ES2252169T3 - Composicion semiconductora reticulable y cable electrico con pelicula semiconductora. - Google Patents
Composicion semiconductora reticulable y cable electrico con pelicula semiconductora.Info
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Abstract
Composición reticulable que incluye: - una fase polímero, formada esencialmente por: u copolímero etileno ¿ acetato de vinilo que incluye entre el 26% y menos del 40% en peso de acetato de vinilo (VA), que representa entre el 50 y el 90% en peso de la fase polímero, u copolímero acrilonitrilo ¿ butadieno, denominado NBR, a entre el 25 y el 50% en peso de acrilonitrilo, que representa del 10 al 50% en peso de la fase polímero, - negro de carbono con una superficie específica inferior a 170 m2/g, que representa entre un 40 y un 75% en peso de la fase polímero, - unos aditivos, como antioxidantes, anticobres, peróxidos, silanos, cuyas cantidades serán inferiores al 5% de la fase polímero, donde el contenido de copolímero de etileno está incluido entre el 30 y el 35% de la totalidad de la composición.
Description
Composición semiconductora reticulable y cable
eléctrico con película semiconductora.
La presente invención se refiere a los cables
eléctricos destinados principalmente a redes de media y alta
tensión, que deben seguir estancos durante una vida útil
importante.
La constitución de los cables de un conductor de
este tipo es habitualmente la esquematizada en la figura. El
conductor central 10 está formado por un haz de hilos, a menudo
enrollados en hélice, generalmente de cobre o aluminio, y está
recubierto por una película 12 de material denominado semiconductor
destinado especialmente a alisar la superficie exterior del haz y
reducir, por lo tanto, las puntas de campo eléctrico. Una capa 14 de
material aislante, en general de polietileno o EPR reticulado
mediante peróxido, recubre el conjunto
conductor-película. En general, puede estar
recubierta por una segunda película de material semiconductor 16,
denominada semiconductor externo. Las tres capas así constituidas
son generalmente reticuladas en caliente mediante descomposición de
peróxido; también pueden serlo mediante procedimiento silano.
El conjunto así constituido, que suele
denominarse corazón eléctrico, está protegido contra la humedad que
puede causar arborescencias eléctricas. Se utiliza para ello un tubo
conductor 18, habitualmente de aluminio o cobre, que tiene
generalmente un grosor de entre una y algunos centenares de micras,
y constituye a la vez una pantalla eléctrica. Este tubo suele estar
formado por un fleje o una cinta replegada o enrollada alrededor del
aislante, con solapado de los bordes y adhesivo, por ejemplo en
caliente mediante un producto denominado "hot melt". El tubo
metálico también puede estar formado por metal extrusionado, por
ejemplo plomo o aluminio. Finalmente, se adhiere a la pantalla una
funda de protección mecánica 20 de un material del tipo polietileno
o policloruro de vinilo, que combina unas buenas características
mecánicas y de resistencia a la figuración, y un buen comportamiento
frente al envejecimiento térmico. Se suele colocar un polvo de
estanqueidad sobre la película 16, acanalada exteriormente, antes de
la colocación del tubo. Otra solución consiste en utilizar una
película 16 lisa, sobre la que se coloca una cinta inflable que
puede ser conductora, y el tubo metálico. Asimismo, se pueden añadir
unos hilos si la sección de la pantalla metálica se revela
insuficiente para disipar las corrientes de cortocircuito. También
se pueden utilizar combinaciones entre estos distintos
constituyentes.
Dichos cables se utilizan especialmente para la
distribución de media tensión, entre 12 y 20 kV.
Para numerosas aplicaciones, es deseable colocar
la película semiconductora de manera que pueda pelarse, es decir,
separable del aislante en el que se encuentra, mediante una fuerza
limitada, generalmente inferior a 25 N/cm, a una temperatura de
20ºC. El uso de dicho semiconductor externo facilita la preparación
de los extremos de cable con objeto de su unión o terminación. En
adelante, se abreviará ocasionalmente el término
"semiconductora" en "conductora", para simplificar.
