MX2013003607A

MX2013003607A - Aislamiento termoplastico reciclable con resistencia mejorada a la ruptura.

Info

Publication number: MX2013003607A
Application number: MX2013003607A
Authority: MX
Inventors: Simon Sutton; Theo Geussens; Alan S Vaughan; Gary Stevens
Original assignee: Gnosys Global Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2013-09-26
Also published as: TW201239023A; WO2012044523A1; CN103314049A; US9404005B2; BR112013007289B1; CA2811587A1; US20130175068A1; JP2014500335A; MX346265B; BR112013007289A2; EP2622012B2; EP2622012A1; JP5827690B2; CA2811587C; KR101802554B1; CN103314049B; KR20140050572A; EP2622012B1

Abstract

La descripción proporciona un proceso para producir un material con resistencia mejorada a la ruptura. El proceso incluye calentar una composición polimérica compuesta de un polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) y una cantidad minoritaria de un polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés). La composición polimérica se calienta a por lo menos la temperatura de fusión de HDPE. El proceso incluye el enfriamiento controlado de la composición polimérica calentada a una velocidad de enfriamiento de 0.1°C/mm a 20°C/mm, y la formación de una composición polimérica. La composición polimérica sometida a enfriamiento controlado tiene una morfología única que mejora la resistencia a la ruptura. También se proporciona un conductor recubierto con una capa de aislamiento compuesta de la composición polimérica con la morfología única. La capa de aislamiento exhibe la resistencia mejorada a la ruptura.

Description

AISLAMIENTO TERMO PLÁSTICO RECICLABLE CON RESISTENCIA MEJORADA A LA RUPTURA Antecedentes de la Invención i El escrutinio público de la capa de aislamiento reticUlada en el alambre y el cable continúa aumentando mientras la conciencia social impulsa el desarrollo de materiales cada vez más sostenibles. Un criterio de sustentabilidad favorable es reciclado. Es bien conocido que los materiales reticulados no son fácilmente reciclables y que, al final de su vida, los materiales reticulados son generalmente eliminados mediante la incineración o el vertedero .

En la búsqueda de sustituyentes sostenibles para la capa de aislamiento reticulada con alta resistencia a la ruptura eléctrica, se conoce que la resistencia a la ruptura en una capa de aislamiento polimérico es afectada por la morfología del polímero. Por ejemplo, la cristalización isotérmica de las mezclas de la poliolefina ramificada y de la poliolefina lineal se conoce para mejorar la resistencia eléctrica a la ruptura y la resistencia a descarga ramificada en las mezclas de poliolefina comparadas al homopolímero ramificado para las condiciones de cristalización apropiadas.

La cristalización isotérmica, sin embargo, tiene deficiencias. La cristalización isotérmica requiere que el polímero objetivo se mantenga a una temperatura de cristalización constantel durante un período prolongado— ocasionalmente en el orden de horas — para asegurar la cristalización completa. Por esta razón, la cristalización isotérmica es impráctica para muchas aplicaciones comerciales, industriales, y de fabricación. Por ejemplo, un procedimiento de cristalización isotérmica para una capa de aislamiento es totalmente impracticable en la producción de alambre y de cable.

Por consiguiente, la técnica reconoce la necesida¡d de un sustituyente para la capa de aislamiento reticulada en el alambre y el cable. Así, existe una necesidad de una capa de aislamiento libre de reticulación con resistencia dieléctrica mejorada y un proceso para producir la misma a una escala comercial. Existe una necesidad adicional de una capa de aislamiento que sea reciclable.

Breve Descripción de la Invención La presente descripción se dirige a los procesos para producir un aislamiento termoplástico (o la capa de aislamiento para el alambre/cable) con una morfología única para la resistencia a la ruptura mejorada. La morfología única se logra a modo de un protocolo de enfriamiento controlado de una mezcla de poliolefina fusionada. Los procesos de la presente descripción superan los obstáculos de aplicar la cristalización isotérmica a un ambiente de fabricación. El producto resultante de estos procesos también se proporciona en la presente.

La presente descripción proporciona un proceso. En una modalidad, se proporciona un proceso e incluye calentar una composición polimérica compuesta por un polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) y una ¡cantidad minoritaria de un polietileno de alta densidad (HDPE, i por sus siglas en inglés). La composición polimérica se calientaj a por lo menos la temperatura de fusión del HDPE. El proceso incluye el enfriamiento controlado de la composición polimérica calentada a una velocidad de enfriamiento de 0.1°C/min a 20°C/min, y la i formación de una composición polimérica. La composición i polimérica formada tiene una resistencia mejorada a la ruptura. En una modalidad, la composición polimérica tiene una resistencia a la ruptura de CA mayor de 170 kV/mm ¡como se midió en películas delgadas de 85 micrómetros de acuerdo con ASTM D 149.

La presente descripción proporciona otro proceso.. En una modalidad, se proporciona un proceso para producir un conductor revestido e incluye calentar una composición polimérica i compuesta de un polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) y una cantidad minoritaria de un polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) a por encima de la temperatura de fusión del HDPE. El proceso incluye extruír la composición polimérica calentada sobre un conductor, y el enfriamiento controlado de la composición polimérica calentada ubicada en el conductor a una velocidad de enfriamiento entre i 0.1°C/min y 20°C/min. El proceso además incluye formar un recubrimiento en el conductor, el recubrimiento comprende la composición polimérica. ¡ La presente descripción proporciona un conductor recubierto. En una modalidad, se proporciona un conductor recubierto e incluye un conductor, y un recubrimiento en el conductor. El recubrimiento incluye una composición polimérica. i La composición polimérica incluye una cantidad minoritaria de laminillas de polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas j en inglés) dispersas en una cantidad mayoritaria de polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés). En una modalidad, el recubrimiento es un recubrimiento de aislamiento. La morfología única de laminillas de HDPE es el resultado del proceso de control-enfriamiento. La morfología única de la capa i de aislamiento produce la resistencia a la ruptura mejorada. En una modalidad adicional, la capa de aislamiento es libre de I reticulación.

Una ventaja de la presente descripción es una composición termoplástica con resistencia a la ruptura mejorada.

Una ventaja de la presente descripción es una capa de aislamiento para el alambre y el cable que es libre de reticulación.

Una ventaja de la presente descripción es una jcapa de aislamiento libre de reticulación con la resistencia a la ruptura mejorada para las aplicaciones del alambre y del cable, j Una ventaja de la presente descripción es una capa de aislamiento para el alambre y el cable que es reciclable.

Breve Descripción de los Dibujos ¡ La Figura 1 es una vista en perspectiva de un cable de I energía de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.

Las Figuras 2a, 2b son las micrografías electrónicas de barrido (SEM, por sus siglas en inglés) de LDPE.

Las Figuras 3a, 3b son las SEM de una composición polimérica de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.

La Figura 4 es una SEM del polietileno reticulado.

La Figura 5 es una SEM de una capa de aislamiento de conductor revestido compuesta por el LDPE.

La Figura 6 es una SEM de una capa de aislamiento de conductor revestido de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.

