ES2629849T3 - Poliuretano termoplástico pirorretardante no halogenado - Google Patents
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Abstract
Una composición de poliuretano termoplástico pirorretardante consistente en: a) al menos un polímero de poliuretano termoplástico, y b) un paquete pirorretardante no halogenado orgánico que contiene componentes no reaccionados, que comprende, i) un compuesto de fosfato orgánico que está libre de melamina, ii) una mezcla de un fosfato orgánico en combinación con un ácido fosfórico orgánico y iii) óxido de zinc, c) al menos un estabilizador, d) eventualmente al menos un componente pirorretardante inorgánico y e) eventualmente aditivos no pirorretardantes, lo que da como resultado una composición de TPU con una excelente resistencia a la tracción y alto rendimiento de llama y bajas propiedades de humo mejorados.
Description
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muchos montajes conductores. El comportamiento frente al fuego de una construcción de hilos y cables puede verse influenciado por muchos factores, siendo el recubrimiento un factor. La inflamabilidad del material aislante puede también afectar al rendimiento frente al fuego de la construcción de hilos y cables, así como otros componentes internos, tales como envoltorios de papel, cargas y similares. Una construcción típica de hilos y cables tendrá al menos uno, y típicamente tendrá múltiples, conductores eléctricos, normalmente de 2 a 8 conductores, tales como hilos de cobre. Cada conductor estará típicamente revestido, normalmente por extrusión, con una fina capa de un compuesto aislante polimérico, que puede ser cloruro de polivinilo, polietileno, polietileno entrecruzado, polímeros fluorocarbonados y similares. Los conductores aislados pueden ser envueltos con metal, fibra de vidrio u otro tejido no inflamable. Se envuelven entonces los múltiples conductores en un material de recubrimiento (es decir, la composición de TPU de esta invención) para proteger los conductores eléctricos. Es necesario que este material de recubrimiento sea resistente a la llama en caso de que se produzca un incendio.
Se hacen las realizaciones de construcciones de hilos y cables extruyendo la composición de TPU sobre un haz de conductores aislados para formar un recubrimiento alrededor de los conductores aislados. La Figura 1 es un esquema del cable que muestra un cable generalmente en 4 hecho de un aislante eléctrico 1 y de un ligante de cinta no tejida 2 y la composición de TPU 3. El grosor del recubrimiento depende de los requerimientos de la aplicación de uso final deseada. El grosor típico del recubrimiento es de 0,254 mm a 5,08 mm (de 0,010 a 0,200 pulgadas) y más típicamente de 0,508 mm a 1,524 mm (de 0,020 a 0,060 pulgadas). El recubrimiento más delgado es típicamente de 0,508 a 0,762 mm (de 20 a 30 milipulgadas) y, por lo tanto, es deseable un IOL mínimo de 30 a ese grosor para hacer que el recubrimiento sea adecuado para uso en aplicaciones de combustión de cables de bandeja. Los recubrimientos de cables que contienen conductores eléctricos necesitan ser resistentes a la llama en caso de que se produzca un incendio. El empleo de la composición de TPU de esta invención en el material de recubrimiento reduce los tiempos de combustión del recubrimiento de cables. Las propiedades pirorretardantes del recubrimiento de cables son medidas por la prueba VW-1. La prueba VW-1 mide un espécimen vertical del cable acabado en cuanto a no transmitir la llama a lo largo de su longitud y a no transmitir la llama a los materiales combustibles que haya en su proximidad. Las realizaciones de la presente invención en cuanto al material para un recubrimiento de cables proporcionan propiedades pirorretardantes mejoradas.
Se comprenderá mejor la invención haciendo referencia a los siguientes ejemplos, que no guardan conformidad con la invención pero son útiles para entender la invención.
Ejemplos
Se presentan los Ejemplos 1, 2 y 3 en la Tabla 1 para mostrar los pirorretardantes no halogenados preferidos en una formulación de poliéter TPU. Los tres ejemplos utilizan un TPU de dureza 95 Shore A en forma de pellas, que se preparó a partir de un intermediario éter politetrametilén éter glicol (PTMEG), prolongador de cadena butanodiol (BDO) y diisocianato MDI. En los Ejemplos 1, 2 y 3 de la presente invención, se mezcló pirorretardante de fosfato disponible en forma líquida con el intermediario éter PTMEG antes de la reacción del TPU. En los Ejemplos 1, 2 y 3, se añadieron pirorretardante FP-2200, talco y los aditivos 1 a 4 por mezcla de cizalladura al extrusor.
