MX2011002803A - Montaje de cable resistente a fractura, retardador de flama, libre de halogeno, y composicion de revestimiento. - Google Patents

Montaje de cable resistente a fractura, retardador de flama, libre de halogeno, y composicion de revestimiento.

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Paul D Whaley
Yimsan Gau
Manuel F Alsina
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Abstract

Se describen revestimientos de cable libres de halógeno, retardadores de llama, resistente a fractura, preparados a partir de una composición que comprenda: A) 3 a 10 por ciento en peso de un polietileno injertado con anhídrido maleico de temperatura de fusión baja y de nivel de injerto medio a alto utilizando una resma base de VLDPE que tiene una densidad que oscila de 0.86 a 0.91 g/cm3 y hecha con un catalizador de un solo sitio; B) 15 a 25% en beso de por lo menos un EEA o EVA; C) 5 a 20% en peso de un polímero de a-olefina; y D) 40 a 65% en peso de un relleno inorgánico retardador de llama.

Description

MONTAJE DE CABLE RESISTENTE A FRACTURA. RETARDADOR DE FLAMA. LIBRE DE HALOGENO. Y COMPOSICION DE REVESTIMIENTO Referencia Cruzada a la Solicitud Relacionada La presente solicitud reivindica la prioridad para la Solicitud de Patente Norteamericana Número de Serie 61/097,260 presentada el 16 de septiembre de 2008, cuyo contenido completo se incorpora por referencia en la presente.
Campo de la Invención Esta invención se refiere a compuestos resistentes a fractura o fractura reducida, humo reducido o bajo sin halógeno o que contienen cero halógeno y sus métodos de uso. La invención es particularmente aplicable a lo qué se refiere como composiciones de humo reducido, polímeros de cero halógeno, específicamente poliolefina, que se utilizan por ejemplo, como materiales de aislamiento o recubrimiento para el cable de alambre, (especialmente cable "blindado") y medios de comunicaciones. Se incluyen aplicaciones eléctricas y no eléctricas.
Antecedentes de la Invención Las composiciones resistentes al fuego son ampliamente utilizadas para recubrimiento y aislamiento de alambre y cable, entre muchos otros usos. En ambientes eléctricos, son esenciales las propiedades de aislamiento eléctrico y resistencia a flama. Es decir, las composiciones cuando se incendian no deben exhibir después brillo, no deben emitir h umo nocivo o tóxico y deben tener u na baja emisión de humo. Adicionalmente, las composiciones deben mantener deseablemente sus propiedades físicas y no deteriorarse por ejemplo, fracturarse, d urante periodos de servicio largos.
Históricamente, las composiciones extruíbles, resistentes al fuego se hacen de polímeros halogenados tales como polietileno clorado, polietileno clorosulfonado, cloruro de polivinilo , y colorobutadieno, o revestimientos de polímeros clorados sobre otras composiciones de polímero. Se encontró, sin emba rgo , en situaciones de fuego, que tales composiciones cloradas produjeron gas de cloruro de hid rógeno tóxico y emitieron grandes cantidades de humo nocivo. Pues la inhalación de h umo es una causa de muerte incluso mayor en incendios que el fuego por sí mismo, tales productos se estimaron como inadecuados. Así, las composiciones sin halógeno o libres de halógeno, resistentes a fractu ra son u na aspiración de la industria de revestimientos de alambre y cable (entre muchos otros) .
Envejecimiento por calor/fractura por tensión térmica es un req uerimiento de rendimiento crítico para muchos fabricantes de alambre y cable en todo el m undo. U na construcción de cable difícil para la resistencia a la fractu ra por tensión térmica es un n úcleo de cable q ue está "blindado" con alambres de acero recubiertos con zinc. Estos cables se evalúan usando el British Standard (BS) 6724, en el cual u na sección del cable es envejecida con calor a 100°C por siete días y observada en busca de fracturas. Además, algu nos fabricantes conducen una prueba de choque de calor de acuerdo con el British Standard (BS) 6081 1 -3-1 . Esta prueba evalúa la propensión de fractura del recubrimiento de cable como resultado del envejecimiento con calor a 1 50°C durante 1 hora. Otras propiedades tal como capacidad de extrusión , propiedades mecánicas, flexibilidad y desempeño a baja temperatu ra , necesitan un control adecuado controla ndo la composición de los compuestos de cero halógeno de humo bajo q ue contienen normalmente un alto nivel de rellenos inorgánicos que en muchos casos pueden afectar negativamente tales propiedades.
