IT202100012449A1 - Cavo ritardante di fiamma - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Campo di applicazione
La presente divulgazione riguarda un cavo ritardante di fiamma, o elettrico o ottico o opto-elettrico.
In particolare, la presente divulgazione riguarda un cavo ritardante di fiamma avente una guaina esterna a base di PVC ritardante di fiamma che presenta un ridotto gocciolamento (generazione di gocce) quando esposto a temperature elevate, per es. in caso di incendio.
Il cavo secondo la divulgazione pu? essere utilizzato per applicazioni a bassa tensione (LV) o di telecomunicazioni.
Arte nota
Come ? noto, un requisito importante per i cavi, specialmente per un?applicazione edile, ? un buon comportamento efficace in caso di incendio (come specificato per esempio nel Regolamento delegato della Commissione (EU) 2016/364 del 1? luglio 2015), in modo da evitare la propagazione di fiamma e la generazione di fumo in case o, pi? in generale, in locali in cui risiedono persone. La prestazione antincendio del cavo pu? dipendere dalla guaina esterna del cavo che dovrebbe avere alcune propriet?.
A questo riguardo, ? noto produrre la guaina di cavo da una composizione polimerica avente propriet? ritardanti di fiamma di per s? o impartite mediante l?aggiunta di un?opportuna carica ritardante di fiamma.
Il cloruro di polivinile (PVC) ? un materiale polimerico ampiamente utilizzato nella costruzione di cavi. Il PVC puro ? piuttosto rigido e per renderlo opportunamente flessibile per il cavo plastificanti sono aggiunti ad esso, quelli utilizzati molto comunemente essendo gli ftalati come, per esempio, da WO 2013/048775.
Il PVC ? intrinsecamente resistente alla fiamma. La Richiedente ha notato che la maggioranza dei plastificanti utilizzati per impartire flessibilit? al polimero di PVC possono compromettere questa importante caratteristica tecnica.
Perci?, quando i plastificanti sono aggiunti a un polimero di PVC al fine di renderlo flessibile, si dovrebbero aggiungere anche opportune cariche ritardanti di fiamma in modo che la composizione polimerica di PVC risultante fornisca un rivestimento per il cavo con opportune propriet? ritardanti di fiamma.
Una carica ritardante di fiamma comunemente utilizzata per il PVC ? il triossido di antimonio.
Alcuni regolamenti, come quello sopra citato, richiedono anche che il cavo non sia solo ritardante di fiamma, ma abbia anche un gocciolamento basso o assente in caso di incendio, ossia non dovrebbe generare gocce o frammenti caldi, poich? essi potrebbero ulteriormente alimentare l?incendio.
Alcuni standard, in particolare gli standard internazionali, sono sempre pi? rigorosi riguardo alle prestazioni richieste a un cavo ritardante di fiamma al fine di migliorare la sicurezza negli edifici in caso di incendio.
L?aggiunta di cariche ritardanti di fiamma, quali idrossido di magnesio e/o idrossido di alluminio a un materiale polimerico a base di PVC della guaina esterna del cavo potenzia l?efficacia contro l?avanzamento delle fiamme, ma ha poco impatto sul limitare o impedire il gocciolamento quando il cavo ? esposto a temperature elevate, per es. in caso di incendio.
CN109735021 divulga un materiale per cavo di PVC ritardante di fiamma comprendente i seguenti componenti in parti in peso: 50-100 parti di resina di PVC, 10~15 parti di idrossido di alluminio, 5~10 parti di triossido di antimonio; 1~3 parti di argilla di silicato inorganica, 10~15 parti di stabilizzatore di calore calcio zinco, 5~10 parti di una carica, quale il carbonato di calcio, 8~12 parti di borato di zinco e 20~30 parti di un elastomero di poliestere.
CN107118457 divulga un materiale per guaina ritardante di fiamma di cavo di PVC comprendente i seguenti componenti in peso: 90-100 parti di resina di PVC, 5-10 parti di allumina, 4-5 parti di idrossido di magnesio, 3-5 parti di ossido di magnesio e 2-3 parti di sepiolite modificata. Viene anche citato un agente ausiliario comprendente, tra l?altro, 5-8 parti di carbonato di calcio in 30-40 parti di gomma naturale.
CN109467839 divulga un materiale per filo e cavo automobilistico di PVC comprendente i seguenti componenti: 100 parti in peso di cloruro di polivinile (PVC), 3-5 parti in peso del ritardante di fiamma composito, per es. triossido di antimonio, 5-25 parti in peso dell?additivo, per es. il caolino e/o il carbonato di calcio, 5-11 parti in peso di uno stabilizzatore composito, ossia un composto epossidico calcio zinco, e 0,6-1,3 parti in peso dello stabilizzatore ausiliario (una miscela di ?-dichetone, ammino crotonato e ?-fenil fluorene).
