IT9020398A1 - IMPROVEMENT REGARDING THERMALLY RESISTANT MATERIALS - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "PERFEZIONAMENTI RIGUARDANTE MATERIALI TERMICAMENTE RESISTENTI” DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "IMPROVEMENTS REGARDING THERMALLY RESISTANT MATERIALS"

La presente invenzione riguarda materiali termoresistenti . The present invention relates to heat resistant materials.

Gli effetti di incendi incontrollati in edifici, navi, aerei e simili possono essere terribili. In molti casi, le vittime non sono uccise dal calore stesso, ma sono soffocate dal fumo. Spesso questo fumo contiene sostanze tossiche. Un'altra causa di fatalità negli incendi è quando si verifica una mancanza di corrente e le persone si perdono nel buio (o nel fumo denso, opaco) cercando di trovare le uscite, oppure restano intrappolate negli ascensori, e così via. The effects of uncontrolled fires in buildings, ships, planes and the like can be dire. In many cases, the victims are not killed by the heat itself, but are suffocated by the smoke. Often this smoke contains toxic substances. Another cause of fatality in fires is when a power failure occurs and people get lost in the dark (or thick, dull smoke) trying to find exits, or get trapped in elevators, and so on.

Un altro ambiente estremamente ostile si presenta all'interno di reattori nucleari, in cui, oltre alle temperature elevate, sono presenti, per esempio, bombardamenti di radiazioni gamma e di neutroni. Tale ambiente, simile a quello di un incendio, pone forti interrogativi, per esempio, sull'isolamento che ricopre cavi elettrici, i materiali dei bocchettoni e delle guarnizioni, i componenti che ricoprono e/o proteggono pezzi stampati, e simili. Another extremely hostile environment occurs inside nuclear reactors, in which, in addition to high temperatures, there are, for example, bombardments of gamma radiation and neutrons. This environment, similar to that of a fire, raises strong questions, for example, on the insulation that covers electrical cables, the materials of the unions and gaskets, the components that cover and / or protect molded parts, and the like.

Vi è pertanto la necessità di un materiale con proprietà elettroisolanti e che può resistere agli effetti del fuoco e/o delle alte temperature per proteggere qualsiasi componente che esso ricopre. Il materiale deve essere capace di conservare le sue proprietà isolanti termiche ed elettriche e di agire su una base di continuità (cioè opposta ad una durata soltanto a breve termine). Altri requisiti sono che non debbono prodursi vapori tossici e che l'eventuale fumo prodotto deve essere grandemente semitrasparente (in modo tale che il personale presente nell'ambiente possa essere in grado di vedere le sue vie di scampo). E' inoltre opportuno che le sostanze presenti nel materiale non si trasformino in radionuclidi sotto l'effetto di un bombardamento di neutroni, ecc. Inolte, nel caso in cui il materiale sia usato in un reattore nucleare, esso non deve comprendere nella matrice sostanze che possano avere un effetto negativo sul reattore. Inoltre, il materiale deve esere anche in grado di resistere e di funzionare ancora in modo soddisfacente in condizioni di urti e di vibrazioni. There is therefore a need for a material with electro-insulating properties and which can resist the effects of fire and / or high temperatures to protect any component it covers. The material must be able to maintain its thermal and electrical insulating properties and to act on a basis of continuity (i.e. opposite to a short-term duration only). Other requirements are that no toxic vapors must be produced and that any smoke produced must be largely semi-transparent (so that the personnel present in the environment can be able to see its escape routes). It is also advisable that the substances present in the material do not transform into radionuclides under the effect of a bombardment of neutrons, etc. Furthermore, if the material is used in a nuclear reactor, it must not include substances in the matrix which could have a negative effect on the reactor. Furthermore, the material must also be able to withstand and still function satisfactorily in shock and vibration conditions.

Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire un materiale avente una o più delle suddette proprietà. The object of the present invention is to provide a material having one or more of the above properties.

Secondo la presente invenzione, viene fornito un materiale termoresistente comprendente un elastomero in miscela con ossido di ferro ed almeno uno fra silicato di alluminio e carburo di silicio . According to the present invention, a heat-resistant material is provided comprising an elastomer mixed with iron oxide and at least one of aluminum silicate and silicon carbide.

