Силовой или коммуникационный кабель с огнезащитным полимерным слоем
Номер патента: 14257
Опубликовано: 29.10.2010
Авторы: Султан Бернт-Оке, Йюнгквист Йонас, Ахльстранд Ларс-Эрик, Андреасон Урбан
Формула / Реферат
1. Кабелепровод или автомобильный провод, состоящий из внутреннего проводящего сердечника, окруженного огнезащитным слоем, изготовленным из полимерной композиции с помощью непрерывного процесса, где указанная композиция содержит:
A) полярный сополимер олефина,
Б) соединение, содержащее кремнийорганическую группу, и
B) неорганический наполнитель, который не является ни гидроксидом, ни гидратированным соединением,
где отношение показателя текучести расплава ПТР2 компонента (А), измеренного при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190°С, к ПТР2, измеренному при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190°С, композиции составляет более 3,5, и
провод имеет длину по меньшей мере 100 м.
2. Провод по п.1, где огнезащитный слой имеет толщину от 0,1 до 4 мм.
3. Провод по п.1 или 2, который дополнительно имеет наружный поверхностный слой с максимальной толщиной 0,4 мм.
4. Провод по любому из пп.1-3, где площадь проводника составляет от 0,1 до 400 мм2.
5. Силовой или коммуникационный кабель или провод, содержащий огнезащитный слой, изготовленный из полимерной композиции, содержащей:
A) полярный сополимер олефина,
Б) соединение, содержащее кремнийорганическую группу, и
B) неорганический наполнитель, который не является ни гидроксидом, ни гидратированным соединением,
где отношение ПТР2компонента (А), измеренного при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190°С, к ПТР2, измеренному при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190°С, композиции составляет более 3,5, и
где кабель или провод дополнительно содержит по меньшей мере один дополнительный слой.
6. Силовой или коммуникационный кабель или провод по п.5, где огнезащитный слой изготовлен с помощью непрерывного процесса, а кабель или провод имеет длину по меньшей мере 100 м.
7. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-6, где компонент (А) представляет собой сополимер или смесь сополимеров олефина с одним или более сомономером, выбранным из группы незамещенных или замещенных акриловых кислот формулы (I)
где R представляет собой Н или органический заместитель.
8. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-7, где сомономер компонента (А) выбран из акриловой кислоты и метакриловой кислоты.
9. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-8, где полимерная композиция соответствует тесту на горючесть одиночного провода в соответствии с EN 60332-1.
10. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-9, где огнезащитный слой обладает устойчивостью к истиранию по меньшей мере 100.
11. Силовой или коммуникационный кабель или провод по любому из пп.5-10, где толщина огнезащитного слоя составляет от 0,1 до 4 мм.
12. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-11, изготовленный путем экструзии огнезащитного слоя при скорости линии по меньшей мере 20 м/мин.
13. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-12, изготовленный путем экструзии огнезащитного слоя при давлении от 50 до 500 бар.
14. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-13, где количество неорганического наполнителя (В) составляет от 20 до 60 мас.% всей полимерной композиции.
15. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-14, где компонент (Б) присутствует в композиции в таком количестве, что суммарное количество кремнийорганических групп в композиции составляет от 1 до 20 мас.%.
16. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-15, где соединения, содержащие кремнийорганическую группу (Б), представляют собой кремнийорганическую жидкость, и/или смолу, и/или сополимер олефина, содержащий мономер, содержащий кремнийорганическую группу.
17. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-16, где компонент (А) присутствует в полимерной композиции в количестве от 30 до 70 мас.%.
18. Способ изготовления силового или коммуникационного кабеля или провода, включающий экструзию полимерной композиции, содержащей:
A) полярный сополимер олефина,
Б) соединение, содержащее кремнийорганическую группу, и
B) неорганический наполнитель, который не является ни гидроксидом, ни гидратированным соединением,
где отношение ПТР2, измеренного при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190°С, компонента (А) к ПТР2, измеренному при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190°С, композиции составляет более 3,5,
в качестве огнезащитного слоя кабеля или провода, где экструзию проводят при скорости линии по меньшей мере 20 м/мин.
19. Способ по п.18, где экструзию проводят при давлении от 50 до 500 бар.
20. Способ по п.18 или 19, где кабель или провод представляет собой кабелепровод или автомобильный провод, состоящий из проводящего сердечника и огнезащитного слоя, дополнительно содержащий поверхностный слой с максимальной толщиной 0,4 мм.
21. Применение полимерной композиции, содержащей:
А) полярный сополимер олефина,
Б) соединение, содержащее кремнийорганическую группу, и
В) неорганический наполнитель, который не является ни гидроксидом, ни гидратированным соединением,
где отношение ПТР2, измеренного при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190°С, компонента (А) к ПТР2, измеренному при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190°С, композиции составляет более 3,5,
для изготовления огнезащитного слоя силового или коммуникационного кабеля или провода путем экструзии, где экструзию проводят при скорости линии по меньшей мере 20 м/мин.
22. Применение по п.21, где экструзию проводят при давлении от 50 до 500 бар.
23. Применение по п.21 или 22, где кабель или провод представляет собой кабелепровод или автомобильный провод, состоящий из проводящего сердечника и огнезащитного слоя, возможно дополнительно содержащий поверхностный слой с максимальной толщиной 0,4 мм.