Los Ejemplos 4 a 7 son ejemplos comparativos presentados en la Tabla 2 para mayor ilustración de la singularidad de la presente invención. Todos los ejemplos comparativos fueron realizados a partir de un intermediario éter PTMEG, prolongador de cadena butanodiol (BDO) y diisocianato MDI. En todos los ejemplos comparativos, se añadió pirorretardante en forma líquida y se mezcló con el intermediario éter PTMEG antes de la reacción del TPU. Se añadieron los otros aditivos por mezcla de cizalladura al extrusor.
Tabla 1: Ejemplos
- Ingredientes (% p)
- 1 2 3
- Éter TPU1
- 63 62,955 62,685
- FP-22002
- 27 27 27
- Talco
- 2 2 2
- Fosfato3
- 7 7 6,965
- Aditivo 14 estabilizador
- 0,2
- Aditivo 25 estabilizador
- 0,5 0,345 0,345
- Aditivo 36 estabilizador
- 0,3
- Aditivo 47
- 0,7 1
- 100,0
- 100,0
- 100,0
- 1. TPU de dureza 95A Shore 2. Estabilizador ADK FP-2200 de Adeka Corporation 3. NcendX® P-30 de Albermarle Corporation (bisfenol A bis(difenilfosfato) CAS Nº 181028-79-5) 4. Irganox 1010 de Ciba-Geigy Corp. Estabilizador-(antioxidante fenólico de un pentaeritritol tetrakis (3-(3,5-di-tercbutil-4-hidroxifenil)propionato; CAS Nº 6683-19-8)
- 5.
- Tinuvin 328 de Ciba-Geigy Corp. Estabilizador-(absorbente de UV de benzotriazol de un 2-(2H-benzotriazol-2-il)4,6-di-terc-pentilfenol, CAS Nº 25973-55-1)
- 6.
- Tinuvin 770 de Ciba-Geigy Corp. Estabilizador-(estabilizador frente a la luz de amina bloqueada de un sebacato de bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo, CAS Nº 52829-07-9)
- 7.
- Naugard 445 de Chemtura (amina aromática, 4,4’-bis(alfa,alfa-dimetilbencil)difenilamina, CAS Nº 10081-67-1)
Tabla 2: Ejemplos comparativos
- Ingredientes (% p)
- 4 5 6 7
- Éter TPU8
- 68,95 69,3
- Éter TPU1
- 63 62,1
- FP-22002
- 30
- Talco
- 2,8 2,8
- Fosfato3
- 7 6,9
- Aditivo 14
- Aditivo 25
- 0,35
- Aditivo 36
- Aditivo 47
- 0,7 1 0,7
- Fosfinato9
- 20 20
- Dipentaeritritol
- 7 7
- Difenilamina dialquilada10
- 0,1 0,1
- Fenol bloqueado11
- 0,1
- Cianurato de melamina
- 0,1 30
- 100,0
- 100,0
- 100
- 100,0
- 8. Poliéter TPU de dureza 85A Shore como se especifica en la técnica anterior, y con un entrecruzante de trimetilolpropano 9. Exolit OP 1311 de Clariant GmbH 10. Statlite S de The Lubrizol Corporation. (Mezcla de difenilaminas octiladas, bencenamina, N-fenil-, producto de reacción con 2,4,4-trimetilpenteno, CAS Nº 68411-46-1) 11. Irganox245 de Ciba-Geigy Corp. (Antioxidante fenólico estéricamente bloqueado, etilenbis(oxietilen)bis(3-(5terc-butil-4-hidroxi-m-tolil)propionato CAS Nº 36443-68-2)
Se muestran los resultados de las pruebas de las composiciones anteriores en la siguiente Tabla 3. Tabla 3 -Resultados
- 1
- 2 3 4 5 6 7
- Resistencia a la tracción, mPa (psi) ASTM D412 50,8 cm/min (20"/min) de velocidad de cruceta
- 23.4 (>3400) 27.9 (4040) 28.4 (4120) - 10 (1450) 10 (1450) 24.1 (3500)
- UL 94 a 1,905 mm (75 milipulgadas) de grosor
- VO VO ***VO/V2 V2 VO VO V2
- Bajo humo
- sí * * ** no ** sí
- IOL
- >30 32 33 - 37 37 22
- *no estudiado, pero el ejemplo 1 es representativo de los ejemplos 2 y 3, por lo que se esperan bajas propiedades de humo **no estudiado ***95% del tiempo para obtener un VO
10 Los resultados de las pruebas demuestran que los ejemplos 1, 2 y 3 de la invención tienen propiedades de bajo humo y buen IOL y VO sin goteo y una resistencia a la tracción muy mejorada. El ejemplo comparativo 7 tiene una buena resistencia a la tracción, pero una valoración V2 y un IOL de 22. Por lo tanto, los compuestos de TPU pirorretardantes de la presente invención son inesperadamente mejores para aplicaciones pirorretardantes, tales
como recubrimiento y/o aislamiento de hilos y cables.
