PL234489B1 - Kompozytowa mieszanka ceramizująca - Google Patents
Kompozytowa mieszanka ceramizująca Download PDFInfo
- Publication number
- PL234489B1 PL234489B1 PL418178A PL41817816A PL234489B1 PL 234489 B1 PL234489 B1 PL 234489B1 PL 418178 A PL418178 A PL 418178A PL 41817816 A PL41817816 A PL 41817816A PL 234489 B1 PL234489 B1 PL 234489B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- ceramizing
- composite
- oxide
- mixture
- eva
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 109
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 67
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 33
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 30
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 28
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 27
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 claims description 16
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229920001054 Poly(ethylene‐co‐vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 13
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 13
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 12
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 10
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 9
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 9
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920010126 Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) Polymers 0.000 claims description 7
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920000092 linear low density polyethylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004707 linear low-density polyethylene Substances 0.000 claims description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- YQEMORVAKMFKLG-UHFFFAOYSA-N glycerine monostearate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC(CO)CO YQEMORVAKMFKLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- SVUQHVRAGMNPLW-UHFFFAOYSA-N glycerol monostearate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO SVUQHVRAGMNPLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 5
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 5
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FZFYOUJTOSBFPQ-UHFFFAOYSA-M dipotassium;hydroxide Chemical compound [OH-].[K+].[K+] FZFYOUJTOSBFPQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 13
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 13
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 13
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000002468 ceramisation Methods 0.000 description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- -1 zinc borates Chemical class 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 7
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 6
- BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N trizinc;diborate Chemical class [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 5
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 4
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 4
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 4
- DXZMANYCMVCPIM-UHFFFAOYSA-L zinc;diethylphosphinate Chemical compound [Zn+2].CCP([O-])(=O)CC.CCP([O-])(=O)CC DXZMANYCMVCPIM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101100477512 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) shf1 gene Proteins 0.000 description 3
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940024548 aluminum oxide Drugs 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N Hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- 229920000388 Polyphosphate Polymers 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000005337 ground glass Substances 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 2
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 239000001205 polyphosphate Substances 0.000 description 2
- 235000011176 polyphosphates Nutrition 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- 239000004114 Ammonium polyphosphate Substances 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical class [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WCMHZFHLWGFVCQ-UHFFFAOYSA-N [Ba].[Mn] Chemical compound [Ba].[Mn] WCMHZFHLWGFVCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N [N].[P] Chemical compound [N].[P] YUWBVKYVJWNVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000287 alkaline earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N aluminum;trihydroxy(trihydroxysilyloxy)silane;hydrate Chemical compound O.[Al].[Al].O[Si](O)(O)O[Si](O)(O)O HPTYUNKZVDYXLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001276 ammonium polyphosphate Polymers 0.000 description 1
- 235000019826 ammonium polyphosphate Nutrition 0.000 description 1
- BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N antipyrene Natural products C1=CC=C2C=CC3=CC=CC4=CC=C1C2=C43 BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QLULGSLAHXLKSR-UHFFFAOYSA-N azane;phosphane Chemical class N.P QLULGSLAHXLKSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000013043 chemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006226 ethylene-acrylic acid Polymers 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052621 halloysite Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- BICAGYDGRXJYGD-UHFFFAOYSA-N hydrobromide;hydrochloride Chemical compound Cl.Br BICAGYDGRXJYGD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000042 hydrogen bromide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010952 in-situ formation Methods 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005684 linear copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960000869 magnesium oxide Drugs 0.000 description 1
- 229940091250 magnesium supplement Drugs 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000005078 molybdenum compound Substances 0.000 description 1
- 150000002752 molybdenum compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Chemical class 0.000 description 1
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N potassium monoxide Inorganic materials [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- GZCWPZJOEIAXRU-UHFFFAOYSA-N tin zinc Chemical class [Zn].[Sn] GZCWPZJOEIAXRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000723 toxicological property Toxicity 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest kompozytowa mieszanka ceramizująca, do stosowania w szczególności jako ogniochronna osłonka na przewody elektryczne.
Tworzywa sztuczne, ze względu na stosunkowo niewielki ciężar właściwy, odporność na działanie czynników chemicznych oraz dobre właściwości fizykochemiczne, a także możliwość przetwórstwa, są szeroko stosowane w wielu gałęziach przemysłu, gdzie zastępują materiały nie-polimerowe takie jak metale, ceramikę czy drewno.
Wadą niektórych tworzyw sztucznych, w tym w szczególności tworzyw termoplastycznych jest natomiast stosunkowo niska odporność na działanie wysokich temperatur. Niektóre tworzywa sztuczne ulegają degradacji lub upłynnieniu, nawet w temperaturach poniżej 400°C, a zatem stwarzają zagrożenie w warunkach pożaru.
W celu ograniczenia palności, do tworzyw sztucznych wprowadza się różnego rodzaju dodatki antypirenowe, którymi są między innymi różnego rodzaju związki chloru lub bromu, zwane także uniepalniaczami halogenowymi. Zaletą antypirenów halogenowych jest niska cena, natomiast wadą jest wytwarzanie w warunkach pożaru chlorowodoru lub bromowodoru, które są drażniące dla ludzi mających kontakt z oparami w przypadku zapalenia tworzywa. Dodatkowo, chlorowodór oraz bromowodór są korozyjne zarówno dla urządzeń, jak i instalacji znajdujących się w strefie pożaru.
Znane są ponadto antypireny fosforowo-azotowe do których należą między innymi związki z grupy amonowych pochodnych fosforowych w tym: polifosforan amonu) i polifosforan melaminy), które mogą działać samodzielnie lub też być częścią systemów pęczniejących.