Текст
СИЛОВОЙ ИЛИ КОММУНИКАЦИОННЫЙ КАБЕЛЬ С ОГНЕЗАЩИТНЫМ ПОЛИМЕРНЫМ СЛОЕМ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БОРЕАЛИС ТЕКНОЛОДЖИ ОЙ (FI) Одно воплощение настоящего изобретения относится к кабелепроводу или автомобильному проводу, состоящему из внутреннего проводящего сердечника, окруженного огнезащитным слоем,изготовленным с помощью непрерывного процесса из полимерной композиции, которая содержит (А) гомо- и/или сополимер олефина, (Б) соединение, содержащее кремнийорганическую группу, и (В) неорганический наполнитель, где отношение ПТР 2, измеренного под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 90 С, компонента (А) к ПТР 2, измеренному под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции составляет более 3,5, и провод имеет длину по меньшей мере 100 м. Во втором воплощении настоящее изобретение относится к силовому или коммуникационному кабелю или проводу, содержащему огнезащитный слой, изготовленный из полимерной композиции, содержащей (А) гомо- и/или сополимер олефина, (Б) соединение, содержащее силиконовую группу, и (В) неорганический наполнитель, где отношение ПТР 2, измеренного под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, компонента (А) к ПТР 2, измеренному под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции 3,5, где этот кабель или провод дополнительно содержит по меньшей мере один дополнительный слой. 014257 Настоящее изобретение относится к силовому или коммуникационному кабелю или проводу, в частности к проводам кабелепровода и/или автомобильным проводам, с полимерным слоем, образованным из огнезащитной композиции, содержащей полимер олефина, соединение, содержащее кремнийорганическую группу, и неорганический наполнитель. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу изготовления такого силового или коммуникационного кабеля или провода, в частности кабелепровода или автомобильного провода, и к применению указанной огнезащитной полимерной композиции для изготовления силового или коммуникационного кабеля или провода, в частности кабелепровода и/или автомобильного провода. Полиолефины сами по себе являются воспламеняющимися материалами. Однако при многих применениях, кабелям и проводам необходимы огнезащитные свойства например, при применении их в электронике и электрической промышленности,. Для получения полиолефиновых полимеров с улучшенными огнезащитными свойствами известно включение в полимер специальных добавок, таких как химические вещества на основе галогенов, химические вещества на основе фосфатов или неорганические гидроксиды/гидратированные соединения. Каждая из этих добавок имеет свои собственные недостатки,такие как несовместимость с полиолефином, необходимость в высоких уровнях загрузки, приводящих к плохим механическим свойствам и плохой обрабатываемости, присутствие или выделение вредных, токсичных или иных нежелательных соединений, а также высокая стоимость. Например, как раскрыто в ЕР 0393959 или WO 98/12253, огнезащитная полимерная композиция может включать соединение, содержащее кремнийорганическую группу, неорганический наполнитель,который не является ни гидроксидом, ни существенно гидратированным соединением, и органический полимерный матрикс, который, как правило, содержит акрилат или ацетат. Огнезащитные свойства таких композиций основаны на синергических эффектах между этими тремя компонентами, которые в случае воспламенения приводят к образованию физически прочно стабильного обугленного слоя, который защищает полимер от дальнейшего воспламенения. Композиции на такой основе обычно проявляют хорошие огнезащитные свойства, например, при тестировании по методу ограничивающего кислородного индекса (ОКИ) в соответствии с ИСО 4589-А-IV. Однако некоторые огнезащитные свойства этих композиций еще нуждаются в усовершенствовании, такие как их поведение в тесте на горючесть одиночного провода, свойства обрабатываемости и механические свойства, такие как устойчивость к истиранию, в частности, в отношении применения этих композиций в кабелепроводах или автомобильных проводах. Провода кабелепроводов или автомобильные провода представляют собой кабели, которые помимо проводящего сердечника и, возможно, тонкого поверхностного слоя содержат только один полимерный слой. Этот слой, соответственно, может выполнять одновременно несколько функций, которые, например, в кабелях среднего или высокого напряжения выполняются различными слоями. Эти функции включают функции изоляционного слоя и наружного защитного кожуха. Силовые кабели, иные, чем провода кабелепроводов или автомобильные провода, в частности, кабели высокого и среднего напряжения и коммуникационные кабели обычно помимо огнезащитного слоя содержат дополнительные слои, например изоляционный слой. Полимерная композиция, используемая для изготовления силового или коммуникационного кабеля или провода, в частности кабелепровода или автомобильного провода, должна соответствовать одновременно нескольким требованиям, включая хорошие изоляционные свойства, хорошие механические свойства, в частности хорошую устойчивость к истиранию, хорошие огнезащитные свойства, в частности,хорошие показатели в тесте на горючесть одиночного провода в соответствии с EN 60332-1, и хорошие характеристики в отношении каплеобразования, а также хорошие свойства обрабатываемости. Возможно, слой кабелепровода или автомобильного провода может дополнительно содержать поверхностный слой, который может быть цветным. Однако указанный поверхностный слой не оказывает сколько-нибудь значительного влияния на соответствие кабелепровода или автомобильного провода указанным требованиям и на выполнение функций единственного полимерного слоя кабелепровода или автомобильного провода, как описано выше. Таким образом, целью настоящего изобретения является разработка огнезащитной полимерной композиции с улучшенными огнезащитными, свойствами и в то же время с хорошими механическими свойствами, в частности устойчивостью к истиранию, и хорошими свойствами обрабатываемости для применения в силовом или коммуникационном кабеле или проводе, в частности кабелепроводе или автомобильном проводе. Сейчас время было