BR112019009653A2 - material de gradação de campo elétrico, acessório de cabo elétrico, e, junta de cabo elétrico. - Google Patents

Abstract

material de gradação de campo elétrico que compreende um polímero elastomérico não polar, uma carga de filossilicato e uma carga de negro de fumo, em que qualquer carga de negro de fumo presente no material de gradação de campo elétrico tem um número de absorção de dibutilftalato (dbp) de 30 a 80 ml/100 g. o material acima pode ser usado em acessórios de cabo elétrico, particularmente juntas de cabo elétrico ou terminações para cabo de média ou alta tensão. o material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção tem propriedades de resistência variável, particularmente uma variação significante de condutividade elétrica em função da tensão aplicada dentro de uma faixa de tensão reduzida, de modo a garantir um alto valor de condutividade acima de um valor crítico do campo elétrico e, portanto, para assegurar uma distribuição regular das linhas de campo elétrico dentro do material.

Description

MATERIAL DE GRADAÇÃO DE CAMPO ELÉTRICO, ACESSÓRIO DE CABO ELÉTRICO, E, JUNTA DE CABO ELÉTRICO

DESCRIÇÃO

Campo da invenção [001] A presente invenção se refere a um material de gradação de campo elétrico e ao uso do mesmo em acessórios de cabo elétrico, particularmente em juntas ou terminações de cabo.

Fundamentos da invenção [002] Materiais de gradação de campo elétrico são composições que controlam eletricamente o estresse distinguidas por propriedades de resistência variável, a saber por uma condutividade elétrica que aumenta de uma maneira não linear em função da tensão aplicada. Estes materiais são também chamados varistores ou resistores dependentes da tensão. No campo de acessórios de cabo, tais como juntas ou terminações especialmente para cabos de média a alta tensão, materiais de gradação de campo elétrico são usados para reduzir os estresses elétricos em porções eletricamente críticas do acessório, especialmente na interface com as camadas eletricamente isolantes ou semicondutoras do(s) cabo(s). Em tal interface as linhas equipotenciais do campo elétrico convergem e assim o risco de ruptura elétrica com perfuração do material isolante aumenta durante o uso.

[003] Vários materiais de gradação de campo elétrico são conhecidos na técnica, em que um material polimérico é comisturado com uma ou mais cargas que são capazes de conferir resistividade dependente de tensão.

[004] US 4.726.991 se refere a um material de resistência não linear para promover proteção contra estresse elétrico excessivo, que compreende uma mistura de partículas discretas de materiais condutivos tendo tamanhos inferiores a cerca de várias centenas de microns, partículas discretas de materiais semicondutores também tendo tamanhos inferiores a cerca de várias

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2/16 centenas de microns, e material isolante revestindo as partículas separadas. As partículas condutivas podem ser formadas de materiais condutivos incluindo negro de fumo e grafita, enquanto que as partículas semicondutoras são preferivelmente formadas por carboneto de silício. O material isolante pode ser, por exemplo, caulim, caulinita, tri-hidrato de alumínio, feldspato, carbonato de cálcio, sulfato de bário e sulfato de cálcio. O material isolante pode compreender partículas com tamanho variando de cerca de 70 angstroms a cerca de 300 angstroms.

[005] US 2014/0065420 se refere a um material de gradação de campo incluindo uma matriz polimérica e polianilina como carga eletricamente condutiva. O material pode incluir ainda pelo menos uma carga orgânica adicional, tal como negro de fumo, em uma quantidade de 3 a 20% em peso.

[006] WO 2008/054308 se refere a uma composição que controla estresse eletricamente compreendendo uma matriz polimérica e uma carga particulada compreendendo pó de varistor de óxido de zinco de dopado e possivelmente também uma carga eletricamente condutiva.

[007] WO 2008/076058 se refere a um material de gradação de campo compreendendo uma matriz polimérica e uma carga compreendendo óxidos de zinco e negro de fumo, em que o óxido de zinco está na forma de partículas de óxido de zinco puro tendo pelo menos uma dimensão inferior ou igual a 100 nm. O negro de fumo é, por exemplo, Ketjenblack®, por exemplo, Ketjenblack® EC 300 ou Ketjenblack® EC-600JD.