Breve Descri pción de la Invención Brevemente, en u n aspecto, la presente invención es u n método para incrementar la resistencia a fractura o dismin uir la propensión a fractura de los compuestos de baja producción de humo , sin halógeno por la incorporación de un agente de acoplamiento injertado en anh ídrido maleico (MAH) hecho de la reacción de MAH con un copolímero de etileno-alfaolefina preferiblemente que tiene una densidad de 0.86 a 0.91 gramos por centímetro cúbico (g/cm3) y hecho preferiblemente usando un solo catalizador de sitio. U n agente de acoplamiento de temperatu ra de fusión baja de esta invención por ejemplo, polietileno injertado en MAH , tiene generalmente una temperatura de fusión menor de aproximadamente 90°C , preferiblemente menor de aproximadamente 80°G , y más preferiblemente menor de aproximadamente 70°C. Las formulaciones de esta invención pueden incluir resinas etilénicas adicionales tal como, por ejemplo, copolímero de etilenetilacrilato (EEA) ; copolímeros de etilenvin ilacetato; y copolímeros de etileno-alfaolefina preferiblemente con u na densidad de menos de aproximadamente 0.91 0 g/cm3. La densidad de 0.91 0 g/cm3 no es aplicable al EEA o EVA sino solamente a PE . Los polímeros de esta invención también contendrán generalmente rellenos opcionales tal como trihidrato de alúmina (ATH) , hidróxido de magnesio (Mg(O H)2) y carbonato de calcio. Otros rellenos serán evidentes fácilmente para u n experto en esta técnica .
Cuando los rellenos inorgánicos de partículas se componen con polímeros orgánicos, la interfaz entre los pol ímeros y las partículas inorgánicas implica una interacción compleja que puede relacionarse con una combinación de factores físicos y q u ímicos. Estos factores afectarán a la ad hesión de las partículas al pol ímero, la dispersión de las partículas q ue pueden llevar al gradiente de concentración localizado de los rellenos, el coeficiente de extensión térmica , las propiedades físicas sin envejecimiento y con envejecimiento tal como propiedades de tensión y alargamiento, y la retención de las propiedades físicas especialmente cua ndo envejecen a temperaturas altas en ambientes mojados o h úmedos. Los agentes de acoplamiento correctamente seleccionados en una concentración apropiada pueden mejorar significativamente un número de propiedades y conserva rlas más significativamente bajo pruebas de envejecimiento con calor y uso actual de los prod uctos. La fu nción primaria de un buen agente de acoplamiento es proporcionar un enlace du rable entre dos superficies que de otra manera se adhieren incorrectamente entre sí. Esencialmente un agente de acoplamiento actúa como promotor de ad hesión cuando se utiliza como u n ingrediente en la formulación . Ayuda a hacer la superficie de los rellenos más compatible y dispersable en los pol ímeros. Si n el en lace entre los rellenos y los pol ímeros sería débil y no pod ría mantener su integridad en la prueba y cond iciones de uso actuales .
U n factor q ue tiende a debilitar el en lace entre los rellenos y los polímeros es el agua. Un buen agente de acoplamiento formará en laces que son resistentes al debilitamiento por ag ua.
La calidad del enlace entre los rellenos y el pol ímero será u na función de varios factores incluyendo el tipo/nivel del acoplamiento, la identidad q uímica de los rellenos y polímeros, y el g rado de dispersión del relleno. Los dos tipos más comunes de agentes de acoplamiento son agentes de acoplamiento de silano y agentes de acoplamiento de poliolefina con anhídrido maleico injertado.
Hablando generalmente, los compuestos preferidos de esta invención tendrán intervalos de composición como sigue: Aproximadamente de 1 5 a aproximadamente 25% en peso de un EEA (etilenetilacrilato) o EVA (etilenvinilacetato) 5 por ciento en peso a aproximadamente 20 por ciento en peso de resina de poliolefina ; 3 por ciento en peso a aproximadamente 1 0 por ciento en peso de polietileno injertado en AH a temperatu ra de fusión baja , preferiblemente resinas de base de VLDPE que tienen densidades que oscilan de 0.86 a 0.91 hechas con los catalizadores de metaloceno; 40 por ciento en peso a aproximadamente 65 por ciento en peso de relleno.
Las composiciones preferidas de esta invención también pueden inclu ir: 1 a 5 por ciento de u n supresor de humo de silicón 0.1 a aproximadamente 1 por ciento de un revestimiento o u n auxiliar de procesamiento, por ejemplo , ácido esteárico.
Breve Descri pción del Dibujo La figu ra 1 muestra los recubrimientos fracturados y no fractu rados.
