MX2012014832A - Mezclas de poliuretano/poliolefina con desempeño de blanqueo de rasguño y tension mejorado. - Google Patents

Mezclas de poliuretano/poliolefina con desempeño de blanqueo de rasguño y tension mejorado.

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MX2012014832A
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Geoffrey D Brown
Manish Mundra
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Union Carbide Chem Plastic
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Abstract

Una composición, de preferencia una composición retardante de flama, libre de halógeno, que comprende en porcentaje en peso con base en el peso de la composición: A. 1 a 90% de polímero de TPU, B. 1 a 90% de polímero de poliolefina, de preferencia un polímero de poliolefina polar, C. 1 a 60% de retardante de flama intumescente, basado en fósforo, D. 0.5 a 25% de modificador de fosfato líquido, por ejemplo, bis-fenol-A-polifosfato y E. aditivos y/o rellenos opcionales. Las composiciones exhiben excelente desempeño de blanqueo de tensión y rasguño en combinación con excelente desempeño de quemadura, prueba flexibilidad y propiedades de tensión, y buenas características de extrusión de fabricación incluyendo suavidad de superficie mejorada.

Description

MEZCLAS DE POLIURETANO/POLIOLEFIN A CON DESEMPEÑO DE BLANQUEO DE RASGUÑO Y TENSION MEJORADO Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención Esta invención se refiere a mezclas de poliuretano termoplástico (TPU)/poliolefina (PO). En un aspecto, la invención se refiere a tales mezclas comprendiendo un retardante de flama intumescente tipo polifosfato mientras que en otro aspecto, la invención se refiere a tales mezclas que comprende adicionalmente un modificador de fosfato líquido. 2. Descripción de la técnica relacionada Los polímeros de poliolefina son ampliamente usados en la construcción de revestimientos de alambre y cable, por ejemplo, escudos semiconductores, capas de aislamiento, chaquetas protectoras, etc., debido a sus costos relativamente bajos y buenas propiedades físicas y químicas. Sin importar sus propiedades mecánicas generalmente buenas, se desean mejores propiedades mecánicas y al remplazar algo del contenido de poliolefina con TPU, las propiedades mecánicas son mejoradas significativamente, por ejemplo, alargamientos mayores que (<) 400% y resistencia a la tracción > 1200 psi (84.36 kg/cm2) versus 100% de alargamiento y menos de (<) 1000 psi (70.3 kg/cm2) de resistencia a la tracción con la poliolefina solamente. Además, las composiciones que incorporan el componente de mezcla de TPU/poliolefina muestran flexibilidad mejorada y mayor temperatura de deformación, las cuales son necesarias en ciertas aplicaciones de alambre y cable.
Además, las mezclas de TPU/poliolefina muestran desempeño de extrusión de cinta mejorado versus una composición solamente de TPU comparable, indicando reolog ía de fusión/capacidad de fabricación mejoradas para aplicaciones de extrusión, tales como uso de alambre y cable. Al mezclar poliolefinas de bajo costo con el TPU , el costo del plástico es reducido significativamente, permitiendo nueva latitud de formulación tanto para usos finales de TPU como poliolefina. Las mezclas de TPU/poliolefina tienen buena utilidad co m o el sistem a de resina base para formulaciones retardantes de flama , libres de halógeno, en particular, tipos intumescentes, basados en fósforo.
Sin embargo, las composiciones retardantes de flama libres de halógeno usando las resinas base de TPU/poliolefina normalmente muestran pobre desempeño de blanqueo de tensión y de blanqueo de rasguño. El reto es mejorar el desempeño de blanqueo de tensión y rasguño de estas composiciones retardantes de flama sin compensaciones significativas en el balance de desempeño global.
Breve descripción de la invención Las mezclas de TPU/poliolfina de esta invención exhiben excelente desempeño de blanqueo de tensión y rasguño en combinación con un retardante de flama tipo polifosfato intumescente mediante la adición de 0.5 a 25 por ciento en peso (% en peso) de modificador de fosfato líquido, tal como bis-fenol-A-polifosfato (BAPP) , entre otros.
En una modalidad, la invención es una composición comprendiendo un porcentaje en peso basado en el peso de la composición: A. 1 a 90% de polímero de TPU , B. 1 a 90% de polímero de poliolefina C. 1 a 60% de retardante de flama tipo fósforo intumescente, D. 0.5 a 25% de modificador de fosfato líquido, y E. Aditivos y/o rellenos opcionales.
En una modalidad, la composición está libre de halógeno. En una moda l id ad , el TPU es a l m e nos u no de pol i u reta no basad o en po l iéte r o basado en poliéster. En una modalidad, el pol ímero de poliolefina es un polímero de poliolefina polar.
Descripción detallada de la modalidad preferida Definiciones A menos que se declare lo contrario, implícito del contexto, o acostumbrado en la técnica, todas las partes y porcentajes se basan en peso y todos los métodos de prueba son actuales en cuanto a la fecha de presentación de esta descripción. Para fines de práctica de patente estadounidense, los contenidos de cualquier patente, solicitud de patente o publicación referida son incorporados por referencia en su totalidad (o su versión estadounidense equivalente es así incorporada por referencia), especialmente con respecto a la descripción de definiciones (al grado no inconsistente con cualquier definición específicamente provista en esta descripción) y conocimiento general en la técnica.
Los rangos numéricos en esta descripción son aproximados, y así pueden incluir valores fuera del rango a menos que se indique de otra manera. Los rangos numéricos incluyen todos los valores de e incluyendo los valores menores y superiores, en incrementos de una unidad, siempre que exista una separación de al menos dos unidades entre cualquier valor menor y cualquier valor mayor. Como un ejemplo, si una propiedad de composición, física u otra, tal como por ejemplo, peso molecular, porcentajes en peso, etc. , es desde 1 00 hasta 1 , 000, entonces todos los valores individuales, tales como 1 00, 1 01 , 1 02, etc. , y subrangos, tales como 1 00 hasta 144, 1 55 hasta 1 70 , 1 97 hasta 200, etc. , son enumerados expresamente. Para rangos conteniendo valores los cuales son menores que uno o conteniendo números fraccionados mayores que uno (por ejemplo, 1 .1 , 1 .5 , etc.), una unidad es considerada como 0.0001 , 0.001 , 0.01 o 0. 1 , según sea apropiado. Para rangos conteniendo números de un solo dígito menores que diez (por ejemplo, 1 a 5) , una unidad es considerada normalmente 0.01 . Estos son solo ejemplos de lo que se pretende específicamente, y todas las posibles combinaciones de valores numéricos entre el valor más bajo y el valor más alto enumerados, van a ser considerados como expresamente declarados en esta descripción. Los rangos numéricos son provistos dentro de esta descripción para, entre otras cosas, la cantidad de componentes en la composición.
"Alambre" y término similares significan un solo filamento de metal conductor, por ejemplo, cobre o aluminio, o un solo filamento de fibra óptica.
"Cable" y término similares significan al menos un alambre o fibra óptica dentro de una funda, por ejemplo, una cobertura de aislamiento o una chaqueta exterior protectora. Normalmente, un cable es dos o más alambres o fibras ópticas unidos juntos, normalmente en un revestimiento de aislamiento común y/o chaqueta protectora. Los alambres o fibras individuales dentro de la funda pueden estar desnudos, cubiertos o aislados. Los cables de combinación pueden contener tanto alambres eléctricos como fibras ópticas. El cable, etc. , puede ser d iseñado para a pl icaciones de vo ltaje , baj o , med i o y a lto . Los diseños de cable típicos son ilustrados en USP 5,246,783, 6,496,629 y 6,714,707.
