ES2328866T3 - Composicion de poliolefina reticulable que comprende dihidrocarbil estaño como catalizador de condensacion de silanol. - Google Patents

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Abstract

Cable de media o alta tensión que comprende una capa semiconductora interna, una capa aislante y una capa semiconductora externa, en el que, como mínimo, la capa aislante está hecha de una composición de poliolefina que comprende i) una poliolefina reticulable con grupos silano hidrolizables (A), ii) un dicarboxilato de dihidrocarbil estaño (B) como catalizador de condensación de silanol según la siguiente fórmula (I): en la que R 1 y R 2 son independientemente grupos hidrocarbilo que tienen, como mínimo, 6 átomos de carbono, y R 3 y R 4 son independientemente grupos hidrocarbilo que tienen, como mínimo, 8 átomos de carbono.

Description

Composición de poliolefina reticulable que comprende dicarboxilato de dihidrocarbil estaño como catalizador de condensación de silanol.
La presente invención se refiere a un cable que comprende una composición de poliolefina que comprende una poliolefina reticulable con grupos silano hidrolizables y dicarboxilato de dihidrocarbil estaño como catalizador de condensación de silanol, concretamente un cable de media o alta tensión.
Es conocido que la reticulación como tal de poliolefinas por medio de aditivos, mejora varias de las propiedades de la poliolefina, tales como resistencia mecánica y resistencia química al calor. La reticulación puede realizarse mediante condensación de los grupos silanol contenidos en la poliolefina que pueden obtenerse mediante hidrólisis de los grupos silano. Un compuesto de silano puede introducirse como grupo reticulable en una poliolefina, por ejemplo, injertando el compuesto de silano en la poliolefina o mediante copolimerización de monómeros de olefina y monómeros que contienen un grupo silano. Dichas técnicas se conocen, por ejemplo, de los documentos US 4.413.066, US 4.297.310, US 4.351.876, US 4.397.981, US 4.446.283 y US 4.456.704.
Se sabe que una composición de poliolefina se utiliza generalmente para la producción de un conductor o cable, por ejemplo, un cable de baja, media o alta tensión. Los cables de potencia eléctrica para bajas tensiones, por ejemplo tensiones por debajo de 3 kV, habitualmente comprenden un conductor eléctrico que está recubierto por una capa aislante. Dichos cables de baja tensión también se denominan cables unifilares. Opcionalmente, dos o más de dichos cables unifilares están rodeados por una última capa de recubrimiento común, la cubierta.
Un cable de potencia típico de media tensión, utilizado habitualmente para tensiones de 3 a 36 kV, y un cable de alta tensión típico utilizado para tensiones de más de 36 kV, comprenden uno o más conductores en un alma del cable que está rodeada por varias capas de materiales poliméricos, incluyendo una capa semiconductora interna, seguida de una capa aislante y a continuación una capa semiconductora externa. Estas capas están normalmente reticuladas. A estas capas pueden añadírseles capas adicionales, tales como una cinta metálica o un blindaje ("wire shield") y, finalmente, una última capa de cubierta. Las capas del cable se basan en diferentes tipos de composiciones de polímero. Como materiales aislantes, actualmente se utilizan de forma predominante poliolefinas reticuladas como polietileno reticulado de baja densidad.
Para la reticulación de poliolefinas que contienen grupos silano hidrolizables, debe usarse un catalizador de condensación de silanol. Los catalizadores convencionales son, por ejemplo, compuestos orgánicos de estaño, zinc, hierro, plomo o cobalto, tales como dilaurato de dibutil estaño (DBTDL).
Sin embargo, se sabe que el DBTDL tiene un impacto negativo sobre el entorno natural cuando los productos reticulados, tales como cables, se instalan en el suelo. Además, también es un material cuya manipulación resulta peligrosa.
