ES2288571T3 - Procedimiento para producir una capa de recubrimiento hecho de un material expandible y reticulable en un cable. - Google Patents

Procedimiento para producir una capa de recubrimiento hecho de un material expandible y reticulable en un cable. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la producción de un cable (1, 101), que incluye: - por lo menos un elemento de reflexión (2); y - una capa de recubrimiento expandida y reticulada (5) en una posición radialmente externa respecto dicho por lo menos un elemento de transmisión (2), comprendiendo dicha capa de recubrimiento (5) una composición que incluye un material polimérico expandible y reticulable; comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas de a) extrusionar dicha composición; b) formar una capa de recubrimiento hecho de un material polimérico expandible y reticulable con la composición así extrusionada; c) expandir dicha capa de recubrimiento hecha del material polimérico expandible y reticulable; y d) reticular dicha capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable; caracterizado por el hecho de que dichas etapas de expansión que reticulación c) y d) se realizan mediante el calentamiento de dicha capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable a la presión atmosférica mediante un fluido de calentamiento.

Description

Procedimiento para producir una capa de recubrimiento hecho de un material expandible y reticulable en un cable.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de un cable, que incluye:
- por lo menos un elemento de transmisión; y
- una capa de recubrimiento expandida y reticulada en una posición radialmente externa respecto a dichos por lo menos un elemento de transmisión, comprendiendo dicha capa de recubrimiento una composición que incluye un material polimérico expandible y reticulable.
El elemento de transmisión puede ser, por ejemplo un elemento de transmisión de energía eléctrica, u opcionalmente también de señales ópticas.
En la presente descripción y en las reivindicaciones posteriores, el término "elemento de transmisión de energía eléctrica" se usa para indicar cualquier elemento capaz de transmitir energía eléctrica, tal como por ejemplo un elemento conductor metálico.
En la presente descripción y en las reivindicaciones posteriores, el término "elemento de transmisión eléctrico y óptico mezclado" se usa para indicar cualquier elemento capaz de transmitir energía eléctrica y señales ópticas, tal como un elemento de transmisión que comprende por lo menos un conductor metálico y por lo menos una fibra óptica.
Dependiendo de la naturaleza del elemento de transmisión, además de lo anterior, el cable también puede comprender por lo menos un elemento de aislamiento eléctrico o, respectivamente, dos elementos respectivos, uno de los cuales es un elemento de aislamiento eléctrico y uno es un elemento de contención (tal como un tubo, una funda, una microfunda, un núcleo ranurado o una cinta) dispuesto en una posición radialmente externa respecto al correspondiente elemento de transmisión.
En la presente descripción y en las reivindicaciones posteriores, la expresión "material polimérico expandido" se usa para indicar un material polimérico que tiene un porcentaje predeterminado de llamado espacio "libre" en el interior del material, es decir, un espacio no ocupado por el material polimérico, sino por gas o aire. Para los propósitos de la presente descripción, este porcentaje del espacio libre es típicamente mayor del 5% aproximadamente del volumen total del material polimérico.
De una manera análoga, en la presente descripción y en las reivindicaciones posteriores, la expresión "material polimérico expandible" se usa para indicar un material polimérico adecuado que, cuando está expandido, cambia en un material polimérico expandido tal como se ha definido anteriormente.
Respecto a las maneras mediante las cuales el procedimiento de expansión de un material polimérico de este tipo se expande, se hace referencia a la solicitud de patente WO 98/52197 a nombre del solicitante.
En la presente descripción y en las reivindicaciones posteriores, la expresión "material polimérico reticulado" se usa para indicar un material polimérico adecuado que tiene las características fisicoquímicas y mecánicas típicas de los elastómeros después de la reticulación.
En la misma manera, en la presente descripción y en las reivindicaciones posteriores, la expresión "material reticulable polimérico" se usa para indicar un material polimérico no reticulado capaz de adquirir las características fisicoquímicas y mecánicas típicas citadas anteriormente de los elastómeros después de la reticulación.
La figura 1 muestra esquemáticamente un cable 1 para transportar o distribuir energía eléctrica del llamado tipo de baja tensión (donde baja tensión indica una tensión menor que 1 kV aproximadamente), que comprende, empezando desde la oposición radialmente más interna hacia el exterior, un elemento de transmisión de energía eléctrica, tal como por ejemplo un elemento conductor 2, y una capa de aislamiento que consiste en una capa de recubrimiento expandible reticulada 5. Una funda fina, indicada mediante la referencia numérica 10 en la figura 1, se puede colocar opcionalmente en una posición radialmente externa respecto a la capa de recubrimiento expandida y reticulada 5.
