FORMULAÇÃO DE MATERIAL DE ISOLAMENTO DE FIO E PRODUTO DELA OBTIDO

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção enquadra-se na área dos materiais de isolamento, especificamente de compostos para isolamento de fio usado em automóveis.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

É conhecido do estado da técnica o uso de compostos de base poleolefínica reticulados por processamento por feixe de electrões (E-Beam), vulcanização por vapor, e cura por ação de humidade com propriedades retardantes à chama, resistência química e resistência térmica adequadas à norma ISO 6722.

No pedido de patente com número de publicação US2015248948A1 é divulgada uma formulação para a norma ISO 6722 composta por uma resina de polietileno ou derivados, utilizando hidróxido de magnésio tratado com vinil silano e o uso de uma mistura de dois antioxidantes, um primário e outro secundário, esta patente refere-se a uma reticulação por humidade, utilizando um catalisador como iniciador.

No pedido de patente com número de publicação EP1092752A2 é apresentado um sistema halogenado com base de copolímeros de etileno em que o sistema de reticulação de vulcanização por vapor, os copolímeros de etileno base é o Etileno Vinil Acetato e as cargas ignífugas á base de Bromo e trióxido de antimónio.

As soluções conhecidas no estado da técnica não são satisfatórias no que toca à resistência térmica, química e mecânica. SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É assim objecto da presente invenção uma formulação para obtenção de material de isolamento de fio que compreende:

a. 10% a 50% em massa de uma resina de base de polietileno ou de copolímeros de polietileno;

b. 5% a 20% em massa de uma resina de base de Elastómero Termoplástico (TPE)

c. 3% a 6% em massa de um antioxidante primário com propriedades fenólicas e de desactivação de metais.

A formulação da presente invenção é adequada para a produção de um material de isolamento por reticulação. Esta formulação permite a obtenção de um composto com elevada resistência térmica, química e mecânica, melhorando significativamente a resistência térmica dos compostos para a classe D, de acordo com a norma ISO 6772.

Esta formulação permite obter um produto reticulado para isolamento de fio automóvel com características mecânicas e de resistência térmica, química e à chama melhoradas em relação àquelas conhecidas no estado da técnica.

Num modo vantajoso da formulação da presente invenção, esta compreende adicionalmente 0.1% a 4% em massa de Óxido de Cálcio e 0.1% a 5% em massa de Sulfato de Zinco. A inclusão deste composto combinado com o já referido antioxidante primário possibilita:

• promoção de uma extrusão mais estável;

• uma melhor resistência a oxidação por parte do cobre (já na fase de cablagem, compreendendo o produto obtido a partir da formulação da presente invenção e fio de cobre), assim estabilizando o composto quando em contacto com o isolamento em cobre; • aumento da velocidade de processo;

• evitar problemas de pré-reticulações caso o processo seja de vulcanização por vapor).

Num modo vantajoso da formulação da presente invenção, esta compreende adicionalmente:

• 10% a 55% em massa de uma carga mineral com propriedades retardantes de chama;

• 1% a 3% em massa de um antioxidante de base tioéster;

• 1% a 3% em massa de um antioxidante de base fosfito;

• 0,5% a 2% em massa de um antioxidante de base fosfato.

A combinação de antioxidantes desta configuração da formulação da presente invenção está relacionada com a obtenção de uma resistência térmica melhorada, sendo a proporção importante, uma vez que os referidos antioxidantes são consumidos parcialmente durante um processo de reticulação a realizar, afectando a percentagem reticulada num produto daí obtido.

Num modo vantajoso da formulação da presente invenção, esta compreende adicionalmente 1% a 2% em massa de um organosilano. Tal possibilita a obtenção de uma ligação da matriz polimérica às cargas minerais, criando uma estrutura que permita ao composto ter propriedades melhoradas de Alongamento e de Tensão de Ruptura. Esta vantagem é obtida com melhores resultados para quando o organosilano é viniltrimetoxissilano ou viniltrietoxissilano.

