PROCEDIMIENTO DE PRODUCCIÓN DE CABLES AUTO-EXTINGUIBLES CON PRODUCCIÓN DE BAJO NIVEL DE HUMOS Y COMPOSICIONES RETARDANTES DE LLAMA USADAS EN EL MISMO.

Procedimiento para producir un cable auto-extinguible con producción de bajo nivel de humo que comprende:

(a) preparar una composición retardante de llama que comprende una base polimérica, una carga retardante de llama inorgánica y un agente deshidratante; (b) extruir dicha composición retardante de llama sobre un conductor eléctrico, que está opcionalmente recubierto previamente con una capa aislante, de manera que se obtenga un recubrimiento retardante de llama; caracterizado porque preparar la composición retardante de llama comprende: mezclar la base polimérica con la carga retardante de llama inorgánica a una temperatura predeterminada y durante un tiempo predeterminado, de manera que se reduzca la humedad contenida en la carga retardante de llama y después, añadir el agente deshidratante a la mezcla resultante

La presente invención se refiere a un procedimiento para producir cables, en particular cables eléctricos para transmisión de energía de baja tensión o para telecomunicaciones, teniendo estos cables propiedades auto-extinguibles y que producen un bajo nivel de humos y a las composiciones retardantes de llama usadas en el mismo.

En general se producen cables auto-extinguibles por extrusión por el núcleo del cable de un recubrimiento retardante de llama que consiste en una composición polimérica a las que se ha dado propiedades retardantes de llama por adición de un aditivo adecuado. Las composiciones a base de poliolefinas basadas, por ejemplo, en polietileno o copolímeros de etileno/acetato de vinilo, que contienen un haluro orgánico junto con trióxido de antimonio como aditivo retardante de llama se puede usar, por ejemplo, para este fin. Sin embargo, los aditivos retardantes de llama halogenados presentan muchas desventajas puesto que se descomponen parcialmente durante el tratamiento del polímero, dando lugar a gases halogenados que son tóxicos para los trabajadores y corroen las partes metálicas del equipo de tratamiento polimérico. Además, cuando se ponen directamente en una llama, su combustión da lugar a cantidades muy grandes de humos que contienen gases tóxicos. Se encuentran desventajas similares cuando se usa poli(cloruro de vinilo) (PVC) con trióxido de antimonio añadido como polímero de base.

Así, en los últimos años, se ha hecho uso de compuestos sin halógenos en la producción de cables auto-extinguibles en que se mezcla una base de polímeros, en general de tipo poliolefina, con cargas retardantes de llama inorgánicas, en general hidróxidos, óxidos hidratados o sales hidratadas de metales, en particular de aluminio o magnesio, tal como hidróxido de magnesio o alúmina trihidratada o mezclas de los mismos (véanse, por ejemplo, las patentes de EE.UU. 4.145.404, EE.UU. 4.673.620, EP 328.051 y EP 530.940).

Las cargas inorgánicas se pueden usar como tales o recubiertas con diversos productos hidrófobos, por ejemplo con ácidos grasos saturados o insaturados o sales de los mismos, en particular ácido oleico o ácido esteárico o los correspondientes oleatos o estearatos o con silanos o titanatos orgánicos.

Por ejemplo, la solicitud de patente WO 96/27885 describe una composición retardante de llama para recubrir cables eléctricos, que comprende polipropileno como matriz polimérica enriquecida con 1-20% en peso de una cera de polietileno y 100-200% en peso de hidróxido de magnesio recubierto con un producto hidrófobo, por ejemplo un alquilsilano (% en peso referido al peso del polipropileno). Se cree que este recubrimiento aumenta la compatibilidad entre la carga y la matriz polimérica y al mismo tiempo imparte propiedades hidrófobas al recubrimiento retardante de llama, evitándose así la absorción de humedad que reduciría la eficacia de las propiedades aislantes del material.

La solicitud de patente japonesa JP-07-161.230 (Kokai) describe composiciones poliméricas con propiedades retardantes de llama, que contienen hidróxido de magnesio natural molido de manera apropiada que ha sido tratado superficialmente con un ácido graso o una sal del mismo o con un silano o un titanato, en cantidades de entre 0,5 y 5% en peso referido al peso del hidróxido. Como se describió en esa solicitud de patente, se cree que el tratamiento superficial de la carga hace posible reducir la absorción de humedad, evitándose así que el vapor de agua liberado de la carga durante la extrusión de la composición en el cable efectúe una clase de expansión del material y un empeoramiento del aspecto de la superficie del cable así obtenido.

