1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 28737
(51) H01B 3/44 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1045.1
(22) 01.08.2013
(45) 15.07.2014, бюл. №7
(72) Мансуров Зулхаир Аймухаметович; Бейсенбаев
Махмут Ахметжанович; Николаева Антонина
Федоровна; Тулейбаева Шалпан Алиевна;
Жылыбаева Нуржамал Кыдырханкызы; Асылбеков
Айдар Канатович
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Институт
проблем горения" Комитета науки Министерства
образования и науки Республики Казахстан;
Товарищество с ограниченной ответственностью
"НПТЦ "ЖАЛЫН"
(56) Патент РФ №2256968, кл. Н01В 3/44, опубл.
20.07.2005г
(54) ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ С
ПОНИЖЕННОЙ ГОРЮЧЕСТЬЮ
(57) Изобретение относится к кабельной технике, в
частности к электроизоляционным композициям,
которые предназначены для изоляции внутренних и
наружных оболочек проводов и кабелей,
эксплуатирующихся в условиях повышенной
пожароопасности.
Достигаемый технический результат -
повышение устойчивости к возгоранию при
повышенных температурах, уровня снижения
выделения хлористого водорода и дыма при горении
и тлении.
Предлагаемая полимерная композиция с
повышенной огнестойкостью содержит в мас.ч:
поливинилхлорид - 100,0; диоктилфталат - 25,0-50,0;
трехосновной сульфат свинца - 2,0-5,0; карбонат
кальция - 30,0-120,0; карбонизат рисовой шелухи -
20,0-90,0; стеарат кальция - 2,0-5,0; стеарилстеарат -
1,0-3,0; пигмент - 0,1-1,0; эпоксидированное соевое
масло - 1,0-3,0.
Предлагаемая полимерная композиция с
пониженной горючестью имеет следующие
преимущества: повышенные устойчивость к
возгоранию при повышенных температурах,
уровень снижения выделения хлористого водорода
и дыма при горении и тлении.
(19)KZ(13)A4(11)28737

2. 28737
2
Изобретение относится к кабельной технике, в
частности к электроизоляционным композициям,
которые предназначены для изоляции внутренних и
наружных оболочек проводов и кабелей,
эксплуатирующихся в условиях повышенной
пожароопасности.
Провода и кабели часто становятся причиной
загорания и распространения пламени. В связи с
этим к их полимерным составляющим - изоляции,
внутренним и наружным оболочкам - традиционно
предъявляются высокие требования по негорючести.
Однако в последние десятилетия требования по
характеристикам пожаробезопасности и, особенно,
по негорючести и снижению выделения дыма
постоянно повышаются.
В настоящее время для изоляции и оболочек
кабельных изделий общепромышленного
назначения применяются ПВХ пластикаты,
обладающие определенной степенью негорючести,
обеспечивающей нераспространение горения
отдельно расположенных проводов и кабелей.
Известна электроизоляционная композиция
(Патент №2321911 РФ, МПК Н01В 3/44, опубл.
10.04.2008), содержащая суспензионный
поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор,
трехокись сурьмы, окись цинка, борную кислоту,
стеарат кальция, дифенилолпропан, охру с
содержанием Fе2О3 12-15 мас.% и стеарат кальция
при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
суспензионный поливинилхлорид - 100;
сложноэфирный пластификатор - 40-90; свинцовый
стабилизатор - 2-8; трехокись сурьмы - 2-10; окись
цинка - 2-4; борная кислота - 2-5; охра с
содержанием Fе2О3 12-15 мас.% -10-70; стеарат
кальция - 1-3; дифенилолпропан - 0,1-0,4.
Недостатками данной композиции являются:
недостаточно высокая степень теплостойкости, а
также уровень снижения выделения хлористого
водорода при горении и дыма при горении и тлении
недостаточно высок.
Известна электроизоляционная композиция
(Патент №2426185 РФ, МПК Н01В 3/44, опубл.
10.08.2011), которая содержит суспензионный
поливинилхлорид, термостабилизатор, карбонат
кальция, трехокись сурьмы, фенольный
антиоксидант, в качестве сложноэфирного
пластификатора смесь фталатного и фосфатного
пластификаторов и в качестве гидроокиси металла
гидроокись магния при следующем соотношении
компонентов (мас.ч.): суспензионный
поливинилхлорид 100, фталатный пластификатор
25-50, фосфатный пластификатор 10-30,
термостабилизатор 3-8, карбонат кальция 25-200,
гидроокись магния 25-80, трехокись сурьмы 4-8,
фенольный антиоксидант 0,2-0,8.
Предпочтительным является использование смеси
гидроокиси магния с удельной поверхностью
5-15 м2
/г и гидроокиси магния с удельной
поверхностью 40-80 м2
/г, взятых в массовом
соотношении от 9:1 до 20:1 - Mg(OH)2 (1) и Mg(OH)2
(2) соответственно.
