MXPA00011517A

MXPA00011517A - Composicion polimerica de pvc libre de plomo para aislamiento y cubierta de cable automotriz de pared delgada, resistente a la abrasion y alta temperatura de operacion.

Info

Publication number: MXPA00011517A
Application number: MXPA00011517A
Authority: MX
Inventors: Hjort Delgado Arturo
Original assignee: Servicios Condumex Sa
Priority date: 2000-11-23
Filing date: 2000-11-23
Publication date: 2002-05-27
Also published as: EP1209697B1; DE60116844D1; BR0102147A; ES2252163T3; DE60116844T2; US6642293B2; EP1209697A1; US20020061951A1; CA2346612C; CA2346612A1

Abstract

Una composicion polimerica de policloruro de vinilo libre de plomo para aislamiento y cubierta de cable automotriz de pared delgada resistente a la abrasion y temperaturas de 105°C, caracterizada por una mezcla de : policloruro de vinilo con agentes estabilizadores, plastificantes de tipo co-ester lineal de 9 a 11 atomos de carbono; una carga de carbonato de calcio, y al menos un agente antioxidante de tipo fenolico con un compuesto de tipo polietileno oxidado.

Description

COMPOSICIÓN POLIMERICA DE PVC LI RE DE PLOMO PARA AISLAMIENTO Y CUBIERTA DE CABLE AUTOMOTRIZ DE PARED DELGADA, RESISTENTE A LA ABRASIÓN Y ALTA TEMPERATURA DE OPERACIÓN ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la invención: La revendón comprende una formulación de polidoraro de vinrfo üt? para aislamiento de cables primarios automotrices, caracterizada por no incluir plomo, resistente a la abrasión para uso en aislamientos y cubierta de cable automotriz que. tieaea mfnimos espesores, de pared delgada capaz de operar a temperaturas de trabajo de 105°C.

Descripción def arte previo; El policloruro de vinilo, denominada como *PVC es. utilizado extensamente en aislamiento y cubiertas de cables conductores eléctricos, debido a so bajo costo y fácil obtención, asf como por sus propiedades mecánicas, resistencia química y al ambiente y por sns propiedades dieléctricas.

Sin embargo para obtener derlas características espedalmente requeridas, es necesario investigar nuevos aditivos que produzcan los efectos deseados.

El uso def PVC para fos fines de esta íovendón es siempre utilizado con formulaciones mediante adición de plastificantes para quitarle su rigidez natural y darle flexibilidad además de fa adición de otros aditivos como soa fos estabilizadores térmicos, lubricantes, pigmentos, cargas, modificadores de impacto y retardantes de flama que se añaden al compuesto para obtener el PVC con las propiedades deseadas.

El PVC por si solo es un polímero térmicamente inestable, descomponiéndose a una temperatura de 150°C liberando HCl produciendo sitios de instauración en el polímero el cual lleva al entrecruzamiento o reticulación de las cadenas y su eventual fractura dando como resultado la degradación de las propiedades del polímero. A medida que el PVC se descompone la resina cambia de color y se torna rígida y frágil.

Para lograr la estabilidad térmica requerida para su procesamiento los compuestos de PVC siempre emplean estabilizadores. Los estabilizadores mas usados son generalmente sales metálicas de ácidos y fenoles orgánicos o inorgánicos, organometálicos, compuestos epóxicos y fosfitos. En este caso de compuestos diseñados para ei uso de aislamiento de cables primarios automotrices la especificación de Volkswagen 603 06 (Draft de Diciembre de 1999), menciona que los compuestos utilizados para la fabricación de cables con el diseño de pared delgada deberán ser libres de plomo.

La industria automotriz actual y futura está siendo afectada por los siguientes factores: a).- Legislación en materia de Ecología ambiental que obliga a las empresas fabricantes de automóviles la disminución del impacto ambiental de los vehículos actuales tanto en las emisiones que estos produzcan así como en su construcción. b).-Aumento de la economía, seguridad, lujo y la comodidad que ofrecen los vehículos actuales.

Estos nuevos requerimientos han obligado a los fabricantes de los vehículos a realizar modificaciones y/o reducciones tanto en el consumo energético como en los materiales que intervienen en la fabricación de los vehículos y el desempeño de los mismos durante su uso.

Una de las modificaciones se reflejó en los aislamientos de cables primarios automotrices mediante la eliminación de los materiales nocivos que se encuentran en los polímeros entre los cuales se encuentra el PVC, que por ventajas tanto eléctricas como de costo, tradicionalmente se había utilizado el plomo.