неожиданно обнаружено, что цели настоящего изобретения могут быть одновременно достигнуты за счет использования полимерной композиции для изготовления огнезащитного слоя, которая содержит гомо- и/или сополимер олефина, и для которой отношение показателя текучести расплава ПТР 2, измеренного под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, указанного гомо- и/или сополимера олефина к ПТР 2, измеренному под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции составляет более 3,5. Таким образом, в первом воплощении настоящего изобретения предложен кабелепровод или автомобильный провод, состоящий из внутреннего проводящего сердечника, окруженного огнезащитным слоем, изготовленным из полимерной композиции при помощи непрерывного процесса, где указанная-1 014257 композиция содержит: А) гомо- и/или сополимер олефина,Б) соединение, содержащее кремнийорганическую группу, и В) неорганический наполнитель,где отношение ПТР 2, измеренного под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, компонента (А) к ПТР 2, измеренному под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции составляет более 3,5, и провод имеет длину по меньшей мере 100 м. Тот признак, что огнезащитный слой изготовлен с помощью непрерывного процесса, и что длина этого провода составляет по меньшей мере 100 м, означает, что кабель изготовлен в условиях промышленного масштаба для коммерческих целей, а не только, например, в целях испытания на лабораторной экструзионной линии. Предпочтительно длина провода составляет по меньшей мере 500 м, и более предпочтительно эта длина составляет по меньшей мере 1000 м. Во втором воплощении настоящего изобретения предложен силовой или коммуникационный кабель или провод, содержащий огнезащитный слой, изготовленный из полимерной композиции, содержащей:B) неорганический наполнитель, где отношение ПТР 2, измеренного под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, компонента (А) к ПТР 2, измеренному под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции составляет более 3,5, и где кабель или провод дополнительно содержит по меньшей мере один дополнительный слой. Дополнительный слой или слои кабеля или провода согласно данному воплощению присутствует/присутствуют в дополнение к огнезащитному слою. Предпочтительно дополнительный слой, присутствующий в кабеле или проводе, представляет собой полимерный слой. В коммуникационных кабелях или проводах в качестве дополнительного слоя обычно присутствует по меньшей мере изоляционный слой. Такие изоляционные слои обычно изготовлены из полимерного материала без огнезащитных добавок. В силовых кабелях или проводах в качестве дополнительного слоя обычно присутствует наружный защитный кожух. Такие кожухи обычно изготовлены из полимерного материала и могут также содержать огнезащитные добавки. Кроме того, в силовых кабелях или проводах также часто присутствует изоляционный слой, который может содержать или не содержать огнезащитные добавки. Полимерная композиция, используемая в любом воплощении настоящего изобретения для изготовления огнезащитного слоя, предпочтительно полностью свободна от каких-либо галогенсодержащих соединений. Провод или кабель согласно любому воплощению изобретения проявляет улучшенные огнезащитные свойства, поскольку он проходит тест на горючесть одиночного провода, и проявляет улучшенные характеристики в отношении каплеобразования. В то же время этот провод или кабель проявляет лучшую устойчивость к истиранию и свойства обрабатываемости. Целью способа тестирования EN 60332-1 (тест на горючесть одиночного провода) является определение устойчивости к распространению пламени для одиночных вертикальных кабелей. Кабель (600 мм) устанавливают в вертикальное положение, и пламя 1 кВ, получаемое от пропановой горелки, подносят к образцу кабеля под углом 45 на 475 мм от верхнего крепления кабеля. Расстояние между нижним и верхним креплением должно составлять 550 мм. К кабелям, имеющим наружный диаметр менее чем 25 мм, пламя подносят в течение 60 с. Чтобы тест был пройден, пламя должно погаснуть после удаления пропановой горелки, и в пределах 50 мм от верхнего крепления и ниже 540 мм не должно быть заметно обугливания. В первом воплощении изобретения огнезащитный слой предпочтительно имеет толщину от 0,1 до 4 мм. Кроме того, в данном воплощении провод предпочтительно дополнительно имеет наружный поверхностный слой с максимальной толщиной 0,4 мм. Предпочтительно этот наружный поверхностный слой изготовлен из свободной от галогена полимерной композиции на основе олефина. Кроме того, в проводе согласно первому воплощению изобретения площадь проводника составляет от 0,1 до 400 мм 2. Во втором воплощении изобретения силовой или коммуникационный кабель или провод предпочтительно изготовлен с помощью непрерывного процесса и имеет длину по меньшей мере 100 м, более предпочтительно по меньшей мере 500 м и наиболее предпочтительно по меньшей мере 1000 м. Кроме того, согласно данному воплощении предпочтительно, чтобы толщина огнезащитного полимерного слоя провода составляла от 0,1 до 50 мм. Кроме того, предпочтительно толщина изоляционного слоя составляет от 0,3 до 4 мм. Кроме того, в данном воплощении площадь внутреннего сердечника, состоящего из электрических проводников или проводников сигнала, предпочтительно составляет от 0,3 до 400 мм 2 в диаметре.