UNA CAPA PARA CABLES QUE TIENE RESISTENCIA MEJORADA A EMBLANQUECIMIENTO POR TENSIÓN.

Una capa aislante para cables hecha de una composición de polipropileno que comprende a.

una resina base de polipropileno (A), que comprende un copolímero heterofásico de propileno que consiste en i. un homo- y/o copolímero de propileno como fase matriz que tiene un contenido de comonómero del 0,5 al 10% en peso, basado en la cantidad total de fase matriz de propileno, y ii. un copolímero de propileno como fase dispersa, que tiene un contenido de comonómero del 20 al 80% en peso, basado en la cantidad total de fase dispersa, y b. un polímero polar de etileno (B), en una cantidad del 10 al 50% en peso, basado en la composición total de polipropileno

La presente invención se refiere a una capa de aislamiento para cables que muestra resistencia mejorada a emblanquecimiento por tensión que mantiene buenas propiedades mecánicas y eléctricas, y que no daña el medio ambiente. Además, la presente invención se refiere a una composición, que se puede usar para la capa de aislamiento, y a un proceso para la producción de tal capa. Además, la invención también se refiere a un cable que comprende la capa inventiva.

En la actualidad, los productos poliméricos de etileno se usan como aislante en capas semiconductoras para cables de bajo, medio y alto voltaje, respectivamente, debido a la fácil procesabilidad y propiedades eléctricas beneficiosas así como a su buen comportamiento respecto a la resistencia al emblanquecimiento por tensión.

Además, en aplicaciones para cables también se usa habitualmente cloruro de polivinilo (PVC) como material aislante, normalmente en combinación con ablandadores para alcanzar la blandura deseada de los cables y que tiene buena resistencia a emblanquecimiento por tensión.

Una desventaja con el cloruro de polivinilo es la temperatura de operación restringida a 70ºC por estandarización. Esto se tiene que ver respecto al hecho de que el PVC tiene unas prestaciones mecánicas restringidas a temperaturas elevadas. Además, se tienen que añadir ablandadores al PVC para mantener un alto nivel de flexibilidad. Cantidades insuficientes de ablandadores reducen las propiedades de baja temperatura del PVC de forma significativa. Desde un punto de vista medioambiental, estos ablandadores no se consideran siempre libres de problemas, lo que hace que sea deseable eliminarlos.

Los cables que contienen capas de polietileno habitualmente se operan a 70ºC. Sin embargo, hay una necesidad de temperaturas de operación mayores, que entonces requiere entrecruzamiento del polietileno, de otra forma el polietileno se ablandaría o incluso fundiría. Por tanto, en el sector de cables, el recubrimiento que rodea el conductor habitualmente consiste en materiales de polietileno entrecruzado para dar unas prestaciones mecánicas satisfactorias, incluso a alta temperatura en uso continuo y en condiciones de sobrecarga de corriente mientras que al mismo tiempo mantienen un alto nivel de flexibilidad.

Por otra parte, una desventaja de estos productos es que los productos entrecruzados son difíciles de reciclar. Además, en algunos casos, la lámina protectora externa consiste en cloruro de polivinilo (PVC) que es difícil de separar por métodos convencionales de las poliolefinas entrecruzadas que contienen rellenos inorgánicos. Cuando el cable ha alcanzado el final de su vida operacional, se debe eliminar el cable entero y –en caso de combustión– se generan productos clorados muy tóxicos.

En el caso del curado con peróxido de los cables, la fase de entrecruzamiento misma es un factor limitante en términos de velocidad de línea. Además, al procesar tales cables por extrusión, es importante que el entrecruzamiento no se produzca hasta que la mezcla haya dejado el extrusor, ya que el entrecruzamiento prematuro o abrasado hace imposible mantener una capacidad de producción uniforme, y además la calidad del producto resultante será insatisfactoria. El entrecruzamiento o precurado en el extrusor produce la congelación y adhesión del gel polimérico a la superficie del equipo, con el consiguiente riesgo de obturación.

Por tanto, hay una necesidad para nuevas composiciones de capas que permitan una temperatura de operación mayor que los materiales de polietileno o PVC, preferiblemente una temperatura de operación de al menos 90ºC, reduzcan el fenómeno de abrasamiento permitiendo también un alta velocidad de extrusión y muestren buenas propiedades mecánicas.