Asimismo se han hecho diseños de vehículos con menores dimensiones y pesos, como consecuencia de ello se han reducido los espacios en los diferentes compartimientos disponiendo de menor espacio para los dispositivos, entre estos dispositivos se encuentran los arneses de conexión eléctrica para la conexión y señalización de los diferentes equipos, que además de mejorar la seguridad y el lujo de los automóviles se han incrementado en número. Por este motivo los fabricantes de autos han modificado los diseños de los cables, disminuyendo los espesores de las paredes de los aislantes par reducir su peso y diámetro sin menoscabo de su resistencia mecánica, dando así una alternativa para el incremento en número de los circuitos que los automóviles actuales requieren .

Se conocen algunas tecnologías aisladas que resuelven parcialmente las características requeridas ya sea en la composición de su aislamiento o bien en la forma en que se fabrican los alambres o bien en la disposición de construcción del cable, así por ejemplo en: La Pat. US 5,326,638 Mottine, .ir et. al se refiere al recubrimiento de cables de comunicaciones aisladas y cubiertas con composiciones de PVC libres de plomo y un sistema desactivador antioxidante metálico para evitar la formación de cloruros de calcio y zinc que afectan las propiedades eléctricas.

La Pat US 5,149,917 Sawada et.al, protege a un conductor para arnés automotriz en donde los conductores son comprimidos para producir el diámetro total del cable, estos cables son aislados con diferentes composiciones de cloruro de vinilo, vinilo reticulado ó polietileno reticulado.

La Pat. US 4,734,545 Susutd et.al, protege a un conductor para arnés automotriz comprimido y aislado con poliuretano termoplástico el cual permite resistencia a la abrasión En el primer caso es un cable utilizado en comunicaciones y en los dos restantes aunque son utilizados en conductores automotrices emplean poliuretano que en cierta forma lo protege de la abrasión pero es un material costoso.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La formulación de PVC objeto de la invención debe ser capaz de proporcionar ciertas características que deben reunir los cables automotrices tales como: • Esfuerzo de tensión a la ruptura • Elongación a la ruptura • Resistencia a la temperatura (Envejecidos en horno) • Resistencia a los diferentes fluidos automotrices en los cuales los cables se encuentran expuestos (Envejecidos aceite, gasolina, líquidos de frenos etc) • Resistencia a la abrasión calibre 0.35 mm" = 200 ciclos • Resistencia a la fractura a baja temperatura • Resistencia a la flama • Resistencia al agua por largo plazo Todos los componentes que integran la formulación son materiales de calidad certificada de acuerdo la siguiente información: a RESINA DE PVC Resina DE PVC tipo homopolímero con un valor "K" de 70 que corresponde a una resina de viscosidad y peso molecular medio, PVC Chemical Abstracts Registry No 9002-86-2 b PALATÍNOL 119 P Plastificante ftálico lineal co-ester de 11 y 9 carbones con el registro Chemical Abstracts No. 111381-91-0 c IRGANOX 1076 Antioxidante con la fórmula de Octadecil-3.5-díterbutil-4- hidroxihidrocinamato, teniendo un Chemical Abstracts Registry No. 2082-79-3 d TERM CHECK 1890 Estabilizador con base Zinc, con formula del propietario Ferro, e CERA POLIETILENICA AC-629 tiomopolímera de polietileno oxidado con el registro de Chemical Abstracts Registry No. 68441-17-8 f CARBONATO DE CALCIO MICRONIZADO Carbonato de calcio micronizado con recubrimiento esteárico con el registro Chemical Abstracts Registry No. 1317-65-3 g MARK 2112 Co-estabilizador y fosfito quelante con fórmula del propietario Witco.

La composición polimérica basada en un compuesto termopíástico de PVC y ó la mezcla con otros polímeros para cubrir requisitos estándar de la industria automotriz europea Volkswagen 603.06 y BMW 600 14, en los diseños de cables y cubiertas con pared delgada es de acuerdo a los siguientes espesores: Especificaciones.

Mediante estos espesores de pared y características reunidas de PVC y/o mezcla con otros polímeros se logra la resistencia a la abrasión y el grado térmico de 105" de acuerdo a DIN.

Este grado térmieo consiste en someter el cable a la temperatura de operación de 105 °C por espacio de 3000 horas, al final de los cuales se somete el cable a la prueba de flexibilidad por enrollado en mandril y además el cable debe mantener su flexibilidad a -40 °C.

En la elaboración de esta composición se ha eliminado el uso de estabilizadores de plomo en su composición de acuerdo a la siguiente descripción: Composición polimérica en partes por peso. El compuesto incluye policloruro de vinilo, en una proporción de 60 a 100 partes; un agente estabilizador de zinc, en una proporción de l a 6 partes; Un compuesto plastificante de tipo co-éster lineal de 9 y 11 átomos de carbono en una proporción de 10 a 40 partes; Una carga de carbonato de calcio, en una proporción de 15 a 40 partes; Y al menos un agente antioxidante de tipo fenólíco, en una proporción de 3 a 6 partes; Y un compuesto lubricante de tipo polietileno oxidado en una proporción de 1 a 4 partes.

