ARTÍCULO ELÉCTRICO QUE COMPRENDE AL MENOS UN ELEMENTO FABRICADO DE UN MATERIAL POLIMÉRICO SEMICONDUCTOR Y UNA COMPOSICIÓN POLIMÉRICA SEMICONDUCTORA.

Artículo eléctrico que comprende al menos un elemento fabricado de un material polimérico semiconductor y una composición polimérica semiconductora Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a un artículo eléctrico, en particular un cable eléctrico o un accesorio del mismo, tal como una unión de cables o una terminación de cables, que comprende al menos un elemento fabricado de un material polimérico semiconductor, y una composición polimérica semiconductora. Los cables eléctricos, en particular cables eléctricos para alta tensión o medio, comprenden normalmente al menos un conductor eléctrico, al menos una capa aislante y al menos una capa semiconductora. En particular, una primera capa semiconductora se coloca normalmente entre el conductor eléctrico y la capa aislante, mientras que una segunda capa semiconductora se aplica en contacto con la superficie externa de la capa aislante. En algunas aplicaciones, el cable está equipado adicionalmente con al menos una protección metálica situada en una posición radialmente externa con respecto a la segunda capa semiconductora. Las capas semiconductoras funcionan para proporcionar un campo eléctrico uniforme alrededor del aislante del cable reduciendo el gradiente potencial sobre la superficie de los conductores trenzados y dentro de la protección metálica, y para evitar la descarga por efecto corona en la superficie de los conductores trenzados y el aislante. Además, las capas semiconductoras deberían proteger el cable del daño causado por el calentamiento de los conductores debido a corriente de cortocircuito. Los elementos fabricados de materiales poliméricos semiconductores también se usan en accesorios de cables eléctricos, en particular en uniones de cables y terminaciones de cables, cuando sea imprescindible, con el fin de evitar una ruptura eléctrica, para proporcionar los accesorios con dichos elementos situados en concordancia con las zonas en las que el aislamiento del cable y/o capas semiconductoras se interrumpen de tal forma que se evitan concentraciones excesivas de líneas de flujo del campo eléctrico. Los elementos, y particularmente las capas, fabricados de materiales poliméricos semiconductores se producen normalmente por extrusión de composiciones poliméricas que contienen al menos un negro de carbono en forma de carga eléctricamente conductora. La conductividad del negro de carbono está correlacionada generalmente con su estructura morfológica, que se puede caracterizar por diferentes parámetros experimentales, en particular por el área de superficie específica, medida de acuerdo con el procedimiento BET (Brunauer, Emmett y Teller), y porosidad, medida por medio de absorción de aceite (DBP) dibutil ftalato. Normalmente, los negros de carbón que tienen valores elevados de área de superficie BET y valores elevados de absorción DBP tienen valores elevados de conductividad y se dice que son muy estructurados. Véase, por ejemplo, los documentos US 5.733.480, US 5.476.612 y US 6.441.984. Existe la amplia necesidad de aumentar la conductividad de los materiales poliméricos de tal forma que produzcan elementos semiconductores para artículos eléctricos como los descritos anteriormente que tienen una eficacia aumentada y/o espesor reducido. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos nº 4.585.578 se refiere a un material complejo plástico eléctricamente conductor que contiene en forma de constituyentes esenciales del 30% al 80% en peso de material complejo plástico básico (componente A), del 5% al 40% en peso de negro de carbono eléctricamente conductor (componente B) y del 5% al 65% en peso de grafito como carga inorgánica (componente C), en relación con el contenido total de los componentes esenciales. El material complejo plástico puede incluir diferentes productos poliméricos, tales como, entre otros, resinas termoendurecibles, resinas termoplásticas tales como poliolefinas, poliestireno, gomas de silicona tales como SBR, goma de butadieno, poliisopreno, goma EP, NBR o gomas de poliuretano. Preferiblemente, el negro de carbono eléctricamente conductor tiene un tamaño de particular que varía entre 30 nm y 46 nm, un área de superficie que varía entre 245 m 2 /g y 1000 m 2 /g, absorción de aceite DBP que varía entre 160 ml/100 g y 340 ml/100 g. Como componente C, el grafito se puede usar como es o se