ES2325082T3 - Cable de alimentacion o de comunicacion con una capa de polimero retardante de llama. - Google Patents
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Abstract
Hilo de conducción o automotriz que consiste en un núcleo conductor interno rodeado de una capa retardante de la llama compuesta de una composición polimérica en un proceso continuo, cuya composición comprende (A) un copolímero de olefina polar, (B) un compuesto que contiene grupos silicona, y (C) una sustancia de carga inorgánica que no es ni un hidróxido ni un compuesto hidratado, en la que la proporción de la MFR 2 medida bajo una carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC del componente (A) con respecto a la MFR2 medida bajo una carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC de la composición es superior a 3,5, y el hilo tiene una longitud de, como mínimo, 100 m.
Description
Cable de alimentación o de comunicación con una
capa de polímero retardante de llama.
La presente invención se refiere a un cable o
hilo de alimentación o de comunicaciones, en particular a un hilo
de conducción y/o automotriz, con una capa de polímero formada de
una composición retardante de llama que comprende un copolímero de
olefina polar, un compuesto que contiene un grupo silicio y una
sustancia de carga inorgánica que no es ni un hidróxido ni un
compuesto hidratado. Además, la presente invención se refiere a un
proceso para la producción de dicho cable o hilo de alimentación o
de comunicaciones, en particular un hilo de conducción o
automotriz, y a la utilización de dicha composición de polímero
retardante de llama para la producción de un cable o hilo de
alimentación o de comunicaciones, en particular un hilo de
conducción y/o automotriz.
Las poliolefinas son materiales inherentemente
combustibles. Sin embargo, en muchas aplicaciones se requiere
resistencia a la llama, tales como cables e hilos en las industrias
de la Electrónica y la Electricidad. Se conoce que para obtener
polímeros de olefinas con una resistencia a la llama mejorada se
incorporan aditivos específicos en el polímero, tales como
sustancias químicas de base halógeno, sustancias químicas de base
fosfato o compuestos inorgánicos de hidróxido/hidratados. Cada uno
de estos aditivos tiene sus propias deficiencias, tales como la
incompatibilidad con la poliolefina, la necesidad de niveles de
carga elevada que conduce a propiedades mecánicas malas y escasa
procesabilidad, la presencia o emisión de compuestos dañinos,
tóxicos o, en cualquier caso, indeseables, y costes elevados.
Por ejemplo, tal como se describe en EP 0 393
959 ó WO 98/12253, una composición polimérica retardantes de la
llama puede comprender un compuesto que contiene grupos silicio, una
sustancia de carga inorgánica que no es un hidróxido o un compuesto
sustancialmente hidratado y una matriz de polímeros orgánicos que
comprende habitualmente un acrilato o acetato. El retardo de la
llama de dichas composiciones se basa en efectos sinérgicos entre
estos tres componentes que en el caso de quema conduce a la
formación de una capa de carbón físicamente y firmemente estable
que protege al polímero de más combustión. Los compuestos basados en
dichas composiciones muestran habitualmente un buen retardo de la
llama, por ejemplo, en el método de la prueba del índice de oxígeno
limitante (LOI) según la ISO
4589-A-IV. Sin embargo, aún es
necesario mejorar estas composiciones en cuanto a ciertas
propiedades retardantes de llama, incluyendo el rendimiento en la
prueba de quemado de un hilo individual, propiedades de procesado y
propiedades mecánicas, tales como resistencia a la abrasión, en
particular con respecto a su aplicación en hilos de conducción y/o
automotrices.
Los hilos de conducción y/o automotrices son
cables que aparte de un núcleo conductor y una capa de piel delgada
opcional sólo comprenden un capa de polímero. Por consiguiente, esta
capa debe cumplir diversas funciones a la vez, que, por ejemplo, en
cables de voltaje medio y elevado se satisfacen mediante capas
separadas. Estas funciones comprenden las de una capa de
aislamiento y una carcasa de protección exterior.
Los cables de alimentación diferentes de los
hilos de conducción o automotrices, en particular cables de voltaje
medio y elevado, y cables de comunicaciones, además de la capa
retardante de la llama comprenden capas adicionales, por ejemplo,
una capa aislante.
Una composición polimérica utilizada para la
producción de un cable o hilo de alimentación o de comunicaciones,
en particular un hilo de conducción o automotriz, debe cumplir a la
vez diversos requisitos exigentes, incluyendo un comportamiento de
aislamiento bueno, propiedades mecánicas buenas, en particular una
resistencia a la abrasión buena, propiedades retardantes de la
llama buenas, en particular un buen rendimiento en la prueba de
quemado de un hilo individual según EN 60332-1 y un
comportamiento de goteo bueno, y propiedades de procesado
buenas.
Opcionalmente, la capa de conducción o
automotriz puede tener además una capa de piel que puede estar
coloreada. Sin embargo, dicha capa de piel no contribuye en ningún
grado significativo en satisfacer los requisitos y cumplir las
funciones de la única capa de polímero de un hilo de conducción o
automotriz descrita anteriormente.
Por tanto, un objetivo de la presente invención
es dar a conocer una composición polimérica retardante de la llama
con un retardo de la llama mejorado y, a la vez, buenas propiedades
mecánicas, en particular la abrasión, y un comportamiento de
procesado bueno para su uso en un cable o hilo de alimentación o de
comunicaciones, en particular en un hilo de conducción o
automotriz.
Se ha observado sorprendentemente que los
objetivos de la presente invención se pueden conseguir de manera
simultánea mediante la utilización de una composición polimérica
para la producción de una capa retardante de la llama que comprende
un copolímero de olefina polar y en el que la proporción de la
MFR_{2} medida bajo una carga de 2,16 kg y a una temperatura de
190ºC de dicho copolímero de olefina con respecto a la MFR_{2}
medida bajo una carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC de la
composición es superior a 3,5.