[008] US 2006/0145119 se refere a um material de gradação de campo incluindo uma matriz polimérica provida com uma carga, que inclui uma quantidade efetiva para gradação de campo de partículas tendo pelo menos uma dimensão inferior ou igual a 100 nm. A carga pode ser AI2O3, TÍO2 ou BaTiCh. Altemativamente, a carga pode ser um material semicondutor, preferivelmente ZnO ou SiC, que confere uma resistência

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3/16 elétrica não linear ao material, isto é, uma resistência que diminui com um campo elétrico crescente.

Sumário da invenção [009] A luz do estado da técnica acima descrito, a Requerente se defrontou com o problema de proporcionar um material de gradação de campo elétrico tendo propriedades de resistência variável, particularmente uma variação de condutividade elétrica significante como uma função da tensão aplicada dentro de uma faixa de tensão reduzida, de modo a garantir um alto valor de condutividade acima de um valor crítico do campo elétrico, e, portanto, a assegurar uma distribuição regular das linhas de campo elétrico dentro do material. Ademais, o desempenho elétrico acima deve ser acompanhado por propriedades mecânicas e processabilidade que estão ajustando a aplicação do material por extrusão, particularmente para a fabricação de acessórios de cabo.

[0010] A Requerente constatou agora que uma base de polímero adicionada com uma carga de filossilicato e uma carga de negro de fumo que não é capaz de conferir propriedades condutivas significantes quando adicionada à base de polímero proporciona uma composição com as propriedades de gradação de campo visadas e com propriedades mecânicas apropriadas para extrusão.

[0011] De acordo com um primeiro aspecto, portanto, a presente invenção se refere a um material de gradação de campo elétrico que compreende um polímero elastomérico não polar, uma carga de filossilicato e uma carga de negro de fumo, em que qualquer carga de negro de fumo presente no material de gradação de campo elétrico tem um número de absorção de dibutilftalato (DBP) de 30 a 80 ml/100 g.

[0012] De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção se refere a um acessório de cabo elétrico, particularmente uma junta ou terminação de cabo elétrico, para cabo de média ou alta tensão, incluindo um

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4/16 elemento feito do material de gradação de campo elétrico como definido acima.

[0013] Para a finalidade da presente descrição e das reivindicações anexas, as palavras “um” ou “uma” são usadas para descrever elementos e componentes da invenção. Isto é feito meramente por conveniência e para dar um sentido geral da invenção. Estas descrição e reivindicações devem ser lidas como incluindo um ou pelo menos um, e o singular também inclui o plural a menos que seja óbvio que isto quer dizer outra coisa.

[0014] Para a finalidade da presente descrição e das reivindicações anexas, exceto onde indicado de outra maneira, todos os números expressando quantidades, montantes, porcentagens, e assim por diante, devem ser entendidos como sendo modificados em todas as instâncias pelo termo “cerca de”. Ademais, todas as faixas incluem qualquer combinação dos pontos máximos e mínimos descritos e incluem quaisquer faixas intermediárias nas mesmas, que podem ou não podem ser especificamente enumeradas aqui.

[0015] Para a finalidade da presente descrição e das reivindicações anexas, como “de média tensão” entende-se um cabo apropriado para conduzir corrente a uma tensão de 1 a 40 kV, e como “de alta tensão” entende-se um cabo apropriado para conduzir corrente a uma tensão maior do que 40 kV, preferivelmente maior do que 300 kV. Atualmente, acessórios de cabo de alta tensão têm sido descritos para tensões de até 600 kV.

[0016] Para a finalidade da presente descrição e das reivindicações anexas, como “polímero não polar” entende-se um polímero substancialmente isento de dipolos, ou na cadeia de polímero como tal ou gerados quando um campo elétrico é aplicado. Tipicamente, polímeros não polares têm uma constante dielétrica não maior do que 3.