También se puede prever una capa de recubrimiento expandible y reticulada en cables del llamado tipo de media y alta tensión (donde la media y alta tensión indican respectivamente, una tensión comprendida entre 1 kV y 30 kV aproximadamente y una tensión mayor que 30 kV aproximadamente), de la cual se muestra esquemáticamente en la figura 2 una posible realización.
En la siguiente descripción, los elementos del cable que son estructural y funcionalmente equivalentes a los representados previamente con referencia al cable 1 para transportar energía eléctrica de baja tensión representaba la figura 1 se indicarán con las mismas referencias numéricas y no se describirán otra vez.
La figura 2 muestra un cable, indicador general mediante la referencia numérica 101, para transportar o distribuir energía eléctrica de media tensión, cuyo cable comprende una capa de recubrimiento semiconductora expandida y reticulada 5 dispuesta en una posición realmente externa respecto a una estructura de cable semiacabado indicada general mediante la referencia numérica 9 en la figura citada anteriormente.
La estructura de cable semiacabado 9 del presente tarda en la figura 2 incluye, en particular, además de un elemento conductor 2 y una capa semiconductora compacta interna 3, una capa de aislamiento eléctrico 8 y una capa semiconductora compacta externa 6, tal como por ejemplo se describe en la patente US 6.455.769 a nombre del solicitante.
En la presente descripción y en las reivindicaciones posteriores, el término "capas semiconductora compacta" se usa para indicar una capa hecha de un material semiconductor no expandido, es decir, que tiene un grado de expansión substancialmente igual a cero.
Además, una pantalla metálica 7, usualmente hecha de aluminio o plomo, que consiste en un tubo continuo o en una cinta metálica conformada según una forma tubular y soldada o sellada para asegurar la hermeticidad, está dispuesta en una posición radialmente externa respecto a la capa de recubrimiento expandida y reticulada 5.
Tal como es conocido, en esta y en otras aplicaciones en las cuales se usa una pantalla metálica, la presencia de la capa expandida y reticulada permite absorber de una forma elástica y uniforme la expansión radial y las fuerzas de contracción que sufren las diferentes capas del cable debido a los ciclos térmicos a los cuales está sometido el cable, preservando así la pantalla metálica de deformaciones o de rupturas durante su uso.
El cable 101 representado la figura 2, la capa de recubrimiento expandida y reticulada 5 actúa no solamente como una capa de absorción elástica, sino también como una capa semiconductora. Para impartir propiedades semiconductoras al material polimérico que constituye la capa de recubrimiento expandida y reticulada 5 se utilizan productos conocidos en la técnica para la preparación de composiciones poliméricas semiconductoras. En particular, se podré usar un negro de carbón electroconductor, tal como por ejemplo negro de acetileno electroconductor o negro de horno y similares.
Finalmente, otra vez con referencia la figura 2, también se prevé una funda externa 10 en una posición realmente externa respecto a la pantalla metálica 7.
Por propósitos de ilustración, el conductor eléctrico 2 puede tener un diámetro comprendido entre 2 y 30 milímetros, la capa semiconductora compacta interna 3 puede tener un espesor comprendido entre 0,1 a 3 milímetros aproximadamente, la capa de aislamiento eléctrico 8 puede tener un espesor comprendido entre 3,5 y 25 mm aproximadamente y la capa semiconductora compacta externa 6 poder tener un espesor comprendido entre 0,1 y 0,5 mm aproximadamente, de manera que en la estructura del cable semiacabado 9 puede tener un diámetro comprendido entre 5,7 y 58,5 mm aproximadamente.
Se conocen otras realizaciones de cables para transportar o distribuir energía eléctrica de media o alta tensión, cuyos cables son completamente análogos a la realización representada en la figura 2, con la excepción de que la capa semiconductora compacta externa 6 está ausente en estas realizaciones.
La presente invención también se refiere a cables provistos de una pluralidad de elementos de transmisión tal como se han definido anteriormente, conocidos en el campo con los términos de "cable bipolar", "cable tripolar" y "cable multipolar" dependiendo del número de elementos de transmisión incorporados en el mismo (en los casos mencionados en número de dos, tres o más, respectivamente).
Según estas definiciones, la presente invención se refiere a cualquier número y tipo de elementos de transmisión, es decir no solamente a cables eléctricos unipolares, bipolares, etc. para transportar los distribuye energía, sino también a cables del tipo mixto de energía y telecomunicaciones que comprenden, además de por lo menos un elemento de transmisión de energía eléctrica, por lo menos una fibra óptica o un manojo de fibras ópticas.
Técnica anterior
Se conocen procedimientos para la producción de cables que consisten esencialmente en por lo menos un elemento de transmisión eléctrica y una capa de recubrimiento expandida y reticulada en una posición radialmente externa respecto a dicho por lo menos un elemento de transmisión.
