MX2011009687A

MX2011009687A - Cable electrico que tiene aislamiento reticulado con lubricante de traccion interno.

Info

Publication number: MX2011009687A
Application number: MX2011009687A
Authority: MX
Inventors: Philip Sasse; Tim Andrea
Original assignee: Southwire Co
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2012-01-12
Also published as: US11046851B2; US10023740B2; MX336529B; US20150191595A1; US20180291205A1; WO2010107932A1; CR20110486A; US20100236811A1; CA2754114C; US8986586B2; CA2754114A1; CO6420383A2

Abstract

Cable de energía eléctrica que tiene un coeficiente de fricción de superficie y una fuerza de tracción de instalación requerida reducidos, y el método de fabricación del mismo, en el cual el núcleo del conductor central, con o sin una capa aislante separada, se rodea por un recubrimiento de polietileno reticulado. Un lubricante de tracción basado en una silicona de alto peso molecular y de alta viscosidad o lubricante de tracción de amida de ácido graso se incorpora mediante métodos alternativos con el polietileno para formar una composición a partir de la cual el recubrimiento exterior se extrude, y es efectivo para reducir la fuerza de tracción requerida del cable durante la instalación.

Description

CABLE ELÉCTRICO QUE TIENE AISLAMIENTO RETICULADO CON LUBRICANTE DE TRACCIÓN INTERNO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a cables de energía eléctrica que tienen aislamiento reticulado, más particularmente a métodos para reducir la fuerza de tracción de instalación de los cables eléctricos que tienen aislamiento reticulado, y aún más particularmente a composiciones lubricantes de tracción preferidas ¡ para efectuar tal reducción.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los cables de energía eléctrica típicamente incluyen un núcleo del conductor y una cubierta o recubrimiento exterior. El "núcleo del conductor", como se usa en la presente y a lo largo de la descripción y de las reivindicaciones, puede ser, por ejemplo, un alambre de metal simple, alambres de metal múltiples torcidos juntos para hacer un cable "trenzado", alambres aislados múltiples, u otros tipos de conductores eléctricos que trabajan juntos para servir en una funci'ón de j energía particular (por ejemplo, una conexión de tres fajses) .

El término "recubrimiento", como se usa en la presente y a lo largo de la descripción y de las reivindicaciones, se refiere a la cubierta más externo que rodea el núcleo del conductor, ya sea de un material de tipo simple o de capas múltiples del mismo o de diferente material. El recubrimiento puede comprender una o más capas de material polimérico u¡ otro material para proporcionar aislamiento eléctrico, mecáriico y físico y/o protección química para los componentes del 'cable subyacentes. Los polímeros reticulados tal como polietileno i reticulado (XLPE) se usan como capas o cubiertas de aislamiento eléctrico para varios tipos de cable de energía eléctrica tal como los cables tipo XHHW, tipo RHH/RHW, y tipo USE.

La instalación de un cable de energía eléctrica a menudo requiere que se tire de este a través de espacios ajustados o aberturas pequeñas, y en acoplamiento con, condüctos, conductos eléctricos, bandejas para cables, o pasos estrechos en vigas o viguetas. Esto se convierte en un proceso problemático ya que la superficie exterior del recubrimiento del cable normalmente tiene una multitud de fuerza!s que actúan sobre ella, requiriendo por lo tanto una fuerza de tracción grande. Además, los parámetros de instalación i incluyen la tensión de tracción del cable máxima permisible y/o los límites de presión de pared lateral. Exceden estos límites puede resultar en la degradación del cable,1 daño físico e instalación de inferior calidad.

Para superar este problema, la práctica general de la industria ha sido cubrir la superficie exterior' del i recubrimiento del cable con un lubricante en el lugar de trabajo para reducir el coeficiente de fricción entrej esta superficie y las paredes de los conductos o superficies similares, usando típicamente vaselinas o lubricantes producidos especialmente para este propósito, tal como Yellow 77® (de ahora en adelante, Y 77") . , Sin embargo, aplicar un lubricante tipo Y 77 al cable terminado en el lugar de trabajo plantea problemas, principalmente el tiempo, costos y mano de obra adicional requeridos para lubricar la superficie del cable terminado en el lugar de trabajo así como también para limpiar después de que el proceso de lubricación se complete. ! Se han propuesto soluciones alternativas, incluyendo la aplicación de una capa de lubricante separada después de que el recubrimiento polimérico se ha formado o extruido djurante la fabricación del cable, o la aplicación de gránulos de material al recubrimiento aún caliente durante el proceso de extrusión, cuyos gránulos se diseñan para desprenderse cuando se tira del cable a través del conducto. Estas soluciones no solamente requieren alteraciones importantes en la línea de fabricación, sino que resultan en una pérdida del tieinpo de fabricación, costos económicos aumentados, y fluctuaciones no deseadas en las dimensiones geométricas de los recubrimientos de cables. Otras soluciones propuestas han involucrado atomizar, sumergir, o aplicar exteriormente un lubricante de tracción a la superficie exterior del recubrimiento, , pero estas técnicas no han sido satisfactorias para toda las condiciones de servicio. ' j Como resultado, un avance importante en esta área ha sido el desarrollo de un proceso innovador mediante el' cual I un lubricante de tracción preseleccionado, de suficiencia y tipo apropiado, se introduce interiormente durante la fabricación del cable en el material que se usa para formar el recubrimiento, de manera que el lubricante de traccipn, ya sea por migración a través del recubrimiento o permeación a lo largo del mismo, esté disponible en la superficie exterior del recubrimiento del cable en el momento de la instalación del cable, y es efectivo para reducir la cantidad de fuerza I requerida para instalar el cable. Este proceso se describe en la patente de los Estados Unidos No. 7,411,129, cediida al cesionario de la presente invención, y se incorpora; a la presente como referencia en su totalidad. La invención i descrita en la presente es una mejora especifica ;a tal i proceso, que se aplica al aislamiento reticulad0 del recubrimiento. 1 Es importante para un entendimiento de la presente i invención conocer la diferencia entre lo que se denomina "lubricantes de tracción" y "lubricantes de elaboración". Un lubricante de tracción es un lubricante que aparece en la superficie exterior del recubrimiento del cable y es efectivo para reducir la fuerza necesaria para instalar el cable a través de los conductos de edificaciones y similares. Un lubricante de elaboración es un material de lubricación que se usa para facilitar el proceso de fabricación del cable, tal como para mejorar el flujo de las cadenas de polímeros durante cualquier proceso de composición de polímeros así como también durante los procesos de extrusión mientras que el polímero esté en su fase fundida o derretida. Los fabricantes de cables han usado durante mucho tiempo lubricantes de elaboración, tal como ácido esteárico o; cera de etileno bis estearamida, como un componente menor1 del compuesto polimérico a partir del cual se forma el i recubrimiento del cable. Debido a que un lubricante de elaboración es normalmente no efectivo excepto cuandp el polímero está en esta fase derretida, el efecto dé un lubricante de elaboración como un lubricante externo es prácticamente inexistente en el recubrimiento final de polímero endurecido del cable. Aún cuando pueda haber una cantidad excesiva del lubricante de elaboración,1 un i lubricante de tracción separado se podría requerir i para reducir suficientemente el coeficiente de fricción de la superficie exterior del recubrimiento del cable así , como también para minimizar la fuerza de tracción necesaria1 para instalar el cable.

