Composición de polímero semiconductor que comprende un copolímero polar.

Composición de polímero semiconductor, que comprende:

- un copolímero de etileno (A) que comprende unidades de comonómero de (met)acrilato de metilo,

en el que elcopolímero de etileno (A) tiene una temperatura de fusión de 80°C o inferior; y

- negro de carbón,

en el que el copolímero de etileno (A) se produce en un reactor autoclave de alta presión o en un reactor tubular conmultialimentación, y

- un polímero (B) que es un copolímero de alfa-olefina, que comprende:

* unidades de monómero de alfa-olefina (Q) seleccionadas de una alfa-olefina C2 a C10; y

* unidades de monómero (R) seleccionadas de una o más alfa-olefinas diferentes de (Q).

Composición de polímero semiconductor que comprende un copolímero polar

La presente invención se refiere a una composición de polímero semiconductor que presenta características de pelado fácilmente controlables, de manera especial para un cable eléctrico. La presente invención se refiere además a la utilización de dicha composición de polímero semiconductor y un cable eléctrico que comprende, como mínimo, una capa semiconductora que comprende dicha composición de polímero semiconductor.

Los cables eléctricos para voltajes de medios a elevados incluyen normalmente uno o más conductores rodeados por un material aislante, tal como un material polimérico, tal como un homopolímero o copolímero de etileno.

En cables eléctricos, el conductor eléctrico está normalmente recubierto primero por una capa semiconductora interna, seguida por una capa aislante, a continuación una capa semiconductora externa, seguida por capas opcionales, tales como capas de barrera al agua y en el exterior, de manera opcional, una capa de cubierta. Las capas del cable se basan normalmente en diferentes tipos de polímeros de etileno.

La capa aislante y las capas semiconductoras consisten normalmente en homopolímeros y/o copolímeros de etileno que están, de manera preferente, reticulados. El LDPE (polietileno de baja densidad, es decir, polietileno preparado mediante la polimerización radical a presión elevada) reticulado con peróxido, por ejemplo, peróxido de dicumilo, en relación con la extrusión del cable, se ha convertido en el material aislante de cable predominante. La capa semiconductora interna comprende normalmente un copolímero de etileno, tal como un copolímero de etileno y acetato de vinilo (EVA) , copolímero de etileno y metacrilato (EMA) , copolímeros de etileno y acrilato de etilo (EEA) , copolímero de etileno y acrilato de butilo (EBA) , agente de reticulación (por ejemplo, peróxido) y cantidad suficiente y tipo de negro de carbón para fabricar la composición semiconductora. La composición de la capa semiconductora externa puede diferir de la composición de la capa semiconductora interna dependiendo de si la capa semiconductora externa debe ser o no pelable. Si la capa semiconductora externa no se puede pelar, la composición utilizada puede ser del mismo tipo que la capa semiconductora interna.

Además de ser semiconductora, a menudo se desea que la capa semiconductora externa se pueda pelar de las otras capas (es decir, la capa aislante) para facilitar la unión de extremos del cable. Esta capacidad de pelado se consigue haciendo que la capa semiconductora externa sea más polar (por ejemplo, con la ayuda de un polímero polar, tal como EVA) que la capa aislante subyacente y reticulando la capa semiconductora externa.

Como ejemplo de composición pelable, se puede mencionar el documento EP-B1-0 420 271 que da a conocer una composición protectora aislante semiconductora para cables eléctricos que, en base al peso total de la composición, consiste esencialmente en (A) 40-64% en peso de un copolímero de etileno y acetato de vinilo con 27-45% de acetato de vinilo, (B) 5-30% en peso de un copolímero de acrilonitrilo y butadieno con 25-55% de acrilonitrilo, (C) 25-45% en peso de negro de carbón que tiene un área superficial de 30-60 m2/g, y (D) 0, 2-5% en peso de un agente de reticulación de peróxido orgánico. Además, la composición puede incluir el 0, 05-3% en peso de aditivos convencionales.