CN105524368 divulga un materiale per guaina di cloruro di polivinile includente i seguenti componenti in peso: 100 parti di resina di cloruro di polivinile, 10-25 parti di composto ritardante di fiamma includente triossido di antimonio, idrossido di alluminio e borato di zinco idrato 3,5, 10 parti di carica, per es. carbonato di calcio e/o caolino, e 2-5 parti di composto stabilizzatore includente, tra l?altro, stearato di calcio e zinco.
Sommario della divulgazione
In considerazione di quanto sopra, scopo principale della presente divulgazione ? fornire un cavo ritardante di fiamma avente lo strato pi? esterno (che ? la guaina esterna o un rivestimento che copre la guaina esterna) realizzato con una composizione con PVC come composizione di polimero base e avente prestazioni antincendio migliorate, quali gocciolamento ridotto o assente (generazione di gocce) quando esposto alla fiamma, in modo da soddisfare i requisiti pi? rigorosi per la certificazione secondo gli attuali standard internazionali.
Un altro scopo della presente divulgazione ? fornire un cavo ritardante di fiamma come sopra che, oltre ad avere prestazioni migliorate durante un incendio, ha buone propriet? meccaniche ed ? facilmente lavorabile, per esempio mediante processi di estrusione.
La Richiedente ha constatato che un cavo, o elettrico o ottico o opto-elettrico, avente una guaina esterna realizzata con una composizione polimerica di PVC ha propriet? ritardanti di fiamma migliorate, quali un gocciolamento ridotto o nullo durante un incendio, quando il suo strato pi? esterno comprende un idrossido metallico, sepiolite e triossido di antimonio come cariche ritardanti di fiamma in rispettivi intervalli di quantit? specifici.
Di conseguenza, la presente divulgazione riguarda un cavo ritardante di fiamma, o elettrico o ottico o opto-elettrico, avente un nucleo trasmissivo e uno strato pi? esterno realizzato con una composizione polimerica ritardante di fiamma comprendente:
a) 100 phr di cloruro di polivinile (PVC) come polimero di base; b) 65-90 phr di un idrossido metallico;
c) 2-9 phr di triossido di antimonio;
d) 1-3 phr di una sepiolite facoltativamente modificata in superficie, e
e) 3-10 phr di uno stabilizzatore Ca/Zn.
In una forma di realizzazione, la composizione polimerica comprende anche fino a 20 phr di un carbonato di metallo alcalino o alcalino-terroso, quale carbonato di calcio.
In una forma di realizzazione, il cavo della presente divulgazione ? un cavo elettrico con un nucleo trasmissivo comprendente un conduttore elettrico e uno strato elettricamente isolante.
In una forma di realizzazione, il cavo della presente divulgazione ? un cavo ottico con un nucleo trasmissivo comprendente almeno una fibra ottica.
In una forma di realizzazione, il cavo della presente divulgazione ? un cavo opto-elettrico con un nucleo trasmissivo comprendente almeno una fibra ottica, un conduttore elettrico e uno strato elettricamente isolante.
In una forma di realizzazione, il PVC ? l?unico polimero di base della composizione polimerica.
In una forma di realizzazione, lo strato pi? esterno ? una guaina.
In un?altra forma di realizzazione, lo strato pi? esterno ? uno strato di rivestimento che copre la guaina. In una forma di realizzazione, lo strato di rivestimento ha uno spessore da 0,05 a 0,5 mm.
La Richiedente ha constatato che un cavo provvisto dello strato pi? esterno realizzato con una composizione ritardante di fiamma come sopra specificato ha prestazioni di reazione al fuoco migliorate, per esempio riguardo a un minore gocciolamento o a un?assenza di gocciolamento durante un incendio.
In aggiunta, la Richiedente ha constatato che il fatto di prevedere uno strato pi? esterno come specificato sopra consente di impartire opportune propriet? ritardanti di fiamma e una migliorata resistenza al gocciolamento durante un incendio al cavo senza compromettere le sue propriet? meccaniche e la lavorabilit? del materiale polimerico che forma lo strato pi? esterno, in particolare nella fase di estrusione.
Descrizione dettagliata
Allo scopo della presente descrizione e delle rivendicazioni allegate, le parole "un" o "una" dovrebbero essere lette in modo da includere uno o almeno uno e il singolare include anche il plurale salvo che sia ovvio che si intende diversamente. Questo viene fatto puramente per comodit? e per dare un senso generale della divulgazione.
Nell?ambito della presente descrizione e delle rivendicazioni seguenti, salvo diversamente indicato, tutti i numeri che esprimono quantit?, quantitativi, percentuali e cos? via, devono essere intesi come modificati in tutti i casi dal termine ?circa?. Inoltre, tutti gli intervalli includono qualsiasi combinazione dei punti massimi e minimi divulgati e includono qualsiasi intervallo intermedio in essi, che pu? o non pu? essere qui specificamente elencato.
