Composiciones de blindaje de cable desprendible mejoradas.

Una composición semiconductora para su uso como capa de blindaje aislante semiconductor desprendible encontacto con la superficie más exterior de una capa aislante de alambre y cable,

comprendiendo dicha composición,del 40 al 85 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora, de un polímero de basecon un peso molecular promedio en peso no superior a 200.000 y;

un sistema de aditivos modificadores de la adhesión que comprende al menos dos componentes, siendo cadauno de los componentes de dicho sistema de aditivos modificadores de la adhesión diferente de dicho polímerode base, comprendiendo dicho primer componente una cera de hidrocarburo o una cera de etileno acetato devinilo y comprendiendo dicho segundo componente una cera de amida; y

del 15 al 45 por ciento en peso, basado en el peso de la composición de resina semiconductora, de un negrode carbón conductor.

Composiciones de blindaje de cable desprendible mejoradas Campo de la invención La invención se refiere a composiciones de blindaje aislante semiconductoras para cables para transporte de energía eléctrica con un polímero de base y un sistema de aditivos modificadores de la adhesión de dos componentes. La invención también se refiere al uso de estas composiciones de blindaje aislante semiconductoras para fabricar blindajes aislantes semiconductores para su uso en cables eléctricos, cables eléctricos fabricados a partir de estas composiciones y procedimientos de fabricación de cables eléctricos a partir de estas composiciones de blindaje aislante semiconductoras. Las composiciones de blindaje aislante semiconductoras de la invención se pueden usar como blindajes aislantes desprendibles en cables para transporte de energía, principalmente con cables de voltaje medio con un voltaje de aproximadamente 5 kV hasta aproximadamente 100 kV.

Antecedentes de la invención En general, un cable para transporte de energía eléctrica aislado típico comprende uno o más conductores en un núcleo de cable que está rodeado por varias capas de materiales poliméricos que incluyen una capa de blindaje 15 semiconductor interior (blindaje de torón o conductor) , una capa aislante, una capa de blindaje semiconductor exterior (blindaje aislante) , un blindaje de cinta o alambre metálico usado como la fase de puesta a tierra y una camisa protectora. Con frecuencia, se incorporan capas adicionales dentro de esta construcción tales como materiales impermeables a la humedad. La invención se refiere a la capa de blindaje aislante semiconductor exterior, es decir, el blindaje aislante, y a cables fabricados con el blindaje aislante semiconductor exterior de acuerdo con la invención.

En general, los blindajes aislantes dieléctricos semiconductores se pueden clasificar en dos tipos distintos, siendo el primer tipo un tipo en el que el blindaje dieléctrico está unido firmemente al aislante polimérico de forma que sólo se puede desprender el blindaje dieléctrico usando una herramienta de corte que retire el blindaje dieléctrico solo con parte del aislante del cable. Este tipo de blindaje dieléctrico lo prefieren las empresas que creen que esta adhesión 25 reduce al mínimo el riesgo de avería eléctrica en la interfaz del blindaje y el aislante. El segundo tipo de blindaje dieléctrico es el blindaje dieléctrico "desprendible" en el que el blindaje dieléctrico tiene una adhesión definida, limitada, al aislante de forma que el blindaje desprendible se puede separar despegándolo de forma limpia del aislante sin eliminar nada de aislante. Las composiciones de blindaje desprendible actuales para su uso sobre materiales aislantes seleccionados de polietileno, polietilenos reticulados o una de las gomas de copolímero de etileno tales como goma de etileno-propileno (EPR) o terpolímero de etileno-propileno dieno (EPDM) se basan habitualmente en una resina de base de copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA) que se hace conductora con una cantidad y tipo adecuados de negro de carbón.

Se han descrito formulaciones de blindaje desprendible de EVA y gomas de nitrilo por Ongchin, en las patentes de EE. UU N.º 4.286.023 y 4.246.142; Burns et al. en la solicitud EP N.º 0.420.271B, Kakizaki et al. en la patente en EE.

UU. N.º 4.412.938 y Janssun, en la patente de EE. UU. N.º 4.226.823. Un problema con estas formulaciones de blindaje desprendible de EVA y goma de nitrilo es que los EVA necesarios para esta formulación tienen un contenido en acetato de vinilo relativamente alto para conseguir el nivel de adhesión deseado con la consecuencia de que las formulaciones son más gomosas de lo deseado para una extrusión a alta velocidad de un cable eléctrico comercial.

También se han propuesto aditivos de ajuste de la adhesión alternativos para su uso con EVA, por ejemplo,

hidrocarburos alifáticos cerosos (Watanabe et al. en la patente de EE. UU. N.º 4.933.107) ; polietileno de bajo peso molecular (Burns Jr., en la patente de EE. UU. N.º 4.150.193) ; aceites de silicona, gomas y copolímeros de bloque que son líquidos a temperatura ambiente (Taniguchi et al. en la patente de EE. UU. N.º 4.493.787) ; polietileno clorosulfonado, gomas de etileno-propileno, policloropreno, goma de estireno-butadieno y caucho natural. Sin embargo, los únicos aditivos de ajuste de la adhesión que parecen haber encontrado aceptación comercial han sido 45 las ceras de parafina.