Por lo tanto, es un objeto de la presente invención dar a conocer un catalizador de condensación de silanol para una composición que comprende una poliolefina con grupos silano hidrolizables, que evite las desventajas del DBTDL, es decir, que sea más respetuoso con el medioambiente y cuya manipulación resulte menos peligrosa. Al mismo tiempo, sin embargo, la composición debe producir buenos o incluso mejores resultados de reticulación, de modo que las propiedades de los productos finales que comprenden la composición reticulada son similares o incluso mejores a las de los productos en los que se utilizaba DBTDL como catalizador de condensación de silanol. En particular, es un objeto proporcionar un cable de media o alta tensión en el que, como mínimo, la capa aislante se ha reticulado en presencia de un catalizador de condensación de silanol y cuyo cable muestra una rigidez dieléctrica mejorada.
Actualmente se ha descubierto de forma sorprendente que los objetos anteriores pueden conseguirse mediante el uso de un catalizador de condensación de silanol que es un dicarboxilato de dihidrocarbil estaño con un mayor número de átomos de carbono en los grupos hidrocarbilo.
La presente invención da a conocer, por lo tanto, un cable de media o alta tensión que comprende una capa semiconductora interna, una capa aislante y una capa semiconductora externa, en el que, como mínimo, la capa aislante está hecha de una composición de poliolefina que comprende
i)
una poliolefina reticulable con grupos silano hidrolizables (A),
\newpage
ii)
un dicarboxilato de dihidrocarbil estaño (B) como catalizador de condensación de silanol según la siguiente fórmula (I):
1
en la que
R^{1} y R^{2} son independientemente grupos hidrocarbilo que tienen, como mínimo, 6 átomos de carbono, y
R^{3} y R^{4} son independientemente grupos hidrocarbilo que tienen, como mínimo, 8 átomos de carbono.
Se ha descubierto que, en dicha composición, se obtiene una reticulación que es similar o incluso mejor con respecto a la reticulación obtenida mediante la utilización de DBTDL. Simultáneamente, los cables son más respetuosos con el medioambiente y se aplican menos restricciones a la producción y manejo de la composición debido a que el catalizador de condensación de silanol es menos peligroso.
Además, el cable de media o alta tensión tiene una mejor rigidez dieléctrica.
En una realización preferente del catalizador de condensación de silanol (B), en la fórmula (I), R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son independientemente grupos alquilo, más preferentemente son grupos alquilo de cadena lineal.
Además, en la fórmula (I), preferentemente R^{1} y R^{2} tienen independientemente, como mínimo, 7 átomos de carbono, más preferentemente R^{1} y R^{2} tienen independientemente, como mínimo, 8 átomos de carbono.
Es más, en la fórmula (I), preferentemente R^{1} y R^{2} tienen independientemente, como máximo, 20 átomos de carbono, más preferentemente tienen, como máximo, 15 átomos de carbono y aún más preferentemente tienen, como mínimo, 12 átomos de carbono.
En la fórmula (I), preferentemente R^{3} y R^{4} tienen independientemente, como mínimo, 9 átomos de carbono, más preferentemente R^{3} y R^{4} tienen independientemente, como mínimo, 10 átomos de carbono.
Además, en la fórmula (I), preferentemente R^{3} y R^{4} tienen independientemente, como máximo, 25 átomos de carbono, más preferentemente tienen, como máximo, 20 átomos de carbono y aún más preferentemente tienen, como mínimo, 15 átomos de carbono.
En la realización más preferente, el dicarboxilato de dihidrocarbil estaño (B) es dilaurato de dioctil estaño.
Preferentemente, en la composición de poliolefina el catalizador de condensación de silanol (B) está presente en una cantidad del 0,0001 al 6% en peso, más preferentemente del 0,001 al 2% en peso y más preferentemente del 0,02 al 0,5% en peso.
La composición comprende una poliolefina reticulable que contiene grupos silano hidrolizables (A).
Más preferentemente, la poliolefina reticulable comprende, aún más preferentemente está constituida por, un polietileno que contiene grupos silano hidrolizables.
Los grupos silano hidrolizables pueden introducirse en la poliolefina mediante copolimerización de, por ejemplo, monómeros de etileno con comonómeros que contienen grupos silano o mediante injerto, es decir, mediante modificación química del polímero mediante adición de grupos silano en su mayor parte en una reacción radical. Ambas técnicas se conocen bien en la técnica.