En consecuencia, ha existido durante mucho tiempo la i necesidad de un método efectivo para proporcionar un lubricante de tracción en la superficie exterior dé los cables de energía terminados que tienen aislamiento formado i de un material polimérico reticulado, en el cual el I lubricante de tracción es efectivo para reducir la fuerza de tracción de instalación requerida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Como consecuencia, la presente invención está dirigida al uso de ciertos lubricantes de tracción en los recubrimientos de i cables eléctricos que contienen polímeros reticulado;S tal como polietileno. Una modalidad de la invención proporciona un copolímero de silano-etileno reticulado impregnado con una cantidad efectiva de lubricante de tracción, en doride el lubricante de tracción no interfiere perj udicialmente con la reticulación subsecuente del polímero base, y en el j cable eléctrico terminado, el lubricante de tracción ' está i disponible en la superficie del recubrimiento exterior del cable eléctrico para reducir el coeficiente de fricción de la superficie exterior del recubrimiento del cable y reducir la fuerza de tracción necesaria para instalar el cable en el momento de la instalación del cable. El lubricante de i tracción generalmente es una silicona de alta viscosidad, preferiblemente polidimetilsiloxano, o una amida de ácido graso tal como erucamida u oleamida, y está presente en una cantidad en el rango de aproximadamente 2 : hasta aproximadamente 15% por peso, basado en el peso total del recubrimiento exterior. i i En otra modalidad, se proporciona un método para formar i un recubrimiento de polietileno reticulado para un ¡ cable eléctrico, tal método incluye (1) mezclar una resina de polietileno reticulado o copolimero de etileno con una i silicona o amida de ácido graso para formar una mezcla, (2) procesar la mezcla en forma de un recubrimiento para un cable eléctrico y (3) reticular la mezcla para formar el recubrimiento de polietileno reticulado. La silicona o' amida de ácido graso está presente en una cantidad en el rango de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 15 por ciento en peso, basado en el peso total del recubrimiento de polietileno reticulado. j Como se describe en más detalle a continuación, los métodos de esta invención incluyen introducir un lubricante de tracción, de cantidad o porcentaje en peso óptimo, ,en el proceso de fabricación en una etapa particular ole la fabricación, lo cual resulta en que el lubricante de trácción esté presente en el recubrimiento exterior, de manera que esté disponible para reducir el coeficiente de fricción1 de la superficie exterior del recubrimiento del cable y( para minimizar la fuerza de tracción necesaria para instaiar el ? cable. En teoría, esto es una consecuencia de la migración i del lubricante de tracción hacia la superficie' del i recubrimiento; o alternativamente, se debe a la perméación del lubricante de tracción a lo largo del recubrimiento, en dependencia de las composiciones particulares. 1 Como se describe detalladamente a continuación, un recubrimiento de polietileno reticulado de un cable de i energía terminado se produce por el método descrito. i i BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Estos y otros detalles y aspectos de la invención, así como también las ventajas de la misma, se entenderán y apreciarán más fácilmente por los expertos en la materia a partirj de la siguiente descripción detallada, tomada junto con los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 es una representación diagramática ¡de un equipo típico utilizado en la fabricación del cable de I acuerdo con la presente invención, donde se mezcla el lubricante de tracción con el material de polietileno j reticulado antes de la extrusión; i La Figura 2 es una representación de un dispositivo de I prueba el cual se puede usar para determinar el coeficiente i de fricción y las fuerzas de tracción de instalación j relacionadas de los cables eléctricos de la presente invención La Figura 3 es una representación gráfica de los datos de prueba obtenidos a partir del dispositivo de prueba en la Figura 2 el cual compara el coeficiente de fricción de diferentes cables XHHW que incorporan cantidades variables del lubricante de tracción. i Las Figuras 4, 5, 6 y 7 son representaciones gráficjas de los datos de prueba obtenidos a partir de un dispositivo de prueba a gran escala y los cuales comparan la fueria de tracción requerida de diferentes cables XHHW que incorjporan cantidades variables del lubricante de tracción. 1 DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN í Composición 1 Los materiales poliméricos usados en las composiciones !de la presente invención incluyen polietileno, polipropileno, polivinilcloruro, elastómeros y resinas termoplásticjas y I termoendurecibles poliméricas orgánicas, poliole inas, copolimeros, vinilos, copolimeros de olefina-vinilo, poliamidas, acrílicos, poliéster, fluorocarbonos,; y j similares. Las resinas de polietileno útiles para la pre:sente invención pueden incluir polietileno de baja densidad, polietileno de baja densidad lineal, polietileno de , alta densidad, polietileno injertado con silano, copolimeijo de etilenos y combinaciones de los mismos. Como se describió anteriormente, para los cables de la presente invención, el i núcleo del conductor de un conductor trenzado o sólido simple se rodea preferiblemente con una capa aislante de polietileno de baja densidad reticulado (XLPE) . i El polietileno reticulado (XLPE) se puede producir mediante cualquier método conocido en la materia y preferiblemente incluye incorporar la funcionalidad, del alcoxisilano en la estructura del polímero ya sea injertando alcoxisilanos insaturados sobre los polímeros de etileno o por copolimerización directa de etileno con alcoxisilanos j insaturados. El copolímero de silano-etileno se puede reticular, por ejemplo, exponiendo el copolímero a humedad o vapor en presencia de un catalizador organometálico,! por I ejemplo, dibutil-estaño-dilaurato . Las resinas de polietileno útiles para la presente invención se pueden reticular mediante un compuesto de silano insaturado reacti o y exposición al agua. Los materiales de composición para la reticulación de polietileno están disponibles de un número de fabricantes los cuales suministran resinas a base de sílano preinjertado (el (los) compuesto (s) de silano se injerta (n) sobre la resina de polietileno mediante extrusión reactiva) y mezclas madres catalizadoras que se pueden mezclar1 en proporciones apropiadas. Por ejemplo, los componentes del sistema de polietileno reticulable estén disponibles de Padanaplast USA bajo la designación comercial "Pexidan®" (incluyendo Pexidan® V/T, Pexidan® X/T, Pexidan® U/T, Pexidan® R/T, Pexidan® H/T y Pexidan® L/T) que incluyen un preinjerto de silano (nombrado A-3001) y una mezcla madre catalizadora tal como, por ejemplo, CAT-010FR, CAT-005FR, i CAT-008, CAT-009, CAT-012 FR, CAT-003, y CAT-047 RUV. .