Se utilizan ya diversas composiciones que
permiten realizar dichos semiconductores externos. Especialmente,
una composición que incluye:
- -
- un copolímero de acetato de vinilo y etileno (EVA), con un contenido de acetato de vinilo del 40 al 45%, permitiendo dicho polímero absorber negro de carbono mediante sus agrupaciones acetato y limitando la adhesión en la capa 14 de material aislante,
- -
- una goma sintética acrilonitilo - butadieno, denominada NBR, cuyo papel consiste en reducir la fuerza de adherencia a la capa de material aislante para conducirla hasta el valor deseado, generalmente incluido entre 5 y 25 N/cm a 20ºC,
- -
- negro de carbono conductor, cuyo contenido es generalmente de entre un 40 y un 60% del de los elastómeros.
La composición suele incluir asimismo
lubricantes, antioxidantes y un agente de reticulación de los
copolímeros, constituido por peróxidos.
La composición anterior ofrece buenos resultados
técnicos. Pero su coste es elevado debido a que utiliza un EVA con
un 40 a 45% de acetato de vinilo, con escasa disponibilidad y
oneroso. En efecto, sólo se puede obtener este tipo de copolímero
EVA mediante un proceso de fabricación complejo, que emplea una
polimerización en solución.
Por lo tanto, la presente invención pretende
proporcionar una composición semiconductora vulcanizable que
presente propiedades eléctricas, mecánicas, de resistencia al
envejecimiento y de adhesión comparables con las de las mejores
composiciones conocidas anteriormente, pero utilizando un copolímero
con un contenido inferior al 40% de monómeno, pudiéndose fabricar,
por lo tanto, mediante un proceso a alta presión, próximo al
utilizado para el polietileno, con mayor disponibilidad y un coste
mucho menos elevado.
Han sido ya objeto de descripción unas
composiciones conductoras que utilizan, por ejemplo, unos
copolímeros etilen-acetato de vinilo, con contenidos
de EVA inferiores al 40%, por ejemplo en el documento EP 0 420 271
B1, pero estas formulaciones son bastante restrictivas,
especialmente con un contenido de copolímero EVA superior al 40%,
unos límites en la superficie específica del negro de carbono, que
debe estar incluido entre 30 y 60 m^{2}/g, y un contenido de
aditivos (plastificantes, lubricante, cargas neutras, antioxidante,
anti UV) que debe ser inferior al 3%.
Las fórmulas propuestas no permiten alcanzar
fuerzas de pelado inferiores a 40 N/cm, mientras que es deseable
llegar a fuerzas inferiores a 40 N/cm y, preferiblemente, incluidas
entre 5 y 25 N/cm, para permitir una fácil preparación de las
uniones y terminaciones de cables.
A tal efecto, la invención propone especialmente
una composición reticulable, según la reivindicación 1, la cual
incluye
- -
- una fase polímero constituida por:
- \bullet
- copolímero etileno - sal de ácido orgánico de un radical alquil, alquenil o alquinil que incluye entre un 26 y un 40% en peso de monómero, que representa del 50 al 90% en peso de la fase polímero,
- \bullet
- copolímero acrilonitril - butadieno, denominado NBR, a entre el 25 y el 50% en peso de acrilonitrilo, que representa entre un 10 y un 50% en peso de la fase polímero,
- -
- negro de carbono con una superficie específica inferior a 170 m^{2}/g, que representa entre un 40 y un 75% en peso de la fase polímero,
- -
- unos aditivos, como antioxidantes, anticobres, peróxidos, silanos, cuyas cantidades serán generalmente inferiores al 5% de la fase polímero, donde el contenido de copolímero de etileno está incluido entre el 30 y el 35% de la totalidad de la composición,
- eventualmente:
- -
- por lo menos un plastificante alifático, aromático o nafténico cuyo contenido en peso es ventajosamente inferior al 20% de la fase polímero,
- -
- unos lubricantes, que pueden pertenecer a la familia de los estearatos, oleatos, amidas, ceras de polietileno, silicona, cuyo contenido será generalmente inferior al 10% de la fase polímero,
- -
- unas cargas minerales neutras (tiza, caolín, alúmina, talco, sílice), con un contenido generalmente inferior al 50% de la fase polímero.
