COMPOSICIONES DE POLIORGANOSILOXANOS VULCANIZABLES EN CALIENTE ESPECIALMENTE UTILIZABLES PARA LA FABRICACION DE HILOS O CABLES ELECTRICOS.

Composición de poliorganosiloxano vulcanizable en caliente a elastómero de silicona utilizable especialmente en el campo de la fabricación de hilos o cables eléctricos,

que tiene un comportamiento ignífugo mejorado, que comprende:

a) al menos un polímero de poliorganosiloxano;

b) al menos una carga de refuerzo;

c) al menos un peróxido orgánico;

d) mica;

e) óxido de cinc;

f) eventualmente al menos un aditivo usado habitualmente en el campo de las composiciones de poliorganosioxano vulcanizables en caliente;

g) platino, un compuesto de platino y/o un complejo de platino;

h) óxido de titanio;

i) al menos una carga de relleno;

j) eventualmente al menos una especie mineral que pertenece al grupo de la wollastonita, y

k) al menos una carga semirreforzante k),

estando caracterizada dicha composición porque la carga semirreforzante k) se elige entre el grupo constituido por:

- polvos de caolínes calcinados, preferiblemente que hayan experimentado un tratamiento químico de superficie,

- talco,

- carbonato de calcio tratado o no tratado en superficie, por ejemplo, con silanos de vinilo, silanos de amina o aceites de silicona (reactivos o no), y

- sus mezclas

Composiciones de poliorganosiloxanos vulcanizables en caliente especialmente utilizables para la fabricación de hilos o cables eléctricos.

La presente invención se refiere a composiciones de poliorganosiloxanos vulcanizables en caliente a elastómeros de silicona, es decir, vulcanizables a temperaturas del material comprendidas generalmente entre 100 y 200ºC y que pueden, en caso necesario, llegar hasta los 250ºC. La invención se refiere también al uso de estas composiciones especialmente para la realización por extrusión de cubiertas o aislantes primarios que entran en la constitución de hilos o cables eléctricos protegidos contra incendios. La invención se refiere finalmente a los hilos o cables eléctricos protegidos contra incendios que se fabrican mediante el uso de dichas composiciones.

Se pretende definir por la expresión "hilos o cables eléctricos protegidos contra incendios" los hilos o cables eléctricos que deben garantizar un comportamiento frente al fuego de alta calidad en términos, al menos, de cohesión de las cenizas y de opacidad de los humos. Las características que deben presentar los hilos o cables eléctricos protegidos contra incendios son objeto de reglamentaciones legales en numerosos países y se han establecido normalizaciones rigurosas.

Un cable eléctrico está constituido, según la técnica anterior conocida, por uno o varios monoconductores (en general basados en Cu o Al); cada uno de estos monoconductores está protegido por una cubierta o aislante primario hecho de una o varias capas concéntricas basadas en elastómero de silicona. Alrededor de esta cubierta o de estas cubiertas (en el caso de un cable de varios monoconductores), se proporcionan uno o varios elementos de relleno y/o uno o varios elementos de refuerzo basados especialmente en fibras de vidrio y/o fibras minerales. Entonces, se procede a continuación al enfundado exterior que puede comprender una o varias fundas. En el caso de un cable eléctrico de varios monoconductores, el o los elementos de relleno y/o el o los elementos de refuerzo, que están dispuestos alrededor de los monoconductores (equipados cada uno con su aislante primario), constituyen una cubierta común con el conjunto de monoconductores. Aunque el elastómero de silicona que entra en la constitución de los cables sea esencialmente el material constitutivo del o de los aislantes primarios, puede estar presente también en proporciones variables: en el o los elementos de relleno y/o en el o los elementos de refuerzo (que constituyen la cubierta común en el caso de un cable de varios monoconductores); y/o en la o las fundas exteriores.

El número de capas concéntricas basadas en elastómero de silicona que constituyen la cubierta o aislante primario de cada monoconductor, y el grosor de pared de cada capa, van a depender esencialmente de las exigencias impuestas por el mantenimiento del funcionamiento según las disposiciones normativas. Generalmente, es deseable obtener dicho funcionamiento mediante el uso de una o de dos capas que tengan cada una, apropiadamente, un grosor al menos igual a 0,5 mm y, preferiblemente, al menos igual a 0,8 mm.

