ES2956860T3

ES2956860T3 - Cable eléctrico ignífugo

Info

Publication number: ES2956860T3
Application number: ES20211490T
Authority: ES
Inventors: Elena Roda; Franco Galletti
Original assignee: Prysmian SpA
Current assignee: Prysmian SpA
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2023-12-29
Anticipated expiration: 2040-12-03
Also published as: IT201900023169A1; EP3832672A1; AU2020281021A1; US20210210254A1; EP3832672C0; EP3832672B1; US11984242B2

Abstract

Un cable eléctrico retardante de llama (10;20) que tiene un núcleo que comprende al menos un conductor eléctrico (11), un revestimiento eléctricamente aislante (12) y una capa más externa (13a;14) hecha de una composición polimérica retardante de llama que comprende: a) cloruro de polivinilo (PVC) como polímero base; b) 25-45 % (70-110 phr) en peso de al menos un hidróxido metálico; c) 0,4-3 % (aproximadamente 1-8 phr) en peso de una superficie opcional -montmorillonita tratada que tiene dimensiones promedio de partículas de 5 a 20 μm; d) 1,2-3% (aproximadamente 3-8 phr) en peso de trióxido de antimonio; en donde la suma de la cantidad de montmorillonita y trióxido de antimonio es al menos 5,5 phr y en el que el trióxido de antimonio y la montmorillonita están en una proporción de 1:0,1 a 1:2,5. Dicho cable tiene una reacción mejorada al fuego, especialmente un goteo reducido o ausencia de goteo durante la combustión, lo que lo hace compatible con los requisitos de la mayoría estándares internacionales recientes. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cable eléctrico ignífugo

Campo de aplicación

[0001] La presente invención se refiere a un cable eléctrico ignífugo.

[0002] En particular, la presente descripción se refiere a un cable eléctrico ignífugo que tiene una cubierta a base de PVC ignífugo que presenta un goteo reducido (aparición de gotas) cuando se expone a altas temperaturas, p. ej., en caso de incendio.

[0003] El cable según la descripción se puede usar particularmente para aplicaciones de bajo voltaje (BV). Técnica anterior

[0004] Como se sabe, un requisito importante para los cables eléctricos, especialmente para aplicaciones de construcción, es un buen comportamiento efectivo en caso de incendio (como se especifica, por ejemplo, en la norma IEC 60332-3-24 (2000)), para evitar la propagación de llamas y generación de humo en las casas o, más generalmente, en los locales donde residen personas. El rendimiento de los cables frente al fuego puede depender de la cubierta exterior del cable, que debe tener determinadas propiedades en caso de incendio.

[0005] A este respecto, se sabe que la cubierta de los cables eléctricos se fabrica a partir de una composición polimérica con propiedades ignífugas per se o mediante la adición de un material de relleno ignífugo adecuado que se extruye sobre el núcleo conductor del cable.

[0006] El cloruro de polivinilo (PVC) es un material polimérico muy utilizado en la construcción de cables. El PVC puro es más bien rígido y para hacerlo adecuadamente flexible para la fabricación de cables se le añaden plastificantes, siendo los más utilizados los ftalatos a partir de, por ejemplo, el documento WO 2013/048775.

[0007] El PVC es intrínsecamente resistente a las llamas. Sin embargo, la mayoría de los plastificantes utilizados para conferir flexibilidad al polímero de PVC pueden comprometer esta importante característica técnica.

[0008] Por lo tanto, cuando se añaden plastificantes a un polímero de PVC con el fin de hacerlo flexible para la fabricación de cables, también deben añadirse cargas ignífugas adecuadas para que la composición de polímero de PVC resultante proporcione un revestimiento para el cable con propiedades ignífugas adecuadas.

[0009] El trióxido de antimonio es una carga ignífuga muy utilizada en el PVC.

[0010] En determinadas circunstancias, también puede exigirse que los cables eléctricos tengan una cubierta exterior, por ejemplo, de una composición polimérica de PVC, que no sólo sea ignífuga, sino que también tenga un goteo bajo o nulo, es decir, que en caso de incendio no arda fácilmente, ni se derrita, porque de ser así, podría exponer el aislamiento eléctrico y/o alimentar aún más el fuego al desprenderse trozos calientes del mismo.

[0011] La retardancia a la llama y el goteo bajo/nulo de un cable eléctrico pueden ser evaluados para el cumplimiento y certificación de estándares nacionales y/o internacionales.

[0012] Algunas normas, en particular las normas internacionales, son cada vez más estrictas en cuanto a las prestaciones requeridas a un cable ignífugo con el fin de mejorar la seguridad en los edificios en caso de incendio.

[0013] La adición de cargas ignífugas, como hidróxido de magnesio e/o hidróxido de aluminio, a un material polimérico a base de PVC de la cubierta exterior del cable aumenta la eficacia contra la progresión de la llama, pero tiene pocos efectos en la limitación o prevención del goteo cuando el cable se expone a altas temperaturas, por ejemplo, en caso de incendio.