"Composición" y término similares significan una mezcla o combinación de dos o más componentes.
"Mezcla polimérica" y término similares significan una mezcla de dos o más polímeros. Tal mezcla puede o no ser miscible. Tal mezcla puede o no estar separada en fases. Tal mezcla puede contener o no una o más configuraciones de dominio, según sea determinado a partir de espectroscopia de transmisión de electrones, dispersión de luz, dispersión de rayos x y cualquier otro método conocido en la técnica.
El término "pol ímero" (y términos similares) es un compuesto macromolecular preparado al hacer reaccionar monómero (es decir, polimerizar) del mismo tipo o de tipo diferente. "Polímero" incluye homopolímeros e interpol ímeros.
"Interpol ímero" significa un pol ímero preparado mediante la polimerización de al menos dos monómeros diferentes. Este término genérico incluye copolímeros, usualmente empleados para referirse a polímeros preparados a partir de dos monómeros diferentes, y polímeros preparados desde más de dos monómeros diferentes, por ejemplo, terpolímeros, tetrapolímeros, etc.
"Poliolefina" , "polímero basado en olefina" y término similares significa un polímero conteniendo en forma polimerizada , un porcentaje en peso de mayoría de una olefina, por ejemplo de etileno o propileno, con base en el peso total del pol ímero. Ejemplos no limitantes de pol í meros basados e n olefi na i ncl uyen pol ímeros basados en eti le no y polímeros basados en propileno.
"Libre de halógeno" y términos similares significan que una composición es sin o substancialmente sin contenido de halógeno, es decir, contienen menos de 2000 mg/kg de halógeno como es medido mediante cromatografía de iones (IC) o un método analítico similar. El contenido de halógeno de menos de esta cantidad es considerado inconsecuente para la eficacia de muchos productos, por ejemplo, un revestimiento de alambre o cable.
"Condiciones ambiente" y término similares significan una temperatura de 23°C y presión atmosférica.
"Cantidad catalítica" significa una cantidad de catalizador necesaria para promover la reticulación de un polímero de etileno-vinilsilano a un nivel detectable, de preferencia a un nivel comercialmente aceptable.
"Reticulado", "curado" y término similares significan que el polímero, antes o después de que sea configurado en un artículo, fue sometido o expuesto a un tratamiento, el cual indujo la reticulación y tiene extraíbles de xileno o decaleno de menos de o igual a 90 por ciento en peso (es decir, mayor que o igual a 1 0 por ciento en peso de contenido de gel).
Poliuretano termoplástico (TPU) El poliuretano termoplástico usado en la práctica de esta invención es el producto de reacción de un poliisocianato (normalmente un diisocianato) , u n o o m ás d ioles pol i mé ricos , y o pci o n almente u no o más extensores de cadena difuncional. "Termoplástico" como se usa en la presente, describe u n polímero que ( 1 ) tiene la capacidad de ser estirado más allá de su longitud original y retraerse a substancialmente su longitud original cuando es liberado, y (2) se suaviza cuando se expone a calor y regresa a substancialmente su condición original cuando se enfría a temperatura ambiente.
El TPU puede ser preparado por el método de prepolímero, cuasi-prepolímero, o de un tiro. El isocianato forma un segmento duro en el TPU y puede ser un isocianato aromático, uno alifático o uno cicloalifático y combinaciones de dos o más de estos compuestos. Un ejemplo no limitante de unidad estructural derivada de un diisocianato (OCN-R-NCO) es representado por la fórmula (I): (I) en la cual R es un grupo alquileno, cicloalquileno o arileno. Ejemplos representativos de estos diisocianatos pueden encontrarse en USP 4,385, 1333, 4, 522,975 y 5, 167,899. Ejemplos no limitantes de diisocianatos adecuados incluyen, 4,4'-diisocianatodifenil-1 -metano, diisocianato de p-fenileno, 1 ,3-bis(isocianatometil)-ciclohexano, 4,4-diisocianato-ciclohexano, diisocianato de hexametileno, diisocianato de 1 ,5-naftaleno, diisocianato de 3, 3'-dimetil-4,4'-bifenilo, 4,4'-diisocianato-diciclo exilmetano, diisocianato de 2,4-tolueno, y 4,4'-diisocianato-difenilmetano.
El diol polimérico forma segmentos suaves en el TPU resultante.
El diol polimérico puede tener un peso molecular ( prom ed io de número) en el rango, por ejemplo, de 200 hasta 1 0,000 g/mol. Más de un diol polimérico puede ser empleado. Ejemplos no limitantes de dioles poliméricos adecuados incluyen poliéter dioles (produciendo un "TPU de poliéter"); dioles de poliéster (produciendo "TPU de poliéster"); policarbonatos hidroxi-terminados (produciendo un "TPU de policarbonato"); polibutadienos hidroxi-terminados; copol ímeros de polibutadieno-acrilonitrilo hidroxi-terminados; copolímeros hidroxi-terminados de dialquil siloxano y óxidos de alquileno, tales como óxido de etileno, óxido de propileno; dioles de aceites naturales, y cualquier combinación de los mismos. Uno o más de los dioles poliméricos anteriores pueden mezclarse con un poliéter terminado en amina y/o un copol ímero de polibutadieno-acrilonitrilo amino-terminado.
El extensor de cadena difuncional puede ser dioles de cadenas ramificadas y lineales alifáticos teniendo desde 2 hasta 1 0 átomos de carbono, inclusive, en la cadena. Son ilustrativos de tales dioles etilenglicol, 1 ,3-propanodiol, 1 ,4-butanodiol, 1 , 5-pentanodiol, 1 ,6-hexanodiol, neopentilglicol y similares; 1 ,4-ciclohexanodimetanol; hidroxiquinona bis-(hidroxietil)éter; ciclohexilen dioles (isómeros 1 ,4, 1 ,3 y 1 ,2), isopropiliden bis(ciclohexanoles); dietilenglicol, dipropilenglicol, etanolamina, N-metil-dietanolamina y similares; y mezclas de cualquiera de los anteriores. Como se nota previamente, en algunos casos, proporciones menores (menores que aproximadamente 20 por ciento de equivalente) del extensor difuncional pueden ser remplazados por extensores trifuncionales, sin desvirtuar la termoplasticidad del TPU resulta nte ; son i lustrativos de ta les extensores g l ice rol , tri meti l ol propano y similares.
El extensor de cadena es incorporado en el poliuretano en cantidades determinadas mediante la selección de los componentes de reactivos específicos, las cantidades deseadas de los segmentos duros y suaves y el índice suficiente para proporcionar buenas propiedades mecánicas, tales como módulo y resistencia al desgarre. Las composiciones de poliuretano pueden contener, por ejemplo, desde 2 hasta 25, de preferencia desde 3 hasta 20 y más preferiblemente desde 4 hasta 18, % en peso del componente extensor de cadena.
Opcionalmente, pequeñas cantidades de compuestos funcionales de monohidroxilo o funcionales de monoamino, frecuentemente llamados "detenedores de cadena", pueden usarse para controlar el peso molecular: Son ilustrativos de tales detenedores de cadena los propanoles, butanoles, pentanoles y hexanoles. Cuando se usan, los detenedores de cadena están presentes normalmente en cantidades menores desde 0.1 hasta 2 por ciento en peso de la mezcla de reacción completa conduciendo a la composición de poliuretano.