Descri pción Detallada de la Invención La resina o resinas etilénicas utilizadas en la presente invención como resina base se seleccionan preferiblemente del grupo que consiste de copol ímero de etilenvinilacetato (EVA) , copol ímero de etilenetilacrilato (EEA) , y copol ímeros de etileno con alfaolefina de baja densidad (VLDPE) , EVA y EEA son copol ímeros. Los copol ímeros de EEA y EVA pueden prod ucirse en un proceso de alta presión convencional copolimerizando etileno con acetato de vinilo o etileno con etilacrilato usando un iniciador de radical libre ta l como u n peróxido orgánico bajo temperaturas de reacción en el intervalo de aproximadamente 1 50 a aproximadamente 350°C y presión de reacción de aproximadamente 100 a aproximadamente 300 M Pa . EVA y EEA están comercialmente d isponibles de Dow Chemical Company, E.l. duPont Company y colaboradores.
Es preferido que el EVA y EEA tengan caudales de fusión de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 50 gramos durante 10 minutos (g/10 min). El contenido de comonómero de vinilacetato o etilacrilato puede ser de aproximadamente 5 a aproximadamente 40 por ciento en peso, y es preferiblemente de aproximadamente 10 a aproximadamente 35 por ciento en peso basado en el peso del polímero.
El PE de densidad muy baja (VLDPE) es un copolímero de etileno y una alfaolefina tal como propileno, 1-buteno, 1-hexeno, 4-metil-1 -penteno, 1-octeno, 1-deceno, y 1-dodeceno. El VLDPE se hace preferiblemente con un catalizador de un solo sitio y tiene las siguientes propiedades: un caudal de fusión de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 50 g/10 min (ASTM-1238 (190°C/2.16 Kg)) y una densidad de 0.86 a 0.91 g/cm3 (ASTM D-792). VLDPE está comercialmente disponible de Dow Chemical Company bajo las designaciones comerciales AFFINITY® y ENGAGE®. El copolímero de etileno/alfaolefina, resina AFFINITY®, se produce generalmente con un catalizador de geometría restringida (un catalizador de un solo sitio) y contiene de aproximadamente 0.01 a aproximadamente 3 ramificaciones de cadena larga por 1000 átomos de carbono totales.
Un agente de acoplamiento de la presente invención es obtenido mediante modificación de resinas etilénicas por un compuesto químico que contiene un grupo organofuncional. Una resina etilénica es simplemente una en donde el monómero primario es etileno. Los ejemplos del g rupo organofu ncional que contienen compuestos q u ímicos son ácidos carboxilicos insatu rados tal como ácido fumárico, ácido acrílico, ácido maleico, ácido crotónico, y ácido citracónico; anh ídridos diácidos alifáticos insatu rados tal como anh ídrido maleico, anh íd rido itacónico, anh íd rido citracón ico, anh ídrido 5-norborneno-2,3-dicarboxílico, an h ídrido ciclohexeno- 1 ,2-dicárboxílico de 4-metilo, y an h ídrido 4-ciclohexeno-1 ,2-dicarboxílico ; compuestos epoxi tal como acrilato de glicidilo , metacrilato de glicidilo, y alilglicidiléter; compuestos hid roxi tal como ácido 2-hidroxietilacrílico , ácido 2-hidroxietilmetacrílico , y monoacrilato de polietilenglicol ; sales de metal tal como acrilato de sodio, metacrilato de sodio, y acrilato de zinc; compuestos de silano tal como viniltriclorosilano, viniltrietoxisilano, viniltrimetoxisilano, y metacriloxipropiltrimetoxisilano.
Las resinas etilén icas (por ejemplo, resinas de PE) , en forma sin modificar, pueden tener un índice de fusión en el intervalo de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 50 g/10 min y u na densidad en el intervalo de aproximadamente 0.860 a 0.950 g/cm3. Pueden ser cualq uier copolímero de etíleno/alfaolefina prod ucido por métodos convencionales utilizando sistemas del catalizador de Ziegler-Natta, sistemas del catalizador de Phillips, u otros sistemas del catalizador de metal de transición . Así, el copolímero puede ser un polietileno de densidad muy baja (VLDPE), un polietileno de baja densidad lineal (LLDPE), un polietileno de media densidad (M DPE) que tiene una densidad en el intervalo de 0.926 a 0.940 g/cm3, o u n polietileno de alta densidad (HDPE) que tiene una densidad mayor de 0.940 g/cm3. Estas resinas etilénicas pueden también ser cualquier resina tal como EVA, EEA, el polietileno de baja densidad de alta presión (HP-LDPE) (HP-LDPE es un homopolímero), o copolímeros de etileno/alfaolefina producidos utilizando catalizadores de metaloceno de un solo sitio. Estas resinas etilénicas pueden referirse genéricamente en la presente como polietilenos.
