ES2451621T3

ES2451621T3 - Cable con capa de revestimiento reciclable

Info

Publication number: ES2451621T3
Application number: ES04702328.8T
Authority: ES
Inventors: Gabriele Perego; Cristiana Scelza; Gaia Dell'anna; Sergio Belli
Original assignee: Prysmian SpA
Current assignee: Prysmian SpA
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2014-03-28
Anticipated expiration: 2024-01-15
Also published as: AU2004206275A1; BRPI0406829B1; US20060124341A1; NZ540962A; CA2512852C; CA2512852A1; DK1588387T3; AU2004206275B2; WO2004066318A1; US7196270B2; WO2004066317A1; RU2005126420A; BRPI0406829A; CN100356482C; EP1588387B1; RU2323494C2; CN1739170A; EP1588387A1

Abstract

Cable que comprende al menos un conductor eléctrico y al menos una capa de revestimiento extruida a base deun material de polímero termoplástico en mezcla con un líquido dieléctrico, en el que: - dicho material de polímero termoplástico está seleccionado de: (a) al menos un homopolímero de propileno o al menos un copolímero de propileno con al menos uncomonómero de olefina seleccionado de etileno y una -olefina que no sea propileno, teniendo dichocopolímero u homopolímero un punto de fusión mayor que, o igual a, 130 ºC y una entalpía de fusión de 20J/g hasta 100 J/g; (b) una mezcla mecánica que comprende al menos un copolímero u homopolímero de propileno (a) y (c) al menos un copolímero elastomérico de etileno con al menos una -olefina alifática y, de maneraopcional, un polieno; - la concentración en peso de dicho líquido dieléctrico en dicho material de polímero termoplástico es más bajaque la concentración de saturación de dicho líquido dieléctrico en dicho material de polímero termoplástico; - dicho líquido dieléctrico tiene las siguientes características: - una cantidad de compuestos polares más baja que, o igual a, un 2,5 % en peso con respecto al pesototal del líquido dieléctrico; - un punto de fusión o un punto de fluidez más bajo que 80 ºC; - una relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos decarbono más baja que 0,6, cuando el líquido dieléctrico es aromático.

Description

Cable con capa de revestimiento reciclable

La presente invención se refiere a un cable con capa de revestimiento reciclable. En particular, la invención se refiere a un cable para transportar o distribuir energía eléctrica de media o alta tensión, en el que se encuentra presente una capa de revestimiento extruida a base de un material de polímero termoplástico en mezcla con un líquido dieléctrico con unas buenas propiedades mecánicas y dieléctricas, que posibilita, en particular, el uso de unas temperaturas de funcionamiento elevadas y el transporte de energía eléctrica de alta tensión.

Dicho cable puede usarse para la transmisión o distribución tanto de corriente continua (cc) como de corriente alterna (ca).

La necesidad de productos de elevada compatibilidad medioambiental, compuestos por materiales que, además de no ser perjudiciales para el medio ambiente durante la producción o utilización, puedan reciclarse con facilidad al final de su vida, está completamente aceptada en la actualidad en el campo de los cables eléctricos y de telecomunicaciones.

No obstante, el uso de materiales compatibles con el medio ambiente está condicionado por la necesidad de limitar los costes a la vez que se proporciona, para los usos más comunes, un rendimiento igual a o mejor que el de los materiales convencionales.

En el caso de cables para transportar energía eléctrica de media y alta tensión, los diversos revestimientos que rodean el conductor consisten habitualmente en polímero reticulado a base de poliolefina, en particular polietileno reticulado (XLPE), o copolímeros de etileno / propileno / dieno (EPDM) o de etileno / propileno (EPR) elastoméricos, también reticulados. La reticulación, efectuada después de la etapa de extrusión del material polimérico sobre el conductor, da al material unas propiedades mecánicas y eléctricas satisfactorias incluso bajo temperaturas elevadas tanto durante un uso continuo como con sobrecarga de corriente.

No obstante, es bien sabido que los materiales reticulados no pueden reciclarse, de tal modo que los residuos de fabricación y el material de revestimiento de cables que han alcanzado el final de su vida solo pueden desecharse por incineración.

También se conocen cables eléctricos que tienen su aislamiento consistiendo en una envuelta de múltiples capas de un material laminado de papel o papel / polipropileno impregnado con una gran cantidad de un líquido dieléctrico (que se conocen habitualmente como cables impregnados en masa o también cables rellenos de aceite). Rellenando completamente los espacios presentes en la envuelta de múltiples capas, el líquido dieléctrico evita que surjan descargas parciales con la consiguiente disrupción del aislamiento eléctrico. Como líquidos dieléctricos se usan, habitualmente, productos tales como aceites minerales, polibutenos, alquilbencenos y similares (véanse, por ejemplo, los documentos US 4.543.207, US 4.621.302, EP 987.718, WO 98/32137).

No obstante, es bien sabido que los cables impregnados en masa presentan numerosos inconvenientes en comparación con los cables de aislamiento extruidos, de tal modo que su uso está restringido en la actualidad a campos específicos de aplicación, en particular a la construcción de líneas de transmisión de corriente continua de alta y muy alta tensión, tanto para las instalaciones terrestres como, en particular, para las submarinas. A este respecto, la producción de cables impregnados en masa es particularmente compleja y costosa, tanto por el elevado coste de los materiales laminados como por las dificultades que surgen durante las etapas de envolver el material laminado y, a continuación, de impregnar este con el líquido dieléctrico. En particular, el líquido dieléctrico usado ha de tener una viscosidad baja a bajas temperaturas para permitir una impregnación rápida y uniforme, mientras que al mismo tiempo este ha de tener una baja tendencia a migrar durante la instalación y el funcionamiento del cable para evitar la pérdida de líquido a partir de los extremos del cable o a partir de roturas de forma accidental en el cable. Además, los cables impregnados en masa no pueden reciclarse y su uso se limita a una temperatura de funcionamiento de menos de 90 ºC.

Dentro de los materiales poliméricos no reticulados, se conoce el uso del polietileno de alta densidad (HDPE) para revestir cables de alta tensión. No obstante, el HDPE presenta el inconveniente de una resistencia a la temperatura más baja que el XLPE, tanto frente a la sobrecarga de corriente como durante el funcionamiento.

Los revestimientos aislantes de polietileno de baja densidad (LDPE) termoplásticos también se usan en cables de media y alta tensión: en este caso, de nuevo, estos revestimientos están limitados por una temperatura de funcionamiento demasiado baja (aproximadamente 70 ºC).

La solicitud de patente internacional WO 99/13477 divulga un material aislante que consiste en un polímero termoplástico que forma una fase continua que incorpora un dieléctrico líquido o que puede fundirse con facilidad formando una fase interpenetrante móvil en el interior de la estructura de polímero sólida. La relación de pesos del material de polímero termoplástico con respecto al dieléctrico es de entre 95:5 y 25:75. El material aislante puede producirse mediante el mezclado de los dos componentes mientras que está caliente o bien por lotes o bien de forma continua (por ejemplo, por medio de una extrusora). A continuación, la mezcla resultante se granula y se usa

como material aislante para producir un cable eléctrico de alta tensión por extrusión sobre un conductor. El material puede usarse o bien en forma termoplástica o bien reticulada. Como polímeros termoplásticos se indican: poliolefinas, poliacetatos, polímeros de celulosa, poliésteres, policetonas, poliacrilatos, poliamidas y poliaminas. Se sugiere, en particular, el uso de polímeros de baja cristalinidad. El dieléctrico es preferentemente un aceite mineral o sintético de baja o alta viscosidad, en particular un poliisobuteno, nafteno, poliaromático, a-olefina o aceite de silicona.

La solicitud de patente internacional WO 02/03398 a nombre del solicitante, divulga un cable que comprende al menos un conductor eléctrico y al menos una capa de revestimiento extruida a base de material de polímero termoplástico en mezcla con un líquido dieléctrico, en el que dicho material termoplástico comprende un homopolímero de propileno o un copolímero de propileno con al menos un comonómero de olefina seleccionado de etileno y una a-olefina que no sea propileno, teniendo dicho copolímero u homopolímero un punto de fusión mayor que, o igual a, 140 ºC y una entalpía de fusión de 30 J/g hasta 100 J/g. Dicho líquido dieléctrico comprende al menos un hidrocarburo de alquilarilo que tiene al menos dos anillos aromáticos no condensados y una relación del número de átomos de carbono de arilo con respecto al número total de átomos de carbono mayor que, o igual a, 0,6, preferentemente mayor que, o igual a, 0,7.