Especialmente, el copolímero puede ser uno de los
siguientes, los cuales se han revelado particularmente
ventajosos:
- EVA: etileno - acetato de vinilo, que se ha revelado especialmente ventajoso
- EBA: etileno - acrilato de butilo
- EMA: etileno - acrilato de metilo
- EEA: etileno - acrilato de etilo
En la práctica, los alquilos utilizados serán
generalmente alquilos inferiores (hasta 5 átomos de carbono).
En términos ponderales directos, las
formulaciones de la invención tendrán generalmente la siguiente
composición:
- -
- del 25 al 40% de copolímeros EVA (etileno - acetato de vinilo), como los descritos anteriormente,
- -
- del 7 al 25% de copolímeros NBR (butadieno - acrilonitrilo), como los descritos anteriormente,
- -
- del 19 al 40% de negro de carbono con una superficie específica inferior a 170 m^{2}/g, como la medida según la norma ASTM D 4820,
- -
- del 0,4 al 3% de aditivos, como peróxidos y antioxidantes.
Se puede añadir:
- -
- del 0 al 25% de carga neutra (creta, caolín, talco, sílice, alúmina, etc.),
- -
- del 0 al 20% de plastificante alifático, aromático o nafténico,
- -
- del 0 al 10% de lubricantes.
Una de las ventajas determinantes de las
formulaciones de la invención es utilizar copolímeros más
disponibles y menos onerosos.
La formulación semiconductora elegida
constituirá, en el plano técnico, un compromiso de características
que le permitan ser objeto de una explotación industrial.
En dicho compromiso intervienen
especialmente:
- -
- la facilidad de empleo del material, expresada a la vez por la viscosidad, que debe ser suficientemente débil como para evitar el autocalentamiento del materiales el transcurso de la extrusión, y el tiempo de calcinación, que debe ser suficientemente largo como para evitar cualquier inicio de la reacción de reticulación en la herramienta de extrusión,
- -
- la reactividad, que expresa la velocidad de reacción del material en el proceso de reticulación,
- -
- la resistividad, que debe ser suficientemente débil como para que la capa extrusionada desempeñe su papel de pantalla conductora con eficacia,
- -
- las características mecánicas, que deben ser suficientemente elevadas para permitir pelar el material sin que éste se desgarre o rompa,
- -
- la pelabilidad, que debe estar incluida entre límites elevados y bajos, de manera que la capa conductora pueda separarse con facilidad del aislante, sin que, sin embargo, existe riesgo de separación indeseada entre el aislante y la capa conductora, lo que perjudicaría el funcionamiento eléctrico del cable. Un abanico de pelabilidad de entre 5 y 25 N/cm a 20ºC, medido mediante pelado a 180 grados entre el aislante y la capa conductora según la norma NFC 33223, permite especialmente una fácil preparación de los cables, sin perjudicar a sus propiedades eléctricas,
- -
- el aspecto superficial del aislante tras el pelado de la capa conductora, que debe ser suficientemente lisa, y no presentar trazas de composición conductora que perjudiquen a la calidad eléctrica de la conexión o terminación.
Un contenido de negro de carbono incluido entre
el 27 y el 35% y o una superficie específica de entre 30 y 80
m^{2}/g suelen ofrecer los mejores resultados. El contenido de
copolímero de etileno suele estar incluido entre el 30 y el 35% de
la totalidad de la composición.
La invención propone asimismo un proceso de
fabricación de un cable aislado, según el cual se reviste, de manera
simultánea, utilizando un cabezal triple, un conductor eléctrico
macizo o cableado mediante un semiconductor interno, un aislante y
una capa conductora exterior en una composición del tipo definido
anteriormente, y se reticulan las tres capas inmediatamente después
de la extrusión mediante el paso del conductor revestido en un tubo
calentado a presión de gas.