Las proporciones equivalentes de diol polimérico a dicho extensor pueden variar considerablemente dependiendo de la dureza deseada para el producto de TPU. Hablando de manera general, las proporciones equivalentes caen dentro del rango respectivo desde aproximadamente 1:1 hasta aproximadamente 1:20, de preferencia desde aproximadamente 1:2 hasta aproximadamente 1:10. Al mismo tiempo, la proporción global de equivalentes de isocianato a equivalentes de materiales conteniendo hidrógeno activo está dentro del rango de 0.90:1 a 1.10:1, y de preferencia, 0.95:1 a 1.05:1.
En una modalidad, el TPU es al menos uno de poliuretano basado en poliéter o basado en poliéster. Las composiciones de TPU basadas en poliuretano basado en poliéter son preferidas. En una modalidad, el TPU tiene una dureza de shore A de 70-95 como se mide de acuerdo con ASTM D-1238.
Ejemplos no limitantes de TPUs adecuados incluyen los elastómeros de poliuretano termoplástico PELLETHANEMR disponibles de Lubrizol Corporation; poliuretanos termoplásticos ESTANEMR poliuretanos termoplásticos TECOFLEX R, poliuretanos termoplásticos CARBOTHANEMR, poliuretanos termoplásticos TECOPHILICMR, poliuretanos termoplásticos TECOLPLAST R, y poliuretanos termoplásticos TECOTHANEMR, todos disponibles de Noveon; poliuretanos termoplásticos ELASTOLLAN R y otros poliuretanos termoplásticos disponibles de BASF; y poliuretanos termoplásticos comerciales disponibles de Bayer, Huntsman, Lubrizol Corporation y Mequinsa.
El TPU normalmente comprende al menos 1 , más normalmente al menos 20 y aún más normalmente al menos 30, % en peso de la composición. El TPU normalmente comprende no más de 90, más normalmente no más de 70 y aún más normalmente no más de 60, % en peso de la composición.
Polímeros de olefina Estos pol ímeros termoplásticos incluyen tanto hom opol í meros como interpolímeros de olefina. Ejemplos de homopol ímeros de olefina son los homopolímeros de etileno y propileno. Ejemplos de los interpolímeros de olefina son los interpol ímeros de etileno/a-olefina y los interpolímeros de propileno/a-olefina . La a-olefina es de preferencia una a-olefina lineal, ramificada o cíclica de C3.2o (para los interpolímeros de propileno y alta olefina/a-olefina, el etileno es considerado una o olefina). Ejemplos de a-olefinas de C3.2o incluyen propeno, 1 -buteno, 4-metil-1 -penteno, 1 -hexeno, 1 -octeno, 1 -deceno, 1 -dodeceno, 1 -tetradeceno, 1 -hexadeceno y 1 -octadeceno. Las a-olefinas también pueden contener una estructura cíclica, tal como ciclohexano o ciclopentano, resultando en una a-olefina, tal como 3-ciclohexiM -propeno (alil ciclohexano) y vinil ciclohexano. Aunque no todas las a-olefinas en el sentido clásico del término, para fines de esta invención, ciertas olefinas cíclicas, tales como norborneno y olefinas relacionadas, son a-olefinas y pueden ser usadas en lugar de algunas o todas de las a-olefinas descritas antes. De manera similar, el estireno y sus olefinas relacionadas (por ejemplo, a-metilestireno, etc.) son a-olefinas para fines de esta invención. Copolímeros de poliolefina ilustrativos incluyen etileno/propileno, etileno/buteno, etileno/1 -octeno, etileno/estireno y similares. Terpol ímeros ilustrativos incluyen etileno/propileno/1 -octeno, etileno/propileno/buteno, etilenl/buteno/1 -octeno y etileno/buteno/estireno. Los copolímeros pueden ser aleatorios o de bloque.
Ejemplos más específicos de interpolímeros de olefina útiles en esta i nvención incluyen polietileno de muy baja densidad (VLDPE) (Por ejemplo, etileno/1 -hexeno polietileno FLEXOMER® hecho por Dow Chemical COmpany), copolímeros de etileno lineal/a-olefina, homogéneamente ramificados (por ejemplo, TAFMER® por Mitsui Petrochemicals Company Limited y EXACT® por Exxon Chemical Company) , polímeros de etileno substancialmente lineal/a-olefina, homogéneamente ramificados (por ejemplo, polietileno AFFI N ITY® y ENGAGE® disponibles de Dow Chemical Company) , y copolímeros de bloque de olefina , tales como aquéllos descritos en USP 7 ,355,089 (por ejemplo, I NFUSE® disponible de Dow Chemical Company). Los copolímeros de poliolefina más preferidos son los copolímeros de etileno lineal y substancialmente lineal, homogéneamente ramificados. Los copolímeros de etileno substancialmente lineales son especialmente preferidos, y son descritos de manera más completa en USP 5,272,236, 5,278,272 y 5,986,028.
Los copolímeros de olefina de esta categoría de polímeros termoplásticos también incluyen propileno, buteno y otros copolímeros basados en alqueno, por ejemplo, copolímeros comprendiendo una mayoría de unidades derivadas de propileno y una minoría de unidades derivadas de otra a-olefina (incluyendo etileno). Polímeros de propileno ejemplares útiles en la práctica de esta invención incluyen los polímeros VERSI FY® disponibles de Dow Chemical Company, y los polímeros VISTAMAXX® disponibles de ExxonMobil Chemical Company.
Los polímeros de olefina preferidos para usarse en la práctica de esta invención son polímeros de olefina polares, es decir, polímeros de olefina conteniendo uno o más g rupos polares (alg u nas veces referidos como funcionalidades polares). Para fines de esta invención, un grupo polar es cualquier grupo que imparte un momento dipolo de unión a una molécula de olefina esencialmente no polar de otra manera. Grupos polares ejemplares incluyen carbonilos, grupos de ácido carboxíh'co, grupos de anh ídrido de ácido carboxílico, grupos de éster carboxílico, grupos de éster de vinilo, grupos epoxi, grupos sulfonilo, grupos nitrilo, grupos amida, grupos silano y similares, y estos grupos pueden ser introducidos en el polímero de olefina ya sea a través de injerto o copolimerización. Polímeros de olefina polares ejemplares incluyen etileno/ácido acrílico (EAA), etileno/ácido metacrílico (EMA), etileno/acrilato o metacrilato, etileno/acetato de vinilo (EVA) , copolímero de poli(etileno-co-viniltrimetoxisilano), polímeros de injerto con silano o anhídrido maleico. Los polímeros de olefina polares preferidos incluyen resinas de etileno acetato de vinilo (EVA) DuPont ELVAX, copolímero de etileno acrilato de etilo (EEA) AMPLI FY de Dow Chemical Company, copolímeros de etileno/ácido acrílico PRIMACOR de Dow Chemical Company y copolímero de poli(etileno-co-viniltrimetoxisilano) SI-LI NK de Dow Chemical Company.
Mezclas de uno o más de los polímeros olefínicos, incluyendo todos los ejemplos listados antes, también pueden ser usadas en esta invención en combinación con los componentes de elastómero de poliéster y poliuretano termoplástícos.
El polímero de poliolefina normalmente comprende al menos 1 , más normalmente al menos 20 y aún más normalmente al menos 30, % en peso de la composición. El pol ím ero de po l i ol efi na norm a l mente comprende no más de 90, más normalmente no más de 70 y aún más normalmente no más de 60, % en peso de la composición.
Retardante de flama intumescente, basado en fósforo Buen desempeño de quemadura puede ser impartido a mezclas de TPU/poliolefina mediante incorporación de retardante de flama tipo intumescente, basado en fósforo, de preferencia un retardante de flama libre de halógeno (HFFR). Estos tipos de retardantes de flama normalmente incluyen rellenos de fósforo sólidos. El retardante de flama intumescente basado en fósforo también incluye normalmente uno o más componentes contribuyendo nitrógeno ya sea como una especie de fósforo-nitrógeno combinada o como un componente separado.