[0017] Para a finalidade da presente descrição e das reivindicações anexas, como “polímero elastomérico” entende-se um homopolímero ou copolímero de estrutura substancialmente amorfa tendo propriedades elásticas

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5/16 apropriadas para aplicação em um acessório de cabo de potência.

[0018] Para fins de clareza, com a expressão “qualquer carga de negro de fumo presente no material de gradação de campo elétrico tem um número de absorção de dibutilftalato (DBP) de 30 a 80 ml/100 g” entende-se que o material de gradação de campo elétrico realmente inclui uma carga de negro de fumo tendo um número de absorção DBP dentro da faixa acima (extremos incluídos) e que ele não inclui qualquer carga de negro de fumo tendo um DBP número de absorção DBP fora da faixa acima.

[0019] Preferivelmente, o material de gradação de campo elétrico da invenção compreende:

(i) de 30% a 80% em peso, mais preferivelmente, de 40% a 70% em peso, do polímero elastomérico;

(ii) de 10% a 35% em peso, mais preferivelmente, de 15% a 30% em peso, da carga de filossilicato; e (iii) de 10% a 30% em peso, mais preferivelmente, de 15% a 25% em peso, da carga de negro de fumo;

as porcentagens sendo calculadas com base no peso total do material.

[0020] Em uma modalidade preferida, o material de gradação de campo elétrico da invenção compreende a carga de filossilicato e a carga de negro de fumo em uma razão em peso de 0,9 a 1,2.

Descrição detalhada da invenção [0021] A carga de filossilicato a ser usada nas composições de acordo com a presente invenção é geralmente um silicato formado substancialmente por folhas paralelas de tetraedros de silicato, que são conectados entre si por camadas de cátions. A carga de filossilicato pode ser selecionada dentre os seguintes grupos minerais: argilas, micas, serpentinas, cloritas. Exemplos são: caulim, ilita, montmorilonita, vermiculita, talco. De acordo com uma modalidade preferida, a carga de filossilicato é um alumínio filossilicato, mais

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6/16 preferivelmente caulim.

[0022] Preferivelmente, a carga de filossilicato a ser usada nas composições de acordo com a presente invenção tem um tamanho de partícula médio de pelo menos 1 pm, preferivelmente inferior a 10 pm.

[0023] A carga de negro de fumo a ser usada nas composições de acordo com a presente invenção tem um número de absorção de dibutilftalato (DBP) de 30 a 80 ml/100 g, preferivelmente de 60 a 80 ml/100 g. O número de absorção de DBP é medido de acordo com ASTM D2414-06. As faixas acima de número de absorção de DBP são típicas de cargas de negro de fumo tendo uma estrutura de média para baixa, que são claramente distinguidas de cargas de negro de fumo tendo uma estrutura alta, tais como os produtos comerciais Ketjenblack®, que têm um número de absorção de DBP maior do que 300 ml/100 g e que são conhecidos como sendo apropriados para proporcionar mistura polimérica condutiva. O número de absorção da carga de DBP de negro de fumo de acordo com a invenção é indicativo de uma estrutura insuficiente para aplicações condutoras ou semicondutoras no campo de cabos elétricos, como reportado, por exemplo, pela US 6.441.084.

[0024] Preferivelmente, a carga de negro de fumo a ser usada nas composições de acordo com a presente invenção tem uma adsorção de iodo (também conhecido como número de iodo) de 20 a 50 mg/g, mais preferivelmente de 25 a 35 mg/g. A absorção de iodo pode ser medida de acordo com ASTM D 1510-06a.

[0025] No material de acordo com a invenção, o polímero elastomérico é preferivelmente reticulado. De acordo com a natureza química do polímero elastomérico, a reticulação pode ser realizada por diferentes meios, usualmente por reação de radical (por exemplo, por peróxidos orgânicos adicionados ao material).

