MXPA99004782A - Composiciones protectoras, semiconductoras, de cables - Google Patents

Abstract

Un cable que comprende un conductor eléctrico o un núcleo de conductores eléctricos rodeados por una capa de aislamiento curada por humedad, la cual estárodeada por, y contigua con, una capa semiconductora, esta capa semiconductora comprende:(a) un copolímero de etileno y unéster insaturado, seleccionado del grupo que consiste deésteres de vinilo,ésteres delácido acrílico yésteres delácido metacrílico, en que eléster estápresente en el copolímero en una cantidad de aproximadamente el 20 hasta el 55 por ciento en peso;(b) un negro de carbón conductivo;y, opcionalmente, (c) un copolímero de acrilonitrilo y butadieno, en que el acrilonitrilo estápresente en una cantidad de aproximadamente el 30 al 60 por ciento en peso, con base en el peso del copolímero o un hule de silicona;con la condición que el componente polimérico estáentrelazado parcialmente, en una cantidad de alrededor del 15 al 35 por ciento.

Description

COMPOSICIONES PROTECTORAS. SEMICONDUCTORAS. DE CABLES Campo Técnico Esta invención se refiere a un cable de energía, que tiene un protector semiconductor y un aislamiento curado por humedad.

Información Antecadente Un cable típico de energía eléctrica comprende, generalmente, uno o más conductores en un núcleo del cable, que está rodeado por varias capas de materiales poliméricos que incluyen una primera capa protectora semiconductora (conductor o protector del cordón) , una capa aisladora, una segunda capa protectora semiconductora (protector del aislamiento) , un protector de cinta o alambre metálico y una camisa protectora. El protector semiconductor externo puede estar unido al aislamiento o separable, con la mayoría de las aplicaciones usando protectores separables. A menudo se incorporan capas adicionales dentro de esta construcción, tala como materiales impermeables a la humedad. Se han utilizado protectores semiconductores poliméricos en la construcción de cables de energía de múltiples capas durante muchas décadas. En general, ellos se usan para fabricar cables de energía dieléctricos sólidos apropiados para voltajes mayores de 1 kilo voltio (kV) . Estos protectores se usan para suministrar capas de conductividad intermedia entre el conductor de alto potencial y el aislamiento primario, y entre el aislamiento primario y tierra o un potencial neutral. La resistividad volumétrica de estos materiales semiconductores está típicamente en el intervalo de 10_1 hasta 108 shm-cm, cuando se mide en una construcción completa de cable de energía, usando los métodos descritos en las normas ICEA S-66-524, sección 6.12 o la IEC 60502-2 (1997), Anexo C. Composiciones protectoras típicas, que se pueden separar, contienen una poliolefina, tal como un copolímero de etileno/acetato de vinilo, con un alto contenido de acetato de vinilo, negro de carbón conductivo, un agente entrelazador de un peróxido orgánico y otros aditivos convencionales, tal como un hule de nitrilo, que funciona como un auxiliar de la reducción de la fuerza de separación, auxiliares del proceso y antioxidantes. Estas composiciones son preparadas usualmente en forma granular o de pella. Las formulaciones de poliolefina, como éstas, se describen en la patente de los Estados Unidos de América, No. 4,286,023 y la Solicitud de Patente Europea 420 271. La composición protectora es, típicamente, introducida dentro de un extrusor, donde se co-extruye alrededor de un conductor eléctrico a una temperatura menor que la temperatura e descomposición del peróxido orgánico para formar un cable. El cable es luego expuesto a temperaturas mayores a las cuales el peróxido orgánico se descompone, para suministrar radicales libres, que se entrelazan al polímero. Los polietilenos, que se usan típicamente como el componente polimérico en la capa de aislamiento, pueden ser hechos curables por la humedad, haciendo la resina hidrolizable, lo cual se logra agregando grupos hidrolizables, tal como el -Si(0R)3, donde R es un radical de hidrocarbilo, a la estructura de resina, a través de la copolimerización o el injerto. Agentes entrelazadores adecuados son los peróxidos orgánicos, tal como el peróxido de dicumilo; 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperoxi)hexano; peróxido de t-butil-cumilo; y 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperoxi)hexano-3. Se prefiere el peróxido de dicumilo. Los grupos hidrolizables se pueden agregar, por ejemplo, copoli erizando el etileno con un compuesto etilénicamente instaurado, que tiene uno o más grupos de -Si(OR)3, tal como el viniltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano y ga ma-metacriloxipropiltrimetoxi-silano o injertando estos compuestos de silano a la resina, en la presencia de los peróxidos orgánicos antes mencionados. Las resinas hidrolizables son luego entrelazadas por la humedad, en la presencia de un catalizador de condensación de silanol, el acetato estannoso, naftenato de plomo y caprilato de zinc. Se prefiere el dilaurato de dibutil-estaño. Ejemplos de copolímeros hidrolizables y copolímeros injertados hidrolizables son el copolímero de etileno/viniltrimetoxi-silano, copolímero de etileno/gamma-metacriloxipropil-trimetoxi-silano, copolímero de etileno injertado con viniltrimetoxi-silano/acrilato de etilo, copolímero de etileno lineal de baja densidad, injertado con vinil-trimetoxi-silano/1-buteno y polietileno de baja densidad, injertado con viniltrimetoxi-silano. En aplicaciones, donde se usa el aislamiento curado con humedad, es conveniente suministrar un protector semiconductor separable, curado por humedad, para proteger el aislamiento. La composición protectora luego será preparada de la misma manera como el aislamiento curado por humedad, como se delineó antes. Desafortunadamente, las composiciones protectoras, la cuales pueden ser curados por humedad, se encontró tienen la tendencia a chamuscarse, es decir, entrelazarse prematuramente durante la extrusión. Además de resolver el problema del chamuscado, el protector tiene que ser fácil de separar a mano o con la ayuda de una herramienta apropiada.