Por lo tanto, la presente invención en una
primera realización da a conocer un hilo de conducción o automotriz
que consiste en un núcleo conductor interno rodeado de una capa
retardante de la llama compuesta de una composición polimérica en
un proceso continuo, cuya composición comprende
- (A)
- un copolímero de olefina polar,
- (B)
- un compuesto que contiene grupos silicona, y
- (C)
- una sustancia de carga inorgánica que no es ni un hidróxido ni un compuesto hidratado,
en la que
la proporción de la MFR_{2} medida bajo una
carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC del componente (A)
con respecto a la MFR_{2} medida bajo una carga de 2,16 kg y a una
temperatura de 190ºC de la composición es superior a 3,5, y el hilo
tiene una longitud de, como mínimo, 100 m.
\vskip1.000000\baselineskip
La característica de que la capa retardante de
la llama se haya fabricado en un proceso continuo y que la longitud
del hilo sea de, como mínimo, 100 m, significa que el cable se ha
fabricado en una instalación a escala industrial para fines
comerciales y no solamente, por ejemplo, con fines de prueba en una
línea de extrusión de laboratorio. Preferentemente, la longitud del
hilo es de, como mínimo, 500 m y más preferentemente, la longitud es
de, como mínimo, 1000 m.
La presente invención en una segunda realización
da a conocer un cable o hilo de alimentación o de comunicaciones
que comprende una capa retardante de la llama compuesta de una
composición polimérica que comprende
- (A)
- un copolímero de olefina polar,
- (B)
- un compuesto que contiene grupos silicona, y
- (C)
- una sustancia de carga inorgánica que no es ni un hidróxido ni un compuesto hidratado,
en la que
la proporción de la MFR_{2} medida bajo una
carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC del componente (A)
con respecto a la MFR_{2} medida bajo una carga de 2,16 kg y a una
temperatura de 190ºC de la composición es superior a 3,5, y el
cable o hilo comprende además, como mínimo, una capa adicional.
\vskip1.000000\baselineskip
La capa o capas adicionales del cable o hilo de
esta realización están presentes adicionalmente a la capa
retardante de la llama. Preferentemente, la capa adicional presente
en el cable o hilo es una capa polimérica.
En cables o hilos de comunicación, normalmente
está presente, como mínimo, una capa de aislamiento como capa
adicional. Dichas capas de aislamiento están compuestas normalmente
de un material polimérico sin aditivos retardantes de la llama.
En cables o hilos de alimentación, normalmente
está presente una carcasa protectora externa como capa adicional.
Dichas carcasas están compuestas normalmente de un material
polimérico y pueden contener también aditivos retardantes de la
llama. Además, frecuentemente también esta presente una capa de
aislamiento en cables o hilos de alimentación que pueden comprender
o no aditivos retardantes de la llama.
La composición polimérica utilizada en cualquier
realización de la presente invención para la preparación de la capa
retardante de la llama está preferiblemente completamente libre de
cualquier compuesto que contenga halógenos.
El hilo o cable según cualquier realización de
la presente invención muestra un retardo de la llama mejorado ya
que pasa la prueba de quemado de un hilo individual y muestra
propiedades de goteo mejoradas. A la vez, el hilo o cable muestra
una resistencia a la abrasión y propiedades de procesado
superiores.
El objetivo del método de prueba EN
60332-1 (prueba de quemado de un hilo individual) es
determinar la resistencia a la propagación de la llama para cables
verticales individuales. El cable (600 mm) se instala en una
posición vertical y se aplica una llama de 1 kW producida mediante
un quemador de propano sobre la muestra de cable en un ángulo de
45º a 475 mm del soporte superior del cable. La distancia entre el
soporte inferior y superior debería ser de 550 mm. Para cables que
tienen un diámetro externo inferior a 25 mm, la llama se aplica
durante 60 segundos. A efectos de completar la prueba, la llama
debería extinguirse después de retirar la llama del quemador de
propano y no debería verse carbonización en 50 mm desde el soporte
superior y por debajo de 540 mm.
En la primera realización de la presente
invención la capa retardante de la llama tiene preferentemente un
grosor de 0,1 a 4 mm.
Además, en esta realización el hilo tiene además
preferentemente una capa externa de piel con un grosor máximo de
0,4 mm.
Preferentemente, la capa externa de piel está
fabricada de una composición polimérica de base poliolefinas sin
halógeno.
Además, en el hilo según la primera realización
de la presente invención el área conductora es de 0,1 a 400
mm^{2}.
En la segunda realización de la presente
invención, el cable o hilo de alimentación o de comunicaciones se
produce preferentemente en un proceso continuo y tiene una longitud
de, como mínimo, 100 m, más preferentemente de, como mínimo, 500 m
y lo más preferente de, como mínimo, 1000 m.
Además, preferentemente en esta realización, el
grosor de la capa de polímero retardante de la llama en el hilo es
de 0,1 a 50 mm.
Más preferentemente, el grosor de la capa
aislante es de 0,3 a 4 mm.
Aún más preferentemente en esta realización, el
área del núcleo interno que consiste en los conductores eléctricos
y de señal es preferentemente de 0,3 a 400 mm^{2} de diámetro.
A continuación, se describen las características
preferentes del cable o hilo de ambas realizaciones descritas
anteriormente.
Preferentemente, la capa retardante de la llama
se fabrica mediante la extrusión de la composición polimérica que
comprende los componentes (A) a (C). Preferentemente, la capa
retardante de la llama se extruye con una velocidad lineal de, como
mínimo, 20 m/min.