Una cantidad del grupo organofuncional anterior que contiene el compuesto químico que se agregará para modificar la resina etilénica está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 10 por ciento en peso basado en el peso de la resina. La modificación puede lograrse mediante, por ejemplo, métodos de solución, suspensión, o fusión. El método de solución es efectuado mezclando un grupo organofuncional que contiene el producto químico, una resina etilénica, un solvente orgánico no polar y un iniciador de radicales libres tal como un peróxido orgánico, y después calentando la mezcla de aproximadamente 100 a aproximadamente 160°C, para realizar la reacción de modificación. El hexano, heptano, benceno, tolueno, xileno, clorobenceno y tetracloroetano son ejemplos de solventes no polares. 2,5-dimetil-2, 5-di(t-butilperoxi) hexano, 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperoxi)hexino-3, y peróxido de benzoílo son ejemplos de peróxidos orgánicos. En el método de suspensión, la resina etilénica, el grupo organofuncional que contiene el compuesto químico se mezclan con un solvente polar tal como ag ua y después se agrega u n iniciador de radicales libres. La mezcla después se calienta a una temperatu ra por encima de 100°C para obtener la resina etilénica modificada. En el método de fusión , se introducen la resina etilénica, el grupo organofuncional que contiene el compuesto q u ímico , y un iniciador de radicales libres en una amasadora de fusión tal como u n extrusor y mezclador de BAN BU RY® para obtener la resina etilénica modificada .
Las modificaciones de anh ídrido normales pueden describirse como sigue: El injerto es log rado agregando una solución de anh ídrido, un catalizador de peróxido orgánico, y un solvente orgánico al polietileno en forma de partículas. El catalizador del peróxido orgánico es soluble en el solvente orgánico. Pueden utilizarse varios solventes orgánicos , que son inertes a la reacción . Los ejemplos de solventes orgán icos útiles son acetona , metiletilcetona , metilpropilcetona , 3-pentánona, y otras cetonas. Pueden utilizarse otros solventes portadores que permitan la solubilización de peróxido y an h íd rido, y que se separan bien bajo condiciones apropiadas de desvolatil ización . La acetona es u n solvente preferido debido a q ue actúa como un agente separador para residuos tal como anh ídrido no injertado o subproductos de anh ídrido. La solución de anh ídrido puede contener de aproximadamente 1 0 a aproximadamente 50 por ciento en peso de anh ídrido; aproximadamente 0.05 a aproximadamente 5 por ciento en peso del catalizador de peróxido orgánico; y aproximadamente 50 a aproximadamente 90 por ciento en peso del solvente orgá nico basado en el peso total de la solución. Una solución preferida contiene aproximadamente 20 a aproximadamente 40 por ciento del anhídrido; aproximadamente 0.1 a aproximadamente 2 por ciento del peróxido; y aproximadamente 60 a aproximadamente 80 por ciento del solvente.
El polímero injertado anhídrido puede contener de aproximadamente 0.05 a aproximadamente 5 ó 10 partes en peso del anhídrido por 100 partes en peso del polímero y preferiblemente contiene de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 2 partes en peso del anhídrido por 100 partes en peso del polímero.
La modificación del anhídrido puede también lograrse mediante copolimerización, por ejemplo, mediante la copolimerización de etileno, acrilato de etilo, y anhídrido maléfico. La técnica de polimerización es convencional, y es similar a la polimerización de los comonómeros fundamentales, es decir, etileno y una o más alfaolefinas. Puede hacerse referencia al anhídrido maleico, Trivedi y colaboradores, Polonium Press, New York, 1982, Capítulo 3, Sección 3-2. Este tratado también cubre el injerto.
Aunque un retardador de llama inorgánico se utiliza preferiblemente en la presente invención, los siguientes materiales se dan como ejemplos: huntita, hidromagnesita, trióxido de antimonio, hidróxido de potasio, fosfato de calcio, óxido de circonio, óxido de titanio, óxido de zinc, óxido de magnesio, carbonato de magnesio, carbonato de calcio, sulfato de bario, borato de bario, borato de meta-bario, borato de zinc, borato de meta-zinc, anhídrido de aluminio, disu lfuro de molibdeno, arcilla, fósforo rojo , d iatomita , caolinita , montmorilonita , h idrotalcita , talco, silicona , carbono blanco , celite, asbesto, y litopón .
Los retardadores de llama inorgánicos preferidos son los rellenos retardadores de llama inorgánicos h idratados, Mg(OH )2 y trih idrato de alúmina (ATH). Es preferido que el relleno comprenda principalmente ATH , con Mg(O H)2, si está presente, siendo un constituyente menor. El hid róxido de mag nesio y trihid rato de alúmina disponibles convencionales pueden utilizarse.
La cantidad de relleno usada en la composición puede esta r en el intervalo de aproximadamente 50 a aproximadamente 250 partes en peso de relleno hidratado por 1 00 partes en peso de la mezcla de resinas, y está preferiblemente presente en un intervalo de aproximadamente 1 00 a aproximadamente 230 partes en peso de relleno hidratado .