Los retardantes de flama intumescentes basados en nitrógeno usados en la práctica de esta invención incluyen, pero no están limitados a, amidas de ésteres de fósforo, amidas de ácido fosfórico, amidas de ácido fosfónico, amidas de ácido fosfínico, y melanina y derivados de melanina, incluyendo polifosfato de melanina , pirofosfato de melanina y cianurato de melanina y mezclas de dos o más de estos materiales.
El polifosfato y pirofosfatos de amonio y piperazina son ampliamente usados, frecuentemente en combinación con aditivos retardantes de flama, tales como derivados de melanina. En una modalidad, el retardante de flama intumescente usado en la práctica de esta invención comprende AMFI NE FP-21 00J, un mezcla retardante de flama basado e n fósfo ro-n itrógeno de Adeka Corpo ratio n . E n u na modalidad, el retardante de flama intumescente comprende BUDIT 3167, una mezcla retardante de flama basada en fósforo-nitrógeno de Budenheim Corporation. FP-21 00J y BUDIT 31 67 normalmente proporcionan buen desempeño de quemadura intumescente para poliolefina, TPU y otros sistemas de resina.
El retardante de flama intumescente, basado en fósforo normalmente comprende al menos 1 , más normalmente al menos 5 y aún más normalmente al menos 10, % en peso de la composición. El polímero de poliolefina normalmente comprende no más de 60, más normalmente no más de 55 y aún más normalmente no más de 50, % en peso de la composición.
Los. retardantes de polifosfato sólidos, tales como polifosfato de amonio o mezclas FP-2100J o BU DIT 3167, normalmente incorporan algunas partículas de aditivos de tamaño más grande, que exceden diámetro de partícula de 5 mieras. La incorporación de estos retardantes particulados grandes en la matriz de TPU-poliolefina aumenta enormemente la tendencia de estas composiciones para mostrar blanqueado no deseado cuando el artículo fabricado es rasguñado o tensionado. Esto puede provocar apariencia de uso final inaceptable, descalificando un material de otra manera aceptable de uso comercial. Como tal, existe un interés comercial alto para identificar un medio para reducir o eliminar este comportamiento e blanqueo.
Modificador de fosfato líquido La i n co rpo ración de modificadores de fosfato l íq u ido e n las composiciones basadas en TPU/poliolefina comprendiendo un retardante de flama intumescente, basado en fósforo, reduce enormemente el blanqueo de tensión o rasguño, mientras que proporciona ventajas de propiedad sinérgica globales. Estos modificadores de fosfato líquido son diferentes de y adicionales al retardante de flama intuméscente, basado en fósforo descrito antes. Estos modificadores de fosfato líquido tienen muy buena compatibilidad con el sistema de resina de TPU/poliolefina y tienen sinergia de quemadura con los retardantes de flama intumescentes, basados en fósforo. Como se usa en la presente, "modificador de fosfato líquido" significa un retardante de flama de fosfato, que es ya sea un l íquido a condiciones ambiente o es un sólido de baja fusión a condiciones ambiente, pero con una temperatura de fusión de menos de 150°C. Estos modificadores incluyen, pero no están limitados a, bis-fenol-a-polifosfato (BAPP), resorcinol difenil fosfato (RDP), tricresil fosfato (TCP), y mezclas de dos o más de estos compuestos. Ejemplos adicionales de los modificadores son mostrados en la Tabla 1 a continuación.
Tabla 1 Modificadores de fosfato líquido representativos Además de la mejora en blanqueo de rasguño, los modificadores de fosfato líquido proporcionan beneficios sinérgico. Existe una mejora a la flexibilidad de material y extrusión de fabricación vía un mecanismo plastificante y la reducción en viscosidad de fusión , mientras que el contenido de fósforo contribuye a funcionalidad retardante de flama. Esta contribución de quemadura permite una reducción correspondiente en el retardante de flama particulado, el cual beneficia adicionalmente las propiedades de blanqueo, flexibilidad y físicas. Esto es especialmente una ventaja para composiciones donde una combinación de alta resistencia a quemadura, buena flexibilidad, y un buen balance de resistencia a la tracci ón y a la rgam ie nto so n req ue ridos . Ta m bié n es normalmente una mejora substancial a la suavidad de superficie del artículo fabricado. Aproximaciones alternativas, tales como el uso de modificadores de poliol como plastificantes, no alcanza los beneficios sinérgicos de la presente invención. Cuando los modificadores de poliol están en uso, la falta de contribución retardante de flama necesita una mayor carga del retardante de flama de fosfato sólido, con una compensación substancial tanto sobre flexibilidad como propiedades de tracción como se compara con los modificadores de fosfato preferidos.
El modificador de fosfato líquido normalmente comprende al menos 7 , más normalmente al menos 1 0 y aún más normalmente al menos 1 2 , % en peso de la composición. El modificador de fosfato líquido normalmente comprende no más de 25 , más normalmente no más de 20 y aún más normalmente no más de 1 5 , % en peso de la composición.
En una modalidad, el modificador de fosfato l iquido es usado en combinación con uno o más agentes de acoplamiento o asistencias de agente de acoplamiento tal como un silano (ya sea en forma libre o como un modificador de superficie de relleno) y/o polímero funcionalizado, por ejemplo, EVA injertado con anh ídrido maleico. Ejemplos de agentes de acoplamiento o asistencias de agente de acoplamiento preferidos son DuPont FUSABON D MC 250 (MAH-g-EVA) y silano Dow Corning Z-6020 (aminoetilaminopropil trimetoxisilano más metoxisilano). Estos agentes de acoplamiento/asistencias adicionales son usados en formas conocidas y en cantidades conocidas para i ntensificar ad iciona l mente el desem pe ñ o de b la nq ueo y/o propiedades físicas en combinación con los modificadores de fosfato.
Aditivos y rellenos Las composiciones de esta invención también pueden contener aditivos y/o rellenos. Aditivos representativos incluyen, pero o están limitados a, antioxidantes, agentes de curado, co-agentes reticulantes, reforzadores y retardantes, auxiliares de procesamiento, agentes de acoplamiento (además de los agentes de acoplamiento de fosfato líquidos), colorantes, estabilizantes ultravioletas (incluyendo absorbedores de UV), agentes antiestáticos, agentes nucleadores, agentes de deslizamiento, plastificantes, lubricantes, agentes de control de viscosidad, adherentes, agentes anti-bloqueo, surfactantes, aceites extensores, depuradores de ácido y desactivadores de metal. Estos aditivos son usados normalmente en una manera convencional y en cantidades convencionales, por ejemplo, desde 0.01% en peso o menos de 10% en peso o más con base en el peso de la composición.
Rellenos representativos incluyen, pero no están limitados a, los diversos negros de humo, hidróxidos de metal, por ejemplo, hidróxido de magnesio, hidróxido de potasio y trihidróxido de aluminio; carbonatos de metal, tales como carbonato de magnesio y carbonato de calcio; sulfuros y sulfatos de metal, tales como disulfuro de molibdeno y sulfato de bario; boratos de metal, tales como borato de bario, meta-borato de bario, borato de cinc y meta-borato de cinc; anhídrido de metal, tal como anhídrido de aluminio; arcilla, tales como diatomita, caolín y montmorillonita; huntita; celita; asbestos; minerales molidos; y litopona. Estos rellenos son usados normalmente en una manera convencional y en cantidades convencionales, por ejemplo, desde 5% en peso o menos hasta 50% en peso o más con base en el peso de la composición.