Descripción Detallada de la Invención | j La presente descripción proporciona un proceso. El proceso incluye calentar una composición polimérica compuesta de un polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) y una cantidad minoritaria de un polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) a más de la temperatura de fusión del HDPE. El proceso incluye el enfriamiento cojntrolado de la composición polimérica calentada a una entre 0.1°C/min y 20°C/min. El proceso además r una composición polimérica. En una modalidad, el proceso incluye formar una composición polimérica que tiene una resistencia a la ruptura de CA mayor de 170 kV/mm como se midió en las películas gruesas de 85 micrómetros de acuerdo con ASTM D 149. 1 Cada uno del LDPE y del HDPE es un polímero a¡base de etileno. El término, "polímero a base de etileno", como se usa en i la presente, es un polímero que comprende un monómero de etileno polimerizado de por ciento en peso mayoritario (basado en el peso total de los monómeros polimerizables), y opcionalmente puede comprender por lo menos un comonómero polimerizado. El polímero a base de etileno puede incluir mayor del 50, o mayor del 60, o mayor del 70, o mayor del 80, o mayor del 90 p^or ciento en peso de las unidades derivadas del etileno (de acuerdo con el peso total del polímero a base de etileno). El polímero a base de etileno puede ser un polímero catalizado de Ziegler-rlatta, un polímero catalizado por metaloceno, un polímero catalizado por el catalizador de geometría restringida, un polímero polimerizado transportador de cadena (es decir, el copolímero multibjioque de etileno/a-olefina) y se puede hacer usando el procesos de fabricación de polímero en fase de gas, solución, o suspensión.

El polímero a base de etilo puede ser un homopoljímero de etileno o un copolímero de etileno. El comonómero puede ser la a-olefina como una olefina lineal, ramificada o cíclica de 3 a 20 átomos de carbono. Los ejemplos no limitantes de a-olefinas de 3 a 20 átomos de carbono adecuadas incluyen propeno, 1-buteno, 4-metil-1 -penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, 1-tetradeceno, 1 -hexadeceno, y 1 -octadeceno. Las a-olefinas también pueden contener una estructura cíclica como ciciohexano o ciclopentano, dando por resultado una a-olefina como 3-ciclohexil-1 -propeno (ciciohexano de alilo) y ciciohexano de vinilo. Aunque ninguna de las a-olefinas en el sentido clásico del término, para los propósitos de esta descripción, ciertas! olefinas cíclicas, como norborneno y las olefinas relacionadas, particularmente 5-etilideno-2-norborneno, son las a-olefinas y se pueden usar en lugar de algunas o todas las a-olefinas descritas antes. Similarmente, el estireno y sus olefinas relacionadas (por ejemplo, a-metilestireno, etcétera) son las a-olefinas para los propósitos de esta descripción. Los polímeros dej etileno ilustrativos incluyen etileno/propileno, etileno/buteno, etileno/1-hexeno, etileno/1 -octeno, etileno/estireno, y similares. Los terpolímeros ilustrativos incluyen etileno/propileno/i -octeno, etilen o/pro pilen o/bu te no, etileno/buteno/1 -octeno, etileno/propileno/monómero de dieno (EPDM, por sus siglas en inglés) y etileno/buteno/estireno. Los copolímeros pueden ser copolímeros aleatorios. ¡ La presente composición poliméríca contiene una cantidad I minoritaria (menos del 50 por ciento en peso) del HD E y una cantidad mayoritaria (mayor o igual a 50 por ciento en peso) del i LDPE. En una modalidad, la composición poliméríca incluye de aproximadamente 5% en peso, o aproximadamente 10% en peso, o aproximadamente 15% en peso, a aproximadamente 35% en peso, o aproximadamente 30% en peso, o aproximadamente 25% en peso, o aproximadamente 20% en peso de HDPE. La composición polimérica incluye de aproximadamente 65% en peso, o aproximadamente 70% en peso, o aproximadamente 75% en peso a aproximadamente 95% en peso, o aproximadamente 90% en peso, o aproximadamente 85% en peso, o aproximadamente 80% en peso del LDPE. El por ciento en peso se basa en el peso total de la composición polimérica. El HDPE tiene un bajo grado de ramificación comparado al LDPE.

En una modalidad, el HDPE tiene una densidad de aproximadamente 0.945 g/cm3 a aproximadamente 0.97 g/cm3, y/o una cristalinidad de por lo menos el 70%, y/o una temperatura de fusión máxima de por lo menos 130°C, o de aproximadamente 132°C a aproximadamente 134°C. El HDPE tiene un índice de fusión (MI, por sus siglas en inglés) de aproximadamente 0.1 g/10 min, o 0.2 g/10 min, o 0.3 g/10 min, o 0.4 g/10 min a aproximadamente 5.0 g/10 min, o 4.0 g/10 min, o, 3.0 g/10 min o 2.0 g/10 min, o 1.0 g/10 min, o 0.5 g/10 min.

En una modalidad, el HDPE es un homopolímero de etileno.

La presente composición polimérica contiene una cantidad mayoritaria (mayor o igual a 50%) del LDPE. Como se usa en la presente, el término polietileno de baja densidad (o "LDPÉ") es un polímero a base de etileno que tiene un intervalo de densidad de 0.910 a 0.930 g/cm3. Con relación al HDPE, el LDPE tiene un alto grado de ramificación de cadena corta y/o un alto grado de ramificación de cadena larga. El LDPE se puede producir mediante los procesos de baja presión o los procesos dé alta presión. Los procesos de baja presión se producen comúnmente a presiones debajo de 1000 psi (libras por pulgada cuadrada) mientras que los procesos a alta presión se producen comúnmente a presiones de más de 15,000 psi.

En una modalidad, el LDPE tiene una densidad de aproximadamente 0.910 g/cm3 a aproximadamente 0.93P g/cm3, y/o una cristalinidad de por lo menos el 35%. El LDPE tiene una temperatura de fusión máxima de por lo menos 105°C, o por lo menos 110°C a 115°C, o 125°C. El LDPE tiene un MI de aproximadamente 0.5 g/10 min, o 1.0 g/10 min, o 1.5 g/l|0 min, o 2.0 g/10 min a aproximadamente 10.0 g/10 min, o 8.0 g/10 min, o, 6.0 g/10 min o 5.0 g/10 min, o 3.0 g/10 min.

En una modalidad, el LDPE incluye el polietileno de baja densidad lineal.

El LDPE y el HDPE se mezclan juntos para formar la composición polimérica. En una modalidad, el LDPE y el HDPE se mezclan juntos para formar la composición polimérica. Una mezcla seca del LDPE y del HDPE se compone (a través de la extrusión por fusión por ejemplo) y se forma en cualqui'er forma deseada (película, pelotilla, aislamiento de cable, etcétera). La composición polimérica puede entonces estar en forma fusionada en un artículo como será discutido adicionalmente más adelante. La "forma fusionada" y términos similares se refieren a un artículo i hecho de una composición termoplástica que ha adquirido una configuración como un resultado del procesamiento en un molde o a través de una matriz mientras está en un estado fusionado. Los artículos en forma fusionada incluyen el alambre1 y los i recubrimientos, las envolturas de cable, compresión y las partes moldeadas por inyección, hojas, cintas, tiras y similares.

En otra modalidad, el LDPE y el HDPE se alimentan en un extrusor de aislamiento de cable y se forman en un extruído. El extruído se aplica a un conductor como describe más adelante. El extruído forma una capa de aislamiento en el conductor.