[0014] El documento CN110092991 divulga un cable de PVC de larga duración que comprende un alambre, una capa aislante de PVC y una capa protectora de PVC donde la capa protectora de PVC comprende los siguientes componentes: 100 partes de resina de PVC; 5-10 partes de plastificante; 1-5 partes de estabilizador térmico; 10-15 partes de lubricante; 1-3 partes de retardante de llama; 0,5-1 partes de agente endurecedor; 20-40 partes de relleno; 1,5-3 partes de fibra de grafeno; 1-2 partes de fibra de carbono; 0,5-1 partes de fibra de polietileno.

[0015] El retardante de llama se selecciona, entre otros, de trióxido de antimonio, montmorillonita nanométrica, dióxido de silicio nanométrico en al menos dos tipos. En el Ejemplo 15, el retardante de llama es una mezcla de óxido de antimonio y montmorillonita nanométrica en una proporción de masa 1:1 (la cantidad total es de 3 partes en peso).

[0016] El documento US 2010/292379 divulga una composición de resina de PVC para un cable retardante de llama que comprende 20-60 % de PVC como polímero base, 5-70 % de polvos inorgánicos, 5 % a 10 % de agentes de acabado que comprenden uno o más agentes seleccionados del grupo que consiste en un estabilizador térmico, un plastificante, un lubricante, un antioxidante, un agente antiestático, un absorbente ultravioleta y un agente colorante, 1 % a 50 % de un agente endurecedor, 0,1 % a 5 % de un agente de acoplamiento y como máximo 5 % de un iniciador. Entre los polvos inorgánicos, se prevé la utilización de hidróxidos metálicos, como el hidróxido de aluminio y el hidróxido de magnesio, la montmorillonita y el trióxido de antimonio, con un diámetro medio del polvo comprendido entre 0,01 y 50 μm.

[0017] El documento CN 110229443 divulga en el ejemplo 1 un procedimiento de preparación de un cable ignífugo que comprende las etapas de trenzado de un conductor metálico conductor en la periferia de la fibra resistente a altas temperaturas y, a continuación, recubrimiento con un adhesivo, calentamiento y curado para obtener un núcleo resistente a altas temperaturas; mezclar 100 partes en peso de cloruro de polivinilo, 2 partes en peso de carbonato de níquel, 3 partes en peso de grafito expandido, 2 partes en peso de pentaeritritol, 3 partes en peso de aceite de aminosilicona, 3 partes en peso de montmorillonita orgánica, 6 partes en peso de hidróxido de magnesio y 5 partes en peso de polifosfato de amonio, y secar a 80 °C durante 3 horas para obtener una mezcla aislante retardante de la llama; mezclar 100 partes en peso de cloruro de polivinilo, 30 partes en peso de tereftalato de dioctilo, 3,8 partes en peso de un estabilizador sólido compuesto de calcio y zinc, 30 partes en peso de carbonato de calcio, 8 partes en peso de arcilla, 8 partes en peso de éster tris(2-cloro-1-metiletil) de ácido fosfórico y 0,5 partes en peso de trióxido de antimonio nanométrico, plastificar y vulcanizar para obtener una mezcla de funda ignífuga; extrusión de la mezcla aislante ignífuga sobre la capa exterior del núcleo resistente a altas temperaturas para obtener un núcleo del cable; y extrusión de la mezcla de cubierta ignífuga sobre la capa exterior del núcleo del cable para obtener el cable ignífugo. El cable ignífugo del documento CN 110229443 tiene una pequeña cantidad de un retardante de llama, que tiene poca influencia en las propiedades mecánicas y las propiedades eléctricas del cable.

Resumen de la descripción

[0018] En vista de lo anterior, un objeto principal de la presente divulgación es proporcionar un cable eléctrico ignífugo cuya capa más externa (que es la cubierta exterior o una piel que cubre la cubierta exterior) está hecha de una composición polimérica de PVC que tiene un mejor comportamiento ante el fuego, como la reducción o la ausencia de goteo (aparición de gotas) cuando se expone a la llama, con el fin de cumplir los requisitos más estrictos para la certificación de acuerdo con las normas internacionales actuales.

[0019] Otro objeto de la presente divulgación es proporcionar un cable eléctrico retardante de llama como el descrito anteriormente que, además de tener mejores prestaciones bajo el fuego, tenga buenas propiedades mecánicas y sea fácilmente trabajable, por ejemplo, mediante procedimientos de extrusión.

[0020] El Solicitante descubrió que un cable eléctrico que tiene una cubierta exterior hecha de una composición polimérica de PVC tiene propiedades ignífugas mejoradas, como un goteo reducido o nulo bajo el fuego, cuando su capa más externa comprende montmorillonita que tiene dimensiones de partículas micrométricas y trióxido de antimonio, y donde la montmorillonita y el trióxido de antimonio están presentes en una suma específica de cantidades y proporción.