Il materiale della presente invenzione resiste alla presenza di alte temperature, comprendenti la diretta esposizione ad incendi, e/o di radiazione nucleare, subendo modificazioni fisiche e chimiche tali da produrre uno strato superficiale resistente al calore, il quale protegge ed isola il materiale sottostante. Il materiale fornisce anche l'isolamento elettrico prima, durante e dopo l'esposizione ai suddetti rischi. The material of the present invention resists the presence of high temperatures, including direct exposure to fires, and / or nuclear radiation, undergoing physical and chemical modifications such as to produce a heat-resistant surface layer, which protects and insulates the underlying material. The material also provides electrical insulation before, during and after exposure to the aforementioned hazards.

L'ossido di ferro, che è preferibilmente ossido ferrico (ematite), e gli altri additivi sono in forma di particelle. Preferibilmente essi sono sotto forma di polveri fini e sono miscelati con un elastomero liquido (non vulcanizzato) prima dell'aggiunta del catalizzatore di vulcanizzazione per provocare la polimerizzazione dell'elastomero liquido. Preferibilmente, l'elastomero liquido è del tipo derivante dalla reazione di addizione di polidimetil- silossano, il quale può essere polimerizzato usando,come catalizzatori di vulcanizzazione, complessi a base di platino. Il silicato di alluminio può essere presente sotto forma di microsfere, ed è preferibile un campo dimensionale di 30-80 jim. The iron oxide, which is preferably ferric oxide (hematite), and the other additives are in the form of particles. Preferably they are in the form of fine powders and are mixed with a liquid (uncured) elastomer prior to the addition of the curing catalyst to cause polymerization of the liquid elastomer. Preferably, the liquid elastomer is of the type deriving from the addition reaction of polydimethyl-siloxane, which can be polymerized using platinum-based complexes as vulcanization catalysts. The aluminum silicate can be present in the form of microspheres, and a size range of 30-80 µm is preferable.

Intervalli tipici per i componenti del materiale sono: Typical ranges for material components are:

Additivo % in peso Peso specifico Ossido ferrico 3-30 5.12 Additive% by weight Specific weight Ferric oxide 3-30 5.12

Silicato di alluminio 15-^8 2.61 Aluminum silicate 15- ^ 8 2.61

Carburo di silicio 10-40 3-17 Silicon carbide 10-40 3-17

Elastomero di silicio Silicon elastomer

(C,H,0,Si) Rimanenza (C, H, 0, Si) Remanence

Per applicazioni che comportano un bombardamento neutronico, l'additivo principale deve essere carburo di silicio. Potrebbero essere usati composti di alluminio, ma essi non sono preferiti poiché, in queste condizioni, l'alluminio può essere trasformato in un isotopo di scandio fortemente radioattivo. Se è presente silicato di alluminio, esso è preferibilmente sotto forma di microsfere. For applications involving neutron bombardment, the primary additive must be silicon carbide. Aluminum compounds could be used, but they are not preferred since, under these conditions, aluminum can be transformed into a strongly radioactive isotope of scandium. If aluminum silicate is present, it is preferably in the form of microspheres.

Per una migliore comprensione dell'invenzione e per mostrare come essa può essere posta in pratica, si farà riferimento, soltanto a scopo esemplificativo, ai disegni allegati, in cui: For a better understanding of the invention and to show how it can be put into practice, reference will be made, by way of example only, to the attached drawings, in which:

la Figura 1 è un grafico della temperatura rispetto al tempo e della profondità di penetrazione rispetto al tempo per un materiale secondo l'invenzione quando è esposto ad un ambiente a temperatura elevata costante, e Figure 1 is a graph of temperature versus time and depth of penetration versus time for a material according to the invention when exposed to a constant high temperature environment, and

la Figura 2 è un grafico della temperatura rispetto al tempo per un materiale secondo l'invenzione, il quale mostra la variazione della temperatura effettiva della superficie con il tempo quando è esposta ad un ambiente a temperatura costante. Figure 2 is a graph of the temperature versus time for a material according to the invention, which shows the variation of the actual surface temperature with time when it is exposed to a constant temperature environment.

