ES2457018T3 - Blindajes eléctricos semiconductores de baja adhesión - Google Patents

Blindajes eléctricos semiconductores de baja adhesión Download PDF

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ES2457018T3 ES01981477.1T ES01981477T ES2457018T3 ES 2457018 T3 ES2457018 T3 ES 2457018T3 ES 01981477 T ES01981477 T ES 01981477T ES 2457018 T3 ES2457018 T3 ES 2457018T3
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Abstract

Un blindaje semiconductor desprendible que comprende, un polímero de base seleccionado del grupo que consiste en copolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6, copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6 y terpolímeros de etileno-acrilato de alquilo-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado independientemente de hidrocarburos de C1 a C6, en los que el contenido en VA del polímero de base es aproximadamente del 28 al 40 por ciento; un compuesto modificador de la adhesión que comprende un etileno-acetato de vinilo con un peso molecular mayor de aproximadamente 20.000 daltons y una polidispersividad mayor de aproximadamente 2,5, en el que el contenido en VA del compuesto modificador de la adhesión es aproximadamente del 12 al 25 por ciento; un negro de carbón conductor en una cantidad suficiente para dar al blindaje semiconductor una resistencia por debajo de aproximadamente 550 ohm-metro.

Description

Blindajes eléctricos semiconductores de baja adhesión
Campo de la invención
La invención se refiere a composiciones poliméricas y al uso de estas composiciones poliméricas para fabricar blindajes 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. Más en particular, la invención se refiere a una composición para su uso como blindajes dieléctricos "semiconductores" desprendibles (también denominados blindajes de núcleo, materiales de pantalla dieléctrica o de pantalla de núcleo en cables de alimentación con aislante polimérico reticulado, principalmente con cables de alimentación medio que tienen un voltaje de aproximadamente 5 kV a aproximadamente 100 kV.
Antecedentes de la invención
En general, los blindajes 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 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 pueda separar despegándolo de forma limpia del aislante sin eliminar nada de aislante. Las composiciones de blindaje desprendible actuales para su uso sobre aislante seleccionado de polietileno, polietilenos reticulados o una de las gomas de copolímero de etileno tales como goma de etilenopropileno (EPR) o terpolímero de etileno-propilendieno (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. La caracterización de separado del blindaje desprendible se puede obtener mediante la selección apropiada del EVA con un contenido en acetato de vinilo suficiente, normalmente acetato de vinilo aproximadamente en un 32-40 %, y normalmente con una goma de nitrilo como aditivo de ajuste de la adhesión.
Las formulaciones de blindaje desprendible de EVA y las gomas de nitrilo se han descrito por Ongchin, patentes de EE. UU. N.º 4.286.023 y 4.246.142; Burns et al., solicitud EP N.º 0.420.271B, Kakizaki et al., patente de EE. UU. N.º
4.412.938 y Janssun, patente de EE. UU. N.º 4.226.823, estando incorporada cada referencia en el presente documento por referencia en esta solicitud. 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., patente de EE. UU. N.º 4.933.107, incorporada en el presente documento por referencia); polietileno de bajo peso molecular (Burns Jr., la patente de EE. UU. N.º 4.150.193, incorporada en el presente documento por referencia); aceites de silicona, gomas y copolímeros de bloque que son líquidos a temperatura ambiente (Taniguchi et al., patente de EE. UU. N.º 4.493.787, incorporada en el presente documento por referencia); polietileno clorosulfonado, gomas de etileno-propileno, policloropreno, gorma de estirenobutadieno, goma natural (todos en Janssun) pero las únicas que parecen haber encontrado una aceptación comercial fueron las ceras de parafina.
Breve descripción de las figuras
La Fig. 1 es una representación en sección transversal del cable eléctrico de la invención.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva del cable eléctrico de la invención.
Breve descripción de la invención
La presente invención se basa en el descubrimiento inesperado de que las ceras de EVA, ceras de copolímeros de etileno-acrilatos de alquilo o de etileno metacrilato de alquilo con un peso molecular mayor de 20.000 and una polidispersidad mayor de 2 eran buenos modificadores de la adhesión cuando se usaban con una resina de base de blindaje semiconductor desprendible y un aislante convencional. La resina de base de blindaje semiconductor desprendible puede incluir copolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6, copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6 y copolímeros ternarios de etileno con acrilatos de alquilo y metacrilatos de alquilo. El blindaje semiconductor desprendible puede incluir cualquier negro de carbón conductor adecuado en una cantidad para dar al blindaje semiconductor una resistencia eléctrica menor de aproximadamente 550 ohm-metro.
La invención incluye cables eléctricos fabricados usando el blindaje semiconductor desprendible de la invención así
como procedimientos de fabricación de estos cables eléctricos. El cable eléctrico de la invención incluye un núcleo conductor rodeado por una capa semiconductora que está rodeada por una capa aislante, el aislante de la capa aislante está seleccionado de polietileno, polietileno reticulado (XLPE), gomas de etileno-propileno and gomas de etileno-propileno-dieno (gomas EPDM). La capa aislante está cubierta por el blindaje dieléctrico semiconductor de la invención y el blindaje semiconductor puede estar cubierto por alambres o tiras metálicas que a continuación se conectan a tierra tras la instalación del cable y encamisado.