[0021] En consecuencia, la presente descripción se refiere a un cable eléctrico ignífugo que tiene un núcleo que comprende un conductor eléctrico, un revestimiento eléctricamente aislante y una capa exterior hecha de una composición polimérica ignífuga que comprende:

a) 100 phr de policloruro de vinilo (PVC) como polímero de base;

b) 70-110 phr de un hidróxido metálico;

c) 1-8 phr de una montmorillonita opcionalmente modificada en superficie que tenga unas dimensiones medias de partícula de 5 a 20 μm;

d) 3-8 phr de trióxido de antimonio;

donde la suma de la cantidad de montmorillonita y trióxido de antimonio es de al menos 5,5 phr y donde el trióxido de antimonio y la montmorillonita están en una proporción de 1:0,1 a 1:2,5.

[0022] En una realización, la capa exterior es una cubierta.

[0023] En otra realización, la capa más externa es una capa de piel que cubre la cubierta. En una realización, la capa de piel tiene un grosor de 0,05 a 0,5 mm.

[0024] El Solicitante descubrió que un cable provisto de una capa más externa hecha de una composición ignífuga como se especifica anteriormente tiene un mejor comportamiento de reacción al fuego, por ejemplo, con respecto a un menor goteo o ausencia de goteo durante la combustión.

[0025] Además, el Solicitante descubrió que la provisión de una capa exterior como la especificada anteriormente permite conferir al cable propiedades ignífugas adecuadas y una mayor resistencia al goteo bajo el fuego sin perjudicar sus propiedades mecánicas ni la trabajabilidad del material polimérico que forma la capa exterior, especialmente en la fase de extrusión.

Descripción detallada

[0026] A efectos de la presente descripción y de las reivindicaciones adjuntas, las palabras «un» o «unos» debe entenderse que incluye uno o al menos uno y el singular también incluye el plural a menos que sea obvio que se quiere decir otra cosa. Esto se hace meramente por conveniencia y para dar una idea general de la descripción.

[0027] Dentro de la presente descripción y de las reivindicaciones subsiguientes, a menos que se indique lo contrario, todos los números que expresan cifras, cantidades, porcentajes y así sucesivamente, deben entenderse como modificados, en todos los casos, por el término «aproximadamente». Además, todos los intervalos incluyen cualquier combinación de los puntos máximos y mínimos descritos e incluyen cualquier intervalo intermedio en los mismos, que puede o no enumerarse específicamente en los mismos.

[0028] En la presente descripción, debe entenderse que las características técnicas descritas específicamente anteriormente y a continuación pueden combinarse entre sí de cualquier manera, constituyendo realizaciones adicionales de la presente descripción que pueden no describirse específicamente por concisión, pero que se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones.

[0029] En la presente descripción y reivindicaciones, a menos que se especifique lo contrario, los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición polimérica retardante de llama.

[0030] En la presente descripción y reivindicaciones, la cantidad de los componentes de la composición polimérica retardante de llama se da en phr, donde el término "phr" se utiliza para indicar partes en peso por 100 partes en peso del material polimérico base.

[0031] El cable según la descripción se puede usar particularmente para aplicaciones de bajo voltaje (BV).

[0032] En la presente descripción y en las reivindicaciones adjuntas, como cable de bajo voltaje (BV) se entiende un voltaje igual o inferior a aproximadamente 1 kV.

[0033] El cable de la presente descripción es particularmente adecuado para transportar y distribuir corriente eléctrica para energía y para telecomunicación.

[0034] El cable según la presente divulgación puede tener uno o más conductores.

[0035] En la presente descripción y en las reivindicaciones subsiguientes, se entiende por "conductor" un elemento de forma alargada hecho de un material metálico conductor de la electricidad, por ejemplo, aluminio, cobre, nanotubos de carbono o un compuesto de los mismos. El elemento de forma alargada puede ser una varilla maciza o estar compuesto por un grupo de alambres agrupados o trenzados.

[0036] Cada conductor del cable eléctrico de la invención está rodeado por una capa aislante, que puede estar en contacto directo con él. Una cubierta puede rodear uno o varios conductores.

[0037] De acuerdo con la presente divulgación, al menos la cubierta está hecha de una composición polimérica ignífuga a base de PVC. En el caso de que la piel sea la capa más externa del cable, la cubierta subyacente puede estar hecha de una composición polimérica ignífuga a base de PVC que opcionalmente carezca de montmorillonita.

[0038] En una realización, el cloruro de polivinilo tiene un valor K de al menos 65, más preferiblemente un valor K de 68 a 72. El valor K, también denominado viscosidad intrínseca, indica el peso molecular medio del PVC. El valor K puede determinarse según la norma DIN EN ISO 1628-1 (1988).

[0039] La composición polimérica ignífuga a base de PVC también puede incluir al menos un plastificante, preferiblemente al menos un plastificante de ftalato.

