temperatura T, caracterizada porque la tasa de carga cerámica fusible es igual o inferior a 50 partes en peso por 100 partes en peso de polímero.

Esta temperatura elevada T es ventajosamente la temperatura máxima del ensayo al fuego, lo que representa 1100ºC.

Según un modo de realización preferido, dicho polímero es copolímero de etileno.

Ventajosamente, dicho polímero es copolímero etileno-octeno o una mezcla a base de copolímero etileno-octeno.

Preferentemente, dicha carga cerámica fusible se elige entre el óxido de boro (B_{2}O_{3}), los boratos de zinc (4 ZnO B_{2}O_{3} H_{2}O o 2 ZnO 3 B_{2}O_{3} 3,5H_{2}O) y los fosfatos de boro (BPO_{4}) anhidros o hidratados o una mezcla de estos componentes. Esta carga cerámica fusible tiene un punto de fusión inferior a 500ºC y da lugar a un vidrio bajo el efecto de la temperatura.

Preferentemente, dicha carga refractaria se elige entre el óxido de magnesio MgO y la mica moscovita (6 SiO_{2} - 3 Al_{2}O_{3} - K_{2}O - 2 H_{2}O) o una mezcla de estas cargas.

La composición se realiza bien sea por mezcla termoplástica, o bien por reticulación silano por ejemplo por técnica Sioplas. En este último caso, el borato de zinc es más conveniente como carga cerámica fusible. Esta reticulación es más ligera en equipamiento y permite velocidades de extrusión más elevadas que la reticulación por peróxido. Además, tal reticulación no ejerce presión sobre los componentes del cable ya que se realiza a la presión atmosférica o a muy baja presión de vapor de agua contrariamente a la reticulación al peróxido que se realiza clásicamente bajo tubo vapor a presión elevada.

Hay que tener en cuenta que el empleo como primer componente de un polímero completamente degradable permite obtener por la elección de la carga refractaria una relación del coeficiente de dilatación del metal que forma el conductor y del coeficiente de dilatación de la carga próxima a 1. Como ejemplo, sobre una gama de 20 a 1000ºC, el coeficiente de dilatación de la sílice es de 4.10^{-6}ºC^{-1}, el del cobre es de 18.10^{-6}ºC^{-1} y el del óxido de magnesio de 12 a 14.10^{-6}ºC^{-1}. Un cable de aislamiento cargado de óxido de magnesio tendrá por lo tanto un comportamiento mecánico mejor que un cable cargado de sílice a raíz de la descomposición de caucho de silicona.

Esta composición sigue siendo aislante eléctricamente sobre una amplia gama de temperaturas, alrededor de 20ºC a 1100ºC, y garantiza, por lo tanto, el mantenimiento del aislamiento del conductor en condiciones de incendio transformándose en capa de cerámica dura. Durante la utilización corriente del cable eléctrico revestido de una capa constituida de dicha composición, es decir, a temperatura ambiente, es el polímero que garantiza el aislamiento del conductor y confiere el comportamiento mecánico y la flexibilidad del cable. Durante altas temperaturas, en particular en caso de incendio, el polímero es completamente degradado; es por lo tanto la carga refractaria presente que toma el relevo en término de aislamiento eléctrico formando, por sinterización gracias al vidrio formado por la carga cerámica fusible, una capa cerámica dura y aislante alrededor del conductor.

La composición conforme a la invención se fabrica por ejemplo en mezclador interno con una etapa suplementaria de premezcla de las cargas minerales entre sí por medio de un mezclador de palas, con el fin de obtener una distribución homogénea de la carga cerámica fusible en el seno de la carga refractaria también cerámica tal como el óxido de magnesio y así aumentar la cohesión de la capa de cerámica.