[0026] Preferivelmente, o polímero elastomérico da composição da invenção pode ser selecionado dentre:

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7/16 (i) polímeros elastoméricos de dieno, geralmente tendo uma temperatura de transição de vidro (Tg) abaixo de 20°C, preferivelmente na faixa de 0°C a -90°C;

(ii) copolímeros elastoméricos de pelo menos uma monoolefina com pelo menos um comonômero olefinico ou um derivado do mesmo;

(iii) borracha de silicone.

[0027] Com respeito aos polímeros elastoméricos de dieno (i), eles podem ser de origem natural ou podem ser obtidos por polimerização em solução polimerização em emulsão ou polimerização em fase gasosa de pelo menos uma diolefina conjugada, opcionalmente em comistura com pelo menos um comonômero selecionado dentre monovinilarenos e/ou comonômeros polares em uma quantidade de não mais do que 60% em peso.

[0028] A diolefina conjugada geralmente contém de 4 a 12, preferivelmente de 4 a 8, átomos de carbono. Ela pode ser selecionada preferivelmente no grupo compreendendo: 1,3-butadieno, isopreno, 2,3dimetil-l,3-butadieno, 1,3-pentadieno, 1,3-hexadieno, 3-butil-l,3-octadieno, 2-fenil-l,3-butadieno, ou misturas dos mesmos. Isopreno é particularmente preferido.

[0029] Monovinilarenos que podem ser usados opcionalmente como comonômeros geralmente contêm de 8 a 20, preferivelmente de 8 a 12, átomos de carbono, e podem ser preferivelmente selecionados dentre: estireno, 1-vinilnaftaleno, oc-metilestireno, 3-metilestireno, 4-propilestireno, 4-p-tolilestireno, ou misturas dos mesmos. Estireno é particularmente preferido.

[0030] Preferivelmente, o polímero elastomérico de dieno (i) pode ser selecionado dentre: cis-l,4-poli-isopreno (borracha natural ou sintética, preferivelmente natural), 3,4-poli-isopreno, polibutadieno, estireno/1,3butadieno (SBR), copolímeros de estireno/isopreno/l,3-butadieno ou misturas

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8/16 dos mesmos.

[0031] Com respeito aos copolímeros elastoméricos (ii), eles podem ser obtidos por copolimerização de pelo menos uma mono-olefina com pelo menos um comonômero olefinico ou um derivado dos mesmos. As monoolefinas podem ser selecionados dentre: etileno e oc-olefinas geralmente contendo de 3 a 12 átomos de carbono, tais como: propileno, 1-buteno, 1penteno, 1-hexeno, 1-octeno, ou misturas dos mesmos. Os seguintes são preferidos: copolímeros de etileno com um oc-olefina, e opcionalmente com um dieno; homopolímeros de isobuteno ou copolímeros dos mesmos com pequenas quantidades de um dieno. O dieno opcional geralmente contém de 4 a 20 átomos de carbono e é preferivelmente selecionado dentre: 1,3butadieno, isopreno, 1,4-hexadieno, 1,4-ciclo-hexadieno, 5-etilideno-2norbomeno, 5-metileno-2-norbomeno, vinilnorbomeno, ou misturas dos mesmos. Particularmente preferidos são: copolímeros de etileno/propileno (EPR), terpolímeros de etileno/propileno/dieno (EPDM), poli-isobuteno, borrachas de butila; ou misturas dos mesmos. Preferivelmente, as borrachas de EPR/EPDM tem a seguinte composição monomérica: 55-80% em peso, preferivelmente 65-75% em peso, de etileno; 20-45% em peso, preferivelmente 25-35% em peso, de propileno; 0-10% em peso, preferivelmente 0-5% em peso, de um dieno (preferivelmente 5-etileno-2norbomeno).

[0032] O polímero elastomérico da composição da invenção permite obter um acessório de cabo com propriedade mecânica adequada, em particular em termos de elasticidade.

[0033] O material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção pode também compreender outros componentes. Por exemplo, a fim de reticular o polímero elastomérico, pelo menos um agente de reticulação pode ser adicionado.

