BRPI0820058B1 - Cabo de baixa, média ou alta voltagem - Google Patents

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Ola Fagrell
Ruth Dammert
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Borealis Technology Oy
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Abstract

composição de poliolefina, masterbatch, cabo e uso de uma composição de poliolefina a presente invenção refere-se a uma composição de poliolefina compreendendo (v) uma poliolefina reticulável com grupos silano hidrolisáveis (a), (vi) um dicarboxilato de dihidrocarbila estanho (b) como um catalisador de condensação de silanol de acordo com a seguinte fórmula (i) : onde r1 e r2 sejam, independentemente, grupos hidrocarbila tendo pelo menos 6 átomos de carbono, e r3 e r4 sejam, independentemente, grupos hidrocarbila tendo pelo menos 8 átomos de carbono, a um fio ou cabo compreendendo uma camada feita de tal composição e ao uso de tal composição para a produção de uma camada de um cabo.

Description

CABO DE BAIXA, MÉDIA OU ALTA VOLTAGEM [0001] A presente invenção refere-se a uma composição de poliolefina compreendendo uma poliolefina reticulável com grupos silano hidrolisáveis e dicarboxilato de dihidrocarbila estanho como um catalisador de condensação de silanol, a fio ou cabo, em particular um cabo de baixa, média ou alta voltagem, compreendendo tal composição e para o uso de tal composição para a produção de um fio ou cabo, em particular, de baixa, média ou alta voltagem.
[0002] É sabido que reticular poliolefinas por meio de aditivos melhora muitas das propriedades da poliolefina, tais como força mecânica e resistência química ao calor. Reticulações podem ser realizadas pela condensação de grupos silanol contidos na poliolefina que podem ser obtidos pela hidrólise de grupos silano. Um composto de silano pode ser introduzido como um grupo reticulável em uma poliolefina e.g. enxertando o composto de silano na poliolefina, ou pela copolimerização de monômeros de olefina e de grupo silano contendo monômeros. Tais técnicas são conhecidas e.g. a partir de US 4.413.066, US 4.297.310, US 4.351.876, US 4.397.981, US 4.446.283 e US 4.456.704.
[0003] Na presente invenção, a composição de poliolefina é particularmente usada para a produção de um fio ou cabo, em particular um cabo de baixa, média ou alta voltagem. Cabos de força elétrica para baixas voltagens, i.e. voltagens abaixo de 3 kV, geralmente compreendem um condutor elétrico que é revestido com uma camada isolante. Tais cabos de baixa voltagem são também caracterizados como cabos de fio único. Opcionalmente, dois ou mais de tais cabos de fio único são
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2/23 circundados por uma camada comum de bainha ultraperiférica, a capa.
[0004] Um típico cabo de força de média voltagem, geralmente usado para voltagens de 3 a 36 kV, e um típico cabo de alta voltagem usado para voltagens maiores que 36 kV compreendem um ou mais condutores em um núcleo de cabo que é circundado por muitas camadas de materias poliméricos, incluindo uma camada interna semicondutora, seguida por uma camada isolante, e depois uma camada externa semicondutora. Essas camadas são normalmente reticuladas. A essas camadas, outras camadas podem ser adicionadas, tais como uma fita metálica ou um protetor de fio, e, finalmente, uma camada ultraperiférica de encapamento. As camadas do cabo são baseadas em tipos diferentes de composições de polímero. Como materiais isolantes, hoje, poliolefinas reticuladas, como polietileno reticulado de baixa densidade, são predominantemente utilizados.
[0005] Para a reticulação de poliolefinas contendo grupos silano hidrolisáveis, um catalisador de condensação de silanol deve ser usado. Catalisadores convencionais são, por exemplo, compostos orgânicos de estanho, zinco, ferro, chumbo ou cobalto, tais como dilaurato de dibutila estanho (DBTDL).
[0006] Entretanto, é conhecido que o DBTDL possui um impacto negativo sobre o ambiente natural quando produtos reticulados, tais como cabos, são instalados no solo. Além disso, é um material perigoso para se trabalhar.