Alternativamente, los compuestos reticulables ¡ de polietileno útiles para la presente invención (los cuáles i pueden o no injertarse o copolimerizarse con silano), se combinan con un agente de reticulación adecuado tal comd un peróxido orgánico activado al calor. Los compuestos reticulables pueden entonces reticularse mediante calor (y en i un menor grado, mediante presión) tal como por ejemplo mediante curación de vapor. Otras formas de curación también se pueden emplear tal como por ejemplo usando gáses presurizados y calentados tal como nitrógeno. ; Generalmente, los polímeros de polietileno reticul¡ables se presentan en composiciones de la presente invención eh una cantidad en el rango de aproximadamente 20 hasta aproximadamente 99 por ciento en peso, basado en el ; peso total de la composición, preferiblemente en el rango de aproximadamente 30 hasta aproximadamente 85 por ciento en peso basado en el peso total de la composición, y más preferiblemente en una cantidad en el rango de aproximadamente 40 hasta aproximadamente 80 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición.

Las composiciones de la presente invención incluyen además un lubricante de tracción en una cantidad suficiente para reducir el coeficiente de fricción de la superficie exterior del recubrimiento/cable y reducir la fuerza de tracción del cable requerida durante la instalación del cable. Los lubricantes de tracción útiles incluyen siliconas de alta viscosidad tal como, por ejemplo, polidimetilsiloxano . El lubricante de tracción preferido es polidimetilsiloxano o una amida de ácido graso tal como erucamida u oleamida en una cantidad en el rango de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 15 por ciento en peso basado en el peso total de la composición.

Cuando se incorpora en un recubrimiento del cable eléctrico terminado, el lubricante de tracción está I continuamente disponible en la superficie del recubrimiento/cable después de la instalación 1 como consecuencia de la migración del lubricante de tracción hacia la superficie del recubrimiento durante la instalación; o I ! alternativamente, debido a la permeación del lubricante de tracción a lo largo del recubrimiento. Bajo éstas circunstancias, el lubricante de tracción es efectivo j para reducir la fuerza de tracción de instalación del cable i I eléctrico.

Las composiciones de la presente invención pjueden comprender además aditivos conocidos en la materia, tal; como por ejemplo, catalizadores/retardadores de flamá y concentrados de color. ! Preparación de las composiciones Con referencia inicialmente a la FIG. 1 , se representa el equipo típico 11 para fabricar el cable eléctrico 1Í2 de acuerdo con un proceso de la presente invención;. El recubrimiento exterior del cable es de un material polimérico reticulado extruido tal como polietileno. El equipo 11 puede incluir un carrete 13 el cual suministra el alambre condjuctor 14 hacia una cabeza de extrusión 15 . En comunicación de flujo i con la cabeza de extrusión está un tanque 16 de comprimidos de polietileno reticulado 17 . Un tanque 18 con el lubricante i I i4 ; de tracción deseado 19 se adapta para estar en comunicación I de flujo con el tanque 16 por medio del conducto 22, permitiendo por lo tanto el mezclado del lubricante de tracción con los comprimidos 17, a partir de entonces la j mezcla se introduce en el extrusor. Alternativamente^ el tanque se puede adaptar para estar en comunicación de f uido con el extrusor o cabeza de extrusión 15, por medio del conducto 23, aguas abajo a partir del punto de entrada del material de polietileno, permitiendo por lo tanto que el ? lubricante de tracción se mezcle con el polietileno mientras está en su estado fundido en el extrusor o cabeza del extrusor. Una caja de enfriamiento 20 para enfriar el producto extruido se proporciona, y un carrete 21¡ se posiciona para adquirir el ensamble del cable resultante 12.

