ITRM930571A1 - Composto con legame atomico incrociato costituito da una resina antifiamma e filo conduttore isolato avente uno strato protettivo che utilizza tale composto. - Google Patents
Composto con legame atomico incrociato costituito da una resina antifiamma e filo conduttore isolato avente uno strato protettivo che utilizza tale composto. Download PDFInfo
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Description
"COMPOSTO CON LEGAME ATOMICO INCROCIATO COSTITUITO DA UNA RESINA ANTIFIAMMA E FILO CONDUTTORE ISOLATO AVEN-TE UNO STRATO PROTETTIVO CHE UTILIZZA TALE COMPOSTO"
DESCRIZIONE
la presente invenzione si riferisce in generale ad un composto costituito da una resina con legame atomico incroci ato ,antif iamma , e a un filo conduttore isolato avente uno strato protettivo di rivestimento ,e in par ticolare ad un composto costituito da una resina anti fiamma con legame atomico incrociato capace di proteg gere un materiale interno infiammabile dal contatto diretto con il fuoco, e l'invenzione si riferisce anche ad un filo conduttore isolato avente tale strato protettivo di rivestimento formato da tale composto. E' noto agli esperti del ramo che un filo conduttore isolato utilizzato nelle apparecchiature elettriche che funzionano a tensione elevata, come ad esempio ap parecchi televisivi ,forni a micro onde, duplicatori ecc., ha una struttura tale che un filo elettrico con duttore ? rivestito con uno strato isolante il quale ? racchiuso da uno strato di protezione o guaina di protezione. Come strato isolante per il conduttore isolato, si ? utilizzato un polimero di polietilene o polipropilene. I polimeri hanno una resistenza eccellente come isolanti, in modo tale che essi possono resistere a tensioni elevate sino a diverse decine di KVs. Tali polimeri , tuttavia hanno lo svantaggio di essere combustibili. Per rimediare alla propriet? del polietilene e del polipropilene di essere facilmente combustibili, in generale, vengono aggiunti degli additivi come ad esempio riempitivi antifiamma o simili. L'aggiunta di tali additivi, tuttavia, peggiora la resistenza isolante dei polimeri anche se migliora la loro propriet? antifiamma.
Quindi.il filo conduttore rivestito con polimeri aven ti tali additivi, non ? adatto per apparecchiature che funzionano a tensioni elevate.
Nel tentativo di rimediare alla propriet? svantaggiosa dei polimeri di essere infiammabili, si utilizza un materiale che costituisce uno strato o guaina di protezione dello strato isolante infiammabile, e tale guaina dovr? avere una propriet? eccellente antifiamma.
Come strato di protezione convenzionale si ? utilizza to principalmente cloruro di polivinile, cloruro di polivinile con legame atomico incrociato o polietilene con legame atomico incrociato antifiamma. Quando questi materiali hanno una propriet? elevata antifiam ma, le loro propriet? meccaniche e la loro flessibili t? peggiorano talmente che il filo conduttore rivesti to con essi ? insoddisfacente per essere impiegato nelle apparecchiature elettriche. Infatti, la guaina di protezione del filo conduttore isolato non deve ne cessariamente avere una resistenza di isolamento elevata. E1 preferibile rendere minimo il peggioramento della flessibilit?, il pi? possibile, e il materiale per la guaina di protezione dovr? essere realizzato in modo da avere un'eccellente propriet? antifiamma. I materiali convenzionali sopra menzionati, per la guaina di protezione, hanno una propriet? eccellente antifiamma, e ciononostante non hanno una flessibilit? buona .
Quindi,! materiali convenzionali sopra menzionati non hanno propriet? desiderabili come materiali per la guaina del filo conduttore isolato, per quanto riguar da la loro flessibilit? e la loro caratteristica anti fiarnma.
Per risolvere i problemi sopra menzionati, gli inventori della presente invenzione hanno capito che esiste la necessit? di trovare un materiale che ? utiliz zabile per un filo conduttore isolato impiegato in a? parecchiature elettriche funzionanti a tensione elevata.