-2 014257 Далее описаны предпочтительные признаки кабеля или провода согласно обоим вышеописанным воплощениям изобретения. Предпочтительно огнезащитный слой изготавливают путем экструзии полимерной композиции, содержащей компоненты (А)-(В). Предпочтительно огнезащитный слой экструдируют при скорости линии по меньшей мере 20 м/мин. Кроме того, предпочтительно, чтобы огнезащитный слой экструдировали при давлении от 50 до 500 бар. Выбор и состав гомо- и/или сополимера олефина (А) в композиции согласно изобретению может варьировать. Конечно, полимер олефина (А) может также содержать смесь различных олефиновых полимеров. Компонент (А) образован олефином, предпочтительно этиленом, гомо- и/или сополимерами. Они включают, например, гомополимеры или сополимеры этилена, пропилена и бутена и полимеры бутадиена или изопрена. Пригодные гомополимеры и сополимеры этилена включают полиэтилен низкой плотности, лиенйный полиэтилен низкой, средней или высокой плотности и полиэтилен очень низкой плотности. Пригодные сополимеры этилена включают сополимеры с С 3-С 20-альфа-олефинами, C1-C6 алкилакрилатами, С 1-С 6-алкилметакрилатами, акриловыми кислотами, метакриловыми кислотами и винилацетатами. Предпочтительными примерами алкил-альфа-олефинов являются пропилен, 1-бутен, 4 метил-1-пентен, 1-гексен и 1-октен. Можно также использовать полимеры, поперечно сшитые силаном, то есть полимеры, полученные с использованием ненасыщенных мономеров силана, имеющих гидролизуемые группы, способные к поперечной сшивке путем гидролиза и конденсации с образованием силанольных групп в присутствии воды и, возможно, катализатора силанольной конденсации. В следующем предпочтительном воплощении композиции по изобретению компонент (А) содержит, а предпочтительно состоит из сополимера олефина, предпочтительно полярного сополимера олефина. Полярные группы определяют как функциональные группы, которые содержат по меньшей мере один элемент, иной, чем углерод и водород. Предпочтительно содержание сомономера в олефиновом сополимере составляет от 2 до 40 мас.%,более предпочтительно от 4 до 20 мас.% и наиболее предпочтительно от 6 до 12 мас.%. Кроме того, предпочтительно полярный сополимер представляет собой сополимер олефин/акрилат,предпочтительно этилен/акрилат, и/или олефин/ацетат, предпочтительно этилен/ацетат. Кроме того, предпочтительно, чтобы полярный сополимер содержал сополимер олефина, предпочтительно этилена, с одним или более чем одним сомономером, выбранным из С 1-С 6-алкилакрилатов, С 1 С 6-алкилметакрилатов, акриловых кислот, метакриловых кислот и винилацетата. Сополимер может также содержать иономерные структуры (такие как, например, типа Сурлин фирмы Дюпон (DuPont'sSurlyn. Кроме того, предпочтительно полярный сополимер содержит сополимер этилена с С 1-С 4-алкил-,как, например, метил-, этил-, пропил или бутилакрилатами или винилацетатом. Кроме того, предпочтительно, чтобы полярный сополимер содержал сополимер олефина, предпочтительно этилена, с акриловым сополимером, таким как сополимер этилена - акриловой кислоты и сополимер этилена - метакриловой кислоты. В дополнение к этилену и определенным сомономерам сополимеры могут также содержать дополнительные мономеры. Например, можно использовать тройные сополимеры между акрилатами или метакрилатами и акриловой кислотой или метакриловой кислотой, либо акрилатами или метакрилатами и винилсиланами, либо акрилатами или метакрилатами и силоксаном, либо акриловой кислотой или метакриловой кислотой и силоксаном. Полярный сополимер можно получить путем сополимеризации мономеров полимера, например,олефинов, с полярными сомономерами, но он также может представлять собой привитой сополимер, например полиолефин, в котором один или более чем один сомономер привит на полимерный каркас, такой как, например, полиэтилен или полипропилен с привитым ангидридом акриловой кислоты или малеиновой кислоты. В особенно предпочтительном воплощении компонент (А) полимерной композиции, используемой в огнезащитном слое, включает предпочтительно до 25 мас.%, более предпочтительно по меньшей мере 35 мас.%, а наиболее предпочтительно состоит из сополимера или смеси сополимеров олефина, предпочтительно этилена, с одним или более чем одним сомономером, выбранным из группы незамещенных или замещенных акриловых кислот согласно формуле (I): где R представляет собой Н или органический заместитель, предпочтительно R представляет собой Н или углеводородный заместитель. Более предпочтительно тип сомономера выбран из группы акриловой кислоты формулы (I), где R представляет собой Н или алкильную группу, еще более предпочтительно R представляет собой Н или С 1-С 6-алкильный заместитель.-3 014257 Особенно предпочтительно, чтобы тип сомономера был выбран из акриловой кислоты и метакриловой кислоты, и более предпочтительно, чтобы сомономер представлял собой метакриловую кислоту. Эти сополимеры могут после экструзии подвергаться поперечной сшивке, например, с помощью облучения. Можно также использовать полимеры, поперечно сшиваемые силаном, то есть полимеры,полученные с использованием ненасыщенных мономеров силана, имеющих гидролизуемые группы, способные к поперечной сшивке путем гидролиза и конденсации с образованием силанольных групп в присутствии воды и, возможно, катализатора силанольной конденсации. В дополнение к олефину, предпочтительно этилену, мономерам и определенным выше сомономерам сополимеры могут также содержать дополнительные мономеры. Например, можно использовать тройные сополимеры с дополнительными иными сомономерами альфа-олефина, такими как пропилен, 1 бутен, 4-метил-1-пентен, 1-гексен и 1-октен, либо с винилсиланами и/или силоксаном. Сополимер (А) может быть получен путем сополимеризации мономеров олефина с вышеописанными сомономерами, но может также представлять собой привитой сополимер, например полиолефин, в котором один или более чем один из сомономеров привит на полимерный каркас, например полиэтилен с привитой акриловой кислотой или метакриловой кислотой. Предпочтительно, чтобы полимерный компонент (А) присутствовал в композиции в количестве от 30 до 70 мас.%, более предпочтительно от 40 до 70 мас.