Ejemplos representativos de negros de humo incluyen ASTM grado N110, N121, N220, N231, N234, N242, N293, N299, 2315, N326, N330, M332, N339, N343, N347, N351, N358, N375, N539, N550, N582, N630, N642, N650, N683, N754, N762, N765, N774, N787, N907, N908, N990 y N991. Estos negros de humo tienen absorciones de yodo que varían desde 9 hasta 14 g/kg y volúmenes de poro promedio que varían desde 10 hasta 150 cm3/100 g. En general, los negros de humo dimensionados de partícula más pequeña son empleados, al grado que las consideraciones de costo lo permitan. El negro de humo puede ser incluido en la composición de polímero en el rango de 1 a 5% en peso y de preferencia 2 a 3% en peso para proporcionar buen desempeño de desgaste por UV. Un negro de humo preferido para uso en compuestos de enchaquetado de alambre y cable para lograr buen desempeño de desgaste es negro de humo tipo N 110.
Estabilizantes de luz UV adecuados incluyen estabilizantes de luz de amina obstruida (HALS) y aditivos absorbedores de luz UV. HALS representativos que pueden usarse en las composiciones incluyen, pero no están limitados a, TINUVIN XT 850, TINUVIN 622, TINUVIN® 770, TINUVIN® 144, SANDUVOR® PR-31 y CHIMASSORB® 1190 FL. TINUVIN® 770 es bis-(2,2,6-6-tetrametil-4-piperidinil)sebacato, tiene un peso molecular de aproximadamente 4800 gramos/mol, está comercialmente disponible de Ciba, Inc. (ahora una parte de BASF), y posee dos grupos de amina secundaria. TINUVIN® 144 es bis-(1,2,2,6,6-pentametil-4-piperidinil)-2-n-butil-2-(3,5-di-ter-butil-4-hidroxibencil)(malonato, tiene un peso molecular de aproximadamente 685 gramos/mol, contiene aminas terciarias, y también está disponible de Ciba. SANDUVOR® PR-31 es ácido propanodioico, [(4-metoxifenil)-metilen]-bis-(1 ,2,2,6, 6-pentametil-4-piperidinil)édster, tiene un peso molecular de aproximadamente 529 gramos/mol, contiene aminas terciarias, y está disponible de Clariant Chemicals (India) Ltd. CHIMASSORB® 119 FL o CHIMASSORB® 119 es 10% en peso de polímero de dimetil succinato con 4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametil-1-piperidinetanol y 90% en peso de N,N"'-[1 ,2-etanodiilbis[[[4,6-bis[butil(1 ,2,2,6,6-pentametil-4-piperidinil)amino]-1 ,3,5-traizin-2-il]imino]-3,1-propano-diil]] bis[N'N"-dibutil-N'N"-bis(1 ,2,2,6, 6-pentametil-4-piperidinil)]-1-, está comercialmente disponible de Ciba, Inc. Aditivos absorbedores de UV representativos (UVA) incluyen tipos benzotriazol, tales como TI N UVI N® 326 y TINUVI N® 328 comercialmente disponibles de Ciba, Inc. Mezclas de aditivos de HAL y UVA también son efectivas.
En algunas modalidades, los estabilizantes de luz están presentes en cantidades de 0.1 a 5.0 por ciento en peso, con base en el peso total de las composiciones. Por ejemplo, las modalidades de la presente composición pueden incluir 0.25 hasta 3.0 por ciento en peso de estabilizante de luz. Para los fines de esta descripción, estos rangos de estabilizador de luz no incluyen Ti02, aunque pueden actuar como un estabilizador de luz en las composiciones.
Ejem plos de antioxid a ntes son com o sigue, pero no están limitados a: fenoles obstruidos, tales como tetrakis[metilen(3,5-di-ter-butil-4-hidroxihidro-cinamato)]metano; bis[(beta-(3, 5-diter-butil-4-hidroxibencil)-metilcarboxietil)]sulfuro, 4,4'-tiobis(2-metil-6-ter-butilfenol), 4,4'-tiobis(2-ter-butil-5-metilfenol), 2,2'-tiobis(4-metil-6-ter-butilfenol), y tiodietilen bis(3,5-di-ter-butil-4-hidroxi)hidrocinamato; fosfitos y fosfonitos, tales como tris(2,4-di-ter-butilfenil)fosfito y di-ter-butilfenil-fosfonito; compuestos tio, tales como dilauriltiodipropionato, dimiristiltiodiopropionato y diesteariltiodipropionato; varios siloxanos; 2,2,4-trimetil-l ,2-dihidroquinolina polimerizada, n,n'-bis(1 ,4-dimetilpentil-p-fenilendiamina), difenilaminas alquiladas, 4,4'-bis(alfa, alfa-dimetilbencil)difenilamina, difenil-p-fenilendiamina, di-aril-p-fenilendiaminas mixtas y otros anti-degradantes de amina obstruida o estabilizantes. Los antioxidantes pueden ser usados en cantidades de 0.1 a 5% en peso con base en el peso de la composición.
Ejemplos de auxiliares de procesamiento incluyen pero no están limitados a sales de metal de ácidos carboxílicos, tales como estearato de cinc o estearato de calcio; ácidos grasos, tales como ácido esteárico, ácido oleico o ácido erúcico; amidas grasas, tales como estearamida, oleamida, erucamida, o ?,?'-etilen bis-estearamida; cera de polietileno; cera de polietileno oxidado; polímeros de óxido de etileno; copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno; ceras vegetales; ceras de petróleo; surfactantes no iónicos; fluidos de silicón y polisiloxanos. Auxiliares de procesamiento pueden ser usados en cantidades de 0.05 a 5% en peso con base en el peso de la composición.
Composiciones Las composiciones de esta invención son termoplásticas, es decir, son capaces de ser fundidas repetidamente al incrementar la temperatura y solidificadas al disminuir la temperatura. Materiales termoplásticos son aquéllos materiales en los que el cambio sobe calentamiento es substancialmente físico en lugar de qu ímico. Son estructuras de molécula mayormente de una o dos dimensiones. Más aún, las composiciones de esta invención son retardantes de flama y de preferencia libres de halógeno.
Las composiciones de esta invención también pueden comprender cantidades relativamente menores de otros polímeros, por ejemplo, menores que 10, de preferencia menores que 8 y más preferiblemente menores que 6, % en peso de la composición. Otros polímeros ejemplares incluyen poliéteres, poliamidas, policarbonatos y similares.
Estos componentes de polímero pueden ser incorporados para intensificar adicionalmente, el balance de propiedad global de la composición al contribuir a desempeño de quemado, dureza mecánica, flexibilidad u otras propiedades clave.
Formación de compuesto La formación de compuesto de las composiciones puede efectuarse mediante equipo estándar conocido para aquéllos expertos en la técnica. Ejemplos de equipo de formación de compuestos son mezcladores por lote internos, tales como mezclador interno BANBURYMR o BOLLING R. De m a nera a lternativa , pueden usarse mezcladores de tornillo simple, o doble, continuos, tal como mezclador continuo FARRELMR, un mezclador de tornillo doble WERN ER AND PFLEI DERERMR, o un extrusor continuo de amasado BUSS R. El tipo de mezclador utilizado, y las condiciones de operación del mezclador, afectarán las propiedades de la composición, tales como viscosidad, resistividad de volumen y suavidad de superficie extruida.