Di conseguenza, secondo un'aspetto della presente invenzione, viene messo a disposizione un composto di una resina che ha una buona flessibilit? e simultanea mente una buona propriet? antifiamma.
Secondo un altro aspetto della presente invenzione, viene messo a disposizione un filo conduttore isolato avente uno strato o guaina di protezione che utilizza tale composto.
Per raggiungere gli obiettivi precedenti e altri obiettivi in relazione con questi,la presente invenzione presenta le caratteristiche di miglioramento de scritte nei dettagli qui di seguito, e la seguente de scrizione espone nei dettagli certe forme di esecuzio ne dell'invenzione.
Il composto di resina antifiamma secondo la presente invenzione comprende come componente di base un copolimero a innesto di cloruro di vinile e vinilacetato di etilene (qui di seguito abbreviato "EVA-VC"), il quale da solo presenta una flessibilit? notevole e una propriet? antifiamma, e inoltre una buona proprie t? di caricamento con riempitivo. ?VA ? un tipo di co polimero di vinilacetato di etilene il quale ha una struttura tale da possedere una catena principale di etilene, alla quale ? attaccato un numero di gruppi di vinilacetato , un gruppo volumetricamente grande, cosicch? esso possiede un'eccellente flessibilit? e una buona propriet? di caricamento con riempitivi .Nel composto EVA-VC, al copolimero di vinilacetato di etjL lene vengono innestate delle catene di cloruro di polivinile aventi gruppi cloruro che consentono al poli^ mero di avere un'eccellente propriet? antifiarama. Quin di, questo polimero ? adatto come polimero principale per un composto di resina antifiamma ,grazi e alle sue propriet? antifiamma e di flessibilit?. Inoltre, il composto ?VA?VC possiede l'ulteriore propriet? che es so forma una schiuma dal gas di decomposizione genera to durante la combustione. Uno strato espanso carbonizzato gioca un ruolo importante come parete di protezione che ? capace di impedire all'isolante infiammabile racchiuso da essa di essere direttamente esposto alla fiamma, in modo tale che lo strato protettivo di ?VA?VC ? capace di impedire o ritardare la combustione .
Per migliorare ulteriormente la propriet? antifiamma del polimero EVA-VC, si pu? pensare ad un procedimento ulteriore nel quale si aggiungono al polimero EVA-VC dei riempitivi antifiamma.
La flessibilit? e la propriet? antifiamma del composto EVA-VC vengono determinate dai contenuti di cloruro di vinile e vinilacetato di etilene. In generale, pi? elevato ? il contenuto di vinilacetato di etilene, pi? flessibile risulter? essere il polimero EVA-VC. D'altra parte, maggiore ? il contenuto di ci? ruro di vinile,migliore sar? la propriet? antifiamma. Ma una determinata quantit? di cloruro di vinile, abbassa la flessibilit? del polimero EVA-VC. Quindi, ? importante scegliere un adeguato EVA-VC, nel quale il rapporto tra le quantit? di vinilacetato di etilene e cloruro di vinile ? tale che EVA-VC ? eccellente per quanto riguarda la sua propriet? antifiamma e flessibilit?, simultaneamente.
Il composto di resina secondo la presente invenzione , costituisce un composto antifiamma che comprende EVA-VC come componente di base in combinazione con clorurato di polietilene, stabilizzatori termici, antiossidanti ,riempi tivi antifiamma, lubrificanti e monomeri con gruppo multifunzionale.
Il polimero EVA-VC utilizzato nella presente invenzio ne, ? preferibilmente scelto in modo da avere dal 25 al 75% in peso di cloruro di vinile.
Il clorurato di polietilene ? preferibilmente tale da avere un contenuto di cloro dal 25 al 45% in peso, e si possono impiegare sia il tipo cristallino che il tipo amorfo.
Il clorurato di polietilene rinforza la resistenza meccanica e la propriet? antifiamma e migliora l'adesione all'isolante di polietilene.