Vi sono tre meccanismi con i quali il calore viene trasferito ad un corpo, cioè:. There are three mechanisms by which heat is transferred to a body, namely :.

Conduzione Conduction

Convezione e Convection e

Radiazione Radiation

La convezione di gas caldi e la radiazione sono i mezzi principali del trasferimento di calore attraverso uno spazio fra corpi, mentre la conduzione è il fattore principale quando i corpi sono in contatto intimo, cioè nel caso di bussole, guarnizioni, ecc. In una situazione di fuoco intenso, per esempio TI≥»-1000<o>C, la radiazione è di gran lunga il fattore più importante. All'interno del corpo, i fattori principali sono la conduzione del calore attraverso il materiale del corpo e la convezione ed il reirraggiamento di calore dalla superficie del corpo stesso. La durata dell'incendio influisce sull'importanza relativa di ciascun fattore . Convection of hot gases and radiation are the main means of heat transfer through a space between bodies, while conduction is the main factor when the bodies are in intimate contact, i.e. in the case of sleeves, gaskets, etc. In a situation of intense fire, for example TI≥ »-1000 <o> C, the radiation is by far the most important factor. Inside the body, the main factors are the conduction of heat through the body material and the convection and re-radiation of heat from the surface of the body. The duration of the fire affects the relative importance of each factor.

Se un materiale deve fornire protezione termica, esso deve mostrare tre proprietà: If a material is to provide thermal protection, it must exhibit three properties:

i) esso deve avere un basso coefficente di diffusività termica i) it must have a low coefficient of thermal diffusivity

ii) esso deve essere capace di dissipare in modo molto efficiente l'energia termica incidente iii) esso deve essere resistente meccanicamente. ii) it must be capable of dissipating the incident thermal energy very efficiently iii) it must be mechanically resistant.

Il materiale dell'invenzione possiede un basso coefficente di diffusività termica, e la necessità di ciò è evidente in quanto il calore incidente sulla superficie del materiale deve passare attraverso il materiale con la maggiore difficoltà possibile. Tuttavia, indipendentemente da quanto buon isolante sia un materiale, il calore incidente sulla superficie del materiale stesso passerà alla fine attraverso il materiale, a meno che esso non possa essere reirradiato e/o asportato per convezione dalla superficie esposta. Così, il reirraggiamento del calore incidente sulla superficie del materiale è una caratteristica critica. The material of the invention has a low coefficient of thermal diffusivity, and the need for this is evident since the heat incident on the surface of the material must pass through the material with the greatest possible difficulty. However, no matter how good insulator a material is, the heat incident on the surface of the material will eventually pass through the material unless it can be re-radiated and / or convectionally removed from the exposed surface. Thus, the re-radiation of incident heat on the surface of the material is a critical feature.

La legge di Stefan-Boltzmann dice che la radiazione emessa da un corpo è proporzionale alla quarta potenza della temperatura assoluta. La legge di Kirchhoff ammette che i corpi irraggiano e ricevono una radiazione; all'equilibrio termico, questi due valori si equivalgono. The Stefan-Boltzmann law says that the radiation emitted by a body is proportional to the fourth power of the absolute temperature. Kirchhoff's law admits that bodies radiate and receive radiation; at thermal equilibrium, these two values are equivalent.

Così, supponendo aree uguali, il calorei netto I Thus, assuming equal areas, the net heat I

H guadagnato o perso dal materiale è: H gained or lost from the material is:

H = energia incidente - energia reirradiata H = incident energy - re-radiated energy

£ 1 <J"T £ 1 <J "T

1 - E 2 (Γ T21 - E 2 (Γ T2

dove£ = costante (emissività) where £ = constant (emissivity)

- costante di Stefan-Boltzmann - Stefan-Boltzmann constant

T = temperatura assoluta T = absolute temperature

1 = riguarda l'energia incidente [ 2 = riguarda l'energia reirradiata: 1 = concerns the incident energy [2 = concerns the re-radiated energy:

In questo esempio, £ rappresenterebbe la emissività del materiale. Per un "corpo nero"<1>, £ = 1, ma in pratica esso ha un valore compreso .fra 0 e 1. Il materiale dell'invenzione comprende una combinazione di additivi che reagiscono per produrre una superficie refrattaria in cui £_ è reso massimo ed £-1 è reso minimo, così che la massima differenza fra e può essere raggiunta all'equilibrio termico, cioè quando H = 0. In this example, £ would represent the emissivity of the material. For a "blackbody" <1>, £ = 1, but in practice it has a value between 0 and 1. The material of the invention comprises a combination of additives which react to produce a refractory surface in which £ _ is rendered maximum and £ -1 is made minimum, so that the maximum difference between and can be reached at thermal equilibrium, i.e. when H = 0.