El relleno hidratado puede ser tratado superficialmente (cubierta) con un ácido carboxilico saturado o insaturado q ue tiene aproximadamente 8 a aproximadamente 24 átomos de carbono y preferiblemente de aproximadamente 1 2 a aproximadamente 1 8 átomos de carbono o u na sal de metal del mismo, pero el revestimiento es opcional. Las mezclas de estos ácidos y/o sales pueden utilizarse, si se desea. Los ejemplos de ácidos carboxílicos adecuados son oléicos, esteáricos , palmíticos, isosteáricos, y láureos; los metales que pueden utilizarse para formar las sales de estos ácidos son zinc, aluminio, calcio, magnesio, y bario; y las sales de los mismos son estearato de mag nesio, oleato de zinc, palmitato de calcio, oleato de magnesio, y estearato de aluminio. La cantidad de ácido o sal puede estar en ei intervalo de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 5 partes de ácido y/o sal por cien partes de h id rato de metal y es preferiblemente de aproximadamente 0.25 a aproximadamente 3 partes por cien partes de hid rato de metal . El tratamiento superficial se describe en la Patente Norteamericana N o . 4,255,303. El ácido o sal se puede agregar simplemente a la composición en cantidades similares en lugar de utilizar el procedimiento de tratamiento de superficie, pero esto no es preferido .
El componente de resina de esta invención puede combinarse con aditivos convencionales a cond ición de que el aditivo particula r elegido no afecte negativamente la composición . Los aditivos pueden ag regarse a la composición de resina antes o du rante la mezcla de los componentes, o antes o durante la extrusión . Los aditivos incluyen antioxidantes, absorbentes o estabilizadores ultravioleta , agentes antiestáticos, pigmentos, tintes, agentes nucleantes, rellenos de refuerzo o aditivos de polímero, modificadores de resistividad tal como negro de carbón , agentes de deslizamiento, plastificantes, auxiliares de procesamiento , lubricantes, agentes de control de viscosidad , espesantes, agentes antibloqueo, tensioactivos, aceites diluyentes, desactivadores de metal , estabilizadores de voltaje , rellenos, ad itivos retardadores de llamas, reforzadores y catalizadores de reticulación, y supresores de humo . Los aditivos pueden agregarse en cantidades que oscilan de menos de aproximadamente 0.1 a más de aproximadamente 5 partes en peso por cada 100 partes en peso de resina. Los rellenos se agregan generalmente en cantidades mayores a 200 partes en peso 0 más.
Los ejemplos de antioxidantes son : fenoles obstaculizados tal como tetrakis[metileno(3,5-di-terc-butil-4-hidroxihidrocinnamato)]-metano, bis[(beta-(3 ,5-diterc-butil-4-hid roxibenci l)-metilcarboxietil)]sulfuro, 4 ,4'-tiobis(2-metil-6-terc-butilfenol) , 4,4'-tiobis(2-terc-butil-5-metilfenol) , 2 ,2'-tiobis(4-metil-6-terc-butilfenol) , y bis(3,5-di-terc-butil-4-hidroxi)hid rocinamato de tiodietileno; fosfitos y fosfonitas tal como tris(2,4-di-terc-butilfenil)fosfito y di-terc-butilfenil-fosfonita ; compuestos tio tal como dilauriltiodipropionato , dimiristiltiodipropionato, y diesteariltiodipropionato; varios siloxanos ; y varias aminas tal como 2 ,2 ,4-trimetil-1 ,2-dihid roquinolina polimerizada. Los antioxidantes pueden utiliza rse en cantidades de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 5 partes en peso por 1 00 partes en peso de resina.
El aceite de silicón usado preferiblemente en la invención se puede ejemplificar por la siguiente fórmula : R3— Si— 0(R2— Si— 0)n— R2— Si— O— R en donde cada R es independientemente u n gru po alquilo satu rado o insaturado, un g rupo arilo, o un g rupo alq u ilo saturado o insaturado, u n grupo arilo, o u n átomo de h idrógeno y n = 1 a 5000. Los grupos normales son metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, fenilo, o vinilo. El aceite de silicón puede también ser un aceite de silicón modificado con glicid ilo , un aceite de silicón modificado con amino , un aceite de silicón modificado con mercapto, un aceite de silicón modificado con poliéter, un aceite de silicón modificado con ácido carboxílico, o u n aceite de silicón modificado con ácido graso mayor. La viscosidad del aceite de silicón puede estar en el intervalo de aproximadamente 0.65 a aproximadamente 1 ,000,000 centistokes a 25°C , preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 5000 a aproximadamente 1 00,000 centistokes, y más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1 0.000 a aproximadamente 1 00 ,000 centistokes. El componente del aceite de silicón se utiliza en una cantidad de aproximadamente 1 a aproximadamente 5% en peso en la formulación .