Además, el uso de un protector de aislamiento entrelazable de peróxido sobre un aislamiento curable por humedad, no se considera viable debido a la incompatibilidad de los requisitos de proceso para cada uno. Típicamente, el sistema de peróxido utiliza temperaturas mayores de operación durante el ciclo de curación, y estas altas temperaturas interfieren con la estabilidad dimensional del aislamiento "sin curar", que se puede curar por humedad. El resultado es que el sistema de peróxido requiere un tubo de curación presurizado, el cual es una parte integral del proceso de extrusión, mientras el aislamiento curable por humedad se cura en una etapa de extrusión posterior. Se ha encontrado también que mientras el entrelazamiento por medio del peróxido no mejore el chamuscado, éste no aumentará la capacidad de separación.

Exposición de la Invención Por lo tanto, un objeto de esta invención es suministrar un cable que tenga una capa de aislamiento curada por humedad, rodeada por un protector semiconductor que tiene una capacidad mejorada de separación, el protector está compuesto de una composición resistente al chamuscado. Otros objetos y ventajas llegarán a ser evidentes más adelante.

De acuerdo con la invención, tal cable se ha descubierto. El cable comprende un conductor eléctrico o un núcleo de conductores eléctricos, rodeado por una capa de aislamiento curada por humedad, la cual está rodeada por, y contigua a, una capa semiconductora, esta capa semiconductora comprende: (a) un copolímero de etileno y un éster instaurado, seleccionado del grupo que consta de los esteres de vinilo, esteres del ácido acrílico y esteres del ácido metacrílico, en donde el éster está presente en el copolímero en una cantidad de aproximadamente el 20 hasta el 55 por ciento en peso; (b) un negro de carbón conductivo; y, opcionalmente, (c) un copolímero de acrilonitrilo y butadieno, en que el acrilonitrilo está presente en una cantidad de aproximadamente el 30 al 60 por ciento en peso, con base en el peso del copolímero o un hule de silicona, con la condición que los componentes poliméricos sean entrelazados parcialmente en una cantidad de aproximadamente el 15 al 35 por ciento.

Descripción de las Modalidades Preferidas Las resinas más comúnmente usadas en los protectores semiconductores son los elastómeros de varios grados de cristalinidad, desde amorfos hasta con una cristalinidad baja y media, preferiblemente copolímeros de etileno y esteres insaturados que tienen un contenido de éster de al menos un 20 por ciento en peso, con base en el peso del copolímero. El contenido de éster es a menudo tal alto como del 55 por ciento en peso, y, con estos niveles, el monómero primario es el éster. El intervalo preferido del contenido de éster es aproximadamente del 35 al 55 por ciento en peso. El porcentaje en peso se basa en el peso total del copolímero. Ejemplos de los esteres insaturados son los esteres de vinilo y esteres de los ácidos acrílico y metacrílico. Los copolímeros de etileno/éster insaturado se obtienen usualmente por procesos convencionales de alta presión. Estos procesos de alta presión son operados típicamente a presiones arriba de 1050 kg/cm2. Los copolímeros pueden tener una densidad en el intervalo de 0.900 a 0.990 gramos por centímetro cúbico y preferiblemente tienen una densidad en el intervalo de 0.920 a 0.970 gramos por centímetro cúbico. Los copolímeros pueden también tener un índice de fusión en el intervalo aproximado de 10 a 100 gramos por 10 minutos y preferiblemente tienen un índice de fusión en el intervalo aproximado de 20 a 50 gramos por 10 minutos. Este índice de fusión se determina según la norma ASTM D-1238, Condición E. Se mide a 1902C y 2160 gramos.

