Material ignífugo que comprende un biopolímero.

Material ignífugo que comprende:

- una matriz que comprende,

de preferencia constituida por, al menos un polímero orgánico;

- un agente ignífugo elegido de entre hidróxidos metálicos; y

- un agente de acoplamiento que forma una interfase entre la matriz y el agente ignífugo;

en el que la matriz comprende al menos un 50 % en masa de al menos un biopolímero, y el agente de acoplamiento está constituido por un copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA) que comprende al menos un 40 % en masa de acetato de vinilo (VA), injertado con anhídrido maleico.

Material ignífugo que comprende un biopolímero

Ã?mbito técnico

La invención concierne a un material ignífugo que comprende un biopolímero, más exactamente un biopolímero termoplástico, denominado también bioplástico.

De forma más precisa, la invención trata de un material ignífugo apto para ser moldeado o extruido. Este material comprende una matriz orgánica que comprende al menos un 50 % en masa de al menos un biopolímero, un agente ignífugo elegido de entre hidróxidos metálicos (hidróxidos de métales) de metales, y un agente de acoplamiento que forma una interfase entre la matriz y el agente ignífugo.

El material según la invención encuentra aplicación particularmente en aparatos eléctricos tales como cajas de instalación y sistemas de gestión de cableado.

Estado de la técnica anterior

Los materiales plásticos, o más exactamente los polímeros termoplásticos, son utilizados en numerosos sectores industriales, y particularmente en la industria eléctrica; las propiedades de estos materiales plásticos tienen un impacto considerable sobre el Perfil Medioambiental del Producto, particularmente sobre el impacto del CO2 y sus consecuencias sobre el calentamiento climático.

Por otro lado, estos materiales plásticos, como el polietileno (PE) , el cloruro de polivinilo (PVC) y el polipropileno (PP) son en su mayoría procedentes del petróleo, y presentan numerosos problemas particularmente relacionados con el agotamiento de las reservas de petróleo y el tratamiento de los residuos que los contienen.

La utilización de biopolímeros, los bioplásticos, que no presenten ninguno de los problemas mencionados anteriormente, está por tanto en considerable aumento. Recordemos que por biopolímero se entiende un polímero procedente exclusivamente de organismos vivos, generalmente vegetales, o un polímero sintetizado a partir de fuentes renovables, generalmente vegetales. Los biopolímeros, los bioplásticos, son generalmente biodegradables y compostables, y sus residuos pueden ser fácilmente eliminados.

Un ejemplo de dicho bioplástico es el poli (ácido láctico) , que es un plástico obtenido mediante la polimerización de lactatos que provienen particularmente de la fermentación del almidón.

Aunque en el momento actual el precio de los bioplásticos es más elevado que el de los materiales plásticos procedentes del petróleo, se puede esperar que en el futuro su precio se haga competitivo.

Para numerosas utilizaciones de los materiales plásticos, sean o no biodegradables, es necesaria la incorporación de un agente ignífugo.

Así, las propiedades ignífugas que deben satisfacer los materiales plásticos utilizados en los aparatos eléctricos están definidas por las normas de la IEC (" International Electrotechnical Commission ") , tales como la norma IEC 60695-2-1.

Los agentes ignífugos utilizados más habitualmente son los agentes ignífugos halogenados; no obstante, estos agentes ignífugos halogenados presentan el principal inconveniente de generar compuestos corrosivos y tóxicos tales como dioxinas durante su combustión, por ejemplo, durante la incineración de los residuos que los contienen, y por lo tanto deben ser evitados.