La patente de EE. UU. N.º 6.284.374 de Yamazaki, et al. divulga una composición polimérica multicomponente para su uso en blindajes semiconductores desprendibles adecuados para cable y alambre aislados con poliolefina reticulada por injerto de silano/reticulación con agua. El principal componente polimérico de la composición está compuesto principalmente por un copolímero de etileno/ acetato de vinilo con un peso molecular promedio en peso 50 no inferior a 300.000.

Las patentes de EE. UU. 6.274.066 y 6.013.202 de cesión común divulgan un blindaje semiconductor desprendible fabricado a partir de un polímero de base y un aditivo modificador de la adhesión.

La solicitud de patente publicada de EE. UU. 2004/0217329A1 de Easter divulga un polímero de base de dos componentes junto con aditivos de ajuste de la adhesión.

El documento WO 2004/088674 A1 de Person divulga un blindaje semiconductor desprendible fabricado a partir de un polímero de base que es un polímero blando y un polímero duro.

Se ha propuesto el uso de aditivos de ceras de amida en un blindaje de conductor en la patente de EE. UU. N.º

6.491.849 de Easter de cesión común para mejorar las características de envejecimiento del cable eléctrico.

En la fabricación de cantidades comerciales de cable eléctrico, se consideran avances significativos en la técnica las mejoras de coste menor en composiciones poliméricas donde la composición resultante y/o el cable que emplea la composición tienen propiedades físicas o eléctricas aceptables. Esto se debe a que el entorno competitivo impone grandes demandas sobre el precio del producto, así como su comportamiento y durabilidad. Una mejora que no sólo reduzca el coste sino que mejore las propiedades se considera extremadamente significativa, ya que tiene un impacto positivo tanto en el coste como en la calidad.

Sería deseable desarrollar composiciones de blindaje aislante semiconductor desprendible más fáciles de combinar,

de menor coste. Otras propuestas requieren procedimientos de combinación más complicados o aditivos que son, en promedio, el doble de caros que los polímeros de base cuando se usan para conseguir una adhesión y/o una desprendibilidad más bajas.

Se propone un sistema de aditivos modificadores de la adhesión de dos componentes novedoso para blindajes aislantes desprendibles que proporciona resultados de adhesión notables al mismo tiempo que mejora el coste con respecto a sistemas anteriores.

Sumario de la invención La invención proporciona un material de blindaje aislante con comportamiento mejorado sin la necesidad de aditivos caros, formulaciones poliméricas complejas o negro de carbón preparado especialmente.

La invención también proporciona una composición semiconductora para su uso como capa de blindaje aislante semiconductor desprendible en contacto con la superficie exterior de una capa aislante de alambre y cable, comprendiendo la composición un polímero de base con un peso molecular de promedio en peso no superior a 200.000 y un sistema de aditivos modificadores de la adhesión que comprende al menos dos componentes, siendo cada uno de dichos componentes del sistema de aditivos modificadores de la adhesión diferente de dicho polímero de base, comprendiendo dicho primer componente una cera de hidrocarburo o una cera de etileno acetato de vinilo y

comprendiendo dicho segundo componente una cera de amida; y un negro de carbón conductor.

En realizaciones de la invención el polímero de base se selecciona del grupo que consiste en copolímeros de etileno acetato de vinilo, copolímeros de etileno acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo se selecciona de entre hidrocarburos de C1 a C6, copolímeros de etileno metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo se selecciona de entre hidrocarburos de C1 a C6 y terpolímeros de etileno acrilato de alquilo metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo se selecciona independientemente de entre hidrocarburos de C1 a C6, y mezclas de los mismos. Preferentemente el polímero de base comprende copolímero de etileno acetato de vinilo que tiene de aproximadamente el 28 % hasta aproximadamente el 40 % de acetato de vinilo.

En realizaciones preferentes de la invención... [Seguir leyendo]

1. Una composición semiconductora para su uso como capa de blindaje aislante semiconductor desprendible en contacto con la superficie más exterior de una capa aislante de alambre y cable, comprendiendo dicha composición,

del 40 al 85 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora, de un polímero de base 5 con un peso molecular promedio en peso no superior a 200.000 y;

un sistema de aditivos modificadores de la adhesión que comprende al menos dos componentes, siendo cada uno de los componentes de dicho sistema de aditivos modificadores de la adhesión diferente de dicho polímero de base, comprendiendo dicho primer componente una cera de hidrocarburo o una cera de etileno acetato de vinilo y comprendiendo dicho segundo componente una cera de amida; y

del 15 al 45 por ciento en peso, basado en el peso de la composición de resina semiconductora, de un negro de carbón conductor.