Además, es preferente que la capa retardante de
la llama se extruya con una presión de, como mínimo, 50 a 500
bar.
En la composición según la presente invención,
pueden variar la elección y la composición de copolímero (A) de
olefina polar. Naturalmente, el copolímero (A) de olefina polar
también puede comprender una mezcla de diferentes polímeros de
olefinas.
El componente (A) está formado por copolímeros
de olefinas, preferentemente etileno. Se incluyen, por ejemplo,
homopolímeros o copolímeros de etileno, propileno y buteno y
polímeros de butadieno o isopreno. Entre los copolímeros de etileno
adecuados se incluyen polietileno de baja densidad, polietileno
lineal de baja, media o alta densidad y polietileno de muy baja
densidad. Ente los copolímeros de etileno adecuados se incluyen
aquellos con alfa-olefinas C_{3} a C_{20},
acrilatos de alquilo C_{1} a C_{6}, metacrilatos de alquilo
C_{1} a C_{6,} ácidos acrílicos, ácidos metacrílicos y acetatos
de vinilo. Ejemplos preferentes de alfa-olefinas de
alquilo son propileno, 1-buteno,
4-metil-1-penteno,
1-hexeno y 1-octeno.
También se pueden utilizar polímeros
reticulables de silano, es decir, polímeros preparados utilizando
monómeros de silano insaturados que tienen grupos hidrolizables
capaces de reticularse mediante hidrólisis y condensación para
formar grupos silanol en presencia de agua y, opcionalmente, un
catalizador para la condensación de silanol.
El componente (A) de la composición de la
presente invención comprende, preferentemente consiste en, un
copolímero de olefina polar.
Los grupos polares se definen como grupos
funcionales que comprenden, como mínimo, un elemento diferente de
carbono e hidrógeno.
Preferentemente, el contenido del comonómero del
copolímero de olefinas es de 2 a 40% en peso, más preferente de 4 a
20% en peso y lo más preferente, de 6 a 12% en peso.
Más preferentemente, el copolímero polar es un
copolímero olefina/acrilato, preferentemente etileno/acrilato, y/o
olefina/acetato, preferentemente etileno/acetato.
Más preferentemente, el copolímero polar
comprende un copolímero de una olefina, preferentemente etileno,
con uno o más comonómeros seleccionados entre acrilatos de alquilo
C_{1} a C_{6}, metacrilatos de alquilo C_{1} a C_{6,}
ácidos acrílicos, ácidos metacrílicos y acetato de vinilo. El
copolímero también puede contener estructuras ionoméricas (como en,
por ejemplo, los tipos Surlyn de DuPont).
Más preferentemente, el polímero polar comprende
un copolímero de etileno con alquilo C_{1} a C_{4}, tal como
metilo, etilo, propilo o butilo, acrilatos o acetato de vinilo.
Más preferentemente, el polímero polar comprende
un copolímero de una olefina, preferentemente etileno, con un
copolímero acrílico, tal como un copolímero de etileno y ácido
acrílico y un copolímero de etileno y ácido metacrílico.
Además de etileno y los comonómeros definidos,
los copolímeros pueden contener también monómeros adicionales. Por
ejemplo, se pueden utilizar terpolímeros entre acrilatos o
metacrilatos y ácido acrílico o ácido metacrílico, o acrilatos o
metacrilatos con vinil silanos, o acrilatos o metacrilatos con
siloxano, o ácido acrílico o ácido metacrílico con siloxano.
El copolímero polar se puede fabricar mediante
la copolimerización del polímero, por ejemplo olefina, monómeros
con comonómeros polares, pero también puede ser un polímero
injertado, por ejemplo una poliolefina, en la que uno o más de los
comonómeros se injerta en el esqueleto del polímero, como, por
ejemplo, polietileno o polipropileno injertado con anhídrido de
ácido acrílico o ácido maleico.
En una realización particularmente preferente,
el componente (A) de la composición polimérica utilizada para la
capa retardante de la llama comprende, preferentemente se compone,
como mínimo, de un 25% en peso, más preferentemente, como mínimo,
un 35% en peso, y lo más preferente, consiste en un copolímero o una
mezcla de copolímeros de una olefina, preferentemente etileno, con
uno o más comonómeros seleccionados del grupo de ácidos acrílicos
no sustituidos o sustituidos según la fórmula (I):
en la que R es H o un sustituyente
orgánico, preferentemente R es H o un sustituyente
hidrocarbonado.
\vskip1.000000\baselineskip
Más preferentemente, el tipo de comonómero se
selecciona del grupo de ácido acrílico según la fórmula (I), en la
que R es H o un grupo alquilo, aún más preferentemente R es H o un
sustituyente alquílico de C_{1} a C_{6}.
Se prefiere de manera particular que el tipo de
comonómero se seleccione entre ácido acrílico y ácido metacrílico,
y lo más preferente el comonómero es ácido metacrílico.
Estos copolímeros se pueden reticular después de
la extrusión, por ejemplo, mediante radiación. También se pueden
utilizar polímeros reticulables de silano, es decir, polímeros
preparados utilizando monómeros de silano insaturados que tienen
grupos hidrolizables capaces de reticularse mediante hidrólisis y
condensación para formar grupos silanol en presencia de agua y,
opcionalmente, un catalizador para la condensación a silanol.
Además de olefina, preferentemente etileno,
monómeros y los comonómeros definidos anteriormente, los copolímeros
también pueden contener monómeros adicionales. Por ejemplo, se
pueden utilizar terpolímeros con comonómeros de
alfa-olefina adicionales diferentes, tales como
propileno, 1-buteno,
4-metil-1-penteno,
1-hexeno y 1-octeno, o con vinil
silanos y/o vinil siloxano.