[0007] É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer um catalisador de condensação de silanol para uma
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3/23 composição compreendendo uma poliolefina com grupos silano hidrolisáveis que evite os inconvenientes do DBTDL, i.e. que seja menos danoso ao meio ambiente e menos perigoso para se trabalhar. Ao mesmo tempo, no entanto, a composição deve render bons ou até melhores resultados de reticulação, de forma que as propriedades dos produtos finais compreendendo a composição reticulada sejam similares ou ainda melhores em relação aos produtos nos quais DBTDL era usado como catalisador de condensação de silanol. Em particular, é um objetivo fornecer um cabo de baixa, média ou alta voltagem no qual pelo menos uma camada, geralmente uma camada isolante, tenha sido reticulada na presença de um catalisador de condensação de silanol, e cujo cabo apresente força de avaria elétrica melhorada.
[0008] Supreendentemente tem-se de descoberto que os objetivos acima podem ser alcançados pelo uso de um catalisador de condensação de silanol, que é um dicarboxilato de dihidrocarbila estanho com um maior número de átomos de carbono nos grupos hidrocarbila.
[0009] A presente invenção, portanto, fornece uma composição de poliolefina compreendendo (i) uma poliolefina reticulável com grupos silano hidrolisáveis (A), (ii) um dicarboxilato de dihidrocarbila estanho (B) como um catalisador de condensação de silanol de acordo com a seguinte fórmula (I):
onde
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4/23
* R1 e R2 sejam, independentemente, grupos hidrocarbila tendo pelo menos 6 átomos de carbono, e * R3 e R4 sejam, independentemente, grupos hidrocarbila tendo pelo menos 8 átomos de carbono.
[0010] Verificou-se que, na composição da invenção, a reticulação obtida é similar ou até melhor em relação à reticulação obtida pelo uso de DBTDL. Simultaneamente, os produtos compreendendo a composição são menos danosos ao meio ambiente e menos restrições se aplicam à produção e à manipulação da composição devido aos catalisadores de condensação silanol menos perigosos.
[0011] Além do mais, quando usado na produção de um cabo de baixa, média ou alta voltagem, uma força melhorada de avaria é obtida.
[0012] Em uma concretização preferida do catalisador de condensação de silanol (B) , na fórmula (I), R1, R2, R3 e R4 são, independentemente, grupos alquila, mais preferivelmente grupos alquila de cadeia linear.
[0013] Além disso, na fórmula (I), preferencialmente R1 e R2 possuem, independentemente, pelo menos 7 átomos de carbono, mais preferivelmente R1 e R2 possuem, independentemente, pelo menos 8 átomos de carbono.
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5/23 [0014] Ainda mais, na fórmula (I), preferivelmente R1 e R2 possuem, independentemente, pelo menos 20 átomos de carbono, mais preferivelmente têm no máximo 15 átomos de carbono, e ainda mais preferível que tenham pelo menos 12 átomos de carbono.
[0015] Na fórmula (I), R3 e R4 possuem, independentemente, pelo menos 9 átomos de carbono, mais preferivelmente R3 e R4 possuem, independentemente, pelo menos 10 átomos de carbono.
[0016] Além disso, na fórmula (I), R3 e R4 possuem, independentemente, no máximo 25 átomos de carbono, mais preferivelmente possuem no máximo 20 átomos de carbono, e ainda mais preferivelmente possuem pelo menos 15 átomos de carbono.
[0017] Na concretização mais preferida, o dicarboxilato de dihidrocarbila estanho (B) é dilaurato de dioctila estanho.
[0018] Preferencialmente, na composição de poliolefina de acordo com a invenção, o catalisador de condensação de silanol (B) está presente em uma quantidade de 0,0001 a 6% em peso, mais preferivelmente de 0,001 a 2% em peso, e mais preferivelmente de 0,02 a 0,5% em peso.
[0019] A composição da presente invenção compreende uma poliolefina reticulável contendo grupos silano hidrolisáveis (A).
[0020] Mais preferencialmente, a poliolefina reticulável compreende, de forma ainda mais preferível consiste em, um polietileno contendo grupos silano hidrolisáveis.
[0021] Os grupos silano hidrolisáveis podem ser introduzidos na poliolefina pela copolimerização de e.g.
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6/23 monômeros de etileno com grupo silano contendo comonômeros ou enxertando, i.e. através de modificação química do polímero pela adição de grupos silano principalmente em uma reação radical. Ambas as técnicas são bem conhecidas no estado da técnica.
[0022] Preferivelmente, o grupo silano contendo poliolefina tem sido obtido pela copolímerízação. No caso de poliolefinas, preferencialmente o polietileno, a copolímerízação é preferencialmente realizada com um composto silano insaturado representado pela fórmula
R’SiR2 qY3.g (Π) onde * R1 é uma hidrocarbila etilenicamente insaturada, um grupo hidrocarbila hidrocarbilóxi ou (met)acrilóxi, * R2 é um grupo hidrocarbila alifático saturado, * Y, que pode ser o mesmo ou diferente, é um grupo orgânico hidrolisável e q é 0, 1 ou 2.