La solicitud de patente internacional WO 02/27731 a nombre del solicitante, divulga un cable que comprende al menos un conductor eléctrico y al menos una capa de revestimiento extruida a base de material de polímero termoplástico en mezcla con un líquido dieléctrico, en el que dicho material termoplástico comprende un homopolímero de propileno o un copolímero de propileno con al menos un comonómero de olefina seleccionado de etileno y una a-olefina que no sea propileno, teniendo dicho copolímero u homopolímero un punto de fusión mayor que, o igual a, 140 ºC y una entalpía de fusión de 30 J/g hasta 100 J/g. Dicho líquido dieléctrico comprende al menos un difenil éter, no sustituido o sustituido con al menos un radical de hidrocarburo C1-C30 lineal o ramificado, alifático, aromático o alifático y aromático mixto.

No obstante, la técnica anterior que se ha citado en lo que antecede presenta algunos inconvenientes.

De hecho, el solicitante observó que la adición de un líquido dieléctrico a un material de polímero debería tanto determinar un aumento significativo en sus propiedades eléctricas (en particular, su rigidez dieléctrica), sin perjudicar a sus características termomecánicas y sin dar como resultado exudación del líquido dieléctrico a partir del material de polímero. En particular, el cable resultante debería dar unos rendimientos mecánicos y eléctricos sustancialmente constantes con el tiempo y, por lo tanto, una fiabilidad elevada, incluso a temperaturas de funcionamiento elevadas (al menos 90 ºC y por encima, en particular a una temperatura de funcionamiento de hasta 110 ºC para un uso continuo y de hasta 140 ºC en el caso de sobrecarga de corriente). En particular, el solicitante observó que la presencia de dos fases, por ejemplo una fase continua de un material termoplástico y una fase adicional incorporada en la misma de un líquido dieléctrico, con la consiguiente dispersión no homogénea a nivel microscópico de dicho líquido dieléctrico sobre dicho material termoplástico, no permite obtener la totalidad de las características que se han notificado en lo que antecede.

El solicitante ha encontrado ahora que es posible superar dicho inconveniente mediante el uso, como material de base de polímero reciclable, de al menos un copolímero u homopolímero de propileno termoplástico o una mezcla mecánica de dicho al menos un copolímero u homopolímero de propileno termoplástico con al menos un copolímero elastomérico de etileno con al menos una a-olefina alifática y, de manera opcional, un polieno, mezclado con al menos un líquido dieléctrico tal como se ha definido en lo que antecede en el presente documento. La composición resultante posee una flexibilidad adecuada, unas características termomecánicas excelentes y un rendimiento eléctrico elevado, tal como para hacer esta particularmente adecuada para formar al menos una capa de revestimiento y, en particular, una capa de aislamiento eléctrico, de un cable de media o alta tensión de una temperatura de funcionamiento elevada, de al menos 90 ºC y por encima, en particular a una temperatura de funcionamiento de hasta 110 ºC para un uso continuo y de hasta 140 ºC en el caso de sobrecarga de corriente. El líquido dieléctrico adecuado para implementar la invención tiene una compatibilidad elevada con el material de base de polímero y una eficiencia elevada en el sentido de mejorar el rendimiento eléctrico, permitiendo en consecuencia el uso de pequeñas cantidades (por ejemplo, unas cantidades más bajas que la concentración de saturación del líquido dieléctrico en el material de base de polímero) de dicho líquido dieléctrico tal como para no perjudicar a las características termomecánicas excelentes de la capa de aislamiento y para evitar la exudación de dicho líquido dieléctrico a partir del material de base de polímero.

Una compatibilidad elevada entre el líquido dieléctrico y el material de base de polímero permite obtener una dispersión homogénea a nivel microscópico del líquido dieléctrico en el material de base de polímero. Además, el líquido dieléctrico adecuado para formar la capa de revestimiento de cable de la presente invención comprende una pequeña cantidad de compuestos polares, con el fin de evitar un aumento significativo de las pérdidas dieléctricas. Ha de observarse también que el uso de un líquido dieléctrico con un relativamente bajo punto de fusión o bajo punto de fluidez (por ejemplo, un punto de fusión o un punto de fluidez no más elevados que 80 ºC) no da lugar a problemas de fabricación ni durante el mezclado con el material de polímero ni durante la producción del cable. De hecho, el bajo punto de fusión permite un manejo más sencillo del líquido dieléctrico, que puede fundirse con facilidad sin la necesidad de unos aparatos y / o etapas de fabricación adicionales y complejos (por ejemplo, una etapa de fusión del líquido dieléctrico). Además, el solicitante observó también que, cuando el líquido dieléctrico es

aromático, puede conseguirse una compatibilidad elevada con el material de base de polímero incluso en presencia de líquido dieléctrico con una baja relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos de carbono (por ejemplo, una relación más baja que 0,6).

El solicitante también ha observado que la adición de dicho líquido dieléctrico reduce o incluso elimina los fenómenos ópticos que se conocen habitualmente como “blanqueamiento por esfuerzo” gracias al hecho de que dicho líquido dieléctrico se dispersa de manera homogénea a nivel microscópico en el material de polímero.

De acuerdo con un primer aspecto, la presente invención se refiere a un cable que comprende al menos un conductor eléctrico y al menos una capa de revestimiento extruida a base de un material de polímero termoplástico en mezcla con un líquido dieléctrico, en el que:

-: dicho material de polímero termoplástico está seleccionado de:

(a): al menos un homopolímero de propileno o al menos un copolímero de propileno con al menos un comonómero de olefina seleccionado de etileno y una a-olefina que no sea propileno, teniendo dicho copolímero u homopolímero un punto de fusión mayor que, o igual a, 130 ºC y una entalpía de fusión de 20 J/g hasta 100 J/g;

(b): una mezcla mecánica que comprende al menos un copolímero u homopolímero de propileno (a) y

(c): al menos un copolímero elastomérico de etileno con al menos una a-olefina alifática y, de manera opcional, un polieno;

-: la concentración en peso de dicho líquido dieléctrico en dicho material de polímero termoplástico es más baja que la concentración de saturación de dicho líquido dieléctrico en dicho material de polímero termoplástico;

-: dicho líquido dieléctrico tiene las siguientes características:

-: una cantidad de compuestos polares más baja que, o igual a, un 2,5 % en peso con respecto al peso total del líquido dieléctrico;

-: un punto de fusión o un punto de fluidez más bajo que 80 ºC;

-: una relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos de carbono más baja que 0,6, cuando el líquido dieléctrico es aromático.

En la presente descripción y en las reivindicaciones posteriores, la expresión “conductor” quiere decir un elemento conductor como tal, de forma alargada y, preferentemente, de un material metálico, o un elemento conductor recubierto con una capa semiconductora.

La concentración de saturación del líquido dieléctrico en el material de polímero termoplástico puede determinarse por un método de absorción de líquido sobre muestras de Dumbell: detalles adicionales con respecto a dicho método se describirá en los ejemplos que se dan en lo sucesivo en el presente documento.

La cantidad de compuestos polares del líquido dieléctrico puede determinarse de acuerdo con la norma ASTM D2007-02.

El punto de fusión puede determinarse por técnicas conocidas tales como, por ejemplo, mediante un análisis de Calorimetría de Barrido Diferencial (DSC).

El punto de fluidez puede determinarse de acuerdo con la norma ASTM D97-02.

La relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos de carbono puede determinarse de acuerdo con la norma ASTM D3238-95(2000)e1.

De acuerdo con una primera realización, la capa de revestimiento extruida a base de dicho material de polímero termoplástico en mezcla con dicho líquido dieléctrico es una capa eléctricamente aislante.

De acuerdo con una realización adicional, la capa de revestimiento extruida a base de dicho material de polímero termoplástico en mezcla con dicho líquido dieléctrico es una capa semiconductora.

De acuerdo con una realización preferida, el copolímero u homopolímero de propileno (a) que puede usarse en la presente invención tiene un punto de fusión de 140 ºC hasta 170 ºC.