Así, por ejemplo, la patente US 6.455.769 a nombre del solicitante, describe cables eléctricos - y los respectivos procedimientos de fabricación - que comprenden, empezando desde la posición radialmente más interna hacia el exterior, un conductor, una capa semiconductora compacta interna, una capa de aislamiento, una capa semiconductora compacta externa, una capa semiconductora expandida, una pantalla metálica y una funda externa.
La capa semiconductora expandida puede estar hecho de un material reticulable. En este último caso, según la descripción de la patente US 6.455.769 citado anteriormente, la expansión del material polimérico semiconductor expandible reticulable diseñado para constituir la capa de recubrimiento semiconductora expandida y reticulada se realiza normalmente durante la etapa de extrusión de la misma alrededor de una estructura de cable semiacabado que comprende el conductor, la capa semiconductora compacta interna, la capa de aislamiento y la capa semiconductora compacta externa citadas anteriormente. La expansión se produce de manera química, mediante la adición de un agente de expansión adecuado, es decir, un agente capaz de desarrollar un gas bajo unas condiciones específicas de presión y temperatura, o físicamente, mediante la inyección a alta presión de gas directamente al cilindro de extrusión. Respecto la reticulación, ésta se realiza - después de las etapas de extrusión y expansión - sobre una línea de catenaria bajo presión mediante calentamiento en presencia de un iniciador radical, tal como por ejemplo un peróxido orgánico.
En la línea de catenaria, la cual, tal como es conocido, consiste esencialmente en conductos de reticulación largo, se realiza el proceso de reticulación mediante vapor o gas inerte presurizado.
La necesidad de mantener una condición de presión mayor que la presión atmosférica provoca la necesidad de utilizar aparatos complejos y caros, tales como, por ejemplo, las líneas de catenaria citadas anteriormente, sobre los costes de mantenimiento y funcionamiento de estos aparatos y sobre los costes de producción totales del cable. Además, el procedimiento de producción descrito en la patente US 6.455.769 implica unos tiempos de producción excesivamente largos, ya que por lo menos una porción de la línea de catenaria, normalmente una porción que tiene una extensión igual a la mitad de su longitud total, está pensada que enfríe bajo presión la capa de recubrimiento expandida y reticulada para evitar que burbujas de gas debidas al proceso de expansión interfieran con el proceso de reticulación, evitando así un desarrollo adecuado de este último.
Descripción de la invención
El solicitante ha encontrado que es posible superar los inconvenientes de la técnica anterior de la capa de recubrimiento expandible y reticulable a presión atmosférica mediante un fluido de calentamiento adecuado.
La adopción de una condición operativa de presión atmosférica simplifica el funcionamiento del procedimiento para la producción del cable, y permite una reducción ventajosa en costes y tiempos respecto a los costes y tiempos requeridos mediante los procedimientos de producción de la técnica anterior, tales como aquellos realizados mediante líneas de catenaria los aparatos conocidos que funcionan bajo presión.
Según un primer aspecto de la misma, la presente invención, por lo tanto, se refiere a un procedimiento para la producción de un cable, que incluye:
- por lo menos un elemento de reflexión; y
- una capa de recubrimiento expandida y reticulada en una posición radialmente externa respecto dicho por lo menos un elemento de transmisión, comprendiendo dicha capa de recubrimiento una composición que incluye un material polimérico expandible y reticulable;
comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas de
a) extrusionar dicha composición;
b) formar una capa de recubrimiento hecho de un material polimérico expandible y reticulable con la composición así extrusionada;
c) expandir dicha capa de recubrimiento hecha del material polimérico expandible y reticulable; y
d) reticular dicha capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable;
caracterizado por el hecho de que dichas etapas de expansión que reticulación c) y d) se realizan mediante el calentamiento de dicha capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable a la presión atmosférica mediante un fluido de calentamiento.
Gracias a estas características, en particular gracias al hecho de operar a la presión atmosférica, el procedimiento de la invención permite conseguir el ahorro ventajoso citado anteriormente en los costes y tiempos de producción del cable, mientras se realiza al mismo tiempo unos procesos de expansión y de reticulación más efectivos de la capa de recubrimiento hecho de material polimérico expandible y reticulable. Ajustando de manera adecuada la temperatura del fluido de calentamiento, de hecho, se puede completar ventajosamente la expansión y la reticulación de la capa de recubrimiento para que no interfieran entre sí.
En otras palabras, por un lado, es ventajosamente posible evitar que la expansión empiece demasiado antes que la reticulación, con la consiguiente formación de burbujas de gas, las cuales, si están incorporadas en el interior de la capa de recubrimiento, tienen una influencia negativa sobre la calidad del cable. Al mismo tiempo, por otro lado, es ventajosamente posible evitar que la reticulación empiece demasiado antes que la expansión, con la consiguiente detención temprana del proceso de expansión y la consiguiente expansión insuficiente.