Nella presente descrizione, occorre comprendere che le caratteristiche tecniche descritte in precedenza e di seguito possono essere combinate tra loro in qualsiasi modo, costituendo ulteriori forme di realizzazione della presente divulgazione che non possono essere descritte specificamente per concisione, ma che rientrano nell?ambito della presente divulgazione.
Nella presente descrizione e rivendicazioni, la quantit? dei componenti della composizione polimerica ritardante di fiamma ? espressa in phr (parti per cento di gomma), indicanti le parti in peso per 100 parti in peso del materiale polimerico di base.
Il cavo secondo la divulgazione pu? essere utilizzato in particolare per applicazioni a bassa tensione (LV) o di telecomunicazioni.
Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni allegate, con ?cavo a bassa tensione? si intende una tensione uguale o inferiore a circa 1 kV.
Quando il cavo secondo la presente divulgazione ? un cavo elettrico o opto-elettrico, esso pu? avere uno o pi? conduttori.
Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni seguenti, con "conduttore" si intende un elemento di forma allungata realizzato in un materiale metallico elettricamente conduttivo, per es. alluminio, rame, nanotubi di carbonio o un loro composito. L?elemento di forma allungata pu? essere una barra compatta o pu? essere composto da un gruppo di fili in forma di fasci o trefoli.
Ciascun conduttore del cavo elettrico dell?invenzione ? circondato da uno strato isolante, che pu? essere in contatto diretto con esso. Uno strato pi? esterno pu? circondare uno o pi? conduttori.
Quando il cavo secondo la presente divulgazione ? un cavo ottico o opto-elettrico, esso pu? comprendere una o pi? fibre ottiche.
Ciascuna fibra ottica comprende una guida d?onda ottica circondata da almeno uno strato protettivo.
In conformit? con la presente divulgazione, nel caso in cui un rivestimento ? lo strato pi? esterno del cavo, la guaina circondata dal rivestimento pu? essere realizzata con una composizione secondo la presente divulgazione o non. Per esempio, la guaina sottostante allo strato di rivestimento pu? essere realizzata con una composizione polimerica a base di PVC ritardante di fiamma priva di sepiolite.
In una forma di realizzazione, il cloruro di polivinile ha un valore K di almeno 65, pi? preferibilmente un valore K da 68 a 72. Il valore K, anche denominato viscosit? intrinseca, indica il peso molecolare medio del PVC. Il valore K pu? essere determinato secondo DIN EN ISO 1628-1 (1988). Una miscela di PVC con un valore K diverso pu? essere impiegata come base polimerica di PVC secondo la presente divulgazione.
La composizione polimerica a base di PVC ritardante di fiamma pu? anche includere almeno un plastificante, per esempio almeno un plastificante di ftalato.
Il plastificante di ftalato pu? essere selezionato dal gruppo costituito da: di(2-etilesil)ftalato (DEHP), diisononilftalato (DINP), diisodecilftalato (DIDP), diisotridecilftalato (DITP) e una loro miscela.
Altri plastificanti adatti che possono essere utilizzati in aggiunta o in sostituzione degli ftalati sono per es. le paraffine clorurate.
In una forma di realizzazione, la composizione polimerica ritardante di fiamma comprende almeno un plastificante di paraffina clorurata e almeno un plastificante di ftalato in un rapporto da 1:2,0 a 1:3,5.
La composizione polimerica ritardante di fiamma della presente divulgazione comprende ulteriormente un idrossido metallico in una quantit? di 65-90 phr, come carica ritardante di fiamma.
In una forma di realizzazione, l?idrossido metallico ? selezionato tra l?idrossido di magnesio, l?idrossido di alluminio o una loro combinazione.
L?idrossido metallico pu? essere utilizzato sotto forma di particelle che sono non trattate o trattate in superficie con acidi grassi saturi o insaturi contenenti da 8 a 24 atomi di carbonio, o loro sali di metallo, quali, per esempio: acido oleico, acido palmitico, acido stearico, acido isostearico, acido laurico; stearato o oleato di magnesio o zinco; e simili.
Un esempio di idrossido metallico adatto per il presente cavo ? l?idrossido di magnesio, per esempio di origine naturale (brucite), facoltativamente trattato in superficie.
La composizione polimerica ritardante di fiamma della presente divulgazione comprende ulteriormente triossido di antimonio in una quantit? di 2-9 phr, come carica ritardante di fiamma aggiuntiva. Una quantit? di triossido di antimonio inferiore a 2 phr non produce alcun effetto sostanziale nella composizione polimerica ritardante di fiamma; mentre una quantit? di triossido di antimonio superiore a 9 phr non aggiunge alcun miglioramento alla prestazione del cavo e aumenterebbe i costi di produzione della composizione polimerica ritardante di fiamma e del cavo ottenuto da essa.