Un cable conteniendo una capa de aislamiento comprendiendo una composición de esta invención puede ser preparada con varios tipos de extrusores, por ejemplo, tipos de tornillo simple o doble y deberían tener capacidad de extrusión sobre cualquier equipo adecuado para extrusión de polímero termoplástico. Una descripción de un extrusor convencional puede ser encontrada en USP 4,857,6000. Un ejemplo de co-extrusión y un extrusor para la misma puede encontrarse en USP 5,575,965. Un extrusor típico tiene una tolva en su extremo corriente arriba y un dado en su extremo corriente abajo. Los gránulos de compuesto polímero se alimentan a través de una tolva hacia el barril de extrusor, el cual contiene un tornillo con un vuelo helicoidal. La proporción de longitud a diámetro del barril y tornillo de extrusor está normalmente en el rango de aproximadamente 1 5: 1 hasta aproximadamente 30 : 1 . En el extremo corriente abajo, entre el extremo del tornillo y el dado, normalmente existe un empaque de tamiz soportador por una placa trituradora. La porción de tornillo del extrusor está dividida normalmente hasta en tres secciones, la sección de alimentación de sólidos, la sección de compresión o fusión y la sección de dosificación o bombeo. Los gránulos del pol ímero son transportados a través de la zona de alimentación hacia la zona de compresión, donde la profundidad del canal de tornillo es reducida para compactar el material, y el polímero termoplástico se hace fluir mediante una combinación de entrada de calor desde el barril extrusor y el calor de corte por fricción generado por el tornillo. La mayoría de los extrusores tienen múltiples zonas de calentamiento de barril (más de dos) a lo largo del eje de barril que corre desde corriente arriba hasta corriente abajo. Cada zona de calentamiento normalmente tiene un calentador separado y controlador de calor para permitir que un perfil de temperatura sea establecido a lo largo de la longitud del barril . Existen zonas de calentamiento adicionales en los montajes de cruceta y dado, donde la presión generada por el tornillo extrusor provoca que la fusión fluya y sea configurada en el producto de alambre y cable, el cual normalmente se mueve perpendicular al barril extrusor. Después de la configuración, las l íneas de extrusión termoplásticas normalmente tienen un canal de agua para enfriar y solidificar el polímero hacia el producto de alambre o cable final, y entonces tienen sistemas de captación de carrete para recolectar tramos largos de este producto. Existen muchas variaciones del proceso de fabricación de alambre y cable, por ejemplo, existen tipos alternos de diseños de tornillo, tales como mezclador de barrera u otros tipos, y equipo de procesamiento alterno, tal como una bomba de engrane de polímero para generar la presión de descarga. Las composiciones señaladas en esta descripción normalmente pueden ser procesadas sobre cualquier equipo de fabricación que es adecuado para extru i r com pos iciones de ala m bre y cable .
Otro aspecto de la invención proporciona un artículo. Este incluye un componente que comprende la presente composición. En particular, el artículo incluye un componente compuesto por una composición como se describe antes.
En algunas modalidades, el artículo incluye un conductor de metal y un revestimiento sobre este conductor de metal para proporcionar un alambre "aislado" capaz de transmisión eléctrica de señales de telecomunicación de bajo voltaje o para un amplio rango de aplicaciones de transmisión de energ ía eléctrica. Un "Conductor de metal" , como se usa en la presente, es al menos un componente de metal usado para transmitir ya sea energía eléctrica y/o señales eléctricas. La flexibilidad de alambre y cables frecuentemente es deseada, de manera que el conductor de metal puede tener ya sea una sección transversal sólida o preferencialmente puede estar compuesta por filamentos de alambre más pequeños que proporcionan flexibilidad incrementada para el diámetro ..conductor global dado. Los cables son frecuentemente compuestos de varios componentes, tales como múltiples alambres aislados formados en un núcleo interior, y entonces rodeados por un sistema de funda de cable que proporciona protección y apariencia cosmética. El sistema de funda de cable puede incorporar capas metálicas, tales como hojuelas o armaduras, y normalmente tiene una capa polimérica sobre la superficie. Una o más capas poliméricas incorporadas en la funda de cable protectora/cosmética son frecuentemente llamadas como "enchaquetado" de cable. Para algunos ca bles , l a fu nda es so la m ente l a ca pa de en chaq uetado po l i m érico alrededor de un núcleo de cable. Y también existen algunos cables teniendo una sola capa de polímero que rodea los conductores, realizando tanto l os roles de aislamiento como de enchaquetado. Las composiciones pueden ser usadas como cualquiera de los componentes poliméricos en el rango completo de productos de alambre y cable, incluyendo cables de energ ía y aplicaciones de comunicación tanto metálicas como de fibra óptica. La composición puede ser cualquier composición como se describe en la presente. Como se usa aquí, "sobre" incluye contacto directo o contacto indirecto entre el recubrimiento y el conductor de metal. "Contacto directo" es una configuración en la cual el recubrimiento contacta inmediatamente el conductor de metal, sin capa o capas de intervención y/o sin material o materiales de intervención ubicados entre el revestimiento y el conductor de metal. "Contacto directo" es una configuración por la cual una o unas capas de intervención y/o un o unos materiales de intervención está ubicado entre el conductor de metal y el revestimiento. El revestimiento puede cubrir completa o particularmente o rodear o encerrar de otra manera el conductor de metal. El recubrimiento puede ser el único componente que rodee el conductor de metal. De manera alternativa, el recubrimiento puede ser una capa de una chaqueta o funda de múltiples capas que encierra el conductor de metal.
En otra modalidad, las composiciones pueden ser usadas como una capa o componente en cables de fibra óptica, los cuales incorporan fibras ópticas que transmiten energía luminosa. Estos cables son usados norm a l mente e n a pl ica ciones de co m u n icaci ó n , y son ca paces de transmitir grandes cantidades de datos. Para enchaquetado de cable óptico, el recubrimiento polimérico proporciona muchos de los mismos beneficios protectores como cables con base metálica, proporcionando una capa protectora dura con buena apariencia cosmética y teniendo cualquier nivel requerido de resistencia a quemadura. Para cables de fibra óptica, las características eléctricas del material de recubrimiento pueden ser menos importantes.
En una modalidad, el artículo es un conductor de metal recubierto. Ejemplos no limitantes de conductores de metales recubiertos adecuados incluyen alambrado flexible, tal como alambrado flexible para electrónicos de consumo, un cable de energ ía, un alambre de cargador de energ ía para teléfonos celulares y/o computadoras, cordones de datos de computadora, cordones de energía, material de alambrado de aparatos, y cordones de accesorios de electrónica de consumo.
Los siguientes ejemplos ilustran varias modalidades de esta invención. Todas las partes y porcentajes son en peso a menos que se indique de otra manera.
Modalidades específicas Protocolo experimental Mezclado por fusión/formación de compuesto por fusión: Los lotes de resina son preparados usando un mezclador por lote eléctrico de laboratorio BRABENDERM R modelo PREP M IXER® con cuchillas de leva. El PREP MIXER® es el cabezal de medidor/mezclador más g ra nde de Bra bender q ue es u n d iseñ o de 3 pieza s q ue consi ste de dos zonas de calentamiento con una capacidad de 350/420 mi dependiendo de la configuración de cuchillas del mezclador. El volumen de cámara neto con las cuchillas de leva insertadas es 420 mi y el tamaño de lote es corregido para densidad de composición para proporcionar un llenado apropiado del tazón de mezclado usando el siguiente cálculo: Peso de lote = SG calculado * 31 6.5 Esto corresponde a aproximadamente a un factor de llenado de 75% para proporcionar buena acción de mezclado. Para las composiciones en este estudio, esto proporcionó tamaños de lote en el rango de aproximadamente 360 hasta 400 gramos (g). Las cuchillas de leva son diseñadas como una cuchilla de velocidad de corte media que impone una combinación de fuerzas de molienda, mezclado y corte contra la muestra de prueba, alternando compactar y liberar el material dentro de la cámara. Para este mezclador particular, la compensación de engrane es una proporción de 3:2 de cuchilla impulsora a engrane de cuchilla impulsada (para cada tres rotaciones de la cuchilla impulsora, existen dos rotaciones de la cuchilla impulsada). La diferencia entre las dos cuchillas es que la cuchilla impulsora es energizada directamente por el motor impulsado y la cuchilla impulsada gira sobre el engrane construido en el tazón de mezclado.
