MX2010013357A

MX2010013357A - Alambre o cable de alta temperatura, alto rendimiento.

Info

Publication number: MX2010013357A
Application number: MX2010013357A
Authority: MX
Inventors: Antonio Pagliuca; Andrew Caswell
Original assignee: Tyco Electronics Ltd Uk
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2011-04-11
Also published as: RU2530779C2; GB2460686B; JP5542127B2; BRPI0913627A2; GB0810294D0; CN102056963B; GB2460686A; EP2283062A1; JP2011530139A; CN102056963A; BRPI0913627B1; US9208925B2; US20110100674A1; RU2010154492A; WO2009147417A1; EP2283062B1

Abstract

Un alambre o cable que comprende un núcleo (10) y un forro que incluye una película enrollada (16) de polieteretercetona (PEEK) y una capa a prueba de flamas (14) que comprende partículas de mica dispersadas en una matriz de polímero tal como una silicona. Un recubrimiento exterior (18) de PEEK u otro polímero puede ser proporcionado, el cual puede ser sinterizado para producir una cubierta protectora exterior resistente. La PEEK y las capas de mica se combinan sinérgicamente para producir un forro de una resistencia aumentada a la flama así como de alta flexibilidad y resistencia a los esfuerzos mecánicos, mientras que es de peso y de diámetro reducido.

Description

ALAMBRE O CABLE DE ALTA TEMPERATURA, ALTO RENDIMIENTO Campo de la Invención La presente invención se refiere a cables y alambres, que sean preferentemente resistentes al fuego de alta temperatura y alto rendimiento para utilizarse en condiciones demandantes o extremas tales como en la perforación de pozos o minería, en el espacio comercial o militar y en aplicaciones de la marina y automotrices, de ferrocarril y transporte masivo. Dichos cables pueden ser expuestos a extremos de temperatura así como a substancias corrosivas o atmósferas o al fuego. Los alambres de alto rendimiento generalmente comprenden un núcleo funcional tal como un conductor eléctrico, o de fibra óptica, y uno o más recubrimientos aislantes y/o protectores. Estos recubrimientos deben ser flexibles y no demasiado voluminosos, ya que se requiere en muchos casos que los alambres sean de un diámetro pequeño.

Antecedentes de la Invención Varios tipos de polímeros son conocidos para utilizarse en los forros de los cables y alambres, tales como el politetrafluoroetileno (PTFE) y polieteretercetona (PEE ). El PTFE tiene la ventaja de ser muy resistente así como químicamente inerte, sin un alto punto de suavizado, un coeficiente bajo de fricción y buenas propiedades de aislamiento eléctrico.

La PEEK ha encontrado un uso creciente en los recubrimientos de alambres y cables ya que tiene una buena resistencia a la flama, siendo auto-extinguidora con muy poco humo. También tiene buen alargamiento, buena flexibilidad en secciones delgadas tales como películas y buena resistencia mecánica a través del corte dinámico y abrasión de raspado. Sin embargo, puede ser susceptible al rastreo del arco y también al ataque por medio de la acetona y ácidos fuertes.

La Patente Europea EP-A-572 177 describe un laminado poroso de aislamiento eléctrico de PTFE y PEEK. El propósito de esto es proporcionar un material de aislamiento eléctrico flexible para el aislamiento de alambre de estructura aérea la cual es de peso ligero con una alta resistencia mecánica, resistencia térmica y resistencia química y una constante dieléctrica reducida.

Sin embargo, sigue habiendo una demanda de aislamientos de alambres y cables que sean resistentes al fuego así como a temperaturas muy altas. Un modo para impartir dicha resistencia a las flamas es aplicar un recubrimiento que comprende partículas de mica, generalmente plaquetas, dispersadas en una matriz de polímero. La Patente Japonesa JP-A-2003100149 por ejemplo, describe el uso de una dispersión de un polvo fino de mica y sinterizado de vidrio en una resina de silicona para el recubrimiento de los cables resistentes al fuego. Sin embargo, la mica se puede agregar al costo y por consiguiente existe una necesidad de reducir el contenido de mica en los forros de los cables. Por ejemplo, la Patente Japonesa JP-A-2006120456 busca evitar el uso de la mica combinando la cinta de vidrio para impartir resistencia a la tensión y estabilidad dimensional con una cinta de silicona para impartir resistencia al calor, características eléctricas y capacidad de adhesión.