El copolímero (A) se puede fabricar mediante la
copolimerización de monómeros de olefina con los comonómeros
descritos anteriormente, pero también puede ser un polímero
injertado, por ejemplo, una poliolefina en la que uno o más de los
comonómeros se injertan en el esqueleto del polímero, como por
ejemplo, polietileno injertado en ácido acrílico o ácido
metacrílico.
Se prefiere que el componente (A) del polímero
esté presente en una composición en una cantidad de 30 al 70% en
peso, más preferente del 40 al 70% en peso del total de la
composición.
La composición retardante de la llama utilizada
en el hilo según la presente invención comprende además un
compuesto (B) que contiene grupos silicona.
En una realización preferente de la composición
de la presente invención, el componente (B) es un fluido de
silicona o una goma, o una olefina, preferentemente etileno,
copolímero que comprende, como mínimo, un comonómero que contiene
grupos silicona, o una mezcla de cualquiera de estos compuestos.
Preferentemente, dicho comonómero es un
vinilpolisiloxano, como, por ejemplo, un vinil
polibishidrocarbilsiloxano insaturado.
Los fluidos de silicona y gomas adecuados para
su uso en las presentes invenciones son conocidos e incluyen, por
ejemplo, polímeros organopolisiloxanos que comprenden unidades
siloxi combinadas químicamente seleccionadas del grupo que consiste
en unidades R_{3}SiO_{0,5}, R_{2}SiO, R^{1}SiO_{1,5},
R^{1}R_{2}SiO_{0,5}, RR^{1}SiO, R^{1}_{2}SiO,
RSiO_{1,5} y SiO_{2} y mezclas de las mismas, en las que cada R
representa independientemente un radical hidrocarburo monovalente
saturado o insaturado y cada R^{1} representa un radical, tal
como R o un radical seleccionado del grupo que consiste en radicales
hidrógeno, hidroxilo, alcoxi, arilo, vinilo o alilo.
El organopolisiloxano tiene preferentemente un
peso molecular promedio en número M_{n} de aproximadamente 10 a
10.000.000. Las mediciones de la distribución de pesos moleculares
(MWD) se realizaron utilizando GPC. Se utilizó CHCl_{3} como
disolvente. Se utilizaron un equipo de columnas
Shodex-Mikrostyragel (10^{5}, 10^{4}, 10^{3},
100 \ring{A}), un detector RI y una calibración con poliestireno
para NMWD. Las pruebas de GPC se realizaron a temperatura
ambiente.
El fluido de silicona o goma pueden contener
sustancias de carga de humo de sílice del tipo utilizado
habitualmente para endurecer las gomas de silicona, por ejemplo,
hasta el 50% en peso.
\newpage
Los copolímeros de una olefina, preferentemente
etileno, y, como mínimo, un comonómero que contiene grupos silicona
son preferentemente un vinil polibishidrocarbilsiloxano insaturado o
un hidrocarbil siloxano modificado con acrilato o metacrilato según
las fórmulas (II) y (III):
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
en las que tanto en (II) como en
(III) n = 1 a 1000,
y
R y R' son, independientemente, vinilo, alquilo
ramificado o no ramificado, con 1 a 10 átomos de carbono, arilo con
6 ó 10 átomos de carbono; alquil arilo con 7 a 10 átomos de carbono;
o aril alquilo con 7 a 10 átomos de carbono. R'' es hidrógeno o una
cadena alquílica.
\vskip1.000000\baselineskip
Dichos compuestos se describen, por ejemplo, en
WO 98/12253, el contenido del cual se incluye en la presente
invención como referencia.
Preferentemente, el componente (B) es
polidimetilsiloxano, que tiene preferentemente un M_{n} de
aproximadamente 1.000 a 1.000.000, más preferentemente de 200.000 a
400.000 y/o un copolímero de etileno y vinil polidimetilsiloxano.
Estos componentes (B) son preferentes debido a su disponibilidad
comercial.
El término "copolímero", tal como se
utiliza en la presente invención, pretende incluir copolímeros
fabricados mediante la copolimerización o mediante el injerto de
monómeros en un esqueleto de polímero.
Se prefiere que el compuesto (B) que contiene
grupos silicona esté presente en la composición en una cantidad de
0,5 a 40%, más preferentemente de 0,5 a 10% y aún más
preferentemente de 1 a 5% en peso de la composición total.
Además, se prefiere que el compuesto que
contiene grupos silicona se añada en una cantidad, de manera que la
cantidad de grupos silicona en la composición total sea de 1 a 20%
en peso, más preferentemente de 1 a 10% en peso.
El componente (C) de la composición polimérica
retardante de la llama del hilo según la presente invención
comprende todos los materiales de carga conocidos en la técnica. El
componente (C) puede comprender también una mezcla de cualquiera de
dichos materiales de carga. Los ejemplos para dichos materiales de
carga son óxidos y carbonatos de aluminio, magnesio, calcio y/o
bario.
Preferentemente, el componente (C) comprende un
compuesto inorgánico de un metal de los grupos 1 a 13, más
preferentemente los grupos 1 a 3, aún más preferentemente los grupos
1 y 2 y lo más preferente el grupo 2 de la Tabla Periódica de los
Elementos.
La numeración de los grupos químicos, tal como
se utiliza en la presente invención, está en concordancia con el
sistema de la IUPAC en el que los grupos del sistema periódico de
los elementos se numeran de 1 a 18.
El componente (C) de carga inorgánico comprende
un compuesto que no es ni hidróxido, ni un compuesto hidratado,
preferentemente comprende un compuesto seleccionado entre
carbonatos, óxidos y sulfatos, y lo más preferente comprende un
carbonato.