Varias resinas pueden reticula rse de u na manera convencional , si se desea . La reticulación se log ra generalmente con u n peróxido orgánico , ejemplos de tales se mencionan con respecto al injerto . La cantidad de agente reticulante usada puede estar en el intervalo de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 4 partes en peso de peróxido orgá nico por cada 1 00 partes en peso de resina, y está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 3 pa rtes en peso. La reticulación puede también efectuarse con irradiación o humedad , o en un molde, de acuerdo con técnicas conocidas. Las temperaturas de reticulación pueden estar en el intervalo de aproximadamente 1 50 a aproximadamente 250°C , y estar preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1 70 a aproximadamente 21 0°C.
La composición puede también mezclarse y amasarse utilizando u n mezclador de BAN BU RY®, un mezclador de H ENSCH EL®, u na amasadora, un extrusor de mú ltiples husillos, o mezclador continuo para obtener una composición uniformemente compuesta .
La composición de resina puede mezclarse y el cable cubierto con la composición de resina puede prepararse en varios tipos de extrusores. Todos los tipos de extrusores de un solo husillo y doble husillo y bombas de fusión de polímero y procesos de extrusión serán generalmente adecuados para efectuar el proceso de esta invención mientras se adaptan para mezclarse o espumarse. U n extrusor normal , referido comúnmente como un extrusor de fabricación tend rá una tolva de alimentación de sólidos en su extremo corriente arriba y u n troq uel formador de fusión que está en su extremo corriente abajo. La tolva alimenta plásticos no fu ndidos en la sección de al imentación de un barril que contiene los husillos de procesamiento q ue se funden y finalmente bombean la fusión de plástico a través del troquel de formación . En el extremo corriente abajo, entre el extremo del husillo y el troquel , hay a menudo un paq uete de pantalla y troq uel o una placa tritu radora . Los extrusores de fabricación logran normalmente los mecanismos de transportación y compresión de sólidos, fusión de plásticos, mezcla de fusión y bombeo de fusión aunque algunas de las dos configuraciones de fases utilizan u n extrusor de alimentación de fusión sepa rado o equipo de bombeo de fusión para el mecanismo de bombeo de fusión . Los ba rriles de extrusor se eq uipa n con accesorios de calentamiento y enfriamiento de barril para el a rranq ue y control de temperatura de estado estacionario mejorado . El eq uipo moderno incorpora generalmente zonas de calentamiento/enfriamiento mú ltiples q ue inician en la zona de alimentación posterior y que dividen el barril y la matriz de formación corriente abajo. La relación de long itud a diámetro de cada barril está generalmente en el intervalo de aproximadamente 15: 1 a aproximadamente 30: 1 .
Las ventajas de la invención residen en una producción de u na formu lación resistente a fractura acoplada con resistencia excelente a llama y calor, propiedades mecá nicas superiores a productos convencionales , buena capacidad de moldeo, buen desempeño a baja temperatu ra , buenas propiedades de aislamiento, buena procesabilidad y flexibilidad , y esencialmente ninguna emisión de gases dañ inos o humo corrosivo como será comú n durante la combustión de sistemas con halógenos. La formu lación resistente a fractu ras es adecuada para uso como propósito general de recubrimiento con cero halógeno y baja producción de humo para una variedad de cables y aislamiento para cable de bajo voltaje.
Como se observa , un cable al cual esta invención es generalmente aplicable comprende uno o más conductores eléctricos o medio de comunicaciones, o u n núcleo de dos o más conductores eléctricos o medios de comunicaciones, cada conductor eléctrico, medio de comunicaciones, o núcleo es rodeado por una composición aislante. Los cond uctores eléctricos son generalmente de cobre y el medio de comunicaciones es generalmente fibras ópticas hechas de fibras de vidrio. El término "cable" incl uye alambres y cables acorazados como se observa anteriormente.
Con objeto de práctica de la Patente Norteamericana , las patentes, solicitudes de patente y otras publicaciones mencionadas en esta especificación se incorpora por referencia en la presente.
La invención está il ustrada por los siguientes ejemplos.
EJ EM PLOS Se prepararon formulaciones ejemplares utilizando agentes de acoplamiento de polietileno alternativos con una densidad de 0.86-0.91 0 g/cm3. La Formulación 1 (Tabla 1 ) contiene un polímero funcional del agente de acoplamiento de punto de alta fusión (punto de fusión 1 1 7°C). Formulación 2 (Tabla 1 ) contiene un pol ímero funcional del agente de acoplamiento de punto de baja fusión (punto de fusión 63°C). Ambos se prepararon utilizando el mezclador de Brabender bajo condiciones indicadas. La Formulación 3 (Tabla 3) utilizó el polietileno modificado con anh ídrido maleico (Agente de Acoplamiento (3) comercialmente disponible de du Pont de Nemours, Inc. También de acuerdo con la literatura del producto de los suministradores de los agentes de acoplam iento de MAH, el agente de acoplamiento usado en la Formulación 1 se formula con un catalizador Ziegler Natta (catalizado de sitio múltiple) VLDPE con una densidad de menos de 0.900 g/cm3 mientras que los agentes de acoplam iento usados en las Formulaciones 2 y 3 se formulan con resinas de base hechas con catalizadores de un solo sitio.