% всей композиции. Огнезащитная композиция, используемая в проводе согласно изобретению, дополнительно содержит соединение, содержащее кремнийорганическую группу (Б). В предпочтительном воплощении композиции по изобретению компонент (Б) представляет собой кремнийорганическую жидкость или смолу, либо сополимер олефина, предпочтительно этилена, содержащий по меньшей мере один сомономер, содержащий кремнийорганическую группу, либо смесь любых из этих соединений. Предпочтительно указанный сомономер представляет собой поливинилсилоксан, например винилненасыщенный полибисгидрокарбилсилоксан. Кремнийорганические жидкости и смолы, пригодные для использования в настоящем изобретении,известны и включают, например, полиорганосилоксановые полимеры, содержащие химически связанные силокси-звенья, выбранные из группы, состоящей из звеньев R3SiO0,5, R2SiO, R1SiO1,5, R1R2SiO0,5,RR1SiO, R1R2SiO, RSiO1,5 и SiO2, а также их смесей, в которых R независимо представляет собой насыщенный или ненасыщенный одновалентный углеводородный радикал, и каждый R1 представляет собой радикал, такой как R, или радикал, выбранный из группы, состоящей из радикалов водорода, гидроксила,алкокси, арила, винила или аллила. Полиорганосилоксан предпочтительно имеет число среднечисленную молекулярную массу Мсч примерно от 10 до 10000000. Измерения молекулярно-массового распределения (ММР) проводили, используя ГПХ (гель-проникающую хроматографию). В качестве растворителя CHCI3 использовали. Использовали серию колонок Шодекс-Микростирагель (Shodex-Mikrostyragel) (105, 104, 103, 100 ), детектор показателя преломления и калибровку полистиролом с узким молекулярно-массовым распределением. Тесты с использованием ГПХ проводили при комнатной температуре. Кремнийорганическая жидкость или смола может содержать наполнители из белой сажи такого типа, который обычно применяют для загустевания кремнийорганических каучуков, в количестве, например до 50 мас.%. Сополимеры олефина, предпочтительно этилена, и по меньшей мере одного сомномера, содержащего кремнийорганическую группу, предпочтительно представляют собой винилненасыщенный полибисгидрокарбилсилоксан или модифицированный акрилатом или метакрилатом гидрокарбилсилоксан формулы (II) и (III):R и R' независимо представляют собой винил, алкил, разветвленный или неразветвленный, содержащий от 1 до 10 атомов углерода; арил с 6 или 10 атомами углерода; алкиларил, содержащий от 7 до 10 атомов углерода; либо арилалкил, содержащий от 7 до 10 атомов углерода. R" представляет собой водород или алкильную цепь. Такие соединения, например, раскрыты в WO 98/12253, содержание которой включено здесь путем-4 014257 ссылки. Предпочтительно компонент (Б) представляет собой полидиметилсилоксан, предпочтительно имеющий Мсч примерно от 1000 до 1000000, более предпочтительно от 200000 до 400000, и/или сополимер этилена и винилполидиметилсилоксана. Эти компоненты (Б) являются предпочтительными благодаря наличию в продаже. Подразумевается, что термин "сополимер", как его используют здесь, включает сополимеры, полученные путем сополимеризации или путем прививания мономеров на полимерный каркас. Предпочтительно, чтобы соединение, содержащее кремнийорганическую группу (Б), присутствовало в композиции в количестве от 0,5 до 40 мас.%, более предпочтительно от 0,5 до 10 мас.% и еще более предпочтительно от 1 до 5 мас.% всей композиции. Кроме того, предпочтительно, чтобы соединение, содержащее кремнийорганическую группу, добавляли в таком количестве, чтобы количество кремнийорганических групп во всей композиции составляло от 1 до 20 мас.%, более предпочтительно от 1 до 10 мас.%. Компонент (В) огнезащитной полимерной композиции провода согласно изобретению включает все вещества-наполнители, которые известны в данной области техники. Компонент (В) может также включать смесь любых таких веществ-наполнителей. Примерами таких веществ-наполнителей являются оксиды, гидроксиды и карбонаты алюминия, магния, кальция и/или бария. Предпочтительно компонент (В) содержит неорганическое соединение металла групп 1-13, более предпочтительно групп 1-3, еще более предпочтительно групп 1 и 2 и наиболее предпочтительно группы 2 Периодической таблицы элементов. Нумерация химических групп, которую используют здесь, соответсвует системе ИЮПАК, в которой группы периодической системы элементов пронумерованы от 1 до 18. Предпочтительно компонент неорганического наполнителя (В) включает соединение, которое не является ни гидроксидом, ни гидратированным соединением, наиболее предпочтительно он включает соединение, выбранное из карбонатов, оксидов и сульфатов, и наиболее предпочтительно он включает карбонат. Предпочтительными примерами таких соединений являются карбонат кальция, оксид магния и гунтит Mg3Ca(CO3)4, причем особенно предпочтительными примером является карбонат кальция. Хотя неорганический наполнитель (В) предпочтительно не является гидроксид, он может содержать небольшие количества гидроксида, как правило, менее 5 мас.% наполнителя, предпочтительно менее 3 мас.%. Например, в оксиде магния могут присутствовать небольшие количества гидроксида магния. Кроме того, хотя наполнитель (В) не является гидратированным соединеним, он может содержать небольшие количества воды, обычно менее 3 масс.% наполнителя, предпочтительно менее 1 мас.%. Однако наиболее предпочтительно, чтобы компонент (В) вообще не содержал гидроксид и/или воду. Предпочтительно компонент (В) огнезащитной полимерной композиции по изобретению содержит 50 мас.% или более карбоната кальция, и более предпочтительно, по существу, полностью изготовлен из карбоната кальция. Неорганический наполнитель может включать наполнитель, который поверхностно обработан органосиланом, полимером, карбоновой кислотой или ее солью и т. д., чтобы способствовать обработке и обеспечить лучшую дисперсию наполнителя в органическом полимере. Такие покрытия обычно составляют не более 3 мас.% наполнителя. Предпочтительно композиции согласно настоящему изобретению содержат покрытия из металлоорганической соли или полимера в количестве менее 3 мас.%. Предпочтительно, чтобы неорганический наполнитель (В) присутствовал в композиции в количестве более чем 10 мас.%, более предпочтительно 20 мас.% или более, еще более предпочтительно 25 мас.% или более. Более предпочтительно, чтобы неорганический наполнитель (В) присутствовал в композиции в количестве не более 70 мас.%, более предпочтительно не более 55 мас.% и наиболее предпочтительно не более 50 мас.%. Предпочтительно средний размер частиц неорганического наполнителя составляет 3 мкм или менее, более предпочтительно 2 мкм или менее, еще более предпочтительно 1,5 мкм или менее и наиболее предпочтительно 0,8 мкм или менее. В дополнение к вышеупомянутым компонентам (А), (Б) и (В) композиция может содержать дополнительные ингредиенты, такие как, например, антиоксиданты и/или УФ-стабилизаторы, в небольших количествах. Кроме того, часть композиции могут составлять также другие минеральные наполнители, такие как стекловолокно. Предпочтительно суммарное количество любых дополнительных ингредиентов или добавок в композиции, то есть суммарное количество всех компонентов кроме (А), (Б) и (В), составляет 10 мас.