Los ejemplos preferentes de dichos compuestos
son carbonato de calcio, óxido de magnesio y huntita
Mg_{3}Ca
(CO_{3})_{4}, siendo un ejemplo particularmente preferente el carbonato de calcio.
(CO_{3})_{4}, siendo un ejemplo particularmente preferente el carbonato de calcio.
Aunque la sustancia de carga inorgánica (C) no
sea un hidróxido, puede contener pequeñas cantidades de hidróxido,
habitualmente inferior de un 5% en peso de la sustancia de carga,
preferentemente inferior de un 3% en peso. Por ejemplo, puede haber
pequeñas cantidades de hidróxido de magnesio en el óxido de
magnesio. Además, aunque la sustancia de carga (C) no sea un
compuesto hidratado, puede contener pequeñas cantidades de agua,
habitualmente inferior de un 3% en peso de la sustancia de carga,
preferentemente inferior de un 1% en peso. Sin embargo, lo más
preferente es que el componente (C) esté completamente libre de
hidróxido y/o agua.
Preferentemente, el componente (C) de la
composición polimérica retardante de la llama de la invención
comprende un 50% en peso o más de carbonato de calcio y más
preferentemente está compuesta sustancialmente completamente de
carbonato de calcio.
La sustancia de carga inorgánica puede
comprender una sustancia de carga que ha sido tratada en la
superficie con un organosilano, un polímero, un ácido carboxílico o
una sal, etc. para ayudar a procesar y disponer de una mejor
dispersión de la sustancia de carga en el polímero orgánico. Dichos
recubrimientos habitualmente no componen más de un 3% en peso de la
sustancia de carga.
Preferentemente, las composiciones según la
presente invención contienen menos de un 3% en peso de los
recubrimientos de sales organometálicas o polímeros.
Se prefiere que la sustancia de carga inorgánica
(C) esté presente en la composición en una cantidad de más de un
10% en peso, más preferentemente de un 20% en peso o más, aún más
preferentemente de un 25% en peso o más.
Se prefiere además que la sustancia de carga
inorgánica (C) esté presente en la composición en una cantidad de
hasta un 70% en peso, más preferentemente de hasta un 55% en peso y
lo más preferente de hasta un 50% en peso.
Preferentemente, el tamaño de partícula promedio
de la sustancia de carga inorgánica es de 3 micrómetros o inferior,
más preferentemente de 2 micrómetros o inferior, aún más
preferentemente de 1,5 micrómetros o inferior, y lo más preferente
de 0,8 micrómetros o inferior.
Además de los componentes (A), (B) y (C)
mencionados anteriormente, la composición puede contener
ingredientes adicionales, tales como, por ejemplo, antioxidantes
y/o estabilizantes de UV, en pequeñas cantidades.
Además, también pueden ser parte de la
composición otras sustancias de carga minerales, tales como fibras
de vidrio.
Preferentemente, la cantidad total de cualquier
ingrediente o aditivo adicional para la composición, es decir, la
cantidad total de todos los componentes aparte de (A), (B) y (C) es
de un 10% en peso o inferior, más preferentemente de un 5% en peso o
inferior.
Las composiciones utilizadas en la presente
invención pueden ser reticulables y por consiguiente se pueden
reticular después de la extrusión de la capa del polímero sobre el
conductor. Es conocida la reticulación de composiciones de
polímeros termoplásticos utilizando radiación o agentes de
reticulación, tales como peróxidos orgánicos y, de este modo, las
composiciones según la presente invención pueden contener un agente
de reticulación en una cantidad convencional. Los polímeros
reticulables de silano pueden contener un catalizador para la
condensación con silanol.
La composición polimérica retardante de la llama
utilizada en la presente invención muestra una resistencia a la
abrasión superior de, como mínimo, 100 en la prueba de abrasión
según la ISO 6722, tal como se describe a continuación.
Preferentemente, la composición tiene una resistencia a la abrasión
de, como mínimo, 130 y aún más preferentemente de, como mínimo,
160.
Preferentemente, la composición polimérica tiene
una temperatura máxima de procesado de 200ºC o inferior. La
temperatura máxima de procesado se define en detalle en la sección
de ejemplos.
En una realización preferente, la composición
polimérica retardante de la llama utilizada en el cable o hilo
según la presente invención tiene un buen comportamiento de goteo,
de manera que la pérdida de peso de la muestra original en la
prueba de goteo descrita en la sección de ejemplos es
preferentemente de un 10% en peso o inferior, más preferentemente
de un 5% en peso o inferior, aún más preferentemente de un 3% en
peso o inferior y lo más preferente de un 0% en peso.
Preferentemente, la composición polimérica
utilizada para la producción de una capa retardante de la llama en
el cable o hilo según la presente invención tiene una MFR_{2} de
2,0 g/10 min o inferior, más preferentemente de 1,6 g/10 min o
inferior.
La MFR_{2} se mide según la ISO 1133 a una
carga de 2,16 kg y una temperatura de 190ºC.
Preferentemente, la composición polimérica
utilizada para la producción de una capa retardante de la llama en
el cable o hilo según la presente invención tiene una MFR_{2} de
0,01 g/10 min o superior, más preferentemente de
0,05 g/10 min o superior.
0,05 g/10 min o superior.
Preferentemente, el componente (A) de la
composición polimérica utilizada para la producción de una capa
retardante de la llama en el cable o hilo según la presente
invención tiene una MFR_{2} de 0,1 g/10 min o superior, más
preferentemente de 0,5 g/10 min o superior, y lo más preferente de 1
g/10 min o superior.