Algunos agentes ignífugos que no contienen halógenos son particularmente polifosfato de amonio, y los hidróxidos de metales tales como el trihidróxido de aluminio (ATH) . En comparación con los agentes ignífugos halogenados, los hidróxidos metálicos tales como el ATH liberan poco humo y no son tóxicos. No obstante, las composiciones poliméricas que contienen estos compuestos, incluso en unas cantidades muy bajas, tienen unas propiedades mecánicas muy insuficientes, a saber, una resistencia mecánica muy reducida y un módulo de flexión inferior a

1.000 MPa, lo que les hace no aptos para numerosas utilizaciones.

El documento US 4, 525, 494 menciona la utilización de trihidróxido de aluminio (ATH) recubierto por un ácido graso en composiciones poliméricas cuyo módulo de flexión es elevado. No obstante, este agente ignífugo recubierto tiene un coste elevado. Además, los agentes ignífugos recubiertos provocan un fenómeno de blanqueamiento bajo tensión (" stress whitening ") importante en las composiciones de polímeros los contienen.

Para remediar este inconveniente, el documento WO 01/51554 describe una composición polimérica ignífuga constituida por un polietileno, por uno o varios ligantes, entre ellos un agente ignífugo tal como el trihidrato de aluminio. Al menos el 5 % en peso de los polímeros están modificados con anhídrido maleico. Esta composición polimérica se utiliza en la industria eléctrica.

Los documentos EP 1 544 250, EP 674 627, EP 1 795 561, US 2008/0108729, EP 1 816 169, EP 1 361 039 y WO 2008/058020 describen composiciones cuyo índice de carga no plástica es superior al 30 %, su rigidez es elevada pero su flexibilidad muy baja, con un alargamiento en la ruptura inferior al 3 %.

Dicha flexibilidad es claramente insuficiente para que estas composiciones puedan ser utilizadas en procedimientos de moldeado o de extrusión, particularmente para preparar objetos convenientes para una utilización en la industria eléctrica.

Existe por tanto una necesidad de un material ignífugo, es decir, que satisfaga la norma CEI, IEC 60695-2-1 en vigor desde el 30 de marzo de 2011, que comprenda una matriz de polímero constituida parcial o totalmente por un biopolímero, y un agente ignífugo elegido de entre los hidróxidos metálicos tales como el trihidróxido de aluminio (ATH) , que posea una flexibilidad mejorada, con un alargamiento en la ruptura ampliado.

También existe una necesidad de un material que presente, además de un alargamiento en la ruptura ampliado, unas buenas propiedades mecánicas representadas, por ejemplo, por un módulo de elasticidad de Young (" Emodulus ") y una tensión máxima (" Maximum strength ") elevados (correspondientes a la ISO 527-1 y siguientes) .

Existe además una necesidad de dicho material que pueda ser fácilmente moldeado o extruido para preparar de forma simple, fiable y no contaminante, de bajo coste, objetos con formas incluso complejas, particularmente objetos utilizados en la industria eléctrica tales como cajas de instalación, sistemas de gestión de cableado etc., siendo estos objetos rígidos y resistentes a los choques.

El objeto de la invención es proporcionar un material ignífugo que responda, entre otras, a las necesidades enumeradas más arriba. El objeto de la invención es además proporcionar un material ignífugo que no presente los inconvenientes, defectos, limitaciones y desventajas de las composiciones de la técnica anterior.

Exposición de la invención Este objeto, y también otros, se consiguen, según la invención, mediante un material ignífugo que comprende:

- una matriz que comprende, de preferencia constituida por, al menos un polímero orgánico; -un agente ignífugo elegido de entre hidróxidos metálicos; y -un agente de acoplamiento que forma una interfase entre la matriz y el agente ignífugo;

en el que la matriz comprende al menos un 50 % en masa de al menos un biopolímero, y el agente de acoplamiento está constituido por un copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA) , que comprende al menos un 40 % en masa de acetato de vinilo (VA) , injertado con anhídrido maleico.

Este polímero que ya no tienen las propiedades típicas de un EVA, y presenta un contenido elevado en acetato de vinilo, también puede denominarse EVM según la terminología de los elastómeros.

Por material ignífugo en el sentido de la invención, se entiende generalmente que este material satisface la norma IEC-60695-2-1 en vigor desde el 30 de marzo de 2011 (con un hilo de incandescencia a 850 º C sobre un espesor de placa superior a 1, 5 mm) .