Cuando la construcción del cable final es tal que existen capas múltiples de material de recubrimiento, el lubricante de tracción se debe incorporar deseablemente en la capa¡ más externo. j Como es evidente, el lubricante de tracción se puede mezclar, con el material a partir del cual el recubrimiento exterior se va a extruir, antes de la extrusión^ o, j alternativamente, se introduce en la cabeza de extrusión 'para mezclarlo subsecuentemente con el material de extrujsión fundido cuando se forma el recubrimiento. Como : una alternativa adicional, el lubricante de tracción se puede componer inicialmente con el material polimérico de los comprimidos en si mismo en un proceso aguas arriba del que se representa en la FIGURA 1, formando de esta manera los comprimidos poliméricos lubricados, eliminando por lo tanto la necesidad de un tanque 18 y de los conductos 22 y 23. j Preferentemente el lubricante de tracción se incorpora en un copolimero de polietileno reticulable usando un sistema de mezcla madre, formando de esta manera un portador para el lubricante de tracción. Usando una mezcla madre, las concentraciones altas del lubricante de tracción se formulan con el sistema de polietileno reticulable en cantidades tales que produzcan una concentración apropiada del lubricante de tracción en la mezcla final. Donde se usa una mezcla mádre, la concentración de lubricante de tracción generalmente j está en el rango de hasta aproximadamente 25%, pero puedej ser mayor. Las partes alícuotas de la mezcla madre se púeden añadir entonces al sistema de resina y a otros componentes en varios porcentajes permitiendo una dispersión relativamente uniforme del lubricante de tracción en el producto en niveles apropiados. Por ejemplo, una mezcla madre al 25% del lubricante de tracción añadido como un 5% de la mezcla total resulta en una concentración final del lubricante de 1.25%, y un mezcla madre al 25% del lubricante de tracción añadido como un 10% de la mezcla total resulta en una concentración I final del lubricante de 2.5%, etc. Generalmente, la cantidad de lubricante de tracción contenida en la mezcla , del compuesto final está en el rango de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 15% basado en el peso total de1 la composición .

I Para ajustar los niveles de lubricante de tracción en la mezcla final, un segundo material polimérico se puede incluir I en la formulación de la mezcla. El segundo mat rial polimérico puede ser el mismo o diferente al material I polimérico usado como el polímero que porta el lubricante de tracción. Preferiblemente el segundo material poliméirico comprende un copolímero de silano-etileno reticulado o resina de polietileno prein ertado . Generalmente, la cantidad! del segundo material polimérico está en el rango , de aproximadamente 18 hasta aproximadamente 80 por cientó en peso, basado en el peso total de la composición. ; Los retardadores de flama, catalizadores, concentrados de color y otros aditivos también se pueden usar. Si tales componentes se usan, estos se pueden mantener separados de los componentes del polímero hasta el momento de la extrusión! Las composiciones de la presente invención se pueden preparar amasando y mezclando los varios componentes1 en extrusores, mezcladoras, amasadores convencionales, u otras máquinas para procesos de composición comúnmente usadas, tal como un extrusor de composición de tornillo doble o simple, amasador Buss, mezcladora Banbury, trituradora de ¡ dos rodillos, u otras mezcladoras de tipo cizalla caliente!. La matriz homogénea continua derretida de la resina,' el lubricante de tracción, y otros componentes opcionales luego se extruden para formar cubiertas o recubrimientos para su uso en cables eléctricos. Ya sea en métodos de extrusión en I tándem, coextrusión, o de capa simple, un conductor, ya| sea i sólido o trenzado, primero se introduce en una cabezk de extrusión donde la composición de recubrimiento derretida y calentada se introduce y se aplica a la circunferencia del conductor en una o más capas. El grosor total del recubrimiento variará principalmente en dependencia de las dimensiones del conductor y conforme a los estándares apropiados de la industria. El producto final se intróduce entonces en un baño de agua fría y finalmente el producto frió se enrolla sobre los carretes.

Preferiblemente la reticulación de los polímeros tiene lugar después de la etapa de extrusión. El procesó de reticulación puede tener lugar al aire o en una sauna, o alternativamente en vapor o en una atmósfera inerte. Cuando i se usa un método de cura al calor para la reticulación^, el producto final, después de abandonar la cabeza del extrqsor, pasa directamente a una cámara (o tubo) presurizada y calentada donde la reticulación tiene lugar. Generalmente, la cámara o tubo está a una temperatura considerablemente mayor que la del propio extrusor o cabeza. Dada la naturaleza reactiva de los componentes poliméricos y agentes de reticulación, fue sorprendente encontrar que los cables terminados producidos con composiciones de la presente invención produjeron un lubricante de tracción continuamente disponible en la superficie del recubrimiento exterio_f, de manera que este está disponible para reducir el coeficiente i de fricción de la superficie exterior del recubrimiento del cable para minimizar la fuerza de tracción necesaria 1 para instalar el cable. Dada la naturaleza reactiva de; los componentes, se esperada que el lubricante de tracción interfiriera con el proceso de reticulación o reaccionara y se reticulara él mismo, haciéndose menos disponible en la superficie del recubrimiento del cable para la lubricación. De acuerdo con la prueba subsecuentemente descrita, se ha determinado que, para los cables tipo XHHW, tipo RHH/RHW, y tipo USE específicamente, las siliconas de alta viscosidad, específicamente polidimetilsiloxano, o una amida de ! ácido graso tal como erucamida o oleamida son los lubricantes de tracción preferidos para incorporarse en el recubrimiento de polietileno reticulado.