Preferentemente, el componente (A) de la
composición polimérica utilizada para la producción de una capa
retardante de la llama en el cable o hilo según la presente
invención tiene una MFR_{2} de 20 g/10 min o inferior, más
preferentemente de 15 g/10 min o superior.
Además, preferentemente, la composición
polimérica retardante de la llama en el hilo según la presente
invención tiene una MFR_{21}, medida según la ISO 1133 a una
carga de 2,16 kg y una temperatura de 160ºC, de 2 g/10 min o más,
más preferentemente de 4 g/10 min o más.
La composición polimérica retardante de la llama
que forma la capa del cable o hilo según la presente invención se
puede preparar mediante
a) la preparación de un lote madre ("master
batch") que comprende el compuesto que contiene grupos silicona,
aditivos y polímero seguido a continuación de la combinación con una
sustancia de carga inorgánica y un polímero de matriz o
b) una etapa de combinación de todos los
componentes.
\vskip1.000000\baselineskip
Para la mezcla, se puede utilizar un aparato de
combinación o mezcla convencional, por ejemplo, un mezclador
Banbury, un molino de caucho de 2 rodillos, un coamasador Buss o un
extrusor de doble husillo. Preferentemente, la composición se
preparará mediante la mezcla de todos los componentes a una
temperatura que es suficientemente elevada para ablandar y
platificar el polímero, habitualmente una temperatura en el
intervalo de 120 a 200ºC.
La composición polimérica se extruye
preferentemente para formar la capa retardante de la llama. Esto se
realiza preferentemente a una velocidad lineal de, como mínimo, 20
m/min, más preferentemente de, como mínimo, 60 m/min y lo más
preferente, como mínimo, 100 m/min.
La presión utilizada para la extrusión es
preferentemente de 50 a 500 bar.
La presente invención se refiere además a un
proceso para la fabricación de un cable o hilo de alimentación o de
comunicaciones que comprende la extrusión de una composición
polimérica que comprende
- (A)
- un copolímero de olefina polar,
- (B)
- un compuesto que contiene grupos silicona, y
- (C)
- una sustancia de carga inorgánica que no es ni un hidróxido ni un compuesto hidratado,
en la que
la proporción de la MFR_{2} medida bajo una
carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC del componente (A)
con respecto a la MFR_{2} medida bajo una carga de 2,16 kg y a una
temperatura de 190ºC de la composición es superior a 3,5, como capa
retardante de la llama del cable o hilo, en el que la extrusión se
realiza a una velocidad lineal de, como mínimo, 20 m/min.
\vskip1.000000\baselineskip
Preferentemente, la extrusión se realiza con una
presión de 50 a 500 bar.
En una realización preferente, en el proceso, el
cable o hilo es un hilo de conducción o automotriz que consiste en
un núcleo conductor y la capa retardante de la llama, que comprende
opcionalmente además una capa de piel con un grosor máximo de 0,4
mm.
Las realizaciones más preferentes del proceso
comprenden la fabricación del hilo o cable en cualquiera de las
realizaciones descritas anteriormente.
Además, la presente invención se refiere al uso
de una composición polimérica que comprende
- (A)
- un copolímero de olefina polar,
- (B)
- un compuesto que contiene grupos silicona, y
- (C)
- una sustancia de carga inorgánica que no es ni un hidróxido ni un compuesto hidratado,
\newpage
en la que
la proporción de la MFR_{2} medida bajo una
carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC del componente (A)
con respecto a la MFR_{2} medida bajo una carga de 2,16 kg y a una
temperatura de 190ºC de la composición es superior a 3,5, para la
fabricación de una capa retardante de la llama de un cable o hilo de
alimentación o de comunicaciones mediante extrusión, en la que la
extrusión se realiza a una velocidad lineal de, como mínimo, 20
m/min.
Naturalmente, las realizaciones preferentes
descritas anteriormente para el cable o hilo, la composición
polimérica utilizada para la fabricación de la capa retardante de
la llama y/o los parámetros de procesado también se aplican para el
uso según la presente invención.
A continuación, la presente invención se ilustra
adicionalmente mediante los ejemplos.
\vskip1.000000\baselineskip
Las composiciones poliméricas retardantes de la
llama se fabricaron mediante la combinación de los componentes en
un molino de rodillo a una temperatura de 180ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Para la fabricación de las composiciones
comparativas y las composiciones según la presente invención, se
utilizaron los siguientes materiales:
- EMAA =
- Copolímero de etileno y ácido metacrílico que contiene una cantidad de ácido metacrílico tal como se indica en la Tabla 1, que tiene una velocidad de flujo fundido a 190ºC, 2,16 kg (MFR_{2}) de 3,0 g/10 min y una densidad de 0,934 g/cm^{3};
- EAA =
- Copolímero de etileno y ácido acrílico que contiene un 9% en peso de ácido acrílico, que tiene una MFR_{2} de 8 g/10 min y una densidad de 0,936 g/cm^{3};
- EBA =
- Copolímero de etileno y acrilato de butilo que contiene un 8% en peso de acrilato de butilo, y que tiene una MFR_{2} de 0,4 g/10 min.
- Silicona (m.b.) =
- Lote madre ("masterbatch") que consiste en
- \quad
- un 40% de elastómero de polidimetilsilicona
- \quad
- y un 60% de polietileno de baja densidad.
- CaCO_{3} (0,65) =
- Carbonato de calcio molido recubierto de ácido esteárico que tiene un tamaño de partícula promedio (valor d_{50}) de 0,65 micras.
- CaCO_{3} (1,4) =
- Carbonato de calcio molido recubierto de ácido esteárico que tiene un tamaño de partícula promedio (valor d_{50}) de 1,4 micras.
- Estabilizante =
- pentaerititil-tetrakis(3-3',5'-ditert-butil-4'-hidroxi-fenil)-propionato).