Il materiale dell'invenzione produce anche una superficie refrattaria che è meccanicamente abbastanza resistente da sostenersi da sè nonché resistere a forze esterne più importanti, ad esempio scoppi di gas caldi, carichi d'urto, vibrazioni e simili. The material of the invention also produces a refractory surface which is mechanically strong enough to support itself as well as resist more important external forces, such as hot gas bursts, shock loads, vibrations and the like.

La combinazione preferita di additivi è una miscela di ossido ferrico rosso (ematite) con uno o entrambi fra silicato di alluminio e carburo di silicio, tutti in un elastomero a base di silicio. Tutti gli additivi sono in forma di particelle e preferibilmente sono sotto forma di polveri finementi suddivise. Vantaggiosamente, il silicato di alluminio presenta una dimensione di 30-80 jam e tutti gli altri additivi sono generalmente molto più sottili, per esempio il carburo di silicio dovrebbe avere una dimensioe di circa 3 a 6 yum. Essi sono preferibilmente mescolati intimamente con l'elastomero liquido prima dell'aggiunta del catalizzatore di vulcanizzazione. La composizione risultante è quindi colata, estrusa, stampata o usata altrimenti nel modo normale per tali composizioni elastomeriche prima della polimerizzazione per fornire il materiale termoresistente desiderato sotto forma di rivestimenti, per esempio come isolamento di cavi o sotto forma di elementi indipendenti, come fogli, bussole, coperture e simili . The preferred combination of additives is a mixture of red ferric oxide (hematite) with one or both of aluminum silicate and silicon carbide, all in a silicon based elastomer. All additives are in the form of particles and preferably are in the form of finely divided powders. Advantageously, the aluminum silicate has a size of 30-80 µm and all other additives are generally much finer, for example the silicon carbide should be about 3 to 6 µm in size. They are preferably mixed intimately with the liquid elastomer prior to the addition of the curing catalyst. The resulting composition is then cast, extruded, molded or otherwise used in the normal way for such elastomeric compositions prior to polymerization to provide the desired heat resistant material in the form of coatings, for example as cable insulation or in the form of independent elements, such as sheets, bushings, covers and the like.

Quando il materiale finito viene esposto al calore, i cambiamenti avvengono in modo progressivo. Dapprima evapora il materiale volatile dall'elastomero. Durante questo processo, le polveri dell'additivo si portano in contatto più intimo. Allorché la temperatura cresce, cominciano a verificarsi una o più reazioni complesse fra gli additivi ed il silicone residuo nell'elastomero, in modo da produrre un "carbone refrattario" che è meccanicamente resistente, è saldamente legato al materiale sottostante non modificato e presenta una struttura semiporosa con bassissima diffusività termica. Se l'esposizione al calore continua, i cambiamenti penetrano più in profondità nel materiale sottostante finche non viene raggiunta una situazione in cui la perdita di calore dalla superficie esposta è uguale a quello che la colpisce. Quanto più il carbone refrattario diventa spesso, il calore penetra verso il materiale sottostante ad una velocità sempre più ridotta. When the finished material is exposed to heat, the changes occur progressively. At first it evaporates the volatile material from the elastomer. During this process, the powders of the additive come into more intimate contact. As the temperature rises, one or more complex reactions begin to occur between the additives and the residual silicone in the elastomer, to produce a "refractory carbon" which is mechanically strong, is firmly bonded to the underlying unmodified material and has a structure. semi-porous with very low thermal diffusivity. If heat exposure continues, the changes penetrate deeper into the underlying material until a situation is reached where the heat loss from the exposed surface is equal to that affecting it. The thicker the refractory carbon becomes, the heat penetrates to the underlying material at an ever slower rate.