[0034] Preferivelmente, a reticulação do polímero elastomérico pode

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9/16 ser realizada por reação de radical, a saber por decomposição térmica de pelo menos um iniciador de radical, selecionado usualmente dentre peróxidos orgânicos, tais como, por exemplo, peróxido de dicumila, peróxido de t-butil cumila, bis(t-butilperoxi-isopropil) benzeno, bis(t-butilperoxi)-2,5 dimetil hexano, bis(t-butilperoxi)-2,5-dimetil hexino 2,4-dimetil-2,5-di(t-butilperoxi) hexano, peróxido de di-t-butila.

[0035] Além do pelo menos um iniciador de radical, pelo menos um coagente de reticulação pode ser adicionado, tal como: cianurato de trialila, isocianurato de trialila, acrilatos ou diacrilatos, polibutadieno tendo um alto teor de grupos vinil terminais, e misturas dos mesmos.

[0036] Outros componentes que podem ser incluídos no material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção são: antioxidantes, agentes antienvelhecimento, plastificantes, lubrificantes, retardantes de chama, termal estabilizantes térmicos.

[0037] O material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção pode ser preparado por mistura do polímero elastomérico, da carga de filossilicato e da carga de negro de fumo, e outros possíveis aditivos, de acordo com técnicas bem conhecidas na arte, por exemplo usando um misturador interno do tipo contendo rotores tangenciais (Banbury) ou rotores de intertravamento, ou em misturadores contínuos do tipo Ko-Kneader (Buss) ou do tipo de parafuso geminado corrotativo ou contrarrotativo. No final da mistura, a composição pode ser reduzida em uma forma subdividida, por exemplo grânulos ou pelotas, que é apropriada a ser alimentada em uma extrusora para a produção de acessórios de cabo de energia de acordo com técnicas bem conhecidas.

[0038] Como dito acima, de acordo com um segundo aspecto, a presente invenção se refere a um acessório de cabo elétrico, particularmente uma junta ou terminação de cabo elétrico, que inclui um elemento feito de um material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção.

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10/16 [0039] De acordo com uma modalidade particularmente preferida, a junta de cabo elétrico, particularmente apropriada para cabos de corrente contínua de alta tensão, compreende:

- um eletrodo semicondutor central;

- dois defletores semicondutores;

- uma camada de gradação de campo estendendo-se longitudinalmente entre cada um dos defletores e o eletrodo central e em contato elétrico com os mesmos;

- uma camada isolante de junta circundando o eletrodo central, os dois defletores e a camada de gradação de campo; e

- uma camada semicondutora externa de junta circundando e em contato direto com a camada isolante;

em que a camada de gradação de campo é feita de um material de gradação de campo elétrico contendo uma carga de filossilicato e, preferivelmente, uma carga de negro de fumo tendo um número de absorção de dibutilftalato (DBP) de 30 a 80 ml/100 g.

Breve descrição dos desenhos [0040] Mais características vão ficar evidentes a partir da descrição detalhada dada abaixo com referência aos desenhos anexos, em que:

a figura 1 é uma seção transversal parcial longitudinal de uma primeira junta, apropriada particularmente para cabos de AT, incluindo um elemento feito de um material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção;

a figura 2 é uma seção transversal parcial longitudinal de uma segunda junta, apropriada particularmente para cabos de AT, incluindo um elemento feito de um material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção;

a figura 3 é uma seção transversal parcial longitudinal de uma terminação, apropriada particularmente para cabos de AT, incluindo um

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11/16 elemento feito de um material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção;

a figura 4 é um gráfico reportando curvas de condutividade de amostras de composições de acordo com a presente invenção e algumas comparativas.

Descrição detalhada das modalidades preferidas [0041] Na figura 1, uma seção longitudinal de uma modalidade de uma junta (100) montada sobre um par de cabos elétricos emendados (110) de acordo com a presente invenção é esquematicamente representada.

[0042] Cada cabo do par de cabo emendado (110) compreende um condutor (não mostrado na figura) e uma camada isolante (11a, 11b) feita, por exemplo, de polietileno reticulado (XLPE).