Se calienta la composición polimérica a más de la temperatura de fusión del HDPE. En otras palabras, se calienta la composición polimérica para asegurarse de que tantojel HDPE como el LDPE estén en un estado fusionado y se pueden extruir en su forma final. 1 El proceso incluye el enfriamiento controlado de la composición polimérica calentada. Como se usa en la presente, el término "enfriamiento controlado", "frío controlado", ,"enfriado controlado", y términos similares son un procedimiento q,ue aplica un régimen de enfriamiento exterior que da lugar a la disminución de la temperatura de la composición polimérica calentada a una Í velocidad de entre 0.1°C/minuto y 20°C/minuto. El enfriamiento controlado de la composición de polímero calentada produce la i I i cristalización no isotérmica de por lo menos el HDPE y opcionalmente del LDPE. Así, una "composición pólimérica enfriada controlada", es una composición que se ha sometido a un procedimiento de enfriamiento controlado. En una modalidad, el frió controlado es una velocidad de enfriamiento de 0.1°;C/min, o 0.2°C/min, o 0.5°C/min, a 20°C/min, 15°C/min, 10°C /min, o 8°C/min. ; El enfriamiento controlado es distinto del enfriamiento. El término "enfriamiento" es una disminución en la temperatura de una manera incontrolada. ' El enfriamiento controlado excluye la cristalización isotérmica. El término "cristalización isotérmica" es la I cristalización de un polímero a una temperatura constante, comúnmente la temperatura de cristalización del polímero. En otras palabreas, la temperatura no cambia dudante la cristalización isotérmica del polímero. El enfriamiento controlado también excluye el enfriado rápidamente. El término "enfriado rápidamente", o el "enfriamiento rápidamente", es el enfriamiento rápido del material mediante, pero sin limitar a, la inmersión (entera o parcial) de un material calentado en un bañó líquido (comúnmente agua).

En una modalidad, el frío controlado incluye exponer la composición pólimérica calentada al aire ambiente, exponiendo la composición pólimérica calentada a un fluido enfriado o congelado (por ejemplo, pero sin limitarse al líquido, aire, í nitrógeno, oxígeno, o combinaciones de los mismos), pasando la composición polimérica calentada a través de una cámara de temperatura controlada (como un tubo, una tubería o un conducto o un baño), y cualquier combinación de los mismos.

En una modalidad, el proceso incluye formar una composición polimérica que tiene una resistencia a la ruptura de CA mayor de 170 kV/mm como se midió en las películas delgadas de 85 micrómetros de acuerdo con ASTM D 149.

El solicitante descubrió sorpresivamente que el control de morfología se puede lograr por medio del enfriamiento controlado. Sin limitar a ninguna teoría particular, se cree que el frió controlado cristaliza el HDPE para formar un arreglo de relleno de espacio de las laminillas de HDPE individuales gruesas, que son separadas entre sí por el LDPE. La cristalización posteriormente procede a través de la fase de LDPE. El término "laminillas de HDPE", como se usa en la presente, son laminillas compuestas de una cantidad mayoritaria de moléculas de HDPE y una cantidad minoritaria de moléculas de LDPE. Las "laminillas de LDPE" son i laminillas compuestas de una cantidad mayoritaria de moléculas de LDPE y una cantidad minoritaria de moléculas de HDPE. Así, se entiende que el HDPE y el LDPE no están perfectamente separadas entre sí durante la cristalización. El frío controlado i produce inesperadamente una resina polimérica con resistencia a la ruptura mejorada. El frío controlado logra sorpresivamente las mismas morfologías objetivo como las obtenidas a través de la cristalización isotérmica de la composición polimérica. El frío controlado evita ventajosamente los obstáculos de la i cristalización isotérmicas planteados por las aplicaciones i industriales y permite la producción de un conductor recubierto reciclable con resistencia a la ruptura mejorada. La Figura 3 muestra la morfología única de las laminillas de HDPE presentes en la composición polimérica enfriada controlada. 1 En otras palabras, el presente proceso inesperado e imprevisiblemente tiende a limitar (i) las ventajas conocidas de la cristalización isotérmica con (ii) las demandas prácticas de la fabricación. El frío controlado produce la misma, o sustancialmente la misma morfología de relleno de espacio de las laminillas de HDPE, la misma estructura laminar sin limitarse al esferolito bien definido, como es producido por la cristalización isotérmica, aún sin la demanda de temperatura extrema y sin las demandas de tiempo extremas requeridas por la cristalización isotérmica.

En una modalidad, el presente proceso aumenta la resistencia a la ruptura de CA en las películas delgadas. Comparado a la película delgada compuesta por el LDPE, (o compuesta solamente por el LDPE) una película delgada (que I tiene el mismo tamaño, el mismo espesor y el mismo LDPE como la película de LDPE) compuesta de la presente composición polimérica enfriada controlada tiene una resistencia a la ruptura de CA de por lo menos el 5%, o de por lo menos 8%, o 'de por lo menos el 9% mayor que una película delgada compuesta del LDPE y no sometida al frío controlado. La resistencia a la ruptura de CA se mide en películas gruesas de 85 micrómetros de acuerdo con ASTM D149.

La velocidad del frío controlado puede ser constante o variable. El intervalo de enfriamiento al cual el frío controlado es aplicado puede ser ajustado. Por ejemplo, la composición polimérica se puede calentar al punto de fusión del HDPÉ, 133°C, por ejemplo. El frío controlado se puede aplicar en el intervalo de enfriamiento de 133°C a 90°C. El frío controlado puéde tener una velocidad de enfriamiento constante de 0.5°C/minuto en este intervalo de enfriamiento.

En otro ejemplo no limitante, la composición polimérica se puede calentar a 150°C, o por encima de un punto de fusión del HDPE de 135°C. La composición polimérica se enfría a una temperatura de 150°C a 125°C. El frío controlado se puede entonces iniciar y se puede aplicar al intervalo de enfriamiento de 125°C a 90°C. El frío controlado se puede variar a través de este intervalo de enfriamiento. El frío controlado puede t^ner una velocidad de enfriamiento de 3°C/min hasta que se alcance 120°C. Una vez a 120°C, el frío controlado se puede variar a 0.2°C/min hasta que se alcance 105°C. A 105°C, el frío controlado se puede variar a 7°C/min hasta que se alcance 90°C. En vista de estos ejemplos no limitantes, se entiende que la velocidad de enfriamiento durante el frío controlado puede ser constante o puede ser variada. j i En una modalidad, la ventana de frío controlado es de 130°C, o 125°C a 105°C, o 100°C, o 95°C, o 90°C. En esta modalidad, la composición polimérica se calienta a por lo menos la temperatura de fusión del HDPE, comúnmente mayor o igual a 130°C. Cuando la temperatura de la composición polimérica calentada logra el límite superior (130°C, o 125°C) para la ventana de frío controlado, el frío controlado se inicia y se aplica i a la composición polimérica calentada. El frío controlado es aplicado hasta que la composición polimérica calentada alcance el límite más bajo de la ventana de frío controlado (105°cj, 100°C, En una modalidad, el proceso incluye cal ntar la composición polimérica a 130°C y el enfriamiento controlando de la composición polimérica calentada de 130°C a 90°C, o el enfriamiento controlado de 125°C a 105eC.

En una modalidad, el proceso incluye la composición polimérica calentada de enfriamiento controlado a una velocidad de 0.1°C/minuto a 10°C/minuto cuando la temperatura de la composición polimérica calentada es de 130°C, o 125°C a 105°C, o 100°C, o, 95°C, o 90°C. j i En una modalidad, el proceso incluye el enfriamiento controlado a una velocidad de 20°C/minuto.