El documento EP 0 893 801 A1 divulga componentes de polímeros de polipropileno adecuados como material para láminas de aislamiento. En particular divulga una composición de homopolímero cristalino de propileno o copolímero mezclado con un copolímero de etileno con una alfa-olefina que tiene una baja densidad y una alta uniformidad estructural, en particular que tiene una distribución muy homogénea de la alfa-olefina entre las moléculas de polímero. Sin embargo, el documento EP 0 893 801 A1 no divulga la posibilidad de tener una capa de polipropileno adecuada para condiciones de operación a alta temperatura, y que tenga de forma simultánea muy buenas propiedades mecánicas.

El documento EP 1 619 217 proporciona una capa de aislamiento que no daña el medio ambiente lo que permite una temperatura de operación de al menos 90ºC y de forma simultánea propiedades mecánicas mejoradas en particular alta resistencia al impacto y buena resistencia a la tracción.

Sin embargo, tal capa de polipropileno muestra una propiedad conocida como emblanquecimiento por tensión (SW, por sus siglas en inglés). Por tanto, cuando se doblan o impactan tales polímeros, la zona de doblado o impacto se vuelve de un color lechoso opaco incluso si el polímero está coloreado. Por tanto, principalmente, se añade polietileno a la composición para mejorar la resistencia a emblanquecimiento por tensión. La resistencia al emblanquecimiento por tensión también se produce incluso en composiciones de polipropileno pigmentadas. Obviamente, el emblanquecimiento por tensión es un efecto no deseado y en una aplicación de cable se produce, por ejemplo, durante el enrollado en la instalación. Cuanto menor sea la temperatura, más pronunciado se vuelve el efecto de emblanquecimiento por tensión. El efecto se ve como una potencial variable matadora a cualquier intento de introducir un concepto de polipropileno para cables de energía eléctrica.

Además, en aplicaciones de cables el agrietamiento de un cable no debe suceder cuando está enrollado o instalado en el sitio. El riesgo de agrietamiento es más pronunciado cuando se enrolla o instala a temperaturas más bajas. Usando composiciones heterofásicas de polipropileno puro se ha observado que el agrietamiento puede ocurrir cuando se enrolla a una temperatura de -20ºC o por debajo.

Por tanto, el objeto de la presente invención es proporcionar una capa para cables que comprende una composición de polipropileno en donde la composición de polipropileno muestra buenas propiedades mecánicas y eléctricas, aunque no dañe el medio ambiente y con poco o ningún emblanquecimiento por tensión y formación de grietas a baja temperatura, y por tanto la capa se puede usar como una capa aislante.

La presente invención se basa en el descubrimiento de que el objeto anterior se puede logar si una composición de polipropileno comprende un polímero polar de etileno en una cantidad suficiente.

Por tanto, la presente invención proporciona una capa aislante para cables hecha de una composición de polipropileno que comprende

a. una resina base de polipropileno (A), que comprende un copolímero heterofásico de propileno que consiste en

i. un homo-y/o copolímero de propileno como fase matriz que tiene un contenido de comonómero del 0,5 al 10% en peso, basado en la cantidad total de fase matriz de propileno, y

ii. un copolímero de propileno como fase dispersa que tiene un contenido de comonómero del 20 al 80% en peso basado en la cantidad total de fase dispersa,

y

b. un polímero polar de etileno (B), en una cantidad del 10 al 50% en peso, basado en la composición total de polipropileno.

Tal capa aislante no solo no daña el medio ambiente y se puede usar a altas temperaturas, sino que también muestra poco o ningún emblanquecimiento por tensión bajo impacto manteniendo buenas propiedades mecánicas y eléctricas. Además, se puede evitar el agrietamiento de la composición de polipropileno a bajas temperaturas.

En la presente invención la resina base de polipropileno (A) comprende el copolímero heterofásico de propileno en una cantidad del 50 al 90% en peso, más preferiblemente del 55 al 85% en peso, lo más preferiblemente del 60 al 80% en peso.

Esencialmente hay dos tipos de copolímeros heterofásicos de propileno conocidos en la técnica, es decir, copolímeros heterofásicos que comprenden un copolímero de propileno aleatorio como fase matriz (RAHECO) o copolímeros heterofásicos que tienen un homopolímero de propileno como fase matriz (HECO).