Cada ensayo de mezclado comienza al adicionar primero las resinas base en el tazón mezclador mientras que las cuchillas están girando a 1 5 revoluciones por minuto (rpm) . El punto fijado de temperatura de proceso para ambas zonas es 170°C o 1 80° depend iendo de la temperatura de fusión del compuesto. La velocidad de rotor es incrementada entonces a 40 rpm hasta que se alcanza el flujo completo. La velocidad de mezclado es reducida a 20 rpm pa ra añadir el resto de los ingredientes de formulación, lo cual incluye los antioxidantes y otros componentes líquidos. Una vez que todos los aditivos son cargados, el montaje de cierre de brazo de ariete es bajado y la velocidad de mezclado es incrementada 40 rpm . La duración del ciclo de mezclado es 3 m in utos . Una vez que el ensayo de mezclado es completado, el material fundido es sacado del mezclador usando pinzas y recolectado. El material fundido es colocado entonces entre dos hojas de hoja de poliéster MYLAR® y compresión moldeado a temperatura ambiente en una torta plana. El mezclador es desacoplado y limpiado usando utensilios de cobre y cepillos de latón. La muestra enfriada es cortada posteriormente en pequeños cuadrados y tiras para preparación de placa y granulación usando una prensa #3 Armature Greenard Arbor y una cuchilla de corte grande. El mezclador es desacoplado y limpiado usando utensilios y cepillos de cobre y latón.
Preparación de placa Las muestras son moldeadas por compresión usando una prensa de vapor Greenard HYDROLAI RM R (con capacidad de enfriamiento de extinción) operada en el modo manual. Se prepara una placa de 8 x 8 x 75 mil (0.0203 x 0.0203 x 0.1905 cm) para cada muestra. La prensa es precalentada a 180°C (± 5°C). Ochenta y cinco gramos de material son pre-pesados y co locados en el centro de u n a pl aca de acero i noxid able de 50 mil (0.127 cm) entre el montaje de molde hecho de película MYLAR tratada de liberación de molde y hojas de aluminio. El molde llenado es colocado entonces en la prensa a 5000 libras por pulgada cuadrada (psi) (35.1 5 kg/cm2) durante tres minutos, y entonces la presión es incrementada a 2,200 psi ( 154.66 kg/cm2) durante unos 3 minutos adicionales. El cambio de vapor/agua ocurre 1 5 segundos antes de la marca de 3 minutos y la muestra es enfriada por extinción durante 5 minutos al ajuste de presión alta.
Granulación Las muestras son granuladas usando un molino de cuchilla Thomas Whiley ED Modelo 4. El molino consiste de una cámara de molienda que tiene cuatro cuchillas estacionarias y un rotor con cuatro cuchillas ajustables que opera borde contra borde con las cuchillas estacionarias para moler el material. Los tamaños de abertura entre la cuchilla estacionaria y la cuchilla de corte son ajustables, y son fijados a 0.030 in (0.0762 cm) para estos ensayos. Un receptor de producto descansa en la base del instrumento y recolecta las partículas reducidas. Un tamiz previene que trozos grandes de material salgan de la cámara de molienda y solo permite que el material molido de tamaño de partícula correcto caiga a través del tamiz en el receptor de producto. Se usa un tamiz de 6 mm . El material grueso permanece en la cámara para molienda adicional hasta que es suficientemente pequeño para pasar a través del tamiz. La velocidad de operación del cabeza rotatorio es fijada a 1 ,200 rpm , lo cual es la velocidad máxima para este modelo. El material granulado es recolectado entonces y usado para preparación de placa o extrusión.
Secado de material Antes de la extrusión de laboratorio u otra preparación de espécimen, el material granulado es secado a vacío durante al menos 6 horas a 85°C bajo alto vacío (<2.0 pulgadas de Hg (6772 Pa)). Esto remueve humedad libre que pudiera provocar porosidad o degradación de material. Después del secado, el material es colocado en una bolsa de hojuela cerrada y se permite que se enfríe a temperatura ambiente antes del trabajo de extrusión de laboratorio.
Extrusor de cinta BRABENDER Una zona de 3 barriles, 25: 1 L/D, 3/4" con dado de cinta tipo "hendidura de colgante de recubrimiento" de 1 " x 0.020" (2.54 x 0.0508 cm) es usado con tornillo dosificador de proporción de compresión de 3: 1 . No se usó placa trituradora o empaque de tamiz. Una banda transportadora recubierta con Teflon de aproximadamente 1 metro de longitud de lecho capaz de correr aproximadamente 1 m/min es usada. Las temperaturas de zona son fijadas a 1 70°C, 1 75°C, 1 80°C y 180°C desde la garganta de alimentación al dado, respectivamente.
Las muestras secadas a vacío son extruidas con una velocidad de tornillo iniciando a 20 rpm. Las muestras de cinta son recolectadas en la banda transportadora en movimiento. La velocidad de tornillo y vel ocidad de ba nd a tra nsportadora son aj ustadas para obte ner es pesor de cinta de aproximadamente 0.018" (0.0457 cm). Aproximadamente 6 metros de muestras de cinta son recolectados para prueba y evaluación adicional.
Prueba de tracción La cinta extruida es normalmente usada para preparar el espécimen de prueba de tracción. Las muestras de cinta son acondicionadas primero durante 40 horas en un ambiente controlado a 73.4°C (+/- 3.6 F) (23°C (+/- 2°C)) con 50% (+/- 5%) de humedad relativa (RH) . Después de acondicionamiento, los especímenes son cortados usando una prensa de mandril y un dado de barra de tracción ASTM-D638 Tipo IV (proporcionando 4.5" ( 1 1 .43 cm) de longitud de espécimen de hueso de perro global con una zona de prueba de ancho de 0.250' (0.635 cm)).