En una modalidad, el proceso incluye calentar la composición polimérica a por lo menos la temperatura de fusión I del HDPE, comúnmente a por lo menos 130°C. Se enfría la composición polimérica calentada (sin control de enfriado) hasta que la temperatura de la composición calentada alcance 130°C o 125°C. A 130°C (o 125°C), la composición polimérica calentada se somete a enfriamiento controlado. El frío controlado es aplicado a una temperatura de 130°C, o 125°C a 105°C, p 100°C, o 95°C, o 90°C.

Después del frío controlado, la composición pólimérica calentada (ahora por debajo de 105-90°C) se enfría rápidamente.

En una modalidad, el proceso incluye el enfriamiento rápido o el enfriamiento de la composición polimérica calentada a cualquier velocidad cuando la temperatura de la composición polimérica calentada es menor de 105°C, o menor de 00°C, o menor de 95°C, menor de 90°C.

Conductor Recubierto La resistencia a la ruptura mejorada de la presente composición polimérica la hace muy adecuada para las aplicaciones de recubrimiento del alambre y del cable y las capas de aislamiento del alambre/cable en particular. Por consiguiente, I la presente descripción proporciona un proceso para producir un | conductor recubierto. Un "conductor" es un elemento de forma i alargada (alambre, cable, fibra) para transferir la energía en cualquier voltaje (C.C., CA, o transitoria). El conductor es comúnmente por lo menos un alambre de metal o por lo menos un cable de metal (como aluminio o cobre) pero puede incluir la fibra i óptica.

El conductor puede ser un solo cable o una pluralidad de cables elanzado juntos (es decir, un centro de cable, o un centro). Un "cable" y como términos es por lo menos un alambre o una fibra óptica dentro de un aislamiento, una cubierta o una envoltura protectora. Comúnmente, un cable es de dos o más alambres o fibras ópticas enlazadas juntas, comúnmente en un aislamiento, una cubierta o una envoltura protectora común. Los i alambres o las fibras individuales dentro de la cubierta pueden ser descubiertos, cubiertos o aislados. Los cables de combinación pueden contener ambos alambres eléctricos y fibras ópticas.

El proceso para producir un conductor recubiertp incluye calentar una composición polimérica compuesta por un pplietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) y una cantidad minoritaria de un polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) a por lo menos la temperatura de fusión del HDPE, y extruír la composición polimérica calentada sobre el conductor. El término "sobre" incluye el contacto dirécto o el contacto indirecto entre la composición polimérica calenjtada y el conductor. Se entiende que la composición polimérica calentada está en un estado extruíble. El proceso además incluye el enfriamiento controlado de la composición polimérica calentada ubicada en el conductor a una velocidad de enfriamiento de entre 0.1°C/min y 20°C/min, y formar un recubrimiento de la composición polimérica en el conductor. j En una modalidad, el frío controlado incluye exponer el conductor con el recubrimiento fusionado sobre el mismo a un medio de enfriamiento tal como pero sin limitarse a ún fluido i como el aire ambiente o un líquido térmicamente controlado, exponiendo el conductor con el recubrimiento fusionado sobre el mismo a un fluido enfriado o congelado (tal como pero sin limitarse a aire, a nitrógeno, a oxígeno, a líquido o a combinaciones de los mismos), pasando el conductor con el recubrimiento fusionado sobre el mismo a través de una cámara de temperatura controlada (como un tubo, una tubería, un conducto o un baño), llevando el conductor con el recubrimiento fusionado sobre el mismo a través de una tubería con una temperatura controlada, y cualquier combinación del mismo.

En una modalidad, el proceso incluye formar la coitiposición polimérica en una capa de aislamiento, la capa de aislamiento que tiene un voltaje de ruptura de CC mayor de 400 kV a las condiciones ambientales como se midió en los cables I modelo descritos en los ejemplos.

En una modalidad, el proceso incluye formar un recubrimiento libre de reticulación en el conductor.

La presente descripción también se dirige al conductor recubierto producido del proceso anterior. En una modalidad, se proporciona un conductor recubierto e incluye un conductor, y un recubrimiento en el conductor. El recubrimiento incluye una composición polimérica compuesta de una cantidad minoritaria de laminillas del polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) dispersas en una cantidad mayoritaria del polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés). ! I La morfología única de la composición polimérica en el recubrimiento es evidente en la Figura 6. La Figura 6 es un micrográfo de SEM de un conductor recubierto. Mediante el frío controlado, el HDPE se cristaliza para formar un arreglo de relleno de espacio de las laminillas de HDPE individuales gruesas, la cuales están separadas por las laminillas delgadas controlada (es decir, el conductor recubierto que es soinetido a un proceso de frío controlado como se describe previamente en la presente). E la Figura 6 se observa un arreglo de laminillas de HDPE gruesas separadas por el LDPE.

En una modalidad, el recubrimiento contiene una composición polimérica enfriada controlada. La composición polimérica enfriada controlada puede ser cualquier composición polimérica enfriada controlada descrita en la presente.

El conductor recubierto puede ser flexible, semirrígido, o rígido. Los ejemplos no limitantes de los conductores recubiertos adecuados incluyen el cableado flexible como el cableado flexible para los productos electrónicos de consumo, un cable de transmisión, un alambre de cargador de energía para los teléfonos celulares y/o las computadoras, los cables de datos de la computadora, los cables de energía, el material de cableado de aplicación, y los cables de accesorios electrónicos de consumo. i El recubrimiento está localizado en el conductor. El recubrimiento puede ser una o más capas internas como una capa de aislamiento y/o una capa semiconductora. El recubrimiento puede también incluir una capa externa (también designada como una "cubierta" o una "envoltura"). El recubrimiento- incluye i cualquiera de las presentes composiciones de polímero como se describe en la presente. Como se usa en la presente, "sobre" incluye el contacto directo o el contacto indirecto jentre el recubrimiento y el conductor. El "contacto directo" es una configuración mediante la cual el recubrimiento entra en contacto inmediatamente con el conductor, sin las capas de intervención y/o ninguno de los materiales de intervención ubicados entre el recubrimiento y el conductor. El "contacto indirecto" es una configuración mediante la cual las capas de intervención y/o las estructuras o los materiales de intervención se ubican entre el conductor y el recubrimiento. El recubrimiento puede completa o parcialmente cubrir o de otra manera rodear o rodear el conductor. El recubrimiento puede ser el único componente que rodea el conductor. Alternativamente, el recubrimiento puede ser una capa de una cubierta o una envoltura de múltiples capas que rodea el conductor de metal.

En una modalidad, el recubrimiento del conductor récubierto es una capa de aislamiento. La capa de aislamiento tiene un voltaje a la ruptura de CC mayor de 400 kV a condiciones ambientales según se midió en los cables modelo descritos más adelante.

En una modalidad, la composición polimérica presente en el recubrimiento incluye de aproximadamente 5% en peso, ó 10% en i peso, o 15% en peso, a aproximadamente 35% en peso, o aproximadamente 30% en peso a 25% en peso, o aproximadamente 20% en peso de HDPE y de aproximadamente 95% en peso, o aproximadamente 90% en peso, o aproximadamente 85% en peso, o aproximadamente 80% en peso, a aproximadamente 75% en peso, o aproximadamente 70% en peso, o aproximadamente 65% en peso, del LDPE.

En una modalidad, el HDPE presente en el recubrimiento incluye por lo menos 70% del contenido cristalino y una temperatura de fusión máxima de por lo menos 130°C. ¦ En una modalidad, el LDPE presente en el recubrimiento tiene una cristalinidad del 35% y una temperatura de fusión máxima de aproximadamente 105°C a aproximadamente l20°C.

