UNA COMPOSICIÓN AISLANTE PARA UN CABLE DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

Una composición polimérica aislante para un cable de energía eléctrica que comprende un copolímero de olefina con unidades monoméricas polares,

y un antioxidante, caracterizada en que la cantidad de unidades monoméricas polares en la composición es desde 1 hasta 40 micromoles por gramo de cantidad total de polímero en la composición, en donde dicha cantidad de unidades monoméricas polares se incorpora en la composición mediante copolimerización de dichas unidades monoméricas polares en una resina base de poliolefina ya durante su producción.

La presente invención se refiere a una composición aislante para un cable de energía eléctrica que comprende una poliolefina, un antioxidante y un copolímero polar. Además, la presente invención se refiere a un cable de energía eléctrica que comprende una capa aislante que incluye una composición según la presente invención, y al uso de un copolímero polar para mejorar la estabilidad de almacenamiento, es decir, reducir la exudación de un antioxidante, en una composición polimérica aislante.

Los cables de energía eléctrica para media tensión (de 6 a 36 kV), alta tensión (de 36 a 161 kV) y extra alta tensión (>161 kV) normalmente incluyen uno o más conductores metálicos rodeados por un material aislante como un material polimérico, tal como un polímero de etileno.

En cables de energía el conductor eléctrico habitualmente se recubre primero con un capa semiconductora interna, seguida por una capa aislante, después una capa semiconductora externa, seguida por capas protectoras al agua, si hay alguna, y en el exterior opcionalmente una capa de cubierta. Las capas del cable habitualmente se basan en diferentes tipos de polímeros de etileno.

El núcleo de un cabe de energía del tipo anterior normalmente se produce de la siguiente manera:

Se extruyen tres capas, una capa semiconductora interna, una capa aislante y una capa semiconductora externa, sobre un conductor usando un extrusor de triple cabeza. En esta construcción la capa aislante se embebe entre las capas semiconductoras como un sándwich. La capa aislante misma normalmente es una única capa. El núcleo extruido normalmente está entrecruzado.

El espesor de las diferentes capas depende del esfuerzo eléctrico al que se expone el cable. Típicamente, los valores para el espesor de una construcción de MT/AT (media y alta tensión) son como sigue: las capas semiconductoras tienen alrededor de 0,5 a 2,0 mm cada una y la capa aislante alrededor de 2 a 40 mm.

Hay muchos métodos conocidos de producir miembros aislantes para dispositivos de conducción.

El documento WO 93/04486 divulga un dispositivo eléctricamente conductor que tiene un miembro eléctricamente conductor que comprende al menos un miembro eléctricamente aislante. El miembro aislante se compone de un copolímero de etileno, y el copolímero es unimodal en oposición a multimodal.

El documento WO 97/50093 divulga un cable resistente a la arborescencia en agua que comprende una capa aislante, que comprende además un copolímero multimodal de etileno, dicho copolímero tiene una distribución amplia de comonómeros medida mediante TREF. El documento no discute el problema de descomposición prematura.

El documento WO 98/41995 divulga un cable donde los conductores están rodeados por una capa aislante que comprende una mezcla de un polietileno basado en metaloceno, que tiene una distribución estrecha de peso molecular y una distribución estrecha de comonómero.

El documento WO 01/03147 divulga una composición aislante para un cable de energía eléctrica, que comprende un copolímero multimodal de etileno obtenido mediante polimerización catalizada por coordinación de etileno, dicho copolímero multimodal de etileno incluye una fracción de copolímero de etileno seleccionada de un copolímero de etileno de bajo peso molecular y un copolímero de etileno de alto peso molecular.

Un requisito de todos los polímeros anteriormente mencionados es que deben tener estabilidad a largo plazo. Según esto, es conocido en la técnica añadir un estabilizador o mezcla de estabilizadores a las composiciones poliméricas para prolongar su vida. En particular, se añaden estabilizadores a los polímeros para protegerlos de la degradación producida por oxidación térmica, radiación UV, procesamiento y por penetración de iones metálicos, tales como iones de cobre.

Por supuesto, se apreciará que el estabilizador también debe ser compatible con la composición polimérica a la que se añade, lo que mejora, de esta manera, el rendimiento eléctrico y por tanto, la duración del cable.

Una de las principales desventajas de los estabilizadores, también conocidos como antioxidantes, es que tienen tendencia a exudar durante el almacenamiento. Por ejemplo, esto puede producir que el producto se cubra por una capa de polvo del antioxidante que los usuarios del producto ven como un problema significativo de manejo o puede afectar al rendimiento de la extrusión.

Para superar los problemas anteriores, se propuso la adición de un copolímero polar. El copolímero polar aumenta la solubilidad del antioxidante y de esta manera reduce la cantidad que se exuda. Esto se ha observado en los Sin embargo, el inconveniente principal de tal formulación es un aumento en las pérdidas eléctricas debido a valores tan δ aumentados y una incapacidad para eliminar materiales semiconductores externos especialmente diseñados (“pantallas pelables”) del aislamiento entrecruzado de una manera limpia (es decir, sin arrancar) sin el uso de herramientas mecánicas de eliminación.

Estos inconvenientes han limitado el uso de este aislamiento a construcciones de cables de media tensión unidos.