La prueba de tracción es conducida en un aparato I NSTRON RENEWMR 4201 65/16 y 4202 65/16 usando un protocolo de 2 velocidades especial para proporcionar módulo secante seguido por mediciones de tracción y alargamiento @ ruptura. Un método de desplazamiento basado en tiempo es usado para determinar los niveles de tensión de módulo secante para eliminar dificultades previas con deslizamiento de extensometro y pobre resolución a los bajos niveles de extensión usados para la prueba de módulo. Para el hueso de perro de ASTM tipo IV, la tensión es asumida que ocurre sobre una longitud efectiva de 2.0" (50 mm). Por lo tanto, un incremento de tensión de 1 % correspo nde a un m ovi m iento de ma nd íbu la de 0.50 mm. A una velocidad de prueba de 50 mm/min, este nivel de tensión iguala 0.01 minutos - 0.6 segundos. Para eliminar el ruido "de arranque" y pretensión en el espécimen, el módulo secante es calculado con una "carga inicial" a 0.4 segundos, con mediciones de carga de 1 % a 1 segundo, carta de 2% a 1 .6 segundos y carga de 5% a 3.4 segundos. La carga secante de 1 % iguala la carga de 1 segundo menos la carga de 0.4 segundos; y la carga secante de 2% iguala la carga de 1 .6 segundos menos la carga de 0.4 segundo y así sucesivamente. Esta carga es usada entonces en el cálculo de módulo secante estándar; por ejemplo, "% mdoulo secante = (2% carga secante) área de sección transversal de espécimen medida) . A 1 8 segundos (30% de alargamiento) , la velocidad de preuba aumenta automáticamente a 500 mm/min, entonces comleta eficientemente la prueba de tracción a la porción de ruptura de la prueba. La desviación estándar para 5 especímenes de repetición sobre 1 % módulo secante es usualmente menor que 5% del valor promedio usando el método de tensión basado en tiempo. El programa I NSTRON para esta prueba se basa en la longitud de tensión efectiva de 2.0" (5.08 cm) (hueso de perro tipo IV), así todos los valores son calculados automáticamente para cada corrida de prueba.
Línea de mini-alambre Un extrusor BRABENDER de ¾", 25: 1 L/D, de 3 zonas de barril, con una punta de 0.05 in (0.127 cm) y un dado de 0.08 es usado con un tornillo dosificador de proporción de compresión 3: 1 . No se usa placa tritu radora o em paq ue de ta m iz. El co nd ucto r de cobre desn udo es 1 8 AWG/41 filamentos con diámetro nominal de 0.046 in (0.1 168 cm). Las temperaturas de zona son fijadas a 1 80°C para todas las zonas incluyendo el dado. Las muestras recubiertas con alambre son enfriadas inmediatamente en un canal de agua que reside a 4 in ( 1 0.16 cm) del dado.
Las muestras secadas a vacío son extruidas con una velocidad de tornillo variando entre 25-30 rpm. Las muestras recubiertas con alambres son recolectadas en una banda transportadora en movimiento. La velocidad de banda transportadora es fijada a 1 5 pies por minuto (457.2 cm/min) . La velocidad de tornillo es ajustada para obtener diámetro objetivo de 0.085 in (0.216 cm), lo cual da un espesor de recubrimiento de alambre de aproximadamente 0.020 in o 20 mils (0.0508 cm). Un m ínimo de 60 pies ( 18.288 m) de muestras recubiertas de alambre son recolectados de cada muestra para prueba y evaluación adicionales.
Blanqueo de tensión de tracción Especímenes de cinta larga de tres pulgadas (7.62 cm) son jalados en un modelo RENEWMR 4201 65/16 para comparación de blanqueo de tensión de tracción. Los especímenes fueron jalados a 300% de alargamiento a una velocidad de velocidad de tensión de 20 pulgadas/minuto (50.8 cm/min). Un extensómetro de modo de contacto es usado durante la prueba para medir la tensión de manera precisa. Una inspección visual es usada para calificar las cintas contra la muestra de control. Al menos dos personas diferentes inspeccionan las muestras y entonces los análisis son combinados juntos. Las calificaciones de 1 a 10 son dadas. Una calificación mayor iguala a blanqueo reducido o mejor desempeño de blanqueo.
Probador de rasguño Texas A&M La prueba de resistencia a rasguño es realizada usando el instrumento de prueba de rasguño Texas A&M. La muestra de prueba es adherida a una placa de acero usando cinta de doble lado antes del rasguño. Con el fin de intensificar las diferencias entre las muestras, se usó un protocolo de prueba de estándar ASTM D7027-05 modificado. Los parámetros de prueba utilizados para este estudio son: velocidad de rasguño de 100 mm/s, longitud de rasguño de 50 mm, carga creciente lineal 1-10 N, y una velocidad de recolección de datos de 1000 puntos/s.
Las imágenes digitales de los rasguños son obtenidos usando un explorador de cama plana EPSON PERFECTION® 4990. Las muestras fueron exploradas bajo ajuste de escala de grises a una resolución de 2400 dpi, con alteraciones de imágenes. Durante el rasguño, las cargas normales y tangenciales son registradas de manera simultánea y correlacionadas con imágenes de rasguño posteriores. Cada muestra es rasguñada para hacer tres rasguños reproducibles, con reproducibilidad de los rasguños siendo definidos como que tienen las mismas cargas iniciales y finales y mantener similitud visual a simple vista. Un rasguño representativo para cada muestra es analizado para el propósito de comparar muestras.
La Ta bla 2 proporcion a u na descri pci ón de los m ateria les u sados en los ejemplos reportados a continuación: Tabla 2 Materiales usados en los ejemplos La Tabla 3 reporta las composiciones de Ejemplos inventivos 1 -3 y Tabla 4 reporta los resultados de prueba de tracción y alargam iento realizados en estas composiciones.
Tabla 3 Composición del ejemplo comparativo y ejemplos inventivos 1 -3 Tabla 4 Resultados de prueba de tracción y alargamiento del ejemplo comparativo y ejemplos inventivos 1 -3 La Tabla 5 reporta las composiciones del Ejemplo comparativo y el Ejemplo inventivo 4, y la Tabla 6 reporta los resultados de prueba de tracción y alargamiento realizados en estas composiciones.
Tabla 5 Composición de los ejemplos inventivos 4 y 5 Tabla 6 Resultados de prueba de tracción y alargamiento de los ejemplos inventivos 4 - 5 Aunque la invención ha sido descrita con cierto detalle a través de la descripción precedente de las modalidades preferidas, este detalle es para el propósito principal de ilustración. Muchas variaciones y modificaciones pueden hacerse por alguien experto en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se describe en las siguientes reivindicaciones.

Claims (12)

REIVI NDICACIONES
1 . Una composición que comprende en porcentaje en peso con base en el peso de composición A. 1 a 90% de polímero de TPU , B. 1 a 90% de polímero de poliolefina, C. 1 a 60% de retardante de flama intumsecente, basado en fósforo, D. 0.5 a 25% de modificador de fosfato líquido, E. un silano, y F. ad itivos y/o rel le n os opcion a les .
2. La composición de la reivindicación 1 , en la cual el pol ímero de TPU es al menos uno de poliuretano basado en poliéter o basado en poliéster.
3. La composición de la reivindicación 2, en la cual el polímero de poliolefina es un polímero polar.
4. La composición de la reivindicación 3, en la cual el polímero polar es al menos uno de etileno/ácido acrílico (EAA), etileno/ácido metacrílico (EMA), etileno/acrilato o metacrilato, etileno/acetato de vinilo (EVA), copol ímero de poli(etileno-co-viniltrimetoxisilano), y polímeros de olefina injertados con anhídrido maleico o silano. (
5. La composición de la reivindicación 4, en la cual el retardante de flama intumescente, basado en fósforo comprende un componente contribuyente de nitrógeno.
6. La composición de la reivindicación 1 , en la cual el modificador de fosfato líquido es al menos uno de bis-fenol-A-polifosfato (BAPP), resorcinol difenil fosafto (RDP), tricresil fosfato (TCP).
7. La composición de la reivindicación 1, que comprende además un polímero funcionalizado.
8. La composición de la reivindicación 1, en la cual el polímero funcionalizado es un MAH-g-EVA.
9. La composición de la reivindicación 1, que comprende además negro de humo.
10. , Un artículo que comprende la composición de la reivindicación 1.
11. El artículo de la reivindicación 10 en la forma de un alambre o cable.
12. El artículo de la reivindicación 11, en el cual el alambre o cable comprende una capa de la composición de la reivindicación 1.
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