El peróxido y el antioxidante necesarios para la
reticulación del aislante 14, por ejemplo a base de polietileno,
pueden inyectarse en forma líquida en el momento de la extrusión. El
peróxido puede ser especialmente peróxido de dicumilo, peróxido de
butil cumilo, o di-terbutilo. El peróxido de
reticulación de la capa conductora puede inyectarse en la extrusora
en el momento de la realización del cable. Se obtiene así un cable
eléctrico que incluye un conductor central revestido de una película
de material semiconductor, una capa de material aislante, una capa
exterior 16 de material semiconductor de la invención, una pantalla
metálica 18 formada por hilos o cintas, y una funda exterior de
protección. El cable se presta a su ensamblaje en conjuntos de tres,
en su caso, con un portador.
Las siguientes características, así como otras,
aparecerán asimismo mediante la lectura de la siguiente descripción
de ejemplos comparativos, que permitirán una mejor comprensión de
las ventajas de las composiciones de la invención. La descripción se
refiere a la figura única que la acompaña, ya mencionada, que
muestra esquemáticamente un cable de constitución típica.
Los siguientes ejemplos pondrán en evidencia las
ventajas de las composiciones de la invención.
Referencia
La siguiente formulación es representativa de los
semiconductores pelables utilizados habitualmente hoy en día en los
cables de 12/20 kV del tipo NFC 33223:
\newpage
Goma EVA (40% de VA) | 77 |
Goma NBR (33% ACN) | 23 |
Creta | 10 |
Negro conductor del tipo P (140 m^{2}/g) | 60 |
Plastificante | 5 |
Estearato de cinc | 3 |
Antioxidante | 2 |
Peróxido al 40% | 2 |
Dichas formulaciones se fabrican según procesos
conocidos, por ejemplo en mezcladores internos del tipo Banbury, o
mezcladores continuos del tipo BUSS.
Las condiciones y parámetros de fabricación se
adaptan de manera a garantizar una correcta dispersión de las cargas
y, especialmente, del negro de carbono.
Cuando se obtiene una mezcla homogénea, se
granula la formulación en caliente o en frío, y se almacena en
contenedores.
A continuación, se utilizan los gránulos para
alimentar una línea de fabricación de cable dotada de un grupo de 3
extrusoras destinadas a recubrir simultáneamente, con las 3 capas
(semiconductor interno, aislante y semiconductor externo pelable),
el conductor de un cable de 12/20 kV.
Dicha línea de fabricación está asimismo dotada
de un tubo de vulcanización continua que permite, mediante sus
condiciones particulares de presión y temperatura, reticular
simultáneamente las 3 capas de materiales.
Con una formulación y unos procedimientos como
los descritos anteriormente, se obtienen las siguientes
características en la capa conductora:
Resistencia a la tracción (RT, en Mpa) | 13,4 |
Estiramiento en la rotura (AR, en %) | 350 |
Resistividad a 20ºC (Ohmios-cm) | 890 |
Resistividad a 90ºC (Ohmios-cm) | 430 |
Pelabilidad en XLPE a 20ºC (N/cm) | 11,1 |
Pelabilidad en XLPE a 40ºC (N/cm) | 9,9 |
Las condiciones de test para las distintas
características son las de la NFC 33223. Se pueden comprobar las
buenas características mecánicas, eléctricas y de pelabilidad de
formulaciones como las utilizadas hoy en día.
Este ejemplo permite comparar las características
de las fórmulas conocidas por el especialista con aquellas de
conformidad con la invención.