La posibilidad citada anteriormente de optimizar el desarrollo de los procesos de expansión que reticulación mediante el efecto del calentamiento a la presión atmosférica también permite - según una realización preferida del procedimiento de la invención, escrito en mayor detalle a continuación - enfriar el cable obtenido hasta aquí tal como se ha descrito anteriormente a la presión atmosférica, con el consiguiente ventajoso ahorro adicional en los costes de producción respecto a los costes asociados con la etapa de enfriamiento bajo presión, cuyos costes han de ser soportados cuando se realizan los procedimientos de la técnica anterior.
Preferiblemente, el calentamiento de la capa de recubrimiento se realiza en un horno en el cual el cable provisto de la capa de recubrimiento hecho de material polimérico expandible y reticulable se suministra a una velocidad de alimentación adecuada. Siendo la temperatura de calentamiento igual, ajustando de manera adecuada la velocidad de alimentación del cable provisto de la capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable en el horno, la expansión y la reticulación de este recubrimiento se pueden completar ventajosamente para que no interfieran entre sí.
Según una realización, el procedimiento se realiza de una manera substancialmente continua, es decir de tal manera que entre las diferentes etapas del proceso de producción total del cable no hay almacenamientos intermedios de productos semiacabados, para producir de manera continua cable provisto de una capa de recubrimiento expandida y reticulada que tiene una longitud indefinida en una única línea de producción.
Preferiblemente, el fluido de calentamiento está sometido a una circulación forzada. Gracias a una acción de calentamiento mejorada asegurada por el fluido de calentamiento sometido una circulación forzada, es ventajosamente posible mejorar más la efectividad de los procesos de expansión y reticulación citados anteriormente.
Según una realización preferida de la invención, el fluido de calentamiento citado anteriormente se somete una circulación forzada a una velocidad comprendida entre aproximadamente 2 y aproximadamente 80 m/s y, todavía más preferiblemente, a una velocidad de aproximadamente 40 m/s.
Dentro de este intervalo preferido de valores, el fluido de calentamiento está sometido a un flujo turbulento, que permite ventajosamente una acción de calentamiento más efectiva de la capa de recubrimiento hecha de un material polimérico expandible y reticulable.
Según una realización preferida de la invención, las etapas de expansión de reticulación citadas anteriormente de la capa de recubrimiento hecho de material polimérico expandible y reticulable se realizan calentando esta capa a una temperatura comprendida entre aproximadamente 120ºC y aproximadamente 400ºC y, todavía más preferiblemente, entre aproximadamente 250ºC y aproximadamente 350ºC.
De esta manera, se asegura ventajosamente un equilibrio óptimo entre el transcurso de la expansión y el transcurso de la reticulación, es decir, tal que los gases producidos por la expansión no evitan una progresión de la reticulación y tal que esta última, a su vez, no evita el desarrollo adecuado y completo de la expansión.
Preferiblemente, el fluido de calentamiento se selecciona entre el grupo que comprende: aire, gases inertes. Todavía más preferiblemente, el fluido de calentamiento es nitrógeno.
Preferiblemente, la composición citada anteriormente de la capa de recubrimiento hecho de material polimérico expandible y reticulable comprende por lo menos un agente de expansión y/o por lo menos un agente de reticulación.
Preferiblemente, la composición citada anteriormente de la capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable comprende una pluralidad de agentes de expansión y/o una pluralidad de agentes de reticulación. De esta manera, también se aumenta la posibilidad de controlar la expansión y la reticulación de la capa de recubrimiento de una manera óptima.
Según una realización preferida de la invención, dicho por lo menos un agente de expansión y dicho por lo menos un agente de reticulación tienen respectivas temperaturas de descomposición que difieren entre sí como máximo 50ºC aproximadamente.
Cuando la diferencia entre las temperaturas de descomposición del agente de expansión y del agente de reticulación están confinadas dentro de estos valores del intervalo preferido, el equilibrio citado anteriormente el tren transcurso de la expansión y el transcurso de la reticulación se mejora aún más.
Preferiblemente, dicho por lo menos un agente de expansión y dicho por lo menos un agente de reticulación tienen respectivas temperaturas de descomposición que difieren entre sí como máximo 30ºC aproximadamente.