Se utilizaron las sig uientes condiciones: Tamaño de lote: 350 g ; Start Brabender™ a 20 revoluciones por minuto (rpm) con todos los componentes en el recipiente. Una vez alcanzada la temperatura de fusión 1 32°C, el mezclador de rpm se incrementó a 50 y mantuvo bajo esta condición durante 10 minutos antes de descargar el lote. La temperatura de fusión máxima en el recipiente del mezclador fue 1 55°C. El lote de descarga se molió con rodillo y granuló como se muestra.
Los gránulos después se extruyeron sobre el alambre en una l ínea de alambre de lab Brabender en el conductor de cobre de 7 filamentos de 14 AWG con pared de 0.762 mm (30 milipulgadas) y 1 . 143 mm (45 milipulgadas). Los alambres se envolvieron alrededor de un solo mandril de diámetro (el mismo diámetro que el alambre) para 7 vueltas . Los alambres envueltos después se envejecieron con calor en hornos a 100°C donde la fractura se encontró como mucho más predominante para el alambre extruido de la Formulación 1 . Los alambres también se evaluaron a 1 21 °C y 1 50°C. La formulación 2 con un agente de acoplamiento anh ídrido maleico de punto de baja fusión (2) se encontró como más resistente a la fractura en el envejecimiento con calor, a 100°C. La formulación 1 se fracturó a inspección visual en promedio dentro de los primeros 0.2 d ías contra cero fractura después de 10 días para la Formulación 2. Ambas formulaciones se comprobaron para determinar las propiedades físicas (tensión/alargamiento), llama, humo y se encontraron como esencialmente equivalentes.
La resina A es un acrilato de etileno-etilo, como se describe antes, que está comercialmente disponible de The Dow Chemical Company.
La resina B es un copolimero de etileno-octeno que está también comercialmente disponible de The Dow Chemical Company.
Los agentes de acoplamiento (1), (2), (3) son polietileno injertado con anhídrido maleico comercialmente disponible de Dow Chemical Company ((1) y (2)) (bajo las designaciones comerciales Amplify® GR-208 y Amplify® GR-216, respectivamente) y E.l. du Pont Chemical Company (3).
El ácido esteárico es una auxiliar de procesamiento del ácido graso de 18 carbones y tratamiento superficial de relleno; El antioxidante es un antioxidante con base fenólica comercialmente disponible Ciba Specialty Chemicals bajo la designación comercial Irganox 1010.
Tabla 1 Formulaciones La misma mejora d ramática e inesperada en el desempeño de fractu rado (es decir, resistencia a fractura) se observó cuando u na diferente fuente de carbonato de calcio se utilizó en la Form ulación ningú n efecto sig nificativo sobre otras propiedades .
Tabla 2 Propiedades medidas de las formu laciones 1 y 2 La Form ulación 1 exhibió sustancialmente menos resistencia a fractura q ue la Formulación 2.
Tabla 3 Formulación 3 Materia prima Formulación 1 (%p) Resina A 20.45 Resina B 10.5 Agente de acoplamiento, Polímero funcional (3) 7 Acido esteárico 0.35 Aceite de silicón 1.5 Antioxidante 0.2 ATH 50 MGH 5 Carbonato de calcio 5 Total 100 Tabla 4 Propiedades medidas de las formulaciones 1 y 2 El ejemplo 3 se da como un ejemplo adicional. El polímero funcional del agente de acoplamiento (3) también proporcionó un buen equilibrio de propiedades físicas y desempeño de fracturado. Además muestra que la temperatura del punto de fusión menor del agente de acoplamiento usado en la formulación ayuda a eliminar el problema que fracturado. Un número de propiedades de los agentes de acoplamiento de relleno citados en los ejemplos también se listan en la Tabla 5 a continuación.
Tabla 5 Propiedades de los Agentes de Acoplamiento de Relleno Los agentes de acoplamiento usados en los ejemplos anteriores son polímeros modificados que se han funcionalizado (normalmente mediante injerto de anhídrido maleico) para mejorar la adhesión de los rellenos a los polímeros usados en la formulación.