En una modalidad, el recubrimiento es un recubrimiento libre de reticulación.

En una modalidad, la composición polimérica presente en el recubrimiento incluye una morfología de relleno de espacio de las laminillas de HDPE que tienen un espesor mayor de 10 ,nm y las laminillas de LDPE demasiado delgadas que se observarán según se determinó mediante la microscopía electrónica de exploración después del grabado permangánico.

Los ejemplos no limitantes de los conductores de metal recubiertos adecuados incluyen el cableado flexible icomo el cableado flexible para los productos electrónicos de consumo, un I cable de energía, un alambre de cargador de energía para los teléfonos celulares y/o las computadoras, las cables de ¡datos de la computadora, los cables eléctricos, el material de cableado de aplicación, el alambre de edificios, el alambre automotriz, y los cables de accesorios electrónicos de consumo. i En una modalidad, el conductor recubierto es un cable de energía que opera a un voltaje mayor de 1 kV, o mayor dé 6 kV, o mayor de 36 kV. La Figura 1 muestra un cable de energía aislado 10 el cual incluye un conductor metálico 12, una capa semiconductora interna 14, una capa de aislamiento 16, una capa semiconductora externa 18, y un tamiz metálico 20¡ de los alambres enrollados o bandas conductoras, y una capa exterior, con una envoltura 22.

En una modalidad, la capa de aislamiento 16 se compone de la presente composición polimérica que contiene la mezcla de HDPE/LDPE y que exhibe la morfología definida y la resistencia mejorada a la ruptura concomitante. En otras palabras' la capa 16 es una capa de aislamiento sometida a enfriamiento controlado e incluye la única morfología de laminillas de HDPE, como se describe en la presente. La composición polimérica de la capa de aislamiento 16 se compone de un componente dje HDPE minoritario que forma un arreglo de relleno de espacio de las laminillas individuales gruesas, las cuales están separadas entre sí por el componente de LDPE minoritario.

Aditivos | j Cualquiera de las composiciones poliméricas j y/o los recubrimientos anteriores pueden opcionalmente contener uno o más aditivos. Los ejemplos no limitantes de los ! aditivos adecuados incluyen antioxidantes, estabilizadores, lubricantes, y/o auxiliares de proceso. Como el antioxidante, son incluidos los fenoles esféricamente obstaculizados o semiobstaculizados, las aminas aromáticas, las aminas estéricamente obstaculizadas alifáticas, los fosfatos orgánicos, los compuestos tió, y las mezclas de los mismos,. Como los aditivos no limitantes adicionales, son incluidos los aditivos retardantes de llama, los limpiadores ácidos, los rellenos inorgánicos, los retardantes sin agua y otros estabilizadores de voltaje.

Los procesos, y/o la composición polimérica, y/o el conductor recubierto pueden comprender dos o más modalidades descritas en la presente. ¡ DEFINICIONES ! Todas las referencias a la Tabla Periódica de los Elementos i en la presente se referirán a la Tabla Periódica de los Elementos, publicada y con los derechos de autor por CRC Press, Inc., 2003. También, cualquier referencia a un Grupo o a los Grupos será al Grupo o a los Grupos reflejados en esta Tabla Periódica de los j Elementos usando el sistema de IUPAC para los grupos de enumeración. A menos que se indique lo contrario, esté ! implícito en el contexto, o acostumbrado en la técnica, todas las¡ partes y el porcentaje se basan en el peso. Para los propósitos de la práctica de la patente Norteamericana, el contenido de cualquier patente, la solicitud de patente, o la publicación referida en la presente se incorporan en la presente por referencia en su totalidad (o la versión Norteamericana equivalente de las mismas , por lo tanto, es incorporada por referencia), especialmente con respecto a la descripción de las técnicas sintéticas, las definiciones (al grado que no sean incoherentes con cualquiera I de las definiciones proporcionadas en la presente) y del conocimiento general en la técnica.

Cualquier intervalo numérico citado en la presente, incluye todos los valores del valor inferior al valor superior, en incrementos de una unidad, a condición de que haya una separación de por lo menos 2 unidades entre cualquier valor inferior y cualquier valor mayor. Como un ejemplo, si se indica que la cantidad de un componente, o un valor de una propiedad o física, como, por ejemplo, la cantidad de un componente de mezcla, temperatura de ablandamiento, índice de fusión, etcétera, está entre 1 y 100, se desea que todos los valores individuales, como, 1, 2, 3, etcétera, y todos los subintervalos, como, 1 a 20, 55 a 70, 97 a 100, etcétera, estén expresamente enumerados en esta especificación. Para los valores los cuales que son menores de uno, una unidad se considera como 0.0001, 0.001, 0.01 o 0.1, í según sea apropiado. Éstos son solamente ejemplos de io qué se desea específicamente, y todas las combinaciones posibles de los valores numéricos entre el valor inferior y el valor ¡ superior enumerados, deben ser considerados como expresamente indicados en esta solicitud. En otras palabras, cualquier intervalo numérico citado en la presente incluye cualquier ¦ valor o subintervalo dentro del intervalo indicado.

Los términos "mezcla" o "mezcla de polímero", como se usa i en la presente, es una mezcla de dos o más polímeros. Tal mezcla puede ser miscible (sin fase separada en 1 el nivel molecular) o no. Tales mezcla pueden ser de fase separada o no.

Tal mezcla puede contener una o más configuraciones de dominio j o no, como se determinó a partir de la espectroscopia electrónica de transmisión, de la dispersión de luz, de la dispersión de rayos X, y de otros métodos conocidos en la técnica. ! La "resistencia a la ruptura" de un aislador es la tensión eléctrica mínima que hace que una porción de un aislador llegue a ser eléctricamente conductora. La resistencia a la ruptura de CA para la composición polimérica es determinada de acuerdo con ASTM D 149. El voltaje de ruptura de CC para la capa de aislamiento del conductor recubierto es determinado a condiciones ambientales como minicables (ejemplo 2) según se describe en la presente.

El "cable" y los términos similares son por lo menos un alambre o una fibra óptica dentro de un aislamiento, una cubierta o una envoltura protectora. Comúnmente, un cable es dos o más alambres o fibras ópticas enlazadas juntas, comúnmente en un aislamiento, una cubierta o una envoltura protectora común. Los i alambres o las fibras individuales dentro de la cubierta pueden ser descubiertos, cubiertos o aislados. Los cables de combinación pueden contener ambos alambres eléctricos y fibras ópticas. El cable, etcétera, se puede diseñar para las aplicaciones de voltaje bajo, medio y alto. Los diseños de cable comunes se ilustran en los documentos USP 5,246,783, 6,496,629 y 6,714,707.

La "composición" y términos similares significan una mezcla o una combinación de dos o más componentes.

El término "composición", como se usa en la presente, incluye una mezcla de materiales que comprenden la composición, así como los productos de reacción y los productos j de descomposición formados de los materiales de la composición.

El término "que comprende", y los derivados del m Iismo, no se desean para excluir la presencia de cualquier componente, etapa o procedimiento adicional, independientemente ;de si el mismo está descrito en la presente. Para evitar cualquier duda, todas las composiciones reivindicadas en la presente a través del uso del término "que comprende" pueden incluir cualquier aditivo, adyuvante, o compuesto adicional si es polimérico o ' de otra manera, a menos que se indique lo contrario. En cambio, el término, "que esencialmente consiste en" excluye del alcance de cualquier cita sucesiva cualquier otro componente, etapa o procedimiento, excepto los que no sean esenciales para la operatividad. El término "que consiste en" excluye cualquier componente, etapa o procedimiento no delineados o enumerados específicamente. El término "o", a menos que se indique lo contrario, se refiere a los miembros individualmente enumerados así como en cualquier combinación.