Preferiblemente, dicho por lo menos un agente de reticulación se selecciona entre el grupo que comprende: peróxidos orgánicos y azufre. Todavía más preferiblemente, dicho por lo menos un agente de reticulación se selecciona entre el grupo que comprende: 2,5-dimetil-2,5-bis-(ter-butilperoxi) hexano, 2,5-dimetil-2,5-bis-(ter-butilperoxi) hexino-3-di-ter-butilperóxido, bis-(ter-butilperoxiisopropil) benzeno, ter-butilcumilperóxido, dicumilperóxido, 4,4'-di-ter-butilperoxi-n-butilvalerato, ter-butilperoxi-3,5,5-trimetilhexanoato, 1,1-di-ter-butilperoxi-3,3,5-trimetilciclohexano, ter-butilperoxibenzoato, dibenzoil peróxido, bis-(2,4-diclorobenzoil) peróxido, bis-(p-clorobenzoil) peróxido, 2,2-di-ter-butilperoxibutano, etil-3,3-di-ter-butilperoxibutirato, 2,2'-azo-di-(2-acetoxipropano).
Preferiblemente, dicho por lo menos un agente de expansión se selecciona entre el grupo que comprende: oxidibenzil sulfonhidrazido, azodicarbamida, paratolueno sulfonilhidracido, mezclas de ácidos orgánicos, tales como por ejemplo ácido cítrico, con carbonatos y/o bicarbonatos, tales como bicarbonato de sodio, y similares.
El material polimérico expandible se selecciona preferiblemente entre el grupo que comprende: poliolefinas, copolímeros de diferentes olefinas, copolímeros de olefina/éster insaturados, poliésteres, policarbonatos, polysulfonas, resinas fenólicas, resinas ureicas, y mezclas de los mismos.
Todavía más preferiblemente, el material polimérico expandible entre el grupo que comprende: polietileno (PE), PE de baja densidad (LDPE), PE de media densidad (MDPE), PE de alta densidad (HDPE) y PE de baja densidad lineal (LLDPE); polipropileno (PP); copolímeros elastoméricos de etileno-propileno (EPM) o terpolímeros de etileno-propileno-dieno (EPDM); caucho natural; caucho butílico; copolímeros de etileno/éster de vinilo, tales como por ejemplo etileno/acetato de vinilo (EVA); copolímeros de etileno/acrilato, en particular etileno/metil acrilato (EMA), etileno/etil acrilato (EEA), etileno/butil acrilato (EBA); copolímeros termoplásticos etileno/alfa-olefina; poliestireno; resinas de acrilonitrilo/butadieno/estireno (ABS); polímeros halogenados, in particular cloruro de polivinilo (PVC); poliuretano (PUR); poliamidas; poliésteres aromáticos, tales como tereftalato de polietileno (PET) o, tereftalato de polibutileno (PBT); y copolímeros de los mismos o mezclas mecánicas de los mismos.
Preferiblemente, el procedimiento de la invención comprende la etapa adicional de refrigerar el cable provisto de una capa de recubrimiento expandida y reticulada.
Todavía más preferiblemente, esta refrigeración se realiza mediante un fluido de refrigeración, tal como aire a temperatura ambiente.
Preferiblemente, el espesor de la capa de recubrimiento expandida y reticulada está comprendido entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 3 mm y, todavía más preferiblemente, es igual a aproximadamente 0,8 mm para un cable eléctrico de media tensión y para un cable del tipo mixto de energía y telecomunicaciones, y está comprendido preferiblemente entre 1 y 1,5 mm aproximadamente para un cable eléctrico de alta tensión.
Respecto a estos valores del espesor preferidos de la capa de recubrimiento expandida y reticulada, es ventajosamente posible refrigerar el cable provisto de una capa de recubrimiento expandida y reticulada en un corto periodo de tiempo, contribuye a disminuir el tiempo de producción total del cable.
Según una realización preferida, particularmente adecuada en el caso de cables para transportar o distribuir energía del tipo eléctrico de media o alta tensión, el procedimiento de la invención también comprende la etapa de proporcionar el cable provisto de una capa de recubrimiento expandida y reticulada con una pantalla metálica. En este caso, la capa de recubrimiento expandida y reticulada está interpuesta entre la estructura de cable semiacabado tal como se definió anteriormente y esta pantalla metálica, actuando dicha etapa opcionalmente también como capa semiconductora externa, de una manera análoga con la descripción hecha con referencia al cable de la figura 2.
La presencia de la pantalla metálica constituye ventajosamente una barrera radial contra la penetración de agua, crea un campo eléctrico radial uniforme en el interior del cable, y al mismo tiempo anula el campo eléctrico fuera del cable, haciendo estas características a la pantalla particularmente adecuada para cables de media y alta tensión.
Todavía más preferiblemente, el procedimiento de la invención comprende una etapa adicional de recubrimiento de la pantalla metálica con una funda externa, con una acción de protección ventajosa particularmente pensada para proteger el cable de paños durante su transporte o su colocación.