Preferentemente, el copolímero u homopolímero de propileno (a) tiene una entalpía de fusión de 30 J/g hasta 85 J/g.

Dicha entalpía de fusión (LHm) puede determinarse mediante un análisis de Calorimetría de Barrido Diferencial (DSC).

Preferentemente, el copolímero u homopolímero de propileno (a) tiene un módulo de elasticidad en flexión, medido de acuerdo con la norma ASTM D790-00, a temperatura ambiente, de 30 MPa hasta 1400 MPa, y más preferentemente de 60 MPa hasta 1000 MPa.

Preferentemente, el copolímero u homopolímero de propileno (a) tiene un índice de fluidez de masa fundida (MFI), medido a 230 ºC con una carga de 21,6 N de acuerdo con la norma ASTM D1238-00, de 0,05 dg/min hasta 10,0 dg/min, más preferentemente de 0,4 dg/min hasta 5,0 dg/min.

Si se usa un copolímero de propileno con al menos un comonómero de olefina (a), este último se encuentra

5 presente, preferentemente, en una cantidad de menos de, o igual a, un 15 % en moles, y más preferentemente de menos de, o igual a, un 10 % en moles. El comonómero de olefina es, en particular, etileno o una a-olefina de fórmula CH2=CH-R, en la que R es un alquilo C2-C10 lineal o ramificado, seleccionado, por ejemplo, de: 1-buteno, 1penteno, 4-metil-1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, o mezclas de los mismos. Se prefieren particularmente copolímeros de propileno / etileno.

10 Preferentemente, dicho copolímero u homopolímero de propileno (a) está seleccionado de:

(a1) un homopolímero de propileno o un copolímero de propileno con al menos un comonómero de olefina seleccionado de etileno y una a-olefina que no sea propileno, teniendo un módulo de elasticidad en flexión de, en general, desde 30 MPa hasta 900 MPa y, preferentemente, de 50 MPa hasta 400 MPa; (a2) un copolímero de fase heterogénea que comprende una fase termoplástica a base de propileno y una fase

15 elastomérica a base de etileno copolimerizada con una a-olefina, preferentemente con propileno, en el que la fase elastomérica se encuentra presente, preferentemente, en una cantidad de al menos 45 % en peso con respecto al peso total del copolímero de fase heterogénea.

Se prefiere particularmente de dicha clase (a1) un homopolímero de propileno o un copolímero de propileno con al menos un comonómero de olefina seleccionado de etileno y una a-olefina que no sea propileno, teniendo dicho

20 copolímero u homopolímero:

-: un punto de fusión de 140 ºC hasta 170 ºC;

-: una entalpía de fusión de 30 J/g hasta 80 J/g;

-: una fracción soluble en dietil éter en ebullición en una cantidad de menos de, o igual a, un 12 % en peso,

preferentemente de un 1 % en peso hasta un 10 % en peso, que tiene una entalpía de fusión de menos de, o 25 igual a, 4 J/g, preferentemente menor que, o igual a, 2 J/g;

-: una fracción soluble en n-heptano en ebullición en una cantidad de un 15 % en peso hasta un 60 % en peso, preferentemente de un 20 % en peso hasta un 50 % en peso, que tiene una entalpía de fusión de 10 J/g hasta 40 J/g, preferentemente de 15 J/g hasta 30 J/g; y

-: una fracción insoluble en n-heptano en ebullición en una cantidad de un 40 % en peso hasta un 85 % en peso,

30 preferentemente de un 50 % en peso hasta un 80 % en peso, que tiene una entalpía de fusión de más de, o igual a, 45 J/g, preferentemente de 50 J/g hasta 95 J/g.

Detalles adicionales con respecto a estos materiales y a su uso en el revestimiento de cables se dan en la solicitud de patente internacional WO 01/37289 a nombre del solicitante.

Los copolímeros de fase heterogénea de clase (a2) se obtienen por la copolimerización secuencial de: i) propileno,

35 que posiblemente contiene unas cantidades minoritarias de al menos un comonómero de olefina seleccionado de etileno y una a-olefina que no sea propileno; y, a continuación, de: ii) una mezcla de etileno con una a-olefina, en particular propileno y, posiblemente, con porciones minoritarias de un dieno.

Se prefiere particularmente de dicha clase (a2) un copolímero de fase heterogénea en el que la fase elastomérica consiste en un copolímero elastomérico de etileno y propileno que comprende un 15 % en peso hasta un 50 % en

40 peso de etileno y desde un 50 % en peso hasta un 85 % en peso de propileno con respecto al peso de la fase elastomérica. Detalles adicionales con respecto a estos materiales y a su uso en el revestimiento de cables se dan en la solicitud de patente internacional WO 00/41187 a nombre del solicitante.

Se encuentran disponibles comercialmente Productos de clase (a1), por ejemplo, bajo la marca comercial Rexflex® WL 105 de Huntsman Polimer Corporation o Borsoft® SA 233 CF de Borealis.

45 Se encuentran disponibles comercialmente productos de clase (a2), por ejemplo, bajo la marca comercial Hifax® CA 10 A, Moplen® EP 310 G, o Adflex® Q 200 F de Basell.

De acuerdo con una realización preferida, el copolímero elastomérico de etileno (c) tiene una entalpía de fusión de menos de 30 J/g. La cantidad de dicho copolímero elastomérico (c) es, en general, menor que un 70 % en peso, preferentemente de un 20 % en peso hasta un 60 % en peso, con respecto al peso total del material de base

50 termoplástico.

Con referencia al copolímero elastomérico de etileno (c), la expresión “a-olefina alifática” quiere decir, en general, una olefina de fórmula CH2=CH-R, en la que R representa un grupo alquilo lineal o ramificado que contiene desde 1 hasta 12 átomos de carbono. Preferentemente, la a-olefina alifática está seleccionada de propileno, 1-buteno, isobutileno, 1-penteno, 4-metil-1--penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-dodeceno, o mezclas de los mismos. Se prefieren

55 particularmente propileno, 1-hexeno y 1-octeno.

Con referencia al copolímero elastomérico de etileno (c), la expresión “polieno” quiere decir, en general, un dieno, trieno o tetraeno conjugado o no conjugado. Cuando se encuentra presente un comonómero de dieno, este comonómero contiene, en general, desde 4 hasta 20 átomos de carbono y está seleccionado preferentemente de: diolefinas conjugadas o no conjugadas lineales tales como, por ejemplo, 1,3-butadieno, 1,4-hexadieno, 1,6octadieno y similares; dienos monocíclicos o policíclicos tales como, por ejemplo, 1,4-ciclohexadieno, 5-etiliden-2norborneno, 5-metileno-2-norborneno, vinilnorborneno, o mezclas de los mismos. Cuando se encuentra presente un comonómero de trieno o de tetraeno, este comonómero contiene, en general, desde 9 hasta 30 átomos de carbono y está seleccionado preferentemente de trienos o tetraenos que contienen un grupo vinilo en la molécula o un grupo 5norbornen-2-ilo en la molécula. Son ejemplos específicos de comonómeros de trieno o de tetraeno que pueden usarse en la presente invención: 6,10-dimetil-1,5,9-undecatrieno, 5,9-dimetil-1,4,8-decatrieno, 6,9-dimetil-1,5,8decatrieno, 6,8,9-trimetil-1,6,8-decatrieno, 6,10,14-trimetil-1,5,9,13-pentadecatetraeno, o mezclas de los mismos. Preferentemente, el polieno es un dieno.

Son copolímeros elastoméricos particularmente preferidos de etileno (c):

(c1) copolímeros que tienen la siguiente composición de monómeros: 35 % en moles - 90 % en moles de etileno; 10 % en moles - 65 % en moles de una a-olefina alifática, preferentemente propileno; 0 % en moles - 10 % en moles de un polieno, preferentemente un dieno, más preferentemente, 1,4-hexadieno o 5-etileno-2-norborneno (los cauchos de EPR y de EPDM pertenecen a esta clase); (c2) copolímeros que tienen la siguiente composición de monómeros: 75 % en moles - 97 % en moles, preferentemente 90 % en moles - 95 % en moles, de etileno; 3 % en moles - 25 % en moles, preferentemente 5 % en moles - 10 % en moles, de una a-olefina alifática; 0 % en moles - 5 % en moles, preferentemente 0 % en moles - 2 % en moles, de un polieno, preferentemente un dieno (por ejemplo, copolímeros de etileno / 1-octeno, tal como los productos Engage® de DuPont-Dow Elastomers).