El éster puede tener alrededor de 4 a 20 átomos de carbono y preferiblemente de unos 4 a 7 átomos de carbono. Ejemplos de esteres de vinilo son el acetato de vinilo, butirato de vinilo, pivalato de vinilo neonanoato de vinilo, neodecanoato de vinilo y 2-etilhexanoato de vinilo. El acetato de vinilo es el preferido. Ejemplos de los esteres del ácido acrílico y metacrílico son el metacrilato de laurilo, metacrilato de miristilo, metacrilato de palmitilo, metacrilato de estearilo, 3-metacriloxi-propiltrimetoxisilano, 3-metacriloxipropil-trietoxisilano, metacrilato de ciclohexilo, metacrilato de n-hexilo, metacrilato de isodecilo, metacrilato de 2-metoxietilo, metacrilato de tetrahidrofurfurilo, metacrilato de octilo, metacrilato de 2-fenoxietilo, metacrilato de isobornilo, metacrilato de isooctilo, metacrilato de octilo, metacrilato de isooctilo, metacrilato de oleílo, acrilato de etilo, acrilato de metilo, acrilato de t-butilo, acrilato de n-butilo y acrilato de 2-etilhexilo. El acrilato de metilo, acrilato de etilo y acrilato de n- o t-butilo son preferidos. En el caso de los acrilatos y metacrilatos de alquilo, el grupo alquilo puede tener alrededor de 1 a 8 átomos de carbono y preferiblemente de 1 a 4 átomos de carbono. Según se mencionó anteriormente, el grupo alquilo puede estar substituido con un oxialquiltrialcoxisilano, por ejemplo.