2. La composición semiconductora de la reivindicación 1 en la que el polímero de base se selecciona del grupo que consiste en copolímeros de etileno acetato de vinilo, copolímeros de etileno acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo se selecciona de entre hidrocarburos de C1 a C6, copolímeros de etileno metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo se selecciona de entre hidrocarburos de C1 a C6 y terpolímeros de etileno acrilato de alquilo metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo se selecciona independientemente de entre hidrocarburos de C1 a C6, y mezclas de los mismos.

3. La composición semiconductora de la reivindicación 2 en la que el polímero de base comprende copolímero de etileno acetato de vinilo.

4. La composición de resina semiconductora de la reivindicación 3 en la que dicho etileno acetato de vinilo tiene del 28 % al 40 % de acetato de vinilo.

5. La composición semiconductora de la reivindicación 1 en la que el primer componente del sistema de aditivos modificadores de la adhesión es una cera de etileno acetato de vinilo que tiene un contenido en acetato de vinilo de desde el 10 % hasta el 20 % de aceto de vinilo.

6. La composición semiconductora de la reivindicación 1 en la que dicha cera de amida se selecciona de entre estearamida, oleamida, erucamida, bis-estearamida de etileno, bis-oleamida de etileno, bis-erucamida de etileno, behenamida, palmitamida de oleílo, y mezclas de las mismas.

7. La composición semiconductora de la reivindicación 1 en la que dicha cera de amida es del 0, 5 al 5 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora.

8. La composición semiconductora de la reivindicación 1 en la que dicha cera de amida es del 1 al 3 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora.

9. La composición semiconductora de la reivindicación 1 en la que dicha cera de etileno acetato de vinilo es del 0, 5 al 5 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora.

10. La composición semiconductora de la reivindicación 1 en la que dicha cera de etileno acetato de vinilo es del 1 35 al 3 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora.

11. Un cable conductor que comprende:

un núcleo conductor situado en el centro,

una capa aislante exterior a dicho núcleo conductor y

una capa de blindaje aislante semiconductor desprendible en contacto con la superficie más exterior de dicha 40 capa aislante, comprendiendo dicha capa de blindaje aislante,

del 40 al 85 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora, de un polímero de base con un peso molecular promedio en peso no superior a 200.000 y;

un sistema de aditivos modificadores de la adhesión que comprende al menos dos componentes, siendo cada uno de los componentes de dicho sistema de aditivos modificadores de la adhesión diferente de dicho polímero 45 de base, comprendiendo dicho primer componente una cera de hidrocarburo o una cera de etileno acetato de vinilo y comprendiendo dicho segundo componente una cera de amida; y

del 15 al 45 por ciento en peso, basado en el peso de la composición de resina semiconductora, de un negro de carbón conductor.

12. El cable conductor de la reivindicación 11 en el que el polímero de base se selecciona del grupo que consiste en copolímeros de etileno acetato de vinilo, copolímeros de etileno acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo se selecciona de entre hidrocarburos de C1 a C6, copolímeros de etileno metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo se selecciona de entre hidrocarburos de C1 a C6 y terpolímeros de etileno acrilato de alquilo metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo se selecciona independientemente de entre hidrocarburos de C1 a C6, y mezclas de los mismos.

13. El cable conductor de la reivindicación 12 en el que el polímero de base comprende copolímero de etileno acetato de vinilo.

14. La composición de cable conductor de la reivindicación 13 en la que dicho etileno acetato de vinilo tiene del 28 % al 40 % de acetato de vinilo.

15. El cable conductor de la reivindicación 11 en la que el primer componente del sistema de aditivos modificadores de la adhesión es una cera de etileno acetato de vinilo que tiene un contenido en acetato de vinilo de desde el 10 % hasta el 20 % de aceto de vinilo.

16. El cable conductor de la reivindicación 11 en el que dicha cera de amida se selecciona de entre estearamida,

oleamida, erucamida, bis-estearamida de etileno, bis-oleamida de etileno, bis-erucamida de etileno, behenamida, 15 palmitamida de oleílo, y mezclas de las mismas.

17. El cable conductor de la reivindicación 11 en el que dicha cera de amida es del 0, 5 al 5 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora.

18. El cable conductor de la reivindicación 11 en el que dicha cera de amida es del 1 al 3 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora.

19. El cable conductor de la reivindicación 11 en el que dicha cera de etileno acetato de vinilo es del 0, 5 al 5 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora.

20. El cable conductor de la reivindicación 11 en el que dicha cera de etileno acetato de vinilo es del 1 al 3 por ciento en peso, basado en el peso de la composición semiconductora.