CABLE ELÉCTRICO QUE COMPRENDE UN AISLAMIENTO DE POLIOLEFINA EXPANDIDA Y PROCEDIMIENJTO DE FABRICACIÓN DEL MISMO.

Procedimiento para la fabricación de un cable eléctrico que comprende al menos un núcleo que comprende un conductor y un revestimiento aislante expandido y reticulado que rodea dicho conductor,

comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: - proporcionar un material de poliolefina, un sistema de reticulación basado en silano y un sistema de expansión que comprende al menos un agente de expansión exotérmico en una cantidad de entre 0,1% a 0,5% con respecto al peso total del material de poliolefina; - formar una mezcla con el material de poliolefina, el sistema de reticulación basado en silano y el sistema de expansión; - extrudir la mezcla sobre el conductor para formar el revestimiento aislante

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un cable eléctrico.

Además, la presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de dicho cable eléctrico.

Técnica anterior

Los cables de transmisión de energía eléctrica se proporcionan por lo general con un conductor metálico que está rodeado por un revestimiento aislante.

Se puede proporcionar un cable de energía eléctrica con un revestimiento en una posición exterior radial con respecto a la capa aislante. Se proporciona dicho revestimiento para proteger el cable contra daños mecánicos.

El documento US 4.789.589 se refiere a un alambre conductor eléctricamente aislado, en el que el aislamiento que rodea el alambre conductor comprende una capa interna de un compuesto de poliolefina y una de construcción en celdas, y una capa externa de cloruro de polivinilo no endurecido y no endurecible.

El documento WO 03/088274 se refiere a un cable con un revestimiento aislante que comprende al menos dos capas aislantes de tal manera que, en una dirección radial desde el interior hacia el exterior del cable, la capa aislante comprende al menos una capa aislante fabricada de un material polimérico no expandido y al menos una capa aislante fabricada de un material polimérico expandido. De hecho, una capa aislante expandida muestra discontinuidades (es decir, huecos en el interior del material polimérico, rellenándose dichos huecos con aire o gas) y no podría trabajar apropiadamente en el espacio que rodea el conductor donde el campo eléctrico es más relevante.

Según se informa, por ejemplo, en el documento US 4.591.606, se produce espuma de poliolefina reticulada usando agentes de expansión química, tales como azidocarbamida, que se descompone o se calienta y genera nitrógeno gaseoso. La reticulación se consigue usualmente con la ayuda de un iniciador radicalario tal como peróxido de dicumilo. La reacción de reticulación se consigue también con la ayuda de calor. Se ha desarrollado también el procedimiento de fabricación de espuma de polietileno reticulada, pero en este caso la reticulación se lleva a cabo con la ayuda de irradiación. Los productos de dicho procedimiento tienen densidades muy bajas, de esta manera no se pueden contemplar aplicaciones que requieran fuerza y rigidez. Cuando se usa un peróxido orgánico como agente de reticulación, es difícil controlar el procedimiento debido a que los procedimientos de expandido y reticulación son ambos dependientes de la temperatura.

El documento US 3.098.831 se refiere a material de polietileno reticulado y expandido útil, entre otros, como aislamiento eléctrico. Se dice que dicho material de polietileno tiene una densidad no superior a 0,32 g/cm3 (20 libras por pie cúbico). Se proporcionan ejemplos con polietileno que tiene un grado de expansión de 90-95%. El polietileno expandido se prepara sometiendo polietileno reticulado que contiene un agente de expansión de caucho a una temperatura elevada a la cual el agente de expansión se descompone y de esta manera consigue que se expanda el polietileno. El material de partida del polietileno puede reticularse, por ejemplo, mediante un peróxido orgánico. La cantidad de agente de reticulación varía generalmente entre 0,002 y 0,01 mol por 100 gramos de polietileno. Entre los agentes de expandido, se toma la azodicarbonamida como ejemplo, y se emplean aproximadamente de 2 a 15 partes en peso de agente de expandido, basándose en 100 partes de material de polietileno.

Generalmente, un cable para cableado de edificios y aplicaciones industriales debería instalarse en el interior de paredes, y el procedimiento de instalación requiere que el cable pase por las restricciones de las paredes o, más frecuentemente, que se tienda el cable a través de vainas, en las que el cable queda permanentemente confinado.

Para que se pueda instalar correctamente con operaciones sencillas y rápidas, un cable necesita ser particularmente flexible a fin de que se puede insertar en los pasos de la pared y/o en las vainas de la pared y seguir las sinuosidades de la ruta de instalación sin dañarse.

Durante una instalación personalizada, debido a la tortuosidad de la ruta de instalación y a la fricción durante la operación de tendido, los cables para cableado de edificio están sometidos a desgarramiento o raspado contra bordes y/o superficies rugosas.