Las muestras necesarias para las distintas
pruebas se obtienen coextrusionando, en un grupo de 2 extrusoras de
laboratorio:
- -
- por una parte, un aislante reticulable a base de PE, que contiene un polietileno radicalar de MFR = 2 g/10 minutos, medido según la norma ISO 1133 (190ºC, 21,6N), un peróxido líquido inyectado en el momento de la extrusión (peróxido de di-terbutilo), y un antioxidante del tipo fenólico, y
- -
- por otra parte, cada una de las formulaciones de prueba.
Las muestras se presentan en forma de conductores
macizos de aluminio de alrededor de 10 mm de diámetro, recubiertos
con 3 mm de aislante, y de una capa conductora de alrededor de 1 mm;
una vez realizadas, se colocan las muestras en un tubo de vapor
sobrecalentado a 200ºC, y se dejan en reposo entre 24 y 48 horas
antes de efectuar las pruebas.
\newpage
Referencia | 1 | 2 | 3 | ||
Goma EVA (40% VA) | 78 | ||||
Elvax 350 (25% VA) | 70 | ||||
Elvax 150 (33% VA) | 70 | ||||
Evatane 3325 (33% VA) | 70 | ||||
Goma NBR (33% ACN) | 22 | 30 | 30 | 30 | |
Creta | 10 | 27 | 27 | 27 | |
Negro conductor tipo P (140 m^{2}/g) | 60 | 56 | 56 | 56 | |
Plastificante alifático | 5 | ||||
Plastificante aromático | 6 | 6 | 6 | ||
Estearato de cinc | 3 | 3 | 3 | 3 | |
Cera de Pe | 4 | 4 | 4 | ||
Antioxidante | 2 | 2 | 2 | 2 | |
Peróxido al 40% | 3 | 2 | 2 | 2 | |
Resistencia a la tracción (Mpa) | 13,4 | 14,4 | 10,1 | 14,6 | |
Estiramiento en la rotura (%) | 350 | 280 | 367 | 408 | |
Resistividad a 200ºC (ohmio-cm) | 890 | 74 | 74 | 29 | |
Resistividad a 300ºC (ohmio-cm) | 429 | 226 | 134 | 78 | |
Pelabilidad a 20ºC N/cm | 11,1 | 48,4 | 29,5 | 26 | |
Pelabilidad a 30ºC N/cm | 9,9 | 44 | 31 |
Esta comparación pone en evidencia que, con
relación a la fórmula de referencia, la formulación 1, que utiliza
un EVA al 25% de acetato de vinilo, no permite una fácil separación
entre la capa conductora y el aislante.
Por el contrario, las fórmulas 2 y 3, realizadas
según la invención, se aproximan muy sensiblemente a un material
utilizable industrialmente, especialmente la composición nº 3.
Con relación a la fórmula de referencia, dichas
composiciones 2 y 3 se caracterizan especialmente por:
- -
- el uso de un copolímero EVA al 33% de VA
- -
- la reducción del contenido de copolímero EVA en la composición
- -
- el uso de un plastificante aromático
- Dicho plastificante puede elegirse entre los plastificantes conocidos, por ejemplo el Exarol 25 de Total, o el Shellflex 729C de Shell, o un plastificante oligómero nafténico alquilado.
- -
- el antioxidante es ventajosamente del tipo TMQ; también pueden utilizarse otros estabilizantes de naturaleza aminada (por ejemplo, Vulkanox DDA de Bayer), o de tipo fenólico, como Irganox 1010, Irganox 1076, o Irganox 1035 de Ciba-Geigi, y estabilizantes como Santonox R.
Una ventaja de las formulaciones según la
invención es también un descenso significativo de la resistividad;
esto constituye una mejora interesante aportada mediante el uso de
los EVA a menos del 40% de VA.
Este ejemplo ilustra, sobre la base de una
fórmula próxima a la fórmula 3, cómo es posible reducir aún más la
fuerza de pelado actuando sobre la naturaleza del negro de carbono,
y especialmente sobre su superficie específica. Con independencia de
la referencia, las muestras se preparan del mismo modo que en el
ejemplo 2.