puede estimular para mejorar adicionalmente la conductividad eléctrica del material complejo plástico conductor. Se dice que las composiciones anteriores tienen una conductividad eléctrica y fuerza mecánica elevadas, y también una resistividad volumétrica que no se ve afectada por la variación de temperatura. La Patente de Estados Unidos nº 5.476.612 se refiere a un procedimiento para preparar composiciones poliméricas que se vuelven antiestáticas o eléctricamente conductoras incorporando en un polímero de matriz no conductor una combinación de: (A) un primer material conductor finamente dividido, a saber negro de carbono conductor con un área de superficie BET de más de 80 m 2 /g o un polímero orgánico intrínsecamente conductor en forma complejada; y (B) un segundo material conductor finamente dividido, a saber, grafito o un polímero intrínsecamente conductor en forma complejada, que es distinto al material usado como material A, o un polvo de metal; y/o (C) un material no conductor finamente dividido que tiene un tamaño de partícula medio por debajo de 50 µm. En un contenido en aditivos dado en la matriz del polímero, la conductividad del compuesto se aumenta significativamente si un 2   material A conductor finamente dividido (tamaño de partícula medio preferido 1 µm) se combina con otro material conductor B que está constituido preferiblemente por partículas más grandes de > 0,5 µm, por ejemplo, aproximadamente 10 µm (de 1 µm a 50 µm), y/o un material no conductor C que tiene un tamaño de partícula medio de <10 micrómetros. Los grafitos son adecuados como material B. En particular, se prefiere el grafito intercalado, por ejemplo grafito cargado con cloruro de cobre (III) o con cloruro de níquel (III). Se puede usar otro grafito de electrodo o grafito natural. También es útil el metal como material B. Como material C se pueden usar esencialmente todos los pigmentos, cargas y otros materiales particulados no conductores que no se pueden fusionar en condiciones de procesamiento o materiales que son insolubles en la matriz polimérica y que tienen un tamaño de partícula medio de aproximadamente 50 micrómetros o menor. La Patente de Estados Unidos nº 5.733.480 se refiere a composiciones de poliolefina semiconductoras compuestas por: (a) del 85% al 94% en peso de polietileno que tiene una densidad de 0,910 g/cm 3 a 0,935 g/cm 3 e índice de fusión de 2 g/10 min a 15 g/10 min; y (b) del 6% al 15% en peso de una mezcla de negro de carbono que está constituida esencialmente por: (i) del 10% al 90% de negro de carbono muy conductor que tiene un tamaño de partícula de 10 nm a 50 nm, área de superficie BET superior a 500 m 2 /g, número de adsorción DBP de 200 ml/100 g a 600 ml/100 g y contenido en compuestos volátiles del 2% o menos; y (ii) del 90% al 10% de negro de carbono conductor que tiene un tamaño de partícula de 10 nm a 50 nm, área de superficie BET de 125 m 2 /g a 500 m 2 /g, número de adsorción DBP de 80 ml/100 g a 250 ml/100 g y contenido en compuestos volátiles del 2% o menos. Se dice que las composiciones anteriores se pueden procesar fácilmente de tal forma que se extruyen en películas y recubrimientos que tienen alta conductividad, buena opacidad y buena calidad de superficie. Además, en vista de la capacidad para usar niveles de negro de carbono del 15% e inferiores, las películas y recubrimientos resultantes también pueden presentar buenas propiedades de flexibilidad y mecánicas. El equilibrio anterior de propiedades y procesabilidad se consigue a través del uso de una combinación de dos negros conductores de estructuras diferentes. La Patente de Estados Unidos nº 6.441.084 se refiere a composiciones semiconductoras de polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) que tienen procesabilidad y extrusionabilidad mejoradas para las aplicaciones de hilos y cables. Las composiciones de extrusión semiconductoras comprenden: (a) del 75% al 95% en peso, en base al peso total de la composición, de una resina básica que comprende polietileno lineal de baja densidad que tiene una densidad de 0,890 g/cm 3 a 0,925 g/cm 3 e índice de fusión de 0,3 g/10 min a 15 g/10 min; y (b) del 5% al 25% en peso, basado en el peso total de la composición, de una mezcla de negro de carbono que contiene una porción principal de un negro de carbono conductor de estructura superior y una porción secundaria de un negro de carbono conductor de estructura inferior. Preferiblemente, el negro de estructura superior tiene un área de superficie... [Seguir leyendo]