Las composiciones se combinaron tal como se ha
indicado anteriormente con las cantidades indicadas en % en peso de
los componentes tal como se indica en la Tabla 1.
\vskip1.000000\baselineskip
a) La velocidad de flujo fundido MFR_{2} de
las composiciones se midió según la ISO 1133 a 190ºC y un peso de
2,16 kg. La velocidad de flujo fundido MFR_{21} de las
composiciones se midió según la ISO 1133 a un peso de 21,6 kg, pero
a una temperatura de 160ºC.
b) La prueba de quemado de un hilo individual se
realizó según EN 60332-1. A efectos de completar la
prueba, la llama debería extinguirse después de retirar la llama
del quemador de propano de 1 kW y no debería verse carbonización en
50 mm desde el soporte superior y por debajo de 540 mm. Un hilo que
cumple con este criterio se marcó como "pasa" en la Tabla 1,
de lo contrario se marcó como "no pasa".
c) La tendencia al goteo de los materiales se
determinó de la siguiente manera:
Se presiona una placa de 60x60x3 mm^{3} del
material y se pone en un marco de acero que tiene un tamaño de
malla de 12. La placa se quema desde abajo a un ángulo de 45º a
través del marco de acero por un quemador Bunsen de 1 kW (950 +/-
50ºC) hasta que el fuego se extingue por sí mismo (placa
completamente quemada). Las gotas del quemado caen en agua. Los
residuos en el agua se filtran, se secan, y se pesan. La tendencia
al goteo se expresa como el residuo recogido en el agua dividido
por el peso original de la placa multiplicada por 100. Este valor
es el porcentaje del peso de la muestra original que se ha perdido
debido al goteo. El método se basa en el método francés NF P
92-505.
d) La prueba de abrasión se ha realizado en
plena conformidad con la ISO 6722.
La resistencia a la abrasión, tal como se indica
en la Tabla 1, se basa en el ensayo de una muestra de hilo basada
en un conductor de cobre en filamentos 18 AWG de 0,75 mm^{2}
siendo el grosor de la pared de la capa polimérica 0,3 mm. El
diámetro de la aguja utilizada fue de 0,25 mm y las muestras
ensayadas no se reticularon.
La prueba de procesado se realizó en una línea
de extrusión de laboratorio. Las diferentes composiciones indicadas
en la Tabla 1 se extruyeron sobre un conductor de cobre de 1,5
mm^{2} y el grosor de aislamiento fue de 0,7 +/- 0,1 mm. Se
utilizó un tamiz filtrador por presión y la velocidad lineal fue de
5 metros por minuto. La línea de extrusión del laboratorio estaba
equipada con tres zonas de temperaturas. Las composiciones se
extruyeron con diferentes perfiles de temperatura.
La prueba se considera como completada si el
aislamiento del cable se extruye sin ninguna formación de vacío. Se
registró la temperatura máxima de cualquiera de las zonas de
temperatura necesaria para que la composición ensayada complete la
prueba y se indica como "temperatura máxima de procesado" en la
Tabla 1.
f) El tamaño de partícula promedio (valor
d_{50}) se determinó con un Sedígrafo 5100. Este método de
sedimentación determina el tamaño de partícula midiendo las
velocidades de desplazamiento inducidas por la gravedad de las
partículas de tamaño diferente en un líquido con propiedades
conocidas. Dado que partículas diferentes raramente muestran una
forma uniforme, cada tamaño de partícula se indica como un
"Diámetro Esférico Equivalente", el diámetro de una esfera del
mismo material con la misma velocidad gravitacional.
El tamaño de partícula promedio se define como
el tamaño de partícula cuando el 50% en peso del material es más
fino y el 50% en peso del material es más grueso.
\vskip1.000000\baselineskip
Una comparación entre las propiedades de las
capas aislantes de hilos según la presente invención (Ejemplos 1 a
5) y las de hilos de comparación (ejemplos comparativos 1 a 4)
indicados en la Tabla 1, muestra que las capas fabricadas según la
presente invención tienen propiedades retardantes de la llama
mejoradas y presentan un comportamiento de goteo excelente. A la
vez, las capas muestran propiedades mecánicas mejoradas tal como se
observa en una resistencia a la abrasión mejorada. También se
observa que se prefiere EMAA a EAA debido a una ventana de
procesado más amplia, ya que los compuestos de base EAA generan
vacíos ya a las temperaturas de procesado por encima de 150ºC.
\vskip1.000000\baselineskip
Los Ejemplos 6 a) y b) y los Ejemplos
Comparativos 5 a) y b), tal como se indican en la Tabla 2, se
refieren a una extrusión a escala completa a velocidades lineales
elevadas de las composiciones indicadas en el Ejemplo 3 y en el
Ejemplo Comparativo 2 de la Tabla 1, respectivamente. La extrusión
se realizó sobre un conductor de cobre de 1,5 mm^{2} y el grosor
de aislamiento fue de 0,7 +/- 0,1 mm, a una temperatura de
160ºC.
Tal como se puede observar a partir de la Tabla
2, se obtiene un comportamiento de extrusión mejorado en los
Ejemplos 6a) y b), ya que a una velocidad lineal elevada, la
velocidad de giro es inferior.
Claims (24)
1. Hilo de conducción o automotriz que consiste
en un núcleo conductor interno rodeado de una capa retardante de la
llama compuesta de una composición polimérica en un proceso
continuo, cuya composición comprende
- (A)
- un copolímero de olefina polar,
- (B)
- un compuesto que contiene grupos silicona, y
- (C)
- una sustancia de carga inorgánica que no es ni un hidróxido ni un compuesto hidratado,
en la que
la proporción de la MFR_{2} medida bajo una
carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC del componente (A)
con respecto a la MFR_{2} medida bajo una carga de 2,16 kg y a una
temperatura de 190ºC de la composición es superior a 3,5, y
el hilo tiene una longitud de, como mínimo, 100
m.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Hilo, según la reivindicación 1, en el que la
capa retardante de la llama tiene un grosor de 0,1 a 4 mm.