Ejemplos Los siguientes ejemplos se presentan para ilustrar adicionalmente la presente invención y no se debe interpretar como una limitación de la invención. , EJEMPLO I ; Varias composiciones de recubrimiento del cable se formularon de acuerdo con la presente invención para las pruebas como se i describe en más detalle a continuación. Como se muestra ¡en la Tabla I, una resina polimérica de copolimero de si'lano- etileno reticulado (comercialmente disponible de Dow ChQmical i Company bajo la designación comercial Si-LinkTM AC DFDB-5451 NT) se mezcló inicialmente con una concentración al 2¡5% de silicona de alta viscosidad (polidimetilsiloxano) j para i producir una resina con portador-impregnado que contiene I varios porcentajes del lubricante de tracción en la mezcla final como se indica en la Tabla I. Con respecto a tod^s las muestras (excepto V-Y) , el resina con portador-impregnado se coextruyó con una resina de polietileno preinjertada (comercialmente disponible de Padanaplast USA, Inc. b jo la designación comercial A-3001) asi como tambiéh un catalizador/retardador de flama (comercialmente disponible de Padanaplast USA, Inc. como CAT005FR) , y un concentrado de color (comercialmente disponible de Dow Chemical Company bajo la designación comercial DFNC-0039 BK) . Después las varias muestras recubiertas se enfriaron en un baño de agua antes de la prueba. Un cable de "control" también se preparó como se j indica en la Tabla I (el cual no contiene ningún lubricante de tracción en el recubrimiento exterior) .

TABLA I ! Copolimero de 1 silano- Resina Catalizador % de etileno estándar ¡ lubricante /retardador Muestra Cólor de impregnado de de flama tracción con polietileno lubricante de preinjertado 1 tracción i A 1 4 74.5 20 1.5 B 2 8 70.5 20 1 1.5 C 3 12 66.5 20 ¡ 1.5 I D 4 16 62.5 20 1.5 1 E 5 20 58.5 20 1.5 F 6 24 54.5 20 1.5 G 7 28 50.5 20 1.5 H 8 32 46.5 20 ' 1.5 I 9 36 42.5 20 ¡ 1.5 J 9.5 38 40.5 20 j 1.5 K 10 40 38.5 20 1.5 L 10.5 42 36.5 20 1.5 M 11 44 34.5 20 1.5 N 11.5 46 32.5 20 1.5 0 12 48 30.5 20 1.5 P 12.5 50 28.5 20 1.5 Q 13 52 26.5 20 1.5 R 13.5 54 24.5 20 1.5 S 14 56 22.5 20 1.5 T 14.5 58 20.5 20 1.5 I U 15 60 18.5 20 1.5 V+ 1 4 74.5 20 1.5 W+ 2 8 70.5 20 1.5 x+ 3 12 66.5 20 1.5 Y+ 4 16 62.5 20 1.5 Control 0 0 78.5 20 1.5 *Las cantidades están en porcentaje de peso, basado peso total del recubrimiento de polietileno reticulado.

+Copolimero de etileno solamente.

EJEMPLO II Prueba de coeficiente de fricción Con referencia ahora a la FIG. 2, se iluistra diagramáticamente el aparato usado para determinar; el coeficiente de fricción para un cable dado del que se tir!a en un conducto. El aparato de prueba de coeficiente de fricción se desarrolló para proporcionar una manera consistente de determinar los valores de entrada necesarios para usar en el programa estándar de la industria publicado por PolyW¡ater Corporation para calcular un coeficiente de fricción real para un cable dado del que se tira en un conducto. Dadas las entradas para la configuración del conducto, la tensión retroceso sobre el alambre, y la tensión de tracción sobre el cable de tracción, este programa calcula un coeficiente de fricción para el cable restando la tensión de retroceso de la tensión de tracción y atribuyendo la tensión restante sobre ? el cable a las fuerzas de fricción entre el cable ry el conducto. I Como se muestra en la FIG. 2, la configuración total usó un cable de tracción roscado a través de conducto de Pyc de ~ 0 ' (dimensionado apropiadamente para el cable del que se i tira) con dos curvaturas de 90°, el cable de tracción se enroscó a través de una célula de carga de manera qüe la fuerza de tracción se pudo monitorear y registrar constantemente. Unida al cable de tracción había una pieza de I 100' del cable XHH que se iba a probar que comprendía; tres alambres de AWG 4/0. El extremo de la muestra de prueba del I XHHW se unió a un cable de metal el cual se enrolló alrededor de un cilindro con un freno por aire para permitir la tensión de retroceso constante en la puesta a punto. El cable de metal que proporciona la tensión de retroceso también se j enroscó a través de una célula de carga de manera que s^ pudo monitorear en tiempo real, y registrar continuamente Los valores tanto para la tensión de retroceso como paira la i tensión de tracción se registraron durante el tiempo que tomó tirar del cable a través del conducto por el que corre.

Después los valores resultantes se promediaron y se usaron en i el programa de PolyWater para calcular el coeficiente de fricción.

I Con referencia ahora a la FIG. 3, se i^stra gráficamente una comparación del coeficiente de fricción resultante para varias muestras de cables (hechas usando las formulaciones descritas anteriormente en el Ejemplo I) que i contienen varios porcentajes de lubricante de tracción.,1 Como i se muestra en la FIG. 3, la linea correspondiente a ¡"Poly i (Yellow 77)" representa la muestra de "Control" que contiene polietileno reticulado Padanaplast estándar en¡ el recubrimiento exterior (con lubricante de tracción no interno) el cual se cubrió con lubricante de tracción Yellow 77 sobre el exterior del recubrimiento para la prueba de coeficiente de fricción. La linea correspondiente a ."Poly i (Dow)" corresponde a las Muestras V-Y (en las cuales para el polímero adicional se prefirió un copolímero de silano-etileno en lugar de una resina prein ertada ) . Los resultados en la FIG. 3 ilustran que los recubrimientos preparados de acuerdo con la invención que contienen lubricante de tracción en una cantidad en el rango de aproximadamente 2 1 hasta aproximadamente 15 por ciento en peso basado en el peso total de la composición reducen el coeficiente de fricción i de la superficie exterior del cable más significativamente que los I cables preparados sin el lubricante de tracción.