Preferiblemente, el procedimiento de la invención comprende una etapa adicional de recubrimiento de la pantalla metálica con una capa de material polimérico expandido, realizando dicha capa de material polimérico expandido del proporcional al cable una resistencia mecánica óptima contra impactos accidentales, tal como se describe en el documento EP-A-0 981 812 a nombre del mismo solicitante.
Breve descripción de los dibujos
Características y ventajas adicionales de la invención se harán más fácilmente evidentes a partir de la descripción de algunas realizaciones ilustrativas de un procedimiento para producir un cable según la invención, realizada a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales, por propósitos ilustrativos y no limitativos, se muestra una planta para realizar dicho procedimiento. En los dibujos:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un cable eléctrico de baja tensión obtenido según el procedimiento para producir un cable de la presente invención;
- la figura 2 es una vista en perspectiva de un cable eléctrico de media tensión obtenido según el procedimiento para producir un cable de la presente invención;
- la figura 3 es una vista en sección transversal longitudinal parcial de una planta diseñada para realizar el procedimiento para producir un cable de la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Con referencia la figura 3, el procedimiento para producir un cable de la presente invención se indica en general con la referencia numérica 15, incluyendo dicho cable:
- por lo menos un elemento de transmisión; y
- una capa de recubrimiento expandida y reticulada en una posición radialmente externa respecto a dichos por lo menos un elemento de transmisión, comprendiendo dicha capa de recubrimiento una composición que incluye un material polimérico expandible y reticulable.
Por propósitos ilustrativos, se al hacer referencia a la producción de un cable eléctrico de media tensión tal como el cable representado la figura 2, habrá una estructura de cable semiacabado 9 que entran la planta 15, comprendiendo la estructura 9 en particular un elemento de transmisión que incluye un conductor eléctrico 2, que consiste por ejemplo en un conductor de cobre, una capa semiconductora compacta interna 3, una capa de aislamiento eléctrico 8 y una capa semiconductora compacta externa 6.
La capa semiconductora compacta interna 3 está hecha, por ejemplo, de un copolímero elastomérico de etileno-propileno (EPR) que contienen negro de carbón, y la capa de aislamiento eléctrico 8 está hecha, por ejemplo, de EPR.
Por otro lado, habrá un producto de cable 11 que sale de la planta 15, comprendiendo el producto de cable 11, en una posición realmente externa respecto al elemento conductor 2, una capa de recubrimiento expandida y reticulada 5. En mayor detalle, con referencia a la realización del cable 101 de la figura 2, el producto de cable 11 comprende en particular una capa de recubrimiento expandida y reticulada 5 que tiene una naturaleza semiconductora y la estructura de cable semiacabado 9, estando dispuesta la capa de recubrimiento expandida y reticulada 5 en una posición radicalmente externa respecto a la estructura de cable semiacabado 9.
Aunque es hecho referencia a la producción de un cable eléctrico de media tensión tal como el cable de la figura 2, el procedimiento de la invención realizado mediante la planta 15 representada en la figura 3 es capaz de producir de una manera análoga cualquier cable acabado producto de cable 11 que comprende una capa de recubrimiento expandida y reticulada 5, independientemente de la naturaleza de la estructura de cable semiacabado 9 que entre la planta 15. Por propósitos ilustrativos, el procedimiento de la invención permite producir un cable eléctrico de baja tensión, tal como por ejemplo el cable de la figura 1, y un cable eléctrico de alta tensión, no representado, y un cable mixto eléctrico y óptico, tampoco representado.
Con referencia a la figura 3, la planta 15 comprende un aparato de extrusión 16, un aparato de expansión y reticulación 17 y un dispositivo de refrigeración de aire 18.
El aparato de extrusión 16 comprende un extrusor 19 y un cabeza de extrusión 20 soportados mediante un marco de soporte 21. Una cavidad longitudinal diseñada para recibir la estructura de cable semiacabado 9 está definida de manera coaxial en el cabeza de extrusión 20 a lo largo de una dirección de extrusión E-E.
El aparato de extrusión y reticulación 17 está dispuesto después del aparato de extrusión 16 y, preferiblemente, está dispuesto a lo largo de la misma dirección de extrusión E-E para mover la estructura de cables semiacabado 9 a lo largo de una única dirección de transporte A-A, a una velocidad de transporte predeterminada, en toda la línea de producción del cable 101 mediante medios de desplazamiento adecuados, tales como por ejemplo medios de tracción y empuje dispuestos, respectivamente, después y antes de la planta 15, que son convencionales por sí mismos y no están representados.
El aparato de expansión y reticulación 17 representado la figura 3 comprende un horno 22 con circulación forzada de aire caliente soportado por un marco 23 y provisto de una cavidad longitudinal 24 diseñada para recibir la estructura de cable semiacabado 9 recubierta con una capa de recubrimiento 5 de materia polimérico expandible y reticulable. Este tipo de horno está comercialmente disponible por parte de Colmec.
