ES2971417T3 - Cable eléctrico ignífugo, de baja emisión de humo y resistente al frío - Google Patents

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Abstract

La presente invención se refiere a un cable eléctrico (10; 20) que comprende: - un conductor eléctrico (11, 21) rodeado con una capa eléctricamente aislante (12, 22) hecha de una primera composición polimérica que comprende: (a) cloruro de polivinilo como primer matriz polimérica, (b) una cantidad de hasta 45 phr de un sistema plastificante que consiste en un plastificante de ftalato y un segundo plastificante seleccionado entre: adipato de dialquilo, sebacato de dialquilo o azelato de dialquilo, en el que el grupo alquilo contiene de 4 a 10 carbonos átomos; teniendo la primera composición polimérica un índice de oxígeno límite (LOI) de hasta 30%; y - una funda exterior (13, 24), que rodea la capa aislante (12, 22), hecha de una segunda composición polimérica que comprende: (i) una segunda matriz polimérica libre de halógenos; y (ii) una carga retardante de llama inorgánica libre de halógenos en una cantidad adecuada para impartir propiedades retardantes de llama a la funda exterior (13, 24). El cable de la presente invención presenta propiedades retardantes de llama, de baja emisión de humo y de resistencia al frío y es particularmente adecuado para transmisión de energía de bajo voltaje o para telecomunicaciones. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Cable eléctrico ignífugo, de baja emisión de humo y resistente al frío
Antecedentes de la invención
[0001]La presente invención se refiere a un cable eléctrico ignífugo, de baja emisión de humo y resistente al frío, en particular para la transmisión de energía de baja tensión o para telecomunicaciones.
[0002]Los cables eléctricos, en particular para la transmisión de energía de baja tensión o para las telecomunicaciones, están formados normalmente por uno o más conductores, cada uno de los cuales está recubierto con una capa aislante hecha de un material polimérico; una cubierta protectora exterior hecha de un material polimérico rodea el único conductor recubierto o los conductores recubiertos trenzados entre sí.
[0003]En los cables ignífugos del estado de la técnica, la capa aislante a menudo está hecha de cloruro de polivinilo (PVC), un polímero que es inherentemente resistente a las llamas debido a su alto contenido de cloro. Sin embargo, el PVC puro es bastante rígido y, para que sea adecuadamente flexible para la fabricación y el despliegue de cables, debe añadirse con plastificantes, siendo los más utilizados los ftalatos. El PVC también se añade normalmente con agentes ignífugos (por ejemplo, óxidos de antimonio, óxidos de magnesio, ésteres de ftalato bromados, parafinas cloradas, etc.) para mejorar sus propiedades ignífugas.
[0004]Los cables ignífugos conocidos que contienen capas aislantes de PVC tienen el inconveniente de producir emisiones de humo significativas cuando se exponen a la llama. Los niveles de humo pueden ser particularmente altos si el PVC contiene aditivos halogenados.
[0005]Otro inconveniente de las capas aislantes de PVC es su sensibilidad y fragilidad a bajas temperaturas (por debajo de 0 °C). Para superar este inconveniente, se puede agregar PCV con una mezcla específica de plastificantes que puede impartir propiedades mecánicas adecuadas al polímero hasta una temperatura de -50 °C. Sin embargo, las mezclas de plastificantes adecuadas para impartir resistencia al frío a las composiciones de PVC podrían aumentar aún más las emisiones de humo tras la exposición a la llama y/o pueden reducir las propiedades de aislamiento eléctrico de la composición. Además, a temperatura ambiente, estos plastificantes pueden someterse a migración dentro del material polimérico, lo que pone en peligro sus propiedades mecánicas y aislantes.
[0006]El documento WO 2011/113707 se refiere a composiciones de PVC con propiedades mejoradas a baja temperatura (tan bajas como -40 °C) que son especialmente útiles para el aislamiento de cables. Se proporciona una mezcla de: i) un ftalato de dialquilo donde los grupos alquilo contienen de 10 a 14 átomos de carbono, y ii) un adipato de dialquilo donde los grupos alquilo contienen de 11 a 14 átomos de carbono. Típicamente, se usan de 20 a 100 partes de la formulación plastificante por 100 partes de cloruro de polivinilo. Para obtener propiedades óptimas a baja temperatura, la proporción preferida es de 2/3 de ftalatos a 1/3 de adipatos.