Como se usa en la presente, "cristalino" se define como que tiene un máximo de fusión identificable como se determina mediante la Calorimetría de Exploración Diferencial (temperaturas de fusión máximas de DSC).

Una "capa de aislamiento" es una capa hecha de un material que tiene las propiedades aislantes, es decir, una resistividad de volumen mayor de 108 ohmio-cm, o mayor de 1010 ohmio-cm.

Una "capa", como se usa en la presente, es la capa a base de polímero que rodea el conductor, por ejemplo, una capa eléctricamente aislante, una capa semiconductora, una envoltura, una capa protectora, una capa bioqueadora de agua, o una capa que realiza las funciones combinadas, por ejemplo, una capa protectora encargada de un relleno conductor.

El punto de fusión ("Tm", por sus siglas en inglés) es determinado como la temperatura de fusión máxima mediante la Calorimetría de Exploración Diferencial ("DSC", por sus siglas en inglés).

El término "polímero" es un compuesto macroriolecular preparado polimerizando los monómeros del mismo o de diferente tipo. El "polímero" incluye los homopolímeros, los copblímeros, los terpolímeros, los interpolímeros, y así sucesivamente. El término "interpolímero" es un polímero preparado mediante la polimerización de por lo menos dos tipos de monómejros o de comonómeros. Incluye, pero no se limita a, los copolímeros (los cuales se refieren generalmente a los polímeros preplarados a partir de dos diferentes tipos de monómeros o de comonómeros, de terpolímeros (los cuales se refieren generalmente a los polímeros preparados a partir de tres diferentes (tipos de monómeros o de comonómeros), los tetrapolímeros (los cuales se refieren generalmente a los polímeros preparados a partir de cuatro diferentes tipos de monómeros o de comonómeros), y similares. : Una "capa semiconductora" es un capa hecha de un material que tiene las propiedades semiconductoras, es decir, un valor de resistencia volumétrica de menos de 1000 O-m, o menos de 500 O-m, cuando se mide a 90°C.

MÉTODOS DE PRUEBA La resistencia a la ruptura de CA es medida de acuerdo con los principios de ASTM D 149 colocando las películas delgadas (85 micrómetros en espesor) entre dos rodillos de bola I verticalmente opuestos de 6.3 mm en un tanque de fluido de sil icón de 20 es y aplicando una gradiente de voltaje de! 50 Hz a partir de cero hasta una ruptura a una velocidad de 50 ± 2 Vs"1.

El índice de fusión (MI, por sus siglas en inglés) se mide de acuerdo con el método de prueba de ISO 1133 o de ¡ASTM D 1238-01 a 190°C con un peso de 2.16 kg para los polímeros a base de etileno.

La densidad se mide de acuerdo con ISO 1183 ojASTM D 792.

Los puntos de fusión y las cristalinidades se miden en un equipo de DSC, seguido de ISO 11357-3, usando una yelocidad de calentamiento de 10°C/min. i La microscopía electrónica de exploración se realiza con un microscopio electrónico de exploración de JEOL JSM 5910.

A modo de ejemplo, y no por limitación, son proporcionados los ejemplos de la presente descripción. A menos que se indique lo contrario, todas las partes y porcentajes son en peso.

EJEMPLOS 1. Películas Delgadas Los componentes para la película delgada del Ejemplo 1 se proporcionan en la tabla 1 a continuación.

Tabla 1 * Basado en el peso total de la composición Tanto el LDPE puro y la mezcla de 80:20 de LDPE/HDPE se procesan en un extrusor de laboratorio de doble husillo PTW i 16/40D de Haake equipado con una matriz capilar de 3j mm. El perfil de temperatura es: 170/180/180/180/180/180/180/180°C y la velocidad de tornillo es 280 rpm. Se enfría la hebra de polímero en un baño de agua y corta en gránulos.

Los especímenes de película delgada (~85 µ?? en espesor) del polímero mezclado (Ejemplo 1) y el LDPE puro, se preparan i usando una prensa hidráulica 25.011 de Graseby-Spejcac. El molde se calienta a una temperatura estable de¡ 200°C. Aproximadamente 0.13 g de polímero se insertan en el molde entre las hojas de aluminio y se insertan en la prensa; después de 10 segundos, es aplicada una presión de 4 toneladas. Se elimina la muestra y se enfría rápidamente en una cubeta de agua de la llave. , Se imparten las historias térmicas a las muestras usando una etapa de calentamiento de Mettler Toledo FP82HT. La etapa de calentamiento se precalienta a 200°C y las muestras (aún en sus hojas) se mantienen en a temperatura durante 2 rñin. Las muestras son (1) enfriadas rápidamente inmediatamente o (2) i eliminadas de la etapa de calentamiento y (a) enfriadas de 200°C a 130°C a una velocidad de 20°C/min. Una vez a 130°C, comienza el frío controlado. De 130°C a 90°C el frío controlado se realiza a (A) 0.5°C/min o (B) 10°C/min.

Las hojas son eliminadas sacudiendo las muestras á -4% en peso de HCI en el agua destilada durante 6 horas. Las muestras entonces se lavan completamente en agua destilada y jse dejan secar durante la noche.

Los valores de la resistencia a la ruptura para estas muestras son determinadas de acuerdo con los procedimientos de ASTM D 149 colocando los discos entre dos rodillos de bola verticalmente opuestos de 6.3 mm en un tanque de I íjq u id o de silicón de 20 es. Un gradiente de 50 Hz es aplicada ajpartir de i cero hasta la ruptura a una velocidad de 50 ± 2 Vs"1. Para cada historial térmico, 3 discos se someten a 8 eventos de ruptura.

Los datos resultantes se procesan usando el software Weibull + + 7 de Reliasoft Corp. Esto proporciona los cálculos de probabilidad máxima de los parámetros de escala y de forma de Weibull junto con 90% de intervalos de confianza bilateral. La tabla 2 enumera los datos derivados.

Tabla 2: Parámetros de Weibull de probabilidad máxima con incertidumbres del 90% La prensa hidráulica combinada - el procedimiento de etapa de calentamiento anterior también se usa para generar aproximadamente películas gruesas de 400 pm las cuales entonces se cortan, microtomizan y se ! graban permanganicalmente. Las muestras se montan en trozos de SEM y se cubren con oro antes del examinen explorando la operación de la microscopía electrónica en el modo de imágenes de electrón secundario.

I La morfología del polímero mezclado enfriado rápidamente y el LDPE enfriado rápidamente se muestran en las Figuras 2a, 2b. Los micrográfos de las Figuras 2a, 2b revelan las características morfológicas comparables que son caracterizadas por el detalle laminar a escala delgada. ! El Ejemplo 1 se muestra en las Figuras 3a, 3b. Las figuras 3a, 3b muestran las únicas laminillas de HDPE que se forman como un resultado del frío controlado. El Ejemplo 1 se cristaliza bajo las condiciones de frío controlado para facilitar el desarrollo del espacio espesor que llena la textura laminar, exhibiendo la resistencia mejorada a la ruptura comparada con tanto (i) la mezcla enfría rápidamente y (ii) el LDPE de referencia.