I riempitivi antifiamma comprendono preferibilmente da 10 a 30 parti in peso di triossido di antimonio, da 10 a 80 parti in peso di idrossidi di metallo, come l'idrossido di alluminio ,1'idrossido di magnesio ecc. , e da 10 a 30 parti in peso di borato di zinco, e possono comprendere argilla, amianto ,mica , carbonato di calcio, solfato di bario ecc. in aggiunta. Il triossido di antimonio viene bruciato assieme ad un alogeno come il cloro, in modo da ottenere alogenato di antimonio, ad esempio tricloruro di antimonio, e un gruppo di composti di ossido non volatile, in modo da dissipare l'energia della fiamma. L'idrato di metallo contribuisce a ritardare la combustione nel modo in cui quando l'idrato di metallo viene bruciato nella fiamma, l'acqua idrata viene vaporizzata per assorbire l'energia della fiamma. Con il borato di zinco si ottiene, come noto, un effetto sinergico antifiarama quando esso viene utilizzato in combinazione con triossido di antimonio, e inoltre si impedisce la generazione di un gas, durante la combustione.
Tale riempitivi antifiamma non solamente migliorano la propriet? antifiamma ma supportano lo strato carbonizzato di EVA-VC impedendone la disintegrazione. Come monomero con gruppo multifunzionale utilizzato nella presente invenzione ,si pu? impiegare un monome ro con gruppo bifunzionale o trifunzionale, preferibilmente un monomero con gruppo tri funzional e,come ad esempio trimetilol-propano-trimetacrilato , tri-arileisocianurato, ecc.
Si pu? realizzare un legame atomico incrociato con il monoraero con gruppo multifunzionale, mediante i proce dimenti noti come perossido? reticolazione e reticola zione con fascio elettronico. La reticolazione median te l'energia di un fascio elettronico ? efficace per un prodotto estruso come ad esempio un conduttore elettrico.
Una struttura tridimensionale ? formata mediante reticolazione, la quale gioca un ruolo importante nella formazione della schiuma e per supportare lo strato carbonizzato durante la combustione. Quindi, il composto di resina secondo la presente invenzione deve essere utilizzato assieme ad un procedimento di reticolazi one.
In accordo con la presente invenzione, il conduttore elettrico per apparecchiature funzionanti a tensione elevata e strutturato in modo da avere uno strato o guaina con la presente composizione che racchiude l'isolante del conduttore, possiede una flessibilit? sof fisfacente e una propriet? antifiamraa soddisfacente, simultaneamente.
La presente invenzione risulter? pi? chiara nella par te rimanente della descrizione.
ESEMPIO 1
Ciascuna 'delle componenti del composto ? stata scelta nella quantit? mostrata in Tabella 1. Le componenti sono state mischiate in un rullo-aperto di 8 pollici alla temperatura di 140 5?C per 10 minuti,e quindi, due fogli dello spessore di 2mm e 3mm sono stati ottenuti con una pressa, a 170?C. Sono stati preparati dei campioni per provare la propriet? antifiamma e di flessibilit?, irradiando i fogli ottenuti con la pressa, con un fascio elettronico e con una dose di esposizione di 4 Mrad per ottenere la reticolazione.
I fogli campione avevano il 42% di indice di ossigeno basato su ASTM D2863, in modo tale che essi mostravano una propriet? eccellente antifiamma. I campioni avevano -28?C secondo la prova di martellatura di resistenza alle basse temperature basata su ASTM D746, e tali campioni mostravano quindi di avere una flessi bilit? eccellente anche alle basse temperature. E' stato preparato un campione per una prova di combustione estrudendo il composto per mezzo di un solo estrusore a vite di 75mm di diametro a 145?C, con una velocit? di estrusione di 100m/minuto per rivestire mediante tale composto un isolante di polietilene con legame atomico incrociato con uno spessore di 0,9mm, il quale a sua volta racchiudeva un filo conduttore di rame di Imm di diametro con uno spessore di rive stimento di 0,8ram, e il conduttore risultante ? stato irradiato con un fascio elettronico ad una dose di esposizione di 4 Mrad.