De acuerdo con una realización preferida, el líquido dieléctrico tiene una cantidad de compuestos polares de entre 0,1 y 2,3.

De acuerdo con una realización más preferida, el líquido dieléctrico tiene un punto de fusión o un punto de fluidez de entre -130 ºC y +80 ºC.

De acuerdo con una realización más preferida, el líquido dieléctrico tiene una relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos de carbono de entre 0,01 y 0,4.

De acuerdo con una realización más preferida, el líquido dieléctrico tiene, preferentemente, una constante dieléctrica, a 25 ºC, de menos de, o igual a, 3,5 y, preferentemente, menor que 3 (medida de acuerdo con la norma IEC 247).

De acuerdo con una realización más preferida, el líquido dieléctrico tiene una viscosidad predeterminada con el fin de evitar una difusión rápida del líquido en el interior de la capa de aislamiento y, por lo tanto, su migración hacia el exterior, así como posibilitar que el líquido dieléctrico se introduzca y se mezcle con facilidad en el material de polímero termoplástico. En general, el líquido dieléctrico de la invención tiene una viscosidad, a 40 ºC, de entre 10 cSt y 800 cSt, preferentemente de entre 20 cSt y 500 cSt (medida de acuerdo con la norma ASTM D445-03).

De acuerdo con una realización preferida, el líquido dieléctrico puede estar seleccionado de: aceites minerales tales como, por ejemplo, aceites nafténicos, aceites aromáticos, aceites parafínicos, aceites poliaromáticos, conteniendo dichos aceites minerales, de manera opcional, al menos un heteroátomo seleccionado de oxígeno, nitrógeno o azufre; parafinas líquidas; aceites vegetales tales como, por ejemplo, aceite de semillas de soja, aceite de linaza, aceite de ricino; poliolefinas aromáticas oligoméricas; ceras parafínicas tales como, por ejemplo, ceras de polietileno, ceras de polipropileno; aceites sintéticos tales como, por ejemplo, aceites de silicona, alquilbencenos (tal como, por ejemplo, dodecilbenceno, di(octilbencil)tolueno), ésteres alifáticos (tal como, por ejemplo, tetraésteres de pentaeritritol, ésteres de ácido sebácico, ésteres ftálicos), oligómeros de olefina (tal como, por ejemplo, polibutenos o poliisobutenos opcionalmente hidrogenados); o mezclas de los mismos. Se prefieren particularmente los aceites parafínicos y aceites nafténicos. El líquido dieléctrico adecuado para implementar la invención tiene una buena resistencia térmica, una capacidad de absorción de gas considerable, en particular absorción de hidrógeno, y una resistencia elevada frente a descargas parciales, de tal modo que las pérdidas dieléctricas están limitadas incluso a una temperatura elevada y un gradiente eléctrico elevado. La relación de pesos del líquido dieléctrico con respecto al material de polímero termoplástico de la presente invención es, en general, de entre 1:99 y 25:75, preferentemente de entre 2:98 y 20:80, y más preferentemente de entre 3:97 y 10:90.

De acuerdo con una realización preferida, el cable de la invención tiene al menos una capa de revestimiento extruida con propiedades de aislamiento eléctrico que se forma a partir del material de polímero termoplástico en mezcla con el líquido dieléctrico que se ha descrito en lo que antecede.

De acuerdo con una realización más preferida, el cable de la invención tiene al menos una capa de revestimiento extruida con propiedades semiconductoras que se forma a partir del material de polímero termoplástico en mezcla con el líquido dieléctrico que se ha descrito en lo que antecede. Para formar una capa semiconductora, en general se añade una carga conductora al material de polímero. Para garantizar una buena dispersión de la carga

conductora en el interior del material de polímero termoplástico, este último está seleccionado preferentemente de copolímeros u homopolímeros de propileno que comprenden al menos un 40 % en peso de fase amorfa, con respecto al peso de polímero total.

De acuerdo con un aspecto adicional, la presente invención se refiere a una composición de polímero que comprende un material de polímero termoplástico en mezcla con un líquido dieléctrico, en la que:

-: dicho material de polímero termoplástico está seleccionado de:

-: dicho líquido dieléctrico tiene las siguientes características:

-: un punto de fusión o un punto de fluidez más bajo que 80 ºC;

De acuerdo con un aspecto adicional, la presente invención se refiere al uso de una composición de polímero, tal como se ha descrito en lo que antecede en el presente documento, como el material de base de polímero para preparar una capa de revestimiento de cable con propiedades de aislamiento eléctrico, o para preparar una capa de revestimiento de cable con propiedades semiconductoras.

En la formación de una capa de revestimiento para el cable de la invención, pueden añadirse otros componentes convencionales a la composición de polímero que se ha definido en lo que antecede, tal como antioxidantes, adyuvantes de procesamiento, retardantes de arborescencia higroscópica, o mezclas de los mismos.

Son antioxidantes convencionales adecuados para el fin, por ejemplo, distearil- o dilauril-tiopropionato y pentaeritritiltetrakis [3-(3,5-di-t-butil-4-hidroxifenil)propionato], o mezclas de los mismos.

Los adyuvantes de procesamiento que pueden añadirse a la composición de polímero incluyen, por ejemplo, estearato de calcio, estearato de zinc, ácido esteárico, o mezclas de los mismos.

Con referencia particular a los cables de media y alta tensión, los materiales de polímero tal como se han definido en lo que antecede en el presente documento pueden usarse de forma ventajosa para obtener una capa de aislamiento. Tal como se ha expuesto en lo que antecede, estos materiales de base de polímero muestran, de hecho, unas buenas características mecánicas tanto a temperatura ambiente como bajo condiciones calientes, y también muestran unas propiedades eléctricas mejoradas. En particular, estos posibilitan que se alcance una temperatura de funcionamiento elevada, comparable con o incluso que supere la de los cables con unos revestimientos que consisten en materiales de base de polímero reticulado.

Si ha de formarse una capa semiconductora, se dispersa una carga conductora, en particular negro de carbón, en general en el interior del material de base de polímero en una cantidad tal como para proveer al material con características semiconductoras (es decir, tal como para obtener una resistividad de menos de 5 Ohm*m a temperatura ambiente). Esta cantidad es, en general, de entre un 5 % en peso y un 80 % en peso y, preferentemente, de entre un 10 % en peso y un 50 % en peso, del peso total de la mezcla.

El uso de la misma composición de polímero tanto para la capa de aislamiento como para las capas semiconductoras es particularmente ventajoso en la producción de cables para media o alta tensión, debido a que este garantiza una adhesión excelente entre capas adyacentes y, por lo tanto, un buen comportamiento eléctrico, en particular en la superficie de separación entre la capa de aislamiento y la capa semiconductora interior, en la que el campo eléctrico y, por lo tanto, el riesgo de descargas parciales, son más elevados.

La composición de polímero de la presente invención puede prepararse mediante el mezclado entre sí del material de polímero termoplástico, el líquido dieléctrico y cualesquiera otros aditivos posiblemente presentes mediante el uso de métodos conocidos en la técnica. El mezclado puede llevarse a cabo, por ejemplo, mediante una mezcladora interna del tipo con rotores tangenciales (Banbury) o con rotores interpenetrantes o, preferentemente, en una mezcladora continua de tipo Ko-Kneader (Buss), o del tipo de doble husillo de co- o contra-rotación.

Como alternativa, el líquido dieléctrico de la presente invención puede añadirse al material de polímero termoplástico durante la etapa de extrusión por inyección directa en el cilindro de extrusora tal como se divulga, por ejemplo, en la solicitud de patente internacional WO02/47092 a nombre del solicitante.

De acuerdo con la presente invención, el uso de la composición de polímero que se ha definido en lo que antecede en capas de revestimiento de cable para media o alta tensión permite que se obtengan unos revestimientos reciclables y flexibles con unas propiedades mecánicas y eléctricas excelentes.