La morfología de los especímenes mezclados de polímero del Ejemplo 1 cristalizados a velocidades de enfriamiento de I 0.5°C/min y de 10°C/min (es decir, el frío controlado), sej muestra i a continuación en las Figuras 3a, 3b respectivamente. j Los micrográfos de la Figura 3a, 3b revelan las características morfológicas comparables que son caracterizadas por una textura áspera laminar que llena el espacio. El componente de LDPE es incapaz de cristalizar por encima de ~110°C, mientras que el componente de HDPE cristaliza fácilmente a las temperaturas de más de 110°C. Por lo tanto, en el enfriamiento controlado de la fusión, solamente el componente de HDPE cristaliza a temperaturas por encima de 110°C,jpara dar los cristales singulares que son separados por las cavidades del LDPE fusionado. El LDPE es incapaz de cristalizar a tales altas temperaturas. El LDPE solamente solidifica en enfriamiento adicional para dar una textura laminar de escala extremadamente delgada que se forma dentro del intervalo preestablecido de los cristales del HDPE. La cristalización del HDPE ocurre a través del modo de nucleación/dominante/subsidiario esferolítico estándar. Cuando la densidad de nucleación es alta (como aquí), las formas esferolíticas maduras son sustituidas por las estructuras similares a haz inmaduras menos evidente. La diferenciación de las laminillas dominantes y subsidiarias es entonces confusa, de tal manera que la morfología es el mejor pensada en términos de un arreglo de las laminillas de HDPE individuales, mayor de 10 nm en espesor, las laminillas que extienden por muchos micrones en direcciones ortogonales. Las laminillas son separadas por las cavidades de LDPE que aparecen en gran parte sin rasgos. 2. Minicables Se proporcionan los componentes para la capa de aislamiento de minicables del Ejemplo 2 en la tabla 3 a continuación .

Tabla 3 * Basado en el peso total de la composición Se preparó una mezcla básica de antioxidante de 4% de Irganox 1010 en 96% de LDPE 96 en un pequeño extrusor de doble husillo ZSK 25.2. Se mezcló 2.5% de la mezcla básica antioxidante junto con el LDPE y el HDPE en un Berstorff ZE40UT. Se usó un tamiz con una abertura de 100 micrómetros para lograr un nivel de, limpieza adecuado para que la ruptura eléctrica predominantemente se consiga mediante la morfología del aislamiento y no por la presencia de los contaminantes grandes. El rendimiento es de 100 kg/h. i Los ajustes de temperatura del extrusor son: Zonas 2-8: 160/190/200/210/210/210/210°C 1 Relleno de tamiz: 210°C Válvula de 3 vías: 220°C Placa de matriz: 230°C Como una referencia, se hace un compuesto de 97.5% de LDPE y 2.5% de la mezcla básica de antioxidante. Sei usan los mismos ajustes de extrusión. La velocidad de salida es de 120 kg/h. 1 Tres cables se fabrican en una línea de extrusión, triple de Troester. Esta línea de extrusión triple incluye un exjtrusor de aislamiento de 45 mm 20 L/D y dos extrusores de 30 mm L/D20 para los tamices semiconductores internos y externos.

Un cable modelo 10 kV es fabricado con las siguientes características.

Conductor: aluminio, 25 mm Semiconductor interior (tamiz conductor): polímero'de negro de carbono (HFDK-0587 BK) o la versión termoplástica (sin peróxido). i Aislamiento: el presente compuesto de composición polimérica, el LDPE termoplástico o PE reticulado (XLPÉ, HFDK-4201 CE) (ejemplos comparativos); espesor : nominal: 4 mm.

Sin semiconductor exterior (tamiz aislante) Los siguientes perfiles de temperatura se ajustan para i procesar el cable con la presente composición polimérica y el LDPE termoplástico: ¡ Extrusor semiconductor interior: 150/150/150/150/150°C Extrusor de aislamiento: 140/140/140/140/140°C Las temperaturas de las tres zonas de la cabeza se ajustan a: 150/150/150°C.

Un filtro con una abertura de 160 micrómetros se iristala en el extrusor de aislamiento. El cable pasa a través de uh tubo de CV abierto sin calentamiento; la sección de enfriamientol se opera bajo las condiciones normales. La temperatura de fusión que sale de la matriz se mide con un instrumento de medición por infrarrojos, dando las temperaturas de superficie de 149°C y 148°C, respectivamente, para la presente composición polimérica y el LDPE termoplástico. A la salida del tubo de CV, el fusionado tiene una temperatura superficial de 60-64°C.

El cable de referencia con el aislamiento de XLPE y el material semiconductor (polímero de negro de carbono, HFDK-0587 BK), el semiconductor interior se extruye usando las siguientes condiciones: Temperatura del extrusor de aislamiento: 125/125/123/123/123°C Extrusor de semiconductor interior: 125/125/123/123/123°C Temperaturas de cabeza: 125/125/125°C Temperaturas de tubo de CV se ajustan a: 360/360/360/270°C La Tabla 4 enumera las condiciones de fabricación del cable para los tres diseños de cable detallados anteriormente. , Tabla 4: Condiciones de fabricación del cable Pruebas a la Fractura de DC para la Capa de Aislamiento del Conductor Recubierto Condiciones Ambientales. Se realizaron las pruebas de CC de los minicables usando un conjunto de prueba Henry Patterson & Sons Ltd 600 kV. Se realizó cada prueba en un bucle de cable de 6 m, se corto del tambor de cable, se onduló, y se colgó desde una varilla de fibra de vidrio de 3 m unida a un cabrestante. La capa de aislamiento es de 4 mm de espesor. El conductor está conectado al suministro de HVDC usando un tubo de cobre de 2 m.

Para pruebas a la ruptura ambiente (temperatura ambiente) (15 ± 5°C), un canal de agua de la llave se usó como el electrodo de tierra; la longitud del cable bajo de agua fue 1.3 m ± 10%.

El voltaje se aplica paso a paso en las etapas de 14 kV, se i mantuvo durante 30 segundos y después se elevó el siguiente nivel voltaico una velocidad de 1.75 kV/s. Se repite esto hasta que el cable se rompa. Los resultados a la ruptura se muestran en la Tabla 5. Los problemas técnicos hacen necésario la censura de cualquier dato que falle a la ruptura debajo de un voltaje aplicado de 400 kV. Estos datos se indican como "> 400". En lo posible, los datos resultantes se procesan usando el software de Weibull + + 7 de Reliasoft Corp. Esto proporciona las estimaciones de máxima verosimilitud de la escala de Weibull y los parámetros de forma.

Temperaturas Elevadas. Para las medidas a temperaturas elevadas, el cable de prueba se pasa a través de un tubo térmicamente aislado de agua (que actúa como el electrodo de tierra); la longitud del cable bajo el agua fue 11.3 m ± 2.5%.3. | Las medidas a la ruptura a temperaturas elevadas se realizaron a 67 ± 10°C y 100 ± 15°C. El bucle de cable es inductivamente calentado usando un transformador de corriente y la temperatura del conductor estimado desde un bucle de prueba de calibración y la temperatura del agua registrada al principio y final de la prueba a la ruptura.

Tabla 5: Datos a la ruptura para los minicables individuales y los parámetros de Weibull * Presente composición polimérica Las muestras se cortan de los minicables hechos con todos los tres tipos de aislamiento, se microtomizaron y permanganicalmente se grabaron. Las muestras se montaron en fragmentos de SEM y se recubrieron con oro antes de¡ examen mediante micrografía electrónica de barrido (SEM, por sus siglas en inglés) operando en modo de imágenes de electrón secundario.