Para obtener las condiciones de temperatura de operación de 105 "C y la flexibilidad a -40 °C se requiere el uso del agente plastificante co-ester lineal de 9 y 11 carbones en el diseño de formulaciones de compuestos del tipo ramificado ejemplo TOTM TIOTM etc., sin embargo, debido a su alto peso molecular estos plastificantes tienen una temperatura de goteo de —20 °C lo cual los Umita para su uso en compuestos donde se requiera una flexibilidad a temperaturas más bajas, además para obtener una temperatura de operación de 105 °C y que a la vez se tengan buenas características de aislante eléctrico tanto en ambiente seco así como en la exposición en agua a 85 °C por espacio de 30 dias con estabilizadores libres de plomo se ha logrado encontrar el tipo de estabilizador más adecuado para cubrir los requisitos marcados en la especificación requerida.

Habiendo descrito la invención se considera una novedad y por lo tanto se reclama lo contenido en las siguientes:

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S Una composición polimérica de policloruro de vinilo (PVC), libre de plomo para aislamiento y cubierta de cable automotriz de pared delgada resistente a la abrasión y alta temperatura de operación, caracterizada por una mezcla de: policloruro de vinilo, en una proporción de 60 a 100 partes; un agente estabilizador de zinc, en una proporción de 1 a 6 partes; un compuesto plastificante de tipo co-éster lineal de 9 a 11 carbones; en una proporción de 15 a 40 partes; una carga de carbonato de calcio, en una proporción de 10 a 40 partes; y al menos un agente antioxidante de tipo fenólico, en una proporción de 3 a 6 partes; y un compuesto de tipo polietileno oxidado, en una proporción de l a 4 partes. La composición polimérica de PVC, de la cláusula l, caracterizada por una mezcla de policloruro de vinilo en una proporción de 60 hasta 100 partes en peso, una carga de carbonato de calcio con un tamaño de partícula de l micrón en una proporción de 15 hasta 40 partes. La composición polimérica de PVC, de la cláusula l, caracterizada por una mezcla de policloruro de vinilo en una proporción de 60 hasta 100 partes en peso, una carga de carbonato de calcio con un tamaño de partícula de 1 micrón en una proporción de 10 hasta 40 partes y la utilización de un estabilizador basado en sales de zinc en una proporción de 3 a 6 partes en peso, además de un agente quelante que actúa como estabilizador al regenerar el metal del estabilizador prolongando su acción estabilizante. La composición polimérica de PVC, de la cláusula 1, caracterizada por una mezcla de policloruro de vinilo en una proporción de 60 hasta 100 partes en peso, una carga de carbonato de calcio con un tamaño de partícula de 1 micrón en una proporción de 10 hasta 40 partes y la utilización de un estabilizador basado en sales de zinc en una proporción de 1 a 6 partes en peso, además de un agente quelante actúa como co-estabilizador al regenerar el metal dei estabilizador prolongando su acción estabilizante, y la utilización de un plastificante de tipo co-éster lineal de 9 y 11 carbones en una proporción de 30 a 50 partes en peso para cubrir los requisitos de flexibilidad y baja temperatura. La composidón polimérica de PVC, de la cláusula l, caracterizada por una mezcla de policloruro de vinilo en una proporción de 60 hasta 100 partes en peso, que opera térmicamente a temperaturas de 105 °C. Composición polimérica para aislamiento y cubierta de cable automotriz con un grado térmico de 105 "C evaluada de acuerdo a DIN, la cual comprende una mezcla de policloruro de vinilo en una proporción de 60 hasta 100 partes en peso, una carga de carbonato de calcio con un tamaño de partícula de l micrón en una proporción de 10 hasta 40 partes y la utilización de un estabilizador basado en sales de zinc en una proporción de 1 a 6 partes en peso, además de un agente quelante que actúa como co- estabilizador al regenerar el metal del estabilizador prolongando su acción estabilizante, y la utilización de un plastificante de tipo co-éster lineal de 9 y 11 átomos de carbono en una proporción de 30 a 50 partes en peso para cubrir los requisitos de flexibilidad y baja temperatura, la adición de un antioxidante de tipo fenólico en una proporción de 0.2 hasta 1.2 partes en peso, de 0.15 a 4.0 partes en peso y l a 3 partes de un lubricante del tipo polietileno oxidado. E T R A C T Una composición polimérica de policloruro de vinilo libre de plomo para aislamiento y cubierta de cable automotriz de pared delgada resistente a la abrasión y temperaturas de 105°C., caracterizada por una mezcla de: policloruro de vinilo con agentes estabilizadores, plastificantes de tipo co-ester lineal de 9 a 11 átomos de carbono; una carga de carbonato de calcio, y al menos un agente antioxidante de tipo fenólico con un compuesto de tipo polietileno oxidado.