Pruebas a gran escala Varias muestras de cables de prueba (XHHW de aluminio 750kcmil, XHHW de cobre 500kcmil, y XHHW de cobre AWG 4/QJ se prepararon usando las formulaciones de la Muestra I y de la muestra de "Control" del Ejemplo I. Las muestras se sometieron a una prueba a "gran escala" para simular, las condiciones "reales" de instalación. En esta prueba; se proporcionaron alambres XHHW múltiples e individuales con mecanismos de control de tensión y se unieron a un cable de tracción que se enroscó a través de un arreglo de un conducto i i de 3" que incluyó un total de alrededor de 450 pie!s de conducto intercalado con un total de ocho curvaturas de ¡90°.

Un cable de tracción se unió a los conductores y a remolcador se usó para tirar del arreglo de cables a través! del i conducto. El cable se enroscó a través de un arreglo de poleas que usó una célula de carga para monitorear la teftsión del cable mientras que se tiró del alambre a través! del conducto. Esta tensión se registró y se promedió i continuamente para dar una fuerza de tracción promedio ' para la tracción. Esta fuerza se correlaciona directamente al coeficiente de fricción para el cable. 4 tracciones separadas se condujeron par las muestras de Control y 5 tracciones separadas se condujeron para los cables formulados usando la formulación de la Muestra I. Las FIGS. 4-7 ilustran, una i comparación de las diferentes fuerzas de tracción requeridas para las formulaciones de la Muestra I y de Control probadas en productos de cobre 500kcmil (FIGS. 4 y 5) y de aluminio 750kcmil (FIGS. 6 y 7) . Como se ilustra en estas figuras, la formulación de la Muestra I con el conductor de alunjiinio (FIGS. 6 y 7) resultó en una menor fuerza de tracción I promedio que el producto de XHHW estándar con el estándar de i la industria externamente aplicado Y77. i De acuerdo con una ventaja de la presente invención, el i lubricante de tracción que se incorpora en el recubrimiento está presente en la superficie exterior del recubrimiento cuando el cable se acopla, o en respuesta al acoplamiento del cable con el conducto u otras estructuras a través de¡ las cuales se tira del cable. Para los cables de la presente invención, donde el recubrimiento exterior es de polietileno reticulado y el lubricante de tracción preferido es polidimetilsiloxano, el lubricante permea la porción de recubrimiento de polietileno reticulado entera y, en efecto, se escurre continuamente hacia la superficie de recubrimiento en lo que es denominado como el "efecto esponja", cuando se tira del cable a través del conducto. Donde el lubricante preferido es una amida de ácido graso tal como erucamijda u oleamida, el lubricante migra hacia la superficie ; del recubrimiento. ' Aunque la descripción anterior se refiere a modalidades y técnicas de procesamiento especificas de la invención, se debe entender que estas son solamente ilustrativas.. Por ejemplo, aunque la descripción se ha hecho con respecto a i cables eléctricos, también se puede aplicar a otros tipós de I cables no eléctricos tal como, por ejemplo, un cable de fibra óptica. Se pueden hacer modificaciones adicionales a las técnicas y modalidades descritas sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se define exclusivamente pdr las reivindicaciones adjuntas. i

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede', se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama ¡ como propiedad lo contenido en las siguientes: ¡ i REIVINDICACIONES

1. Un método para formar un recubrimientq de i polietileno reticulado para un cable de energía eléctrica, I caracterizado porque comprende: 1 i (a) mezclar un resina de copolímero de etileno , o de polietileno reticulable con un lubricante de tracción seleccionado del grupo consistente de amida de ácido grasos y silicona para formar una mezcla, ! (b) procesar la mezcla en forma de un recubrimiento para un cable de energía eléctrica, y ' (c) reticular la mezcla para formar el recubrimiento de polietileno reticulado para un cable eléctrico. 1

2. El método según la reivindicación 1, en donde el lubricante de tracción está presente en una cantidad (en el rango de aproximadamente 2 hasta aproximadamente l!5 por ciento en peso, basado en el peso total del recubrimiento de polietileno reticulado.

3. El método según la reivindicación 1, en doñde el lubricante de tracción es silicona. :

4. El método según la reivindicación 1, en donde el lubricante de tracción es polidimetilsiloxano .

5. El método según la reivindicación 1, en donde el lubricante de tracción es una amida de ácido graso.

6. El método según la reivindicación 5, en donde la i amida de ácido graso es erucamida. i

7. El método según la reivindicación 5, en donde la i amida de ácido graso es oleamida. ¡ i

8. El método según la reivindicación 1, en donde el i lubricante de tracción está disponible en la superficie del I recubrimiento de polietileno reticulado para reduci.r el coeficiente de fricción de la superficie exteriori del Í recubrimiento y reducir la fuerza de tracción necesaria1 para I instalar el cable eléctrico. 1

9. El método según la reivindicación 1, en donjde la i resina de polietileno reticulado se selecciona del ¡grupo consistente de polietileno de baja densidad, polietile'no de baja densidad lineal, polietileno de alta densidad, polietileno injertado con silano, copolimeros de etileno, y combinaciones de los mismos. i

10. El método según la reivindicación 1, en doríde la mezcla en la etapa de procesamiento comprende una matriz homogénea y continua

11. El método según la reivindicación 1, en donde la i mezcla comprende en el rango de aproximadamente 401 hasta aproximadamente 99 por ciento en peso resina de polietíleno reticulado basado en el peso total de la composición.

12 . El método según la reivindicación 1 , que comprende además mezclar un sistema de cura junto con la resiria de polietíleno reticulado y con el lubricante de tracción. ,

13 . El método según la reivindicación 12 , en donde el sistema de cura comprende un compuesto de silano curablé con humedad y la mezcla se cura exponiendo el recubrimiento; a la I humedad. 1 I

14 . El método según la reivindicación 13 , en dónele la exposición a la humedad comprende contactar el recubrimiento con agua a una temperatura de 24 °C o menos. !

15 . El método según la reivindicación 13 , en donde el compuesto de silano se injerta sobre la resina de polietíleno í reticulado mediante extrusión reactiva.