Однако она имеет недостаточно высокую
устойчивость к возгоранию при повышенных
температурах и уровень снижения выделения
хлористого водорода при горении и дыма при
горении и тлении недостаточно высок.
Наиболее близкой по технической сущности и
достигаемому эффекту к предлагаемой является
электроизоляционная композиция (Патент
№2256968 РФ, МПК Н01В 3/44, опубл. 20.07.2005),
содержащая суспензионный поливинилхлорид,
сложноэфирный пластификатор, трехосновный
сульфат свинца, карбонат кальция, окись цинка,
тригидрат окиси алюминия, трехокись сурьмы,
борат цинка и стеарат цинка при следующем
соотношении компонентов, мае. ч.: суспензионный
поливинилхлорид 100, сложноэфирный
пластификатор 30-70, трехосновный сульфат свинца
2-6, карбонат кальция 20-300, окись цинка 0,5-10,
тригидрат окиси алюминия 20-70, трехокись сурьмы
3-8, борат цинка 0,5-8, стеарат цинка 0,25-4.
Композиция характеризуется следующими
свойствами: КИ 34-37%, максимальная плотность
дыма при горении 170-180, выделение хлористого
водорода AHCL 6,5-9,8%). Однако уровень
пожаробезопасных характеристик недостаточно
высок.
Задача изобретения - разработать состав
полимерной композиции с повышенной
огнестойкостью.
Технический результат - повышение
устойчивости к возгоранию при повышенных
температурах, снижение уровня выделения
хлористого водорода и дыма при горении и тлении.
Технический результат достигается
предлагаемой полимерной композицией с
повышенной огнестойкостью, содержащей
поливинилхлорид, пластификатор, дымоподавитель,
диоктилфталат, трехосновной сульфат свинца,
карбонат кальция, но в отличие от известного в
качестве пластификатора используют
эпоксидированное соевое масло, а дымоуловителя -
карбонизат рисовой шелухи, и она допольнительно
содержит стеарат кальция, стеарилстеарат, пигмент
при следующем соотношении компонентов мас.%:
поливинилхлорид - 100,0; диоктилфталат - 25,0-50,0;
трехосновной сульфат свинца - 2,0-5,0; карбонат
кальция - 30,0-120,0; карбонизат рисовой шелухи -
20,0-90,0; стеарат кальция - 2,0-5,0; стеарилстеарат -
1,0-3,0; пигмент - 0,1-1,0; эпоксидированное соевое
масло - 1,0-3,0.
Предложенная композиция содержит следующие
компоненты: суспензионная ПВХ смола марки С70
по ГОСТ 14332-78, диоктилфталат (ДОФ) по ГОСТ
8728-77, трехосновный сульфат свинца (ТОСС) по
ТУ 6-09-098-75, карбонат кальция - мел (СаСО3) по
ГОСТ 8253-79, стеарат кальция по ТУ 6-09-17-317-
96, эпоксидированное соевое масло по ТУ 6-10-722-
72, карбонизат рисовой шелухи по СТ ДГП
39319819-03-2007.
В качестве пигмента используют
высококачественные концентраты пигментов
«Краски ИНГРИИ» для ПВХ по каталогам RAL и
NCS (НПО «Мусковит», г.Санкт-Петербург): серый
КИ КП 1701 (RAL 7001), голубой КИ КП 1512 (RAL
5012), синий КИ КП 1515 (RAL 5015), красный КИ

3. 28737
3
КП 1345S (NCS 2070R), желтый КИ КП 1121 (RAL
1021), зеленый КИ КП 1645 (RAL 6018), черный КИ
КП 1904S (RAL 9004), коричневый КИ КП 1803
(RAL 8003), белый КИ КП 1958 (NCS S 0,300-N),
оранжевый КИ КП 1209 (RAL 2009).
Для придания негорючести и снижения
дымообразования при горении
пластифицированного ПХВ в состав полимерной
композиции вводят карбонизат рисовой шелухи,
эпоксидированное соевое масло, стеарат кальция,
стеарилстеарат.
Карбонизат рисовой шелухи - тонко
диспергированный композит темно-серого или
черного цвета без механических примесей,
состоящий из углерода и оксида кремния,
способствует коксообразованию при горении
полимеров и позволяет снизить пожароопасность
кабельных продукции (СТ ДГП 39319819-03-2007).
Эпоксидированное соевое масло - прозрачная
вязкая жидкость светло-желтого цвета применяется
в качестве стабилизатора-пластификатора
поливинилхлорида и других хлорсодержащих
полимеров (Эпоксидированное соевое масло ТУ 6-
10-722-72).