[0007]El documento CN 105255047 se refiere a un material de cable de cloruro de polivinilo resistente a temperaturas muy bajas a -50 °C. Dicho material está compuesto,entre otras cosas,por: Resina de PVC, un primer plastificante (por ejemplo, un ftalato), un segundo plastificante (aceite de soja epoxi), un plastificante resistente al frío (adipato de dioctilo y/o sebacato de dioctilo), una resina resistente al frío endurecida (etileno-ácido acrílico-n-butilhidroxi éster), un primer retardante de llama (trióxido de antimonio) y un segundo retardante de llama (borato de zinc anhidro). En este material de cable, no solo se añade un plastificante resistente al frío, sino que, lo que es más importante, se añade una resina endurecida especial resistente al frío. Esta resina ayuda a endurecer el PVC, mantener un buen rendimiento mecánico y superar eficazmente la fragilidad del PVC a baja temperatura.
[0008]El documento WO 2014/013284 se refiere a composiciones de PVC plastificadas ignífugas caracterizadas por una densidad de humo reducida. Los compuestos de PVC que necesitan resistencia a baja temperatura se pueden preparar en combinación con dioctiladipato (DOA), dioctilazelato (DOZ) o dioctilsebacato (DOS). Los hipofosfitos de aluminio y calcio (solos o en mezclas) se utilizan como agentes ignífugos.
[0009]El documento WO 2010/013851 se refiere a una composición de resina para material de recubrimiento de cables eléctricos que cumple funciones y características tanto de una capa de lecho como de una capa tejida. Una composición de resina comprende: PVC; un plastificante seleccionado del grupo que consiste en un plastificante a base de ftalato, un plastificante a base de ácido graso y mezclas de los mismos; un retardante de llama secundario seleccionado del grupo que consiste en un compuesto de antimonio, un compuesto a base de boro, un compuesto de estaño y un compuesto de molibdeno. La resistencia al frío del cable eléctrico se midió según la norma IEC 811-1. El requisito de resistencia al frío es de -25 °C o menos.
[0010]El documento GB 1504 046 se refiere a composiciones poliméricas de cloruro de vinilo que tienen buenas características de aislamiento eléctrico. La composición comprende de 20 a 100 partes de plastificantes Itálicos, adípicos, sebácicos y/o azelaicos.
[0011]Los materiales poliméricos no halogenados, tales como poliolefinas, a los que se añaden cantidades elevadas de cargas ignífugas inorgánicas, también se usan para la producción de capas aislantes en cables eléctricos ignífugos como se describe, por ejemplo, en el documento WO 2007/049090. Estos materiales, también conocidos como materiales “HFFR” (Halogen Free Flame Retardant) o “LSOH” (Low Smoke Zero Halogen), además de ser una alternativa válida a los aislamientos de PVC, ofrecen la ventaja adicional de producir bajos niveles de emisiones de humo cuando se exponen a la llama.
[0012]La hoja de datos técnicos del cable telefónico interno CW1308, HFFR o cubierta de PVC, 11/12/2014 (B3 International) ilustra cables con un aislamiento de PVC y material de cubierta exterior ignífuga libre de halógenos (HFFR) que cumple con la norma IEC 61034.
Resumen de la invención
[0013]El solicitante se enfrentó al problema de proporcionar un cable eléctrico ignífugo que tiene una capa de aislamiento eléctrico hecha de una composición de PVC, cuyo cable proporciona bajos niveles de emisiones de humo cuando se expone a la llama y una resistencia mecánica adecuada a baja temperatura, mientras se mantiene un rendimiento eléctrico eficaz.
[0014]El solicitante encontró un cable eléctrico que tiene un conductor rodeado por una capa aislante hecha de una composición de PVC formulada con una determinada mezcla de plastificantes, la capa aislante está rodeada por una cubierta exterior hecha de un material LSOH. En particular, el solicitante encontró una composición de PVC que contiene una mezcla específica de plastificantes en una cantidad igual o inferior a 45 phr y un índice de oxígeno límite (LOI) de hasta el 30 %.