In una forma di realizzazione, la quantit? di triossido di antimonio pu? essere di 5-8 phr.
L?intervallo di quantit? sopra indicato per l?almeno un idrossido metallico e per il triossido di antimonio ? adatto a impartire adeguate propriet? ritardanti di fiamma alla guaina esterna del cavo senza compromettere le sue propriet? meccaniche.
La composizione polimerica ritardante di fiamma della presente divulgazione comprende ulteriormente una sepiolite facoltativamente modificata in superficie.
La sepiolite ? un silicato di magnesio idrato appartenente al gruppo dei fillosilicati che ha una struttura microscopica fibrosa (o fibrillare) mentre altre argille, quali la montmorillonite, per esempio, hanno piuttosto una struttura aggregata su una scala microscopica e una struttura stratificata su scala nanometrica. La particolare struttura fisico-chimica della sepiolite le fornisce propriet? specifiche quali una porosit? (per es. 0,37nm?1,06nm) e un?area superficiale (circa 200?300 m<2>/g) molto elevate.
In una forma di realizzazione, la sepiolite facoltativamente trattata in superficie ha dimensioni medie (D50) delle fibre da 5 a 15 ?m.
La sepiolite della presente divulgazione pu? essere presente in natura e pu? essere purificata secondo processi di purificazione convenzionali prima del suo utilizzo nella composizione polimerica ritardante di fiamma della presente divulgazione.
La sepiolite della presente divulgazione pu? essere trattata in superficie con composti organici specifici includenti sali di ammonio e silani per migliorare la compatibilit? della sepiolite con la matrice polimerica.
Sali di ammonio adatti includono alchil ammonio e poliol ammonio. In una forma di realizzazione, la sepiolite rivestita con ammonio contiene (? trattata in superficie con) un dialchil di(C16-C18 idrogenato) ammonio, per esempio dimetil di(sego idrogenato) ammonio.
In una forma di realizzazione, la sepiolite della presente divulgazione ? facoltativamente trattata in superficie con silicone.
La quantit? della sepiolite facoltativamente trattata in superficie nella composizione polimerica ritardante di fiamma della presente divulgazione ? nell?intervallo di 1-3 phr. Una quantit? di sepiolite facoltativamente trattata in superficie inferiore a 1 phr non produce alcun effetto sostanziale nella composizione polimerica ritardante di fiamma; mentre una quantit? di sepiolite facoltativamente trattata in superficie superiore a 3 phr non fornisce alcun effetto aumentato considerevole nella composizione polimerica ritardante di fiamma e aumenterebbe i costi di produzione della composizione polimerica ritardante di fiamma e del cavo ottenuto da essa, oltre a compromettere eventualmente le sue caratteristiche meccaniche.
La composizione polimerica ritardante di fiamma della presente divulgazione comprende ulteriormente uno stabilizzatore calcio zinco (Ca/Zn). Lo stabilizzatore Ca/Zn pu? impedire la reazione a catena di decomposizione del PVC e il risultante rilascio di acido cloridrico (HCl) quando il PVC viene riscaldato per ammorbidirlo, per esempio durante l?estrusione della composizione polimerica ritardante di fiamma per formare lo strato pi? esterno del cavo della presente divulgazione.
In aggiunta, lo stabilizzatore Ca/Zn impartisce al PVC presente nella composizione polimerica della presente divulgazione una resistenza potenziata alla luce del giorno, all?azione degli agenti atmosferici e all?invecchiamento termico.
Stabilizzatori Ca/Zn adatti includono, per esempio, sali di Ca e Zn con acidi carbossilici C8-C18 (carbossilati di Ca/Zn), quali stearati di Ca/Zn, composti epossidici di calcio e zinco e loro combinazioni. Si possono anche utilizzare altri stabilizzatori Ca/Zn come noto all?esperto del settore.
La quantit? dello stabilizzatore Ca/Zn nella composizione polimerica ritardante di fiamma della presente divulgazione ? nell?intervallo di 3-10 phr. Una quantit? di stabilizzatore Ca/Zn inferiore a 1 phr non produce alcun effetto sostanziale nella composizione polimerica ritardante di fiamma; mentre una quantit? di stabilizzatore Ca/Zn superiore a 10 phr non fornisce alcun effetto aumentato considerevole.
La composizione polimerica ritardante di fiamma della presente divulgazione pu? anche includere un carbonato di metallo alcalino o alcalino-terroso in una quantit? fino a 20 phr, come ulteriore coadiuvante ritardante di fiamma.
Un carbonato di metallo alcalino o alcalino-terroso adatto (di seguito denominato anche ?carbonato?) per la presente composizione pu? essere scelto tra carbonato di sodio, carbonato di magnesio, carbonato di calcio o una loro miscela, o sintetico o presente in natura, quale, per esempio, la dolomite. In una forma di realizzazione, la composizione polimerica ritardante di fiamma della presente divulgazione comprende carbonato di calcio.