[0043] A junta (100) compreende: um elemento isolante (13), feito de, por exemplo, EPDM reticulado, circundando e estando em contato com a camada isolante de cabo (11a, 11b) do cabo elétrico (110). Um eletrodo semicondutor (12) que é encastrado em dito elemento eletricamente isolante (13) circunda o cabo (200) onde as camadas isolantes de cabo (11a, 11b) são removidas para desnudar os condutores de cabo então emendados, e podem circundar uma porção limitada das camadas isolantes (11a, 11b) na vizinhança da zona de remoção.

[0044] A junta (100) compreende adicionalmente uma camada semicondutora externa (14) circundando o elemento eletricamente isolante (13) e dois cones de alívio de estresse (15a, 15b), cada um previsto em um lado do elemento eletricamente isolante (13). Os dois cones de alívio de estresse (15a, 15b) são feitos de um material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção.

[0045] Na figura 2, uma seção longitudinal de uma outra modalidade de uma junta (200) de acordo com a presente invenção é esquematicamente representada. Diferentemente da figura 1, a junta (200) é mostrada como tal,

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12/16 antes de ser montada sobre um par de cabos elétricos emendados. A junta (200) estende-se ao longo de uma direção longitudinal X entre duas porções extremas opostas (210, 220) e é apropriada para ser encaixada sobre a conexão de núcleo condutiva na configuração montada.

[0046] A junta (200) compreende um eletrodo central (240), feito de material semicondutor, e dois defletores (250, 260), feitos de material semicondutor. O eletrodo central (240) é posicionado em uma posição intermediária com respeito à porção de extremidade (210, 220) da junta (200) e é disposto para circundar o conector de metal conectando os núcleos condutivos dos dois cabos a serem emendados (não mostrados na figura). Os dois defletores (250, 260) são posicionados nas porções de extremidade (210, 220) da junta (200).

[0047] A junta (200) também compreende uma camada de gradação de campo (270) que, na modalidade da figura 2, estende-se longitudinalmente para cobrir parcialmente e incrustar parcialmente os dois defletores (250, 260) e para cobrir totalmente e incrustar parcialmente o eletrodo central (240). A camada de gradação de campo (270) é feita de um material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção.

[0048] Como mostrado na figura 2, a camada de gradação de campo (270) sobrepõe-se à superfície radialmente externa e às extremidades longitudinais do eletrodo central (240), e se sobrepõe parcialmente à superfície radialmente externa dos dois defletores (250, 260) e incrusta sua extremidade longitudinal (252, 262) voltada para o eletrodo central (240). A camada de gradação de campo (270), estende-se transversalmente de modo a ser interposta entre cada um dos defletores (250, 260) e o eletrodo central (240).

[0049] A junta (200) compreende adicionalmente uma camada isolante de junta (280) que se sobrepõe à camada de gradação de campo (270) de modo a ser posicionada radialmente externa à mesma, e uma camada

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13/16 semicondutora externa de junta (290) sobrepondo-se à camada isolante (280) de modo a ser posicionada radialmente externa a uma tal camada isolante (280). Na modalidade da figura 2, a camada de gradação de campo (270) estende-se longitudinalmente de modo a ser interposta entre a camada isolante (280) e o eletrodo (240) e os dois defletores (250, 260).

[0050] Na figura 3, uma seção longitudinal de uma modalidade preferida de uma terminação (300) montada sobre um cabo elétrico (310) de acordo com a presente invenção é esquematicamente representada.

[0051] O cabo elétrico (310) compreende um condutor (não mostrado na figura) e uma camada isolante (31) feita, por exemplo, de polietileno reticulado (XLPE).

[0052] A terminação (300) compreende: um elemento isolante (33), feito por exemplo de EPDM reticulado, circundando e em contato com a camada isolante (31) do cabo elétrico (310) e um cone de alívio de estresse (35) também circundando e em contato com a camada isolante (31). A terminação (300) compreende adicionalmente uma camada semicondutora externa (36) cobrindo o elemento isolante (33) e o cone de alívio de estresse (35). O cone de alívio de estresse (35) é feito de um material de gradação de campo elétrico de acordo com a presente invenção.