Se prefiere que el polietileno sea incluido entre los componentes del protector semiconductor. El polietileno puede ser un homopolímero de etileno o un copolímero de etileno y una alfa-olefina. Puede tener una densidad alta, media o baja. Comonómeros útiles se mencionan abajo. Aún más preferida es una mezcla del LLDPE y el VLDPR, que se describen también abajo. Los polímeros de etileno útiles en la presente invención se producen preferiblemente en la fase de gas. Ellos pueden también ser producidos en la fase líquida en soluciones o pastas acuosas por técnicas convencionales. Ellas se pueden producir por procesos de alta presión o de baja presión. Los procesos de baja presión son llevados a cabo típicamente a presiones debajo de 70 kg/cm2, como se mencionó antes, los procesos a altas presiones se llevan a cabo arriba de 1050 kg/cm2. Sistemas catalizadores típicos, que pueden ser usados para preparar estos polímeros, son sistemas catalíticos basados en magnesio/titanio, que se pueden ejemplificar por el sistema catalítico descrito en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,302,565; sistemas catalíticos basados en el vanadio, tal como aquéllos descritos en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 4,508,842 y 5,332,793; 5,342,907 y 5,410,003; un sistema catalítico a base de cromo, tal como el descrito en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,101,445; un sistema catalítico de metaloceno, tal como aquél descrito en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 4,937,299 y 5,317,036; o sistemas catalíticos de otros metales de transición. Muchos de estos sistemas catalíticos son a menudo denominados como sistemas catalíticos de Ziegler-Natia. Los sistemas catalíticos, que usan los óxidos de cromo o de molibdeno sobre soportes de sílice-alúmina, son también útiles. Procesos típicos para preparar los polímeros son también descritos en las patentes antes mencionadas. Típicas mezclas de polímeros in situ y procesos y sistemas catalíticos para suministrar los mismos se describen en las patentes de los Estados Unidos de América Nos. 5,371,145 y 5,405,901. Un proceso convencional a alta presión se describe en Introduction to Polymer Chemistry, Stille, Wiley and Sons, New York, 1962, páginas 149 a 151. Un catalizador típico para los procesos a alta presión es un peróxido orgánico. Los procesos se pueden llevar a cabo en un reactor tubular o un autoclave agitada. Los elastómeros, además de los polímeros de etileno, son también preparados por procesos convencionales. El índice de fusión se determinó de acuerdo con la norma ASTM D-1238, Condición E, medido a 190SC. El polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) puede tener una densidad en el intervalo de 0.915 a 0.925 gramos por centímetro cúbico. Puede ser un copolímero de etileno y una o más alfa-olefinas, que tienen de 3 a 12 átomos de carbono y preferiblemente de 3 a 8 átomos de carbono. El índice de fusión puede estar en el intervalo aproximado de 1 a 20 gramos por 10 minutos, y está preferiblemente en el intervalo aproximado de 3 a 8 gramos por 10 minutos. Las alfa-olefinas preferidas pueden ser ejemplificas por el propileno, 1-buteno, 1-hexeno, 4-metil-1-penteno y 1-octeno, y los catalizadores y procesos pueden ser los mismos como aquéllos mencionados anteriormente, sometido a las variaciones necesarias para obtener las densidades deseadas e índices de fusión. Nótese que el VLDPE es también lineal. El polietileno de muy baja densidad (VLDPE) puede ser un copolímero de etileno y una o más alfa-olefinas, que tienen de 3 a 12 átomos de carbono y preferiblemente de 3 a 8 átomos de carbono. Las alfa-olefinas preferidas son las mencionadas anteriormente. La densidad del VLDPE puede estar en el intervalo de 0.860 a 0.915 gramos por centímetro cúbico. Se puede producir usando los catalizadores y procesos antes mencionados. El índice de fusión del VLDPE puede estar en el intervalo aproximado de 0.1 a 20 gramos por 10 minutos y está preferiblemente en el intervalo aproximado de 0.3 a 5 gramos por 10 minutos. La porción del VLDPE atribuida a los comonómeros, además del etileno, puede estar en el intervalo aproximado del l al 40 por ciento en peso, con base en el peso del copolímero y está preferiblemente en el intervalo aproximado del 15 al 80 por ciento en peso. Un tercer comonómero puede ser incluido, por ejemplo otra alfa-olefina o un dieno, tal como el etiliden-norborneno, butadieno, 1,4-hexadieno o un diciclopentadieno. El tercer comond ero puede estar presente en una cantidad de aproximadamente el 1 al 15 por ciento en peso, con base en el peso del copolímero y está presente preferiblemente en una cantidad aproximada del l al 10 por ciento en peso. Se prefiere que el copolímero contenga dos o tres comonómeros inclusive de etileno. Componente (b) : Con el fin de suministrar un protector semiconductor, es necesario incorporar partículas conductivas en la composición. Estas partículas conductivas son provistas generalmente por el negro de carbón particulado, el cual se mencionó antes. Negros de carbón útiles pueden tener un área superficial de aproximadamente 50 a 100 metros cuadrados por gramo. El área superficial se determinó según la norma ASTM D-4820-93a (Adsorción de nitrógeno B.E.T de múltiples puntos). El negro de carbón puede ser usado en la composición protectora semiconductora en una cantidad de aproximadamente el 20 al 60 por ciento en peso, con base en el peso de la composición y se usa preferiblemente en una cantidad de alrededor del 25 al 45 por ciento en peso. Se pueden usar negros de carbón de conductividad estándar como de alta conductividad, con los negros de conductividad estándar siendo los preferidos. Ejemplos de negros de carbón conductivos son los grados descritos por ASTM N550, N472, N351, NllO y el negro de acetileno. El Componente (c) es opcional. Puede ser un copolimero de acrilonitrilo y butadieno, en que el acrilonitrilo está presente en una cantidad aproximada del 30 al 60 por ciento en peso, con base en el peso del copolímero, y está presente preferiblemente en una cantidad aproximada del 40 al 50 por ciento en peso. Este copolímero es también conocido como un hule de nitrilo o un hule de un copolimero de acrilonitrilo/butadieno. La densidad puede ser, por ejemplo, de 0.98 gramos por centímetro cúbico y la Viscosidad Mooney puede ser de (ML 1+4) 50. El Componente (c) puede también ser un hule de silicona. Por cada 100 partes en peso del componente (a) , es decir el éster insaturado, los otros componentes pueden estar presentes en aproximadamente los siguientes valores (en partes en peso) : Componente Intervalo Intervalo amplio preferido (b) negro de carbón 30 a 120 90 a 100 (c) hule de nitrilo* o 10 a 60 15 a 45 hule de silicona 1 a 10 3 a 8 LLDPE** 10 a 45 15 a 30 VLDPE** 15 a 55 25 a 45 Relación en peso del 0.2:1 hasta 0.4:1 hasta LLDPE al VLDPE 0.8:1 0.6:1 el hule de nitrilo es un copolímero de acrilonitrilo y butadieno * generalmente, será adecuado cualquier polietileno, sin embargo, se prefiere la combinación del LLDPE y VLDPE. El polietileno puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 25 a 100 partes en peso, y está presente preferiblemente en una cantidad de alrededor de 40 a 75 partes en peso.