%, более предпочтительно 5 мас.% или менее. Композиции, используемые в настоящем изобретении, могут быть поперечно сшиваемыми и, соот-5 014257 ветственно, претерпевать поперечную сшивку после экструзии полимерного слоя на проводник. Хорошо известна поперечная сшивка термопластичных полимерных композиций с использованием облучения или сшивающих агентов, таких как органические перекиси, и, таким образом, композиции согласно настоящему изобретению могут содержать сшивающий агент в обычном количестве. Поперечно сшиваемые полимеры силана могут содержать катализатор силанольной конденсации. Огнезащитная полимерная композиция, используемая в настоящем изобретении, проявляет превосходную устойчивость к истиранию, составляющую по меньшей мере 100 в тесте на истирание в соответствии с ИСО 6722, как дополнительно описано ниже. Предпочтительно указанная композиция обладает устойчивостью к истиранию, составляющей по меньшей мере 130, и еще более предпочтительно по меньшей мере 160. Предпочтительно полимерная композиция имеет максимальную температуру обработки 200 С или ниже. Максимальная температура обработки подробно определена ниже в разделе примеров. В предпочтительном воплощении огнезащитная полимерная композиция, используемая в кабелепроводе согласно изобретению, обладает хорошими характеристиками в отношении каплеобразования,так что предпочтительно потеря массы исходного образца в тесте на каплеобразование, как дополнительно описано в разделе примеров, составляет 10 мас.% или менее, более предпочтительно 5 мас.% или менее, еще более предпочтительно 3 мас.% или менее и наиболее предпочтительно составляет 0 мас.%. Предпочтительно полимерная композиция, используемая для изготовления огнезащитного слоя в кабеле или проводе согласно изобретению, имеет ПТР 2 2,0 г/10 мин или менее, более предпочтительно 1,6 г/10 мин или менее. ПТР 2 измеряют в соответствии с ИСО 1133 при нагрузке 2,16 кг и температуре 190 С. Предпочтительно полимерная композиция, используемая для изготовления огнезащитного слоя в кабеле или проводе согласно изобретению, имеет ПТР 2 0,01 г/10 мин или более, более предпочтительно 0,05 г/10 мин или более. Предпочтительно компонент (А) полимерной композиции, используемой для изготовления огнезащитного слоя в кабеле или проводе по изобретению, имеет ПТР 2 0,1 г/10 мин или более, более предпочтительно 0,5 г/10 мин или более и наиболее предпочтительно 1 г/10 мин или более. Предпочтительно компонент (А) полимерной композиции, используемой для изготовления огнезащитного слоя в кабеле или проводе по изобретению, имеет ПТР 2 20 г/10 мин или более, более предпочтительно 15 г/10 мин или выше. Кроме того, предпочтительно огнезащитная полимерная композиция, используемая в проводе согласно изобретению, имеет ПТР 2, измеренный в соответствии с ИСО 1133 при нагрузке 2,16 кг и температуре 160 С, 2 г/10 мин или более, более предпочтительно 4 г/10 мин или более. Огнезащитная полимерная композиция, образующая слой кабеля или провода согласно изобретению, может быть получена путем: а) приготовления маточной смеси, содержащей соединение, содержащее кремнийорганическую группу, добавки и полимер, с последующим компаундированием с неорганическим наполнителем и матриксным полимером или б) одной стадии компаундирования всех компонентов. Для смешивания можно использовать общепринятый аппарат для компаундирования или смешивания, например смеситель "Бенбери" (Banbury), 2-вальцовую мельницу для пластификации, пластикатор"Бусс" (Buss-co-kneader) или экструдер с двойным шнеком. Предпочтительно готовить композицию путем смешивания при температуре, которая является достаточно высокой для размягчения и пластификации полимера, как правило, при температуре в интервале от 120 до 200 С. Полимерную композицию предпочтительно экструдируют с образованием огнезащитного слоя. Это предпочтительно выполняют при скорости линии, составляющей по меньшей мере 20 м/мин, более предпочтительно по меньшей мере 60 м/мин и наиболее предпочтительно по меньшей мере 100 м/мин. Давление, используемое для экструзии, предпочтительно составляет от 50 до 500 бар. Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу изготовления силового или коммуникационного кабеля или провода, при котором выполняют экструзию полимерной композиции, которая содержит:B) неорганический наполнитель,где отношение ПТР 2, измеренного под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, компонента (А) к ПТР 2, измеренному под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции составляет более 3,5, в качестве огнезащитного слоя кабеля или провода, где экструзию проводят при скорости линии по меньшей мере 20 м/мин. Предпочтительно экструзию проводят при давлении от 50 до 500 бар. В предпочтительном воплощении этого способа кабель или провод представляет собой кабелепровод или автомобильный провод, состоящий из проводящего серждечника и огнезащитного слоя, возможно дополнительно содержащего поверхностный слой с максимальной толщиной 0,4 мм.-6 014257 Следующие предпочтительные воплощения способа включают изготовление провода или кабеля согласно любому из вышеописанных воплощений. Далее настоящее изобретение относится к применению полимерной композиции, содержащей:B) неорганический наполнитель,где отношение ПТР 2, измеренного под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, компонента (А) к ПТР 2, измеренному под нагрузкой 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции составляет более 3,5,для изготовления огнезащитного слоя силового или коммуникационного кабеля или провода путем экструзии, где экструзию проводят при скорости линии по меньшей мере 20 м/мин. Конечно, предпочтительные воплощения, описанные выше для кабеля и провода, полимерной композиции используемой для изготовления огнезащитного слоя, и/или параметров обработки также относятся к применению по настоящему изобретению. Далее настоящее изобретение дополнительно проиллюстрировано с помощью примеров. Примеры 1. Компаундирование композиций Огнезащитные полимерные композиции были изготовлены путем компаундирования вместе компонентов в вальцовой мельнице при температуре 180 С. 2. Изготовленные композиции и используемые материалы Для изготовления сравнительных композиций и композиций в соответствии с изобретением использовали следующие материалы: ЕМАА = Сополимер этилена и метакриловой кислоты, содержащий количество метакриловой кислоты, указанное в табл. 1, и имеющий показатель текучести расплава 190 С, 2,16 кг (ПТР 2) 3,0 г/10 мин,и плотность 0,934 г/см 3; ЕАА = Сополимер этилена и акриловой кислоты, содержащий 9 мас.