El solicitante ha observado que, en la producción de cables auto-extinguibles en que se usa una carga inorgánica como se describió anteriormente, el recubrimiento de esta carga con agentes hidrófobos, como se indica en la técnica anterior, no es suficiente para obtener un resultado satisfactorio que es reproducible en una escala industrial, en particular cuando se realiza el procedimiento para extruir la composición retardante de llama a temperaturas elevadas para aumentar la fluidez y así la procesabilidad de la composición de manera que se obtengan altas velocidades de extrusión y así alta productividad. Específicamente, el solicitante ha observado con frecuencia con cargas retardantes de llama que están o recubiertas o no recubiertas y en particular con las de origen natural (es decir, obtenidas de minerales más bien que por síntesis), la formación de una capa de recubrimiento de aspecto insatisfactorio, que presenta una superficie áspera, deslustrada. Además, en ciertos casos, se ha observado la formación de poros en el interior de la capa retardante de llama, con una consecuente reducción en las propiedades mecánicas de este recubrimiento.

El solicitante ha encontrado ahora que es posible obtener un cable auto-extinguible con un recubrimiento retardante de llama que está sustancialmente sin poros y que presenta una superficie externa lisa y uniforme, si se añade un agente deshidratante a la composición que comprende una base polimérica y una carga retardante de llama inorgánica. Este agente deshidratante se puede añadir a la composición retardante a la llama durante la fase de mezcla (mezclamiento) o directamente aguas arriba del extrusor.

En un primer aspecto, la presente invención se refiere así a un procedimiento para producir cables auto-extinguibles con producción de bajo nivel de humos, que comprende:

(a) preparar una composición retardante de llama que comprende una base polimérica y una carga retardante de llama inorgánica;

(b) extruir dicha composición retardante de llama en un conductor eléctrico, que está opcionalmente recubierta previamente con una capa aislante de manera que se obtenga una capa de recubrimiento retardante de llama;

caracterizado porque se añade un agente deshidratante a dicha composición retardante de llama.

Según una primera realización de la invención, el agente deshidratante se añade durante la fase (a) de preparación de la composición retardante de llama.

En una realización preferida, el agente deshidratante se añade durante la fase (a) de preparación de la composición retardante de llama después de una primera fase de mezcla a la composición a una temperatura predeterminada y durante un tiempo predeterminado de manera que se reduzca el contenido en humedad presente en la carga retardante de llama.

Según una realización más de la invención, el agente deshidratante se añade durante la fase (b) de extrusión de la composición retardante de llama.

Según un aspecto más, la presente invención se refiere a una composición retardante de llama que comprende una base polimérica y una carga retardante de llama inorgánica, caracterizada porque también comprende un agente deshidratante.

En la percepción del solicitante, el agente deshidratante ejerce su acción por absorción del agua presente en la carga retardante de llama, que se libera durante el calentamiento de la composición en la fase de extrusión. El mecanismo de absorción es preferiblemente de tipo irreversible o el agente deshidratante puede absorber el agua reversiblemente pero con una baja velocidad de liberación de la humedad a la temperatura de extrusión, de manera que se asegure la ausencia virtual de agua en el estado de vapor durante la fase de extrusión. Trabajar de esta manera evita la formación de poros en el interior del recubrimiento retardante de llama y/o el aspecto de rugosidad en su superficie. La cantidad de agua liberada aumenta a medida que aumenta la temperatura de extrusión, como resultado de lo cual las ventajas que proceden de la presencia de los agentes deshidratantes llegan a ser evidentes en particular cuando se usan temperaturas de extrusión relativamente altas, en general por encima de 180°C, preferiblemente por encima de 200°C.

Además, el solicitante ha encontrado que el efecto del agente deshidratante en el aspecto de la superficie y en las propiedades mecánicas del recubrimiento retardante de llama es evidente en particular cuando se usan cargas retardantes de llama de origen natural, por ejemplo hidróxido de magnesio obtenido moliendo minerales tales como brucita. Se cree que la razón para esto es que una carga retardante de llama de origen natural contiene grandes cantidades de humedad, mayor que las cantidades encontradas típicamente en cargas retardantes de llama sintéticas. La humedad presente puede proceder o del mineral de partida o del... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para producir un cable auto-extinguible con producción de bajo nivel de humo que comprende:

(a) preparar una composición retardante de llama que comprende una base polimérica, una carga retardante de llama inorgánica y un agente deshidratante;

(b) extruir dicha composición retardante de llama sobre un conductor eléctrico, que está opcionalmente recubierto previamente con una capa aislante, de manera que se obtenga un recubrimiento retardante de llama;

caracterizado porque preparar la composición retardante de llama comprende:

mezclar la base polimérica con la carga retardante de llama inorgánica a una temperatura predeterminada y durante un tiempo predeterminado, de manera que se reduzca la humedad contenida en la carga retardante de llama y después, añadir el agente deshidratante a la mezcla resultante.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el agente deshidratante se añade durante la fase (a) de preparación de la composición retardante de llama.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se añade el agente deshidratante durante la fase (b) de extrusión de la composición retardante de llama.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la base polimérica se mezcla con la carga retardante de llama inorgánica a una temperatura de al menos 100ºC durante un tiempo de al menos 5 minutos.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente deshidratante se añade a la composición retardante de llama en forma dividida.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la gente deshidratante se añade a la composición retardante de llama después de ser dispersada primero en un material polimérico.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la composición retardante de llama se extruye a una temperatura predeterminada dependiendo de la velocidad de extrusión a obtener.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la composición retardante de llama se extruye a una temperatura de entre 160°C y 320°C.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la composición retardante de llama se extruye a una temperatura de entre 200°C y 280°C.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente deshidratante se elige entre:

óxido de calcio, cloruro de calcio, alúmina anhidra, zeolitas, sulfato de magnesio, óxido de magnesio, óxido de bario o mezclas de los mismos.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que el agente deshidratante se elige entre: óxido de calcio y zeolitas o mezclas de los mismos.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el agente deshidratante se añade a la composición retardante de llama en una cantidad de entre 0,5 y 15% en peso referente al peso de la carga retardante de llama.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que el agente deshidratante se añade a la composición retardante de llama en una cantidad entre 1 y 10% en peso referente al peso de la carga retardante de llama.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la carga retardante de llama se elige de: hidróxidos, óxidos hidratados, sales o sales hidratadas de metales.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que la carga retardante de llama se elige de: hidróxido de magnesio, alúmina trihidratada, carbonato de magnesio hidratado, carbonato de magnesio, carbonato de calcio y magnesio hidratado, carbonato de calcio y magnesio o mezclas de los mismos.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que la carga retardante de llama es hidróxido de magnesio.

17. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que la carga retardante de llama es hidróxido de magnesio de origen natural.

18. Composición retardante de llama que comprende:

(a) un copolímero de etileno con al menos una α-olefina que contiene de 3 a 12 átomos de carbono y opcionalmente con un dieno, con una densidad de entre 0,860 y 0,904 g/cm3 y un índice de distribución de la composición mayor que 45%, definiéndose dicho índice como porcentaje en peso de las moléculas de copolímero con un contenido en α-olefina de hasta 50% del contenido molar medio total de α-olefina;

(b) hidróxido de magnesio natural;

(c) un agente deshidratante.

19. Composición según la reivindicación 18, en la que el agente deshidratante se elige de: óxido de calcio, cloruro de calcio, alúmina anhidra, zeolitas, sulfato de magnesio, óxido de magnesio, óxido de bario o mezclas de los mismos.

20. Composición según la reivindicación 19, en la que el agente deshidratante se elige de: óxido de calcio y zeolitas

o mezclas de los mismos.

21. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en la que el agente deshidratante está presente en una cantidad de entre 0,5 y 15% en peso referido al peso de la carga retardante de llama.

22. Composición según la reivindicación 21, en la que el agente deshidratante está presente en una cantidad de entre 1 y 10% en peso referido al peso de la carga retardante de llama.

23. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, en la que el copolímero de etileno con al menos una alfa-olefina y opcionalmente con un dieno, se obtiene por un catalizador de un solo sitio.

24. Composición según la reivindicación 23, en la que el copolímero de etileno con al menos una alfa-olefina y opcionalmente con un dieno, se obtiene por un catalizador de metaloceno.

25. Composición según la reivindicación 23, en la que el copolímero de etileno con al menos una alfa-olefina y opcionalmente con un dieno, se obtiene por un catalizador de geometría restringida.

26. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, que comprende además un homopolímero o copolímero de propileno cristalino.

27. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, que comprende además un homopolímero o copolímero de etileno con una densidad de entre 0,905 y 0,970 g/cm3.

28. Composición según una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 27, que comprende además un agente de acoplamiento para mejorar la compatibilidad entre la carga retardante de llama y la base polimérica.

29. Composición según la reivindicación 28, en la que el agente de acoplamiento se elige de: compuestos de silano saturado; compuestos de silano saturados que contienen al menos una insaturación etilénica; epóxidos que contienen una insaturación etilénica; ácidos monocarboxílicos o ácidos dicarboxílicos y derivados de los mismos con al menos una insaturación etilénica.

30. Procedimiento para producir una composición retardante de llama, que comprende:

mezclar una base polimérica con una carga retardante de llama inorgánica a una temperatura predeterminada y durante un tiempo predeterminado de manera que se reduzca la humedad contenida en la carga retardante de llama y después añadir un agente deshidratante a la mezcla resultante.

31. Procedimiento según la reivindicación 30, en el que la base polimérica se mezcla con la carga retardante de llama inorgánica a una temperatura de al menos 100ºC durante un tiempo de al menos 5 minutos.

32. Cable que comprende un conductor y al menos una capa de recubrimiento retardante de llama, caracterizado porque al menos dicha capa de recubrimiento retardante de llama comprende una composición según una cualquiera de las reivindicaciones de 18 a 29.