Los polímeros, es decir los componentes (a) y (c, y el polietileno, están entrelazados parcialmente. Esto se logra de una manera convencional con un peróxido orgánico o irradiación, esta última es la preferida. La cantidad del peróxido orgánico usada puede estar en el intervalo aproximado de 0.15 a 0.8 partes en peso del peróxido orgánico por cada 100 partes en peso del componente (a) , y está preferiblemente en el intervalo aproximado de 0.3 a 0.6 partes en peso. Las temperaturas de entrelazamiento del peróxido orgánico pueden estar en el intervalo aproximado de 150 a 2502C y están preferiblemente en el intervalo aproximado de 170 y 210SC. Ejemplos de peróxidos orgánicos útiles en el entrelazamiento son el peróxido de dicumilo, peróxido de lauroílo, peróxido de benzoílo, perbenzoato de butilo terciario, peróxido de di (butilo terciario), hidroperóxido de eumeno, 2,5-dimetil-2,5-di(t-butil-peroxi)hexino-3, 2,5-dimetil-2,5-di(butil-peroxi)hexano, hidroperóxido de butilo terciario, percarbonato de isopropilo y a,a' -bis (butilo terciario-peroxi)diisopropilbenceno. La forma preferida del entrelazamiento es por irradiación, típicamente por haces de electrones. La composición, en forma de pellas, se somete a un haz de electrones a un régimen de dosis dada o se expone a una fuente de rayos gamma de fuerza específica, por un período de tiempo dado, para impartir un régimen de radiación de dosis específica. Como se mencionó, los componentes poliméricos de la composición protector están sólo entrelazados parcialmente, es decir, la cantidad de irradiación o la cantidad del peróxido orgánico está limitada para suministrar el entrelazamiento en una cantidad suficiente para mejorar las propiedades físicas de a composición, pero aún mantener su capacidad de proceso bajo las condiciones de extrusión convencionales. La procesabilidad se puede también definir en términos de la viscosidad de la composición a uno o más regímenes de corte dados y temperaturas, después del entrelazamiento parcial. El entrelazamiento completo hará a la composición no tratable. Un ejemplo de una composición antes del entrelazamiento tendrá una viscosidad medida a 1752C y 400 poises a un régimen de corte de 1000 sec-1, y después del entrelazamiento parcial, tendrá una viscosidad en el intervalo aproximado de 4500 a 6000 poises al mismo régimen de corte, dependiendo del grado de entrelazamiento. El entrelazamiento parcial puede estar en el intervalo aproximado del 15 al 35 por ciento, y está preferiblemente en el intervalo aproximado del 20 al 30 por ciento. Estos valores se basan en la fracción de gel determinada usando una prueba de extracción de solvente estándar (ASTM D 2765) . Nótese que un material semiconductor entrelazado "completamente" tendrá una fracción de gel de aproximadamente el 75 al 85 por ciento. Aditivos convencionales, que se pueden introducir en la composición, se ejemplifican por los antioxidantes, agentes acopladores, absorbentes de luz ultravioleta o estabilizadores, agentes antiestáticos, pigmentos, tintes, agente de nucleación, rellenos de refuerzo o aditivos de polímero, agentes de deslizamiento, plastificantes, auxiliares del proceso, lubricantes, agentes de control de la viscosidad, espesantes, agentes anti-bloqueadores, agentes tensoactivos, aceites de dilución, desactivadores de metales, estabilizadores del voltaje. rellenos y aditivos que retardan la llama, agentes entrelazadores, impulsadores y catalizadores, y agentes que suprimen el humo. Los aditivos y rellenos se pueden agregar en cantidades que varían desde menos de un 0.1 a más de un 50 por ciento en peso, con base en el peso de la composición. Ejemplos de antioxidantes son: los fenoles obstruidos, tal como el tetraquis[metilen(3,5-di-terc-butil-4-hidroxihidrocinamato) ]metano, bis [beta- (3, 5-diterc.-butil-4-hidroxibencil)-metilcarboxietil) ] sulfuro, 4,4 *-tiobis(2-metil-6-terc.-butilfenol) , 4,4 ' -tiobis(2-terc.-butil-5-metilfenol) , 2,2 ' -tiobis(4-metil-6-terc-butilfenol) y tiodietilen bis(3,5-di-terc.-butil-4-hidroxi)hidrocinamato; fosfitos y fosfonitos, tal como el tris(2,4-di-terc.-butilfenil)fosfito y di-terc.-butilfenil-fosfonito; compuestos típicos, tal como el dilauriltiodipropionato, dimiristiltiodipropionato y diesteariltiodipropionato; varios siloxanos; y varias aminas, tal como la 2,2,4-trimetil-l,2-dihidroquinolina poli erizada, 4,4 '-bis(a,a-dimetilbencil)difenilamina y difenilaminas alquiladas. Los antioxidantes se pueden usar en cantidades de aproximadamente el 0.1 al 5 por ciento en peso, con base en el peso de la composición. La composición se puede efectuar en un fundidor/mezclador convencional o en un extrusor convencional, y estos términos se usan en este especificación intercambiablemente. En general, la composición protectora conductiva se prepara en un fundidor/mezclador luego se forman pellas usando un accesorio apropiado o un extrusor adaptado para formar las pellas. Tanto el fundidor/mezclador, como su nombre implica, y el extrusor, en efecto, tendrán zonas de fusión mezcla, aunque las varias secciones de cada uno se conocen por los expertos en la materia con diferentes nombres. La composición protectora semiconductora de la invención se puede preparar en varios tipos de fundidores/mezcladores y extrusores, tal como el mezclador Brabender™, mezclador Banbury™, un molino de rodillos, un co-amasador Buss™, un extrusor amasador de tornillo biaxial y extrusores de tornillo sencillos o dobles. Una descripción de un extrusor convencional se puede encontrar en la patente de los Estados Unidos de América No. 4,857,600. Además del fundidor/mezclador, el extrusor puede recubrir un alambre o un núcleo de alambres. Un ejemplo de co-extrusión y su extrusor, puede ser encontrado en la patente de los Estados Unidos de América No. 5,575,965. Un extrusor típico tiene una tolva en su extremo corriente arriba y un troquel en su extremo corriente abajo. La tolva alimenta dentro de un cilindro, el cual contiene un tornillo. En el extremo corriente abajo, entre el extremo del tornillo y el troquel, está un empaque de tamiz y una placa quebradora. La porción de tornillo del extrusor se considera será dividida en tres secciones, la sección de alimentación, la sección de compresión y la sección dosificadora, y dos zonas, la zona de calentamiento posterior y la zona de calentamiento frontal, las secciones y zonas van del punto corriente arriba al punto corriente abajo. En la alternativa, puede haber múltiple zonas de calentamiento (más de dos) a lo largo del eje que va desde los puntos corriente arriba a corriente abajo. Si tiene más de un cilindro, estos cilindros se conectan en serie. La relación de la longitud al diámetro de cada cilindro está en el intervalo aproximado de 15:1 hasta 30:1. En el recubrimiento de alambre, donde el material se entrelaza después de la extrusión, el troquel de la cabeza transversal alimenta directamente en una zona de calentamiento, y esta zona puede ser mantenida a una temperatura en el intervalo aproximado de 130 a 2602C, y preferiblemente en el intervalo aproximado de 170 a 2202C.