La Patente Japonesa JP-A-2000011772 describe un recubrimiento resistente al fuego hecho con hule de silicón reticulado mezclado con hidróxido de aluminio y polvo de mica.

También existe un requerimiento de cables y alambres de un diámetro reducido, el cual podría ser logrado utilizando forros de espesor reducido.

Breve Descripción de la Invención De acuerdo con la presente invención, un alambre de alta temperatura, alto rendimiento comprende un núcleo y un forro que incluye una película enrollada hecha de polieteretercetona (PEEK), o una mezcla o aleación de PEEK con otro polímero, conteniendo la mezcla o aleación por lo menos el 30% en peso de PEEK, preferentemente por lo menos el 50% y más preferentemente por lo menos el 80%. La película enrollada puede incluir otros componentes poliméricos, y puede ser combinada con otras capas poliméricas y en particular con capas resistentes a las flamas o resistentes al fuego.

En modalidades particulares de la invención, la cinta de PEEK es combinada con una capa resistente al fuego o por ejemplo, una que comprende mica dispersada en una matriz polimérica tal como una silicona, una matriz polimérica basada en sílice o un siloxano polimérico. La capa resistente al fuego puede ser en la forma de una capa separada radialmente dentro o fuera de la capa de PEEK. Alternativamente puede ser combinada con una película formada de una cinta de PEEK.

La capa resistente al fuego puede tener una capa de soporte, por ejemplo, una capa de soporte de fibra de vidrio o una capa de otro polímero tal como poliolefina.

En otra modalidad, la película de PEEK puede comprender dos capas de PEEK con una capa de mica entre ellas. La capa de mica puede comprender una hoja o lámina o una capa de partículas. Puede tener de manera conveniente un espesor de 30 pm a 200 µ??, y preferentemente no mayor de 100 pm.

Una capa exterior adicional puede ser proporcionada para la resistencia adicional, flexibilidad y/o resistencia a la flama. Esta capa exterior puede, por ejemplo, comprender politetrafluoroetileno (PTFE), fluoruro de polivinilideno (PVDF), etilenotetrafluoroetileno (ETFE), PEEK, poliolefinas, poliamidas, siloxanopolieterimida (SILTONE), polieterimidas termoplásticas tales como Ultem, poliésteres, silicones, poliuretanos, resinas epoxi, resinas acrílicas o copolímeros o mezclas o aleaciones de cualquiera de estos. La capa exterior puede ser sinterizada.

Se ha descubierto que la película de PEEK y la película que contiene mica pueden combinarse sinérgicamente para producir un forro de cable o alambre de una resistencia a la flama aumentada así como una resistencia a los esfuerzos mecánicos tales como el doblado, estiramiento y abrasión. Esto significa que las películas relativamente delgadas pueden ser utilizadas para producir alambres de un diámetro general reducido. Las cintas de PEEK utilizadas de acuerdo con la presente invención son preferentemente de un espesor de 10 µp? a 100 m.

Los recubrimientos descritos anteriormente pueden ser aplicados a numerosos tipos diferentes de núcleos, notablemente los cables o alambres conductores, por ejemplo, de cobre, los cuales pueden ser recubiertos de níquel o estaño o cromados con plata, aluminio, generalmente aluminio revestido con cobre, plata o acero. Para otros propósitos, se pueden utilizar núcleos no metálicos tales como de fibra de carbono o poliméricos o núcleos de cerámica. El cable puede ser de un solo núcleo o de núcleos múltiples o puede comprender un par de alambres retorcidos, un núcleo de hilos múltiples o una trenza. Cualquiera de estos núcleos puede ser recubierto con cobre, níquel, estaño o plata.

Breve Descripción de los Dibujos Las modalidades preferidas de la presente invención ahora se describirán con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales: La figura 1 muestra la forma en que se puede hacer un cable aislado de acuerdo con la presente invención por medio de la envoltura de PEEK y otras cintas poliméricas; La figura 2 es una vista transversal a través de un cable con recubrimientos múltiples de acuerdo con una primera modalidad de la presente invención; La figura 3 es una vista transversal a través de un alambre recubierto de acuerdo con una segunda modalidad de la presente invención; La figura 4 es una sección transversal a través de una tercera modalidad de la presente invención; y La figura 5 es una sección transversal a través de una cuarta modalidad de la presente invención.