Descripción detallada de la invención
La presente invención incluye blindajes semiconductores desprendibles adecuados para su uso con aislantes eléctricos convencionales, cables de potencia eléctricos que emplean estos blindajes dieléctricos semiconductores desprendibles y procedimientos de fabricación tanto de blindajes semiconductores como de cables de potencia eléctricos que emplean estos blindajes.
Los aislantes eléctricos convencionales usados en cables de alimentación media incluyen polietilenos, polietilenos reticulados (XLPE), gomas de etileno-propileno y gomas de etileno-propileno-dieno (gomas EPDM). Se pretende que el término polietileno incluya tanto polímeros como copolímeros en los que el etileno sea el componente principal, lo que incluiría, por ejemplo, metaloceno o etilenos catalizados en un solo sitio que están copolimerizados con olefinas superiores.
Los blindajes semiconductores desprendibles de la invención comprenden resinas de base, compuestos modificadores de la adhesión y negros de carbón conductores. Los negros de carbón conductores se añaden en una cantidad suficiente para hacer disminuir la resistividad eléctrica hasta menos de 550 ohmios-metro. Preferentemente la resistividad del blindaje semiconductor es de menos de aproximadamente 250 ohmios-metro e incluso más preferentemente de menos de aproximadamente 100 ohmios-metro.
La resina de base está seleccionada de cualquier miembro adecuado del grupo que consiste en copolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6, copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6 y copolímeros ternarios de etileno, acrilatos de alquilo y metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado independientemente de hidrocarburos C1 a C6.
La resina de base de copolímero de etileno-acetato de vinilo puede ser puede ser cualquier copolímero de EVA con las siguientes propiedades: la capacidad de aceptar grandes cargas de carga de carbón conductor, elongación del 150 al 250 por ciento y suficiente resistencia de fusión para mantener su forma después de su extrusión. Se conocen copolímeros de EVA con concentraciones de acetato de vinilo superiores a aproximadamente el 25 por ciento e inferiores a aproximadamente el 45 por ciento con estas propiedades. Los copolímeros de EVA pueden tener un intervalo de porcentaje de acetato de vinilo de aproximadamente el 25 al 45 por ciento. Un copolímero de EVA preferente tendrá un intervalo de porcentaje de acetato de vinilo de aproximadamente el 28 al 40 por ciento y un copolímero de EVA aún más preferente tendrá un porcentaje de acetato de vinilo de aproximadamente el 28 al 33 por ciento. Los copolímeros de EVA pueden tener un peso molecular de aproximadamente 40.000 a 150.000 daltons preferentemente de aproximadamente 45.000 a 100.000 daltons y aún más preferentemente de aproximadamente
50.000 a 75.000 daltons. Los ejemplos de copolímeros adecuados de EVA incluirían Elvax® 150, Elvax® 240 y Elvax® 350, vendidos por DuPont Corp. de Wilmington Delaware.
Los copolímeros de etileno-acrilato de alquilo pueden ser cualquier copolímeros de etileno-acrilato de alquilo adecuado con las siguientes propiedades: la capacidad para aceptar grandes cargas de carga de carbón conductor, elongación del 150 al 250 por ciento y suficiente resistencia de fusión para mantener su forma después de su extrusión. El grupo alquilo puede ser cualquier grupo alquilo seleccionado de entre los hidrocarburos C1 a C6, preferentemente los hidrocarburos C1 a C4 y aún más preferentemente, metilo. Algunos copolímeros de etilenoacrilato de alquilo con concentraciones de acrilato de alquilo superiores a aproximadamente el 25 por ciento e inferiores a aproximadamente el 45 por ciento tienen estas propiedades. Los copolímeros de etileno-acrilato de alquilo pueden tener un intervalo de porcentaje de acrilato de alquilo de aproximadamente el 25 al 45 por ciento. Un copolímero de etileno-acrilato de alquilo preferente tendrá un intervalo de porcentaje de acrilato de alquilo de aproximadamente el 28 al 40 por ciento y un copolímero de etileno-acrilato de alquilo aún más preferente tendrá un porcentaje de acrilato de alquilo de aproximadamente el 28 al 33 por ciento. Los copolímeros de etileno-acrilato de alquilo pueden tener un peso molecular de aproximadamente 40.000 a 150.000 daltons preferentemente de aproximadamente 45.000 a 100.000 daltons y aún más preferentemente de aproximadamente 50.000 a 75.000 daltons. Un ejemplo sería Vamac® G o Vamac® HG vendido por DuPont Corp. de Wilmington, Delaware.