[0053] As figuras 1, 2 e 3 mostram três modalidades da presente invenção. Modificações apropriadas podem ser feitas nestas modalidades de acordo com necessidades técnicas específicas e exigências de aplicação sem sair do escopo da invenção.

[0054] Os exemplos a seguir são dados para adicionalmente ilustrar a invenção.

EXEMPLOS [0055] As composições conforme reportadas na Tabela 1 foram preparadas usando um misturador interno Banbury onde todos os ingredientes foram adicionados no início, com a exceção do peróxido, que foi adicionado

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14/16 depois de descarregar a composição em um misturador de moinho aberto. No fim do processo de mistura, foi efetuada cura por uma prensa elétrica (15 min a 180°C e 200 bar) para prover placas de amostra de 1,0 mm de espessura. Nas composições reportadas na Tabela 1 as quantidades dos vários componentes são expressas como % em peso com relação ao peso total da composição.

TABELA 1

EXEMPLO	1	2 (*)	3 (*)	4 (*)	5 (*)	6(*)
Borracha de EPDM	51,2	24,2	65,1	51,2	51,2	51,2
HNBR	—	24,2	—	—	—	—
Caulim	21,9	—	—	—	—	21,9
Negro de fumo (DBP=65)	19,4	9,7	10,4	19,4	19,4	17,6
Negro de fumo (DBP=118)	—	—	—	—	—	1,8
Poli-isobutileno	2,2	—	3,1	2,2	2,2	2,2
Carboneto de silício dopado com Al	—	—	20,8	—	—	—
Titanato de bário	—	—	—	—	10,9	—
Oxido de titânio	—	36,2	—	21,9	10,9	—
bis(t-butilperoxi-isopropil) benzeno	l.o	1,5	1,0	1,0	1,0	1,0
Aditivos	5,3	5,8	0,5	5,3	5,3	5,3

(*) comparativo

HNBR = borracha de nitrila butadieno hidrogenada.

[0056] Os aditivos reportados na Tabela 1 são uma mistura de produtos convencionais selecionados dentre: plastificantes, agentes antioxidantes, estabilizantes térmicos, coagentes de reticulação.

[0057] As composições de Tabela 1 foram testadas para intensidade dielétrica (DC), de acordo com IEC 60243-2 (2001). Os resultados são reportados na Tabela 2.

TABELA 2

EXEMPLO	1	2 (*)	3 (*)	4 (*)	5 (*)	6(*)
Intensidade dielétrica (DC) (kV/mm)	15,0	30,0	15,0	5,0	4,0	< 1

(*) comparativo [0058] A amostra do exemplo comparativo 6 tinha uma intensidade dielétrica muito baixa para a aplicação em um acessório para cabo de potência. Amostras dos exemplos comparativos 4 e 5 tinha uma baixa intensidade dielétrica.

[0059] Amostras dos Exemplos 1-5 foram testadas para avaliar sua condutividade, de acordo com IEC 60093 (1980). Os resultados são

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15/16 reportados na figura 4, onde as curvas são traçadas com a tensão aplicada (kV/mm) em abscissas versus condutividade (S*m) em ordenadas.

[0060] As composições dos Exemplos comparativos 2 e 5, contendo respectivamente óxido de titânio e titanato de bário/óxido de titânio, não são de resistência variável pois sua condutividade aumenta muito negligenciavelmente no aumento de tensão, portanto, elas não podem ser usadas como material de gradação de campos em acessórios de cabo. No caso da composição do Exemplo 2, acredita-se que o componente polimérico polar (HNBR) desempenhou um papel negativo no comportamento de resistência variável.

[0061] A composição do Exemplo comparativo 4 é demasiadamente condutiva para aplicações de isolamento (como as composições dos Exemplos comparativos 5) e sua condutividade mantinha-se crescente com o aumento de tensão.

[0062] Amostras da composição do Exemplo 1, de acordo com a invenção, e do Exemplo comparativo 3 (contendo carboneto de silício dopado) mostraram propriedades de resistência variável satisfatórias tomando-as apropriadas como materiais de gradação de campo.