Preferentemente la poliolefina que contiene un grupo silano se ha obtenido mediante copolimerización. En el caso de poliolefinas, preferentemente polietileno, la copolimerización se realiza preferentemente con un compuesto silano insaturado representado mediante la fórmula
(II)R^{1}SiR^{2}_{q}Y_{3-q}
en la que
R^{1} es un grupo hidrocarbilo, hidrocarbiloxi o (met)acriloxi hidrocarbilo etilénicamente insaturado,
R^{2} es un grupo hidrocarbilo alifático saturado,
Y que puede ser el mismo o diferente, es un grupo orgánico hidrolizable y
q es 0, 1 ó 2.
Entre los ejemplos especiales del compuesto silano insaturado están aquellos en los que R^{1} es vinilo, alilo, isopropenilo, butenilo, ciclohexanilo o gamma-(met)acriloxi propilo; Y es metoxi, etoxi, formiloxi, acetoxi, propioniloxi o un grupo alquil- o arilamino; y R^{2}, en caso de estar presente, es un grupo metilo, etilo, propilo, decilo o fenilo.
Un compuesto de silano insaturado preferente se representa mediante la fórmula
(III)CH_{2}=CHSi(OA)_{3}
en la que A es un grupo hidrocarbilo que tiene 1-8 átomos de carbono, preferentemente 1-4 átomos de carbono.
Los compuestos más preferentes son vinil trimetoxisilano, vinil bismetoxietoxisilano, vinil trietoxisilano, gamma-(met)acriloxipropil trimetoxisilano, gamma-(met)acriloxipropil trietoxisilano y vinil tiacetoxisilano o combinaciones de dos o más de los mismos.
La copolimerización de la olefina, por ejemplo etileno y el compuesto de silano insaturado puede llevarse a cabo en cualesquiera condiciones adecuadas que den como resultado la copolimerización de los dos monómeros.
La poliolefina (A) que contiene el grupo silano preferentemente contiene del 0,001 al 15% en peso de los monómeros que contienen el grupo silano, más preferentemente del 0,01 al 5% en peso y más preferentemente del 0,1 al 3% en peso y más preferentemente del 0,1 al 2% en peso.
Se prefiere adicionalmente que la composición comprenda una poliolefina con unidades monoméricas que contienen un grupo polar.
Preferentemente, los grupos polares se seleccionan entre grupos siloxano, amida, anhídrido, carboxílico, carbonilo, hidroxilo, éster y epoxi.
Los grupos polares pueden introducirse, por ejemplo, en el polímero mediante injerto de un polímero de etileno con un compuesto que contiene un grupo polar, es decir, mediante modificación química de la poliolefina mediante adición de un compuesto que contiene un grupo polar en su mayor parte en una reacción radical. El injerto se describe, por ejemplo, en los documentos US 3.646.155 y US 4.117.195.
Se prefiere, sin embargo, que dichos grupos polares se introduzcan en el polímero mediante copolimerización de olefina, incluyendo monómeros de etileno con comonómeros portadores de grupos polares.
Como ejemplos de comonómeros que tienen grupos polares pueden mencionarse los siguientes: a) ésteres de carboxilato de vinilo, tales como acetato de vinilo y pivalato de vinilo, b) (met)acrilatos, tales como (met)acrilato de metilo, (met)acrilato de etilo, (met)acrilato de butilo y (met)acrilato de hidroxietilo, c) ácidos carboxílicos olefínicamente insaturados, tales como ácido (met)acrílico, ácido maleico y ácido fumárico, d) derivados de ácido (met)acrílico, tales como (met)acrilonitrilo y amida (met)acrílica y e) éteres de vinilo, tales como vinil metil éter y vinil fenil éter.
Entre estos comonómeros, son preferentes ésteres vinílicos de ácidos monocarboxílicos que tienen de 1 a 4 átomos de carbono, tales como acetato de vinilo y (met)acrilatos de alcoholes que tienen de 1 a 4 átomos de carbono, tales como (met)acrilato de metilo. Comonómeros especialmente preferentes son acrilato de butilo, acrilato de etilo y acrilato de metilo. Pueden utilizarse dos o más de dichos compuestos insaturados olefínicamente en combinación. Se pretende que la expresión "ácido (met)acrílico" abarque tanto al ácido acrílico como al ácido metacrílico.