Una desventaja del EVA utilizado convencionalmente en capas semiconductoras es que a temperaturas elevadas, tal como durante la formación de la composición semiconductora, el EVA empieza a descomponerse y generar ácido acético a aproximadamente 150°C. Al mismo tiempo, se forman dobles enlaces en la cadena polimérica. El ácido acético, que es muy corrosivo, especialmente a temperaturas elevadas, ataca el equipo de proceso y conduce a una indeseable corrosión del mismo. Hasta cierto punto, eso se puede contrarrestar mediante la fabricación del equipo con materiales especiales resistentes a la corrosión que, sin embargo, son caros y se añaden al coste de inversión para la fabricación del cable. La liberación de ácido acético es también un factor negativo desde un punto de vista medioambiental. Además, la formación de dobles enlaces en la cadena polimérica en la generación de ácido acético puede conducir a una reticulación no deseada y a la formación de gel en esta etapa de la producción.

Otra desventaja del EVA como material para las capas semiconductoras de cables eléctricos se manifiesta por sí misma cuando se reticulan (vulcanizan) cables. La reticulación se realiza normalmente en un tubo de vulcanización, en el que la reticulación debe tener lugar tan rápidamente y de manera tan completa como sea posible. Para cables convencionales que tienen capas semiconductoras que contienen EVA, la reticulación se lleva a cabo a una temperatura máxima de aproximadamente 270 a 280°C. Se aplica una presión de gas nitrógeno de aproximadamente 8-10 bar en el tubo de vulcanización y contribuye a la prevención de los procesos de oxidación al mantener alejado el oxígeno del aire y reducir la formación de microcavidades, denominados huecos, en las capas de polímeros. Tal como se ha explicado anteriormente en relación con la formación de EVA, la temperatura elevada en la reticulación de EVA también provoca la generación de ácido acético y la formación de gel. La temperatura más elevada en la etapa de reticulación en comparación con la etapa de combinación da lugar a la correspondiente generación incrementada de ácido acético y la formación de gel. El ácido acético generado significa una pérdida de VA de la capa que contiene EVA y, probablemente relacionado con la misma, una capacidad de pelado reducida cuando se fabrican cables con una capa semiconductora externa pelable que contiene EVA. Además, el ácido acético liberado se condensa en el tubo de vulcanización junto con otras sustancias volátiles y forma un líquido viscoso pegajoso en el fondo del tubo de vulcanización. Este líquido se debe extraer del tubo de vulcanización, ya que de otro modo tiende a adherirse a la superficie del cable y a contaminar la misma. Esto implica interrupciones en la producción y una productividad menor.

Aunque las composiciones de la técnica anterior para capas semiconductoras en cables eléctricos son satisfactorias para muchas aplicaciones, siempre existe el deseo de mejorar sus características y eliminar o reducir cualquier desventaja que pueda tener.

Además, el documento WO 2005/031761 da a conocer una composición de protección aislante reticulable que comprende, como mínimo, un polímero altamente ramificado de cadena corta, como mínimo, un interpolímero de éster insaturado que es un polímero de etileno y, como mínimo, un éster insaturado, seleccionándose el éster insaturado del grupo que consiste en ésteres de vinilo, ésteres de ácido (met) acrílico y mezclas de los mismos, y negro de carbón conductor. Dicho polímero de etileno proporcionará la protección aislante formada de la composición de protección aislante con una fuerza de pelado superior a 1, 1 kN/cm a 23°C después de alm acenarse a 100°C durante dos semanas cuando se cura y una fu erza de pelado inicial no superior a 8, 4 kN/cm a 23°C. En este documento se da a conocer que las composiciones de protección aislante descritas produjeron una capacidad de procesamiento mejorada durante la extrusión del cable, una presión de cabeza y temperatura de fusión reducidas y mostraban una fuerza de pelado del aislante comparativamente baja.