[0023] Exemplos especiais do composto silano insaturado são aqueles nos quais R1 seja vinila, alila, isopropenila, butenila, ciclohexanila ou propila gama-(met)acrilóxi; Y seja metóxi, etóxi, formilóxi, acetóxi, propionilóxi ou um grupo alquila ou arilamino; e R2, se presente, seja um grupo metila, etila, propila, decila ou fenila.
[0024] Um composto silano insaturado preferido é representado pela fórmula
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7/23
CH2=CHSi(OAl·, (UI) [0025] onde A é um grupo hidrocarbila tendo de 1 a 8 átomos de carbono, preferencialmente de 1 a 4 átomos de carbono.
[0026] Os compostos mais preferidos são trimetoxisilano de vinila, bismetoxietoxisilano de vinila, trietoxisilano de vinila, trimetoxisilano de gama-(met)acriloxiproprila, trietoxisilano de gama-(met)acriloxipropila e triacetoxisilano de vinila, ou combinações de dois ou mais desses.
[0027] A copolimerização da olefina, e.g. etileno, e o composto silano insaturado podem ser realizados sob quaisquer condições adequadas resultando na copolimerização dos dois monômeros.
[0028] O grupo silano contendo poliolefina (A) preferencialmente contém de 0,001 a 15% em peso do grupo silano contendo monômeros, mais preferencialmente de 0,01 a 5% em peso, e mais preferivelmente de 0,1 a 3% em peso, e mais preferivelmente de 0,1 a 2% em peso.
[0029] É além do mais preferido que a composição compreenda uma poliolefina com grupo polar contendo unidades monoméricas.
[0030] Preferencialmente, os grupos polares são selecionados de grupos siloxano, amida, anidrido, carboxilico, carbonila, hidroxila, éster e epóxi.
[0031] Os grupos polares podem, por exemplo, ser introduzidos no polímero pelo enxerto de um polímero de etileno com um grupo polar contendo composto, i.e. através de modificação química da poliolefina pela adição de um grupo
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8/23 polar contendo composto principalmente em uma reação radical.
O enxerto é e.g. descrito em US 3.646.155 e US 4.117.195.
[0032] No entanto, prefere-se que os ditos grupos polares sejam introduzidos no polímero pela copolimerização de monômeros olefínicos, incluindo o etileno, com comonômeros carregando grupos polares.
[0033] Como exemplos de comonômeros contendo grupos polares, podem ser mencionados os seguintes: (a) ésteres de carboxilato de vinila, tais como acetato de vinila e pivalato de vinila, (b) (met)acrilatos, tais como metil(met)acrilato, (c) ácidos carboxílicos olefinicamente insaturados, tais como ácido (met)acrílico, ácido maleico e ácido fumárico,
d) derivados de ácido tais como met)acrilonitrila ou amida vinila e éter de
0034]
Dentre ácidos
e) éteres de vinila, tais como éter de metil fenil vinila.
estes comonômeros, ésteres de vinila de monocarboxílicos tendo de 1 a 4 átomos de carbono, tais como acetato de vinila, e (met)acrilatos de álcool tendo de 1 a 4 átomos de carbono, tais como (met)acrilato de metila, são preferidos. Os comonômeros especialmente preferidos são acrilato de butila, acrilato de etila e acrilato de metila.
Dois ou mais de tais compostos olefinicamente insaturados podem ser usados em combinação. O termo ácido (met)acrílico destina-se a abranger tanto o ácido acrílico quanto o ácido metacrílico.
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9/23 [0035]
Preferencialmente, o grupo polar contendo unidades monoméricas é selecionado a partir do grupo dos acrilatos.
[0036] quantidade de grupo polar contendo unidades monoméricas na poliolefina, preferencialmente, é de
40% do peso ou menos, mais preferencialmente de 35% do peso ou menos, e ainda mais preferível que seja entre 1 e 20% do peso.
[0037]
Além disso, preferencialmente, o grupo polar contendo unidades monoméricas está presente na poliolefina em uma quantidade de a partir de a 15% de mol, mais preferivelmente de 3 a 10% de mol, e mais preferencialmente de
3,5 a 6% de mol.