Descripción Detallada de la Invención Haciendo referencia primero a la figura 1, un cable de múltiples hilos 10, el cual puede ser por ejemplo, de cobre, recubierto o no recubierto con níquel, plata o estaño, aluminio, el cual puede ser un recubrimiento de cobre, acero o un cable que no es metálico tal como uno de fibra de carbón, una fibra polimérica o fibra de cerámica que tiene un forro de tres capas aplicado al mismo mediante el devanado y extrusión. Una primera cinta 12, por ejemplo, de silicona con plaquetas de mica distribuida en el mismo, es enrollada en una forma espiral a un primer recubrimiento de devanado 14. Entonces una segunda cinta 15, por ejemplo, de polieteretercetona, es enrollada espiralmente para formar un segundo recubrimiento 16. Finalmente, se aplica una capa exterior de otro polímero, por ejemplo, mediante extrusión.

La figura 2 muestra una sección transversal a través de un cable al cual se han aplicado un forro de tres capas, por ejemplo, como se describe en relación con la figura 1. La capa más interna 24, que rodea inmediatamente el cable 20, es un forro que contiene mica para impartir resistencia a la flama. Este puede ser, por ejemplo, una cinta de silicona que contiene mica la cual puede ser soportada con fibra de vidrio y/o con una capa de polietileno. Esta capa puede ser aplicada en una sola capa o capas múltiples del mismo espesor o espesores diferentes.

La segunda capa 26 comprende una cinta enrollada de polieteretercetona (PEEK) que tiene un espesor de 10 pm a 100 pm. La PEEK puede ser utilizada sola o mezclada o aliada con otros polímeros que preferentemente contienen por lo menos el 60%, y más preferentemente por lo menos el 80%, de PEEK.

La capa exterior 28 es opcional de acuerdo con la presente invención, pero cuando es utilizada puede ser, ya sea extruida o enrollada. Proporciona una capa de encapsu lación para formar una capa adicional de protección al cable. Se pueden utilizar cualquiera de los polímeros, mezclas de polímeros y aleaciones de la lista anterior para esta capa. Por ejemplo, el PTFE podría ser sinterizado para producir una resistencia química excepcional como es requerida para el mercado del espacio aéreo. La capa de PEEK misma podría ser sinterizada para producir una capa externa resistente por derecho propio.

La combinación sinérgica del polímero que contiene mica y PEEK en esta modalidad puede producir un alambre resistente al fuego de alta temperatura con un peso potencialmente bajo y un diámetro general bajo. La mica puede proporcionar el aislamiento y la resistencia al fuego hasta de 1000°C, y la combinación con la PEEK proporciona propiedades mecánicas muy buenas incluyendo la resistencia a través del corte dinámico, aún en temperaturas altas, características de no quemado y muy poca emisión de humo. La capa de PEEK puede ser sinterizada o fundida para producir una capa exterior resistente por derecho propio.

Haciendo referencia ahora a la modalidad de la figura 3, el cable o alambre del núcleo 30 puede ser similar al de la figura 2, pero la primera capa 32 del forro es una capa enrollada combinada formada de una sola capa o capa doble de mica en una película o cinta de PEEK. El componente de mica puede, por ejemplo, comprender una cinta de mica/silicona, con o sin una capa de polietileno. Esta modalidad también puede incluir una capa exterior opcional 34, para la cual el rango de contenidos puede ser el mismo que para la modalidad de la figura 2. Nuevamente, la capa exterior puede ser sinterizada.

En la modalidad de la figura 4, el núcleo 40 es forrado primero con una capa interior 42 que comprende una película enrollada de PEEK o una mezcla o aleación de PEEK con otro polímero. Alrededor de ésta se encuentra una capa exterior la cual puede ser aplicada mediante enrollado o extrusión y puede comprender una capa a prueba de flama de mica y/o partículas de aluminio dispersadas en un polímero tal como silicona, o una capa protectora de cualquiera de los polímeros utilizados en las capas exteriores de los alambres o cables ilustrados en las figuras 2 y 3. Nuevamente, esta capa exterior puede ser sinterizada para producir una capa exterior resistente.