Innymi znanymi środkami antypirenowymi są związki nieorganiczne: wodorotlenek glinu (Ag(OH)3) (ATH) oraz wodorotlenek magnezu (Mg(OH)2) (MDH). Zaletą tych antypirenów jest brak toksyczności oraz ograniczona dymotwórczość, a także brak wytwarzania się w trakcie pożaru gazów korozyjnych. Wadą ATH oraz MDH jest natomiast konieczność wprowadzania tych związków do tworzyw w dużej ilości w celu uzyskania oczekiwanego stopnia uniepalnienia, co z kolei wpływa na pogorszenie niektórych właściwości przetwórczych oraz użytkowych tworzywa. W związku z tym, opracowuje się mieszanki o działaniu synergetycznym, zawierające poza ATH czy MDH rożnego rodzaju dodatki, umożliwiające ograniczenie zawartości dodatku wodorotlenku glinu czy magnezu do tworzywa, zapewniając tym samym poprawę jego właściwości fizyko-chemicznych. Związkami stosowanymi w tego typu mieszankach synergicznych z ATH czy MDH są między innymi związki boru, w tym borany cynku, oraz kwasu borowego, a także: związki cynowo-cynkowe, związki silikonowe oraz polifosforan melaminy) i talk.
Znane są ponadto dodatki w formie nanonapełniaczy, pełniących funkcję modyfikatorów niektórych właściwości tworzyw sztucznych, w tym zapewniających zwiększenie odporności tworzywa na ogień. Do materiałów tych zalicza się między innymi montmorylonit, bentonit i haloizyt.
Inną grupę materiałów, zapewniających ograniczenie palności tworzyw sztucznych stanowią kompozytowe mieszanki ceramizujące, które zapewniają bezhalogenowe uniepalnienie tworzywa połączone z efektem ceramizacji. Kompozytowe mieszanki ceramizujące składają się z matrycy polimerowej ze zdyspergowanymi w matrycy napełniaczami nieorganicznymi, zdolnymi do ceramizacji to jest wytworzenia spieku w wyniku odziaływania wysokiej temperatury.
Kompozytowe mieszanki ceramizujące są wykorzystywane między innymi w sektorze budowlanym, co związane jest z wymaganiami palnościowymi dotyczącymi materiałów budowlanych w tym: zapewnienia bezpieczeństwa ludziom, umożliwienia skutecznej ewakuacji oraz zmniejszenia prędkości rozprzestrzeniania się pożaru w budynku, gdzie rozprzestrzenia się różnymi drogami, poprzez wykorzystanie wszystkich dostępnych materiałów palnych. Szybkość rozwoju pożaru wpływa zatem na wielkość powstałych strat materialnych oraz na zagrożenie dla przebywających w budynku osób.
Typowo, budynki wyposażone są w instalacje elektryczne, zasilające urządzenia zainstalowane w budynku w energię elektryczną, a także zapewniające komunikację pomiędzy tymi urządzeniami. Kable elektryczne zasilania oraz kable sterujące i komunikacyjne stanowią 31 grupę wyrobów budowlanych wymienioną w załączniku IV do rozporządzenia CPR (z ang. Construction Products Regulation) - stanowiącego Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady UE nr 305/2011, ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych. Zgodnie z rozporządzeniem CPR, przewody elektryczne muszą spełniać wymagania palnościowe określone normą PN-EN 13501-6, która zawiera 7 Euroklas charakteryzujących kable elektryczne wraz z kryteriami dodatkowymi uwzględniającymi wydzielanie dymu oraz występowanie płonących kropli.
PL 234 489 B1
Zgodnie z obowiązującą Dyrektywą CPR, szczególne wymagania stawiane są kablom elektroenergetycznym w obiektach o podwyższonych wymaganiach przeciwpożarowych, w których występują duże skupiska ludzi oraz koncentracja dóbr kulturalnych i materialnych o znacznej wartości, takich jak: szkoły, szpitale, centra handlowe, porty lotnicze, hotele, tunele podziemne, wielokondygnacyjne budynki mieszkalne, stacje kolei podziemnych, garaże podziemne, hale sportowo-widowiskowe, stadiony, kina, teatry, muzea, biurowce oraz kompleksy przemysłowe.
Wymogi podwyższonej ognioodporności stawiane są także kablom stosowanym w pojazdach taboru szynowego oraz komunikacji miejskiej. Kryteria te spełniają przewody i kable bezhalogenowe nierozprzestrzeniające płomienia oraz kable bezhalogenowe ognioodporne. Kable bezhalogenowe nie rozprzestrzeniające płomienia podczas pożaru nie emitują toksycznych, korozyjnych gazów oraz gęstych dymów, mają właściwości samo gasnące, jednak w warunkach pożaru nie zapewniają dopływu energii elektrycznej, izolacja i powłoka kabla ulega spaleniu nie zachowując swojej funkcji. Natomiast bezhalogenowe kable ognioodporne, oprócz zalet kabli nie rozprzestrzeniających płomienia, zapewniają dopływ energii elektrycznej do urządzeń, których działanie w warunkach pożaru jest niezbędne do prowadzenia szybkiej, bezpiecznej akcji ratunkowej. Do przewodów tego typu zalicza się między innymi: obwody oświetlenia awaryjnego, wyciągi dymu, klimatyzacja, systemy alarmowe, systemy sygnalizacyjne, systemy kontrolne, systemy sterujące, windy osobowe, pompy wody gaszącej, urządzenia wytwarzające kurtynę wodną. Kable tego typu zwane są także kablami bezpieczeństwa ponieważ kable te utrzymują swoją funkcję w warunkach działania ognia przez określony czas, to jest co najmniej 3 godziny w temperaturze 750°C.
W związku ze szkodliwym działaniem halogenowych dodatków antypirenowych do tworzyw sztucznych, ogranicza się zastosowanie poli(chlorku winylu) (PCV) jako tworzywa powłokowego na przewody elektryczne. PCV zastępuje się natomiast kompozytowymi mieszkankami ceramizującymi na bazie tworzyw poliolefinowych, takich jak sieciowane kauczuki silikonowe.