[0038]
Em uma concretização especialmente preferida, poliolefina reticulável com grupos silano hidrolisáveis (A) ao mesmo tempo também contém os grupos polares em qualquer uma das concretizações como descritas neste documento anteriormente, i.e.
a poliolefina é um terpolímero contendo tanto grupos silano quanto grupos polares.
0039]
Além disso, também as quantidades preferidas para o grupo silano e para o grupo polar contendo monômeros, como descrito acima, aplicam-se ao terpolímero.
[0040]
Tais terpolímeros podem ser produzidos por enxerto ou, preferencialmente, por copolimerização de monômeros de olefinas e monômeros insaturados contendo grupos silano e grupos polares.
0041]
Se um tal terpolímero contendo tanto os grupos silano quanto os grupos polares for usado na composição da invenção, prefere-se que esta compreenda pelo menos
80% do
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10/23 peso da composição total, mais preferencialmente pelo menos 85% do peso, e mais preferivelmente pelo menos 90% do peso.
[0042] A composição polimérica de acordo com a invenção pode mais adiante conter diferentes aditivos, tais como termoplásticos miscíveis, antioxidantes, outros estabilizantes e.g. retardadores de arborescência em água, retardadores de combustão, lubrificantes, betumes, agentes corantes e espumantes.
[0043] A quantidade total de aditivos é geralmente de 0,3 a 10% em peso, preferencialmente de 1 a 7% em peso, mais preferencialmente de 1 a 5% em peso.
[0044] Como antioxidante, preferencialmente um composto ou uma mistura de tais compostos, é usado o que é neutro ou ácido, deve compreender um grupo fenol estericamente impedido ou grupos de enxofre alifático. Tais compostos estão divulgados em EP 1 254 923 para serem antioxidantes especialmente adequados para a estabilização de poliolefinas contendo grupos silano hidrolisáveis que são reticuláveis com um catalisador de condensação de silanol, em particular um catalisador de condensação de silanol ácido. Outros antioxidantes preferidos estão divulgados em WO2005003199A1.
[0045] Preferencialmente, o antioxidante está presente na composição em uma quantidade de a partir de 0,01 a 3% em peso, mais preferencialmente de 0,05 a 2% em peso, e mais preferivelmente de 0,08 a 1,5% em peso.
[0046] O catalisador de condensação de silanol (B) normalmente é adicionado ao grupo silano contendo poliolefina pela composição do polímero com um chamado master batch
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11/23 (concentrados de pigmentos, corantes ou aditivos que são dispersos em uma resina denominada resina veículo), no qual o catalisador e, opcionalmente, outros aditivos estão contidos em um polímero, e.g. poliolefina, matriz em forma concentrada.
[0047] Portanto, a presente invenção também pertence a um master batch para uma composição de poliolefina reticulável compreendendo um polímero matriz e um catalisador de condensação de silanol (B) em quaisquer concretizações descritas acima.
[0048] O polímero matriz é preferencialmente uma poliolefina, mais preferivelmente um polietileno, que pode ser um homo ou copolímero de etileno, e.g. polietileno de baixa densidade, ou copolímero de polietileno-metil-, -etil ou butil-acrilato contendo de 1 a 50% em peso do acrilato, e misturas desses.
[0049] Como afirmado, no master batch, os compostos para serem adicionados ao grupo silano contendo poliolefina estão contidos na forma concentrada, i.e. em uma quantidade muito maior que na composição final.
[0050] O master batch preferencialmente compreende o componente (B) em uma quantidade de a partir de 0,3 a 15% em peso, mais preferencialmente de a partir de 0,7 a 10% em peso.
[0051] Além disso, preferencialmente o master batch também
contém alguns ou todos os aditivos, por exemplo, os
estabilizadores.
[0052] Prefere-se que a quantidade dos estabilizadores
contidos no master batch seja de até 10% em peso.
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12/23 [0053] O master batch preferencialmente é composto com um grupo silano contendo polímero em uma quantidade de a partir de 1 a 10% em peso, mais preferencialmente a partir de 2 a 8% em peso.
[0054] A composição pode ser realizada através de qualquer processo de composição conhecido, incluindo a extrusão do produto final com um parafuso extrusor ou um misturador.
[0055] A presente invenção, além disso, refere-se a um fio ou cabo, em particular um cabo de baixa, média ou alta voltagem, compreendendo a composição de poliolefina de quaisquer das concretizações descritas acima.