Ventajosamente, el material presenta un alargamiento en la ruptura medido según el modo operativo precisado en la norma ISO 527, en vigor desde el 30 de marzo de 2011, superior al 4, 5 %.

Ventajosamente, el copolímero de etileno y de acetato de vinilo comprende entre un 55 % y un 75 % en masa, por ejemplo, un 60 % en masa, de acetato de vinilo. Un ejemplo de dicho copolímero es el copolímero disponible en la compañía LANXESS⢠con la denominación de Levamelt⢠600.

Ventajosamente, el copolímero de etileno y de acetato de vinilo está injertado con anhídrido maleico de una forma conocida en la materia, en una proporción, por ejemplo, de entre el 0, 1 % y el 10 % en masa.

Ventajosamente, el agente ignífugo se elige de entre el trihidróxido de aluminio (ATH) , el hidróxido de magnesio, el hidrato de calcio / aluminio, el hidrato... [Seguir leyendo]

1. Material ignífugo que comprende:

- una matriz que comprende, de preferencia constituida por, al menos un polímero orgánico;

- un agente ignífugo elegido de entre hidróxidos metálicos; y -un agente de acoplamiento que forma una interfase entre la matriz y el agente ignífugo;

en el que la matriz comprende al menos un 50 % en masa de al menos un biopolímero, y el agente de acoplamiento está constituido por un copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA) que comprende al menos un 40 % en masa de acetato de vinilo (VA) , injertado con anhídrido maleico.

2. Material según la reivindicación 1, caracterizado porque satisface la norma IEC 60695-2-1.

3. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que presenta un alargamiento en la ruptura, medido según el modo operativo precisado en la norma ISO 527, superior al 4, 5 %.

4. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el copolímero de etileno y acetato de vinilo comprende entre el 55 % y el 75 % en masa, por ejemplo, un 60 % en masa, de acetato de vinilo.

5. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente ignífugo es elegido de entre el trihidróxido de aluminio (ATH) , el hidróxido de magnesio, el hidrato de calcio / aluminio, el hidrato de óxido de estaño, y sus mezclas.

6. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el biopolímero es elegido de entre el poli (ácido láctico) (PLA) y los biopolímeros poliésteres distintos al poli (ácido láctico) .

7. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la matriz comprende al menos un 60 % en masa de al menos un biopolímero, de preferencia la matriz comprende al menos un 90 % en masa de al menos un biopolímero.

8. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la matriz comprende además uno o varios de otro (s) polímero (s) que no son biopolímeros, elegido (s) de preferencia de entre los policarbonatos, los copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno, los poliestirenos y los polipropilenos.

9. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la matriz representa entre el 35 % y el 75 % en masa, de preferencia entre el 50 % y el 65 % en masa, de la masa total del material.

10. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente ignífugo representa entre el 25 % y el 65 % en masa, de preferencia entre el 35 % y el 50 % en masa, de la masa total del material.

11. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente de acoplamiento representa entre el 1 % y el 25 % en masa, de preferencia entre el 4 % y el 10 % en masa, de la masa total del material.

12. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material comprende además del agente ignífugo, uno o varios aditivos y/o cargas.

13. Material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que está constituido, en porcentajes en masa, por entre un 45 % y un 65 % de al menos un biopoliéster tal como el poli (ácido láctico) , entre un 30 % y un 45 % de al menos un hidróxido metálico tal como el trihidróxido de aluminio, entre un 6 % y un 8 % de un agente de acoplamiento, y eventualmente uno o varios aditivos y/o cargas, siendo la suma de los porcentajes en masa del biopoliéster, del hidróxido metálico, del agente de acoplamiento y de los aditivos y/o cargas eventuales, del 100 % en masa.

14. Caja de un aparato eléctrico o canalización eléctrica que comprende un material según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

15. Utilización del material según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, para la fabricación de cajas de aparatos eléctricos o de conductos de cables eléctricos.