Aumentar la flexibilidad de un cable eléctrico puede permitir reducir los daños producidos por dichas acciones de desgarramiento o raspado. Según se da a conocer, por ejemplo, en el documento WO 03/088274 citado anteriormente, se puede aumentar ventajosamente la flexibilidad del cable dotando el cable de una capa aislante expandida, con resultados favorables en el procedimiento de instalación del mismo..

Se puede proporcionar una flexibilidad aumentada mediante la capa aislante expandida gracias a la naturaleza “esponjosa” del material. En particular, la flexibilidad de un cable se puede maximizar cuando la capa aislante consta de una única capa de material expandido.

Adicionalmente, la presencia de un revestimiento expandido en un cable disminuye el peso del cable con ventajas en su transporte e instalación.

Sin embargo, una capa aislante expandida podría dar lugar a problemas tales como:

- cuando están en contacto con el conductor, las discontinuidades de un material expandido podrían alterar

las propiedades aislantes de la capa;

- el material expandido del revestimiento aislante debería tener un grado de expansión suficientemente

elevado para proporcionar la flexibilidad deseada, pero no tan grande que debilite de manera inadecuada el

revestimiento desde el punto de vista mecánico.

Otro aspecto importante que un cable necesita satisfacer es un sencillo y rápido pelado del cable.

La propiedad de pelado de un cable, por ejemplo, para cableado del edificio, es una petición ampliamente demandada del mercado debido a que el pelado de un cable es una operación que el personal técnico lleva a cabo manualmente. Por esta razón, se requiere que dicha operación sea fácil y rápida de llevar a cabo por el operario, teniendo en cuenta que se lleva a cabo frecuentemente en espacios estrechos y en condiciones más bien incómodas.

Normalmente, un revestimiento de cable se fabrica de una mezcla basada en cloruro de polivinilo (PVC) y que comprende, entre otros, un plastificante. El plastificante es propenso a migrar hacia el exterior del revestimiento de PVC en la capa aislante alterando su composición. En el curso de un ensayo de envejecimiento acelerado, el solicitante ha observado que este efecto es significativo en el caso de una capa aislante sin expandir. Como consecuencia, la composición tiene propiedades eléctricas (aislantes) desequilibradas, a la vista de la naturaleza polar del plastificante, debilitamiento de las características mecánicas, y puede llevar a un envejecimiento prematuro del cable.

Resumen de la invención

El solicitante percibió que un material de poliolefina expandida podría ser ventajoso como capa aislante para un cable cuando el material de poliolefina está expandido y reticulado a la vez. La reticulación y la expansión coexistentes proporcionan un material de poliolefina con flexibilidad mejorada y facilidad de pelado sin desequilibrar las propiedades mecánicas de la capa formada entre los anteriores.

El solicitante ha observado que si se intenta expandir y reticular una poliolefina, no se puede controlar en general el grado de expansión, siendo tanto excesivo como insuficiente.

Sin embargo, en el ámbito de la presente invención, el solicitante ha encontrado que se puede obtener una capa aislante correctamente expandida y reticulada mediante un sistema de reticulación basado en silano y un agente de expansión exotérmico. La capa aislante obtenida de esta manera tiene un grado de expansión ventajoso para dar como resultado el cable con las características anteriormente mencionadas.

En particular, el solicitante ha encontrado que la capa aislante de polímero expandido/reticulado mejora la estabilidad al envejecimiento de un cable revestido.

Se cree que dicho resultado es debido al hecho de que dicha capa aislante tiene una mejor compatibilidad con respecto a los materiales del revestimiento.

1. Procedimiento para la fabricación de un cable eléctrico que comprende al menos un núcleo que comprende un conductor y un revestimiento aislante expandido y reticulado que rodea dicho conductor, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

- proporcionar un material de poliolefina, un sistema de reticulación basado en silano y un sistema de expansión que comprende al menos un agente de expansión exotérmico en una cantidad de entre 0,1% a 0,5% con respecto al peso total del material de poliolefina; -formar una mezcla con el material de poliolefina, el sistema de reticulación basado en silano y el sistema de expansión; -extrudir la mezcla sobre el conductor para formar el revestimiento aislante.

2. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el material de poliolefina se selecciona entre polietileno de baja densidad, polietileno de densidad media, polietileno de elevada densidad, polietileno lineal de baja densidad y sus mezclas con terpolímeros de propileno-dieno o copolímeros de olefina.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el sistema de reticulación basado en silano comprende al menos un silano seleccionado entre unos alquiloxi (C1-C4) silanos con al menos un doble enlace.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el sistema de reticulación basado en silano comprende al menos un peróxido.

5. Procedimiento según la reivindicación 4 en el que se selecciona al menos un peróxido entre di(tercbutilperoxipropil-(2)-benceno, peróxido de dicumilo, peróxido de ditercbutilo, peróxido de benzoílo, peróxido de tercbutilcumilo, 1,1-di(tercbutilperoxi)-3,3,5-trimetil-ciclohexano, 2,5-bis(tercbutilperoxi)-2,5-dimetillhexano, tercbutilperoxi-3,5,5-trimetilhexanoato de 2,5-bis(tercbutilperoxi)-2,5-dimetilhexino, 3,3-di(tercbutilperoxi)butirato de etilo, butyl-4,4-di(tercbutilperoxi)valerato, y tercbutilperoxibenzoato.

6. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el sistema de reticulación basado en silano comprende al menos un catalizador de reticulación.

7. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que se añade el sistema de reticulación con silano en una cantidad tal para facilitar la mezcla con entre 0,003 a 0,015 mol de silano por 100 gramos de material de poliolefina.

8. Procedimiento según la reivindicación 7 en el que se añade el sistema de reticulación con silano en una cantidad tal para facilitar la mezcla con entre 0,006 a 0,010 mol de silano por 100 gramos de material de poliolefina.

9. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el sistema de expansión comprende al menos un agente de expansión endotérmico.

10. Procedimiento según la reivindicación 9 en el que al menos un agente de expansión endotérmico está en una cantidad igual a o inferior del 20% en peso con respecto al peso total del material de poliolefina.

11. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el agente de expansión exotérmico es un azocompuesto seleccionado entre azodicarbonamida, azobisisobutironitrilo, y diazoaminobenceno.

12. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el agente de expansión exotérmico está en una cantidad de entre 0,1% a 0,5% en peso con respecto al peso total del material de poliolefina.

13. Procedimiento según la reivindicación 12 en el que el agente de expansión exotérmico está en una cantidad de entre 0,15% a 0,24% en peso con respecto al peso total del material de poliolefina.

14. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que se añade el sistema de expansión al material de poliolefina como una mezcla base que comprende material polimérico.

15. Procedimiento según la reivindicación 14 en el que el material polimérico de la mezcla base se selecciona entre un homopolímero de etileno y un copolímero de etileno.

16. Procedimiento según la reivindicación 15 en el que la mezcla base comprende una cantidad de agente de expansión de entre 1% en peso a 80% en peso con respecto al peso total del material polimérico.

17. Procedimiento según la reivindicación 16 en el que la cantidad de agente de expansión es de entre 5% en peso a 50% en peso con respecto al peso total del material polimérico.

18. Procedimiento según la reivindicación 17 en el que la cantidad de agente de expansión es de entre 10% en peso a 40% en peso con respecto al peso total del material polimérico.

19. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el sistema de expansión comprende al menos un activador.

20. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el sistema de expansión comprende al menos un agente de nucleación.

21. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que la etapa de formación de una mezcla con el material de poliolefina, el sistema de reticulación basado en silano, y el sistema de expansión se efectúa en una extrusora de husillo simple.

22. Procedimiento según la reivindicación 21 en el que la extrusora se alimenta mediante un sistema de dosificación multicomponente de tipo volumétrico.

23. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que la etapa de formación de una mezcla con el material de poliolefina, el sistema de reticulación basado en silano y el sistema de expansión está precedido por una etapa de mezcla fuera de línea del material de poliolefina, el sistema de reticulación basado en silano y el sistema de expansión.

24. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que la etapa de extrudir la mezcla se efectúa por medio de una matriz con una relación de trefilado menor de 1.

25. Cable eléctrico que comprende al menos un núcleo constituido por un conductor y un revestimiento aislante que rodea dicho conductor y en contacto entre los anteriores, consistiendo esencialmente dicho revestimiento aislante de una capa de material de poliolefina expandida reticulada con silano que tiene un grado de expansión de entre 3% a 40%.

26. Cable eléctrico según la reivindicación 25 que es un cable de voltaje bajo.

27. Cable eléctrico según la reivindicación 25 en el que el material de poliolefina se selecciona entre poliolefinas, copolímeros de olefinas, copolímeros de olefinas/ésteres insaturados, y sus mezclas.

28. Cable eléctrico según la reivindicación 27 en el que el material de poliolefina se selecciona entre polietileno de baja densidad, polietileno de densidad media, polietileno de elevada densidad, polietileno lineal de baja densidad, y sus mezclas con terpolímeros de etileno-propileno-dieno o copolímeros de olefina.

29. Cable eléctrico según la reivindicación 25 en el que el revestimiento aislante tiene un grado de expansión de entre 5% y 30%

30. Cable eléctrico según la reivindicación 25 en el que el aislante tiene un diámetro de celda promedio igual a o menor de 300 μm.

31. Cable eléctrico según la reivindicación 25 en el que una porción perimetral del revestimiento aislante expandido que entra en contacto con el conductor no se expande.

32. Cable eléctrico según la reivindicación 25 que va provisto de una capa de revestimiento, en posición radialmente externa con respecto a la capa aislante.

33. Procedimiento para mejorar la estabilidad al envejecimiento de un cable que comprende un conductor, una capa aislante y un revestimiento, en el que dicho revestimiento aislante comprende un material de poliolefina reticulado con silano que tiene un grado de expansión de entre 3% a 40%.