El término “homopolímero” usado aquí se refiere a polipropileno isotáctico que sustancialmente, es decir, hasta al... [Seguir leyendo]

1. Una capa aislante para cables hecha de una composición de polipropileno que comprende

a. una resina base de polipropileno (A), que comprende un copolímero heterofásico de propileno que consiste en

i. un homo-y/o copolímero de propileno como fase matriz que tiene un contenido de comonómero del 0,5 al 10% en peso, basado en la cantidad total de fase matriz de propileno, y

ii. un copolímero de propileno como fase dispersa, que tiene un contenido de comonómero del 20 al 80% en peso, basado en la cantidad total de fase dispersa, y

b. un polímero polar de etileno (B), en una cantidad del 10 al 50% en peso, basado en la composición total de polipropileno.

2. Capa aislante para cables según la reivindicación 1, en donde el copolímero de propileno del copolímero heterofásico de propileno está disperso en la fase matriz de polipropileno con un tamaño de partícula de media de menos de 1 micrómetro.

3. Capa aislante para cables según las reivindicaciones 1 o 2 en donde la cantidad de copolímero de propileno de la fase dispersa del copolímero heterofásico de propileno es desde el 10 hasta el 50% en peso.

4. Capa aislante para cables según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el polímero polar de etileno (B) comprende comonómeros polares de acrilatos de alquilo de C1 a C6, metacrilatos de alquilo de C1 a C6, ácidos acrílicos, ácidos metacrílicos y acetato de vinilo o una mezcla de los mismos.

5. Capa aislante para cables según la reivindicación 4 en donde el contenido de comonómeros del copolímero polar de etileno (B) es desde el 2 hasta el 40% en peso, basado en copolímero polar de etileno (B) total.

6. Capa aislante para cables según las reivindicaciones 4 o 5 en donde el comonómero del polímero polar de etileno (B) es un acrilato de alquilo C1 a C4 o acetato de vinilo.

7. Capa aislante para cables según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la composición de polipropileno tiene una intensidad de emblanquecimiento por tensión de igual a o menos de 3 en una prueba de doblado de tres puntos.

8. Capa aislante para cables según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la composición de polipropileno tiene una intensidad de emblanquecimiento por tensión de igual a o menos de 3 a una temperatura de -40ºC en una prueba de doblado en frío (EN 60811-1-4).

9. Capa aislante para cables según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la composición de polipropileno no muestra formación de grietas a una temperatura de -40ºC en una prueba de doblado en frío.

10. Capa aislante para cables según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la composición de polipropileno tiene un módulo elástico desde 100 hasta 1000 MPa (ISO 527-3).

11. Capa aislante para cables según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la composición de polipropileno tiene una deformación de fluencia por encima del 20% (ISO 527-3).

12. Capa aislante para cables según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde la composición de polipropileno tiene un pico máximo de temperatura de fusión por encima de 135ºC (DSC, ISO 3146).

13. Un proceso para producir una capa aislante para un cable en donde una composición de polipropileno que comprende

a. una resina base de polipropileno (A), que comprende un copolímero heterofásico de propileno que consiste en

i. un homo-y/o copolímero de propileno como fase matriz que tiene un contenido de comonómero del 0,5 al 10% en peso, basado en la cantidad total de fase matriz de propileno, y

ii. un copolímero de propileno como fase dispersa, que tiene un contenido de comonómero del 20 al 80% en peso, basado en la cantidad total de fase dispersa, y

b. un polímero polar de etileno (B), en una cantidad del 10 al 50% en peso, basado en la composición total de polipropileno

se forma en una capa de dicho cable. 5

14. Una composición de polipropileno que comprende

a. una resina base de polipropileno (A), que comprende un copolímero heterofásico de propileno que

consiste en 10

i. un homo-y/o copolímero de propileno como fase matriz que tiene un contenido de comonómero del 0,5 al 10% en peso, basado en la cantidad total de fase matriz de propileno, y

ii. un copolímero de propileno como fase dispersa, que tiene un contenido de comonómero del 20 al 15 80% en peso, basado en la cantidad total de fase dispersa, y

b. un polímero polar de etileno (B), en una cantidad del 10 al 50% en peso, basado en la composición total de polipropileno.

20 15. Uso de una composición de polipropileno según la reivindicación 14 para la producción de capas para cables.

16. Uso de una capa aislante según las reivindicaciones 1 a 12 para la producción de cables.

17. Un cable que comprende una capa aislante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 12.