16 . El método según la reivindicación 12 , en donjde el sistema de cura comprende peróxido orgánico activado al i calor y la mezcla se cura exponiendo el recubrimiento al calor.

17 . El método según la reivindicación 16 , en donde la exposición al calor comprende contactar el recubrimiento con vapor. ;

18 . El método según la reivindicación 16 , en donde la exposición al calor comprende contactar el recubrimiento con un gas presurizado y calentado. 1

19. Un recubrimiento de polietileno reticulado para un cable eléctrico producido mediante el método según la reivindicación 1. j j

20. Una composición que comprende polietileno reticulado y de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 15 por ciento en peso del lubricante de tracción seleccionado del grupo consistente de amida de ácido grasos y silicona.

21. La composición según la reivindicación 20, en donde el lubricante de tracción es silicona. i I

22. La composición según la reivindicación 20, en donde el lubricante de tracción es polidimetilsiloxano .

23. La composición según la reivindicación 20, en donde el lubricante de tracción es una amida de ácido graso.

24. La composición según la reivindicación 23, en donde i la amida de ácido graso es erucamida. j I

25. El método según la reivindicación 23, en donde la amida de ácido graso es oleamida.

26. El recubrimiento para alambre o cable que comprende al menos una capa que comprende la composición según la reivindicación 20. '

27. El recubrimiento para alambre o cable que comprende al menos una capa que comprende la composición según la reivindicación 21.

28. El recubrimiento para alambre o cable que comprende I al menos una capa que comprende la composición según la reivindicación 22. !

29. El recubrimiento para alambre o cable que comprende al menos una capa que comprende la composición segúh la reivindicación 23. I

30. El recubrimiento para alambre o cable que comprende al menos una capa que comprende la composición según la reivindicación 24. !

31. El recubrimiento para alambre o cable que comprende i al menos una capa que comprende la composición segúk la reivindicación 25. I

32. La composición según la reivindicación 20, en ¿onde el polietileno reticulado se obtiene reticulando una r$sina i i de polietileno mezclada con el lubricante de tracción.

33. La composición según la reivindicación 20, en donde la resina de polietileno se selecciona del grupo consistente de polietileno de baja densidad, polietileno de baja denáidad lineal, polietileno de alta densidad, polietileno injertado con silano, copolimero de etilenos y combinaciones de los I mismos. '

34. La composición según la reivindicación 32, en donde la mezcla comprende una matriz homogénea y continua de la resina de polietileno y el lubricante de tracción. (

35. La composición según la reivindicación 32, en donde la mezcla comprende al menos 80 por ciento en peso de r sina de polietileno, basado en el peso total de la composición.

36. La composición según la reivindicación 32 en donde la mezcla comprende un compuesto de silano injertado sobre la resina de polietileno mediante extrusión reactiva. <

37. Una composición para un recubrimiento de un cable I eléctrico, caracterizada porque comprende: ¡ un portador que comprende un primer copolimero de j silano-etileno reticulado o polidimetilsiloxano y polietileno i preinjertado, en donde el polidimetilsiloxano se impregna en el primer copolimero de silano-etileno reticulado o polietileno preinjertado para formar un portador; y ( un sistema de compuestos que comprende un segundo copolimero de silano-etileno reticulado o polietileno preinjertado que es diferente del portador. |

38. La composición según la reivindicación 37, en donde I el sistema de compuestos comprende además un catalizador;.

39. La composición según la reivindicación 37, en 'donde el portador está presente en una cantidad de aproximadamente 12 hasta aproximadamente 50 por ciento en peso, basado |en el peso total de la composición. I

40. La composición según la reivindicación 37, en ¡donde el polidimetilsiloxano está presente en una cantidad en el rango de aproximadamente 2 hasta aproximadamente 15 por ciento en peso, basado en el peso total de la composición1.

41. La composición según la reivindicación 37, en ¿londe el segundo copolimero de silano-etileno reticulado o I polietileno preinjertado está presente en una cantidad én el i rango de aproximadamente 28 hasta aproximadamente 70; por i ciento en peso, basado en el peso total de la composición. i

42. Un método de fabricación de un cable eléctrico I terminado que tiene un núcleo del conductor y un recubrimiento formado principalmente de polietlileno I reticulado, el recubrimiento rodeando al menos dicho núcleo i del conductor y definiendo la superficie exterior más externa del cable terminado, el método comprende combina'r un lubricante preseleccionado con dicho polietileno reticulado antes de la formación de dicho recubrimiento para i proporcionar un coeficiente de fricción reducido de [ dicha i superficie exterior más externa y también reducir la cahtidad i de fuerza requerida para tirar del cable durante su instalación, cuyo dicho lubricante es del tipo el cual 1 migra a través de dicho recubrimiento para estar disponible en dicha superficie exterior más externa de dicho i cable terminado durante la instalación del cable. '

43. Un método de fabricación un cable eléctrico terminado que tiene un núcleo del conductor ly un I recubrimiento formado principalmente de un poli tileno reticulado, el recubrimiento rodeando al menos dicho núpleo del conductor y definiendo la superficie exterior más externa del cable terminado, el método comprende combinar un lubricante preseleccionado con dicho polietileno reticulado I antes de la formación de dicho recubrimiento para i proporcionar un coeficiente de fricción reducido de d'icha superficie exterior más externa y también reducir la cantidad de fuerza requerida para tirar del cable durante) su instalación, cuyo dicho lubricante es del tipo el cual permea dicho recubrimiento para estar continuamente disponible en la dicha superficie exterior más externa durante su instalación.

44. El método según la reivindicación 42 ó 43, en donde i la combinación se efectúa combinando dicho lubricante preseleccionado con dicho polietileno reticulado en form'a no comprimida, para formar de esta manera comprimidos! de material lubricados, y extrudiendo el recubrimiento coji el uso de los comprimidos de material asi lubricados.