Para el peróxido convencional el aislamiento XLPE curado del minicable (CS2), la reticulación molecular ocurre en la fusión que da un material con un contenido de gel superior al 80%. Por consiguiente la movilidad molecular está severamente restringida y los cristales que se forman se limitan tanto en su espesor y la extensión lateral. La morfología (Figura 4) es definida por un arreglo aparentemente aleatorio de los pequeños cristales laminares menores de 10 nm en espesor, los cuales se extienden para ~100 nm en las direcciones ortogonales.: No hay evidencia que exista el ordenamiento supercristalinoj a gran escala.

La morfología del aislamiento de LDPE del minicable (CSI, por sus siglas en inglés) (Figura 5) es tipificado por un modo de cristalización esferolítico donde las laminillas que componen los esferolitos son en gran parte equivalentes. El grado al cual los esferolitos son inmediatamente visibles depende de la densidad de nucleación. Donde la densidad de nucleación es alta (como aquí), el espacio disponible está suficientemente limitado donde las formas esferolíticas maduras son sustituidas ¡por las estructuras similares a haz inmaduras menos evidentés. Sin embargo, la morfología es definida por los principios subyacentes de nucleación, la formación inicial de un arreglo de laminillas dominantes y el desarrollo subsecuente de la cristalización subsidiaria de llenado. Aquí las laminillas dominantes y subsidiarias son efectivamente equivalente: ambas son del orden de menos de 10 nm en espesor y se extienden por ~1 µ?t? en las direcciones ortogonales.

Figura 6 Un ejemplo no limitante del conductor recubierto se muestra en la Figura 6. La Figura 6 es un micrográfo de SEM de un conductor recubierto, Ejemplo 2. La Figura 6 muestra la capa de aislamiento del conductor recubierto, la capa de aislamiento compuesta de una composición polimérica compuesta dé 20% en peso de HDPE y de 80% en peso de LDPE. La Figura 6 muestra las formas de HDPE un arreglo de relleno de espacio de las laminillas gruesas, individuales, las cuales están separadas entres sí por el LDPE dispersado.

La morfología del sistema de mezcla del presente Ejemplo 2 de la composición polimérica (Figura 6) es definida por la naturaleza bimodal de la distribución molecular. El componente de LDPE es incapaz de cristalizar sobre ~110°C, mientras que el componente de HDPE cristaliza fácilmente a las temperaturas superior de 110°C. Por lo tanto, aplicando el frío controlado i permite solamente el componente de HDPE de cristalizar a las temperaturas sobre 110°C, para dar los cristales singulares que son separados por las cavidades de LDPE fusionado. El LDPE es incapaz de cristalizar en tales altas temperaturas. El LDPE solamente solidifica en enfriamiento adicional para dar una textura laminar a escala extremadamente fina la cual se forma i dentro del marco preestablecido de los cristales de HDPE. La cristalización del HDPE ocurre a través del modo esferólítico de nucleación/dominante/subsidiario estándar. Cuando la densidad de nucleación es alta (como aquí), las formas esferolíticas maduras son sustituidas por las estructuras similares a haz inmaduras menos evidentes. La diferenciación de las laminillas i dominantes y subsidiarias es entonces confusa, tal que la morfología es el mejor pensamiento en términos de un arreglo de las laminillas de HDPE individuales, mayor de 10 nm en espesor, que se extienden por muchos micrones en las direcciones ortogonales. Estas son separadas por las cavidades de LDPE i que aparecen en gran parte sin rasgos. i i Aunque la descripción se haya descrito con cierto ! detalle a través de las modalidades específicas anteriores, este detalle está para el propósito primario de ilustración. Se pueden hacer muchas variaciones y modificaciones por el experto en la técnica sin apartarse de espíritu y alcance de la descripción como se describe en las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un proceso que comprende: el calentamiento de una composición polimérica que comprende un polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) y una cantidad minoritaria de un polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) a por lo menos la temperatura de fusión de HDPE; 1 el enfriamiento controlado de la composición polimérica calentada a una velocidad de enfriamiento de 0.1†C/min a 20°C/min; y j la formación de una composición polimérica. :

2. El proceso de la reivindicación 1, que comprende formar una composición polimérica que tiene una resistencia a la ruptura de CA mayor de 170 kV/mm como se midió en las películas delgadas de 85 micrometros de acuerdo con ASTM D 149.

3. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que comprende: la mezcla de fusión de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 35% en peso de HDPE y de aproximadamente 95% en peso a aproximadamente 65% en peso de LDPE, y la formación de la composición polimérica.

4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende el calentamiento de la composición polimérica a I I por lo menos 130°C; y el enfriamiento controlado de 130°C a 90°C.

5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, que comprende el calentamiento de la composición polimérica a por lo menos 130°C; y el enfriamiento controlado de la composición polimérica calentada a una velocidad de 0.l'°C/min a 10°C/min de 130°C a 90°C.

6. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende el calentamiento de la composición polimérica a por lo menos 130°C; el enfriamiento controlado de 130°C a 90°C¡ y el enfriamiento rápido cuando la temperatura de la composición polimérica calentada es menos de 105°C.

7. Un proceso para producir un conductor recubierto que i comprende: ¡ el calentamiento de una composición polimérica que comprende un polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés) y una cantidad minoritaria de un polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) sobre la temperatura de fusión de HDPE; la extrusión de la composición polimérica calentada sobre un conductor; el enfriamiento controlado de la composición polimérica calentada ubicada en el conductor a una velocidad de enfriamiento entre 0.1°C/min y 20°C/min; y la forma'ción de un recubrimiento en el conductor, el recubrimiento comprende la composición polimérica.

8. El proceso de la reivindicación 7, que comprende el calentamiento de la composición polimérica a por jo menos 130°C, enfriamiento controlado cuando la temperatura de la composición polimérica calentada ubicada en el conductor es de 130°C a 90°C; y el enfriamiento rápido del conductor recubierto cuando la temperatura de la composición polimérica calentada ubicada en el I conductor es menor de 90°C.

9. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones 7-8, que comprende formar un recubrimiento libre de reticulación en el conductor. ¡

10. Un conductor recubierto que comprende: un conductor; y un recubrimiento en el conductor, el recubrimiento comprende una composición polimérica que comprende una cantidad minoritaria de las laminillas del polietileno de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés) dispersas en una cantidad mayoritaria de polietileno de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés).

11. El conductor recubierto de la reivindicación 10, donde I la composición polimérica comprende una mezcla de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 35%;en peso de HDPE y de aproximadamente 95% en peso a aproximadamente 65% en peso de LDPE. i t |

12. El conductor recubierto de cualquiera de las reivindicaciones 10-11, donde el HDPE comprende por ¡o menos 70% de contenido cristalino y tiene una temperatura de fusión máxima de por lo menos 130°C.

13. El conductor recubierto de cualquiera de las reivindicaciones 10-12, donde el LDPE tiene una cristalinidad del i 35% y una temperatura de fusión máxima de aproximadamente 105°C a aproximadamente 120°C. !

14. El conductor recubierto de cualquiera de las reivindicaciones 10-13, donde el recubrimiento es un recubrimiento libre de reticulación.

15. El conductor recubierto de cualquiera de las reivindicaciones 10-14, donde la composición polimérica es una composición polimérica enfriada controlada.