Zasada działania kompozytowych mieszanek ceramizujących o właściwościach uniepalnienia tworzywa polega na wytworzeniu pod wpływem ognia i/lub wysokiej temperatury w polimerowej matrycy litego, twardego spieku ceramicznego, który zapewnia ochronę przed dyfuzją ciepła oraz tlenu w głąb kompozytu, hamuje procesy dalszego termicznego rozkładu matrycy polimerowej, a jednocześnie znacząco ogranicza dyfuzję szkodliwych i/lub toksycznych produktów rozkładu matrycy polimerowej do strefy spalania, obniżając tym samym palność tworzywa a także emisję lotnych produktów spalania.
Wytworzony spiek ceramiczny eliminuje powstawanie podczas pożaru kapiących, płonących kropli tworzywa zwłaszcza z takich elementów jak sufity, framugi okien i drzwi, co znacznie poprawia efektywną ewakuację osób z miejsca pożaru. Po wytworzeniu spieku, przewód elektryczny osłonięty matrycą polimerową zachowuje funkcję przesyłania energii elektrycznej, w tym także do kluczowych urządzeń akcji ratowniczej, przez określony czas trwania pożaru.
Kompozytowe mieszanki ceramizujące typowo zawierają polimerową matrycę na bazie kauczuków silikonowych, ze względu na ich wysoką stabilność termiczną, oraz zdolność tworzenia krzemionki amorficznej w trakcie spalania. Powstająca krzemionka amorficzna nie występuje w litej postaci, lecz w formie pyłu o małej barierowości, który może być łatwo usunięty z powierzchni przez działanie strumieni gazów w obszarze palenia. Kompozytowe mieszanki ceramizujące poza fazą ciągłą zawierają także napełniacze mineralne, które w warunkach podwyższonej temperatury (pożaru) biorą aktywny udział w specyficznych reakcjach z produktami degradacji łańcucha polimerowego, w tym także z powstającą krzemionką.
Znane są ponadto kompozytowe mieszanki ceramizujące zawierające inne niż kauczuk silikonowy tworzywa sztuczne, co jest możliwe dzięki wprowadzeniu do matrycy polimerowej odpowiedniej ilości niskotopliwych topników, tzw. fryt szklanych i/lub napełniaczy mineralnych, których cząstki mogą spiekać się w wysokiej temperaturze. W przypadku tego typu mieszanek ceramizujących matryca polimerowa nie dostarcza składników do wytworzenia spieku ceramicznego, ponieważ podczas działania wysokiej temperatury i/lub ognia ulega częściowej lub całkowitej termicznej destrukcji.
Efekt częściowej ceramizacji obserwuje się w przypadku klasycznych bezhalogenowych tworzyw termoplastycznych, na przykład opartych na matrycy PE i EVA stosowanych na powłoki kabli nie rozprzestrzeniających płomienia, zawierających jako fazę rozproszoną mineralne napełniacze typu wodorotlenku glinu (ATH) czy wodorotlenku magnezu (MDH). Mechanizm prowadzący do uformowania się barierowej zgorzeliny na powierzchni tego typu kompozytów opiera się na kondensacji grup hydroksylowych obecnych w ATH czy MDH i wytworzeniu mostków tlenowych pomiędzy poszczególnymi cząstkami napełniacza. Tak powstała zgorzelina nie posiada jednak dużej wytrzymałości mechanicznej.
PL 234 489 B1
W publikacji „Effect of zinc borate on flammability/thermal properties of ethylene vinyl acetate filled with metal hydroxides” (Maziyar Sabet; Azman Hassan; Chantara Thevy Ratnam, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 32(15), str. 1122-1128, sierpień 2013), opisano kompozyty ceramizujące zawierające jako mineralne napełniacze obok ATH i MDH dodatkowo: kaolin, talk, kredę, mikę, związki molibdenu, boran cynku. Zastosowane dodatki poprawiły odporność kompozytów na ogień, przy czym najtwardszą zgorzelinę uzyskano dla związków molibdenu i boranu cynku.
Znane są ponadto kompozytowe mieszanki ceramizujące zapewniające uzyskanie zgorzeliny o podwyższonej barierowości z zastosowaniem warstwowych glinokrzemianów, które posiadają wysoką wartość współczynnika kształtu i łatwo ulegają modyfikacji powierzchniowej ułatwiającej następnie ich zdyspergowanie w matrycy polimerowej.
Przykładowo, w publikacji “Contribution of Nanoclays to the Flame Retardancy of Polyethylene Based Cable Insulation Materials with Aluminum Hydroxide and Zinc Borate” (C. Kaynak, E. Ibibikcan, Journal of Fire Sciences; 32 (2), str. 121-144, Marzec 2014) opisano tworzenie trwałej zgorzeliny w kompozytach stosowanych na osłony kabli, zawierających polietylen niskiej gęstości (LDPE) i kopolimer: poli(etylen-co-octan winylu) (EVA) jako bazę polimerową oraz ATH i boran cynku jako układ uniepalniający i dodatkowo modyfikowany powierzchniowo montmorylonit.
Niemniej jednak, pomimo opracowanych układów uniepalniających, w kompozytach na bazie organicznej matrycy i nieorganicznych napełniaczy powstanie pod wpływem ognia i/lub temperatury zgorzeliny o dostatecznej wytrzymałości pozostaje nadal ograniczone. W warunkach wystarczająco wysokiej temperatury i dostępu tlenu, powstające podczas pożaru produkty gazowe z wypalania resztek matrycy polimerowej uwięzionej w zgorzelinie powodują jej rozrywanie, a następnie całkowitą destrukcję.
Pomimo częściowej ceramizacji, mieszanki tego typu stosuje się między innymi na powłoki i izolacje bezhalogenowych kabli nierozprzestrzeniających płomienia spełniające wymagania dyrektywy CPR.