Referencia | 4 | 5 | 6 | |
Tipo de polímero | EVA 40% | Evatane 3325 | Evatane 3325 | Evatane 332 |
Tipo de negro | Negro conductor | BP 3615 | BP 3515 | BP 3515 |
140 m^{2}/g | 60 m^{2}/g | |||
Tasa de negro (per) | 68 | 60 | 56 | 60 |
Viscosidad Mooney a 140ºC | 26,3 | 14,9 | 20 | 24,7 |
Tiempo de calcinación a 140ºC | 22,9 | >500 | >500 | >500 |
Características reométricas | 1,29 | 0,76 | 1,05 | 1,35 |
ML | 4,02 | 3,03 | 3,85 | 4,46 |
MHL | 1,02 | 1,08 | 1,08 | 1,08 |
T 90% | ||||
RT (Mpa) | 13,4 | 13,6 | 13,2 | 12 |
Pelabilidad a 20ºC | 11,1 | 24,5 | 22,6 | 20,5 |
Pelabilidad a 40ºC | 9,9 | 18,3 | 17,2 | 16,8 |
Esta serie de pruebas conduce a las siguientes
comprobaciones:
Con relación a las formulaciones corrientes, las
preparaciones de la invención conducen a una escasa viscosidad, lo
cual es una ventaja muy importante para su empleo. Esta reducida
viscosidad se acompaña de una mayor seguridad, ya que el tiempo de
calcinación se vuelve elevado. Por lo tanto, las características
reométricas, y especialmente el tiempo T90 para alcanzar el 90% de
la vulcanización, muestran que se mantiene la velocidad de
reticulación del material.
Como en el anterior ejemplo, la resistividad del
material sigue siendo muy baja, incluso si se reduce la tasa de
negro de carbono.
La pelabilidad, especialmente con la formulación
6, es muy aceptable y de conformidad con el objetivo pretendido de
25 N/cm, incluso a 40ºC, garantizándose así una sencilla preparación
de las uniones y extremos de cables.
Este ejemplo está destinado a mostrar cómo, a
partir de una fórmula próxima a la composición 6, con un EVA, un
negro, y una tasa de cargas inertes y de conformidad con la
invención, se puede, variando la relación EVA/NBR, modular el
esfuerzo de pelabilidad.
Las muestras se preparan del mismo modo que en el
ejemplo 2.
\newpage
7 | 8 | 9 | |
Evatane 3325 | 70 | 63 | 63 |
Krynac 3450 | 30 | 37 | 37 |
Creta | 27 | 27 | 27 |
Negro BP 3515 | 65 | 65 | |
Negro CSX 606 (68 m^{2}/g) | 65 | ||
Plastificante aromático | 6 | 6 | 6 |
Estearato de cinc | 3 | 3 | 3 |
Cera de PE | 4 | 4 | 4 |
Estabilizante | 2 | 2 | 2 |
Peróxido al 40% | 2 | 2 | 2 |
RT (Mpa) | 10,1 | 11 | 11 |
AR (%) | 360 | 336 | 346 |
Variación AR tras 14 d a 100ºC | 17 | 19 | |
Variación AR tras 42 d a 100ºc | 28 | 29 | |
Resistividad a 20ºC (Ohmio-cm) | 33 | 41 | 38 |
Resistividad a 90ºC (Ohmio-cm) | 142 | 113 | 66 |
Pelabilidad a 20ºC (N/cm) | 16,8 | 11,1 | 20,5 |
Pelabilidad a 40ºC (N/cm) | 13 | 8,5 | 17,2 |
Pelabilidad a 20ºC tras 14 d a 100ºC | 12,7 | 10,1 | |
Pelabilidad a 20ºC tras 42 d a 100ºC | 13,8 | 9,4 |
En esta serie de formulaciones, se observa que
modulando la tasa de negro (comparación de las fórmulas 6 y 7), así
como actuando sobre la relación EVA/NBR (comparación de las fórmulas
7 y 8), es posible conducir la pelabilidad de las capas conductoras
hasta valores comparables con los de la técnica anterior,
garantizando una buena conservación de las características tras el
envejecimiento.