Questa situazione è mostrata nella fig. 1 dei disegni allegati, in cui la temperatura di un punto sulla superficie del materiale cresce gradualmente verso la linea 1 che rappresenta la temperatura costante del fuoco. La ragione per cui la curva non si avvicina alla linea 1 è principalmente dovuta al potere di reirraggiamento del carbone refrattario. Anche la convezione svolge un ruolo. Utilizzando l'asse di destra, la curva mostra come, per qualsiasi particolare temperatura, si raggiunge con il tempo la massima profondità di penetrazione nel materiale. This situation is shown in fig. 1 of the accompanying drawings, in which the temperature of a point on the surface of the material gradually increases towards the line 1 which represents the constant temperature of the fire. The reason the curve does not approach line 1 is mainly due to the re-radiating power of the refractory carbon. Convection also plays a role. Using the right axis, the curve shows how, for any particular temperature, the maximum depth of penetration into the material is achieved over time.

La fig. 2 dei disegni allegati mostra in particolare (al contrario della generalità della fig. 1) come la temperatura superficiale del materiale varia con il tempo quando è esposta ad un ambiente a temperatura costante. La temperatura cresce inizialmente per gradi a causa dell'alimentazione di energia radiante, finché non si verificano le reazioni per la formazione del carbone refrattario. Mentre le reazioni hanno luogo, l'incremento di temperatura si livella e quindi comincia a diminuire allorché si stabiliscono i processi di reirraggiamento. Dopo un determinato tempo, la temperatura diviene costante poiché l'ingresso di calore equivale all'emissione del calore. Fig. 2 of the attached drawings shows in particular (contrary to the generality of Fig. 1) how the surface temperature of the material varies with time when it is exposed to a constant temperature environment. The temperature initially rises gradually due to the supply of radiant energy, until the reactions for the formation of refractory carbon occur. As the reactions take place, the increase in temperature levels off and then begins to decrease as the re-radiation processes are established. After a certain time, the temperature becomes constant since the input of heat is equivalent to the emission of heat.

Formulazioni tipiche per i materiali termoresistenti sono riportate nel seguito. Come si può vedere, il contenuto in solidi è compreso normalmente nell'intervallo di circa 40-50% in peso. Typical formulations for heat resistant materials are shown below. As can be seen, the solids content is normally in the range of about 40-50% by weight.

Ossido Carburo di Silicato di Elastomero liferrico silicio alluminio quido e catalizzatore di vulcanizzazione lì 20 20 52* n 10 30 52i n 35 57έ Gli esperimenti hanno indicato che un contenuto del 7z% in peso di ossido ferrico è ottimale, ma la formulazione effettiva utilizzata in qualsiasi caso determinato dipenderà da una varietà di fattori, per esempio disponibilità, costo, particolare applicazione (ad esempio radioattività). L'ossido di ferro dovrebbe sempre essere presente. Elastomer silicate carbide liferric oxide silicon aluminum liquid and vulcanization catalyst there 20 20 52 * n 10 30 52i n 35 57έ The experiments indicated that a content of 7z% by weight of ferric oxide is optimal, but the actual formulation used in any given case will depend on a variety of factors, eg availability, cost, particular application (eg radioactivity). Iron oxide should always be present.

Per produrre un campione del materiale, gli ingredienti devono essere pesati con una precisione di 1%. Successivamente l'elastomero liquido è posto in un miscelatore e gli additivi in polvere sono aggiunti progressivamente. Si preferisce che gli additivi siano aggiunti separatamente all'elastomero liquido ed intimamente mescolati. Ciascun additivo dovrebbe essere aggiunto progressivamente, in modo che si abbia un massimo umettamento della superficie della polvere ed una minima agglomerazione delle particelle solide. Un'aggiunta sequenziale di ciascun additivo in modo progressivo fornisce la distribuzione più uniforme dei solidi entro l'elastomero liquido. Quando l'elastomero liquido e gli additivi sono stati intimamente miscelati, viene aggiunto il catalizzatore di vulcanizzazione (agente vulcanizzante) (parte del peso complessivo dell'elastomero), seguito da una ulteriore Vigorosa miscelazione. La composizione è quindi pronta per colata, estrusione, eoe., in modo da formare il materiale termoresistente desiderato . To produce a sample of the material, the ingredients must be weighed with an accuracy of 1%. Subsequently the liquid elastomer is placed in a mixer and the powder additives are added progressively. It is preferred that the additives are added separately to the liquid elastomer and intimately mixed. Each additive should be added progressively, so that there is a maximum wetting of the surface of the powder and a minimum agglomeration of the solid particles. A sequential addition of each additive in a progressive manner provides the most uniform distribution of solids within the liquid elastomer. When the liquid elastomer and additives have been intimately mixed, the vulcanization catalyst (vulcanizing agent) (part of the overall weight of the elastomer) is added, followed by further vigorous mixing. The composition is then ready for casting, extrusion, etc., to form the desired heat resistant material.