Kable ogniotrwałe, oprócz wymagań bezhalogenowości i nierozprzestrzeniania płomienia, muszą spełnić dodatkowe kryteria związane z zachowaniem integralności obwodu elektrycznego przez określony czas w warunkach pożaru. Z punktu widzenia materiałów użytych do budowy tego typu kabli, zwłaszcza powłok, istotne jest zastosowanie mieszanek ceramizujących, które w warunkach pożaru utworzą wokół przewodu lity, twardy spiek, odporny na wysoką temperaturę i zewnętrzne obciążenia mechaniczne, przykładowo strumień wody używany do gaszenia pożaru. Tego typu spieki powstają w kompozytach zawierających w matrycy polimerowej niskotopliwe szkliwa tlenkowe, tzw. fryty szklane.
Fryty szklane to drobno zmielone szkło, którego wielkość ziaren może wynosić od 0,4:200 μm. W skład fryty mogą wchodzić różne tlenki, przykładowo: Na2O, K2O, B2O3, PbO, CaO, AbO3, SiO2, BaO, ZnO, MgO, Li2O, ZrO2, MnO2. Odpowiedni dobór tlenków pozwala uzyskać fryty o rożnych temperaturach mięknięcia i spiekania. Z punktu widzenia mieszanek ceramizujących pożądanym jest zastosowanie fryt o stosunkowo niskiej temperaturze mięknięcia i spiekana, tak aby ceramiczny spiek zaczął tworzyć się jeszcze przed wypaleniem matrycy polimerowej. Stwarza to konieczność stosowania tlenków metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych obniżających wprawdzie temperaturę mięknięcia fryty, ale cechujących się dużą higroskopijnością, co wiąże się z suszeniem materiału przed przetwórstwem i może wpływać na obniżenie niektórych parametrów samego tworzywa. Dodatkowo istotnym jest zapewnienie odpowiedniego uziarnienia i monodyspersyjności proszku fryty dla pomyślnej realizacji procesu spiekania prowadzącego do uzyskania spieku ceramicznego o odpowiedniej odporności mechanicznej. Im większe rozdrobnienie fryty tym lepsza odporność mechaniczna spieku, dlatego w mieszankach ceramizujących pożądanym jest aby wielkość ziaren fryty była rzędu d90< 1,2 μm.
W publikacji „Ceramifying Fire-Resistant Polyethylene Composites” (Wang T., Shao H., Zhang Q., Adv Comp Lett 2010, 19, 175) opisano właściwości termiczne, palność, stabilność wymiarową po obróbce cieplnej i odporność na szoki termiczne, kompozytów ceramizujących bazujących na matrycy z liniowego polietylenu o niskiej gęstości (LLDPE) zawierających jako topnik frytę szklaną (wytworzoną z CaCO3, SiO2 MgO, B(OH)3 i ZnO) oraz zmielone włókno szklane typu E.
Wadą zastosowania fryt szklanych jest ich wysoka cena, wynikająca ze specyficznych operacji rozdrabniania oraz konieczność wprowadzania dużej ilości tego materiału do matrycy polimerowej aby uzyskać efekt ceramizacji, co istotnie wpływa na pogorszenie nie tylko warunków przetwórstwa, ale również pogorszenie właściwości mechanicznych tworzywa, zwłaszcza drastyczną utratę elastyczności.
Jednym z wymogą stawianych kompozytowym mieszankom ceramizującym jest niska temperatura mięknięcia, tak aby zwilżanie cząstek napełniaczy przez frytę następowało już w pierwszych etapach pożaru rozpoczynając etap ceramizacji.
PL 234 489 B1
Fryty o najniższych temperaturach topnienia uzyskuje się poprzez zastosowanie w kompozycji tlenkowej tlenku ołowiu (PbO), który jest jednak związkiem toksycznym i nie jest pożądane, aby był składnikiem powłok tak zwanych „kabli bezpieczeństwa”.
Ponadto, ze względów związanych z barwieniem powłok kabli według odpowiednich oznaczeń, wskazane jest unikanie w kompozycji tlenkowej barwnych tlenków, przykładowo tlenku manganu, które później trudno jest przebarwić na pożądany kolor.
Wskazanym jest natomiast, aby mieszanka ceramizująca zawierała również uniepalniacze bezhalogenowe typu wodorotlenku glinu czy wodorotlenku magnezu, dla których dehydratacja zachodzi w temperaturach niższych niż temperatura całkowitej degradacji matrycy polimerowej i mięknięcia fryty szklanej.
Dodatkowo, kompozytowe mieszanki ceramizujące powinny spełniać określone normy przedmiotowe w zakresie właściwości mechanicznych: przed i po starzeniu w różnych środowiskach przykładowo: woda, ozon, rozpuszczalniki organiczne, kwasy czy zasady, a także odporności na niskie i wysokie temperatury, właściwości elektryczne czy toksykologiczne. Spełnienie uregulowań normatywnych przez mieszanki ceramizujące zapewnia prawidłową pracę kabla w normalnych warunkach eksploatacji. Zbiór norm IEC 60811 (EN 60811) zawiera, w poszczególnych częściach, metodykę wielu kluczowych badań dla materiałów niemetalowych stosowanych w kablach oraz przewodach elektrycznych i światłowodowych. Typowo stosowanymi normami zawierającymi wymagana dla bezhalogenowych mieszanek termoplastycznych na powłoki i izolacje kabli są: DIN VDE 0276-604 dla HM4, DIN VDE 0250-214 dla HM2, BS 7655 dla LTS1, LTS2, LTS3, LTS4, EN 50363 dla TM7, TI6, TI7, IEC 60092-359 dla SHF1, gdzie obok podstawowych właściwości przywołane są również wymagania pod kątem spełnienia dyrektywy CPR: ilość wydzielonego dymu i maksymalna zawartość halogenowodorów.
Ponadto, także z literatury patentowej znane są różnego rodzaju kompozytowe mieszanki ceramizujące.
Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US20060068201 znana jest kompozytowa mieszanka ceramizująca zawierająca jako fazę ciągłą organiczny polimer termoplastyczny wybrany z grupy polimerów: olefinowych, winylowych, akrylowych oraz kopolimeru etylenu i octanu winylu (EVA) w ilości od 15 do 75% wag. Faza ciągła mieszanki ceramizującej zawiera ponadto polimer silikonowy w ilości co najmniej 15% wag. Mieszanka zawiera ponadto wypełniacze nieorganiczne: mikę oraz frytę szklaną składającą się z tlenków nieorganicznych: krzemu, glinu, wapnia, manganu baru oraz cynku, w ilości nie mniejszej niż 15% wag. a także talk w ilości od 14 do 52% wag. Własności ceramizujące uzyskuje się przy zastosowaniu PE z dodatkiem polimeru silikonowego jako składnika ułatwiającego proces ceramizacji, co powoduje wzrost ceny mieszanki.
Z międzynarodowego zgłoszenia patentowego WO2016038427 znana jest ponadto kompozytowa mieszanka ceramizująca zawierająca jako fazę ciągłą: kopolimer poli(etylen-co-octan winylu) (EVA) w ilości nie mniejszej niż 60% wag. w odniesieniu do zawartości fazy ciągłej. Jako wypełniacze organiczne mieszanka zawiera natomiast: krzemionkę amorficzną w ilości nie mniejszej niż 25% wag. kompozytowej mieszanki, tlenki alkaiczne w ilości nie mniejszej niż 3% wag, czynnik stabilizujący: MgO, CaO, PbO, B2O3 w ilości od 5 do 15% wag. kompozytowej mieszanki oraz do 5% wag. wodorotlenku magnezu lub glinu. Taka mieszanka w niektórych przykładach wykonania nie spełnia jednak wymagań dotyczących integralności powłoki w procesie spalania w temperaturze 1000°C lub wymagań mechanicznych dotyczących wydłużenia wg HM2/ SHF1.
Ponadto, z europejskiego zgłoszenia patentowego EP2879135 znana jest kompozytowa mieszanka ceramizująca do stosowania jako osłona na przewody elektryczne, zawierająca jako fazę ciągłą mieszankę liniowego polietylenu o niskiej gęstości (LLDPE), kopolimeru etylenowo-octanowy oraz terpolimeru etylenowo-propylenow-dienowego (EPDM). Jako dodatek nieorganiczny mieszanka zawiera: krzemionkę oraz polimer nieorganiczny z grupy poliorganosiloksanów.
Z patentu amerykańskiego US517396 znana jest natomiast kompozytowa mieszanka ceramizująca zawierająca w składzie nieorganiczny tlenek topiący się w temperaturze 350°C to jest tlenek boru, potasu lub ołowiu, tlenek nieorganiczny krystalizujący w temperaturze 650°C oraz materiał polimerowy wybrany z grupy składającej się z: polietylenu (PE), polipropylenu (PP), EPDM, kwasu akrylowego oraz octanu winylu.
Dodatkowo, z międzynarodowego zgłoszenia patentowego W09843251 znana jest kompozytowa mieszanka ceramizująca zawierająca gumę silikonową oraz wypełniacze nieorganiczne, którymi są tlenki: glinu, magnezu, boru, wapnia, strontu, baru, potasu, litu. Mieszanka zawiera ponadto szkło wodne oraz szkło potasowe.
PL 234 489 B1
Z przytoczonych powyżej publikacji wynika, iż skład kompozytowych mieszanek ceramizujących podlega ciągłym modyfikacjom oraz jest przedmiotem wielu prac badawczych, obejmujących zastosowanie w mieszankach ceramizujących wypełniaczy wpływających na poprawę właściwości fizycznych, mechanicznych oraz termicznych tego typu mieszanek, a także parametrów powstającej w wyniku pożaru lub odziaływania wysokiej temperatury zgorzeliny.
Celowym byłoby zatem opracowanie kompozytowej mieszanki ceramizującej wykazującej dobre właściwości przetwórcze oraz użytkowe, a także właściwości zgorzeliny wytwarzającej się w wyniku pożaru lub odziaływania na mieszankę podwyższonej temperatury, z jednoczesnym zachowaniem niskich kosztów wytworzenia kompozytowej mieszanki ceramizującej.
Przedmiotem wynalazku jest kompozytowa mieszanka ceramizująca, zawierająca: matrycę polimerową na bazie liniowego polietylenu o niskiej gęstości (LLDPE) oraz kopolimeru: poli(etylenu-co-octanu winylu) (EVA) oraz fazę rozproszoną w polimerowej matrycy zawierającą: frytę szklaną zawierającą: tlenek wapnia (CaO), tlenek potasu (K2O), tlenek sodu (Na2O), tlenek glinu (AI2O3), tlenek krzemu (SiO)2, tlenek baru (BaO), tlenek cynku (ZnO), oraz tlenek boru (B2O3) oraz napełniacze mineralne wybrane z grupy składającej się z wodorotlenku glinu (ATH), wodorotlenku magnezu (MDH), talku, kredy oraz krzemionki. Mieszanka charakteryzuje się tym, że jako składniki matrycy polimerowej zawiera ponadto: poli(etylen-co-octan winylu) szczepiony bezwodnikiem maleinowym (EVA-g-MAH) oraz co najmniej jeden środek wspomagający przetwórstwo wybrany z grupy składającej się z: mieszaniny kwasów tłuszczowych oraz monostearynianu gliceryny (GMS); przy czym stosunek wagowy składników kom pozytowej mieszanki ceramizującej wynosi odpowiednio: od 5 do 15 LLDPE: od 20 do 35 EVA: od 50 do 70 fryta szklana i napełniacze mineralne: od 2 do 10 EVA-g-MAH: od 1 do 5 GMS; przy jednoczesnym zachowaniu stosunku wagowego składników fryty szklanej i napełniaczy mineralnych wynoszącego odpowiednio: od 0,5 do 2 fryta szklana: od 0,5 do 1,5 ATH: od 0,5 do 1,5 MDH: od 0 do 1 talk: od 0 do 1 kreda: od 0,5 do 1,5 krzemionka.
Korzystnie, mieszanka zawiera frytę szklaną o wielkości uziarnienia składników nie większej niż 30 μm.
Korzystnie, mieszanka zawiera napełniacze mineralne o wielkości uziarnienia nie większej niż 30 μm.