También se ha descubierto una mayor compatibilidad entre el líquido dieléctrico y el material de polímero termoplástico de la presente invención que en el caso de mezclas similares del mismo material de polímero con otros líquidos dieléctricos conocidos en la técnica. Esta mayor compatibilidad conduce, entre otros, a menos exudación del líquido dieléctrico. Debido a su temperatura de funcionamiento elevada y a sus bajas pérdidas dieléctricas, los cables de la invención pueden transportar, para la misma tensión, una potencia al menos igual a, o incluso mayor que, la que puede transportarse por un cable tradicional con un revestimiento de XLPE.

Para los fines de la invención, la expresión “media tensión” quiere significar, en general, una tensión de entre 1 kV y 35 kV, mientras que “alta tensión” quiere significar tensiones más elevadas que 35 kV.

A pesar de que la presente descripción se centra principalmente en la producción de cables para transportar o distribuir energía eléctrica de media o alta tensión, la composición de polímero de la invención puede usarse para revestir dispositivos eléctricos en general y, en particular, cables de un tipo diferente, por ejemplo cables de baja tensión, cables de telecomunicaciones o cables de energía / telecomunicaciones combinados, o accesorios que se usan en líneas eléctricas, tal como terminales, juntas o conectores.

Serán evidentes características adicionales a partir de la descripción detallada que se ha dado en lo que antecede en el presente documento con referencia al dibujo adjunto, en el que:

-: La figura 1 es una vista en perspectiva de un cable eléctrico, particularmente adecuado para media o alta tensión, de acuerdo con la invención.

En la figura 1, el cable (1) comprende un conductor (2), una capa (3) interior con propiedades semiconductoras, una capa (4) intermedia con propiedades aislantes, una capa (5) exterior con propiedades semiconductoras, una pantalla

(6) de metal, y una funda (7) exterior.

El conductor (2) consiste, en general, en hilos de metal, preferentemente de cobre o aluminio, trenzados entre sí por métodos convencionales, o de una varilla de aluminio o cobre maciza. Al menos una capa de revestimiento seleccionada de la capa de aislamiento (4) y las capas semiconductoras (3) y (5) comprende la composición de la invención tal como se ha definido hasta el momento. Alrededor de la capa semiconductora exterior (5) está colocada, habitualmente, una pantalla (6), en general de hilos o bandas eléctricamente conductores, devanadas de forma helicoidal. Entonces, este blindaje se cubre por una funda (7) de un material termoplástico tal como, por ejemplo, polietileno (PE) no reticulado.

El cable también puede proveerse con una estructura de protección (que no se muestra en la figura 1), el fin principal de la cual es proteger mecánicamente el cable frente a impactos o compresiones. Esta estructura de protección puede ser, por ejemplo, un refuerzo de metal o una capa de polímero expandido tal como se describe en el documento WO 98/52197 a nombre del solicitante.

La figura 1 muestra solo una posible realización de un cable de acuerdo con la invención. A la presente realización pueden realizarse modificaciones adecuadas conocidas en la técnica, pero sin alejarse del ámbito de la invención.

La capa o capas de revestimiento de cable de material termoplástico de acuerdo con la presente invención pueden fabricarse de acuerdo con métodos conocidos, por ejemplo por extrusión. La extrusión se lleva a cabo de forma ventajosa en una única pasada, por ejemplo mediante el método de tándem, en el que se disponen extrusoras individuales en serie, o por co-extrusión con un cabezal de extrusión múltiple.

Los siguientes ejemplos ilustran la invención, pero sin limitarla.

Ejemplos 1-5

Preparación de composiciones

Se usaron los siguientes componentes:

-: un copolímero de fase heterogénea de propileno con un punto de fusión de 165 ºC, una entalpía de fusión de 30 J/g, MFI 0,8 dg/min y un módulo de elasticidad en flexión 150 MPa (Adflex® Q 200 F - producto comercial de Basell);

-: un copolímero de fase heterogénea de propileno con un punto de fusión de 142 ºC, una entalpía de fusión de 25 J/g, MFI 0,6 dg/min y un módulo de elasticidad en flexión de 85 MPa (Hifax® CA 10 A - producto comercial de Basell);

-: Sunpar® 2280 (producto comercial de Sunoco): aceite parafínico con una viscosidad de 475 cSt a 40 ºC, un punto de fluidez de -15 ºC y una relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos de carbono de 0,02, que consiste en un 69 % en peso de átomos de carbono parafínicos, un 29 % en peso de átomos de carbono nafténicos, un 2 % en peso de átomos de carbono aromáticos y un 1,5 % en

5 peso de compuestos polares;

-: Nyflex® 820 (producto comercial de Nynas): aceite nafténico con una viscosidad de 110 cSt a 40 ºC, un punto de fluidez de -27 ºC y una relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos de carbono de 0,1, que consiste en un 10 % en peso de átomos de carbono aromáticos, un 46 % en peso de átomos de carbono nafténicos, un 44 % en peso de átomos de carbono parafínicos y un 0,2 % en peso

10 de compuestos polares;

-: Nytex® 840 (producto comercial de Nynas): aceite nafténico con una viscosidad de 370 cSt a 40 ºC, un punto de fluidez de -12 ºC y una relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos de carbono de 0,15, que consiste en un 15 % en peso de átomos de carbono aromáticos, un 34 % en peso de átomos de carbono nafténicos, un 51 % en peso de átomos de carbono parafínicos y un 2,3 % en peso

15 de compuestos polares;.

El polímero en forma granular se precalentó, bajo agitación, a 80 ºC, a lo largo de 15 min, en una turbomezcladora. Posteriormente, el líquido dieléctrico, un 6 % en peso, se añadió al polímero precalentado. Después de la adición, la agitación se continuó durante 2 horas a 80 ºC hasta que el líquido se hubo absorbido por completo en los gránulos de polímero.

20 Después de esta primera fase, el material resultante se amasó en una Brabender Plasticorder PL2000 de doble husillo de laboratorio a una temperatura de 180 ºC hasta la homogenización completa. El material resultante salió de la mezcladora de doble husillo en forma de gránulos.

Medición de pérdidas dieléctricas

Se formaron placas de un espesor de 0,5 mm a partir del material que se obtiene tal como se ha divulgado en lo que 25 antecede. Las placas se moldearon a 195 ºC con 15 min de precalentamiento.

Las placas que se obtienen de esta forma se sometieron a una medición de pérdidas dieléctricas mediante la medición de la tangente del ángulo de pérdida (tandelta) (de acuerdo con la norma ASTM D150-98) a diferentes temperaturas (28 ºC y 90 ºC). Los resultados obtenidos se dan en la tabla 2.

Medición de módulo de elasticidad en flexión

30 El módulo de elasticidad en flexión se determinó sobre unas placas de 60 mm x 10 mm x 1,5 mm que se obtienen tal como se ha divulgado en lo que antecede de acuerdo con la norma ASTM D790-03: los resultados obtenidos se dan en la tabla 1.

Medición de punto de fusión (Tm) y entalpía de fusión (LH)

El punto de fusión (Tm) y la entalpía de fusión (LH) se determinaron mediante un análisis de Calorimetría de Barrido

35 Diferencial (DSC) mediante el uso de un calorímetro de barrido diferencial Mettler Toledo DSC 820. El programa de temperaturas en lo sucesivo se aplicó a la muestra a analizar:

-: enfriar desde temperatura ambiente hasta -100 ºC;

-: calentar desde -100 ºC hasta 200 ºC a una velocidad de 10 ºC/min.;

-: isoterma durante 5 minutos a 200 ºC; 40 -enfriar hasta -100 ºC a una velocidad de 2 ºC/min.;

-: isoterma durante 10 minutos a -100 ºC;

-: calentar hasta 200 ºC a una velocidad de 10 ºC/min.

Los resultados obtenidos se dan en la tabla 1.