[0040] El plastificante de ftalato puede seleccionarse del grupo formado por: di(2-etilhexil)ftalato (DEHP), diisononilftalato (DINP), diisodecilftalato (DIDP), diisotridecilftalato (DITP) y mezclas de los mismos.

[0041] Otros plastificantes adecuados que pueden utilizarse además o en sustitución de los ftalatos son, por ejemplo, las parafinas cloradas.

[0042] La composición polimérica retardadora de llama de la presente divulgación comprende además un hidróxido metálico en cantidad de 70-110 phr (correspondiente a aproximadamente 25-45 % en peso), como relleno retardador de llama.

[0043] Por ejemplo, el hidróxido metálico se selecciona de entre hidróxido de magnesio, hidróxido de aluminio o una combinación de los mismos.

[0044] El hidróxido metálico se puede utilizar en forma de partículas sin tratar o tratadas superficialmente con ácidos grasos saturados o insaturados de 8 a 24 átomos de carbono, o sales metálicas de los mismos, como por ejemplo: ácido oleico, ácido palmítico, esteárico ácido, ácido isoesteárico, ácido láurico; estearato u oleato de magnesio o cinc; y similares.

[0045] Un ejemplo de hidróxido metálico adecuado para el presente cable es el hidróxido de magnesio, por ejemplo, de origen natural (brucita), opcionalmente tratado en superficie.

[0046] La composición polimérica retardante de llama de la presente divulgación comprende además trióxido de antimonio en una cantidad de 3-8 phr (correspondiente a aproximadamente 1,2-3 % en peso), como relleno retardante de llama adicional. Una cantidad de trióxido de antimonio inferior a 3 phr (1,2 % en peso) no aporta ningún efecto sustancial en la composición de polímero retardante de llama; mientras que una cantidad de trióxido de antimonio superior a 8 phr (3 % en peso) no añade ninguna mejora al rendimiento del cable y aumentaría los costes de producción de la composición polimérica retardadora de llama y del cable obtenido a partir de ella.

[0047] En una realización, la cantidad de trióxido de antimonio puede ser de 5-8 phr (correspondiente a aproximadamente 2-3 % en peso).

[0048] El intervalo de cantidades indicado anteriormente para el hidróxido de al menos un metal y para el trióxido de antimonio es adecuado para conferir propiedades ignífugas adecuadas a la cubierta exterior del cable sin perjudicar sus propiedades mecánicas, en particular sus características de elongación.

[0049] La composición polimérica retardadora de llama de la presente divulgación comprende además una montmorillonita opcionalmente tratada en superficie que tiene unas dimensiones medias de tamaño de partícula de 5 a 20 |jm.

[0050] En una realización, la montmorillonita opcionalmente tratada en superficie tiene dimensiones granulométricas de 10 a 20 jm, por ejemplo, dimensiones granulométricas de 15 a 20 jm.

[0051] La montmorillonita de la presente divulgación puede ser de origen natural y puede ser estratificada. En una realización, la montmorillonita natural puede purificarse según los procedimientos de purificación convencionales antes de su uso en la composición polimérica retardante de llama de la presente divulgación.

[0052] La montmorillonita de la presente divulgación puede recubrirse superficialmente con un compuesto que contenga catión amonio, como una sal. Las montmorillonitas recubiertas de amonio adecuadas para el presente cable contienen alquil amonio y poliol amonio. En una realización, la montmorillonita recubierta de amonio contiene (está tratada superficialmente con) un dialquil amonio deshidrogenado C16-C18), por ejemplo, dimetil, sebo di(hidrogenado) amonio.

[0053] El recubrimiento catiónico permite aumentar la compatibilidad de la montmorillonita con la matriz polimérica.

[0054] La cantidad de montmorillonita opcionalmente tratada en superficie en la composición de polímero retardante de llama de la presente divulgación está en el intervalo de 1-8 phr (correspondiente a aproximadamente 0,4-3 % en peso). Una cantidad de montmorillonita opcionalmente tratada en superficie inferior a 1 phr (0,4 % en peso) no aporta ningún efecto sustancial en la composición polimérica retardante de llama; mientras que una cantidad de montmorillonita opcionalmente tratada en superficie superior a 8 phr (3 % en peso) puede causar una disminución de las propiedades mecánicas de la composición, por ejemplo, en términos de resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura, haciendo así que la composición no sea adecuada para un cable eléctrico.

[0055] En una realización, la cantidad de montmorillonita opcionalmente tratada en superficie puede ser de al menos 7 phr (correspondiente a aproximadamente 2,5 % en peso).

[0056] De acuerdo con la presente divulgación, la suma de la cantidad de montmorillonita y trióxido de antimonio es de al menos 5,5 phr. Por ejemplo, la suma de la cantidad de montmorillonita y trióxido de antimonio es de al menos 7,5 phr. Por ejemplo, la suma de la cantidad de montmorillonita y trióxido de antimonio es de al menos 16 phr como máximo.