Los copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo pueden ser cualquier copolímero de etileno-metacrilato de alquilo con las siguientes propiedades: la capacidad de aceptar grandes cargas de carga de carbón conductor, elongación del 150 al 250 por ciento y suficiente resistencia de fusión para mantener su forma después de su extrusión. El grupo alquilo puede ser cualquier grupo alquilo seleccionado de entre los hidrocarburos C1 a C6, preferentemente los hidrocarburos C1 a C4 y aún más preferentemente, metilo. Algunos copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo con concentraciones de metacrilato de alquilo superiores a aproximadamente el 25 por ciento e inferiores a aproximadamente el 45 por ciento tienen estas propiedades. Los copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo
pueden tener un intervalo de porcentaje de metacrilato de alquilo de aproximadamente el 25 al 45 por ciento. Un copolímero de etileno-metacrilato de alquilo preferente tendrá un intervalo de porcentaje de metacrilato de alquilo de aproximadamente el 28 al 40 por ciento y un copolímero de etileno-metacrilato de alquilo aún más preferente tendrá un porcentaje de metacrilato de alquilo de aproximadamente el 28 al 33 por ciento. Los copolímeros de etilenometacrilato de alquilo pueden tener un peso molecular de aproximadamente 40.000 a 150.000 daltons preferentemente de aproximadamente 45.000 a 100.000 daltons y aún más preferentemente de aproximadamente
50.000 a 75.000 daltons. Un ejemplo de un etileno-metacrilato de alquilo comercialmente disponible es 35MA05 de Atofina de Paris -La Defence, Francia.
Los copolímeros ternarios de etileno con acrilatos de alquilo y metacrilatos de alquilo pueden ser cualquier copolímero ternario adecuado con las siguientes propiedades: la capacidad de aceptar grandes cargas de carga de carbón conductor, elongación del 150 al 250 por ciento y suficiente resistencia de fusión para mantener su forma después de su extrusión. El grupo alquilo puede ser cualquier grupo alquilo seleccionado independientemente de entre los hidrocarburos C1 a C6, preferentemente los hidrocarburos C1 a C4 y aún más preferentemente, metilo. Habitualmente, un copolímero ternario será de forma predominante un acrilato de alquilo con una porción pequeña de metacrilato de alquilo o un metacrilato de alquilo con una porción pequeña de acrilato de alquilo. Las proporciones de acrilato de alquilo y metacrilato de alquilo y etileno serán aproximadamente las mismas que las proporciones descritas para los copolímeros de etileno-acrilato de alquilo o para los copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo, así como los intervalos de peso molecular descritos para etileno-acrilato de alquilo y etileno-metacrilato de alquilo.
Los compuestos modificadores de la adhesión son cualquier copolímero de etileno-acetato de vinilo adecuado con un peso molecular mayor de aproximadamente 20.000 daltons, un copolímero de etileno-acetato de vinilo preferente tendrá un peso molecular de aproximadamente 22.500 a aproximadamente 50.000 daltons y un copolímero EVA aún más preferente tendrá un peso molecular de aproximadamente 25.000 a aproximadamente 40.000 daltons. Los copolímeros de etileno-acetato de vinilo modificadores de la adhesión de la invención tendrán una polidispersividad mayor de aproximadamente 2,5 preferentemente una polidispersividad mayor de 4 y aún más preferentemente una polidispersividad mayor de 5. La polidispersidad es Mw dividido entre Mn y es una medida de la distribución de los pesos moleculares de las cadenas poliméricas. La proporción de acetato de vinilo en los copolímeros de etilenoacetato de vinilo modificadores de la adhesión de la invención es de aproximadamente 12 a 25 y más preferentemente de aproximadamente 12 a 20 por ciento de acetato de vinilo. El material comercialmente disponible adecuado incluye AC 415, una cera de acetato de vinilo al 15 por ciento disponible de Honeywell Inc. de Morristown, Nueva Jersey.
Los compuestos modificadores de la adhesión también pueden incluir cualquier copolímero de etileno-acrilato de alquilo o etileno-metacrilato de alquilo adecuado en el que el grupo alquilo está seleccionado de los hidrocarburos C1 a C6 y con un peso molecular mayor de aproximadamente 20.000 daltons, un copolímero de etileno-acrilato de alquilo o etileno-metacrilato de alquilo preferente tendrá un peso molecular de aproximadamente 22.500 a aproximadamente 50.000 daltons y un copolímero de etileno-acrilato de alquilo o etileno-metacrilato de alquilo aún más preferente tendrá un peso molecular de aproximadamente 25.000 a aproximadamente 40.000 daltons. Los copolímeros de etileno-acrilato de alquilo o etileno-metacrilato de alquilo modificadores de la adhesión de la invención tendrán una polidispersividad mayor de aproximadamente 2,5 preferentemente una polidispersividad mayor de 4 y aún más preferentemente una polidispersividad mayor de 5. La polidispersidad, como se define previamente, es Mw dividido entre Mn y es una medida de la distribución de los pesos moleculares de las cadenas poliméricas. La proporción de acrilato de alquilo o metacrilato de alquilo en los copolímeros de etileno-acrilato de alquilo o etilenometacrilato de alquilo modificadores de la adhesión de la invención es aproximadamente del 12 al 25 y aún más preferentemente, aproximadamente del 12 al 20 por ciento de acrilato de alquilo. El grupo alquilo está seleccionado de los hidrocarburos C1 a C6, preferentemente los hidrocarburos C1 a C4 y aún más preferentemente, metilo.
El negro de carbón conductor puede ser cualquier negro de carbón conductor en una cantidad suficiente para hacer disminuir la resistividad eléctrica hasta menos de 550 ohmios-metro. Preferentemente la resistividad del blindaje semiconductor es de menos de aproximadamente 250 ohmios-metro e incluso más preferentemente de menos de aproximadamente 100 ohmios-metro. Los negros de carbón adecuados incluyen negros de carbón N351 y negros de carbón N550 vendidos por Cabot Corp. de Boston Mass.