Preferentemente, las unidades monoméricas que contienen grupo polar se seleccionan entre el grupo de los acrilatos.
La cantidad de unidades monoméricas que contienen grupo polar en la poliolefina preferentemente es del 40% en peso o menos, más preferentemente del 35% en peso o menos y aún más preferentemente está entre el 1 y el 20% en peso.
Además, preferentemente las unidades monoméricas que contienen grupo polar están presentes en la poliolefina en una cantidad de entre el 1 y el 15% en moles, más preferentemente el 3 y el 10% en moles y más preferentemente el 3,5 y el 6% en moles.
En una realización particularmente preferente, la poliolefina reticulable con grupos silano hidrolizables (A) contiene al mismo tiempo los grupos polares de cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente en este documento, es decir, la poliolefina es un terpolímero que contiene tanto los grupos silano como los grupos polares.
Además, las cantidades preferentes para los monómeros que contienen el grupo silano y el grupo polar como se ha descrito anteriormente, también se aplican para el terpolímero.
Dichos terpolímeros pueden introducirse mediante injerto o, preferentemente, mediante copolimerización de monómeros de olefina y monómeros insaturados que contienen grupos silano y grupos polares.
Si dicho terpolímero que contiene tanto los grupos silano como los grupos polares se utiliza en la composición de la presente invención, se prefiere que represente, como mínimo, el 80% en peso de la composición total, más preferentemente, como mínimo, el 85% en peso y más preferentemente, como mínimo, el 90% en peso.
La composición de polímero puede contener, además, diversos aditivos, tales como termoplásticos miscibles, antioxidantes, estabilizantes adicionales, por ejemplo, retardantes contra arborescencia higroscópica, retardantes de la combustión, lubricantes, cargas, agentes colorantes y agentes espumantes.
La cantidad total de aditivos es generalmente del 0,3 al 10% en peso, preferentemente del 1 al 7% en peso, más preferentemente del 1 al 5% en peso.
Como antioxidante, preferentemente se utiliza un compuesto o una mezcla de dichos compuestos, que es neutro o ácido, debe comprender un grupo fenol estéricamente impedido o grupos azufre alifáticos. Dichos compuestos se dan a conocer en el documento EP 1 254 923 como antioxidantes particularmente adecuados para la estabilización de poliolefinas que contienen grupos silano hidrolizables que se reticulan con un catalizador de condensación de silanol, en particular un catalizador de condensación de silanol ácido. Otros antioxidantes preferentes se dan a conocer en el documento WO2005003199A1.
Preferentemente, el antioxidante está presente en la composición en una cantidad de entre el 0,01 y el 3% en peso, más preferentemente el 0,05 y el 2% en peso y más preferentemente el 0,08 y el 1,5% en peso.
El catalizador de condensación de silanol (B) se añade habitualmente a la poliolefina que contiene grupo silano mezclando el polímero con un concentrado llamado masterbatch, en el que el catalizador y opcionalmente aditivos adicionales están contenidos en una matriz de polímero, por ejemplo poliolefina, en forma concentrada.
La matriz de polímero es preferentemente una poliolefina, más preferentemente un polietileno, que puede se un homo- o copolímero de etileno, por ejemplo, polietileno de baja densidad o copolímero de polietileno-acrilato de metilo, etilo o butilo que contiene del 1 al 50% en peso del acrilato y mezclas de los mismos.
Como se ha indicado, en el masterbatch los compuestos a añadir a la poliolefina que contiene el grupo silano están contenidos en forma concentrada, es decir, en una cantidad mucho más alta que en la composición final.
El masterbatch comprende preferentemente el componente (B) en una cantidad de entre el 0,3 y el 15% en peso, más preferentemente entre el 0,7 y el 10% en peso.
Además, preferentemente el masterbatch también contiene algunos o todos de los aditivos, por ejemplo, estabilizantes.