[0057] Además, el trióxido de antimonio y la montmorillonita están en una proporción de 1:0,1 a 1:2,5. Por ejemplo, el trióxido de antimonio y la montmorillonita están en una proporción de 1:0,1 a 1:1,2.

[0058] En una realización, el trióxido de antimonio y la montmorillonita están en una proporción de 1:0,1 a 1:1,2 y la suma de la cantidad de montmorillonita y trióxido de antimonio es de al menos 7,5 phr.

[0059] En una realización, el trióxido de antimonio y la montmorillonita están en una proporción de 1:0,1 a 1:1,2, la suma de la cantidad de montmorillonita y trióxido de antimonio es de al menos 7,5 phr y la cantidad de trióxido de antimonio está en el intervalo de 3,5-8 phr, por ejemplo, en el intervalo de 5-8 phr.

[0060] El Solicitante experimentó que la presencia de una montmorillonita opcionalmente tratada en superficie que tiene dimensiones micrométricas de partículas como las indicadas anteriormente en la composición polimérica retardante de llama utilizada para la fabricación de la capa más externa del cable junto con trióxido de antimonio y al menos un hidróxido metálico en las cantidades y proporción indicadas anteriormente, no sólo contribuye a mejorar las propiedades retardantes de llama de la composición polimérica que forma dicha capa, sino que también aumenta significativamente su resistencia al goteo en condiciones de incendio.

[0061] En particular, el Solicitante experimentó que la montmorillonita que tiene dimensiones micrométricas de partículas como las indicadas anteriormente promueve la formación de residuos de carbono cohesivo ("car") sustancialmente compactos y homogéneos de dicha capa más externa cuando se expone a una llama, por ejemplo, en caso de incendio, lo que da lugar a una reducción del goteo del material polimérico que forma dicha capa y a un aumento significativo del tiempo de caída de fragmentos incandescentes del material polimérico, por ejemplo, durante la prueba de la llama.

[0062] Según la experiencia del Solicitante, la compacidad de dichos residuos de carbono (car) mejora a medida que aumenta la cantidad de montmorillonita y puede conseguirse una mejora adicional con el aumento de la cantidad de trióxido de antimonio.

[0063] Así, cuando la composición retardante de llama de la presente divulgación se utiliza para la fabricación de la capa más externa del cable (por ejemplo, la cubierta o una capa de piel que recubre la cubierta), la montmorillonita tratada opcionalmente en superficie promueve, bajo el fuego, la formación de una costra superficial hecha sustancialmente de carbonilla compacta y homogénea que tiene una permeabilidad al gas reducida, que protege la parte subyacente del cable impidiendo su combustión y goteo durante un período de tiempo significativamente más prolongado.

[0064] Las ventajas anteriores se consiguen manteniendo unas buenas características mecánicas y de trabajabilidad de la composición polimérica retardante de llama.

[0065] El Solicitante observó que la presencia de montmorillonita tratada en superficie facilita la extrusión de la composición polimérica que la contiene. En particular, la adición de montmorillonita tratada superficialmente en la cantidad mencionada disminuye en un 15-20 % la viscosidad de la composición polimérica con respecto a una composición que no la contenga.

[0066] La composición polimérica retardadora de llama puede comprender además componentes convencionales como antioxidantes, coadyuvantes tecnológicos, estabilizadores, pigmentos, agentes de acoplamiento, etc.

[0067] Antioxidantes convencionales que son adecuados para este propósito son, a modo de ejemplo: trimetildihidroquinolina polimerizada, 4,4'-tiobis (3-metil-6-terc-butil) fenol, pentaeritritol tetraquis [3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) propionato], 2,2'-tio-dietilen-bis-[3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) propionato] y similares o mezclas de los mismos.

[0068] Los auxiliares de proceso que se añaden normalmente al polímero base son, por ejemplo, estearato de calcio, estearato de zinc, ácido esteárico, cera de parafina, cauchos de silicona y similares, y mezclas de los mismos.

[0069] Los lubricantes utilizados son, por ejemplo, parafinas de bajo peso molecular, ácido esteárico, estearamida, oleamida, erucamida.

[0070] Puede utilizarse un agente de acoplamiento con el fin de mejorar aún más la compatibilidad entre las cargas inorgánicas ignífugas, como el hidróxido de magnesio, y la matriz polimérica. Este agente de acoplamiento puede seleccionarse entre los conocidos en la técnica, por ejemplo: compuestos de silano saturados o compuestos de silano que contengan al menos una insaturación etilénica; peróxidos o sus mezclas. Como alternativa, pueden utilizarse anhídridos de ácidos monocarboxílicos o dicarboxílicos, opcionalmente injertados en la base polimérica.

[0071] El cable eléctrico de acuerdo con la presente descripción se pueden fabricar con base en técnicas de fabricación de cables conocidas por los expertos en la materia. En particular, la capa más externa puede formarse mediante procedimientos convencionales con un espesor elegido para cumplir los requisitos y las necesidades y normas de la aplicación específica del cable.