Las formulaciones de blindaje semiconductor desprendible de la invención pueden estar combinadas de un mezclador comercial tal como un mezclador Banbury, una extrusora de doble tornillo un Buss Ko Neader u otros mezcladores continuos. La proporción del compuesto modificador de la adhesión con relación a los otros compuestos en el blindaje semiconductor desprendible variará dependiendo del polímero de base, aislante subyacente, peso molecular del compuesto modificador de la adhesión y polidispersidad del compuesto modificador de la adhesión. Se puede preparar una formulación de blindaje desprendible combinando del 30 al 45 por ciento en peso de negro de carbón con del 0,5 al 10 por ciento en peso de compuesto modificador de la adhesión, y para el equilibrio del polímero de base se puede añadir, opcionalmente uno cualquiera de los siguientes componentes, del 0,05 al 3,0 por ciento en peso de coadyuvante del procedimiento, del 0,05 al 3,0 por ciento en peso de antioxidante, del 0,1 al 3,0 por ciento en peso de agente de reticulación. Otra formulación de blindaje desprendible puede tener del 33 al 42 por ciento en peso de negro de carbón, del 1,0 al 7,5 por ciento en peso de compuesto modificador de la adhesión y para el equilibrio del polímero de base se puede añadir opcionalmente uno cualquiera de los siguientes componentes: del 0,1 al 2,0 por ciento en peso de coadyuvante del procedimiento, del 0,1 al 2,0 por ciento en peso de antioxidante, del
0,5 al 2,0 por ciento en peso agente de reticulación. Otra formulación de blindaje desprendible adicional puede tener del 35 al 40 por ciento en peso de negro de carbón, del 2,0 al 7,0 por ciento en peso de compuesto modificador de la adhesión y para el equilibrio del polímero de base se puede añadir opcionalmente uno cualquiera de los siguientes componentes: del 0,25 al 1,5 por ciento en peso de coadyuvante del procedimiento, del 0,25 al 1,5 por ciento en peso de antioxidante, del 1,0 al 2,0 por ciento en peso agente de reticulación. La formulación de blindaje desprendible se puede combinar mezclando el negro de carbón, compuesto modificador de la adhesión, coadyuvante del procesamiento, antioxidante y polímero de base juntos en un mezclador continuo hasta que esté bien mezclado y a continuación se puede añadir el agente de reticulación en una segunda etapa de mezclado o se puede absorber en la masa polimérica después del mezclado. Después de la adición del agente de reticulación, la formulación está lista para extrudirse sobre el aislante y reticularse para formar el blindaje semiconductor desprendible.
El agente de reticulación se puede elegir de cualquiera de los agentes de reticulación bien conocidos en la técnica incluyendo silanos que se reticulan por humedad y peróxidos que forman radicales libres y que se reticulan por un mecanismo de radicales libres.
La invención incluye cables eléctricos fabricados usando el blindaje semiconductor desprendible de la invención así como procedimientos de fabricación de estos cables eléctricos. Como se observa en las figuras 1 y 2, el cable eléctrico de la invención incluye un núcleo conductor (1) rodeado por una capa semiconductora (3) que está rodeada por una capa aislante (4), el aislante de la capa aislante está seleccionado de polietileno, polietileno reticulado (XLPE), gomas de etileno-propileno and gomas de etileno propileno dieno (gomas EPDM). La capa aislante (4) está cubierta por el blindaje dieléctrico semiconductor (5) de la invención y el blindaje semiconductor puede estar cubierto por alambres o tiras metálicas (6) que a continuación se conectan a tierra tras la instalación del cable y encamisado (7).
El cable eléctrico de la invención se puede fabricar por cualquiera de los procedimientos bien conocidos en la técnica incluyendo recubrir un conductor metálico con una capa semiconductora y extrudir en una cruceta de doble extrusión la capa aislante y el blindaje semiconductor desprendible juntos en una extrusión simultánea o extrudir simultáneamente una capa semiconductora alrededor de un conductor metálico, una capa aislante alrededor de la capa semiconductora y un blindaje semiconductor desprendible alrededor de la capa aislante usando una cruceta de triple extrusión. A continuación, si se desea, se puede dejar que el blindaje semiconductor, la capa aislante y el blindaje semiconductor desprendible se reticulen internamente. A continuación, los alambres o tiras metálicas se envuelven alrededor del cable y se coloca una camisa sobre el alambre o tiras metálicas para formar un cable terminado.
Ejemplos
Las composiciones tabuladas a continuación se prepararon por el procedimiento descrito después de la tabla, y se formaron con ellas placas moldeadas que medían 150 mm cuadrados por 2 mm de grosor, siendo una cara placas que medían 150 mm cuadrados por 2 mm de grosor, estando una cara unida a un bloque de XLPE de las mismas dimensiones y curándose las dos composiciones juntas en la prensa durante 20 minutos a 180 ºC. Las composiciones seleccionadas sólo se prepararon en grandes cantidades por un procedimiento similar en una extrusora de combinación continua Buss Ko Neader y se extrudió de forma dual bajo condiciones comerciales estándar para los materiales respectivos sobre los cables de muestra con aislante XLPE o bien EPR con un diámetro externo de 20 mm para formar una pantalla dieléctrica de 1,0 mm de grosor. En cada caso, se midió la adhesión por pruebas de resistencia al separado detalladas a continuación. La identificación de ingredientes también sigue después de la tabla. En la tabla, los ejemplos numerados están de acuerdo con la invención; los ejemplos con letras son para comparación. Cada ejemplo también se formuló con un 0,8 por ciento en peso de coadyuvante del procesamiento (estearato de cinc), un 0,5 por ciento en peso de antioxidante (1,2-dihidro-2,2,4-trimetilquinolina polimerizada, Agerite MA, de R.T. Vanderbilt) y un 1,5 por ciento en peso de agente de reticulación (peróxido de tercbutilcumilo).