Como se ilustra en la figura 5, una película de PEEK enrollada 54, o una película enrollada de una mezcla o aleación de PEEK con uno o más de otros polímeros, puede ser utilizada como la capa exterior protectora para una amplia variedad de construcciones de alambre o cable. Esto podría incluir un conductor con otro aislamiento polimérico, una construcción de cable completo con o sin una trenza, tal como un par enrollado o un cuadrángulo de pares enrollados tales como un cable Cat 7. En la modalidad ilustrada en la figura 5, el forro exterior de PEEK es formado alrededor de un cable de tres núcleos 50 con una capa de aislamiento a prueba de fuego o resistente al fuego 52, o partículas de mica en una matriz de sílice o similar. El forro exterior de PEEK puede ser fusionado o sinterizado.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un alambre o cable que comprende un núcleo y un forro polimérico, en donde dicho forro incluye una película enrollada de polieteretercetona (PEEK), o una mezcla o aleación de polímero de PEEK que contiene por lo menos el 30% en peso de PEEK y otro polímero, que tiene un espesor de 5 pm a 150 pm.

2. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la película enrollada de PEEK tiene un espesor de 10 pm a 100 pm.

3. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 1 o reivindicación 2, caracterizado porque la película enrollada de PEEK comprende una mezcla o aleación que contiene por lo menos el 50% en peso de PEEK.

4. Un alambre o cable, tal y como se describe en la reivindicación 3, caracterizado porque la película enrollada de PEEK comprende una mezcla o aleación que contiene por lo menos el 80% en peso de PEEK.

5. Un alambre o cable tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la película enrollada de PEEK comprende dos capas de PEEK con una capa de mica entre ellas.

6. Un alambre o cable tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la película de PEEK es combinada con una capa de otro polímero.

7. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 6, caracterizado porque la capa con la cual la película de PEEK es combinada es una capa resistente al fuego de una matriz de polímero en la cual las partículas de mica están dispersadas.

8. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 7, caracterizado porque la matriz de la capa resistente al fuego comprende hule de silicona, una matriz polimérica basada en sílice o siloxano polimérico.

9. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 7 o reivindicación 8, caracterizado porque la capa resistente al fuego es formada de una cinta enrollada.

10. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 9, caracterizado porque la cinta enrollada del material resistente al fuego tiene un soporte o capa de soporte.

11. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 10, caracterizado porque la capa enrollada del material resistente al fuego es una cinta con soporte de fibra de vidrio.

12. Un alambre o cable tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones de la 7 a la 11, caracterizado porque la capa resistente al fuego es formada con una capa interior alrededor del núcleo, con la película de PEEK enrollada alrededor del mismo.

13. Un alambre o cable tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones de la 6 a la 12, caracterizado porque comprende una capa interior combinada, alrededor del núcleo, de una película de PEEK y una cinta polimérica con partículas de mica dispersadas en la misma.

14. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 13, caracterizado porque la capa interior combinada incluye una película de poliolefina.

15. Un alambre o cable tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además una capa exterior polimérica protectora.

16. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 15, caracterizado porque la capa exterior es formada de un polímero seleccionado de politetrafluoroetileno (PTFE), fluoruro de polivinilideno (PVDF), etilenotetrafluoroetileno (ETFE), PEEK, poliolefinas, poliamidas, siloxanopolieterimida, polieterimidas termoplásticas, poliésteres, siliconas, poliuretanos, resinas epoxi o resinas acrílicas, o mezclas o aleaciones de cualquiera de estos.

17. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 15 o reivindicación 16, caracterizado porque la capa exterior de polímero protectora es sinterizada o fundida.

18. Un alambre o cable tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la película de PEEK es por lo menos parcialmente sinterizada o fundida.

19. Un alambre o cable tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el núcleo es polimérico, fibra de carbón o un núcleo de cerámica.

20. Un alambre o cable tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 18, caracterizado porque el núcleo es un núcleo metálico conductor.

21. Un alambre o cable tal y como se describe en la reivindicación 20, caracterizado porque el núcleo es de cobre, aluminio, plata o acero.

22. Un alambre o cable tal y como se describe en cualquiera de las reivindicaci'ones de la 19 a la 21, caracterizado porque el núcleo está recubierto con cobre, níquel, estaño o plata.