[0015]El uso combinado de una cubierta exterior hecha de un material LSOH con una capa aislante hecha de una resina de PVC compensa las propiedades ignífugas limitadas de la capa aislante de PVC, sin aumentar, sin embargo, las emisiones de humo. En cuanto a la resistencia al frío, la capa aislante de PVC, gracias a la mezcla específica de plastificantes, puede funcionar de manera eficiente en un amplio intervalo de temperaturas, desde la temperatura de funcionamiento del cable hasta -50 °C o menos.
[0016]Según un primer aspecto, por lo tanto, la presente invención se refiere a un cable eléctrico según la reivindicación 1 que comprende:
-un conductor eléctrico rodeado de una capa eléctricamente aislante hecha de una primera composición polimérica que comprende:
(a) cloruro de polivinilo como primera matriz polimérica,
(b) una cantidad de hasta 45 phr de un sistema plastificante que consiste en un plastificante de ftalato y un segundo plastificante seleccionados de: adipato de dialquilo, sebacato de dialquilo o azelato de dialquilo, donde el grupo alquilo contiene de 4 a 10 átomos de carbono;
teniendo la primera composición polimérica un índice de oxígeno límite de hasta el 30 %; y
-una cubierta exterior, que rodea la capa aislante, hecha de una segunda composición polimérica que comprende:
(i) una segunda matriz polimérica libre de halógenos; y
(ii) un relleno ignífugo inorgánico libre de halógenos en una cantidad adecuada para impartir propiedades ignífugas a la cubierta exterior.
[0017]El cable que tiene las características y la construcción anteriores se puede calificar como cable ignífugo.
[0018]A efectos de la presente descripción y según las reivindicaciones adjuntas, por "ignífugo" se entiende la propiedad de un cable que tiene la capacidad de mantener la integridad del circuito según la norma IEC 60502-1 (2004) o equivalente de la misma.
[0019]El cable que tiene las características y la construcción anteriores se puede calificar como cable de baja emisión de humo.
[0020]A efectos de la presente descripción y según las reivindicaciones adjuntas, por "baja emisión de humo" se entiende la propiedad de un cable que tiene la capacidad de emitir bajos niveles de humo cuando se expone a una llama según la norma IEC 61034-2 (2005) o equivalente de la misma. Según la norma IEC 61034-2 (2005), se recomienda que se adopte un valor de transmitancia de luz del 60 % en una cámara de prueba como mínimo para cualquier cable probado.
[0021] El cable que tiene las características y la construcción anteriores se puede calificar como cable resistente al frío.
[0022] A los efectos de la presente descripción y según las reivindicaciones adjuntas, por "resistente al frío" se entiende la propiedad de un cable que tiene un comportamiento mecánico adecuado (en términos de resistencia a la flexión, alargamiento e impacto) a bajas temperaturas según la norma IEC 60811-504/505/506 (2012) o equivalente de la misma.
[0023] A efectos de la presente descripción y según las reivindicaciones adjuntas, por el término "conductor eléctrico" se entiende un elemento de forma alargada que tiene una longitud indefinida hecho de un material eléctricamente conductor, por ejemplo, cobre o aluminio o compuesto de los mismos, para el transporte de energía eléctrica o una señal.
[0024] A efectos de la presente descripción y según las reivindicaciones adjuntas, mediante el término "aislante eléctrico" se indica una capa de material que tiene una resistividad volumétrica de al menos l3l013Q..cm cuando se mide según la norma IEC 60502-1 (2004) o equivalente de la misma.
[0025] A los efectos de la presente descripción y según las reivindicaciones adjuntas, el término "phr" (acrónimo de "partes por cien de caucho") se usa para indicar partes en peso de un ingrediente por 100 partes en peso de la matriz polimérica.
[0026] A efectos de la presente descripción y según las reivindicaciones adjuntas, el "índice de oxígeno límite" o LOI es la concentración mínima de oxígeno, expresada como porcentaje, que soporta la combustión de un polímero. Los valores más altos de LOI indican una mayor pirorresistencia. Los valores del LOI se determinan mediante pruebas estandarizadas, tales como ASTM D2863-12 (2012).
[0027] A los efectos de la presente descripción y según las reivindicaciones adjuntas, la palabra «un» se utiliza para describir elementos y componentes de la invención. Esto se hace simplemente por conveniencia y para dar un sentido general de la invención. Esta descripción y reivindicaciones deben leerse para incluir uno o al menos uno y el singular también incluye el plural a menos que sea obvio que se entiende de otra manera.