Tabla 1: EVA con acetato de vinilo al 40 %
Ejemplo
A B 1 2 3 4 5 6 7
Polímero de base
EVA 40 EVA 40 EVA 40 EVA 40 EVA 40 EVA 40 EVA 40 EVA 40 EVA 40
(Partes)
60,5 56,7 56,7 56,7 56,7 59,7 58,7 60,7 57,7
Modificador de adhesión (% acetato de vinilo)
— AC 4001 (13 %) AMC2 67 (16 %) AMC2 67 (16 %) AMC2 70 (20 %) AMC2 91 (13 %) AMC2 91 (13 %) AMC2 67 (14 %) AMC2 67 (14 %)
Partes
— (5) (5) (5) (5) (2) (3) (1) (4)
Adhesión
12,0 9,9 8 6,5 6,5 7,1 7 8,7 8,1
1.
El MW de Ac400 es menor de 20.000 daltons.
2.
AMC quiere decir "compuesto modificador de la adhesión" y estos compuestos son ceras de etileno-acetato de vinilo con el contenido en acetato de vinilo indicado con un intervalo de pesos moleculares mayor de 20.000 daltons y con un intervalo de polidispersividades mayor de 2,5
Tabla 2: EVA con acetato de vinilo al 32 %
Ejemplo
C D E 6 7 8 9 10 11
Polímero de base
EVA 32 EVA 32 EVA 32 EVA 32 EVA 32 EVA 32 EVA 40 EVA 56,7 EVA 57,7
(Partes)
60,3 56,7 56,7 56,7 56,7 56,7 58,7 56,7 57,7
Modificador de adhesión (% acetato de vinilo)
— AC 4001 (13 %) AC 4001 (13 %) AMC2 66 (12 %) AMC2 67 (14 %) AMC2 68 (16 %) AMC2 69 (18 %) AMC2 70 (20 %) AMC2 37 (14 %)
Partes
— (5) (5) (5) (5) (2) (3) (1) (4)
Tipo de bó
N351 N351 N550 N351 N351 N381 N351 N35I N351
Partes
37 37 37 37 37 37 37 37 37
Adhesión
19 12-13,3 8,9 11,1 7,7 7,9 8,2 9,9 8,1
1.
El MW de Ac400 es menor de 20.000 daltons.
2.
AMC quiere decir "compuesto modificador de la adhesión" y estos compuestos son ceras de etileno-acetato de vinilo con el contenido en acetato de vinilo indicado con un intervalo de pesos moleculares mayor de 20.000 daltons y con un intervalo de polidispersividades mayor de 2,5
10 Tabla 3: EVA con acetato de vinilo al 28 %
Ejemplo
H G H 12 13
Polímero de base
EVA 28 EVA 28 EVA 28 EVA 28 EVA 28
(Partes)
60,3 56,7 58,75 56,7 56,7
Modificador de adhesión (% acetato de vinilo)
— AC 4001 (13 %) AC 4151 AMC2 67 (14 %) AMX2 69 (16 %)
Partes
— 5 3 5 5
Tipo de carbón
N315 N351 N351 N351 N550
Partes
37 37 37 37 37
Adhesión
30 14 13,2 11,3 10,0
1.
El MW de Ac400 es menor de 20.000 daltons y la polidispersidad es menor de 2.
2.
AMC quiere decir "compuesto modificador de la adhesión" y estos compuestos son ceras de etileno-acetato de vinilo con el contenido en acetato de vinilo indicado con un intervalo de pesos moleculares mayor de 20.000 daltons y con un intervalo de polidispersividades mayor de 2,5
15 3. El MW de AC415 es mayor de 20.000 y la polidispersidad es mayor de 2,5. Tabla 4: EVA con un contenido en acetato de vinilo del 25 %
Ejemplo
I J 14 15 16
Polímero de base
EVA 25 EVA 25 EVA 25 EVA 25 EVA2S
(Partes)
60,2 56,7 56,7 56,7 56,7
Modificador de la adhesión (% acetato de vinilo)
— AC 4001 (13 %) AMC2 66 (12 %) AMC2 68 (5 %) AMC2 70 (20 %)
Partes
— 5 2 3 1
Tipo de carbón
N351 N550 N550 N550 N550
Partes
37 37 37 37 37
Adhesión
Unido 15,1 19. 11,8 15,5
1.
El MW de Ac400 es menor de 20.000 daltons y la polidispersidad es menor de 2.
2.