Se prefiere que la cantidad de estabilizantes contenidos en el masterbatch sea de hasta el 10% en peso.
El masterbatch se mezcla preferentemente con el polímero que contiene el grupo silano en una cantidad de entre el 1 y el 10% en peso, más preferentemente entre el 2 y el 8% en peso.
La mezcla puede realizarse mediante cualquier proceso de mezcla conocido, incluyendo extrudiendo el producto final con una extrusora de tornillo o un amasador.
La presente invención se refiere a un cable de media o alta tensión que comprende uno o más conductores en un ánima del cable, una capa semiconductora interna, seguida de una capa aislante y a continuación una capa semiconductora externa, en el que, como mínimo, la capa aislante comprende la composición de poliolefina como se ha descrito anteriormente.
Las capas aislantes para cables de potencia de media o alta tensión generalmente tienen un grosor de, cómo mínimo, 2 mm, habitualmente, como mínimo, 2,3 mm y el grosor aumenta al aumentar la tensión para la que está diseñado el cable.
Además de las capas semiconductoras y aislante, pueden estar presentes capas adicionales en los cables de media o alta tensión, tales como una cinta metálica o un blindaje y, finalmente, una última capa de cubierta.
Habitualmente, el cable se produce mediante co-extrusión de las diferentes capas sobre el ánima conductora. A continuación, se realiza la reticulación mediante curado en húmedo, en el que, en presencia del catalizador de condensación de silanol, los grupos silano se hidrolizan bajo la influencia de agua o vapor, dando como resultado el fraccionamiento del alcohol y la formación de grupos silanol, que, a continuación, se reticulan en una reacción de condensación en la que se separa el agua.
Habitualmente, el curado en húmedo se realiza en una sauna o baño de agua a temperaturas de 70 a 100ºC.
Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar adicionalmente la presente invención.
Ejemplos 1. Métodos de Medición a) Caudal en Fusión o Fluidez en Fusión
El caudal en fusión o fluidez en fusión (MFR) se determina según la ISO 1133 y se indica en g/10 minutos. El MFR es una indicación de la fluidez y, por lo tanto, de la procesabilidad del polímero. Cuanto mayor sea el caudal en fusión o fluidez en fusión, menor será la viscosidad del polímero. El MFR se determina a 190ºC para polietilenos y puede determinarse a diferentes cargas, tales como 2,16 kg (MFR_{2}) o 21,6 kg (MFR_{21}). El MFR se determina a 230ºC para polipropilenos.
b) Alargamiento en caliente
La tasa de reticulación se determinó según la IEC-811-2-1-9 (método de alargamiento en caliente y alargamiento permanente) midiendo la deformación térmica a 200ºC y una carga de 20 N/cm^{2} después de diversos tiempos de reticulación a 23ºC y el 50% de H.R.
c) Ensayo de ebullición de oblea
El ensayo de ebullición de oblea se realizó según la AEIC CS5-94.
Cualquier cubierta externa y el conductor se retiraron. Una sección transversal representativa que contiene el blindaje conductor externo y el blindaje aislante, se cortó del cable. La oblea resultante tenía, como mínimo, 25 milésimas de pulgada (0,64 mm) de grosor y se sumergieron en decahidronaftaleno en ebullición con el 1% en peso de antioxidante 2246 durante cinco horas utilizando el equipo especificado en ASTM D2765. La oblea u obleas se retiraron a continuación del disolvente y se examinaron en busca de continuidad de interfaz blindaje/aislante con un aumento de corriente mínimo de 15. Para cumplir los requisitos, el blindaje aislante, después del tratamiento anterior, no debe presentar grietas y adherirse de forma continua en 360º al aislante.
e) Velocidad de Reticulación
La reticulación de los cables reticulables de silano se realiza doblando un cable de Media Tensión de 70 a 80 cm de largo 180º en forma de U. Los extremos de los cables están protegidos de la entrada de humedad utilizando, por ejemplo, caperuzas en el extremo. La parte inferior de la muestra de cables en forma de U se coloca en un baño de agua de modo que el extremo del cable esté por encima de la superficie del agua. El baño de agua tenía una temperatura de 90ºC. A continuación, el agua comenzará a migrar desde la superficie del cable en dirección al conductor. Cuando el frente del agua esté pasando a través del aislante del cable, se producirá la reticulación y se formará un frente de reticulación.