Le quantità particolari di silicato di alluminio possono essere modificate per influire sulla densità del materiale finale. Se la densità è troppo grande, vi sarà troppo additivo solido e questo influenzerà le proprietà idrostatiche ed influirà seriamente sulle proprietà elastomeriche del materiale. Una densità troppo grande provocherà un assorbimento negativo dell'elastomero (gomma). Particular amounts of aluminum silicate can be modified to affect the density of the final material. If the density is too large, there will be too much solid additive and this will affect the hydrostatic properties and seriously affect the elastomeric properties of the material. Too large a density will cause negative absorption of the elastomer (rubber).

Il ruolo dell'ossido ferrico rosso è principalmente quello di assorbire il calore di reazione per bloccare il fuoco che si spande sulla superficie del materiale. La capacità di assorbimento per qualsiasi materiale è (1 - emissività), cioè 1 -. Per il carbone refrattario, £ è di gran lunga maggiore di (1 - £ ), cioè della capacità di assorbimento del materiale iniziale, cosicché, dopo la formazione, il carbone refrattario agisce come un eccellente ri-radiatore. Gli altri additivi arrestano pure la propagazione del fuoco lungo la superficie del materiale. The role of the red ferric oxide is mainly to absorb the reaction heat to block the fire that spreads on the surface of the material. The absorption capacity for any material is (1 - emissivity), i.e. 1 -. For refractory carbon, £ is far greater than (1 - £), i.e. the absorption capacity of the starting material, so that, after formation, the refractory carbon acts as an excellent re-radiator. The other additives also stop the spread of fire along the surface of the material.

Per ambienti nucleari, in cui il bombardamento neutronico costituisce un problema, i composti di alluminio non sono preferiti poiché il nucleo metallico può essere trasformato in un isotopo di scandio fortemente radioattivo. Sfortunatamente, anche il ferro forma un isotopo radioattivo sotto un bombardamento neutronico, ma questo non è molto radioattivo e presenta una breve semivita. Così, poiché il ferro è di primaria importanza per considerazioni termiche, la debole radioattività derivante dal suo isotopo è tollerabile. For nuclear environments, where neutron bombardment is a problem, aluminum compounds are not preferred as the metal core can be transformed into a highly radioactive scandium isotope. Unfortunately, iron also forms a radioactive isotope under neutron bombardment, but this is not very radioactive and has a short half-life. Thus, since iron is of primary importance for thermal considerations, the weak radioactivity resulting from its isotope is tolerable.

Altri punti importanti sono che il carbone refrattario è meccanicamente resistente, saldamente legato al materiale sottostante, semiporoso ed è un eccellente isolatore termico. La resistenza meccanica e la capacità di legame sono essenziali per proteggere il materiale sottostante. Materiali rigonfianti, che aumentano di volume durante la combustione e forniscono una barriera isolante sono noti, ma essi sono prevalentemente deboli dal punto di vista meccanico e/o scarsamente legati al materiale sottostante. Azioni esterne, come violenti soffi d'aria, carichi per urto o vibrazioni, ecc., asporterebbero tale isolamento rigonfiato dal materiale sottostante ed in tal modo andrebbe persa la protezione termica. Other important points are that the refractory carbon is mechanically strong, firmly bonded to the underlying material, semi-porous and is an excellent thermal insulator. Mechanical strength and bonding ability are essential to protect the underlying material. Swelling materials, which increase in volume during combustion and provide an insulating barrier are known, but they are predominantly mechanically weak and / or poorly bonded to the underlying material. External actions, such as violent blasts of air, shock loads or vibrations, etc., would remove this swollen insulation from the underlying material and in this way the thermal protection would be lost.