En una primera porción del horno 22, en una posición próxima al aparato de extrusión 16, el horno 22 está provisto de medios de ventilación, incluyendo por ejemplo una pluralidad de ventiladores de aire caliente, todos indicados mediante la referencia numérica 25. En la figura 3, los ventiladores 25 son tres y están alternados de manera angular 120º entre sí y están montados y una manera en voladizo respecto al horno 22 de una manera inclinada, para formar un ángulo predeterminado con el eje longitudinal del horno. De esta manera, a través de los ventiladores 25 en el aire caliente se suministra en una duración que coincide con la dirección de transporte A-A de la estructura de cable semiacabado 9 recubierta con la capa de recubrimiento 5 hecha de un material polimérico expandible y reticulable.
El dispositivo de refrigeración del aire 18 citado anteriormente está dispuesto después del aparato de expansión y reticulación 17, está soportado mediante un marco 26 y está alineado con la dirección de transporte A-A. Una cavidad longitudinal 27 diseñada para recibir el producto de cable 11 está definido de manera coaxial en el dispositivo de refrigeración 18. El diámetro de la cavidad longitudinal 27 es substancialmente igual al diámetro de la cavidad 24 del horno 22.
Con referencia al aparato descrito anteriormente, para describir aún más la invención, se proporciona a continuación un ejemplo ilustrativo de una realización preferida del procedimiento según la invención para producir cable incluye por lo menos un elemento de transmisión, tal como el cable eléctrico de media tensión 101 de la figura 2.
Ejemplo 1
Según una primera etapa del procedimiento de la invención, se extrusionó mediante el extrusor 19 una composición que incluye un material polimérico expandible y reticulable, por propósitos de ilustración la composición mostrada en la tabla I (en partes en peso por 100 partes en peso de polímero de base, phr).
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 1
1 
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Más específicamente, los componentes de la mezcla indicados en la tabla I en un mezclador cerrado Banbury
(1,2 l de volumen de trabajo) cargando en primer lugar el polímero de base, a continuación, después de un breve período de procesamiento, el negro de carbón y los otros aditivos menos volátiles, en otras palabras, todos los aditivos de la tabla I con la excepción de la gente de reticulación (dicumilperóxido) y los agentes de expansión (azodicarbamido y oxidibenzil sulfonhidracido).
La mezcla se realizó durante aproximadamente 6 minutos aproximadamente 150ºC. Al final de la mezcla, los componentes más volátiles, en otras palabras el agente de reticulación y los agentes de expansión, se añadieron a la mezcla así obtenida en un mezclador abierto, habiéndose refrigerado previamente el material a aproximadamente 100ºC. Esto se realiza para evitar una volatilización o descomposición temprana del agente de reticulación y de los agentes de expansión, que podría haber causado una reticulación incontrolada y, respectivamente la expansión del polímero.
La composición polimérica de la tabla I diseñada para formar la capa de recubrimiento expandida y reticulada 5 se extrusionó mediante el extrusor 19 simultáneamente con el transporte de la estructura de cable semiacabado 9 que se ha de recubrir a lo largo de la dirección de extrusión E-E.
Según una segunda etapa del procedimiento de la invención, después del transporte en la estructura de cable semiacabado 9, preparado de una manera conocida por sí misma, en el interior de la cavidad longitudinal del cabezal de extrusión 20, se formó una capa de recubrimiento hecho de un material polimérico expandible y reticulable sobre la estructura de cable semiacabado 9 con la composición así extrusionada. Por propósitos de ilustración, el espesor de esta capa de recubrimiento hecho de material polimérico expandible y reticulable depositada sobre la estructura de cable semiacabado 9 tenía aproximadamente 0,5 milímetros.
En este punto, según lo que se representa en la figura 3, la estructura de cable semiacabado 9 recubierta con la capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable se transportó al interior del horno 22 a lo largo de la dirección de transporte A-A a una velocidad de transporte predeterminada, por ejemplo igual a aproximadamente 7 m/min.
Según una etapa posterior del procedimiento de la invención, la capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable así obtenida se expandió y se reticuló mediante calentamiento con aire a la presión atmosférica, impulsándose el aire, según la realización de la planta 15 de la figura 3, al interior del horno 22 a través de los ventiladores 25.
Más específicamente, el aire se sometió a una circulación forzada a una velocidad de aproximadamente 40 m/s, para asegurar un flujo turbulento y para aumentar, de esta manera, la efectividad de la acción de calentamiento de la capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable.
Además, según una realización preferida de la invención, la etapa de calentamiento citado anteriormente se realizó a una temperatura de aproximadamente 300ºC.