Num outro modo vantajoso da formulação da presente invenção, combinável com qualquer um dos descritos anteriormente, a carga mineral é uma carga mineral com propriedades retardantes de chama que consiste num ou na combinação de vários componentes inorgânicos, preferencialmente compreendendo Hidróxido de Magnésio, e assim possibilitando uma melhor performance, devido às temperaturas de extrusão necessárias para este tipo de composto, pois possibilita a utilização de temperaturas mais elevadas que aquelas do estado da técnica (gama 180-210 °C) o que potencia o output e acabamento do material.

É ainda objecto da presente invenção um produto obtido a partir do processo de:

a. mistura dos componentes da formulação em qualquer uma das configurações descritas;

b. reticulação por via de um agente reticulante ou por via de processamento por feixe de electrões.

Este produto compreende as vantagens acima descritas, por via da reticulação da formulação da presente invenção. O agente reticulante permite formar radicais na matriz polimérica de modo a criar uma ligação entre esta matriz e o organosilano, alem de também permitir a reticulação do composto.

No melhor modo do produto da presente invenção, este é obtido por reticulação com um agente reticulante que consiste num peróxido orgânico em 0.1% a 2% em massa relativamente à massa da dita formulação ou em processamento por feixe de electrões (E-beam).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As seguintes combinações dos diferentes antioxidantes da formulação da presente invenção consistem nos melhores modos identificados.

Numa configuração específica da formulação da presente invenção, o antioxidante primário consiste num dos seguintes compostos: pentaerythrityl- tetraquis[3-(3,5-di-tert-butil-4-hidroxifenil)-propionato], 2,2'-tiodietilbis-[3-(3,5-di-tert- butil-4-hidroxifenil)-propionato], octadecil-3-(3,5-di-tert-butil-4-hidroxifenil)próprio- nato, 4,4'-tiobis(6-tert-butil-m-cresol), trietiyleno glicol-bis-3(3-tert-butil-4-hidroxi-5- metil fenil)propionato, 4,4'-tiobis[2-(l,l-dimetiletil)-5-metilfenol, tetraquisfmeti- len(3,5-di-tert-butil-4-hidroxi)cinamato]metano e 2,2'-Oxamida bis-[etil-3- (3,5-di-t- butil-4-hidroxifenil) propionato.

Numa configuração específica da formulação da presente invenção, o antioxidante de base tioéster consistir em dioctadecil 3,3'-tiodipropionato.

Numa configuração específica da formulação da presente invenção, o antioxidante de base fosfito consistir num dos seguintes compostos tris(2,4-di-tert- butilfenil)fosfito , Bis-(2, 4-di-t-butilfenol ) Pentaeritritol Difosfito.

Numa configuração específica da formulação da presente invenção, o antioxidante de base fosfato consistir em 2,2,4-trimetil-l,2-dihidroquinolina.

Estas diferentes configurações específicas da formulação compreendendo diferentes antioxidantes específicos proporcionam os melhores casos de boa resistência térmica.

Numa outra configuração da presente invenção, a carga mineral com propriedades retardantes de chama consiste em Hidróxido de Alumínio.

Numa configuração preferencial da formulação da presente invenção, combinável com qualquer uma das anteriores, a carga mineral está presente em 45% a 55% em massa.

Numa configuração preferencial da formulação da presente invenção, combinável com qualquer uma das anteriores, a resina de base de polietileno ou de copolímeros de polietileno tem uma densidade entre 0,92 e 0,95 g.cnr ³ . Numa configuração preferencial da formulação da presente invenção, combinável com qualquer uma das anteriores, o TPE compreende estireno.