In una forma di realizzazione, la quantit? di carbonato di metallo alcalino o alcalino-terroso, quale il carbonato di calcio, ? nell?intervallo di 15-20 phr.
L?aggiunta di carbonato alla composizione polimerica della presente divulgazione come coadiuvante ritardante di fiamma, in una quantit? fino a 20 phr, consente di ridurre la quantit? di idrossido(i) nella composizione polimerica richiesta per avere propriet? ritardanti di fiamma soddisfacenti, specialmente un gocciolamento ridotto, senza compromettere le propriet? meccaniche del cavo risultante. Quantit? di carbonato superiori a 20 phr possono diluire l?effetto ritardante di fiamma dell?idrossido metallico e del triossido di antimonio e compromettere le propriet? meccaniche della composizione risultante.
La Richiedente ha sperimentato che la presenza di una sepiolite facoltativamente trattata in superficie nella composizione polimerica ritardante di fiamma utilizzata per la fabbricazione dello strato pi? esterno del cavo insieme con il triossido di antimonio e almeno un idrossido metallico negli intervalli di quantit? sopra indicati, non solo contribuisce a migliorare le propriet? ritardanti di fiamma della composizione polimerica che forma tale rivestimento, ma aumenta anche notevolmente la sua resistenza al gocciolamento in condizioni di incendio.
In particolare, la Richiedente ha sperimentato che una sepiolite favorisce la formazione di residui carboniosi coesi sostanzialmente compatti e omogenei ("char") di tale strato pi? esterno quando ? esposta a una fiamma, per esempio nell?eventualit? di un incendio, che porta a una riduzione del gocciolamento del materiale polimerico che forma tale rivestimento e a un notevole aumento del tempo di caduta di frammenti incandescenti del materiale polimerico, per es. durante il test di fiamma.
Quindi, quando la composizione ritardante di fiamma della presente divulgazione ? utilizzata per la fabbricazione dello strato pi? esterno del cavo (per es. la guaina o uno strato di rivestimento che riveste la guaina), la sepiolite facoltativamente trattata in superficie favorisce, durante un incendio, la formazione di una crosta superficiale realizzata fatta sostanzialmente di char compatto e omogeneo avente una ridotta permeabilit? ai gas, che protegge la parte sottostante del cavo impedendo la sua combustione e il suo gocciolamento per un periodo di tempo notevolmente pi? prolungato.
I suddetti vantaggi sono raggiunti mantenendo nel contempo buone caratteristiche meccaniche e di lavorabilit? della composizione polimerica ritardante di fiamma.
La composizione polimerica ritardante di fiamma pu? comprendere ulteriormente componenti convenzionali quali antiossidanti, coadiuvanti di processo, stabilizzanti aggiuntivi (ossia diversi dagli stabilizzanti Ca/Zn), pigmenti, lubrificanti, agenti di accoppiamento, ecc.
Antiossidanti convenzionali che sono adatti per questo scopo sono a titolo di esempio: trimetildiidrochinolina polimerizzata, 4,4?-tiobis(3-metil-6-terz-butil)fenolo, pentaeritritolo tetrakis[3-(3,5-di-terzbutil-4-idrossifenil)propionato], 2,2?-tio-dietilene-bis-[3-(3,5-di-terzbutil-4-idrossi-fenil)propionato] e simili o loro miscele.
Coadiuvanti di processo solitamente aggiunti al polimero di base sono, per esempio, acido stearico, cera di paraffina, gomme siliconiche e simili, e loro miscele.
I lubrificanti utilizzati sono, per esempio, cere di paraffina a basso peso molecolare, acido stearico, stearamide, oleamide, erucamide.
Un agente di accoppiamento pu? essere utilizzato allo scopo di migliorare ulteriormente la compatibilit? tra le cariche inorganiche ritardanti di fiamma quali l?idrossido di magnesio e la matrice polimerica. Questo agente di accoppiamento pu? essere scelto tra quelli noti nell?arte, per esempio: composti di silano saturi o composti di silano contenenti almeno un?insaturazione etilenica; perossidi o loro miscele.
Il cavo elettrico secondo la presente divulgazione pu? essere prodotto sulla base di tecniche di fabbricazione dei cavi note agli esperti del settore. In particolare, lo strato pi? esterno pu? essere formato utilizzando processi convenzionali con uno spessore scelto per conformarsi ai requisiti e alle necessit? e agli standard della specifica applicazione per il cavo.
Per esempio, la composizione polimerica ritardante di fiamma secondo la presente divulgazione pu? essere preparata miscelando il polimero di base di PVC e il plastificante, aggiungendo poi cariche ritardanti di fiamma (idrossido(i) metallico(i) e triossido di antimonio), sepiolite facoltativamente trattata in superficie, stabilizzatore(i) Ca/Zn e facoltativamente ulteriori additivi nelle rispettive quantit?.