Las ventajas de a invención son que el grado de entrelazamiento se reduce; el protector es resistente a la deformación; no hay problemas de secado y porosidad; la composición es resistente al chamuscado; el protector se hace de una composición que se puede separar fácilmente del aislamiento; y no hay necesidad de negros de carbón especiales, altamente conductivos. El término de "rodeado", según se aplica a un substrato que está rodeado por una composición aisladora, material de cubierta u otra capa del cable, se considera incluye la extrusión alrededor del substrato; el recubrimiento del substrato; o la envoltura alrededor del substrato, como es bien conocido por los expertos en la materia. El substrato puede incluir, por ejemplo, un núcleo que incluye un conductor o un haz de conductores, o varias capas de cables subyacentes, como se mencionó antes. Todos los pesos moleculares mencionados en esta especificación son pesos moleculares promedio ponderales, a no ser que se indique de otra manera. Las patentes mencionadas en esta especificación, se incorporan aquí como referencia. La invención se ilustra por el siguiente ejemplo.

Ejemplo Las siguientes composiciones (Tabla 1) formaron pellas de una manera convencional y las pellas se expusieron a un haz de electrones a regímenes de dosis de 1 a 4 MegaRads. Se efectuó el entrelazamiento parcial en el intervalo del 20 al 35 por ciento. Tabla 1 (Partes en peso) Componente Composición 1 Composición 2 Composición 3 Copolímero de etileno/acetato de vinilo 100 100 100 (28% en peso de acetato de vinilo) LLDPE 22.7 17 28.4 (densidad = 0.921 g/cc) VLDPE 34 25.6 42.6 (densidad = 0.905 g/cc) Negro de carbón conductivo 96.6 96.6 96.6 Hule de copolímero de 28.4 42.6 28.4 acrilonitrilo/butadieno (35% en peso de acrilonitrilo) Antoxidante 2.3 2.3 2.3 Relación en peso de 0.67:1 0.67:1 0.67:1 LLDPE al VLDPE Tabla 2 Composición 1 Resistencia a la Alaraamiento Resistencia al Resistividad tensión (tensión í%) desprendimiento volumétrica cresta íka/cm2) (fuerza/1.27 cm) (ka/cm2) Sin exponer 63.0 500 — — 1 MegaRad 88.9 422 20.182 30 2 MegaRads 92.4 353 0.217 58 3 MegaRads 104..58 298 0.226 101 4 MegaRads 110.11 230 — 122 Las composiciones parcialmente entrelazadas, en forma de pellas, se extruyeron en cintas para la prueba física. Las cintas fueron lisas y termoplásticas. En el caso de la prueba de tira, las pellas se obtuvieron en placas, y cada placa se emparedó con una placa de aislamiento sin entrelazar, el componente polimérico de la cual es un copolímero de etileno y trimetoxi-silano de vinilo, en un molde de compresión. La placa emparedada se colocó en un baño de agua a 90dC durante la noche, para curar el aislamiento. Las tras del material emparedado "curado" (1.27 cm de ancho) se preparó y se midió la fuerza requerida para separar la capa semiconductiva del aislamiento. Los resultados de las varias pruebas, con respecto a la Composición 1, se dan en la Tabla 2. Pruebas adicionales en el material semiconductivo incluyen la resistencia a la deformación llevada a cabo a 902C, usando una fuerza de 2.73 kg/cm2 para simular las condiciones en un carrete de cabe durante el proceso de curación. La Composición 1 tiene valores menores del 10 por ciento. La Composición 3 tiene valores menores del 20 por ciento. Las capas semiconductivas comerciales usadas para recubrir (camisa) el aislamiento tienen valores mayores del 80 por ciento. También se encontró que las propiedades eléctricas y el envejecimiento por calor son a niveles aceptables comercialmente.