[0028] Para el objetivo de la presente descripción y según las reivindicaciones adjuntas, excepto donde se indique lo contrario, todos los números que expresan cifras, cantidades, porcentajes y así sucesivamente, deben entenderse como modificadas, 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 esta invención.
[0029] El cable de la presente invención se puede utilizar para la transmisión de energía o telecomunicaciones. Preferentemente, el cable es adecuado para transportar corriente eléctrica de bajo voltaje (BV) igual o inferior a 1,5 kV.
[0030] El cable eléctrico de la invención puede tener uno o más conductores eléctricos.
[0031] El cloruro de polivinilo (PVC) se produce por polimerización del monómero cloruro de vinilo (VCM). El PVC es un polímero sintético resultante de la adición repetitiva de VMC, cuya fórmula es CH2=CHCl. El polímero de cloruro de vinilo puede ser un copolímero (por ejemplo, un copolímero de cloruro de vinilo y acetato de vinilo). Los polímeros de cloruro de vinilo se pueden obtener, por ejemplo, mediante polimerización en suspensión o polimerización en emulsión como conoce el experto en la materia. Se utiliza un factor conocido como valor K para indicar el peso molecular medio del cloruro de polivinilo. El valor de K es la viscosidad de una solución al 0,005 % en peso del cloruro de polivinilo en ciclohexanona a 25 °C, medida utilizando un viscosímetro Ubbelhode. El valor K puede determinarse según la norma DIN EN ISO 1628-1 (1988).
[0032] Según una realización preferida de la presente invención, el cloruro de polivinilo tiene un valor de K de al menos 65, más preferentemente un valor de K de 68 a 72.
[0033] El sistema plastificante contiene al menos un plastificante de ftalato y al menos un segundo plastificante.
[0034] El plastificante de ftalato se selecciona preferentemente de entre: di(2-etilhexil)ftalato (DEHP), diisononilftalato (DINP), diisodecilftalato (DIDP), diisotridecilftalato (DITP) y mezclas de los mismos.
[0035] El segundo plastificante se selecciona preferentemente de entre: adipato de dialquilo, sebacato de dialquilo o azelato de dialquilo, donde el grupo alquilo contiene de 6 a 10 átomos de carbono, más preferentemente de 8 a 9 átomos de carbono, y mezclas de los mismos.
[0036] El sistema plastificante está presente en la primera composición polimérica en una cantidad total de hasta 45 phr (es decir, 45 partes por 100 partes en peso de PVC como material de base polimérica), preferentemente en una cantidad de 30 phr a 45 phr, más preferentemente de 35 phr a 45 phr.
[0037]Preferentemente, el plastificante de ftalato está presente en el sistema plastificante de la invención en una cantidad de hasta el 50 % en peso en función del peso total del sistema plastificante.
[0038]Según una realización particularmente preferida, la relación en peso entre el plastificante de ftalato y el segundo plastificante en el sistema plastificante de la invención es de aproximadamente 1:2.
[0039]La primera composición de polímero de la presente invención contiene ventajosamente otros aditivos. Preferentemente, la primera composición polimérica comprende un estabilizador térmico que contrarresta los efectos del envejecimiento; los estabilizadores térmicos también reducen la deshidrodeshalogenación del PVC a las temperaturas de procesamiento de la composición. Preferentemente, el estabilizador térmico se selecciona de entre: sal de zinc, estabilizador de calcio/zinc, estabilizador de aluminio/magnesio/zinc, fosfatos orgánicos, polioles y mezclas de los mismos, siendo más preferidos la sal de zinc y el estabilizador de calcio/zinc.
[0040]Preferentemente, el estabilizador térmico está presente en una cantidad de 0,5 a 15 phr.
[0041]Otros ingredientes que se pueden añadir a la primera composición polimérica de la capa aislante incluyen cargas, lubricantes y pigmentos.
[0042]Los rellenos se incorporan en las formulaciones para reducir el costo, aumentar la producción de mezcla en seco, aumentar la resistencia eléctrica, aumentar la resistencia a la luz ultravioleta, aumentar la dureza, producir una mejor transmisión de calor, aumentar la resistencia a la deformación por calor y mejorar la resistencia a la abrasión. Los rellenos también pueden impartir un rendimiento antibloqueo o antideslizante. Los ejemplos de cargas adecuadas incluyen carbonato de calcio, arcillas tales como aluminosilicatos, sílice, dolomita y bauxita. La distribución del tamaño de partícula particular y el área superficial promedio del relleno se elegirán según las propiedades que se desean impartir. Una carga preferida es carbonato de calcio.