Nos melhores modos do produto da presente invenção, sendo este obtido por reticulação através de um agente reticulante que consiste num peróxido orgânico, o agente reticulante consiste especificamente num dos seguintes compostos: peróxido de t-butil cumilo , peróxido de benzoílo , hidroperóxido de cumeno, peróxido de dicumilo, peróxido de etilmetil cetona , 2,5-dimetil-2,5-di(tert-butilperoxi)hexano, peróxido de di-tert-butilo , peroxybenzoato de t-butilo..

MODOS DE REALIZAÇÃO

A tabela seguinte apresenta 9 formulações específicas de acordo com a presente invenção, as quais foram reticuladas com peróxido de dicumilo, resultando em 9 produtos obtidos através de um processo de mistura dos componentes da formulação subsequente e extrusão após o qual se produziram placas moldadas, as quais foram reticuladas por meio de vulcanização por vapor ou por E-beam.

Componentes Fórmula

F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 % em massa (F)1

Polietileno 0 0 25 24 29 14 19 20

Co polímero de

29 32 5 5 5 5 5 9 Polietileno

TPE-S 5 5 5 5 5 10 10 5

Hidróxido de

50 50 50 50 50 50 50 50 Magnésio

Antioxidante

6 6 4 4 2 6 6 6 primário

Antioxidante

2 2 4 3 1 2 2 2 Tioéster

Antioxidante

1 1 1 2 1 1 1 1 Fosfito

Antioxidante

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 Fosfato

Organosilano 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

Peróxido 1 1 1 1 1 1 1 0.2

ZnS 3 0 3 3 3 3 3 3

CaO 1 1 0 1 1 1 1 1

As fórmulas foram produzidas e as placas reticuladas foram testadas de acordo com a Norma IS06722, os resultados obtidos foram :

O critério utilizado para a aferição dos ensaios de envelhecimento foi o de 50% de alongamento mínimo, para garantir que o teste de enrolamento presente na norma IS06722 é cumprido, o Oxidative Induction Time (OIT) foi utilizado como medida da resistência térmica do material ao ser sujeito a uma atmosfera de oxigénio a uma temperatura de 240°C. Todos estes testes foram efectuados com o material em contacto com uma base de cobre para aferir da resistência do composto a oxidação por efeito do cobre. Este teste de OIT permite aferir se a formulação irá ter a resistência suficiente para cumprir com o teste das 3000h a 150^C e serve de ensaio acelerado para o mesmo, ajudando na obtenção de um resultado em tempo reduzido.

Verifica-se através dos resultados obtidos que, com a presente composição, são obtidos valores de OIT na ordem de grandeza dos 190 min, o que representa uma melhoria significativa a nível de resistência térmica, comparativamente com os valores do estado da arte, tipicamente abaixo dos 150 min.

Esta melhoria provém, como demonstrado pelas diferentes formulações acima indicadas, pela presença de TPE, do antioxidante primário e de Sulfato de Zinco. Trata-se de uma formulação óptima tendo em conta as diferentes combinações que configuram a formulação da presente invenção.

Foi utilizado um Reómetro Brabender com pás Roller para testar a processabilidade (Torque máximo) e as velocidades de reação (Tr) e velocidade de cura (Tc) exemplificam que a presença de Oxido de Cálcio permite Tr e Tc mais elevadas quando comparada com uma formulação sem este aditivo indicando uma reacção mais rápida o que pode levar a formação de géis e consequentes problemas na reticulação do produto. O Torque máximo também mais elevado indica uma pior processabilidade deste material, estes resultados foram confirmados em testes feitos em linha de extrusão. Estes resultados permitem aferir que os compostos desenvolvidos apresentam uma melhoria e uma vantagem ao nível da segurança do processo bem como da produtividade do mesmo, permitindo otimizar recursos relativamente ao estado da arte conhecido.

Como será evidente a um perito na especialidade, a presente invenção não deverá estar limitada aos modos de realização descritos no presente documento, sendo possíveis diversas alterações que se mantêm no âmbito da presente invenção.

Lisboa, 08.02.2018