TABLA 1

EJEMPLO: Módulo de elasticidad en flexión (MPa) Punto de fusión (Tm) (ºC) Entalpía de fusión (LH) (J/g)

1: 37 162 40,2

2: 35 163 40,9

3: 30 160 41,1

4: 60 139 30,7

5: 60 140 32,0

TABLA 2

EJEMPLO: Gradiente (G) (kV/mm) Tandelta x 10 -4 (28 ºC) Tandelta x 10 -4 (90 ºC)

1: 1,0 3,7 5,7

2: 1,0 3,8 5,4

3: 1,0 4,0 4,2

4: 1,0 3,9 5,9

5: 1,0 4,4 5,1

Ejemplo 1: 94 % en peso de Adflex® Q 200 F + 6 % en peso de Sunpar® 2280; Ejemplo 2: 94 % en peso de Adflex® Q 200 F + 6 % en peso de Nyflex® 820; Ejemplo 3: 94 % en peso de Adflex® Q 200 F + 6 % en peso de Nytex® 840; Ejemplo 4: 94 % en peso de Hifax® CA 10 A + 6 % en peso de Sunpar® 2280; Ejemplo 5: 94 % en peso de Hifax® CA 10 A + 6 % en peso de Nytex® 840.

Ejemplo 6

Medición de la concentración de saturación

Con el fin de determinar la concentración de saturación del líquido dieléctrico en los materiales termoplásticos, se 5 fabricó una pluralidad de placas, comenzando a partir de los materiales en bruto en microgránulos.

Se obtuvieron dos placas (200 mm x 200 mm x 0,5 mm) mediante el moldeo del material en bruto (Adflex® Q 200 F) a 190 ºC. Se obtuvieron cinco muestras de Dumbell más pequeñas a partir de cada una de las placas anteriores, y se pesaron (W0).

A continuación, las muestras de Dumbell se sumergieron por completo a 20 ºC, en un líquido dieléctrico: Sunpar®

10 2280 y Nyflex® 820, respectivamente. La concentración de saturación se midió mediante la determinación del cambio en peso (en porcentaje) de las placas después de diferentes instantes. Las muestras de Dumbell se retiraron del líquido dieléctrico después de 3, 6, 9, 12 y 15 días y, después de que se hubiera limpiado su superficie con un paño limpio y seco, estas se pesaron (Wi).

La absorción de líquido dieléctrico se determinó por la siguiente fórmula:

15 % de líquido dieléctrico absorbido = [ (Wi - W0) / Wi ] x 100

La concentración de saturación se alcanza cuando Wi muestra una variación más baja que un 1 % con respecto al aumento en peso total que se corresponde con (Wi - W0).

Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

-: la concentración de saturación de Sunpar® 2280 en el Adflex® Q 200 F es de un 25 % en peso; 20 -la concentración de saturación de Nyflex® 820 en el Adflex® Q 200 F es de un 46 % en peso.

Ejemplo 7

Con el fin de verificar la ausencia de dos fases, por ejemplo la ausencia de una fase continua de un material termoplástico y de una fase adicional incorporada en la misma de un líquido dieléctrico, se sometieron muestras del líquido dieléctrico como tal y de material termoplástico suplementado con el líquido dieléctrico al análisis de

25 Calorimetría de Barrido Diferencial Modulado (MDSC) usando un calorímetro de barrido diferencial modulado TA Instrument DSC 2920.

Se sometieron 10 mg de cada muestra al siguiente programa de temperaturas:

-: equilibrado a -145 ºC;

-: modular ±0,48 ºC cada 60 segundos; 30 -mantener a -145 ºC durante 5 minutos;

-: calentar hasta 200 ºC a una velocidad de 5 ºC/min;

-: mantener a 200 ºC durante 2 minutos.

Los resultados obtenidos se dan en la tabla 3.

TABLA 3

EJEMPLO: ANÁLISIS DE MDSC

Sunpar® 2280: -0,59 ºC

(continuación)

EJEMPLO: ANÁLISIS DE MDSC

Adflex® Q 200 F + 6 % de Sunpar® 2280: ausente

Adflex® Q 200 F + 34 % de Sunpar® 2280: -0,59 ºC

Los resultados dados en la tabla 3 muestran que:

-: en el caso del líquido dieléctrico como tal, se encontraba presente un pico a -0,59 ºC;

-: en el caso en el que el líquido dieléctrico se añade al material termoplástico en una cantidad (6 % en peso) más

5 baja que su concentración de saturación en dicho material termoplástico, el pico a -0,59 ºC, característico del líquido dieléctrico como tal, no se encontraba presente, mostrando que el líquido dieléctrico se dispersó de manera homogénea a nivel microscópico en el material termoplástico;

-: en el caso en el que el líquido dieléctrico se añade al material termoplástico en una cantidad (25 % en peso) igual a su concentración de saturación en dicho material termoplástico, el pico a -0,59 ºC, característico del

10 líquido dieléctrico como tal, se encontraba presente, mostrando que el líquido dieléctrico no se dispersó de manera homogénea a nivel microscópico en el material termoplástico.

Ejemplos 8-9 (comparativos)

Preparación de composiciones

Se usaron los siguientes componentes:

15 - un copolímero de fase heterogénea de propileno con un punto de fusión de 142 ºC, una entalpía de fusión de 25 J/g, un punto de fusión 142 ºC, MFI 0,6 dg/min y un módulo de elasticidad en flexión de 85 MPa (Hifax® CA 10 A - producto comercial de Basell);

-: Nytex® 800 (producto comercial de Nynas): aceite nafténico con una viscosidad de 7,3 cSt a 40 ºC, un punto de fluidez de -60 ºC y una relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de

20 átomos de carbono de 0,07, que consiste en un 7 % en peso de átomos de carbono aromáticos, un 53 % en peso de átomos de carbono nafténicos, un 40 % en peso de átomos de carbono parafínicos y un 0,5 % en peso de compuestos polares;

-: Indopol® L-100 (producto comercial de BP Amoco): aceite de polibuteno con una viscosidad de 210 cSt a 40 ºC, un punto de fluidez de -30 ºC y un 0,5 % en peso de compuestos polares.

25 El polímero en forma granular se precalentó, bajo agitación, a 80 ºC, a lo largo de 15 min, en una turbomezcladora. Posteriormente, el líquido dieléctrico, un 40 % en peso, se añadió al polímero precalentado. Después de la adición, la agitación se continuó durante 2 horas a 80 ºC hasta que el líquido se hubo absorbido por completo en los gránulos de polímero.

Después de esta primera fase, el material resultante se amasó en una Brabender Plasticorder PL2000 de doble

30 husillo de laboratorio a una temperatura de 150 ºC hasta la homogenización completa. El material resultante salió de la mezcladora de doble husillo en forma de gránulos.

El módulo de elasticidad en flexión, el punto de fusión (Tm), la entalpía de fusión (LH) y las pérdidas dieléctricas se midieron tal como se ha divulgado en lo que antecede: los resultados obtenidos se dieron en la tabla 4 y en la tabla

5.

35 TABLA 4

8: 9,1 126 18,3

9: 6,6 133 17,8

TABLA 5

8: 1 8,9 6,1

9: 1 3,3 4,6

Ejemplo 8: 60 % en peso de Hifax® CA 10 A + 40 % en peso de Nytex® 800; Ejemplo 9: 60 % en peso de Hifax® CA 10 A + 40 % en peso de Indopol® L-100.

La concentración de saturación de Nytex® 800 en Hifax® CA 10 A (Ejemplo 8) se determinó tal como se ha divulgado en lo que antecede y se corresponde con un 40 % en peso.

El material del ejemplo 8 se sometió a un análisis de Calorimetría de Barrido Diferencial Modulado (MDSC) que funciona tal como se ha divulgado en lo que antecede: un pico a -93 ºC, característico del líquido dieléctrico como tal (a saber, Nytex® 800), se encontraba presente, mostrando que el líquido dieléctrico no se dispersó de manera homogénea a nivel microscópico en el material termoplástico.

Ejemplo 10

Microscopía Electrónica de Barrido (SEM)

El análisis de Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) se realizó tal como sigue mediante la utilización de las composiciones de los ejemplos 1-5 (de acuerdo con la presente invención) y las composiciones de los ejemplos 8-9 (comparativos). Se realizaron entallas en muestras de esfuerzos de tracción moldeadas por compresión con una cuchilla de afeitar y posteriormente se sumergieron en nitrógeno líquido. A continuación, las muestras se fracturaron en un modo de tensión compacta. Se examinó la morfología de la fractura en congelación de las muestras recubiertas con oro con un Hitachi S-400 SEM funcionando a 10 kV. Se realizó un análisis de imágenes digitales en una serie de micrografías para determinar la presencia de un material de única fase o de un material de dos fases. A 5000 aumentos, las superficies de las muestras que se obtienen a partir de las composiciones de los ejemplos 1-5 (de acuerdo con la presente invención) eran homogéneas y estaban desprovistas de cavidad, mostrando que el material es un material de única fase. Por el contrario, a 5000 aumentos, las superficies de las muestras que se obtienen a partir de las composiciones de los ejemplos 8 y 9 (comparativos), no eran homogéneas y presentaron una gran cantidad de cavidad, mostrando que el material es un material de dos fases. Además, las muestras que se obtienen a partir de los ejemplos 8-9, mostraron exudación del líquido dieléctrico a temperatura ambiente.