La composizione polimerica ritardante di fiamma cos? ottenuta serve a fabbricare un rivestimento con propriet? termoplastiche. Tale composizione polimerica ritardante di fiamma ? utilizzata per produrre almeno lo strato pi? esterno del cavo mediante estrusione su un nucleo di cavo contenente uno o pi? conduttori secondo tecniche di estrusione che sono note nell?arte.
Il cavo secondo la divulgazione pu? essere utilizzato per il trasporto di energia elettrica o dati (applicazione nelle telecomunicazioni). In una forma di realizzazione, il cavo secondo la divulgazione ? utilizzato per il trasporto di correnti elettriche a bassa tensione (LV), ossia correnti elettriche aventi una tensione che non supera 1kV.
Le caratteristiche e i vantaggi della presente divulgazione risulteranno chiaramente dalla descrizione dettagliata seguente di alcune sue forme di realizzazione esemplificative, fornite puramente a titolo di esempi non limitativi, descrizione che verr? condotta anche con riferimento ai disegni allegati, in cui:
- la FIG. 1 ? una vista in sezione trasversale di un cavo elettrico secondo la presente divulgazione; e
- la FIG. 2 ? una vista in sezione trasversale di un altro cavo elettrico secondo la presente divulgazione.
La Figura 1 mostra un cavo 10 secondo una forma di realizzazione non limitativa della divulgazione. Il cavo 10 ha un nucleo comprendente un conduttore 11 realizzato in un materiale elettricamente conduttivo, per es. alluminio, rame, nanotubi di carbonio o un loro composito. Il conduttore 11 pu? essere sotto forma di una barra compatta o di un fascio di fili, per esempio in forma di trefoli.
Il conduttore 11 ? isolato elettricamente da uno strato isolante 12 sotto forma di un rivestimento polimerico estruso avente facoltativamente propriet? ritardanti di fiamma. Per esempio, lo strato isolante 12 pu? essere realizzato in un materiale polimerico estruso quale il PVC, facoltativamente riempito con cariche ritardanti di fiamma, quali idrossido di magnesio o di alluminio, o in un materiale LS0H di poliolefine, come descritto, per esempio, in WO9905688.
Nella forma di realizzazione mostrata nella Figura 1, lo strato isolante 12 ? estruso in contatto diretto con il conduttore 11.
Il cavo 10 comprende una guaina 13a come il suo strato pi? esterno, realizzata in un materiale polimerico di PVC avente propriet? ritardanti di fiamma secondo la presente divulgazione. La guaina 13a circonda lo strato isolante 12 e, facoltativamente, ? in contatto diretto con esso. La guaina 13a ? fabbricata mediante estrusione. La guaina 13a ha uno spessore adatto a fornire al cavo una protezione meccanica.
La Figura 2 mostra un cavo 20 secondo un?altra forma di realizzazione non limitativa della divulgazione. Nel cavo 20, a quelle caratteristiche che sono strutturalmente e/o funzionalmente equivalenti a caratteristiche corrispondenti del cavo 10 sopra descritto saranno assegnati gli stessi numeri di riferimento di quest?ultimo e non saranno ulteriormente descritte per concisione.
Il cavo 20 differisce dal cavo 10 sopra descritto in quanto lo strato pi? esterno ? uno strato di rivestimento 14, realizzato in un materiale polimerico di PVC avente propriet? ritardanti di fiamma secondo la presente divulgazione. Lo strato di rivestimento 14 circonda ed ? direttamente in contatto con la guaina 13b. Lo strato di rivestimento 14 ? fabbricato mediante estrusione. Lo strato di rivestimento 14 ha uno spessore sostanzialmente inferiore a quello della guaina 13b (da 0,05 a 0,5 mm, per esempio da 0,1 a 0,2 mm) e non fornisce una protezione meccanica significativa al cavo 20.
In questa forma di realizzazione, la guaina 13b ? realizzata con una composizione polimerica di PVC ritardante di fiamma. Una composizione adatta per la guaina del presente cavo ?, per esempio, simile a quella utilizzata per lo strato pi? esterno (lo strato di rivestimento 14) ma priva di qualsiasi sepiolite. In un?altra forma di realizzazione, anche la guaina 13b ? realizzata con una composizione secondo la presente divulgazione.
Lo strato pi? esterno del cavo della divulgazione, che ? o una guaina (come nel caso del cavo 10 della Figura 1) o uno strato di rivestimento (come nel caso del cavo 20 della Figura 2) ? realizzato con una composizione polimerica ritardante di fiamma sopra descritta.
La presente divulgazione sar? ora descritta con riferimento ai seguenti esempi che sono forniti a scopo puramente illustrativo e quindi non devono essere interpretati in alcun modo come limitativi dell?ambito della presente divulgazione.