[0043]Cuando se usa, el relleno puede estar presente en una cantidad de hasta 15 phr.
[0044]Cuando un relleno está presente en la primera composición polimérica, la cantidad de sistema plastificante debe ser inferior a 45 phr.
[0045]Se pueden incluir lubricantes para reducir la adhesión entre el PVC y las superficies calientes de la maquinaria durante el procesamiento. Los lubricantes también afectan a las propiedades fraccionales entre las partículas de resina durante el procesamiento. Los ejemplos de lubricantes incluyen ácido esteárico y estearatos metálicos que también pueden actuar como estabilizadores. Otros lubricantes que se pueden usar incluyen ceras de petróleo, aceite de silicona, aceite mineral, ésteres sintéticos y ceras de polietileno.
[0046]Cuando se usan, los lubricantes y auxiliares de procesamiento pueden estar presentes en una cantidad total de hasta 1-10 phr.
[0047]La primera composición polimérica de la invención puede contener un agente ignífugo, aunque las características ignífugas del cable de la invención se pueden cumplir mediante la resistencia inherente a la llama de la composición polimérica de PVC de la capa aislante en combinación con el material LSOH de la cubierta exterior.
[0048]Los agentes retardantes de llama posiblemente presentes en la primera composición polimérica de la invención son agentes retardantes de llama libres de halógeno y libres de antimonio. Los ejemplos de agentes retardantes de llama que se pueden usar incluyen óxido o hidróxido de magnesio tanto de origen sintético como natural. Un agente ignífugo preferido es el hidróxido de magnesio natural, también conocido como brucita. El agente ignífugo para la primera composición polimérica se trata opcionalmente en la superficie con ácido esteárico o una sal metálica del mismo.
[0049]Cuando se usa, el agente ignífugo puede estar presente en una cantidad total de hasta 10-20 phr.
[0050]La primera composición polimérica tiene un índice de oxígeno límite (LOI) de hasta el 30 %. Preferentemente, la primera composición polimérica de la capa aislante para el cable de la invención tiene un LOI de al menos el 20 %.
[0051]La primera composición polimérica para producir la capa aislante se puede preparar mezclando PVC y los otros componentes según procedimientos conocidos en la técnica, por ejemplo, utilizando un mezclador interno (turbomezclador) o mezcladores continuos del tipo Ko-Kneader (Buss) o del tipo de doble tornillo co-rotativo o contrarrotativo. La composición de PVC se puede extruir en un conductor para proporcionarle una capa aislante.
[0052] La segunda matriz polimérica libre de halógenos de la segunda composición polimérica para la cubierta exterior según la presente invención puede estar hecha de polímeros seleccionados, por ejemplo, de: polietileno; polipropileno; polibuteno; poli(4-metilpenteno-1); copolímeros de etileno con alfa-olefinas C3 a C8 tales como copolímeros de etileno-propileno, polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) o similares; copolímeros de alfa-olefina/s C2 a C8 y un dieno; copolímero de etileno-acrilato; copolímeros de etileno-acetato de vinilo; copolímeros de etilenoacetato de butilo y mezclas de los mismos.
[0053] Ejemplos de segunda matriz polimérica libre de halógenos adecuada para la cubierta exterior del cable de la invención se describen en los documentos WO 99/05688, WO 2000/19452 y EP 1043733.
[0054] En cuanto al relleno ignífugo inorgánico libre de halógenos presente en la segunda matriz polimérica libre de halógenos de la cubierta exterior, generalmente se puede seleccionar de hidróxidos, óxidos hidratados, sales hidratadas de metales, en particular de aluminio o magnesio, o mezclas de los mismos. Preferentemente, el relleno ignífugo inorgánico libre de halógenos se selecciona de hidróxido de magnesio (ya sea sintético o natural), trihidrato de alúmina y mezclas de los mismos.
[0055] El hidróxido de magnesio es particularmente preferido. Hidróxido de magnesio de origen natural, obtenido al moler minerales a base de hidróxido de magnesio, tales como brucita o similares, como se describe en el documento WO 99/05688.