Todos los compuestos exhibían una buena procesabilidad tanto en la producción del polímero de TPU como en la extrusión del compuesto en forma de lámina.
5 Se hicieron construcciones de hilos y cables extruyendo la composición de TPU del ejemplo 1 y del ejemplo comparativo 7 sobre un haz de conductores aislados para formar un recubrimiento alrededor de los conductores aislados según la Figura 1 que se dará más adelante.
10 Tabla 4: Detalles de los componentes de los cables en la Figura 1
- Nº en la Figura
- Componentes del cable
- 1
- 18AWG (41/30) Cobre chapado en estaño, 0,010" Aislamiento de polietileno (Dow DFDB 6005 NT), DE nominal: 1,68 mm (0,066")
- 2
- Ligante de cinta no tejida
- 3
- Uno de los siguientes TPU del Ejemplo 1 TPU del Ejemplo 7
Se estudiaron las muestras de cables construidas según la Figura 1 y la Tabla 4 según la prueba de llama de cables VW-1. La prueba de llama VW-1 es una prueba de hilo vertical y es una prueba a pequeña escala realizada sobre un
15 único cable/hilo. En la prueba estándar, la llama de la prueba debe ser nominalmente de 125 mm de altura y debe producir calor a un índice nominal de 500 W. El período entre aplicaciones debe ser de 15 s donde la llama del espécimen cesa en 15 s o menos tiempo, o la duración de la llama del espécimen donde la llama del espécimen persiste más de 15 s. Se estudiaron el ejemplo 1 y el ejemplo comparativo 7 mediante la prueba de llama VW-1.
20 La Tabla 5 muestra los resultados de la prueba de llama de cables VW-1. Se registran los tiempos de combustión en segundos (s). Se puede ver que el cable recubierto con el ejemplo comparativo 7 no logra pasar la prueba VW-1, ya que las muestras de cable continúan ardiendo más de 60 s. Los recubrimientos de cable hechos con los materiales de TPU de la presente invención, el ejemplo 1, pasaron la prueba de llama de cables VW-1 a ambos grosores. Los tiempos de combustión tras cada aplicación de llama fueron muy bajos, la marca indicadora estaba sin
25 chamuscar/quemar y no se observaron goteos de llama.
Tabla 5: Resultados de la prueba de llama de cables VW-1
- Material del recubrimiento
- Ejemplo 7 Ejemplo 1
- Grosor del recubrimiento
- 30 milip.* 60 milip.* 30 milip.* 60 milip.*
- Muestra 1
- Combustión 1 0 1 52 61 39 1 1 16 13 7 1 1 2 0 1 2 6 2 2 2
- Combustión 2
- Combustión 3
- Combustión 4
- Combustión 5
- Muestra 2
- Combustión 1 1 1 56 97 0 1 2 2 16 11 1 1 13 1 1 1 17 6 4 2
- Combustión 2
- Combustión 3
- Combustión 4
- Combustión 5
- Muestra 3
- Combustión 1 0 1 45 145 0 1 1 3 29 1 0 5 15 3 8 1 2 1 0 0
- Combustión 2
- Combustión 3
- Combustión 4
- Combustión 5
- % de marca indicadora quemada
- Muestra 1 0 0 0 25 0 0 0 0 0 0 0 0
- Muestra 2
- Muestra 3
- Ignición del algodón S/N
- Muestra 1 n n n n n n n n n n n n
- Muestra 2
- Muestra 3
- Pasa/fracasa
- Muestra 1 F F F F P P P P P P P P
- Muestra 2
- Muestra 3
- *Conversión: 1 milipulgada = 25,4 m
Los cables hechos con los compuestos de la invención demostraron un bajo tiempo de combustión, una marca indicadora no chamuscada y ningún goteo de llama.
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-
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