45. El método según la reivindicación 42 ó 43, en donde la combinación se efectúa injertando dicho polietileno reticulado en forma no lubricada en una cabeza de extrusión en una primera localización e inyectando dicho lubricante preseleccionado en dicha cabeza de extrusión en una segunda localización aguas abajo a partir de dicha primera localización, mientras que se extrude dicho recubrimiento a través de dicha cabeza de extrusión. i

46. El método según la reivindicación 42 ó 43, en donde i la combinación se efectúa combinando dicho lubricante i preseleccionado con comprimidos de dicho polietileno i reticulado, y extrudiendo el recubrimiento con el uso de los I comprimidos de material asi lubricados. i

47. Un método de fabricación de un cable eléctrico terminado del tipo que tiene un núcleo del conductor, ¡y un i recubrimiento extruido más externo que comprende polietileno i reticulado que define la superficie exterior del cable i terminado, la mejora que comprende introducir un lubricante preseleccionado del tipo que migrará hacia la superficie de dicho recubrimiento extruido más externo para $star disponible en dicha superficie exterior durante j el instalación del cable terminado para proporcionar: un coeficiente de fricción reducido de dicha superficie exterior de dicho recubrimiento más externo y también reducir la cantidad de fuerza requerida para tirar del cable terminado durante su instalación. i

48. Un método de fabricación de un cable eléctrico terminado del tipo que tiene un núcleo del conductor, !y un recubrimiento extruido más externo que comprende polietileno reticulado que define la superficie exterior del cable terminado, la mejora que comprende introducir un lubricante preseleccionado del tipo que permea dicho recubrimiento i extruido mas externo para estar disponible en dicha i superficie exterior durante el instalación del dable i terminado, para proporcionar un coeficiente de fricción I reducido de dicha superficie exterior de dicho recubrimiento extruido más externo y también reducir la cantidad de fuerza requerida para tirar del cable terminado durante' su instalación. ¡

49. Un método para proporcionar un cable eléctrico terminado del tipo que tiene un núcleo de cable y un i recubrimiento exterior con una superficie exterior que défine la superficie exterior más externa del cable, pará la i instalación a través de conductos de edificaciones, el método se caracteriza porque comprende: 1 I durante la fabricación de dicho cable terminado, extruir el polietileno reticulable para formar dicho recubrimiento exterior i antes de la formación de dicho recubrimiento, introducir el lubricante para proporcionar un coeficiente de fricción reducido de la superficie exterior de dicho recubrimiento exterior y para reducir también la cantidad de fuerza i requerida para tirar dicho del cable terminado a través de dichos conductos, en el cual dicho lubricante es del tipo que migra a través de, o permea, dicho recubrimiento exterioir; y proporcionar dicho cable para dicha instalación ¡ sin ningún lubricante adicional en dicha superficie extejrior además de dicho lubricante introducido.

50. El método según cualquiera de las reivindicaciones I 42, 43, 47, 48 y 49, en donde dicho lubricante es una silicona de alta viscosidad.

51. El método según cualquiera de las reivindicaci|ones 42, 43, 47, 48 y 49, en donde dicho lubricante! es polidimetilsiloxano .

52. El método según cualquiera de las reivindicaciones 42, 43, 47, 48 y 49, en donde dicho lubricante es una amida ¡ I de ácido graso. j

53. El método según cualquiera de las reivindicaciones 42, 43, 47, 48 y 49, en donde dicho lubricante es erucamida.

54. El método según cualquiera de las reivindicaciones 42, 43, 47, 48 y 49, en donde dicho lubricante es oleamida.

55. El método según cualquiera de las reivindicaciones 42, 43, 47, 48 y 49, en donde dicho lubricante está presante i en una cantidad en el rango de aproximadamente 2 hjasta aproximadamente 15 por ciento en peso, basado en el peso I total del recubrimiento exterior. : j

56. El método según la reivindicación 42, en donde el j lubricante migra hacia la superficie de dicho recubrimi nto extruido más externo.

57. El método según la reivindicación 43, en donde el lubricante permea, pero sustancialmente no migra hacia la superficie de, dicho recubrimiento extruido más externo.

58. Un método de fabricación de un cable eléctrico terminado del tipo que tiene un núcleo del conductor y un recubrimiento extruido más externo de polietileno reticulado que define la superficie exterior del cable terminado, la mejora que comprende combinar con el material preseleccionado, antes de completar la extrusión de dicho recubrimiento, un lubricante preseleccionado del tipo que migrará hacia la superficie de dicho recubrimiento para estar disponible en dicha superficie exterior y reducir la cantidad de fuerza requerida para instalar el cable en el momento de la instalación del cable.

59. El método según la reivindicación 58, en donde la fuerza requerida para instalar el cable es una fuerza de tracción .

60. Un método de fabricación de un cable eléctrico terminado del tipo que tiene un núcleo del conductor y un recubrimiento extruido más externo de polietileno reticulado que define la superficie exterior del cable terminado, la mejora que comprende combinar con el material preseleccionado, antes de completar la extrusión de dicho recubrimiento, un lubricante preseleccionado del tipo | que permeará dicho recubrimiento para estar disponible en dicha superficie exterior y reducir la cantidad de fuerza requerida para instalar el cable en el momento de la instalación | del cable .

61 . El método según la reivindicación 60 , en dondé la fuerza requerida para instalar el cable es una fuerza de tracción ,

62 . El método según cualquiera de las reivindicaciones 42 , 43 , 47 , 48 , 49 , 58 , 60 en el cual la reducción dé la i fuerza requerida para la instalación está en el rangcj de ! aproximadamente de 30% aproximadamente a 70% de la fuerza requerida para instalar un cable no lubricado de dicho tipo.

63 . Un cable eléctrico terminado fabricado mediante el método de cualquiera de las reivindicaciones 42 , 43 , 47 , 48, 49 , 58 y 60 .