[0056] El relleno ignífugo libre de halógenos 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;
[0057] El relleno ignífugo libre de halógenos está presente en la segunda composición polimérica en una cantidad adecuada para impartir propiedades ignífugas a la cubierta exterior. El relleno ignífugo libre de halógenos está presente en una cantidad total de 80 a 500 phr, preferentemente de 120 a 300 phr.
[0058] Con el fin de aumentar la compatibilidad con los componentes poliméricos, la segunda composición polimérica puede comprender además al menos un agente de acoplamiento. Dicho agente de acoplamiento se añade preferentemente para aumentar la interacción entre los grupos activos del relleno ignífugo y las cadenas poliméricas y, por lo tanto, la compatibilidad entre el relleno ignífugo y los componentes poliméricos. Según una realización preferida de la invención, el al menos un relleno ignífugo puede tratarse superficialmente con el agente de acoplamiento.
[0059] El agente de acoplamiento se puede seleccionar de entre los conocidos en la técnica, por ejemplo: compuestos de silano saturados o compuestos de silano que contienen al menos una insaturación etilénica; epóxidos que contienen una insaturación etilénica; ácidos monocarboxílicos o, preferentemente, ácidos dicarboxílicos que tienen al menos una insaturación etilénica, o derivados de los mismos, en particular anhídridos o ésteres.
[0060] El agente de acoplamiento puede añadirse a la segunda composición polimérica como tal o preinjertar en una poliolefina, por ejemplo, polietileno o copolímeros de etileno con una alfaolefina, mediante una reacción radicálica (véase por ejemplo la patente EP 530940). La cantidad de agente de acoplamiento injertado puede ser de 0,05 a 5 partes en peso, preferentemente de 0,1 a 2 partes en peso, en relación con 100 partes en peso de poliolefina.
[0061] A las segundas composiciones poliméricas de la cubierta exterior pueden añadirse otros componentes convencionales, como antioxidantes, coadyuvantes de procesado, lubricantes, pigmentos y similares.
[0062] Otros compuestos que pueden utilizarse en la segunda composición polimérica de la cubierta exterior incluyen, por ejemplo, partículas de vidrio, fibras de vidrio, caolín calcinado, talco y similares, o mezclas de los mismos. También pueden estar presentes coadyuvantes de procesamiento, como por ejemplo, estearato de calcio, estearato de zinc, ácido esteárico, cera de parafina, cauchos de silicona y similares, o mezclas de los mismos.
[0063] La segunda composición polimérica para producir la cubierta exterior según la presente invención se puede preparar mezclando la segunda matriz polimérica libre de halógenos, el retardante de llama inorgánico libre de halógenos y los aditivos opcionales según procedimientos conocidos en la técnica. La mezcla se puede llevar a cabo, por ejemplo, utilizando un mezclador interno del tipo con rotores tangenciales (Banbury) o con rotores interpenetrantes, o alternativamente en mezcladores continuos tales como los del tipo Ko-Kneader (Buss), o del tipo de doble tornillo co-rotativo o contrarrotativo. La segunda composición polimérica se utiliza preferentemente en forma no reticulada, para obtener un revestimiento con propiedades termoplásticas. También es posible llevar a cabo una reticulación parcial de la matriz polimérica según procedimientos conocidos en la técnica.
[0064] Ventajosamente, la segunda composición polimérica para la cubierta exterior del cable de la invención tiene un LOI mayor que el de la primera composición polimérica para la capa aislante. Preferentemente, la segunda composición polimérica tiene un LOI superior al 35 %. Preferentemente, la segunda composición polimérica tiene un LOI inferior al 70 %, más preferentemente inferior al 60 %.
Breve descripción de los dibujos
[0065]Las características adicionales resultarán evidentes a partir de la descripción detallada proporcionada en lo sucesivo en esta invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
-La Figura 1 es una vista en sección transversal de un cable unipolar según la invención para la transmisión de energía a bajo voltaje.