[0056] E uma concretização preferida, a invenção refere-se a um cabo de média ou alta voltagem compreendendo um ou mais condutores em um núcleo de cabo, uma camada interna semicondutora, seguida por uma camada isolante e, então, uma camada externa semicondutora, onde pelo menos uma dessas camadas, preferencialmente a camada isolante, compreenda a composição de poliolefina como descrita acima.
[0057] Camadas isolantes para cabos de força de média ou alta voltagem geralmente possuem uma espessura de pelo menos 2mm, tipicalmente de pelo menos 2,3mm, e a espessura aumenta com o aumento de voltagem para o qual o cabo é projetado.
[0058] Além das camadas semicondutoras e isolantes, outras camadas podem estar presentes em cabos de média ou alta voltagem, tais como uma fita metálica ou uma proteção de fio, e, finalmente, uma camada ultraperiférica de encapamento.
[0059] Normalmente, o cabo é produzido por coextrusão das diferentes camadas no núcleo de condução. Então, a reticulação
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13/23 é realizada pelo tratamento de umidade, onde, na presença do catalisador de condensação de silanol, os grupos silanos são hidrolisados sob a influência de água ou vapor, resultando na separação de álcool e na formação de grupos silanol, que são, então, reticulados em uma reação de condensação onde água seja separada.
[0060] Normalmente, o tratamento de umidade é realizado em uma sauna ou em banho-maria a temperaturas de 70 a 100°C.
[0061] A invenção refere-se, além disso, ao uso da composição de poliolefina em quaisquer das concretizações acima descritas para a produção de uma camada de um fio ou cabo, preferencialmente de uma camada, mais preferivelmente de uma camada isolantes, de um cabo de média ou alta voltagem.
[0062] Os seguintes exemplos servem para ilustrar ainda mais a presente invenção.
Exemplos
1. Métodos de medição
a) Taxa de fluxo de fusão
[0063] A taxa de fluxo de fusão (MFR) é determinada de
acordo com ISO 1133 e é indicada em g/10 min. A MFR é uma
indicação da fluidez e, portanto, do processamento do
polímero. Quanto mais alto for a taxa de fluxo de fusão, menor será a viscosidade do polímero. A MFR é determinada a 190°C para polietilenos, e pode ser determinada em diferentes cargas, tais como 2,16 kg (MFR2) ou 21,6 kg (MFR21). A MFR é determinada a 230°C para polipropilenos.
b) Alongamento a quente
Petição 870180066521, de 31/07/2018, pág. 25/41 [0064] A taxa de reticulação foi determinada de acordo com
14/23
IEC-811-2-1-9 (método a quente e conjunto permanente) pela
medição da deformação térmica a 200°C e a uma carga de 20
N/cm2 após diferentes tempos de reticulação a 23°C e a 50%
R.H.
c) Teste de ebulição de material semicondutor
[0065] O teste de ebulição de material semicondutor foi
realizado de acordo com AEIC CS5-94.
[0066] Qualquer revestimento externo e o condutor foram
retirados. Uma seção transversal representativa contendo a proteção condutora extrusada e a proteção de isolamento foi cortada do cabo. O material semicondutor resultante foi de pelo menos 25 mils (0,64 mm) de espessura e estava imerso em decahidronaftaleno fervente com 1% em peso de antioxidante 2246 por 5 horas usando o equipamento especificado em ASTM D2765. O(s) material(ais) semicondutor(es), então, foram removidos do solvente e examinados por continuidade de interface protetora/isolante com um aumento de força mínimo de
15. Para passar os requisitos, a proteção de isolamento deve, após o tratamento acima, estar sem rachaduras e aderir continuamente 360° ao isolamento.
e) Velocidade de reticulação [0067] A reticulação dos cabos reticuláveis de silano é feita dobrando, em 180° na forma de um U, um cabo MV longo de 70 a 80 cm. As extremidades dos cabos são protegidas contra a entrada de umidade pelo, por exemplo, uso de terminações. A parte inferior das amostras de cabos em forma de U são colocadas em banho-maria de modo que a extremidade do cabo
Petição 870180066521, de 31/07/2018, pág. 26/41
15/23 esteja acima da superfície da água. O banho-maria possuia a temperatura de 90°C. A água, então, começará a migrar da superfície do cabo na direção do condutor. Quando a parte dianteira da água estiver passando através do isolamento do cabo, a reticulação ocorrerá e formará uma frente de reticulação.