[0072] Por ejemplo, la composición polimérica retardadora de llama según la presente divulgación puede prepararse mezclando polímero base de PVC, cargas retardadoras de llama (hidróxido(s) metálico(s) y trióxido de antimonio), opcionalmente montmorillonita tratada superficialmente y opcionalmente otros aditivos en las cantidades respectivas, utilizando un mezclador interno del tipo con rotores tangenciales (Banbury) o con rotores interpenetrantes, o alternativamente en mezcladores continuos como los del tipo Ko-Kneader (Buss), o del tipo de doble tornillo corotatorio o contra-rotatorio.

[0073] La composición polimérica retardadora de llama así obtenida se utiliza preferentemente en forma no reticulada, para obtener un revestimiento con propiedades termoplásticas. Dicha composición polimérica retardante de la llama se utiliza para producir al menos la capa más externa del cable mediante extrusión sobre un núcleo de cable que contiene uno o más conductores según técnicas de extrusión conocidas en la técnica.

[0074] El cable según la descripción se puede usar particularmente para el transporte de energía eléctrica o datos (aplicación de telecomunicaciones). En una realización, el cable según la descripción se utiliza para el transporte de corrientes eléctricas de bajo voltaje (BV), es decir, corrientes eléctricas que tienen un voltaje no superior a 1kV.

[0075] Las características y ventajas de la presente descripción se harán evidentes mediante la siguiente descripción detallada de algunas realizaciones ejemplares de la misma, proporcionadas simplemente a modo de ejemplos no limitativos, descripción que se realizará haciendo referencia a los dibujos adjuntos, donde

- La FIG. 1 es una vista en sección de un cable eléctrico según la presente descripción; y

- La FIG. 2 es una vista en sección de un cable óptico según la presente descripción

[0076] En la Figura 1, se muestra un cable 10 de acuerdo con una realización no limitativa de la descripción. El cable 10 tiene un núcleo que comprende un conductor 11 hecho de un material eléctricamente conductor, por ejemplo, aluminio, cobre, nanotubos de carbono o material compuesto de los mismos. El conductor 11 puede tener la forma de una barra sólida o un haz de alambres, por ejemplo, trenzados.

[0077] En el cable de la divulgación, el núcleo puede incluir un único conductor o preferentemente una pluralidad de conductores.

[0078] El conductor 11 está aislado eléctricamente por una capa aislante 12 en forma de recubrimiento polimérico extruido que opcionalmente tiene propiedades ignífugas. Por ejemplo, la capa aislante 12 puede estar hecha de un material polimérico extruido, como PVC, opcionalmente relleno con cargas retardantes de llama, como hidróxido de magnesio o aluminio, o por un material LS0H, como se describe, por ejemplo, en el documento WO9905688.

[0079] En la realización mostrada en la Figura 1, la capa aislante 12 se extruye en contacto directo con el conductor 11.

[0080] El cable 10 comprende una cubierta 13a como capa más externa, hecha de un material polimérico de PVC con propiedades retardantes de la llama de acuerdo con la presente divulgación. La cubierta 13a rodea la capa aislante 12 y, opcionalmente, está en contacto directo con ella. La cubierta 13a se fabrica por extrusión. La cubierta 13a tiene un grosor adecuado para proporcionar al cable una protección mecánica.

[0081] La Figura 2 muestra un cable 20 de acuerdo con una realización no limitativa de la descripción. En el cable 20, aquellas características que son estructural y/o funcionalmente equivalentes a las características correspondientes del cable 10 descrito anteriormente se les asignarán los mismos números de referencia de este último y no se describirán con más detalle por concisión.

[0082] El cable 20 difiere del cable 10 descrito anteriormente en que la capa más externa es una capa de piel 14, hecha de un material polimérico de PVC que tiene propiedades retardantes de llama de acuerdo con la presente divulgación.

[0083] La capa de piel 14 rodea y entra en contacto directo con la cubierta 13b. La capa de piel 14 se fabrica por extrusión. La capa de piel 14 tiene un grosor sustancialmente menor que el de la cubierta 13b (de 0,05 a 0,5 mm, por ejemplo, de 0,1 a 0,2 mm) y no proporciona una protección mecánica significativa al cable 20.

[0084] En esta realización, la cubierta 13b está hecha de una composición de polímero de PVC ignífugo. Una composición adecuada para la cubierta del presente cable es, por ejemplo, similar a la utilizada para la capa más externa (la capa de piel 14), pero sin montmorillonita.

[0085] La capa más externa del cable de la divulgación, que puede ser una cubierta (como en el caso del cable 10 de la Figura 1) o una capa de revestimiento (como en el caso del cable 20 de la Figura 2), está hecha de una composición polimérica retardante de la llama descrita anteriormente.