La natura semiporosa del materiale dell'invenzione, il quale trae ulteriore vantaggio dalla bassa conduttività termica della matrice refrattaria, è importante in quanto, quando il calore viene convogliato nel materiale sottostante, i componenti volatili dell'elastomero possono liberarsi senza rompere la superficie protettiva che si è già formata. Così, se il fuoco dura a lungo quando, indipendentemente da quanto possa essere un buon isolante il carbone superficiale, un poco di calore viene condotto attraverso il materiale sottostante, la sequenza delle reazioni continuerà lentamente in corrispondenza dell'interfaccia fra carbone e materiale sottostante, aumentando in tal modo gradualmente lo spessore del carbone ed aumentando il livello di protezione termica per il materiale sottostante residuo e per i componenti che sono protetti dal materiale stesso. Il materiale termoresistente della presente invenzione costituisce un progresso molto significativo nei livelli noti di protezione termica ed inifuga. La formulazione di base può essere variata per adattarsi ad un ampio campo di applicazioni. Gli usi del materiale vanno dalla produzione di elementi indipendenti come bussole, guarnizioni o fogli per ricoprire ad esempio le pareti di una stanza o di un compartimento, oppure come parte di un tessuto a più strati, a rivestimenti come isolamento elettrico di cablaggi e coperture di componenti. Il materiale è stato sviluppato in base a principi scientifici di base ed accuratamente sperimentato. Per esempio, un materiale secondo l'invenzione può resistere, ad esempio, ad un cannello a gas a 1400°C o ad un fuoco convenzionale a 1000°C per un periodo indefinito. Il carbone protettivo formatosi è meccanicamente abbastanza resistente da resistere a vibrazioni, a carichi d'urto e ad urti minori e continua a funzionare normalmente anche sótto un bombardamento continuo di neutroni. Le prove hanno mostrato che non si produce fumo tossico e che il poco fumo che si forma è di colore grigio chiaro, permettendo il passaggio della luce per il 75%, cosicché esso non impedisce alle eventuali vittime di trovare le vie d'uscita o al personale di salvataggio di svolgere i loro compiti. The semi-porous nature of the material of the invention, which further benefits from the low thermal conductivity of the refractory matrix, is important since, when the heat is conveyed into the underlying material, the volatile components of the elastomer can be released without breaking the protective surface which it has already formed. Thus, if the fire lasts a long time when, regardless of how good the surface coal may be, a little heat is conducted through the underlying material, the sequence of reactions will continue slowly at the interface between the coal and the underlying material. thus gradually increasing the thickness of the carbon and increasing the level of thermal protection for the residual underlying material and for the components that are protected by the material itself. The heat resistant material of the present invention constitutes a very significant advance in known levels of thermal and non-retardant protection. The basic formulation can be varied to suit a wide range of applications. The uses of the material range from the production of independent elements such as bushings, gaskets or sheets to cover for example the walls of a room or a compartment, or as part of a multi-layered fabric, to coatings as electrical insulation of wiring and covers of components. The material was developed on basic scientific principles and thoroughly tested. For example, a material according to the invention can withstand, for example, a gas torch at 1400 ° C or a conventional fire at 1000 ° C for an indefinite period. The protective carbon formed is mechanically strong enough to withstand vibrations, shock loads and minor shocks and continues to function normally even under continuous neutron bombardment. The tests have shown that no toxic smoke is produced and that the little smoke that is formed is light gray, allowing 75% of light to pass through, so that it does not prevent potential victims from finding their way out or to the rescue personnel to carry out their duties.

Il seguente esempio illustra l'invenzione. The following example illustrates the invention.