El nivel de anh ídrido maleico se ajustó para dar un nivel moderado (med io) o un n ivel "alto" de injerto en la formulación . El n ivel exacto de anhídrido maleico usado en los agentes de acoplamiento no ha sido descrito por los proveedores. De una adhesión de rellenos al punto de vista de polímeros, u n alto nivel del nivel de injerto del comonómero a n h ídrido maleico ayudará a mejorar la unión . Estas caracterizaciones del nivel de MAH son las de los proveedores de MAH .
En la prueba de envejecimiento de cable de acuerdo con BS6081 1 -3-1 , tres muestras de cable de aproximadamente 30 a aproximadamente 40 cm se cortan de los carretes. Las muestras de cable se mantienen suspendidas en u n horno a 1 00°C por siete d ías asegurándose de q ue el recubrimiento o cable no esté en contacto directo con ninguno de los objetos. Las fractu ras en el recubrimiento se comprueban a simple vista in icialmente cada hora hasta 6 horas y diariamente después. De acuerdo con los resultados hasta la fecha , la fractura eventualmente ocu rriría en el plazo de uno a dos días de prueba. Una imagen de los cables fracturados y no fracturados se muestra en la Fig ura 1 .
Aunque la invención se haya descrito con cierto detalle a través de las modalidades específicas anteriores, este detalle es para el propósito primario de ilustración . Muchas variaciones y modificaciones pueden hacerse por el experto en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se describe en las siguientes reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Una composición de revestimiento libre de halógeno comprende: A. Por lo menos uno del copolímero de etilenetilacrilato (EEA) o etilenvinilacetato (EVA); B. Un copolímero de alfaolefina; C. Un anhídrido maleico (MAH) injertado, polietileno de densidad muy baja (VLDPE) (1) hecho con un catalizador de un solo sitio, (2) que contiene de 0.5 a 10 por ciento en peso (% peso) de unidades derivadas de MAH, y (3) que tiene una temperatura de punto de fusión menor de 90°C; D. Un relleno inorgánico retardador de llama; E. Un supresor de humo opcional; y F. Un auxiliar de procesamiento opcional.
2. La composición del revestimiento de la reivindicación 1, en la cual por lo menos uno de EEA o EVA comprende 15 a 25 por ciento en peso (% peso) de la composición, el copolímero de alfaolefina comprende 5 a 20% en peso de la composición, el VLDPE injertado con MAH comprende 3 a 10% en peso de la composición, y el relleno inorgánico retardador de llama comprende 40 a 65% en peso de la composición.
3. La composición de revestimiento de la reivindicación 2, en la cual el relleno inorgánico retardador de llama es por lo menos uno de trihidrato de alúmina e hidróxido de magnesio.
4. La composición de revestimiento de la reivindicación 3 , en la cual el supresor de humo es un aceite de silicón y está presente en una cantidad de 1 a 5% en peso de la composición .
5. La composición de revestimiento de la reivindicación 4, en la cual el auxil iar de procesamiento es ácido esteárico y está presente en una cantidad de 0.1 a 5% en peso de la composición .
6. La composición de revestimiento de la reivindicación 5, en la cual el pol ímero de alfaolefina se selecciona de u n polietileno con una densidad de 0.91 g/cm3 o menor.
7. La composición de revestimiento de la reivindicación 6, en la cual el EEA comprende entre 5 y 40% en peso de un idades derivadas de etilacrilato y el EVA comprende entre 5 y 40% en peso de unidades derivadas de acetato de vinilo.
8. La composición de revestimiento de la reivindicación 7, que adicionalmente comprende por lo menos un aditivo seleccionado del grupo que consiste de antioxidantes, absorbentes ultravioleta o estabilizadores, agentes antiestáticos, pigmentos, tintes, agentes nucleantes, modificadores de resistividad, agentes de deslizamiento, plastificantes, lubricantes, agentes de control de viscosidad, espesantes, agentes antibloqueo, tensioactivos, aceites diluyentes, desactivadores de metal, estabilizadores de voltaje, agentes reticulantes, e incrementadores de reticulación y catalizadores.
9. Un recubrimiento protector externo de cable que comprende la composición de revestimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
10. Un cable que comprende el recubrimiento externo de la reivindicación 9. RESUM EN Se describen revestimientos de cable libres de halógeno, retardadores de llama , resistente a fractura, preparados a partir de una composición que comprenda : A) 3 a 1 0 por ciento en peso de u n polietileno injertado con anhídrido maleico de temperatura de fusión baja y de n ivel de injerto medio a alto utilizando una resina base de VLDPE q ue tiene una densidad que oscila de 0.86 a 0.91 g/cm3 y hecha con un catalizador de un solo sitio; B) 15 a 25% en peso de por lo menos un EEA o EVA; C) 5 a 20% en peso de un pol ímero de a-olefina; y D) 40 a 65% en peso de u n relleno inorgánico retardador de llama.
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