Ejemplo 11

Producción del cable

Las composiciones de la capa de aislamiento y de las capas semiconductoras se describen en la tabla 6 dada a continuación.

TABLA 6

Cable de acuerdo con la presente invención: Cable de comparación

Capas semicond. interior exterior: Capa de aislamiento Capas semicond. interior exterior Capa de aislamiento

(%) en peso: (%) en peso (%) en peso (%) en peso

Adflex® Q 200 F: 60,4 93,4 66,4 99,4

Ensaco® 250 G: 33 - 33 -

Sunpar® 2280: 6 6 - -

Irganox® PS 802: 0,4 0,4 0,4 0,4

Irganox® 1010: 0,2 0,2 0,2 0,2

Ensaco® 250 G: negro de carbón con una superficie específica de 65 m2/g (producto comercial de MMM Carbon); Irganox® PS 802 (antioxidante): tiodipropionato de distearilo (producto comercial de Ciba Specialty Chemicals); Irganox® 1010 (antioxidante): pentaeritritil-tetrakis-(3-(3,5-di-t-butil-9-hidroxi-fenil)-propionato (producto comercial de Ciba Specialty Chemicals).

El proceso usado para fabricar el cable fue el siguiente.

El Adflex® Q 200 F se introdujo directamente en la tolva de extrusora. Posteriormente, el Sunpar® 2280 previamente mezclado con los antioxidantes, se inyectó a presión elevada en la extrusora. Se usó una extrusora que tenía un diámetro de 80 mm y una relación L/D de 25. La inyección se realizó durante la extrusión a aproximadamente 20 D con respecto al principio del husillo de la extrusora por medio de tres puntos de inyección sobre la misma sección transversal a 120º uno de otro. El líquido dieléctrico se inyectó a una temperatura de 70 ºC y a una presión de 250 bares (25 MPa).

El cable que salía del cabezal de extrusión se enfrió a temperatura ambiente haciendo que este pasara a través de agua fría.

El cable acabado consistió en un conductor de aluminio (sección transversal de 150 mm2), una capa semiconductora interior de un espesor de aproximadamente 0,5 mm, una capa de aislamiento de un espesor de aproximadamente 4,5 mm y, por último, una capa semiconductora exterior de un espesor de aproximadamente 0,5 mm.

Bajo unas condiciones similares, mediante el uso de los materiales que se indican en la tabla 2, se produjo un cable de comparación sin añadir el líquido dieléctrico.

Rigidez dieléctrica

Se sometieron tres piezas (siendo cada una de una longitud de 20 metros) de los dos cables que se producen tal como se ha descrito en lo que antecede a una medición de rigidez dieléctrica usando corriente alterna a temperatura ambiente. Comenzando a partir de 100 kV, el gradiente aplicado a los cables se aumentó en 10 kV cada 10 minutos hasta que los cables experimentaron disrupción. El gradiente de disrupción considerado es el que hay sobre el conductor.

La tabla 7 resume los resultados de las pruebas eléctricas: los datos representan el valor promedio que se obtiene a partir de tres mediciones diferentes.

TABLA 7

Cable de acuerdo con la presente invención: Cable de comparación

(kV/mm): (kV/mm)

disrupción de ca: 59 29

10 Ejemplo 12 (comparación)

Producción del cable

Las composiciones de la capa de aislamiento se describen en la tabla 8 en lo sucesivo.

TABLA 8

COMPOSICIÓN DE LA CAPA DE AISLAMIENTO (%) en peso

Adflex® Q 200 F: 79,4

Sunpar® 2280: 25

Irganox® PS 802: 0,4

Irganox® 1010: 0,2

El procedimiento usado para fabricar el cable fue el siguiente.

15 El Adflex® Q 200 F se introdujo directamente en la tolva de extrusora. Se usó una extrusora que tenía un diámetro de 80 mm y una relación L/D de 25. Posteriormente, se realizó un intento de inyectar el Sunpar® 2280 previamente mezclado con los antioxidantes en la extrusora. Fue imposible llevar a cabo la inyección, debido a que el líquido dieléctrico salió de la boquilla de extrusora. En consecuencia, fue imposible llevar a cabo la producción de un cable acabado.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Cable que comprende al menos un conductor eléctrico y al menos una capa de revestimiento extruida a base de un material de polímero termoplástico en mezcla con un líquido dieléctrico, en el que:

-

dicho material de polímero termoplástico está seleccionado de:

(a)

al menos un homopolímero de propileno o al menos un copolímero de propileno con al menos un comonómero de olefina seleccionado de etileno y una a-olefina que no sea propileno, teniendo dicho copolímero u homopolímero un punto de fusión mayor que, o igual a, 130 ºC y una entalpía de fusión de 20 J/g hasta 100 J/g;

(b)

una mezcla mecánica que comprende al menos un copolímero u homopolímero de propileno (a) y

(c)

al menos un copolímero elastomérico de etileno con al menos una a-olefina alifática y, de manera opcional, un polieno;

-

la concentración en peso de dicho líquido dieléctrico en dicho material de polímero termoplástico es más baja que la concentración de saturación de dicho líquido dieléctrico en dicho material de polímero termoplástico;

-

dicho líquido dieléctrico tiene las siguientes características:

-

una cantidad de compuestos polares más baja que, o igual a, un 2,5 % en peso con respecto al peso total del líquido dieléctrico;

-

un punto de fusión o un punto de fluidez más bajo que 80 ºC;

-

una relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos de carbono más baja que 0,6, cuando el líquido dieléctrico es aromático.
2.

Cable de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el copolímero u homopolímero de propileno (a) tiene un punto de fusión de 140 ºC hasta 170 ºC.
3.

Cable de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el copolímero u homopolímero de propileno (a) tiene una entalpía de fusión de 30 J/g hasta 85 J/g.
4.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero u homopolímero de propileno (a) tiene un módulo de elasticidad en flexión, medido de acuerdo con la norma ASTM D790, a temperatura ambiente, de 30 MPa hasta 1400 MPa.
5.

Cable de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el copolímero u homopolímero de propileno (a) tiene un módulo de elasticidad en flexión, medido de acuerdo con la norma ASTM D790, a temperatura ambiente, de 60 MPa hasta 1000 MPa.
6.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero u homopolímero de propileno (a) tiene un índice de fluidez de masa fundida (MFI), medido a 230 ºC con una carga de 21,6 N de acuerdo con la norma ASTM D1238/L, de 0,05 dg/min hasta 10,0 dg/min.
7.

Cable de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el copolímero u homopolímero de propileno (a) tiene un índice de fluidez de masa fundida (MFI), medido a 230 ºC con una carga de 21,6 N de acuerdo con la norma ASTM D1238/L, de 0,4 dg/min hasta 5,0 dg/min.
8.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en el copolímero de propileno

(a) el comonómero de olefina se encuentra presente en una cantidad de menos de, o igual a, un 15 % en moles.
9.

Cable de acuerdo con la reivindicación 8, en el que en el copolímero de propileno (a) el comonómero de olefina se encuentra presente en una cantidad de menos de, o igual a, un 10 % en moles.
10.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en el copolímero de propileno

(a) el comonómero de olefina es etileno o una a-olefina de fórmula CH2=CH-R, en la que R es un alquilo C2-C10 lineal o ramificado.
11.

Cable de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la a-olefina está seleccionada de: 1-buteno, 1-penteno, 4metil-1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, o mezclas de los mismos.
12.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero u homopolímero de propileno (a) está seleccionado de:

(a1) un homopolímero de propileno o un copolímero de propileno con al menos un comonómero de olefina seleccionado de etileno y una a-olefina que no sea propileno, teniendo un módulo de elasticidad en flexión de genéricamente desde 30 MPa hasta 900 MPa; (a2) un copolímero de fase heterogénea que comprende una fase termoplástica a base de propileno y una fase elastomérica a base de etileno copolimerizada con una a-olefina.
13.