[0086] La presente descripción se describirá ahora con referencia a los siguientes ejemplos que se proporcionan solamente con fines ilustrativos y, por lo tanto, no han de ser interpretados como limitativos del alcance de la presente descripción de ninguna manera

Ejemplo 1

Preparación de composiciones de prueba de acuerdo con la descripción y composición comparativa.

[0087] Composiciones base poliméricas retardadoras de llama comparativas (en lo sucesivo denominadas Muestras de A a F y Muestra P) y las composiciones de prueba según la divulgación (en lo sucesivo denominadas muestras de G a O) se han preparado mezclando, en un turbomezclador de laboratorio, un polímero de PVC, plastificantes, cargas y aditivos según se indica en la siguiente Tabla 1.

[0088] La composición polimérica de la muestra comparativa A incluía trióxido de antimonio (SbaOs) e hidróxido de magnesio natural (brucita). La composición polimérica incluía además plastificantes.

[0089] Las composiciones poliméricas de las muestras comparativas de B a D incluían los mismos componentes que la muestra comparativa A y, además, dióxido de silicio como relleno de refuerzo, retardante de llama y aditivo. El tamaño medio de las partículas de sílice fue de 0,15 μm.

[0090] Las composiciones poliméricas de las muestras de G a O según la presente divulgación incluían los mismos componentes que la muestra comparativa A e incluían además una montmorillonita tratada superficialmente con amonio que tenía unas dimensiones medias de tamaño de partícula de 15-20 μm.

[0091] Las composiciones poliméricas de las muestras comparativas E, F y P incluían los mismos componentes que las muestras de G a M según la presente divulgación, pero la suma de las cantidades de montmorillonita y trióxido de antimonio (muestras E y F) o la relación montmorillonita/trióxido de antimonio (muestra P) estaba fuera de los intervalos previstos por la presente divulgación.

[0092] Las composiciones poliméricas indicadas anteriormente se utilizaron para producir muestras tanto comparativas como de ensayo mediante técnicas de extrusión convencionales.

[0093] La Tabla 1 muestra las cantidades de polímero base de PVC, plastificantes, cargas y otros aditivos en las composiciones utilizadas para producir tanto la muestra comparativa como las muestras según la divulgación, donde las muestras comparativas están marcadas con un asterisco.

[0094] Las cantidades se facilitan como "phr"

Ejemplo 2

Pruebas de goteo y formación de carbonilla en condiciones de incendio.

[0095] Las muestras obtenidas según el Ejemplo 1 se ensayaron para determinar su comportamiento de goteo en condiciones de incendio y sus propiedades mecánicas.

[0096] Las pruebas de goteo tenían por objeto detectar el tiempo de caída de la primera pieza de las muestras (tiempo de caída) y la formación de residuos de carbono cohesivo (carbonilla) sobre ellas en condiciones de incendio (efecto antigoteo).

[0097] De cada muestra se obtuvieron probetas de placas de dimensiones 100 x 150mm y 3,0 mm de espesor que se utilizaron para realizar las evaluaciones mencionadas.

[0098] Cada probeta de una muestra se sujetó verticalmente desde una porción del extremo superior con una abrazadera fijada en un soporte, mientras que el extremo inferior estaba libre. A continuación, la probeta se quemó bajo la acción de una llama producida por un bunsen alimentado con aire a un caudal de 3,8 ml/min y con gas propano líquido (GPL) a un caudal de 0,65 ml/min, manteniendo la relación entre los caudales másicos utilizados.

[0099] La llama se orientó a unos 90° con respecto a la probeta y se dirigió hacia el borde inferior de la misma por su lado más corto.

[0100] La llama se mantuvo en esta posición durante todo el tiempo del experimento y se registró el tiempo transcurrido desde el acercamiento de la llama al borde inferior de la probeta hasta la caída del primer trozo de la probeta (tiempo de caída).

[0101] Con respecto a la formación de carbonilla, cada probeta de una muestra se sujetó verticalmente desde una porción del extremo superior con una abrazadera fijada en un soporte, mientras que el extremo inferior estaba libre. A continuación, se quemó la probeta como se ha indicado anteriormente durante 90 segundos y se sumergió la probeta con su soporte en agua fría. Sucesivamente, la probeta quemada se cortó por la mitad y la sección de la probeta quemada cortado se observó al microscopio.

[0102] En cuanto a las propiedades mecánicas, se evaluó la resistencia a la tracción (TS) y el alargamiento en la rotura (EB) de cada probeta de una muestra según la norma IEC 60811-1-1 (1996).

[0103] Los resultados se exponen en la Tabla 2.

Tabla 2

[0104] De los resultados anteriores se desprende que la muestra comparativa A, que no contiene montmorillonita ni sílice, tiene propiedades mecánicas aceptables, pero un tiempo de caída bajo (el goteo comienza después de 1 minuto bajo el fuego).

[0105] La adición de sílice a la composición polimérica en cantidades de 4,0 u 8,0 phr (muestras comparativas B, C y D) da lugar a un ligero aumento del tiempo de caída, pero el goteo sigue iniciándose después de menos de 2 minutos bajo el fuego, incluso cuando la cantidad de trióxido de antimonio se aumenta a 7,5 phr (muestras comparativas D).