Notas a la Tabla 2 : 1. La resistencia a la tensión (tensión cresta) se midió según la norma ASTM D-638. Los resultados se suministran en kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm2). 2. El alargamiento se midió según la norma ASTM D-638. Los resultados se suministran en por ciento. 3. Resistencia al desprendimiento, la fuerza requerida para separar la capa semiconductiva de una capa de aislamiento de polietileno, curada por humedad, se midió como sigue: Dos capas se prepararon separadamente en un molde de compresión (762 mieras de la capa semiconductiva y 1905 mieras de la capa de aislamiento) .

Las dos capas luego se combinaron como una placa emparedada en un molde de compresión (25.4 x 25.4 cm x 1270 mieras de espesor) . Las condiciones de moldeo son: 5 minutos a 14 kg/cm2 a 1802C, seguido por 5 minutos a 210 kg/cm2 a 1802C. La placa emparedada se colocó en un baño de agua a 702C durante 24 horas, para curar la capa de aislamiento. Al remover del baño de agua, la placa se acondicionó durante 24 horas a la temperatura ambiente. Las tiras de 5.08 cm de ancho se cortaron de la placa emparedada para la prueba. La separación de las dos capas se inició manualmente antes que el costado de la capa de aislamiento se sujete sobre un conjunto de rueda, el cual se unió a una de las mordazas de una máquina de prueba de tensión Instron™. La capa semiconductiva se sujetó en una mordaza móvil de la máquina de tensión Instron™.