Como se ha descrito anteriormente, dichas
fórmulas presentan asimismo una gran seguridad en el empleo y una
buena reactividad.
Se comprueba asimismo que dichas formulaciones
mantienen sus características mecánicas y de pelabilidad, incluso
tras su envejecimiento de 42 días a 100ºC.
La fórmula 9, que contiene negro de carbono CSX
606 de Cabot, con una superficie específica un poco más elevada (60
m^{2}/g), representa también un compromiso de características
totalmente aceptable.
Este ejemplo está destinado a mostrar cómo se
puede, sobre la base de la misma formulación semiconductora, de
conformidad con la invención, modular la fuerza de adherencia entre
la capa conductora y el aislante, eligiendo acertadamente el
peróxido utilizado para la reticulación. En las siguientes pruebas,
el aislante está formado sucesivamente por un polietileno de MFR = 2
g/10 min, medido según la norma ISO 1133 a 190ºC y 21,6 N, un
antioxidante del tipo fenólico, y un peróxido de puesta en marcha
inyectado en forma líquida al mismo tiempo que unos granulados de
la mezcla elastómeros - negro de carbono, elegido entre los
siguientes compuestos:
- DTBP peróxido de di-terbutilo
- TBCP peróxido de ter-butil cumilo
- DCP peróxido de dicumilo
Las cantidades de peróxido son las utilizadas
habitualmente en estos tipos de aislantes, es decir, entre 1,5 y 2%
de la cantidad de polietileno.
Aislante con DTBP | Aislante con TBCP | Aislante con DCP | |
EVA (33% de VA) | 63 | 63 | 63 |
NBR (33% de ACN) | 37 | 37 | 37 |
CSX 606 (68 m^{2}/g) | 63 | 68 | 68 |
Creta | 27 | 27 | 27 |
Plastificante | 6 | 6 | 6 |
aromático | 3 | 3 | 3 |
Estearato de cinc | 4 | 4 | 4 |
Cera de PE | 2 | 2 | 2 |
Antioxidante | 1,2 | 1,2 | 1,2 |
Peróxido al 40% | |||
RT (Mpa) | 10,6 | 11,4 | 10,3 |
AR (%) | 346 | 345 | 347 |
Resistividad a 20ºC | 14 | 35 | 22 |
Resistividad a 90ºC | 72 | 113 | 101 |
Pelabilidad a 20ºC (N/cm) | 15,8 | 11,1 | 9,4 |
Pelabilidad a 40ºC (N/cm) | 14,2 | 10,2 | 7,1 |
Esta tabla de resultados muestra cómo, reduciendo
la temperatura de descomposición del peróxido del aislante, se
puede, mediante las formulaciones conductoras de la invención,
modular la fuerza de pelado entre aislante y capa conductora, y
alcanzar así unas fuerzas de separación que permiten una fácil
preparación de las uniones y terminaciones de cables.
Se realiza industrialmente un cable de 150
mm^{2} 12/20 kV, que responda a la descripción de la norma NFC
33223. El aislante está formado por un polietileno de MFR 2,1 a
190ºC, y a 21,6 N (medido según la norma ISO 1133), en el que se
inyecta, en el momento de la extrusión, una solución que contiene un
peróxido líquido del tipo DTBP.
El semiconductor externo corresponde a la
formulación 8 del ejemplo 4. El cable se realiza en una línea de
aislamiento del tipo cadeneta, que incluye un grupo de tres
extrusoras de triple cabezal.
Las características de la capa conductora pelable
son las siguientes:
RT (Mpa) | 14,3 | |
AR (%) | 239 | |
Resistividad (Ohmio-cm) | a 20ºC | 90 |
a 90ºC | 224 | |
Pelabilidad (N/cm) | a 20ºC | 18,3 |
a 40ºC | 13 |
Las características obtenidas son satisfactorias;
además, se comprueba, con relación a los cables de la técnica
anterior, una mejora sensible del estado de la interfaz
aislante/semiconductor con, especialmente, menos
micro-trazas de arrancamiento del semiconductor
pelable en la superficie del aislante.