En Francia, por ejemplo, una norma importante respecto a los ensayos de protección ignífuga de los cables eléctricos, que conviene satisfacer, es la norma NF C 32-070 CR1, que se refiere a la duración del funcionamiento de cables quemados en condiciones definidas. La resistencia ignífuga se va a atribuir a la producción de cenizas que deben presentar una cierta cohesión que las permita conservar un aislamiento suficiente para el funcionamiento de los cables. En este ensayo, se sitúa cada muestra de cable en un tubo metálico que se sitúa a su vez a continuación en un horno cuya temperatura alcanza los 920ºC en 50 minutos, y se mantiene esta temperatura a continuación durante 15 minutos; durante este ensayo, se somete la muestra de cable a choques regulares (mediante una barra de choque que golpea el tubo metálico a razón de dos golpes por minuto); el ensayo tiene éxito si las lámparas testigo, enchufadas al cable alimentado con una tensión nominal, no se apagan al final de la duración del ensayo (es decir, al cabo de 65 minutos); la norma se satisface si tienen éxito al menos un 80% del número de ensayos realizados.

Otra norma importante relativa a los ensayos de protección ignífuga, que conviene satisfacer también, es la norma internacional CEI 61.034, partes 1 y 2 (CEI es la abreviatura de la expresión: Comisión Electrotécnica Internacional), que se refiere a la medida de la opacidad de los humos liberados por cables eléctricos quemados en condiciones definidas. En este ensayo, se mide la transmisión de luz en una pequeña sala de 27 m³ oscurecida por los humos producidos quemando trozos de cables bajo la acción de una llama de alcohol dispuesta en condiciones definidas. La norma se satisface si se obtiene al menos un 60% de transmisión de luz.

Las normas anteriormente citadas sólo pueden satisfacerse por hilos o cables eléctricos de los que al menos los materiales aislantes primarios se han estudiado particularmente frente a la no propagación de un incendio. En la práctica, según la técnica anterior conocida, se ha comprobado que los materiales primarios aislantes basados en elastómeros de silicona obtenidos mediante vulcanización en caliente de composiciones de poliorganosiloxanos apropiadas pueden satisfacer los ensayos de no propagación de llamas. Cuando el elastómero de silicona se quema, se transforma en una sustancia de tipo ceniza aislante que tiene cierta cohesión y emite humos blancos que proceden de la autoinflamación de los residuos volátiles producidos por la degradación del elastómero.

En la técnica anterior, se han descrito composiciones de poliorganosiloxanos vulcanizables en caliente a elastómeros de silicona que comprenden un polímero de poliorganosiloxano reticulado por catálisis con peróxido, cargas de tipo fundente y/o de tipo lamelar que pueden estar asociadas o no a platino y a óxidos metálicos, con el fin de dar lugar, en el caso de un incendio, a la formación de una sustancia de tipo ceniza aislante y que tenga cierta cohesión, lo que permite alargar el tiempo de funcionamiento de los cables en un incendio. Se citará el documento EP-A-0467800, que propone el uso conjunto de ZnO (a modo de fundente) y de mica (a modo de carga lamelar) asociado eventualmente a un compuesto de platino y/u óxidos metálicos como, por ejemplo, óxido de titanio y óxido Fe₃O₄.

A modo de ilustración de la técnica anterior, se exponen en la solicitud de patente WO 01/34696 composiciones de poliorganosiloxanos vulcanizables en caliente a elastómeros de silicona que contienen:

- 100 partes de un ingrediente a) consistente en al menos un polímero de poliorganosiloxano;

- 5 a 80 partes de al menos una carga de refuerzo,

- 0,2 a 8 partes de un peróxido orgánico;

- 8 a 30 partes de mica;

- 6 a 20 partes de óxido de cinc;

- 0 a 15 partes de al menos un aditivo habitualmente usado en el campo de las composiciones de poliorganosiloxanos vulcanizables en caliente;

estando caracterizadas dichas composiciones porque contienen además, a modo de otros ingredientes obligatorios:

- 0,0010 a 0,02 partes de platino, un compuesto de platino y/o un complejo de platino;

- 2 a 10 partes de óxido de titanio; y

- 50 a 120 partes de un ingrediente i) que consiste en al menos una carga de relleno.

Se exponen otras composiciones en la solicitud de patente WO 01/34705, que describe composiciones de poliorganosiloxanos vulcanizables en caliente a elastómeros de silicona que tienen un comportamiento ignífugo mejorado, que contienen:

a) al menos un polímero de poliorganosiloxano;

b) al menos una carga de refuerzo;

c) un peróxido orgánico;

d) mica;

e) óxido de cinc;

f) eventualmente al menos un aditivo usado habitualmente en el campo de las composiciones de poliorganosiloxanos vulcanizables en caliente;

estando caracterizadas dichas composiciones porque contienen además, a modo de otros ingredientes obligatorios:

g) platino, un compuesto de platino y/o un complejo de platino;

h) óxido de titanio;

i) al menos una carga de relleno; y

j) al menos una especie mineral que pertenece al grupo de la wollastonita.