AMC quiere decir "compuesto modificador de la adhesión" y estos compuestos son ceras de etileno-acetato de vinilo con el contenido en acetato de vinilo indicado con un intervalo de pesos moleculares mayor de 20.000 daltons y con un intervalo de polidispersividades mayor de 2,5
Ejemplo
K 17 18
Polímero de base
EVA34 EVA32 EVA32
(Partes)
56,7 56,7 56,7
Modificador de la adhesión (% acetato de vinilo)
AC 4001 (13 %) AC 4152 (14-16 %) Muestra 1 AC4152 (14-16 %) Muestra 2
Partes
5 5 5
Tipo de carbón
N351 N351 N351
Partes
37 37 37
Adhesión en placa
12 10 11
Adhesión en cable
14-18 lb 9-10 12-14
1.
El MW de Ac400 es menor de 20.000 daltons y la polidispersidad es menor de 2.
2.
El MW de AC415 es mayor de 20.000 y la polidispersidad es mayor de 2,5.
Procedimiento de mezclado
Se prepararon lotes de aproximadamente 1350 g (3,3 lb) de cada composición usando un mezclador modelo Farrell de BR Banbury con una capacidad de 1,57 l. La mitad del polímero de base y la mitad del aditivo de ajuste de la adhesión se introdujeron en primer lugar en el Banbury frío y se fundieron en su configuración de velocidad media; el coadyuvante del procesamiento y el antioxidante se añadieron conjuntamente, seguido de inmediato por el negro de carbón. El pistón se bajó y se subió y se añadieron el resto del polímero de base y aditivo de ajuste de la adhesión y la combinación continuó hasta que la temperatura alcanzó 135 ºC (275°F). Se descargó el material y se enfrió hasta temperatura ambiente, y a continuación la mitad de esto se reintrodujo al Banbury frío, se fundió y se añadió el peróxido, seguido de inmediato por el resto de la mezcla, se continuó la combinación hasta que la temperatura alcanzó 110 ºC (230°F) y se descargó la mezcla y se moldeó rápidamente.
Ingredientes:
EVA 34: copolímero de etileno-acetato de vinilo, 34 % de contenido en acetato de vinilo, 43 de índice de fusión, vendido con la marca registrada ELVAX como Elvax EP4174 por Dupont Corp.
EVA 32: copolímero de etileno-acetato de vinilo, 32 % de contenido en acetato de vinilo, 43 de índice de fusión, vendido con la marca registrada ELVAX como Elvax 150 por Dupont Corp .
EVA 40: copolímero de etileno-acetato de vinilo, 40 % de contenido en acetato de vinilo, 57 de índice de fusión, vendido con la marca registrada ELVAX como Elvax 40W por Dupont Corp.
EVA 28: copolímero de etileno-acetato de vinilo, 28 % de contenido en acetato de vinilo, 43 de índice de fusión, vendido con la marca registrada Elvax como Elvax 240 por Dupont Corp.
EVA 25: copolímero de etileno-acetato de vinilo, 25 % de contenido en acetato de vinilo, 19 de índice de fusión, vendido con la marca registrada Elvax como Elvax 350 por Dupont Corp.
AC400: copolímero de etileno-acetato de vinilo de peso molecular de aproximadamente 17.934 daltons, 13 % de contenido en acetato de vinilo, polidispersividad de 1,9, 92 ºC (198°F) punto de goteo Mettler, vendido por Allied Signal con esta designación.
AC 415 es una cera de etileno-acetato de vinilo con un 14 -16 por ciento de acetato de vinilo, un peso molecular de
22.500 -50.000 daltons y una polidispersividad de 2,5 -10.
AMC quiere decir "compuesto modificador de la adhesión" y estos compuestos son varias ceras EVA experimentales con la composición de acetato de vinilo indicada en las tablas y un intervalo de pesos moleculares mayor de 20.000 daltons y con un intervalo de polidispersividades mayor de 2,5
El negro de carbón N351 y el negro de carbón N550 son negros de carbón conductores obtenidos de Cabot Corp. de Boston Mass.
Pruebas de adhesión
Se probaron muestras de placas cortando completamente a través del grosor de la capa de la composición de
5 blindaje experimental en líneas paralelas para definir una banda de 12,5 m (1/2 pulgada) de ancho; se levantó un extremo y se giró hacia atrás 180 ° para extenderlo a lo largo de la superficie de la porción que seguía adherida y se midió la fuerza necesaria para separarlo a una velocidad de 0,0085 m/s (20 pulgadas/min); se calculó la resistencia a la separación en N/m y libras por 1/2 pulgada.
En general, las muestras de cables se probaron de la misma manera, con los cortes paralelos al eje de los cables,
10 pero se aplicó la fuerza de separado medida en una dirección de 90° con relación a la superficie, en lugar de 180°. Debido a los diferentes procedimientos de preparación y de reticulación usados en la preparación de las placas en comparación con el cable de extrusión así como esta diferencia en la dirección de tracción, las resistencias de separado del cable y de la placa no son directamente comparables pero las pruebas de la placa proporcionan una guía útil en el procedimiento de desarrollo: típicamente, la fuerza de separado del cable se mide en un ángulo de 90
15 grados, con el cable demostrará ser casi el doble de la fuerza de separado de la placa que se mide en un ángulo de 180 grados, que también se denomina "separación T".