1. Un artículo eléctrico que comprende al menos un elemento fabricado de un material polimérico semiconductor, en el que dicho al menos un elemento se obtiene por reticulación de una composición polimérica semiconductora que comprende: (a) al menos un polímero elastomérico; (b) una mezcla de cargas que comprende: (i) al menos un primer negro de carbono que tiene un número de absorción de dibutil ftalato (DBP) desde 250 ml/100 g hasta 600 ml/100 g; (ii) al menos un segundo negro de carbono, distinto al primero, que tiene un número de absorción de dibutil ftalato (DBP) desde 80 ml/100 g hasta 250 ml/100 g; y (c) al menos un grafito que tiene un área de superficie específica, medida de acuerdo con el procedimiento BET, no superior a 20 m 2 /g. 2. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, estando seleccionado dicho artículo eléctrico de entre un cable eléctrico, una unión de cable eléctrico y una terminación de cable eléctrico. 3. El artículo eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la composición polimérica semiconductora comprende de 25 a 250 phr de la mezcla de cargas. 4. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mezcla de cargas comprende: (i) del 10% al 80% en peso del al menos un primer negro de carbono; (ii) del 20% al 90% en peso del al menos un segundo negro de carbono, estando expresados los porcentajes en peso con respecto al peso total de la mezcla de cargas. 5. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la composición polimérica semiconductora comprende de 0,5 phr a 70 phr del al menos un grafito que tiene un área de superficie específica no superior a 20 m 2 /g. 6. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos un polímero elastomérico se selecciona de: (i) polímeros elastoméricos de dieno, generalmente que tienen una temperatura de transición vítrea (Tg) por debajo de 20°C; (ii) polietilenos clorados o clorosulfonados; (iii) copolímeros elastoméricos de al menos una monoolefina con al menos un comonómero olefínico o un derivado del mismo; (iv) gomas de poliéster; (v) gomas de poliuretano; 7. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 6, en el que los polímeros elastoméricos de dieno (i) se obtienen por polimerización de al menos una diolefina conjugada, opcionalmente en mezcla con al menos un comonómero seleccionado de monovinilarenos y/o comonómeros polares en una cantidad de no más del 60% en peso. 8. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 6, en el que los copolímeros elastoméricos (iii) se obtienen por copolimerización de al menos una monoolefina que contiene de 3 a 12 átomos de carbono con al menos un comonómero olefínico o un derivado del mismo. 9. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer negro de carbono (i) tiene un número de absorción DBP de 300 ml/100 g a 500 ml/100 g. 10. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el primer negro de carbono (i) tiene un área de superficie específica BET mayor de 500 m 2 /g. 11. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el segundo negro de carbono (ii) tiene un número de absorción DBP de 100 ml/100 g a 200 ml/100 g. 12. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el segundo negro de carbono (ii) tiene un área de superficie específica BET de 20 m 2 /g a 400 m 2 /g. 13. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos un grafito tiene un área de 16   superficie específica BET no superior a 15 m 2 /g. 14. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos un grafito tiene una distribución de tamaño de partículas con un valor d50 de al menos 3 µm. 15. El artículo eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos un tiene una distribución de tamaño de partículas con un valor d90 de al menos 10 µm. 16. Una composición polimérica semiconductora que comprende: (a) al menos un polímero elastomérico, (b) una mezcla de cargas que comprende: (i) al menos un primer negro de carbono que tiene un número de absorción de dibutil ftalato (DBP) desde 250 ml/100 g hasta 600 ml/100 g; (ii) al menos un segundo negro de carbono, distinto al primero, que tiene un número de absorción de dibutil ftalato (DBP) desde 80 ml/100 g hasta 250 ml/100 g; y (c) al menos un grafito que tiene un área de superficie específica, medida de acuerdo con el procedimiento BET, no superior a 20 m 2 /g. 17. La composición polimérica semiconductora de acuerdo con la reivindicación 16, definida de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 15. 17   18   19