ESEMPIO EXAMPLE

35 parti in peso di microsfere di silicato di alluminio aventi una dimensione particellare di circa 55 jum furono aggiunte lentamente ad un elastomero polidimetil- silossanico che vulcanizza per addizione ed intimamente miscelate con esso. In seguito, furono poi aggiunte lentamente' sotto intima miscelazione 7 parti e g in peso di ossido di ferro rosso avente una dimensione particellare di circa 5 ^m. Nella miscela fu poi incorporata intimamente una quantità sufficiente di catalizzatore di vulcanizzazione a base di platino per vulcanizzatore l'elastomero liquido. La miscela risultante conteneva 57 parti e 1⁄2 in peso di elastomero liquido comprendente il catalizzatore di vulcanizzazione. La miscela fu quindi applicata immediatamente ad una sbarra collettrice elettrica in uno stampo in modo da formare su di essa un rivestimento della miscela e fu lasciata vulcanizzare in un forno per almeno 20 minuti a 80°C. Il rivestimento presentava buone proprietà di isolamento elettrico. 35 parts by weight of aluminum silicate microspheres having a particle size of about 55 µm were slowly added to an addition cured polydimethyl siloxane elastomer and intimately blended with it. Thereafter, 7 parts and g by weight of red iron oxide having a particle size of about 5 µm were then slowly added under intimate mixing. A sufficient amount of platinum-based vulcanization catalyst for the liquid elastomer vulcanizer was then intimately incorporated into the mixture. The resulting mixture contained 57 and 1⁄2 parts by weight of liquid elastomer comprising the curing catalyst. The mixture was then immediately applied to an electric busbar in a mold to form a coating of the mixture thereon and was allowed to cure in an oven for at least 20 minutes at 80 ° C. The coating exhibited good electrical insulation properties.

In una prova di simulazione di condizioni di effettivo incidente, la sbarra collettrice ricoperta fu esposta al fuoco e si trovò che il rivestimento veniva lentamente trasformato in carbone refrattario che era tenacemente legato alla superficie sottostante e che continuava a fornire una soddisfacente resistenza elettrica. In a simulation test of actual crash conditions, the coated busbar was exposed to fire and the coating was found to be slowly transformed into refractory carbon which was tenaciously bonded to the underlying surface and which continued to provide satisfactory electrical resistance.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1 . Materiale termoresistente comprendente un elastomero in miscela con ossido di ferro ed almeno uno fra silicato di alluminio e carburo di silicio . CLAIMS 1. Heat-resistant material comprising an elastomer mixed with iron oxide and at least one of aluminum silicate and silicon carbide. 2. Materiale secondo la rivendicazione 1, comprendente dal 3 al 30% in peso di ossido ferrico. 2. Material according to claim 1, comprising from 3 to 30% by weight of ferric oxide. 3- Materiale secondo la rivendicazione 1 o 2, contenente silicato di alluminio in una quantità da 15 a 48% in peso rispetto al materiale. 3- Material according to claim 1 or 2, containing aluminum silicate in an amount from 15 to 48% by weight with respect to the material. 4. Materiale secondo la rivendicazione<' >1, 2 o 3, contenente carburo di silicio in una quantità da 10 a 40% in peso rispetto al materiale. 4. Material according to claim 1, 2 or 3, containing silicon carbide in an amount of 10 to 40% by weight with respect to the material. 5. Materiale secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui l'ossido di ferro è ossido ferrico rosso. 5. A material according to any preceding claim, wherein the iron oxide is red ferric oxide. 6. Materiale secondo una qualsiasi precedente rivendicazione, in cui l'elastomero è un elastomero siliconico. A material according to any preceding claim, wherein the elastomer is a silicone elastomer. 7. Materiale secondo una qualsiasi precedente rivendicazione, contenente silicato di alluminio sotto forma di tnicrosfere. 7. Material according to any preceding claim, containing aluminum silicate in the form of tri-spheres. 8. Materiale secondo una qualsiasi precedente rivendicazione, sotto forma di bussola, guarnizione, foglio o altro elemento indipendente. 8. Material according to any preceding claim, in the form of a bush, gasket, sheet or other independent element. 9. Materiale secondo una qualsiasi ; delle rivendicazioni da 1 a 7, sotto forma di rivestimento su un componente. 9. Material according to any one; of claims 1 to 7, in the form of a coating on a component. 10. Materiale secondo la rivendicazione sotto forma di un rivestimento elettricamente isolante per un cavo elettrico. 10. Material according to claim in the form of an electrically insulating coating for an electrical cable.