[0068] Amostras são retiradas do banho-maria em momentos
diferentes, e uma fatia de 1 cm de espessura da seção
transversa é cortada de cerca de 35 a 40 cm a partir da
extremidade do cabo. Para fazer a frente de reticulação
visível a olho nu, a fatia é posta dentro de u um forno à
temperatura de 200°C por 15 min (a parte não reticulada
derreterá de uma maneira diferente) e, então, resfriada à temperatura ambiente. A frente de reticulação é claramente visível e a distância em mm da interface do semicondutor externo até o isolamento é medida em 4 lugares a 90° um do outro ao redor dos cabos em um microscópio. O valor médio de 3 fatias/amostras de cabo é relatado.
f) Força de avaria elétrica após envelhecimento úmido [0069] O teste de envelhecimento úmido é baseado em um procedimento descrito em um artigo de Land H.G. e Schádlich H., Model Cable Test for Evaluatíng the Ageing Behaviour under Water Influence of Compounds for Mediem Voltage Cables, Conference Proceedings of Jicable 91, 24 a 28 de junho, 1991,
Versalhes, França, e no artigo de U.H. Nilsson, The Use of Model Cables for Evaluation of the Electrical Performance of Polymeric Power Cables Materials, Conference Proceedings of NORD-IS, 13 a 15 de junho, 2005, Trondheim, Noruega.
Petição 870180066521, de 31/07/2018, pág. 27/41
16/23 [0070] As propriedades do envelhecimento úmido foram avaliadas em cabos modelos. Esses cabos consistem em um fio de Cu de 1,38mm de diâmetro no qual uma camada interna semicondutora, uma camada isolante e uma camada externa semicondutora são aplicadas. O cabo modelo possui a seguinte construção: camada interna semicondutora de 0,7mm, camada isolante de 1,5mm e camada externa semicondutora de 0,15mm. Os cabos sofrem extrusão em uma configuração extrusora de 1+2 e são vulcanizados em um tubo CCV de cura seca, i.e. o material é reticulado. Após isso, os cabos modelos são precondicionados a 80°C por 72h.
[0071] O fio de Cu é removido e, então, trocado por um fio de Cu mais fino. Os cabos são postos em banho-maria para serem envelhecidos por 1.000h sob força elétrica e a uma temperatura de 70°C da água circundante e a uma temperatura da água na área do condutor de 85°C. A força de avaria inicial bem como a força de avaria após 1.000h de envelhecimento úmido são determinadas. Os cabos são preparados e envelhecidos como descrito abaixo.
• Precondicionamento:80°C, 72h • Voltagem aplicada:9 kV/50 Hz • Força elétrica (máx.):9 kV/mm • Força elétrica (média):6 kV/mm • Temperatura do condutor:85°C • Temperatura do banho-maria:70°C • Tempo de envelhecimento:1.000h • Água desionizada no condutor e no exterior
Petição 870180066521, de 31/07/2018, pág. 28/41
17/23 [0072] Cinco espécimes com 0,50 m de comprimento ativo de cada cabo são envelhecidos.
[0073] Os espécimes são sujeitos a teste de avaria AC (rampa de voltagem: 100 kV/min) e os valores de Weibull de 63,2% da força de avaria (força de campo na camada interna semicondutora) são determinados antes e depois do envelhecimento.
2. Composições produzidas
a) Master batches [0074] Master batches foram produzidos compreendendo:
- uma resina matriz: um copolímero de butilacrilato de etileno com 17% em peso de butilacrilato, uma densidade de 924 kg/m3 e uma MFR2 de 17g/10 min;
- um catalisador de condensação de silanol: dilaurato de dioctila estanho (DOTL) de acordo com a invenção; ou dilaurato de dibutila estanho (DBTL) como um catalisador de condensação de silanol convencional;
- um silano contendo o composto [silano 2, Dynasilane Degussa]
- estabilizador 1: pentaeritritil-tetrakis(3-(3',5'-diterc. butil-4-hidroxi-fenil)-propionato (n° CAS 668319-8)
- estabilizador 2: 4,4'-tiobis(2-terc. butil-5- metilfenol) (n° CAS 96-69-5) [0075] Os componentes foram usado nos master batches nas quantidades indicadas na Tabela 1 (informação dada em % do peso). A composição dos master batches foi realizada usando
Petição 870180066521, de 31/07/2018, pág. 29/41 um misturador Brabender (câmara pequena, 47cm3), e placas de
3mm foram moldadas por compressão a 180°C.
Tabela 1:
18/23
MB1 MB2 (Comp.)