-La Figura 2 muestra una vista en sección transversal de un cable tripolar según la invención para telecomunicaciones.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
[0066]Con referencia a la Figura 1, el cable eléctrico 10 es del tipo unipolar que comprende un único conductor 11 cubierto y en contacto directo con una capa eléctricamente aislante 12. La capa aislante 12 está rodeada y en contacto directo con una cubierta exterior 13. La capa aislante 12 y la cubierta exterior 13 están hechas de una primera composición polimérica a base de PVC y de una segunda composición polimérica según la presente invención, respectivamente. El conductor 1 puede estar en forma de una varilla sólida o de alambres atados hechos de metal eléctricamente conductor tal como cobre o aluminio o compuesto de los mismos.
[0067]Con referencia a la Figura 2, el cable eléctrico 20 según la presente invención puede ser del tipo tripolar que comprende tres elementos o conductores eléctricamente conductores 21, cada uno cubierto por y en contacto directo con una capa eléctricamente aislante 22. Los tres conductores 21 con las capas aislantes pertinentes 22 están rodeados por una cubierta exterior 24. Los tres conductores recubiertos 1 están trenzados entre sí formando zonas intersticiales definidas como los espacios entre los conductores recubiertos y la cubierta exterior 24) que los envuelve.
[0068]Un lecho o relleno intersticial 23 llena dichas zonas intersticiales. El lecho 23 puede estar hecho de un material similar a un termoplástico, por ejemplo, polietileno, preferentemente agregado con un relleno ignífugo sin halógeno como hidróxido de magnesio en una cantidad, por ejemplo, de 50 phr a 200 phr.
[0069]En una realización alternativa, el cable 20 puede comprender dos o cuatro conductores 21.
[0070]Tanto el cable 10 como el 20 de la Figura 1 y 2, respectivamente, pueden comprender además una capa de cinta de mica interpuesta entre cada uno de los conductores 11 y 21 y la capa aislante respectiva 12 y 22.
[0071]Tanto el cable 10 como el 20 de la Figura 1 y 2, respectivamente, pueden comprender además una armadura que rodea la cubierta exterior 13 y 24. La armadura puede estar hecha de alambres metálicos, por ejemplo, alambres de acero, preferentemente galvanizados. A su vez, la armadura puede estar rodeada por una camisa polimérica, preferentemente hecha de una composición polimérica de LSOH. Una cinta, por ejemplo, una cinta de poliéster, se interpone ventajosamente entre la armadura y la camisa polimérica.
[0072]El cable 20 de la Figura 2 puede comprender además un elemento de resistencia central alrededor del cual se trenzan los conductores 22, dicho elemento central está hecho, por ejemplo, de polietileno, preferentemente agregado con un relleno ignífugo sin halógeno como hidróxido de magnesio en una cantidad, por ejemplo, de 50 phr a 200 phr.
[0073]La presente descripción muestra solo algunas realizaciones de un cable según la invención.
[0074]Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar adicionalmente la invención.
Preparación de la primera composición polimérica (capa aislante)
[0075]Las primeras composiciones poliméricas de los ejemplos informados en la Tabla 1 se prepararon en un turbomezclador cerrado (volumen de la cámara de mezcla: 3000 cm3). Las cantidades se informan como phr (partes en peso con respecto a 100 partes en peso del polímero de PVC). El PVC y el estabilizador, en forma de polvo, se añadieron a la turbomezcladora y se mezclaron muy bien. A continuación se añadieron los plastificantes y los otros componentes de la mezcla y la composición se mezcló a 180 °C.
[0076]Los ejemplos marcados con el asterisco (*) son los comparativos.
[0077]Las composiciones de los Ejemplos 1-9 de la Tabla 1 se imprimieron en forma de placas mediante impresión a 180 °C utilizando una prensa mecánica y a continuación se probaron.
[0078]Los cables eléctricos se prepararon usando las composiciones de los ejemplos 1-9 como capas aislantes de cables tripolares (como el cable de la Figura 2), donde cada conductor de cable era de 2,5 mm2 La cubierta exterior de cada cable probado estaba hecha de una segunda composición polimérica que comprendía LLDPE como segunda matriz polimérica y 230 phr de hidróxido de magnesio como relleno ignífugo. Cada muestra de cable eléctrico probado tenía una longitud de 60 m.
[0079]Se evaluaron varias propiedades tanto en las placas como en los cables y los resultados se exponen en la Tabla 2.
T l 1 - m i i n m r
T l 2 - Pr i m i l m r
[0080]La resistividad de volumen se midió según la norma IEC 60502-1 (2004).