\newpage
Más generalmente, según un procedimiento de
fabricación de un cable aislado, se puede pasar un conductor,
sucesivamente:
- -
- a través de un cabezal de extrusión múltiple, unido a tres extrusoras que permiten inyectar simultáneamente una composición semiconductora de formación de una película interna, una composición aislante y una composición del tipo anterior de formación de una película semiconductora externa pelable, y
- -
- a través de un tubo de puesta en presión gaseosa y calefacción.
Claims (13)
1. Composición reticulable que incluye:
- -
- una fase polímero, formada esencialmente por:
- \bullet
- copolímero etileno - acetato de vinilo que incluye entre el 26% y menos del 40% en peso de acetato de vinilo (VA), que representa entre el 50 y el 90% en peso de la fase polímero,
- \bullet
- copolímero acrilonitrilo – butadieno, denominado NBR, a entre el 25 y el 50% en peso de acrilonitrilo, que representa del 10 al 50% en peso de la fase polímero,
- -
- negro de carbono con una superficie específica inferior a 170 m^{2}/g, que representa entre un 40 y un 75% en peso de la fase polímero,
- -
- unos aditivos, como antioxidantes, anticobres, peróxidos, silanos, cuyas cantidades serán inferiores al 5% de la fase polímero,
donde el contenido de copolímero de
etileno está incluido entre el 30 y el 35% de la totalidad de la
composición.
2. Composición, según la reivindicación 1, que
incluye asimismo creta en una cantidad inferior al 50% de la fase
polímero.
3. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, que incluye por lo menos un plastificante
alifático, aromático o nafténico, cuyo contenido en peso es inferior
al 20% de la fase polímero.
4. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que incluye lubricantes que pueden
pertenecer a las familias de los estearatos, oleatos, amidas, ceras
de polietileno, silicona, cuyo contenido es inferior al 10% de la
fase polímero.
5. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, que incluye cargas minerales neutras
elegidas en el grupo formado por la creta, caolín, talco, sílice y
alúmina, con un contenido inferior al 50% de la fase polímero.
6. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el contenido de
negro de carbono está incluido entre el 27 y el 35% de la
composición.
7. Composición, según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el negro de
carbono tiene una superficie específica de entre 30 y 80
m^{2}/g.
8. Procedimiento de fabricación de un cable
aislado, según el cual se reviste, de manera simultánea, utilizando
un cabezal de extrusión triple, un conductor eléctrico macizo o
cableado con un semiconductor interno, un aislante y una capa
conductora externa que consiste en una composición, según una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, y se reticulan las tres
capas inmediatamente después de la extrusión, mediante el paso del
conductor revestido por un tubo calentado y a presión gaseosa.
9. Procedimiento, según la reivindicación 8,
caracterizado porque el peróxido y el antioxidante destinados
a la reticulación del aislante se inyectan en forma líquida en el
momento de la extrusión.
10. Procedimiento, según la reivindicación 9,
caracterizado porque el peróxido es peróxido de dicumilo,
peróxido de butil cumilo, o peróxido de
di-terbutilo.
11. Procedimiento, según la reivindicación 10,
caracterizado porque el peróxido destinado a la reticulación
de la capa conductora se inyecta en la extrusora durante la
realización del cable.
12. Cable eléctrico que incluye un conductor
central (10) revestido de una película interna de material
semiconductor, una capa (14) de material aislante, una película
externa de material semiconductor, una pantalla metálica formada por
hilos o cintas, y una funda exterior de protección,
caracterizado porque dicha película externa está constituida
mediante la reticulación de una composición, según una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7.
13. Cable eléctrico, según la reivindicación 12,
caracterizado porque la fuerza de despegue en la capa de
material aislante es inferior a 40 N/cm y preferiblemente de entre 5
y 25 N/cm.
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