Przedmiot wynalazku przedstawiono poniżej w przykładach wykonania i za pomocą rysunku, na którym,
Fig. 1A-1D przedstawia tabele zestawiające wymagania dla bezhalogenowych tworzyw termoplastycznych stosowanych jako powłoki przewodów elektrycznych do 1kV;
Fig. 2 przedstawia tabelę, w której zestawiono wyniki testów przeprowadzonych dla mieszanki kompozytowej według pierwszego przykładu wykonania według odpowiednich norm;
Fig. 3 przedstawia tabelę, w której zestawiono wyniki testów przeprowadzonych dla mieszanki kompozytowej według drugiego przykładu wykonania według odpowiednich norm.
Kompozytowa mieszanka ceramizująca według wynalazku jest mieszanką bezhalogenową, która może być w szczególności stosowana jako materiał na osłonki izolacyjne przewodów elektrycznych. Kompozytowa mieszanka ceramizująca spełnia wymagania obowiązujących norm dla bezhalogenowych tworzyw termoplastycznych stosowanych na powłoki oraz izolacje kabli, w tym także wymagania dyrektywy CPR.
Kompozytowa mieszanka ceramizująca zawiera:
- fazę ciągła będącą matrycą polimerową zawierającą: liniowy polietylen o niskiej gęstości (LLDPE) oraz kopolimer: poli(etylen-co-octan winylu) oraz
- fazę rozproszoną w matrycy polimerowej zawierającą:
- frytę szklaną zawierającą: tlenek wapnia (CaO), tlenek potasu (K2O), tlenek sodu (Na2O), tlenek glinu (AI2O3), tlenek krzemu (SiO)2, tlenek baru (BaO), tlenek cynku (ZnO), oraz tlenek (B2O3) o temperaturze mięknięcia w zakresie od 450-700°C oraz uziarnieniu w zakresie od 0,1-30 μm; oraz
- napełniacze mineralne: wodorotlenek glinu (AI(OH)3) (zwany także ATH), wodorotlenek magnezu (Mg(OH)2) (znany także MDH), talk, kredę oraz krzemionkę, o uziarnieniu w zakresie 0,1-30 μm;
- kopolimer: poli(etylen-co-octan winylu) szczepiony bezwodnikiem maleinowym (EVA-g-MAH); oraz
- co najmniej jeden środek wspomagający przetwórstwo wybrany z grupy składającej się z: mieszaniny kwasów tłuszczowych oraz monostearynian gliceryny (GMS);
PL 234 489 B1 przy zachowaniu stosunku wagowanego składników kompozytowej mieszanki ceramizującej LLDPE : EVA : fryta szklana i napełniacze mineralne : EVA-g-MAH : GMS wynoszącego odpowiednio: od 5 do 15 LLDPE : od 20 do 35 EVA : od 50 do 70 fryta szklana i napełniacze mineralne : od 2 do 10 EVA-g-MAH : od 1 do 5 GMS oraz przy jednoczesnym zachowaniu stosunku: fryta szklana : wodorotlenek glinu (ATH) : wodorotlenek magnezu (MDH) : talk : kreda : krzemionka wynoszącego odpowiednio: od 0,5 do 2 fryta szkl ana : od 0,5 do 1,5 ATH : od 0,5 do 1,5 MDH : od 0 do 1 talk : od 0 do 1 kreda : od 0,5 do 1,5 krzemionka.
Kompozytowa mieszanka ceramizująca nie zawiera w składzie matrycy polimerowej polimerów z grupy kauczuków silikonowych, co zapewniło obniżenie kosztów wytworzenia produktu. Kompozycja zawiera natomiast tańsze polimery: LLDPE oraz EVA oraz środki antypirenowe: ATH oraz MDH, przy jednoczesnym uzyskaniu dobrych parametrów przetwórczych oraz użytkowych uzyskanej kompozytowej mieszanki ceramizującej.
Kompozytowa mieszanka ceramizująca wykazuje dobre właściwości mechaniczne w zakresie wydłużenia oraz naprężenia oraz ma zgodne z obowiązującymi normami wyniki starzenia w wodzie oraz w oleju, co jest związane z zastosowaną zawartością LLDPE w mieszance.
Zastosowanie kopolimeru: poli(etylen-co-octan winylu) szczepionego bezwodnikiem maleinowym (EVA-g-MAH) w stosunku wagowym wynoszącym od 2 do 10 zapewnia poprawę dyspersji składników antypirenowych ATH oraz MDH w kompozytowej mieszance ceramizującej, co zapewnia tworzenie się in situ Al2O3 i MgO, które wraz z frytą promują ceramizację w trakcie pożaru lub odziaływania na mieszankę wysokiej temperatury.
ATH wprowadzony do kompozycji w opisanym powyżej stosunku wagowym, zapewnia obniżenie temperatury w której rozpoczyna się proces ceramizacji mieszanki wynoszącej 650°C - dla znanych mieszanek zawierających ATH lub MDH; do temperatury wynoszącej 550°C - dla mieszanki według wynalazku.
Zastosowanie dodatku EVA-g-MAH umożliwiło zatem zastosowanie w mieszance jednocześnie ATH oraz MDH stanowiących bezpieczne dodatki antypirenowe, przy jednoczesnej możliwości całkowitej eliminacji ze składu matrycy polimerowej drogich kauczuków silikonowych, które w całości zastąpiono tańszymi polimerami: LLDPE oraz EVA.
Kompozytowa mieszanka ceramizująca zawiera zatem w składzie jednocześnie dwa związki będące promotorami procesu ceramizacji, to jest: ATH oraz MDH, charakteryzuję się obniżoną temperaturą w której rozpoczyna się proces ceramizacji oraz jednocześnie charakteryzuje się lepszymi parametrami użytkowymi, w tym wytrzymałością mechaniczną i lepszymi parametrami starzeniowymi.