[0081]Las pruebas mecánicas a -52 °C y la prueba de densidad de humo se realizaron en cables. Los datos experimentales muestran que las composiciones 1-5 según la invención tenían una resistividad volumétrica igual o superior a 131013, cumpliendo el requisito de capa aislante según la norma IEC 60502-1 (2004). Por el contrario, las composiciones comparativas 6 y 7 tenían una resistividad volumétrica muy baja. Sin querer sujetarse a ninguna teoría, la resistividad volumétrica inaceptable de la composición comparativa 6 podría deberse a una cantidad excesiva de sistema plastificante (47 phr) y la resistividad volumétrica inaceptable de la composición comparativa 6 podría deberse a la presencia de aceite de soja epoxidado en el sistema plastificante.
[0082]Los cables que comprenden una capa aislante según la invención (composiciones 1 y 2) mantuvieron propiedades mecánicas adecuadas a temperaturas de -50 °C o inferiores.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un cable eléctrico (10, 20) que comprende:
- un conductor eléctrico (11, 21) rodeado de una capa eléctricamente aislante (12, 22) hecha de una primera composición polimérica que comprende:
(a) cloruro de polivinilo como primera matriz polimérica,
(b) una cantidad de hasta 45 phr de un sistema plastificante que consiste en un plastificante de ftalato y un segundo plastificante seleccionados de: adipato de dialquilo, sebacato de dialquilo o azelato de dialquilo, donde el grupo alquilo contiene de 4 a 10 átomos de carbono;
la primera composición polimérica que tiene un índice de oxígeno límite (LOI) de hasta el 30 % según se determina según la norma ASTM D2863-12 (2012); y
- una cubierta exterior (13, 24), que rodea la capa aislante (12, 22), hecha de una segunda composición polimérica que comprende:
(i) una segunda matriz polimérica libre de halógenos; y
(ii) un relleno ignífugo inorgánico libre de halógenos en una cantidad total de 80 a 500 phr.
2. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde el plastificante de ftalato se selecciona de entre: ftalato de di(2-etilhexilo) (DEHP), ftalato de diisononilo (DINP), ftalato de diisodecilo (DIDP), ftalato de diisotridecilo (DITP) y mezclas de los mismos.
3. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde el segundo plastificante se selecciona de entre: adipato de dialquilo, sebacato de dialquilo o azelato de dialquilo, donde el grupo alquilo contiene de 6 a 10 átomos de carbono, y una mezcla de los mismos.
4. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde el sistema plastificante está presente en la primera composición polimérica en una cantidad total de 30 phr a 45 phr.
5. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde la primera composición polimérica comprende un agente ignífugo libre de halógeno y libre de antimonio.
6. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde el cloruro de polivinilo (a) tiene un valor K de al menos 65 o superior según lo determinado según la norma DIN EN ISO 1628-1 (1988).
7. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde la primera composición polimérica comprende un estabilizador térmico.
8. El cable (10; 20) según la reivindicación 7, donde el estabilizador térmico se selecciona de sal de entre zinc, estabilizador de calcio/zinc y mezclas de los mismos.
9. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde la capa aislante tiene un LOI de al menos un 20 %.
10. El cable eléctrico (10; 20) según la reivindicación 1, donde el relleno ignífugo libre de halógenos de la segunda composición polimérica se selecciona de entre: hidróxido de magnesio, trihidrato de aluminio y mezclas de los mismos.
11. El cable eléctrico (10; 20) según la reivindicación 1, donde el relleno ignífugo libre de halógenos está presente en una cantidad total de 120 a 300 phr.
12. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde la segunda matriz polimérica de la segunda composición polimérica se selecciona de entre: polietileno; polipropileno; polibuteno; poli(4-metilpenteno-1); copolímeros de etileno con alfa-olefinas C3 a Ce; copolímeros de alfa-olefina/s C2 a Ce y un dieno; copolímero de etileno-acrilato; copolímeros de etileno-acetato de vinilo; copolímeros de etileno-acetato de butilo y mezclas de los mismos.
13. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde la segunda composición polimérica de la cubierta exterior (13, 24) tiene un LOI mayor que el de la primera composición polimérica de la capa aislante (12, 22).
14. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde la segunda composición polimérica tiene un LOI superior al 35 %.
15. El cable (10; 20) según la reivindicación 1, donde la segunda composición polimérica tiene un LOI inferior al 70 %.
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