[0106] La adición de montmorillonita a la composición polimérica en lugar de sílice en cantidades tales que la suma de las cantidades de montmorillonita y trióxido de antimonio sea inferior a 5,5 (Muestras E y F) da lugar a un ligero aumento del

tiempo de caída con respecto a la muestra comparativa A, pero el goteo sigue iniciándose tras menos de 2 minutos bajo el fuego.

[0107] En el caso de la muestra P, donde la cantidad de montmorillonita es inferior a la de la presente divulgación (0,5 phr) y la relación trióxido de antimonio/montmorillonita es inferior a 1:0,1, no se pudo obtener un valor coherente sobre su tiempo de goteo (no determinado, n.d.), a pesar de que la suma de las cantidades de montmorillonita y trióxido de antimonio está dentro del intervalo de la presente divulgación.

[0108] La adición de montmorillonita a la composición polimérica en una cantidad adecuada y tal que la suma de las cantidades de montmorillonita y trióxido de antimonio sea al menos 5,5, y montmorillonita/trióxido de antimonio sea de 1:0,1 a 1:2,5 (Muestras G a O) da lugar a un aumento sustancial del tiempo de caída (el goteo aún comienza después de más de 2 minutos y en algunos casos después de más de 4 minutos bajo el fuego). Una capa exterior del cable fabricada con dichas composiciones poliméricas mejora el comportamiento del cable frente al fuego para cumplir las normas nacionales e/o internacionales más estrictas. Al mismo tiempo, las propiedades mecánicas, como la resistencia a la tracción y el alargamiento a la rotura, se mantienen dentro de los requisitos estándar.

[0109] Además, la presencia de montmorillonita en la composición polimérica permite obtener una carbonización más compacta y uniforme en las muestras quemadas obtenidas a partir de dicha composición en comparación con las muestras obtenidas a partir de la composición polimérica que incluye sílice pero no montmorillonita. Esto puede apreciarse por el largo tiempo de goteo de las muestras según la presente divulgación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Cable eléctrico ignífugo (10;20) con un núcleo que comprende un conductor eléctrico (11), un revestimiento aislante de la electricidad (12) y una capa exterior (13a; 14) fabricado a partir de una composición polimérica retardadora de llama que comprende:

a) 100 phr de policloruro de vinilo (PVC) como polímero de base;

b) 70-110 phr de un hidróxido metálico;

c) 1-8 phr de una montmorillonita opcionalmente tratada en superficie que tenga unas dimensiones medias de partícula de 5 a 20 μm;

d) 3-8 phr de trióxido de antimonio;

2. El cable eléctrico ignífugo (10;20) según la reivindicación 1, donde la capa más externa (13a;14) es una cubierta (13a).

3. El cable eléctrico ignífugo (10;20) según la reivindicación 1, donde la capa más externa (13a;14) es una capa de piel (14).

4. El cable eléctrico ignífugo (10; 20) según la reivindicación 3, en el que la capa exterior (14) tiene un espesor de 0,05 a 0,5 mm.

5. El cable eléctrico ignífugo (10;20) según la reivindicación 4, que comprende además una cubierta (13b) subyacente a la capa de piel (14), estando la cubierta (13b) hecha de una composición polimérica ignífuga a base de PVC que opcionalmente carece de montmorillonita.

6. El cable eléctrico retardante de llama (10;20) según la reivindicación 1, donde el trióxido de antimonio y la montmorillonita están en una proporción de 1:0,1 a 1:1,2.

7. El cable eléctrico ignífugo (10;20) según la reivindicación 1, donde la suma de la cantidad de montmorillonita y trióxido de antimonio es de al menos 7,5 phr.

8. El cable eléctrico ignífugo (10;20) según la reivindicación 1, donde la cantidad de trióxido de antimonio está en el intervalo de 5-8 phr.

9. El cable eléctrico ignífugo (10; 20) según la reivindicación 1, en el que el hidróxido metálico es hidróxido de magnesio.

10. El cable eléctrico ignífugo (10;20) según la reivindicación 1, donde la montmorillonita está tratada en superficie con un dialquil deshidrogenado C16-C18) amonio.

11. El cable eléctrico ignífugo (10;20) según la reivindicación 1, donde la cantidad de montmorillonita opcionalmente tratada en superficie es de al menos 7 phr.

12. El cable eléctrico ignífugo (10;20) según la reivindicación 1, donde el trióxido de antimonio y la montmorillonita están en una proporción de 1:0,1 a 1:1,2, la suma de la cantidad de montmorillonita y trióxido de antimonio es de al menos 7,5 phr y la cantidad de trióxido de antimonio está en el intervalo de 3,5-8 phr.

13. Utilización de un cable eléctrico ignífugo (10;20) según la reivindicación 1 para una aplicación de bajo voltaje.