Claims (26)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un blindaje semiconductor desprendible que comprende,
    un polímero de base seleccionado del grupo que consiste en copolímeros de etileno-acetato de vinilo,
    5 copolímeros de etileno-acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6, copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6 y terpolímeros de etileno-acrilato de alquilo-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado independientemente de hidrocarburos de C1 a C6, en los que el contenido en VA del polímero de base es aproximadamente del 28 al 40 por ciento;
    10 un compuesto modificador de la adhesión que comprende un etileno-acetato de vinilo con un peso molecular mayor de aproximadamente 20.000 daltons y una polidispersividad mayor de aproximadamente 2,5, en el que el contenido en VA del compuesto modificador de la adhesión es aproximadamente del 12 al 25 por ciento;
    un negro de carbón conductor en una cantidad suficiente para dar al blindaje semiconductor una resistencia por debajo de aproximadamente 550 ohm-metro.
    15 2. El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 1, en el que el polímero de base es copolímeros de etileno-acetato de vinilo.
  2. 3. El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 1, en el que el polímero de base es copolímeros de etileno-acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6.
  3. 4. El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 1, en el que el polímero de base es copolímeros de 20 etileno-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6.
  4. 5.
    El blindaje semiconductor desprendible, de la reivindicación 1, en el que el polímero de base es terpolímeros de etileno-acrilato de alquilo-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está independientemente seleccionado de hidrocarburos C1 a C6.
  5. 6.
    El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 1, en el que el compuesto modificador de la
    25 adhesión comprende un etileno-acetato de vinilo con un peso molecular de aproximadamente 22.500 a aproximadamente 50.000 daltons.
  6. 7. El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 6, en el que el etileno-acetato de vinilo modificador de la adhesión tiene un peso molecular de aproximadamente 25.000 a aproximadamente 40.000 daltons.
  7. 8. El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 1, en el que el compuesto modificador de la 30 adhesión comprende un etileno-acetato de vinilo con una polidispersividad mayor de 4.
  8. 9.
    El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 1, en el que el compuesto modificador de la adhesión comprende un etileno-acetato de vinilo con una polidispersividad mayor de 5.
  9. 10.
    El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 1, en el que el negro de carbón está seleccionado de los negros de carbón de tipo N550 y N351.
    35 11. El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 1, en el que el blindaje semiconductor incluye además un agente de reticulación.
  10. 12. El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 1, en el que el blindaje semiconductor comprende del 30 al 45 por ciento en peso de negro de carbón y del 0,5 al 10 por ciento en peso de modificador de la adhesión.
    40 13. El blindaje semiconductor desprendible de la reivindicación 1, en el que el blindaje semiconductor comprende del 33 al 42 por ciento en peso de negro de carbón y del 1,0 al 7,5 por ciento en peso de compuesto modificador de la adhesión.
  11. 14. Un procedimiento para fabricar un blindaje semiconductor desprendible que comprende las etapas de
    (a) combinar (i) un polímero de base seleccionado del grupo que consiste en copolímeros de etileno-acetato de
    45 vinilo, copolímeros de etileno-acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6, copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6 y terpolímeros de etileno-acrilato de alquilo-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado independientemente de hidrocarburos de C1 a C6, el contenido en VA del polímero de base es aproximadamente del 28 al 40 por ciento;
    50 (ii) un compuesto modificador de la adhesión que comprende un etileno-acetato de vinilo con un peso molecular mayor de aproximadamente 20.000 daltons y una polidispersividad mayor de aproximadamente 2,5, en el que el contenido en VA del compuesto modificador de la adhesión es aproximadamente del 12 al 25 por ciento; y
    (iii) un negro de carbón conductor en una cantidad suficiente para dar al blindaje semiconductor una
    5 resistencia por debajo de aproximadamente 550 ohm-metro juntos en un mezclador para formar una mezcla; y
    (b) extrudir la mezcla para formar el blindaje semiconductor desprendible.
  12. 15. El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende además la etapa de añadir un agente de reticulación a la mezcla.
    10 16. El procedimiento de la reivindicación 15, que comprende además la etapa de reticular el blindaje semiconductor desprendible.
  13. 17. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el blindaje semiconductor desprendible comprende del 30 al 45 por ciento en peso de negro de carbón y del 0,5 al 10 por ciento en peso de modificador de la adhesión.
  14. 18. El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el blindaje semiconductor desprendible comprende del 33 al 15 42 por ciento en peso de negro de carbón y del 1,0 al 7,5 por ciento en peso de modificador de la adhesión.
  15. 19. Un cable de alimentación eléctrico de voltaje medio que comprende un núcleo conductor, y una capa aislante, un blindaje semiconductor desprendible, un alambre o tira metálica conectada a tierra y una camisa; en el que dicho blindaje semiconductor desprendible comprende,
    un polímero de base seleccionado del grupo que consiste en copolímeros de etileno-acetato de vinilo,
    20 copolímeros de etileno-acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6, copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6 y terpolímeros de etileno-acrilato de alquilo-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado independientemente de hidrocarburos de C1 a C6, en los que el contenido en VA del polímero de base es aproximadamente del 28 al 40 por ciento;
    25 un compuesto modificador de la adhesión que comprende un etileno-acetato de vinilo con un peso molecular mayor de aproximadamente 20.000 daltons y una polidispersividad mayor de aproximadamente 2,5,
    en el que el contenido en VA del compuesto modificador de la adhesión es aproximadamente del 12 al 25 por ciento;
    un negro de carbón conductor en una cantidad suficiente para dar al blindaje semiconductor una resistencia por 30 debajo de aproximadamente 550 ohm-metro.