Cable de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el copolímero u homopolímero de propileno de clase (a1) tiene un punto de fusión de 140 ºC hasta 170 ºC.
14.

Cable de acuerdo con la reivindicación 12 o 13, en el que el copolímero u homopolímero de propileno de clase (a1) tiene una entalpía de fusión de 30 J/g hasta 80 J/g.
15.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que el copolímero u homopolímero de propileno de clase (a1) tiene una fracción soluble en dietil éter en ebullición en una cantidad de menos de, o igual a, un 12 % en peso, que tiene una entalpía de fusión de menos de, o igual a, 4 J/g.
16.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en el que el copolímero u homopolímero de propileno de clase (a1) tiene una fracción soluble en n-heptano en ebullición en una cantidad de un 15 % en peso hasta un 60 % en peso, que tiene una entalpía de fusión de 10 J/g hasta 40 J/g.
17.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en el que el copolímero u homopolímero de propileno de clase (a1) tiene una fracción insoluble en n-heptano en ebullición en una cantidad de un 40 % en peso hasta un 85 % en peso, que tiene una entalpía de fusión de más de, o igual a, 45 J/g.
18.

Cable de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la a-olefina incluida en la fase elastomérica de un copolímero de fase heterogénea de clase (a2) es propileno.
19.

Cable de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el copolímero de fase heterogénea de clase (a2) es un copolímero de fase heterogénea en el que la fase elastomérica consiste en un copolímero elastomérico de etileno y propileno que comprende desde un 15 % en peso hasta un 50 % en peso de etileno y desde un 50 % en peso hasta un 85 % en peso de propileno con respecto al peso de la fase elastomérica.
20.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero elastomérico de etileno (c) tiene una entalpía de fusión de menos de 30 J/g.
21.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad del copolímero elastomérico (c) es menor que un 70 % con respecto al peso total del material de base termoplástico.
22.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en el copolímero elastomérico de etileno (c), la expresión “a-olefina alifática” es una olefina de fórmula CH2=CH-R, en la que R representa un grupo alquilo lineal o ramificado que contiene desde 1 hasta 12 átomos de carbono.
23.

Cable de acuerdo con la reivindicación 22, en el que la a-olefina alifática está seleccionada de propileno, 1buteno, isobutileno, 1-penteno, 9-metil-1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-dodeceno, o mezclas de los mismos.
24.

Cable de acuerdo con la reivindicación 23, en el que la a-olefina alifática está seleccionada de propileno, 1hexeno, 1-octeno.
25.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en el copolímero elastomérico de etileno (c), el término “polieno” es un dieno, trieno o tetraeno conjugado o no conjugado.
26.

Cable de acuerdo con la reivindicación 25, en el que el polieno es un dieno.
27.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el copolímero elastomérico de etileno (c) está seleccionado de:

(c1) copolímeros que tienen la siguiente composición de monómeros: 35 % en moles - 90 % en moles de etileno; 10 % en moles - 65 % en moles de una a-olefina alifática; 0 % en moles - 10 % en moles de un polieno. (c2) copolímeros que tienen la siguiente composición de monómeros: 75 % en moles - 97 % en moles de etileno; 3 % en moles - 25 % en moles de una a-olefina alifática; 0 % en moles - 5 % en moles de un polieno.
28.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el líquido dieléctrico tiene una cantidad de compuestos polares de entre 0,1 y 2,3.
29.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el líquido dieléctrico tiene un punto de fusión o un punto de fluidez de entre -130 ºC y +80 ºC.
30.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el líquido dieléctrico tiene una relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos de carbono de entre 0,01 y 0,4.
31.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el líquido dieléctrico tiene una constante dieléctrica, a 25 ºC, de menos de, o igual a, 3,5 (medida de acuerdo con la norma IEC 247).
32.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el líquido dieléctrico tiene una viscosidad, a 40 ºC, de entre 10 cSt y 800 cSt (medida de acuerdo con la norma ASTM D445-03).
33.

Cable de acuerdo con la reivindicación 32, en el que el líquido dieléctrico tiene una viscosidad, a 40 ºC, de entre 20 cSt y 500 cSt (medida de acuerdo con la norma ASTM D445-03).
34.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el líquido dieléctrico está seleccionado de: aceites minerales tales como aceites nafténicos, aceites aromáticos, aceites parafínicos, aceites poliaromáticos, conteniendo dichos aceites minerales, de manera opcional, al menos un heteroátomo seleccionado de oxígeno, nitrógeno o azufre; parafinas líquidas; aceites vegetales tales como aceite de semillas de soja, aceite de linaza, aceite de ricino; poliolefinas aromáticas oligoméricas; ceras parafínicas tales como ceras de polietileno, ceras de polipropileno; aceites sintéticos tales como aceites de silicona, alquilbencenos tales como dodecilbenceno, di(octilbencil)tolueno, ésteres alifáticos tales como tetraésteres de pentaeritritol, ésteres de ácido sebácico, ésteres de ácido ftálico, oligómeros de olefina tales como polibutenos o poliisobutenos opcionalmente hidrogenados; o mezclas de los mismos.
35.

Cable de acuerdo con la reivindicación 34, en el que el líquido dieléctrico está seleccionado de aceites parafínicos, aceites nafténicos.
36.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la relación de pesos del líquido dieléctrico con respecto al material de polímero termoplástico es de entre 1:99 y 25:75.
37.

Cable de acuerdo con la reivindicación 36, en el que la relación de pesos del líquido dieléctrico con respecto al material de polímero termoplástico es de entre 2:98 y 20:80.
38.

Cable de acuerdo con la reivindicación 37, en el que la relación de pesos del líquido dieléctrico con respecto al material de polímero termoplástico es de entre 3:97 y 10:90.
39.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de polímero termoplástico está seleccionado de copolímeros u homopolímeros de propileno que comprenden al menos un 40 % en peso de fase amorfa, con respecto al peso de polímero total.
40.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa de revestimiento extruida a base de dicho material de polímero termoplástico en mezcla con dicho líquido dieléctrico es una capa eléctricamente aislante.
41.

Cable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa de revestimiento extruida a base de dicho material de polímero termoplástico en mezcla con dicho líquido dieléctrico es una capa semiconductora.
42.

Composición de polímero que comprende un material de polímero termoplástico en mezcla con un líquido dieléctrico, en la que:

-

dicho material de polímero termoplástico está seleccionado de:

(a)

al menos un homopolímero de propileno o al menos un copolímero de propileno con al menos un comonómero de olefina seleccionado de etileno y una a-olefina que no sea propileno, teniendo dicho copolímero u homopolímero un punto de fusión mayor que, o igual a, 130 ºC y una entalpía de fusión de 20 J/g hasta 100 J/g;

(b)

una mezcla mecánica que comprende al menos un copolímero u homopolímero de propileno (a) y

(c)

al menos un copolímero elastomérico de etileno con al menos una a-olefina alifática y, de manera opcional, un polieno;

-

la concentración en peso de dicho líquido dieléctrico en dicho material de polímero termoplástico es más baja que la concentración de saturación de dicho líquido dieléctrico en dicho material de polímero termoplástico;

-

dicho líquido dieléctrico tiene las siguientes características:

-

una cantidad de compuestos polares más baja que, o igual a, un 2,5 % en peso con respecto al peso total del líquido dieléctrico;

-

un punto de fusión o un punto de fluidez más bajo que 80 ºC;

-

una relación del número de átomos de carbono aromáticos con respecto al número total de átomos de carbono más baja que 0,6, cuando el líquido dieléctrico es aromático.
43.

Composición de polímero de acuerdo con la reivindicación 42, en la que el material de polímero termoplástico se define de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 27.
44.

Composición de polímero de acuerdo con la reivindicación 42 o 43, en la que el líquido dieléctrico se define de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 38.
45.

Uso de la composición de polímero definida de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 42 a 44, como el material de base de polímero para preparar una capa de revestimiento de cable con propiedades de aislamiento eléctrico.
46.

Uso de la composición de polímero definida de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 42 a 44, como el material de base de polímero para preparar una capa de revestimiento de cable con propiedades semiconductoras.