Esempio 1
Preparazione di composizioni di prova secondo la divulgazione e di composizioni comparative.
Composizioni di base polimeriche ritardanti di fiamma comparative (di seguito denominate Campioni da A a E e Campione I) e composizioni di prova secondo la divulgazione (di seguito denominate campioni da F a H) sono state preparate miscelando, in un turbomiscelatore da laboratorio, un polimero PVC, plastificanti, cariche e additivi come indicato nella Tabella 1 seguente.
Le composizioni polimeriche sopra indicate sono state utilizzate per produrre campioni dei campioni sia comparativi sia di prova mediante tecniche di estrusione convenzionali.
La Tabella 1 mostra le quantit? di polimero di base di PVC, plastificanti, cariche e altri additivi nelle composizioni utilizzate per produrre sia un campione comparativo sia i campioni secondo la divulgazione, in cui i campioni comparativi sono contrassegnati con un asterisco.
Le quantit? sono fornite in ?phr?.
Tabella 1
Esempio 2
Prove di gocciolamento e formazione di char in condizioni di incendio e propriet? meccaniche
I campioni ottenuti secondo l?esempio 1 sono stati sottoposti a prove per determinare il loro comportamento di gocciolamento in condizioni di incendio e per le propriet? meccaniche.
Le prove di gocciolamento erano volte a rilevare il tempo medio di caduta del primo pezzo dei campioni (tempo medio di caduta) e la formazione di residui carboniosi coesi (char) su di essi in condizioni di incendio (effetto anti-goccia).
Esemplari da piastre aventi dimensioni 100 x150 mm e uno spessore di 3,0 sono stati ottenuti da ciascun campione e utilizzati per eseguire le suddette valutazioni.
Ciascun esemplare di un campione ? stato serrato verticalmente da una porzione d?estremit? superiore con un morsetto fissato su un supporto mentre l?estremit? inferiore era libera. L?esemplare ? stato poi bruciato sotto l?azione di una fiamma prodotta da un becco Bunsen alimentato ad aria ad una portata di 3,8 ml/min e a gas propano liquido (LPG) ad una portata di 0,65 ml/min, mantenendo il rapporto tra le portate massiche utilizzate.
La fiamma ? stata orientata a circa 90? rispetto all?esemplare e diretta verso il bordo inferiore dell?esemplare in corrispondenza del suo lato pi? corto.
La fiamma ? stata tenuta in questa posizione per tutto il tempo della prova ed ? stato registrato il tempo dall?avvicinamento della fiamma in corrispondenza del bordo inferiore dell?esemplare fino al momento in cui il primo pezzo dall?esemplare cade (tempo di caduta).
Per quanto riguarda la formazione di char, ciascun esemplare di un campione ? stato serrato verticalmente da una porzione d?estremit? superiore con un morsetto fissato su un supporto mentre l?estremit? inferiore era libera. L?esemplare ? stato poi bruciato come sopra indicato per 90 secondi e l?esemplare con il suo supporto sono stati poi immersi in acqua fredda. Successivamente, l?esemplare bruciato ? stato tagliato al centro e la sezione dell?esemplare bruciato tagliato ? stata osservata al microscopio.
Per quanto riguarda le propriet? meccaniche, ciascun esemplare di un campione ? stato valutato per la resistenza alla trazione (TS) e l?allungamento a rottura (EB) secondo IEC 60811-1-1 (1996).
I risultati sono esposti nella Tabella 2.
Tabella 2
Dai suddetti risultati si pu? vedere che tutti i campioni sottoposti a prova avevano propriet? meccaniche accettabili.
Per quanto riguarda il comportamento anti-gocciolamento, il campione comparativo A, che ? privo di sepiolite, aveva un basso tempo medio di caduta (il gocciolamento inizia dopo circa 1? minuto durante un incendio).
L?aggiunta di sepiolite alla composizione polimerica in una quantit? di 0,2 phr insieme a una lieve diminuzione della concentrazione di idrossido di magnesio (campione comparativo B) ha portato a una diminuzione del tempo medio di caduta. L?aggiunta di sepiolite alla composizione polimerica in una quantit? da 0,4 a 0,8 phr sembrava controbilanciare la sostanziale diminuzione della concentrazione di idrossido di magnesio (campioni comparativi C, D e E) e ha portato ad un aumento del tempo medio di caduta, ma il gocciolamento iniziava comunque ancora dopo meno di 2 minuti durante un incendio.
L?aggiunta di sepiolite alla composizione polimerica in una quantit? secondo la presente divulgazione (campioni F e G), non solo ha controbilanciato la sostanziale diminuzione della concentrazione di idrossido di magnesio, ma ha anche portato a un sostanziale aumento del tempo medio di caduta, che era maggiore dopo 4 minuti durante un incendio. Lo stesso risultato ? stato ottenuto diminuendo ulteriormente la quantit? di idrossido di magnesio e aggiungendo carbonato di calcio alla composizione polimerica in una quantit? adatta secondo la presente divulgazione (Sample H).