Por último, la solicitud de patente WO 2004/064081 describe el uso de composiciones...

1. Composición de poliorganosiloxano vulcanizable en caliente a elastómero de silicona utilizable especialmente en el campo de la fabricación de hilos o cables eléctricos, que tiene un comportamiento ignífugo mejorado, que comprende:

a) al menos un polímero de poliorganosiloxano;

b) al menos una carga de refuerzo;

c) al menos un peróxido orgánico;

d) mica;

e) óxido de cinc;

f) eventualmente al menos un aditivo usado habitualmente en el campo de las composiciones de poliorganosioxano vulcanizables en caliente;

g) platino, un compuesto de platino y/o un complejo de platino;

h) óxido de titanio;

i) al menos una carga de relleno;

j) eventualmente al menos una especie mineral que pertenece al grupo de la wollastonita, y

k) al menos una carga semirreforzante k),

estando caracterizada dicha composición porque la carga semirreforzante k) se elige entre el grupo constituido por:

- polvos de caolínes calcinados, preferiblemente que hayan experimentado un tratamiento químico de superficie,

- talco,

- carbonato de calcio tratado o no tratado en superficie, por ejemplo, con silanos de vinilo, silanos de amina o aceites de silicona (reactivos o no), y

- sus mezclas.

2. Composiciones según la reivindicación 1, caracterizadas porque contienen, basándose en 100 partes en peso de polímero de poliorganosiloxano a):

- 15 a 100 partes de carga de refuerzo (b),

- 0,2 a 8 partes de peróxido orgánico c),

- 0,5 a 30 partes de mica d),

- 0,2 a 10 partes de óxido de cinc e),

- 0 a 15 partes de aditivos auxiliares f),

- 0,0005 a 0,02 partes de ingrediente g) expresado en peso de platino metálico (elemental) (o sea 5 ppm a 200 ppm),

- 0,5 a 10 partes de óxido de titanio h),

- 20 a 100 partes de cargas de relleno i),

- 0 a 100 partes de especies j) pertenecientes al grupo de la wollastonita, y

- 1 a 100 partes de cargas semirreforzantes k), preferiblemente de 20 a 80 partes y aún más preferiblemente de 40 a 70 partes.

3. Composiciones según la reivindicaciones 1 ó 2, caracterizadas porque el ingrediente a) consiste en al menos un polímero de poliorganosiloxano que contiene de 0 a 4% en peso de grupos vinilo y que poseen una viscosidad superior a 1 millón de mPa.s a 25ºC.

4. Composiciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizadas porque el ingrediente b) consiste en sílice, alúmina o una mezcla de estas dos especies.

5. Composiciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizadas porque el ingrediente i) consiste en al menos un trihidróxido de aluminio tratado con un organoalcoxisilano.

6. Composiciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizadas porque el ingrediente g), cuando se usa uno, consiste en al menos una especie elegida entre: metasilicato de calcio (CaSiO₃) o wollastonita, metasilicato mixto de calcio y sodio (NaCa₂HSiO₃O₉) o pectolita y metasilicato mixto de calcio y manganeso [CaMn(SiO₃)₂] o bustamita.

7. Composiciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizadas porque el ingrediente optativo f), cuando se usa uno, consiste en: al menos un producto denominado "antiestructural" f1) y/o al menos una resina de polisiloxano f2) y/o al menos un agente de estabilización f3) y/o al menos un pigmento coloreado f4) y/o al menos un compuesto basado en boro f5).

8. Uso de una composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para la realización de una cubierta o aislante primario de monoconductor que entra en la constitución de hilos o cables eléctricos protegidos contra incendios, que consiste en efectuar la deposición de dicha composición alrededor de cada monoconductor y hacerla reticular después a elastómero de silicona mediante calentamiento, proporcionando una temperatura del material que va de 100ºC a 200ºC.

9. Hilos o cables eléctricos protegidos contra incendios fabricados mediante el uso según la reivindicación 8 de una composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

10. Hilos o cables eléctricos según la reivindicación 9, caracterizados porque: (1) ofrecen una baja opacidad de humos que permite conseguir el objetivo de más de 80% de transmisión de la luz según la norma CEI 61.034, parte 1; (2) satisfacen la norma "NFC 32-070 CR1" a 500 V.