[0063] Amostras da composição do Exemplo 1 e do Exemplo comparativo 3 foram testadas para avaliar suas propriedades mecânicas, em particular recuperação elástica depois de envelhecimento, de acordo com o seguinte procedimento.

[0064] Amostras foram mantidas sob estresse de tração a 200% de alongamento por 7 dias em uma estufa a 70°C. Então, a recuperação elástica de cada amostra foi medida depois de 5 minutos da liberação da amostra release. As amostras do Exemplo 1 recuperaram cerca de 60% de seu comprimento inicial, assim a composição era apropriada para acessórios de cabo elétrico. As amostras do Exemplo comparativo 3 não foram capazes de completar o teste por causa da ruptura das mesmas. Tais propriedades

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16/16 elásticas pobres tornam a composição do Exemplo comparativo 3 inapropriadas para acessórios de cabo elétrico.

[0065] A Requerente também observou que a composição do Exemplo comparativo 3 causava um problema de fabricação. Em particular, durante a preparação das amostras, abrasão no aparelho misturador ocorria, provavelmente devido à presença de carboneto de silício. Um tal inconveniente deve ser cuidadosamente avaliado quando se considera uma produção em larga escala.

[0066] A presente descrição mostra apenas algumas modalidades da presente invenção. Modificações apropriadas podem ser feitas nestas modalidades de acordo com necessidades técnicas específicas e exigências de aplicação sem sair do escopo da te invenção.

Claims (14)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Material de gradação de campo elétrico, caracterizado pelo fato de que compreende um polímero elastomérico não polar, uma carga de filossilicato e uma carga de negro de fumo, em que qualquer carga de negro de fumo presente no material de gradação de campo elétrico tem um número de absorção de dibutilftalato (DBP) de 30 a 80 ml/100 g.
2. 2. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende:

   (i) de 30% a 80% em peso do polímero elastomérico não polar;

   (ii) de 10% a 35% em peso da carga de filossilicato; e (iii) de 10% a 30% em peso da carga de negro de fumo;

   as porcentagens sendo calculadas com base no peso total do material.
3. 3. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende de 40% a 70% em peso do polímero elastomérico não polar.
4. 4. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende del5%a30%em peso da carga de filossilicato.
5. 5. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende de 15% a 25% em peso da carga de negro de fumo.
6. 6. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de filossilicato e a carga de negro de fumo estão em uma razão em peso de 0,9 a 1,2.
7. 7. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de filossilicato é selecionada dentre: caulim, ilita, montmorilonita, vermiculita, talco.
8. 8. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a

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   2/3 reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a carga de filossilicato é caulim.
9. 9. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de filossilicato tem um tamanho de partícula médio de pelo menos 1 pm.
10. 10. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a carga de filossilicato tem um tamanho de partícula médio de menos do que 10 pm.
11. 11. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de negro de fumo tem um número de absorção de dibutilftalato (DBP) de 60 a 80 ml/100 g.
12. 12. Material de gradação de campo elétrico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de negro de fumo tem uma adsorção de iodo de 20 a 50 mg/g.
13. 13. Acessório de cabo elétrico, caracterizado pelo fato de que inclui um elemento feito de um material de gradação de campo elétrico como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 12.
14. 14. Junta de cabo elétrico, particularmente apropriada para cabos de corrente contínua de alta tensão, caracterizada pelo fato de que compreende:

    - um eletrodo semicondutor central;

    - dois defletores semicondutores;

    - uma camada de gradação de campo estendendo-se longitudinalmente entre cada um dos defletores e o eletrodo central e em contato elétrico com os mesmos;

    - uma camada isolante de junta circundando o eletrodo central, os dois defletores e a camada de gradação de campo; e

    - uma camada semicondutora externa de junta circundando e em contato direto com a camada isolante;

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    3/3 em que a camada de gradação de campo é feita de um material de gradação de campo elétrico contendo uma carga de filossilicato.