Ponadto, zastosowanie fryty szklanej oraz napełniaczy mineralnych: talku oraz kredy, zapewniło obniżenie kosztów wytworzenia kompozytowej mieszanki ceramizującej, w porównaniu do znanych mieszanek ceramizujących na bazie polimerów elastomerów, takich jak kauczuki silikonowe.
W celu oceny właściwości kompozytowej mieszanki ceramizującej o podanym powyżej składzie, wytworzoną mieszankę poddano testom zgodnie z normami dotyczącymi wymagań dla bezhalogenowych tworzyw sztucznych termoplastycznych stosowanych jako powłoki na przewody elektryczne do 1kV. Badania mieszanki ceramizującej przeprowadzono zgodnie z następującymi normami: DIN VDE 0250-214 dla HM2, BS 7655 dla LTS1, LTS2, LTS3, LTS4 i IEC 60092-359 dla SHF1, natomiast na Fig. 1A-1D zestawiono w tabeli wyniki testów. Wyniki testów potwierdziły, iż kompozytowa mieszanka ceramizująca spełnia wymagania dla wszystkich wyżej wymienionych norm.
PPRZYKŁADY WYKONANIA KOMPOZYTOWEJ MIESZANKI CERAMIZAUJĄCEJ:
P r z y k ł a d I
Fazę rozproszoną kompozytowej mieszanki ceramizującej sporządzono poprzez zmieszanie ze sobą następujących komponentów:
- fryta szklana o temperaturze mięknięcia 480°C, rozmiarze ziaren d90 < 4 μm i następującym składzie tlenkowym: 10%CaO, 2%K2O, 24%Na2O, 5%AbO3, 59%SiO2 - fryta szklana stanowiła łącznie 50 części wagowych fazy rozproszonej,
- wodorotlenek glinu o powierzchni właściwej (BET) 2,5 m2/g i wielkości ziaren d90 < 3,5 μm, stanowiący 100 części wagowych fazy rozproszonej,
- talk o powierzchni właściwej (BET) 14 m2/g i wielkości ziaren d90 < 3,5 μm, stanowiący 50 części wagowych fazy rozproszonej,
- kreda o powierzchni właściwej (BET) 10 m2/g i wielkości ziaren d90 < 4 μm stanowiąca 50 części wagowych fazy rozproszonej,
PL 234 489 B1
- amorficzna krzemionka o powierzchni właściwej (BET) 20 m2/g i wielkości ziaren ok. 0,15 μm, stanowiąca 50 części wagowych fazy rozproszonej.
Tak przygotowaną fazę rozproszoną w łącznej ilości wynoszącej 60 części wagowych kompozytowej mieszanki ceramizującej dodano w procesie compoudowania do przygotowanej matrycy polimerowej zawierającej:
- kopolimer poli(etylen-co-octan winylu) (EVA) o zawartości octanu winylu 26-28%, wskaźniku szybkości płynięcia 3-4,5 g/10 min i gęstości 0,95 g/cm3, w ilości 25 części wagowych kompozytowej mieszanki ceramizującej;
- liniowy polietylen o małej gęstości (LLDPE) o wskaźniku płynięcia 1-2 g/10 min i gęstości 0,92 g/cm3, w ilości 9 części wagowych kompozytowej mieszanki ceramizującej, oraz zawierającej:
- kopolimer poli(etylen-co-octan winylu) szczepiony bezwodnikiem maleinowym (EVA-g-MAH) o wskaźniku płynięcia 1,5 g/10 min i gęstości 0,96 g/cm3 w ilości 4 części wagowe kompozytowej mieszanki ceramizującej;
- mieszaninę kwasów tłuszczowych o gęstości 0,96 g/cm3, w ilości 1,5 części wagowych kompozytowej mieszanki ceramizującej;
- monostearynian gliceryny w ilości 0,5 części wagowych kompozytowej mieszanki ceramizującej.
Uzyskaną mieszankę ceramizującą poddano testom zgodnie z normą DIN VDE 0250-214, których wyniki zestawiono w tabeli na Fig. 2. Wyniki testów potwierdziły zgodność parametrów uzyskanej kompozycji z normą DIN VDE 0250-214.
P r z y k ł a d II
Fazę rozproszoną kompozytowej mieszanki ceramizującej sporządzono poprzez zmieszanie ze sobą następujących komponentów:
- fryta szklana o temperaturze mięknięcia 510°C, rozmiarze ziaren d90 < 4 μm i składzie tlenkowym: 10%BaO, 3%CaO, 5%Na2O, 4%ZnO, 5%AbO3, 13%B2O3, 45%SiO2, 15%MnO2 - stanowiąca łącznie 100 części wagowych fazy rozproszonej;
- wodorotlenek glinu o powierzchni właściwej (BET) 2,5 m2/g i wielkości ziaren d90 < 3,5 μm, stanowiący 50 części wagowych;
- amorficzna krzemionka o powierzchni właściwej (BET) 20 m2/g i wielkości ziaren ok. 0,15 μm, stanowiącego 50 części wagowych fazy rozproszonej;
- wodorotlenek magnezu o powierzchni właściwej (BET) 10 m 2/g i wielkości ziaren d90 < 2 μm, stanowiącego 100 części wagowych fazy rozproszonej.
Tak przygotowaną fazę rozproszoną w łącznej ilości wynoszącej 60 części wagowych kompozytowej mieszanki ceramizującej dodano w procesie compoudowania do przygotowanej matrycy polimerowej zawierającej:
- kopolimer: poli(etylen-co-octan winylu) (EVA) o zawartości octanu winylu 26-28%, wskaźniku szybkości płynięcia 3-4,5 g/10 min i gęstości 0,95 g/cm3, w ilości 26 części wagowych kompozytowej mieszanki ceramizującej,
- liniowy polietylen o niskiej gęstości (LLDPE) o wskaźniku płynięcia 1-2 g/10 min i gęstości 0,92 g/cm3, w ilości 8 części wagowych kompozytowej mieszanki ceramizującej;
oraz zawierającej:
- kopolimer poli(etylen-co-octan winylu) szczepiony bezwodnikiem maleinowym (EVA-g-MAH) o wskaźniku płynięcia 1,5 g/10 min i gęstości 0,96 g/cm3, w ilości 4 części wagowe kompozytowej mieszanki ceramizującej;
- mieszaninę kwasów tłuszczowych o gęstości 0,96 g/cm3, w ilości 1,5 części wagowych kompozytowej mieszanki ceramizującej; oraz
- monostearynian gliceryny w ilości 0,5 części wagowych kompozytowej mieszanki ceramizującej.