Por tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar una composición polimérica aislante para un cable de energía eléctrica que comprende un antioxidante (estabilizador) que no muestre el mismo nivel de propiedades negativas visto en el estado de la técnica, sino que, en particular, tenga un comportamiento mejorado de exudación, sin alteración significativa de las pérdidas eléctricas medidas por tan δ mientras que mantiene la capacidad de pelarse.

La presente invención se basa en el sorprendente descubrimiento de que el objeto anterior se puede alcanzar mediante una composición polimérica aislante según la reivindicación 1.

Sorprendentemente se ha encontrado que la composición aislante según la invención muestra una solubilidad mejorada del antioxidante en la composición de modo que se produce la exudación reducida del antioxidante. Al mismo tiempo, la composición tiene una adherencia suficientemente baja a capas de material polimérico adyacente de modo que se puede usar para la producción de “construcciones de cables pelables”, donde se puede eliminar una capa semiconductora de una capa aislante formada por la composición. Por último, la composición mantiene propiedades eléctricas satisfactorias, tales como pérdidas eléctricas, necesarias para su uso como material aislante.

Preferiblemente, la composición tiene una fuerza de extracción de 5 kN/m o por debajo, más preferiblemente de 4 kN/m o por debajo y aún más preferiblemente de 3 kN/m o por debajo.

La fuerza de extracción se define que es la fuerza necesaria para pelar un material polimérico semiconductor pelable como se define posteriormente de una capa aislante formada de la composición aislante, y se va a medir en muestras de placa como se describe en detalle posteriormente.

Sin embargo, está claro que las capas aislantes formadas de la composición según la invención también se pueden usar en “construcciones unidas”, es decir, en construcciones de cables en las que las capas semiconductoras se adhieren con fuerza a la capa aislante adyacente.

La cantidad de unidades monoméricas polares se expresa en micromoles por gramo de todos los componentes poliméricos contenidos en la composición. Por supuesto, en la composición, las unidades monoméricas polares se incorporarán en el esqueleto del componente polimérico que comprende la composición.

La cantidad de unidades monoméricas polares en la composición es 1-40 micromoles, preferiblemente de 5 a 40 micromoles y más preferiblemente de 10 a 40 micromoles por gramo de cantidad total de polímero en la composición.

La cantidad de unidades monoméricas polares dirigidas se copolimeriza en la resina base de poliolefina ya durante su producción.

El polímero polar en que se incorporan las unidades monoméricas polares puede ser preferiblemente un copolímero de olefinas con uno o más tipos de unidades comonoméricas que comprenden un grupo polar. Más preferiblemente, el polímero polar es un copolímero de etileno con uno o más tipos de unidades comonoméricas que comprenden un grupo polar.

Preferiblemente, como unidades monoméricas polares se pueden usar compuestos que contengan grupos hidroxilo, grupos... [Seguir leyendo]

1. Una composición polimérica aislante para un cable de energía eléctrica que comprende

un copolímero de olefina con unidades monoméricas polares,

y un antioxidante, caracterizada en que la cantidad de unidades monoméricas polares en la composición es desde 1 hasta 40 micromoles por gramo de cantidad total de polímero en la composición,

en donde dicha cantidad de unidades monoméricas polares se incorpora en la composición mediante copolimerización de dichas unidades monoméricas polares en una resina base de poliolefina ya durante su producción.

2. Composición aislante según la reivindicación 1 en donde la composición tiene una fuerza de extracción de 5 kN/m o por debajo.

3. Composición aislante según la reivindicación 1 o 2 en donde la cantidad de unidades monoméricas polares en la composición es desde 5 hasta 40 micromoles por gramo de cantidad total de polímero en la composición.

4. Composición aislante según la reivindicación 3, en donde la cantidad de unidades monoméricas polares en la composición es desde 10 hasta 40 micromoles por gramo de la cantidad total de polímero en la composición.

5. Composición aislante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el polímero con unidades monoméricas polares es un copolímero de olefina con unidades monoméricas polares, preferiblemente un copolímero de etileno, con unidades monoméricas polares.

6. Composición aislante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde las unidades monoméricas polares se seleccionan del grupo que consiste en acrilatos y metacrilatos.

7. Composición aislante según la reivindicación 6 en donde las unidades monoméricas polares se seleccionan del grupo que consiste en acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo y acetato de vinilo.

8. Composición aislante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el antioxidante es de un tipo fenólico impedido o semiimpedido y/o contiene azufre.

9. Composición aislante según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el antioxidante está presente en una cantidad desde el 0,05 hasta el 2% en peso.

10. Un cable de energía eléctrica que comprende una capa que incluye una composición aislante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Un cable de energía eléctrica según la reivindicación 10 que además comprende una capa semiconductora interna y una externa adyacentes a la capa aislante.

12. Uso de

un copolímero de olefina con unidades monoméricas polares

en una composición polimérica aislante que comprende un antioxidante de modo que la cantidad de unidades monoméricas polares es desde 1 hasta 40 micromoles por gramo de la parte polimérica total de la composición para reducir la exudación del antioxidante,

en donde dicha cantidad de unidades monoméricas polares se incorpora en la composición mediante copolimerización de dichas unidades monoméricas polares en una resina base de poliolefina ya durante su producción.