Il campione ? stato messo a contatto con la fiamma di un becco Bunsen, nel quale la fiamma interna aveva un'altezza di 30 mm e la fiamma esterna aveva un'altezza di 127mm, rispettivamente. Le fiamme del becco Bunsen avevano un angolo obliquo di 20? rispetto alla direzione verticale del filo conduttore, e il campione era a contatto con la fiamma per 15 secondi e nei successivi 15 secondi non era a contatto con essa. La propriet? antifiamma del campione ? stata provata ripetendo l'operazione di mettere il campione a contatto con la fiamma e di toglierlo da essa, per 5 volte consecutive. La fiamma nel campione si ? estinta istantaneamente spegnendo la fiamma del becco Bunsen. Inoltre, il campione formava uno strato carbonizzato spesso e non screpolato durante la combust ione,i1 qua le giocava un ruolo di protezione o ritardava la combustione dell'isolante infiammabile di polietilene con legame atomico incrociato.
ESEMPIO COMPARATIVO 1
Sono stati preparati dei fogli ottenuti con la pressa e dei campioni per provare la propriet? antifiamma ,in un modo simile all'esempio 1, fatta eccezione per il fatto che la temperatura di estrusione del campione per provare la propriet? antifiamma era di 170?C. Come risultato, l'indice dell'ossigeno era del 32%, e cio? circa il 10% in meno rispetto all'esempio 1, la prova di resistenza di martellatura alle basse tempe rature ha dato il valore di -10?C, dimostrando che la flessibilit? era inferiore a quella dell'esempio 1. Inoltre, lo strato carbonizzato formato durante la com bustione era pi? sottile e spaccato. Di conseguenza, l'isolante infiammabile con legame atomico incrociato costituito da polietilene ,scorreva fuori e continuava a bruciare.
ESEMPI 2 SINO A 4
Ciascuna delle componenti del composto era presente nella quantit? mostrata in Tabella 1. Dei fogli ottenuti con la pressa e dei campioni sono stati preparati per provare la propriet? antifiamma in modo simile all'esempio 1, per misurare l'indice di ossigeno e la temperatura di resistenza di martellatura alle basse temperature .
I risultati sono mostrati in Tabella 1.
Allo stesso modo, questi materiali erano efficaci come materiali per lo strato di rivestimento protettivo re sistente ad elevate tensioni,
ESEMPI COMPARATIVI 2 SINO A 3
Dei fogli ottenuti con la pressa e dei campioni sono stati preparati per provare la propriet? antifiamma in un modo simile all'esempio 1, fatta eccezione per il fatto che la temperatura di estrusione per il cam pione per provare la propriet? antifiamma era di 170 <0>C.
Si ? trovato, che gli indici di ossigeno.erano circa il 10% in meno rispetto agli esempi, e per il test di martellatura di resistenza alle basse temperature si sono trovate temperature di -10?C e -3?C, e con ci? si ? mostrato che la loro flessibilit? era inferiore a quella degli esempi.
Inoltre, degli strati carbonizzati formati durante la combustione erano pi? sottili e spaccati. Allo stesso modo di quanto avveniva nell'esempio comparativo 1, l'isolante infiammabile con legame atomico incrociato di polietilene ,scorreva fuori e continuava a bruciare, TABELLA
Esempio Esempio .Comparativo 1 2 3 4 1
EVA-VC*1 100 100 100 100
C
0 CPE*2 30 20 10 50
M P PVC(p.d=1300| 100 100 100 0 solfato di piombo 8 8 8 8 7 7 7 s tribasico
I Triassido di antimonio 20 15 10 30 10 10 10 z Borato di zinco 20 15 10
I 30 10
0 Idrossido dimagnesio 40 60 20 50
N E Triossido di alluminio 80
Antiossidante 1 1 1
TOTH 50 40 30
Monomero con gruppo
trifunzionale *3 15 10 10 20 10 5 5
Indice di ossigeno (%) 42 42 41 44 32 33 35 Risul- Temperatura di resistenza
ta- alla martellatura alle t -28 -30 30 -28 -10 - 10 -3 basse temperature _ULCl_ _
ti
Formazione di uno strato
carbonizzato *4 ? ? ? A B C C
Prova di combustione *5 S S S S F F F
*1 Contenuto VC 50%
*2 CPE: polietilene clorurato con contenuto CL del 36%
*3 Trimetilol-propano-metacrilato o tri-arile-isocianurato
*4 A:eccellente; B: buona, C: scarsa
*5 S: superata, F: non superata
Dai risultati degli esempi e degli esempi comparativi, risulta evidente che il composto di resina antifiamma con legame atomico incrociato aveva un buona flessibilit? e una propriet? antifiamma elevata, allo stesso tempo ,cos icch? il composto risultava adatto come materiale costituente la guaina o lo strato protettivo di un filo conduttore o cavo resistente a voltaggi elevati.