Al final de la etapa de expansión de reticulación, se obtuvo el producto de cable 11 que comprende la capa de recubrimiento expandidas y reticulada 5, cuyo espesor medía aproximadamente 0,8 mm.
Posteriormente, el producto de cable 11 se sometió a enfriamiento con aire a temperatura ambiente en el dispositivo de refrigeración nombre 18.
Posteriormente, se colocó una pantalla metálica 7, por ejemplo hecha de aluminio, en una posición radialmente externa respecto a la capa de recubrimiento 5, de una manera conocida por sí misma y no representada, y una funda polimérica 10, por ejemplo hecha de PE se extrusionó en una posición realmente externa respecto a la pantalla metálica 7 mediante otro aparato de extrusión, también conocido por sí mismo y no representado, obteniendo así el cable 101.
En el ejemplo ilustrativo realizado, ajustando una velocidad de rotación del extrusor 19 igual a aproximadamente 10 rpm, y con un horno 22 que tiene una longitud igual aproximadamente 3,5 m, a una velocidad de producción de aproximadamente 7 m/min, cuyo cable tenía una densidad igual aproximadamente 0,72 g/cm^{3} y una compresión ajustada a 23ºC igual al 21%, medidas según el estándar ASTM D395, método B.

Claims (13)

1. Procedimiento para la producción de un cable (1, 101), que incluye:
- por lo menos un elemento de reflexión (2); y
- una capa de recubrimiento expandida y reticulada (5) en una posición radialmente externa respecto dicho por lo menos un elemento de transmisión (2), comprendiendo dicha capa de recubrimiento (5) una composición que incluye un material polimérico expandible y reticulable;
comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas de
a) extrusionar dicha composición;
b) formar una capa de recubrimiento hecho de un material polimérico expandible y reticulable con la composición así extrusionada;
c) expandir dicha capa de recubrimiento hecha del material polimérico expandible y reticulable; y
d) reticular dicha capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable;
caracterizado por el hecho de que dichas etapas de expansión que reticulación c) y d) se realizan mediante el calentamiento de dicha capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable a la presión atmosférica mediante un fluido de calentamiento.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho fluido de calentamiento está sometido a una circulación forzada.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho fluido de calentamiento está sometido a una circulación forzada a una velocidad comprendida entre aproximadamente 2 y aproximadamente 80 m/s.
4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dichas etapas de expansión y reticulación c) y d) se realizan mediante el calentamiento dicha capa de recubrimiento hecha de material polimérico expandible y reticulable a una temperatura comprendida entre aproximadamente 120ºC y aproximadamente 400ºC.
5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho fluido de calentamiento se selecciona entre el grupo que comprende: aire, gases inertes.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha composición comprende por lo menos un agente de expansión y por lo menos un agente de reticulación.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicho por lo menos un agente de expansión y dicho por lo menos un agente de reticulación tienen respectivas temperaturas de descomposición que difieren entre sí como máximo 50ºC aproximadamente.
8. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que dicho por lo menos un agente de reticulación se selecciona entre el grupo que comprende: peróxidos orgánicos, azufre.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que dicho por lo menos un agente de reticulación se selecciona entre grupo que comprende: 2,5-dimetil-2,5-bis-(ter-butilperoxi) hexano, 2,5-dimetil-2,5-bis-(ter-butilperoxi) hexino-3-di-ter-butilperóxido, bis-(ter-butilperoxiisopropil) benzeno, ter-butilcumilperóxido, dicumilperóxido, 4,4'-di-ter-butilperoxi-n-butilvalerato, ter-butilperoxi-3,5,5-trimetilhexanoato, 1,1-di-ter-butilperoxi-3,3,5-trimetilciclohexano, ter-butilperoxibenzoato, dibenzoil peróxido, bis-(2,4-diclorobenzoil) peróxido, bis-(p-clorobenzoil) peróxido, 2,2-di-ter-butilperoxibutano, etil-3,3-di-ter-butilperoxibutirato, 2,2'-azo-di-(2-acetoxipropano).
10. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que he dicho por lo menos un agente de expansión se selecciona entre el grupo que comprende: oxidibenzil sulfonhidrazido, azodicarbamida, paratolueno sulfonilhidracido, mezclas de ácidos orgánicos, con carbonatos y/o bicarbonatos.
11. Procedimiento según la reivindicación 1, que también comprende la etapa de enfriar dicho cable (1, 101) provisto de dicha capa de recubrimiento expandida y reticulada (5).
12. Procedimiento según la reivindicación 1, queda mi comprende la etapa de proporcionar a dicho cable (1, 101) provisto de dicha capa de recubrimiento expandida y reticulada (5) con una pantalla metálica (7).
13. Procedimiento según la reivindicación 12, que también comprende la etapa de recubrir dicha pantalla metálica (7) con una funda externa (10).
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