\vskip1.000000\baselineskip

Según un primer modo de realización específico preferido, la composición comprende:

\bullet: 100 partes en peso de copolímero etileno-octeno,

\bullet: 100 a 200 partes en peso de óxido de magnesio,

\bullet: 5 a 50 partes en peso de óxido de boro o borato de zinc o de fosfato de boro, y

\bullet: 5 a 150 partes en peso de otras cargas y agentes de aplicación y de protección.

Habida cuenta de la fuerte refractariedad del óxido de magnesio cuya temperatura de fusión es de aproximadamente 2800ºC, es preferible utilizar un óxido muy fundente, tal como el óxido de boro, que humecta los granos de magnesio y facilita su sinterización durante el incendio.

\vskip1.000000\baselineskip

Según un segundo modo de realización específico preferido, la composición comprende:

\bullet: 100 partes en peso de copolímero etileno-octeno,

\bullet: 100 a 200 partes en peso de mica moscovita,

\bullet: 5 a 50 partes en peso de fosfato de boro o borato de zinc, y

La invención se refiere también a un cable eléctrico que incluye al menos un conductor 1 revestido de una primera capa 2 interna de aislante y de una segunda capa 3 externa de aislante, estando dicha primera capa 2 constituida de una composición según el primer modo de realización específico anterior, que presenta propiedades de aislamiento eléctrico especialmente elevadas, y estando la segunda capa 3 constituida de una composición según el segundo modo de realización específico.

Este cable incluye, por lo tanto, un aislamiento de dos capas. La primera capa 2 en contacto con el conductor 1, por ejemplo de cobre, garantiza el aislamiento eléctrico durante una subida de temperatura y la segunda capa 3 externa garantiza el comportamiento mecánico a las altas temperaturas formando una corteza dura alrededor del conductor.

Estas dos capas están ventajosamente coextruidas.

A título indicativo se precisan a continuación algunos ejemplos de composiciones aislantes conformes a la invención:

\ding{226} Composiciones a base de mica

1

\ding{226} Composiciones a base de óxido de magnesio (MgO)

3

Claims

1. Composición aislante eléctricamente resistente a una temperatura elevada (T) y que presenta igualmente un buen comportamiento mecánico a esta temperatura, que incluye un primer componente constituido de un polímero orgánico, de temperatura de descomposición inferior a dicha temperatura (T), un segundo componente constituido de una carga cerámica fusible de temperatura de fusión inferior a dicha temperatura (T), y estando presente a razón de 5 a 50 partes en peso por 100 partes en peso de polímero, de un tercer componente constituido de una carga refractaria, de temperatura de fusión superior a dicha temperatura (T), caracterizada porque dicha carga refractaria se elige entre el óxido de magnesio, la mica moscovita y sus mezclas.

2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque la carga refractaria está presente a razón de 100 a 200 partes en peso por 100 partes en peso de polímero.

3. Composición según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque dicho polímero es copolímero de etileno.

4. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho polímero es un copolímero de etileno-octeno o una mezcla a base de copolímero etileno-octeno.

5. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se realiza por reticulación silano.

6. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha carga cerámica fusible se elige entre el óxido de boro, los boratos de zinc y los fosfatos de boro o una mezcla de estos componentes.

7. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende:

-: 100 partes en peso de copolímero etileno-octeno o una mezcla a base de copolímero etileno-octeno,

-: 100 a 200 partes en peso de óxido de magnesio,

-: 5 a 50 partes en peso de óxido de boro o de borato de zinc o de fosfato de boro, y

-: 5 a 150 partes en peso de otras cargas y agentes de aplicación y de protección.

8. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque comprende:

-: 100 a 200 partes en peso de mica moscovita,

-: 5 a 50 partes en peso de fosfato de boro o de borato de zinc,

9. Cable eléctrico que incluye al menos un conductor (1) revestido de una primera capa (2) interna de aislante y de una segunda capa (3) externa de aislante caracterizado porque dicha primera capa (2) está constituida por una composición según la reivindicación 7 y la segunda capa (3) está constituida por una composición según la reivindicación 8.