  16. 20.
    El cable de alimentación de la reivindicación 19, en el que el polímero de base es copolímeros de etilenoacetato de vinilo.
  17. 21.
    El cable de alimentación de la reivindicación 19, en el que el polímero de base es copolímeros de etilenoacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6.
    35 22. El cable de alimentación de la reivindicación 19, en el que el polímero de base es copolímeros de etilenometacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6.
  18. 23. El cable de alimentación de la reivindicación 19, en el que el polímero de base es terpolímeros de etilenoacrilato de alquilo-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está independientemente seleccionado de hidrocarburos C1 a C6.
    40 24. El cable de alimentación de la reivindicación 19, en el que el compuesto modificador de la adhesión comprende un etileno-acetato de vinilo con un peso molecular de aproximadamente 22.500 a aproximadamente 50.000 daltons.
  19. 25. El cable de alimentación de la reivindicación 24, en el que el etileno-acetato de vinilo tiene un peso molecular mayor de aproximadamente 25.000 a aproximadamente 40.000 daltons.
    45 26. El cable de alimentación de la reivindicación 19, en el que el compuesto modificador de la adhesión comprende un etileno-acetato de vinilo con una polidispersividad mayor de 4.
  20. 27. El cable de alimentación de la reivindicación 19, en el que el compuesto modificador de la adhesión comprende un etileno-acetato de vinilo con una polidispersividad mayor de 5.
  21. 28. El cable de alimentación de la reivindicación 19, en el que el negro de carbón está seleccionado de los negros 50 de carbón de tipo N550 y N351.
  22. 29. Un procedimiento de fabricación de un cable de alimentación eléctrica de voltaje medio que tiene un blindaje semiconductor desprendible que comprende las etapas de extrudir simultáneamente por medio de una cruceta de triple extrusión una capa semiconductora que reviste un conductor metálico, una capa aislante que reviste la capa semiconductora y una capa semiconductora desprendible que reviste la capa aislante, envolviendo la capa
    5 semiconductora desprendible con alambre metálico o tiras metálicas y colocando una camisa sobre el alambre o tiras metálicas, en el que dicho blindaje semiconductor desprendible comprende
    un polímero de base seleccionado del grupo que consiste en copolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6, copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos
    10 C1 a C6 y terpolímeros de etileno-acrilato de alquilo-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado independientemente de hidrocarburos de C1 a C6, en los que el contenido en VA del polímero de base es aproximadamente del 28 al 40 por ciento;
    un compuesto modificador de la adhesión que comprende un etileno-acetato de vinilo con un peso molecular mayor de aproximadamente 20.000 daltons y una polidispersividad mayor de aproximadamente 2,5, en el que el
    15 contenido en VA del compuesto modificador de la adhesión es aproximadamente del 12 al 25 por ciento;
    un negro de carbón conductor en una cantidad suficiente para dar al blindaje semiconductor una resistencia por debajo de aproximadamente 550 ohm-metro.
  23. 30.
    El procedimiento de la reivindicación 29, en el que la capa aislante se reticula después de la extrusión.
  24. 31.
    El procedimiento de la reivindicación 30, en el que el blindaje semiconductor se reticula después de la extrusión.
    20 32. Un procedimiento de fabricación de un cable de alimentación eléctrica de voltaje medio que tiene un blindaje semiconductor desprendible que comprende las etapas de extrudir simultáneamente por medio de una cruceta de doble extrusión en una capa semiconductora que reviste un conductor metálico, una capa aislante que reviste la capa semiconductora y una capa semiconductora desprendible que reviste la capa aislante, envolviendo la capa semiconductora desprendible con alambre metálico o tiras metálicas y colocando una
    25 camisa sobre el alambre o tiras metálicas, en el que dicho semiconductor desprendible comprende
    un polímero de base seleccionado del grupo que consiste en copolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros de etileno-acrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6, copolímeros de etileno-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está seleccionado de hidrocarburos C1 a C6 y terpolímeros de etileno-acrilato de alquilo-metacrilato de alquilo en los que el grupo alquilo está
    30 seleccionado independientemente de hidrocarburos de C1 a C6, en los que el contenido en VA del polímero de base es aproximadamente del 28 al 40 por ciento;
    un compuesto modificador de la adhesión que comprende un etileno-acetato de vinilo con un peso molecular mayor de aproximadamente 20.000 daltons y una polidispersividad mayor de aproximadamente 2,5, en el que el contenido en VA del compuesto modificador de la adhesión es aproximadamente del 12 al 25 por ciento;
    35 un negro de carbón conductor en una cantidad suficiente para dar al blindaje semiconductor una resistencia por debajo de aproximadamente 550 ohm-metro.
  25. 33.
    El procedimiento de la reivindicación 32, en el que la capa aislante se reticula después de la extrusión.
  26. 34.
    El procedimiento de la reivindicación 32, en el que el blindaje semiconductor se reticula después de la extrusión.
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