Se toman muestras del baño de agua a diferentes tiempos y se corta una oblea de 1 cm de grosor de la sección transversal a aproximadamente 35 a 40 cm del extremo del cable. Para hacer visible a simple vista al frente de reticulación, la oblea se introduce en un horno, que tiene una temperatura de 200ºC, durante 15 minutos (la parte no reticulada se fundirá de diferente manera) y, a continuación, se enfría a temperatura ambiente. El frente de reticulación es claramente visible y la distancia en mm desde el interfaz del semiconductor externo y el aislante se mide en 4 puntos a 90º entre sí alrededor de los cables en un microscopio. Se presenta el valor medio de 3 lonchas/muestra de cable.
f) Rigidez dieléctrica después de envejecimiento en húmedo
El ensayo de envejecimiento húmedo se basa en un procedimiento descrito en un artículo de Land H.G. y Schädlich H., "Model Cable Test for Evaluating the Ageing Behaviour under Water Influence of Compounds for Medium Voltage Cables", (Ensayo en Cable Modelo para Evaluar el Comportamiento de Envejecimiento bajo la Influencia de la Humedad, de Compuestos para Cables de Media Tensión), Conference Proceedings of Jicable 91, 24 al 28 de junio de 1991, Versailles, Francia y en el artículo de U.H. Nilsson "The Use of Model Cables for Evaluation of the Electrical Performance of Polymeric Power Cable Materials", (Utilización de Cables Modelo para la Evaluación del Rendimiento Eléctrico de Materiales Poliméricos de Cables de Potencia), Conference Proceedings of NORD-IS, 13 al 15 de junio de 2005, Trondheim, Noruega.
Las propiedades de envejecimiento húmedo se evaluaron en cables modelo. Estos cables constan de un filamento de Cu de 1,38 mm de diámetro sobre el que se aplican una capa semicondutora interna, una capa aislante y una capa semiconductora externa. El cable modelo tiene la siguiente construcción: capa semicondutora interna de 0,7 mm, capa aislante de 1,5 mm y capa semiconductora externa de 0,15 mm. Los cables se extruyen en una configuración de extrusora 1+2 y se vulcanizan en un tubo CCV de curado en seco, es decir, el material se reticula. Después de esto, los cables modelo se pre-envasan a 80ºC durante 72 h.
El filamento de Cu se extrae y a continuación se sustituye por un filamento de Cu más delgado. Los cables se introducen en un baño de agua para envejecerlos durante 1000 h bajo tensión eléctrica y a una temperatura de 70ºC del agua circundante y a una temperatura del agua en el área conductora de 85ºC. Se determinan la rigidez dieléctrica inicial, así como la rigidez dieléctrica después de 1000 h de envejecimiento húmedo. Los cables se preparan y se envejecen como se describe posteriormente.
\bullet{}\hskip0.3cm Preenvasado
80ºC, 72 h
\bullet{}\hskip0.3cm Tensión aplicada
9 kV/50 Hz
\bullet{}\hskip0.3cm Tensión eléctrica (máx.)
9 kV/mm
\bullet{}\hskip0.3cm Tensión eléctrica (media)
6 kV/mm
\bullet{}\hskip0.3cm Temperatura del conductor
85ºC
\bullet{}\hskip0.3cm Temperatura del baño de agua
70ºC
\bullet{}\hskip0.3cm Tiempo de envejecimiento
1000 h
\bullet{}\hskip0.3cm Agua desionizada en el conductor y fuera
Se envejecen cinco muestras de 0,50 m de longitud activa de cada cable.
Las muestras se someten a ensayos de disrupción por CA (aumento de tensión: 100 kV/minuto) y los valores de Weibull al 63,2% de la rigidez dieléctrica (tensión de campo en la capa semiconductora interna) se determinan antes y después del envejecimiento.