% акриловой кислоты и имеющий ПТР 2 8 г/10 мин и плотность 0,936 г/см 3; ЕВА = Сополимер этилена и бутилакрилата, содержащий 8 мас.% бутилакрилата и имеющий ПТР 2 0,4 г/10 мин. Силикон (о. с.) = Основная смесь, состоящая из 40% эластомера полидиметилсиликона и 60% полиэтилена низкой плотности,CaCO3 (0,65) = Измельченный, покрытый стеариновой кислотой карбонат кальция, имеющий средний размер частиц (значение d50) 0,65 мкм,CaCO3 (1,4) = Измельченный, покрытый стеариновой кислотой карбонат кальция, имеющий средний размер частиц (значение d50) 1,4 мкм,Стабилизатор = пентаэритритил-тетракис(3-3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропионат. Композиции компаундировали, как указано выше, с количеством в мас.% компонентов, как указано в табл. 1. 3. Способы тестов а) Показатель текучести расплава ПТР 2 композиций измеряли в соответствии с ИСО 1133 при 190 С и массе 2,16 кг. Показатель текучести расплава ПТР 21 композиций измеряли в соответствии с ИСО 1133 при массе 21,6 кг, но при температуре 160 С. б) Тест на горючесть одиночного провода проводили в полном соответствии с EN 60332-1. Чтобы тест был пройден, пламя должно гаснуть после удаления пламени 1 кВ пропановой горелки, и в пределах 50 мм от верхнего крепления и ниже 540 мм не должно быть видно обугливания. Провод, соответствующий этому критерию, отмечали как "уд." в табл. 1, в противном случае его отмечали как "неуд.". в) Склонность материалов к каплеобразованию определяют следующим образом: Из материала прессуют пластину 60603 мм 3 и помещают в стальную рамку, имеющую размер ячейки сита 12. Пластину поджигают снизу под углом 45 сквозь стальную рамку с помощью 1 кВ горелки Бунзена (950+/-50 С) до тех пор, пока само пламя не будет видно само по себе (пластина полностью сгорает). Капли сгоревшего материала падают в воду. Остатки в воде фильтруют, высушивают и взвешивают. Склонность к каплеобразованию выражают в виде остатка, собранного в воде, деленного на исходную массу пластины и умноженного на 100. Это значение представляет собой процент исходной массы образца, который потерян за счет каплеобразования. Этот способ основан на французском способе NF Р 92-505. г) Тест на истирание проведен в полном соответствии с ИСО 6722. Тест на устойчивость к истиранию, приведенный в табл. 1, основан на тестировании образца провода на основе 0,75 мм 2 скрученного медного проводника 18 AWG (American wire gauge - американский калибр проволок) с толщиной стенки полимерного слоя, составляющей 0,3 мм. Диаметр используемой иглы составлял 0,25 мм, и испытуемые образцы не были поперечно-сшитыми. д) Тест на обрабатываемость Тест на обрабатываемость проводили на лабораторной экструзионой линии. Различные компози-7 014257 ции, как описано в табл. 1, экструдировали на 1,5 мм 2 медный провод, причем толщина изоляции составляла 0,7 +/- 0,1 мм. Использовали прессовальный штамп, скорость линии составляла 5 м/мин. Лабораторная экструзионная линия имела три температурные зоны. Композиции экструдировали при различных установках температуры. Этот тест рассматривают как пройденный, если изоляция кабеля экструдируется без образования каких-либо пустот. Максимальная температура любой из температурных зон, необходимая для того, чтобы тестируемая композиция прошла тест, была зарегистрирована и указана как "максимальная температура обработки" в табл. 1. е) Средний размер частиц (значение d50) определяли с помощью Седиграф 5100 (Sedigraph 5100). При этом способе седиментации определяют размер частиц путем измерения скоростей вызванного гравитацией движения частиц различного размера в жидкости с известными свойствами. Поскольку разные частицы редко имеют однородную форму, каждый размер частиц указан как "эквивалентный сферический диаметр", то есть диаметр сферы из того же материала с той же гравитационной скоростью. Средний размер частиц определяют как такой размер частиц, по сравнению с которым 50 мас.% материала является более тонко измельченным, и 50 мас.% материала является более грубо измельченным. 4. Результаты Сравнение свойств изоляционных слоев проводов согласно изобретению (примеры 1 - 5) и сравнительных проводов (сравнительные примеры 1-4), показанное в табл. 1, демонстрирует, что слои, изготовленные в соответствии с изобретением, обладают улучшенными огнезащитными свойствами, поскольку они проходят тест на горючесть одиночного провода и обладают отличными характеристиками в отношении каплеобразования. В то же время эти слои проявляют улучшенные механические свойства, проявляется в улучшенной устойчивости к истиранию. Также отмечено, что ЕМАА предпочтительнее по сравнению с ЕАА вследствие более широкого рабочего диапазона, поскольку соединения на основе ЕАА образуют пустоты уже при температурах обработки, превышающих 150 С. 5. Данные по экструзии кабеля Примеры 6 а) и б) и сравнительные примеры 5 а) и б), перечисленные в табл. 2, относятся к полномасштабной экструзии при высоких скоростях линии композиций, приведенных в примере 3 и в сравнительном примере 2 табл. 1, соответственно. Экструзию проводили на поверхность 1,5 мм медного проводника, и толщина изоляции составляла 0,7 +/- 0,1 мм при температуре 160 С. Как видно из табл. 2, улучшенные свойства экструзии получены в примерах 6 а) и б), поскольку при высокой скорости линии необходимая скорость шнека ниже. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Кабелепровод или автомобильный провод, состоящий из внутреннего проводящего сердечника,окруженного огнезащитным слоем, изготовленным из полимерной композиции с помощью непрерывного процесса, где указанная композиция содержит:B) неорганический наполнитель, который не является ни гидроксидом, ни гидратированным соединением,где отношение показателя текучести расплава ПТР 2 компонента (А), измеренного при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190 С, к ПТР 2, измеренному при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции составляет более 3,5, и провод имеет длину по меньшей мере 100 м. 2. Провод по п.1, где огнезащитный слой имеет толщину от 0,1 до 4 мм. 3. Провод по п.1 или 2, который дополнительно имеет наружный поверхностный слой с максимальной толщиной 0,4 мм. 4. Провод по любому из пп.1-3, где площадь проводника составляет от 0,1 до 400 мм 2. 5. Силовой или коммуникационный кабель или провод, содержащий огнезащитный слой, изготовленный из полимерной композиции, содержащей:B) неорганический наполнитель, который не является ни гидроксидом, ни гидратированным соединением,где отношение ПТР 2 компонента (А), измеренного при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190 С, к ПТР 2, измеренному при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции составляет более 3,5, и где кабель или провод дополнительно содержит по меньшей мере один дополнительный слой.- 10014257 6. Силовой или коммуникационный кабель или провод по п.5, где огнезащитный слой изготовлен с помощью непрерывного процесса, а кабель или провод имеет длину по меньшей мере 100 м. 7. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-6, где компонент (А) представляет собой сополимер или смесь сополимеров олефина с одним или более сомономером, выбранным из группы незамещенных или замещенных акриловых кислот формулы (I) где R представляет собой Н или органический заместитель. 8. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-7, где сомономер компонента (А) выбран из акриловой кислоты и метакриловой кислоты. 9. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-8, где полимерная композиция соответствует тесту на горючесть одиночного провода в соответствии с EN 60332-1. 10. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-9, где огнезащитный слой обладает устойчивостью к истиранию по меньшей мере 100. 11. Силовой или коммуникационный кабель или провод по любому из пп.5-10, где толщина огнезащитного слоя составляет от 0,1 до 4 мм. 12. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-11, изготовленный путем экструзии огнезащитного слоя при скорости линии по меньшей мере 20 м/мин. 13. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-12, изготовленный путем экструзии огнезащитного слоя при давлении от 50 до 500 бар. 14. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-13, где количество неорганического наполнителя (В) составляет от 20 до 60 мас.% всей полимерной композиции. 15. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-14, где компонент (Б) присутствует в композиции в таком количестве, что суммарное количество кремнийорганических групп в композиции составляет от 1 до 20 мас.%. 16. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-15, где соединения, содержащие кремнийорганическую группу (Б), представляют собой кремнийорганическую жидкость, и/или смолу, и/или сополимер олефина, содержащий мономер, содержащий кремнийорганическую группу. 17. Кабелепровод, или автомобильный провод, или силовой или коммуникационный кабель, или провод по любому из пп.1-16, где компонент (А) присутствует в полимерной композиции в количестве от 30 до 70 мас.%. 18. Способ изготовления силового или коммуникационного кабеля или провода, включающий экструзию полимерной композиции, содержащей:B) неорганический наполнитель, который не является ни гидроксидом, ни гидратированным соединением,где отношение ПТР 2, измеренного при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190 С, компонента (А) к ПТР 2, измеренному при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции составляет более 3,5,в качестве огнезащитного слоя кабеля или провода, где экструзию проводят при скорости линии по меньшей мере 20 м/мин. 19. Способ по п.18, где экструзию проводят при давлении от 50 до 500 бар. 20. Способ по п.18 или 19, где кабель или провод представляет собой кабелепровод или автомобильный провод, состоящий из проводящего сердечника и огнезащитного слоя, дополнительно содержащий поверхностный слой с максимальной толщиной 0,4 мм. 21. Применение полимерной композиции, содержащей: А) полярный сополимер олефина,Б) соединение, содержащее кремнийорганическую группу, и В) неорганический наполнитель, который не является ни гидроксидом, ни гидратированным соединением,где отношение ПТР 2, измеренного при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190 С, компонента (А) к ПТР 2, измеренному при нагрузке 2,16 кг и при температуре 190 С, композиции составляет более 3,5,для изготовления огнезащитного слоя силового или коммуникационного кабеля или провода путем экструзии, где экструзию проводят при скорости линии по меньшей мере 20 м/мин.- 11014257 22. Применение по п.21, где экструзию проводят при давлении от 50 до 500 бар. 23. Применение по п.21 или 22, где кабель или провод представляет собой кабелепровод или автомобильный провод, состоящий из проводящего сердечника и огнезащитного слоя, возможно дополнительно содержащий поверхностный слой с максимальной толщиной 0,4 мм.
МПК / Метки
МПК: H01B 7/295, H01B 3/44, C08L 21/00, C08L 23/08, C08L 23/04
Метки: коммуникационный, огнезащитным, слоем, полимерным, кабель, силовой
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/13-14257-silovojj-ili-kommunikacionnyjj-kabel-s-ognezashhitnym-polimernym-sloem.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Силовой или коммуникационный кабель с огнезащитным полимерным слоем</a>
Предыдущий патент: Фюзеляж и способ уменьшения его сопротивления
Следующий патент: Нагреватель с ограничением температуры, содержащий неферромагнитный проводник
Случайный патент: Применение липосом определенных размеров для лечения или предотвращения заболевания