Matriz 90,9 91,3
DOTL 2,4
DBTL 2
Estabilizador 1 1,7 1,7
Estabilizador 2 2 2
Silano 2 2 2
Estearato de Zn 1 1
b) Composições [0076] Bolinhas dos master batches da Tabela 1 foram misturadas a seco em uma quantidade de 5% em peso com 95% em peso de bolinhas de um grupo silano contendo polietileno tendo uma densidade de 923 kg/m3, um MFR2 de 0,9g/10 min e um teor de copolímero de silano de 1,3% em peso para render as composições para a camada isolante de um cabo de força (composição isolante 1 (IC1) usando o master batch MB1, e composição isolante comparativa 2 (IC2, Comp.) usando o master batch MB2 (Comp.)). (Quando os cabos foram produzidos, essas misturas de bolinhas foram derretidas juntas e homogeneizadas no extrusor de isolamento do cabo de linha para formar o isolamento final.)
Petição 870180066521, de 31/07/2018, pág. 30/41
19/23 [0077] Além disso, a composição como indicada na Tabela 2 (informação dada em % em peso) foi preparada para a produção da camada semicondutora, usando os seguintes compostos:
- Terpolímero de silano EBA: terpolímero de etileno butil acrilato trimetilsilano de vinila contendo 17% em peso de acrilato de butila, 1,8% em peso de trimetilsilano de vinila, e tendo uma MFR2 de 7g/10 min,
- LDPE: polietileno de baixa densidade com MFR2 de 2g/10 min,
- EVA: copolímero de acrilato de vinila etileno com 28%
em peso de acrilato de vinila, e uma MFR2 de 7g/10 min,
- PP: copolímero ramdômico de propileno/etileno com um
teor de etileno de 8% em peso e uma MFR (2,16kg, 230 °C)
de 20,
- CB1: negro de fumo: EnsacoMS210
- CB2: negro de fumo: EnsacoMS250
- Estabilizador 3: Polímero de 2,2,4-trimetil-1 ,2-
dihidroquinolina (n ° CAS 26780-96-1)
- Peróxído:
Silano 1: [Siquest A-151, Degussa]
Tabela 2:
Composição semicondutora 1 (semicon. ligado) Composição semicondutora 2 (semicon. desencapável)
Terpolímero de 47
Petição 870180066521, de 31/07/2018, pág. 31/41
20/23
silano EBA
LDPE 24
EVA 47,6
PP 15
CB1 28
CB2 35
Estabilizador 3 1 1
Peróxido 0,2
Silano 1 1,2
[0078] Para testar o comportamento da reticulação, os cabos foram produzidos usando as composições isolantes IC1 e IC2 (Comp.) para a produção de camadas isolantes e a composição semicondutora SC2 para a produção das camadas externas semicondutoras.
c) Produção de cabos [0079] Os cabos, cabos modelos bem como cabos de força, foram preparados usando uma chamada configuração extrusora de 1 mais 2. Isso significa que a camada interna semicondutora sofreu extrusão no condutor primeiro em uma cabeça própria, e, então, as camadas isolantes e a externa semicondutora são conjuntamente extrusadas sobre a interna semicondutora em uma cabeça extrusora dupla. As camadas interna e externa semicondutoras eram um extrusor de 45mm e o isolamento era um de 60mm.
Petição 870180066521, de 31/07/2018, pág. 32/41
21/23 [0080] Durante a produção do cabo modelo, a velocidade de linha era de 8m/min, e para o cabo de força, foi usada uma velocidade de linha de 1,6m/min.
[0081] Os cabos produzidos tinham as seguintes propriedades:
Construção do cabo de força Cabo modelo
Diâmetro do condutor 50 mm2 Al 1,5 mm2 Al
Espessura da camada 0,85 mm 0,7 mm
interna semicondutora
Espessura da camada de 5,5 mm 1,7 mm
isolamento mais MB
Espessura da camada 1 mm 0,4 mm
externa semicondutora
[0082] O MB foi apenas adicionado à camada de isolamento. O catalisador, em seguida, durante a reticulação, migra da
camada de isolamento para a camada semicondutora e catalisa a
reação de reticulação.
[0083] A reticulação dos cabos foi feita em banho-maria a
90°C.
[0084] Os resultados dos testes são dados na Tabela 3 no
que dizem respeito às propriedades finais de reticulação, e na
Tabela 4 em relação à velocidade de reticulação.