Стеарат кальция - нетоксичный однородный
порошок от белого до желтовато-белого цвета
применяется в качестве эффективного
стабилизатора поливинилхлорида и других
хлорполимеров при производстве медицинских
изделий, пищевых пленок, обувного и кабельного
пластиката (Стеарат кальция ТУ 6-09-17-317-96).
Стеарилстеарат - нетоксичная однородная
воскообразная масса светло-желтого цвета
применяется в качестве внутренней смазки для
облегчения процесса переработки
пластифицированного ПВХ, обладает хорошей
совместимостью с ПВХ, что выражается в снижении
вязкости расплава композиции, улучшении ее
текучести, уменьшении количества тепла,
образующегося при трении и под действием
сдвиговых усилий (Энциклопедия Нефти и газа
http://www.ngpedia.ru/id440604pl.html).
Соотношения компонентов полимерной
композиции подобраны экспериментальным путем.
Сущность изобретения поясняется следующими
примерами.
Пример 1. В смеситель загружают все сыпучие
компоненты: на 100 маc. ч. ПВХ; 5,0 маc. ч. ТОСС;
120,0 маc. ч. СаСО3; 20,0 маc. ч. карбонизата
рисовой шелухи; 2,0 масе. ч. стеарата кальция;
3,0 маc. ч. стеарилстеарата; 0,5 мас. ч. пигмента;
1,0 маc. ч. эпоксидированного соевого масла и
тщательно пермешивают при комнатной
температуре в течении 5-10 минут, затем в смесь
вводят 50,0 мас. ч. ДОФ и перемешивают 25 минут
при постепенном повышении температуры до
120°С. Полученную порошкообразную смесь
охлаждают до комнатной температуры и производят
экструдирование смеси при температуре 160°С в
течении 5 минут.
Кислородный индекс определяют по ГОСТ
12.1.044-89, максимальную плотность дыма в
условиях горения определяют по ГОСТ 24632-81,
выделение хлористого водорода определяют по
ГОСТ Р МЭК 60754-1-99.
Состав композиции по примерам указан в
таблице 1, свойства показаны в таблице 2.
Таблица 1
Состав ПВХ композиций
Примеры по изобретению Аналоги Прототип
1 2 3 4 5* 6** 7***
ПВХ 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
ДОФ 50,0 50,0 25,0 30,0 - 40,0 50,0
ТОСС 5,0 2,0 5,0 5,0 - 4,0
СаСО3 120,0 90,0 60,0 30,0 - 50,0 50,0
Карбонизат рисовой шелухи 20,0 30,0 60,0 90,0
Стеарат кальция 2,0 3,0 5,0 5,0 3,0 - -
Стеарилстеарат 3,0 2,0 3,0 1,0 - - -
Пигмент 0,5 1,0 1,0 0,1 - - -
Эпоксидированное соевое масло 1,0 2,0 3,0 3,0
Примечания:
1) *-Патент РФ №2321911.
2) ** - Патент РФ №2426185.
3) *** - Патент РФ №2256968.
Таблица 2
Свойства ПВХ композиций
Примеры по изобретению Прототип
1 2 3 4 5
Кислородный индекс (КИ), %, не менее 37,3 37,8 37,7 38,1 34,0-37,0
Коэффициент дымообразования при 156,0 158,4 167,3 164,9 170,0-185,0

4. 28737
4
Примеры по изобретению Прототип
1 2 3 4 5
горении (Дmах), м2
/кг, не более
Массовая доля хлористого водорода,
выделяющего при горении (АHCl), %, не
более
6,0 6,1 6,4 6,3 6,5-9,8
Предлагаемая полимерная композиция с
пониженной горючестью имеет следующие
преимущества: повышенные устойчивость к
возгоранию при повышенных температурах,
уровень снижения выделения хлористого водорода
и дыма при горении и тлении.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Полимерная композиция с пониженной
горючестью, содержащая поливинилхлорид,
пластификатор, дымоподавитель, диоктилфталат,
трехосновной сульфат свинца, карбонат кальция,
отличающаяся тем, что в качестве пластификатора
используют эпоксидированное соевое масло, а в
качестве дымоуловителя - карбонизат рисовой
шелухи, и она допольнительно содержит стеарат
кальция, стеарилстеарат, пигмент при следующем
соотношении компонентов мас.%:
поливинилхлорид - 100,0;
диоктилфталат - 25,0-50,0;
трехосновной сульфат свинца - 2,0-5,0;
карбонат кальция - 30,0-120,0;
карбонизат рисовой шелухи - 20,0-90,0;
стеарат кальция - 2,0-5,0;
стеарилстеарат - 1,0-3,0;
пигмент - 0,1-1,0;
эпоксидированное соевое масло - 1,0-3,0.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор Е. Барч