Anche se la presente invenzione ? stata descritta con riferimento a forme preferite di esecuzione ed esempi, ? evidente agli esperti del ramo che sono possibili differenti modifiche e varianti senza uscire dallo ambito e dal concetto inventivo come sopra descritto amp iamente .
Claims (7)
- RIVENDICAZIONI 1. Composto di resina antifiamma con legame atomico incrociato, comprendente essenzialmente 100 parti in peso di EVA-VC con il 25 sino al 75% in peso di cloru ro di vinile,da 10 a 70 parti in peso di clorurato di polietilene con il 25 sino al 45% in peso di cloro,da 40 a 120 parti in peso di riempitivi antifiamma, e da 5 a 20 parti in peso di un monomero con gruppo multifunzionale .
- 2. Composto di resina antifiamma con legame atomico incrociato secondo la rivendicazione 1, caratterizza to dal fatto che i riempitivi antifiamma comprendono da 10 a 30 parti in peso di triossido di antimonio, da 10 a 30 parti in peso di borato di zinco, e da 10 a 80 parti in peso di idrato di metallo scelto dal gruppo che consiste di triidrossido di alluminio e idrossido di magnesio.
- 3. Composto di resina antifiamma con legame atomico incrociato secondo la rivendicazione 1, caratterizza to dal fatto che il monomero con gruppo multifunzionale ? un monomero con gruppo trifunzionale scelto dal gruppo che comprende trimetilolo-propano-trimeta crilato e tri-arile-isocianurato .
- 4. Filo elettrico conduttore isolato con legame atomi co incrociato avente la propriet? antifiamma, e strut turato in modo da avere uno strato di protezione o guaina con legame atomico incrociato che racchiude un filo conduttore rivestito con uno strato isolante, la guaina essendo essenzialmente composta da 100 parti in peso EVA-VC aventi dal 25 al 75% in peso di cloruro di vinile, da 10 a 70 parti in peso di clorurato di polietilene con un contenuto di cloro compreso tra il 25 e il 45% in peso, da 40 a 120 parti in peso di riempitivi antifiamma, e da 5 a 20 parti in peso di un monomero con gruppo multifunzionale.
- 5. Filo elettrico isolato con legame atomico incrocia to, avente la propriet? antifiamma, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che lo strato o guaina di protezione presenta una reticolazione ottenuta mediante irradiazione con un fascio elettronico.
- 6. Filo conduttore elettrico isolato, con legame atomico incrociato, avente la propriet? antifiamma, secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che i riempitivi antifiamma comprendono da 10 a 30 parti in peso di triossido di antimonio, da 10 a 30 parti in peso di borato di zinco, da 10 a 80 parti in peso idrati di metalli scelti dal gruppo che comprende triidrossido di alluminio e idrossido di magnesio.
- 7. Filo conduttore elettrico isolato con legame atomico incrociato ,avente la propriet? antifiamma, secon do la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il monomero con gruppo multifunzionale ? un monomero con gruppo trifunzionale scelto dal gruppo che comprende trimeti lolo-propano-trimetracrilato e triarile -isoc ianurato .
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