3. Hilo, según las reivindicaciones 1 ó 2, que
tiene además una capa de piel externa con un grosor máximo
de
0,4 mm.
0,4 mm.
4. Hilo, según cualquiera de las
reivindicaciones 15 a 17, en el que el área del conductor es de 0,1
a 400 mm^{2}.
5. Cable o hilo de alimentación o de
comunicaciones que comprende una capa retardante de la llama
compuesta de una composición polimérica que comprende
- (A)
- un copolímero de olefina polar,
- (B)
- un compuesto que contiene grupos silicona, y
- (C)
- una sustancia de carga inorgánica que no es ni un hidróxido ni un compuesto hidratado,
en la que
la proporción de la MFR_{2} medida bajo una
carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC del componente (A)
con respecto a la MFR_{2} medida bajo una carga de 2,16 kg y a una
temperatura de 190ºC de la composición es superior a 3,5,
y el cable o hilo comprende además, como mínimo,
una capa adicional.
\vskip1.000000\baselineskip
6. Cable o hilo de alimentación o de
comunicaciones, según la reivindicación 5, en el que la capa
retardante de la llama es fabrica en un proceso continuo y el cable
o hilo tiene una longitud de, como mínimo, 100 m.
7. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el componente (A) es un
copolímero o una mezcla de copolímeros de una olefina con uno o más
comonómeros seleccionados del grupo de ácidos acrílicos no
sustituidos o sustituidos según la fórmula (I):
en la que R es H o un sustituyente
orgánico.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el tipo de comonómero del
componente (A) se selecciona ente ácido acrílico y ácido
metacrílico.
9. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la composición polimérica
pasa la prueba de quemado de un hilo individual según EN
60332-1.
10. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la composición polimérica
tiene una temperatura máxima de procesado de 200ºC o inferior.
11. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la capa retardante de la
llama tiene una resistencia a la abrasión de, como mínimo 100.
12. Cable o hilo de alimentación o de
comunicaciones, según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, en
el que el grosor de la capa retardante de la llama es de 0,1 a 4
mm.
13. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que se han fabricado mediante la
extrusión de la capa retardante de la llama con una velocidad
lineal de, como mínimo, 20 m/min.
14. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que se han fabricado mediante la
extrusión de la capa retardante de la llama con una presión de 50 a
500 bar.
15. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad de sustancia de
carga inorgánica (c) es de 20 a 60% en peso de la composición
polimérica total.
16. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el componente (B) está
presente en la composición en una cantidad, de manera que la
cantidad total de grupos silicona en la composición es de 1 a 20% en
peso.
17. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los compuestos (B) que
contienen grupos silicona es un fluido de silicona y/o una goma y/o
un copolímero de olefina que comprende un monómero que contiene
grupos silicona.
18. Hilo conductor o automotriz, o cable o hilo
de alimentación o de comunicaciones, según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en los que el componente (A) está
presente en la composición polimérica en una cantidad de 30 al 70%
en peso.
19. Proceso para la fabricación de un cable o
hilo de alimentación o de comunicaciones que comprende la extrusión
de una composición polimérica que comprende
- (A)
- un copolímero de olefina polar,
- (B)
- un compuesto que contiene grupos silicona, y
- (C)
- una sustancia de carga inorgánica que no es ni un hidróxido ni un compuesto hidratado,
en la que
la proporción de la MFR_{2} medida bajo una
carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC del componente (A)
con respecto a la MFR_{2} medida bajo una carga de 2,16 kg y a una
temperatura de 190ºC de la composición es superior a 3,5,
como capa retardante de la llama del cable o
hilo, en el que la extrusión se realiza a una velocidad lineal de,
como mínimo, 20 m/min.
\vskip1.000000\baselineskip
20. Proceso, según la reivindicación 19, en el
que la extrusión se realiza con una presión de 50 a 500 bar.
21. Proceso, según la reivindicación 19 ó 20, en
el que el cable o hilo es un cable conductor o automotriz que
consiste en un núcleo conductor y la capa retardante de la llama,
que comprende opcionalmente además una capa de piel con un grosor
máximo de 0,4 mm.
22. Utilización de una composición polimérica
que comprende
- (A)
- un copolímero de olefina polar,
- (B)
- un compuesto que contiene grupos silicona, y
- (C)
- una sustancia de carga inorgánica que no es ni un hidróxido ni un compuesto hidratado,
en la que
la proporción de la MFR_{2} medida bajo una
carga de 2,16 kg y a una temperatura de 190ºC del componente (A)
con respecto a la MFR_{2} medida bajo una carga de 2,16 kg y a una
temperatura de 190ºC de la composición es superior a 3,5,
para la fabricación de una capa retardante de la
llama de un cable o hilo de alimentación o de comunicaciones
mediante extrusión, en la que la extrusión se realiza a una
velocidad lineal de, como mínimo, 20 m/min.
\vskip1.000000\baselineskip
23. Utilización, según la reivindicación 22, en
la que la extrusión se realiza con una presión de 50 a 500 bar.
24. Utilización, según la reivindicación 22 ó
23, en el que el cable o hilo es un hilo conductor o automotriz que
consiste en un núcleo conductor y la capa retardante de la llama,
que comprende opcionalmente además una capa de piel con un grosor
máximo de 0,4 mm.
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