2. Composiciones Producidas a)Masterbatches
Se produjeron masterbatches que comprenden:
-
\vtcortauna una resina matriz: un copolímero de etileno-acrilato de butilo con el 17% en peso de acrilato de butilo, una densidad de 924 kg/m^{3} y un MFR_{2} de 17 g/10 minutos;
-
\vtcortauna un catalizador de condensación de silanol: dilaurato de dioctil estaño (DOTL), según la presente invención; o dilaurato de dibutil estaño (DBTL) como catalizador de condensación de silanol convencional;
-
\vtcortauna un compuesto que contiene silano [silano 2, Dynasilane Degussa]
-
\vtcortauna estabilizante 1: pentaeritritil-tetrakis(3-(3',5'-di-terc-butil-4-hidroxi-fenil)-propionato (Nº CAS 6683-19-8)
-
\vtcortauna estabilizante 2: 4,4'-tiobis(2-terc-butil-5-metilfenol) (Nº CAS 96-69-5)
Los componentes se usaron en los masterbatches en las cantidades indicadas en la Tabla 1 (los datos se dan en % en peso). La mezcla de los masterbatches se realizó usando un amasador Brabender (cámara pequeña, 47 cm^{3}), y se moldearon placas de 3 mm de grosor por compresión a 180ºC.
TABLA 1
2
b) Composiciones
Sedimentos de los masterbatches de la Tabla 1 se mezclaron en seco en una cantidad del 5% en peso con el 95% en peso de sedimentos de un polietileno que contiene un grupo silano que tiene una densidad de 923 kg/m^{3}, un MFR_{2} de 0,9 g/10 minutos y un contenido de copolímero de silano del 1,3% en peso para producir las composiciones para la capa aislante de un cable de potencia (composición aislante 1 (IC1) utilizando el masterbatch MB1, y composición aislante comparativa 2 (IC2, Comp.) utilizando el masterbatch MB2 (Comp.)) (Cuando se fabricaron los cables, esta mezcla de gránulos se fundió y se homogeneizó conjuntamente en la extrusora del aislamiento de la línea del cable para formar el aislamiento final).
Además, se preparó la composición como se indica en la Tabla 2 (datos dados en % en peso) para la producción de la capa semiconductora, utilizando los siguientes compuestos:
-
\vtcortauna terpolímero de EBA-silano: terpolímero de etileno-acrilato de butilo-vinil trimetilsilano que contiene el 17% en peso de acrilato de butilo, el 1,8% en peso de vinil trimetilsilano y que tiene un MFR_{2} de 7 g/10 minutos,
-
\vtcortauna LDPE: polietileno de baja densidad con un MFR_{2} de 2 g/10 minutos,
-
\vtcortauna EVA: copolímero de etileno-acrilato de vinilo con el 28% en peso de acrilato de vinilo y un MFR_{2} de 7 g/10 minutos,
-
\vtcortauna PP: copolímero aleatorio de propileno/etileno con un contenido de etileno del 8% en peso y un MFR (2,16 kg, 230ºC) de 20,
-
\vtcortauna CB1: negro de humo: EnsacoMS210
-
\vtcortauna CB2: negro de humo: EnsacoMS250
-
\vtcortauna Estabilizante 3: Polímero de 2,2,4-trimetil-1,2-dihidroquinolina (Nº CAS 26780-96-1)
-
\vtcortauna Peróxido:
-
\vtcortauna Silano 1: [Siquest A-151, Degussa]
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 2 
\vskip1.000000\baselineskip
3 
\vskip1.000000\baselineskip
Para ensayar el comportamiento de reticulación, se produjeron cables utilizando las composiciones aislantes IC1 e IC2 (Comp.) para la producción de capas aislantes y la composición semiconductora SC2 para la producción de las capas semiconductoras externas.
c) Producción de Cables
Los cables, cables modelo así como cables de potencia, se prepararon utilizando un llamado ajuste de extrusora 1 más 2. Esto significa que la capa semiconductora interna se extrudió sobre el conductor, en primer lugar, en un cabezal propio y, a continuación, la capa aislante y la semiconductora externa se extrudieron conjuntamente y sobre el semiconductor interno en un cabezal extrusor doble. Las capas semiconductoras interna y externa eran de 45 mm y el aislante era una extrusora de 60 mm.