Tabela 3:
Petição 870180066521, de 31/07/2018, pág. 33/41
22/23
Cabo 1 Cabo 2 (Comp.)
camada camada camada camada
isolante externa isolante externa
(IC1) semicondutora (SC2) (IC2) semicondutora (SC2)
Alongamento a quente (%) 57 53 47 46
Conjunto permanente 2,9 4 3,5 2,3
Teste de ebulição de material semicondutor ok ok ok ok
Tabela 4:
Tempo de reticulação/h Cabo 1* Cabo 2(Comp.)*
3 2,56 2,73
8 3,68 3,9
16 4,82 4,94
20 5,4 4,48
24 5,47 5,48
* Reticulação em mm a partir da superfície [0085] Além disso, para testar a força de avaria elétrica, os cabos 3 e 4 (Comp.) foram produzidos usando as composições isolantes IC1 eIC2 (Comp.) para a produção de camadas
Petição 870180066521, de 31/07/2018, pág. 34/41
23/23 isolantes, e a composição semicondutora SC1 para a produção das camadas interna e externa semicondutoras. Assim, o cabo 3 teve uma camada interna semicondutora feita de SC1, uma camada isolante feita de IC1 e uma camada externa semicondutora feita de SC1, enquanto que o cabo 4 (Comp.) teve uma camada interna semicondutora feita de SC1, uma camada isolante feita de IC2 (Comp.) e uma camada externa semicondutora feita de SC1.
[0086] A percentagem de alongamento a quente para o cabo 3 com a composição isolante de acordo com a invenção foi de cerca de 45, 38 e 28% após 2, 3, e 4 dias de reticulação, respectivamente.
[0087] Ambos os cabos foram envelhecidos por 1.000h. O cabo 3, após o envelhecimento, apresentou uma força de avaria elétrica de 49,7 kV, enquanto o cabo 4 teve uma força de avaria elétrica de 49,1 kV.

Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Cabo de baixa, média ou alta voltagem, caracterizado por compreender uma camada interna semicondutora, uma camada isolante e uma camada externa semicondutora, em que pelo menos a camada isolante é feita de uma composição de poliolefina compreendeendo:
    (i) uma poliolefina reticulável com grupos silano hidrolisáveis (A), (ii) um dicarboxilato de dihidrocarbila estanho (B) como um catalisador de condensação de silanol de acordo com a seguinte fórmula (I):
    1/3 onde * R1 e R2 sejam, independentemente, grupos hidrocarbila tendo pelo menos 6 átomos de carbono, e * R3 e R4 sejam, independentemente, grupos hidrocarbila tendo pelo menos 8 átomos de carbono.
  2. 2. Cabo de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por na fórmula (I) R1, R2, R3 e R4 serem, independentemente, grupos alquila de cadeia linear.
  3. 3. Cabo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por na fórmula (I) R1 e R2 possuírem, independentemente, no máximo 20 átomos de carbono.
    Petição 870190001921, de 07/01/2019, pág. 10/18
    2/3
  4. 4. Cabo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a
    3, caracterizado por na fórmula (I) R3 e R4 possuírem, independentemente, no máximo 25 átomos de carbono.
  5. 5. Cabo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a
    4, caracterizado por o dicarboxilato de dihidrocarbila estanho (B) ser dilaurato de dioctila estanho.
  6. 6. Cabo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a
    5, caracterizado por o catalisador de condensação de silanol (B) estar presente em uma quantidade de 0, 0001 a 6% em peso, com base na quantidade total dos componentes (A) e (B).
  7. 7. Cabo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a
    6, caracterizado por a poliolefina reticulável com grupos silano hidrolisáveis (A) compreender um polietileno com grupos silano hidrolisáveis.
  8. 8. Cabo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a
    7, caracterizado por na poliolefina reticulável com grupos silano hidrolisáveis (A), os grupos silano estarem presentes em uma quantidade de 0,001 a 15% em peso, com base na quantidade do componente (A).
  9. 9. Cabo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a
    8, caracterizado por a composição de poliolefina compreender uma poliolefina com grupo polar contendo unidades monoméricas.
  10. 10. Cabo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a poliolefina reticulável com grupos silano hidrolisáveis (A) ser um terpolímero contendo o referido grupo polar contendo unidades monoméricas.
    Petição 870190001921, de 07/01/2019, pág. 11/18
    3/3
  11. 11. Cabo de acordo com as reivindicações 9 ou 10, caracterizado por o referido grupo polar contendo unidades monoméricas estar presente em uma quantidade de 40% em peso ou menos, com base na quantidade da referida poliolefina.
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