Al contrario, l?aggiunta di carbonato di calcio alla composizione polimerica in una quantit? superiore a quella prevista dalla presente divulgazione mantenendo nel contempo invariata la quantit? di sepiolite (campione comparativo I) ha portato ad una sostanziale diminuzione del tempo medio di caduta poich? il gocciolamento iniziava dopo meno di 2 minuti durante un incendio.
Perci?, uno strato pi? esterno del cavo realizzato con composizioni polimeriche secondo la presente divulgazione (campioni da F a H) migliora le prestazioni antincendio del cavo per soddisfare i pi? rigorosi standard nazionali e/o internazionali. Contemporaneamente, le propriet? meccaniche quali la resistenza alla trazione e l?allungamento a rottura sono mantenute nei requisiti standard.
La presenza di sepiolite nella composizione polimerica in quantit? secondo la presente divulgazione consente di ottenere un char pi? compatto e uniforme sui campioni bruciati ottenuti da tale composizione in confronto ai campioni ottenuti dalle composizioni polimeriche non includenti sepiolite o includenti sepiolite in quantit? al di fuori dei rispettivi intervalli di quantit? previsti dalla presente divulgazione. Ci? pu? essere compreso dal lungo tempo di gocciolamento dei campioni secondo la presente divulgazione.
In aggiunta, la presenza di sepiolite impartisce una buona prestazione di fiamma anche in termini di formazione di char e di conseguenza di effetto di resistenza al gocciolamento alla composizione polimerica anche quando la quantit? di idrossido di magnesio diminuisce.
Claims (15)
1. Cavo ritardante di fiamma (10; 20) avente un nucleo trasmissivo e uno strato pi? esterno (13a; 14) realizzato con una composizione polimerica ritardante di fiamma comprendente:
a) 100 phr di cloruro di polivinile (PVC) come polimero di base; b) 65-90 phr di un idrossido metallico;
c) 2-9 phr di triossido di antimonio;
d) 1-3 phr di una sepiolite facoltativamente modificata in superficie, e
e) 3-10 phr di uno stabilizzatore Ca/Zn.
2. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10; 20) secondo la rivendicazione 1 che ? un cavo elettrico avente un nucleo trasmissivo comprendente un conduttore elettrico (11) e un rivestimento elettricamente isolante (12).
3. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10; 20) secondo la rivendicazione 1 che ? un cavo ottico con un nucleo trasmissivo comprendente almeno una fibra ottica.
4. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10; 20) secondo la rivendicazione 1 che ? un cavo opto-elettrico con un nucleo trasmissivo comprendente almeno una fibra ottica, un conduttore elettrico e uno strato elettricamente isolante.
5. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10; 20) secondo la rivendicazione 1, in cui la composizione polimerica comprende ulteriormente fino a 20 phr di un carbonato di metallo alcalino o alcalino-terroso.
6. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10;20) secondo la rivendicazione 1, in cui lo strato pi? esterno (13a;14) ? una guaina (13a).
7. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10;20) secondo la rivendicazione 1, in cui lo strato pi? esterno (13a;14) ? uno strato di rivestimento (14).
8. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10;20) secondo la rivendicazione 7, in cui lo strato di rivestimento (14) circonda una guaina (13a) realizzata con una composizione secondo la rivendicazione 1.
9. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10;20) secondo la rivendicazione 7, in cui lo strato di rivestimento (14) circonda una guaina (13a) realizzata con una composizione polimerica a base di PVC ritardante di fiamma priva di sepiolite.
10. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10;20) secondo la rivendicazione 1, in cui il PVC ? l?unico polimero di base della composizione polimerica.
11. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10;20) secondo la rivendicazione 1, in cui l?idrossido metallico ? scelto tra idrossido di magnesio, idrossido di alluminio o una loro combinazione.
12. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10;20) secondo la rivendicazione 1, in cui la quantit? di triossido di antimonio ? nell?intervallo di 5-8 phr.
13. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10;20) secondo la rivendicazione 1, in cui la sepiolite ? trattata in superficie con un sale di ammonio, un silano quale il silicone o una loro combinazione.
14. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10;20) secondo la rivendicazione 5, in cui la quantit? del carbonato di metallo alcalino o alcalino-terroso ? nell?intervallo di 15-20 phr.
15. Cavo elettrico ritardante di fiamma (10;20) secondo la rivendicazione 1, in cui la composizione polimerica comprende ulteriormente almeno un plastificante di paraffina clorurata e almeno un plastificante di ftalato in un rapporto da 1:2,0 a 1:3,5.
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