Cuando se inició la separación de las mordazas en la máquina Instron™, el conjunto de rueda giro y la capa semiconductora se desprendió de la capa de aislamiento. La fuerza requerida para desprender una de las capas de la otra se registro. (La fuerza promedio ejercida sobre la longitud de la muestra se tomó) . Se usó un mínimo de tres muestras para la prueba y se tomó la fuerza promedio de las tres muestras usadas. Los resultados se presentan en kilogramos fuerza por centímetro cuadrado por tira de 1.27 cm. 4. Se midió la resistividad volumétrica según la norma ASTM D-257. Los resultados se presentan en ohm-centímetros. 5. La resistencia de deformación se midió según la norma ICEA S 66-401. Los resultados se dan en por ciento.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES 1. Un cable, que comprende un conductor eléctrico o un núcleo de conductores eléctricos, rodeado por una capa de aislamiento curada por humedad, la cual está rodeada por, y contigua con, una capa semiconductora, esta capa semiconductora comprende: (a) un copolímero de etileno y un éster insaturado, seleccionado del grupo que consta de esteres de vinilo, esteres del ácido acrílico y esteres del ácido metacrílico, donde el éster está presente en el copolímero en una cantidad de aproximadamente el 20 hasta el 55 por ciento en peso; (b) un negro de carbón conductivo; y, opcionalmente, (c) un copolímero de acrilonitrilo y butadieno, en que el acrilonitrilo está presente en una cantidad de aproximadamente el 30 hasta el 60 por ciento en peso, con base en el peso del copolímero o un hule de silicona, con la condición que los componentes poliméricos estén parcialmente entrelazados, en una cantidad de aproximadamente el 15 hasta el 35 por ciento.
2. 2. El cable definido en la reivindicación 1, en que la capa semiconductora contiene adicionalmente el polietileno.
3. 3. El cable definido en la reivindicación 1, en que la capa semiconductora comprende: (a) un copolímero de etileno y un éster insaturado, seleccionado del grupo que consta de esteres de vinilo, esteres del ácido acrílico y esteres del ácido metacrílico, donde el éster está presente en el copolímero en una cantidad de aproximadamente el 20 hasta el 55 por ciento en peso, y por cada 100 partes en peso del componente (a) ; (b) aproximadamente de 25 a 100 partes en peso de un polietileno, que tiene una densidad en el intervalo de 0.860 a 0.960 gramos por centímetro cúbico; (c) aproximadamente de 30 a 120 partes en peso de un negro de carbón conductivo; y, opcionalmente, (d) un copolímero de acrilonitrilo y butadieno, en donde el acrilonitrilo está presente en una cantidad de aproximadamente el 20 hasta el 55 por ciento en peso, con base en el peso del copolímero o un hule de silicona, con la condición que los componentes poliméricos estén parcialmente entrelazados, en una cantidad de aproximadamente el 15 al 35 por ciento.
4. 4. El cable definido en la reivindicación 1, en que el éster está presente en el copolímero del componente (a) en una cantidad de aproximadamente el 35 al 55 por ciento en peso.
5. 5. El cable definido en la reivindicación 3, en que el componente (b) es (i) aproximadamente de 10 a 45 partes en peso de un polietileno lineal de baja densidad, que tiene una densidad en el intervalo de 0.916 a 0.960 gramos por centímetro cúbico; y (ii) aproximadamente de 15 a 55 partes en peso de un polietileno de densidad muy baja, que tiene una densidad en el intervalo de 0.860 a 0.915 gramos por centímetro cúbico; en que la relación en peso del componente (i) al componente (ii) está en el intervalo aproximado de 0.2:1 hasta 0..8:1.
6. 6. El cable definido en la reivindicación 3, en que el negro de carbón conductivo está presente en una cantidad de aproximadamente 90 a 120 partes en peso.
7. 7. El cable definido en la reivindicación 3, en que el copolímero de acrilonitrilo y el butadieno están presentes en una cantidad de aproximadamente 10 a 60 partes en peso.
8. 8. El cable definido en la reivindicación 5, en que la relación en peso del componente (i) al componente (ii) está en el intervalo de aproximadamente 0.4:1 hasta 0.6:1.
9. 9. Un cable que comprende un conductor eléctrico o un núcleo de conductores eléctricos, rodeado por una capa de aislamiento curada por humedad, la cual está rodeada por, y contigua con, una capa semiconductora, esta capa semiconductora comprende: (a) un copolímero de etileno y un éster insaturado, seleccionado del grupo que consta de los esteres de vinilo, esteres del ácido acrílico y esteres del ácido metacrílico, donde el éster está presente en el copolímero en una cantidad de aproximadamente el 35 al 55 por ciento en peso, y por cada 100 partes en peso del componente (a) ; (b) aproximadamente de 15 a 30 partes en peso de un polietileno lineal de baja densidad, que tiene una densidad en el intervalo de 0.916 a 0.960 gramos por centímetro cúbico; (c) aproximadamente de 25 a 45 partes en peso de un polietileno de muy baja densidad, que tiene una densidad en el intervalo de 0.860 a 0.915 gramos por centímetro cúbico; (d) aproximadamente 30 a 120 partes en peso de un negro de carbón conductivo; y (e) aproximadamente 10 a 60 partes en peso de un copolímero de acrilonitrilo y butadieno, en que el acrilonitrilo está presente en una cantidad de alrededor del 35 al 55 por ciento en peso, con base en el peso del copolímero; con las condiciones que: (i) la relación en peso del componente (b) al componente (c) se encuentre en el intervalo aproximado de 0.4:1 hasta 0.6:1, e (ii) los componentes poliméricos se entrelazan parcialmente, en una cantidad de aproximadamente el 20 hasta el 30 por ciento.
10. 10. Una composición que comprende: (a) un copolímero de etileno y un éster insaturado, seleccionado del grupo que consta de esteres de vinilo, esteres del ácido acrílico y esteres del ácido metacrílico, en que el éster está presente en el copolímero en una cantidad de aproximadamente el 20 hasta el 55 por ciento en peso, y por cada 100 partes en peso del componente (a) ; (b) aproximadamente de 10 a 45 partes en peso de un polietileno lineal de baja densidad, que tiene una densidad en el intervalo de 0.916 a 0.960 gramos por centímetro cúbico; (c) aproximadamente de 15 a 55 partes en peso de un polietileno de muy baja densidad, que tiene una densidad en el intervalo de 0.860 a 0.915 gramos por centímetro cúbico; (d) aproximadamente de 30 hasta 120 partes en peso de un negro de carbón conductivo; y, opcionalmente, (e) un copolímero de acrilonitrilo y butadieno, en que el acrilonitrilo está presente en una cantidad de alrededor del 20 hasta el 55 por ciento en peso, con base en el peso del copolímero o un hule de silicona; con las condiciones que (i) la relación en peso del componente (b) al componente (c) esté en el intervalo de aproximadamente 0.2:1 hasta 0.8:1, e (ii) los componentes poliméricos estén parcialmente entrelazados, en una cantidad de aproximadamente el 15 al 35 por ciento