Sin embargo, se sabe adicionalmente que los polímeros de éster del ácido etilenacrílico, aunque muestran un mejor perfil de degradación, es decir, empiezan a degradarse únicamente a una temperatura de 350ºC sin formar un ácido, plantean una importante dificultad para producir un polímero EM (M) A, en el que los grupos de (met) acrilato de metilo están distribuidos de manera uniforme sobre la cadena molecular. La utilización de EM (M) A convencional en capas de semiconductoras pelables conduce a fuerzas de pelado que son mucho más elevadas en comparación con la misma capa semiconductora pelable que contiene EVA, debido a la estructura en bloques de los grupos de (met) acrilato de metilo dispuestos en el polímero de EM (M) A. Los detalles sobre las diferencias estructurales en copolímeros polares de etileno se pueden encontrar en la bibliografía, por ejemplo, A. Albrecht y otros, Macromol. Chem. Phys. 2008, 209, 1909 o R.T. Chou y otros, ANTEC proceedings 2004, 1851.

Además, el EBA o el EEA no se utilizan normalmente en capas semiconductoras pelables, ya que los grupos butilo y etilo son más grandes y, consecuentemente, se... [Seguir leyendo]

1. Composición de polímero semiconductor, que comprende:

- un copolímero de etileno (A) que comprende unidades de comonómero de (met) acrilato de metilo, en el que el copolímero de etileno (A) tiene una temperatura de fusión de 80°C o inferior; y

- negro de carbón, en el que el copolímero de etileno (A) se produce en un reactor autoclave de alta presión o en un reactor tubular con multialimentación, y

- un polímero (B) que es un copolímero de alfa-olefina, que comprende:

• unidades de monómero de alfa-olefina (Q) seleccionadas de una alfa-olefina C2 a C10; y

• unidades de monómero (R) seleccionadas de una o más alfa-olefinas diferentes de (Q) .

2. Composición de polímero semiconductor, que comprende: 15

- un copolímero de etileno (A) que comprende unidades de comonómero de (met) acrilato de metilo; y

- negro de carbón, en el que el copolímero de etileno (A) se caracteriza por el hecho de que la fracción obtenida en la primera etapa de fraccionamiento (fracción 1) en el método de fraccionamiento del copolímero de etileno (A) , tal como se describe en

el presente documento, está presente en una cantidad no superior al 40% en peso en base a la cantidad total del copolímero de etileno (A) , y

-un polímero (B) que es un copolímero de alfa-olefina, que comprende:

• unidades de monómero de alfa-olefina (Q) seleccionadas de una alfa-olefina C2 a C10; y

• unidades de monómero (R) seleccionadas de una o más alfa-olefinas diferentes de (Q) . 25

3. Composición de polímero semiconductor, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el copolímero de etileno (A) tiene una temperatura de cristalización no superior a 70 °C.

4. Composición de polímero semiconductor, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el

copolímero de etileno (A) está presente en la composición en una cantidad del 20% en peso o superior y del 65% en peso o inferior, en base al peso total de la composición de polímero semiconductor.

5. Composición de polímero semiconductor, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el

copolímero de etileno (A) tiene un contenido de unidades de comonómero de (met) acrilato de metilo del 5% en peso 35 o superior, en base al peso total del copolímero de etileno (A) .

6. Composición de polímero semiconductor, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el copolímero de etileno (A) tiene un contenido de unidades de comonómero de (met) acrilato de metilo del 20% en peso o superior, en base al peso total del copolímero de etileno (A)

7. Composición de polímero semiconductor, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las unidades de monómero de alfa-olefina (Q) se seleccionan de una de las alfa-olefinas C3 a C10.

8. Composición de polímero semiconductor, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las

unidades de monómero de alfa-olefina (R) se seleccionan de una o más de las unidades de monómero de alfa-olefina C2 a C10.

9. Composición de polímero semiconductor, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un agente de reticulación. 50

10. Cable eléctrico que comprende un conductor, una capa aislante y, como mínimo, una capa semiconductora que comprende una composición de polímero semiconductor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Cable eléctrico, según la reivindicación 10, en el que la capa aislante comprende un homopolímero o copolímero 55 de etileno.

12. Utilización de una composición de polímero semiconductor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la preparación de una capa semiconductora pelable de un cable eléctrico.