Cuando se producía el cable modelo, la velocidad de la línea era de 8 m/minuto y para el cable de potencia se utilizaba 1,6 m/minuto.
Los cables producidos tenían las siguientes propiedades:
4
El MB se añadía solamente a la capa aislante. A continuación, el catalizador durante la reticulación migra desde la capa aislante hacia fuera a la capa semiconductora y cataliza la reacción de reticulación.
La reticulación de los cables se realizó en un baño de agua a 90ºC.
Los resultados de los ensayos se dan en la Tabla 3 en lo que respecta a las propiedades finales de reticulación, y en la Tabla 4 en lo que respecta a la velocidad de reticulación
TABLA 3
5
TABLA 4
6
Además, para ensayar la rigidez dieléctrica, se produjeron cables 3 y 4 (Comp.) utilizando las composiciones aislantes IC1 e IC2 (Comp.) para la producción de capas aislantes y la composición semiconductora SC1 para la producción de las capas semiconductoras interna y externa. Por lo tanto, el cable 3 tenía una capa semiconductora interna hecha de SC1, una capa aislante hecha de IC1 y una capa semiconductora externa hecha de SC1, mientras que el cable 4 (Comp.) tenía una capa semiconductora interna hecha de SC1, una capa aislante hecha de IC2 (Comp.) y una capa semiconductora externa hecha de SC1.
El porcentaje de alargamiento en caliente para el cable 3 con la composición aislante, según la presente invención, era de aproximadamente el 45, el 38 y el 28% después de 2, 3 y 4 días de reticulación, respectivamente.
Ambos cables se envejecieron durante 1000 h. El cable 3 después del envejecimiento mostraba una rigidez dieléctrica de 49,7 kV, mientras que el cable 4 tenía una rigidez dieléctrica de 49,1 kV.

Claims (11)

1. Cable de media o alta tensión que comprende una capa semiconductora interna, una capa aislante y una capa semiconductora externa, en el que, como mínimo, la capa aislante está hecha de una composición de poliolefina que comprende
i)
una poliolefina reticulable con grupos silano hidrolizables (A),
ii)
un dicarboxilato de dihidrocarbil estaño (B) como catalizador de condensación de silanol según la siguiente fórmula (I):
7
en la que
R^{1} y R^{2} son independientemente grupos hidrocarbilo que tienen, como mínimo, 6 átomos de carbono, y
R^{3} y R^{4} son independientemente grupos hidrocarbilo que tienen, como mínimo, 8 átomos de carbono.
2. Cable, según la reivindicación 1, en el que en la fórmula (I) R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son independientemente grupos alquilo de cadena recta.
3. Cable, según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que en la fórmula (I) R^{1} y R^{2} tienen independientemente, como máximo, 20 átomos de carbono.
4. Cable, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en la fórmula (I) R^{3} y R^{4} tienen independientemente, como máximo, 25 átomos de carbono.
5. Cable, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dicarboxilato de dihidrocarbil estaño (B) es dilaurato de dioctil estaño.
6. Cable, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el catalizador de condensación de silanol (B) está presente en una cantidad del 0,0001 al 6% en peso.
7. Cable, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la poliolefina reticulable con grupos silano hidrolizables (A) comprende un polietileno con grupos silano hidrolizables.
8. Cable, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en la poliolefina reticulable con grupos silano hidrolizables (A) los grupos silano están presentes en una cantidad de 0,001 a 15% en peso del componente (A).
9. Cable, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha composición de poliolefina contiene una poliolefina con grupos polares.
10. Cable, según la reivindicación 9, en el que en la poliolefina los grupos polares están presentes en una cantidad del 40% en peso, o menos.
11. Cable, según la reivindicación 9 ó 10, en el que la poliolefina reticulable con grupos silano hidrolizables (A) es un terpolímero que también contiene grupos polares.
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