Uzyskaną mieszankę ceramizującą poddano testom zgodnie z normą: DIN VDE 0250-214, których wyniki zestawiono w tabeli na Fig. 3. Wyniki testów potwierdziły zgodność parametrów uzyskanej kompozycji z normą DIN VDE 0250-214.
Claims (3)
- Zastrzeżenia patentowe1. Kompozytowa mieszanka ceramizująca, zawierająca:- matrycę polimerową na bazie liniowego polietylenu o niskiej gęstości (LLDPE) oraz kopolimeru: poli(etylenu-co-octanu winylu) (EVA); oraz- fazę rozporoszoną w polimerowej matrycy zawierającą:- frytę szklaną zawierającą: tlenek wapnia (CaO), tlenek potasu (K2O), tlenek sodu (Na2O), tlenek glinu (AI2O3), tlenek krzemu (SiO)2, tlenek baru (BaO), tlenek cynku (ZnO), oraz tlenek boru (B2O3) oraz- napełniacze mineralne wybrane z grupy składającej się z wodorotlenku glinu (ATH), wodorotlenku magnezu (MDH), talku, kredy oraz krzemionki;znamienna tym, że:- jako składniki matrycy polimerowej zawiera ponadto:- poli(etylen-co-octan winylu) szczepiony bezwodnikiem maleinowym (EVA-g-MAH) oraz- co najmniej jeden środek wspomagający przetwórstwo wybrany z grupy składającej się z: mieszaniny kwasów tłuszczowych oraz monostearynianu gliceryny (GMS);- przy czym stosunek wagowy składników kompozytowej mieszanki ceramizującej wynosi odpowiednio: od 5 do 15 LLDPE : od 20 do 35 EVA : od 50 do 70 fryta szklana i napełniacze mineralne : od 2 do 10 EVA-g-MAH : od 1 do 5 GMS;- przy jednoczesnym zachowaniu stosunku wagowego składników fryty szklanej i napełniaczy mineralnych wynoszącego odpowiednio: od 0,5 do 2 fryta szklana : od 0,5 do 1,5 ATH : od 0,5 do 1,5 MDH : od 0 do 1 talk : od 0 do 1 kreda : od 0,5 do 1,5 krzemionka.
- 2. Mieszanka według zastrzeżenia 1, znamienna tym, że zawiera frytę szklaną o wielkości uziarnienia składników nie większej niż 30 μm.
- 3. Mieszanka według dowolnego z powyższych zastrzeżeń, znamienna tym, że zawiera napełniacze mineralne o wielkości uziarnienia nie większej niż 30 μm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL418178A PL234489B1 (pl) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Kompozytowa mieszanka ceramizująca |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL418178A PL234489B1 (pl) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Kompozytowa mieszanka ceramizująca |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL418178A1 PL418178A1 (pl) | 2018-02-12 |
| PL234489B1 true PL234489B1 (pl) | 2020-03-31 |
Family
ID=61148656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL418178A PL234489B1 (pl) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Kompozytowa mieszanka ceramizująca |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL234489B1 (pl) |
-
2016
- 2016-08-03 PL PL418178A patent/PL234489B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL418178A1 (pl) | 2018-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107286637B (zh) | 一种低烟无卤阻燃可陶瓷化热塑性聚氨酯弹性体复合材料及其制备方法和应用 | |
| KR101375743B1 (ko) | 내화성 조성물 | |
| CN107383576B (zh) | 一种低烟无卤阻燃可陶瓷化热塑性聚烯烃弹性体复合材料及其制备方法和应用 | |
| EP3192082B1 (en) | Fire resistant cable with ceramifiable layer | |
| ES2112594T5 (es) | Composicion antiinflamable para la fabricacion de cables electricos con mantenimiento del aislamiento y/o del funcionamiento. | |
| US6797200B2 (en) | Self-extinguishing cable and fire retardant composition used therein | |
| US20060068201A1 (en) | Fire resistant polymeric compositions | |
| CN1973019A (zh) | 用于防火的陶瓷化组合物 | |
| KR101261592B1 (ko) | 내화성 케이블 | |
| US6616866B1 (en) | Fire barrier materials | |
| CN106832647A (zh) | 一种高强度耐火耐寒电线电缆 | |
| KR101589060B1 (ko) | 수성계 친환경 및 무독성 발포 방염 내화도료 | |
| KR101437636B1 (ko) | 수성 세라믹 불연도료 조성물의 제조방법 | |
| KR20220013505A (ko) | 화재확산 방지용 무기질 불연성 도료가 도포된 내열 성능이 강화된 배전반, 전동기 제어반, 분전반, 태양광 접속함의 함체 | |
| CN112210156A (zh) | 一种可陶瓷化无卤阻燃高分子复合材料及应用 | |
| EP0751535B1 (en) | Cable having superior resistance to flame spread and smoke evolution | |
| EP4002395B1 (en) | Flame-retardant cable with self-extinguishing coating layer | |
| PL234489B1 (pl) | Kompozytowa mieszanka ceramizująca | |
| CN102855985A (zh) | 一种无机材料高阻燃防火电缆 | |
| RU2567955C2 (ru) | Композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для огнестойкого материала | |
| JPH0244612A (ja) | ケーブル用難燃テープ | |
| Beyer | Flame retardant selection for cable industry | |
| Beyer | Flame Retardancy of Cables | |
| KR102888290B1 (ko) | 소화물질이 포함된 코팅액 조성물 | |
| KR20240105951A (ko) | 소화층을 구비하는 단열시트 |