Por qué el polietileno reticulado (XLPE) es el material predominante en el aislamiento de cables y alambres
El polietileno reticulado (XLPE) ha sustituido en gran medida al PVC y al PE convencional como material de aislamiento preferido para cables eléctricos de baja, media y alta tensión. El proceso de reticulación transforma el polietileno termoplástico en una red tridimensional, lo que proporciona una resistencia al calor, una resistencia mecánica, una resistencia química y una fiabilidad a largo plazo superiores que el polietileno no reticulado no puede igualar.
Los peróxidos orgánicos son los agentes de reticulación estándar del sector para el aislamiento de XLPE, ya que se descomponen a la temperatura de extrusión para generar radicales libres, los cuales crean enlaces cruzados carbono-carbono entre las cadenas de polietileno. Este artículo aborda la selección de peróxidos, la cinética de reticulación y las directrices de aplicación para los fabricantes de cables y alambres.
Resumen del proceso de reticulación del XLPE
| Etapa del proceso | Temperatura | Función del peróxido |
|---|---|---|
| Formulación | 90–120 °C | Se añade peróxido (no debe descomponerse) |
| Extrusión (capa aislante) | 120–160 °C | El peróxido comienza a descomponerse |
| Curado (tubo CV / vapor / nitrógeno) | 150–200 °C | El peróxido se descompone por completo y se completa la reticulación |
| Enfriamiento | 20–60 °C | Se verifica el contenido de gel (objetivo >80 %) |
Grados clave de peróxido para XLPE
1. Peróxido de dicumilo (Perodox DCP)
El peróxido de reticulación más utilizado para el XLPE. Su temperatura de vida media de 1 hora, de aproximadamente 171 °C, se adapta bien a las temperaturas típicas de los tubos de vulcanización continua (CV) (160–190 °C).
- Forma: en polvo, granulado o recubierto sobre un relleno inerte
- Dosificación: 1,5-2,5 phr (partes por cada cien de resina)
- Aplicaciones: Cables eléctricos de baja y media tensión (≤35 kV)
2. 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano (Perodox 101)
Un peróxido de dialquilo bifuncional con excelente resistencia al scorch. Su estructura simétrica proporciona dos sitios radicales por molécula, lo que lo hace muy eficaz para paredes de aislamiento más gruesas en las que se requiere una penetración profunda de la reticulación.
- Forma: Líquido (fácil de inyectar)
- Dosificación: 1,0–2,0 phr
- Aplicaciones: Cables de media y alta tensión (≥35 kV); sistemas de curado dual de silano-XLPE
3. Peróxido de terc-butilo y cumilo (Perodox 119)
Temperatura de descomposición más baja (~162 °C para 1 h t½), adecuado para compuestos aislantes sensibles al calor o procesos de CV a baja temperatura.
Parámetros de rendimiento de reticulación
| Parámetro | Método de ensayo | Valor objetivo típico para XLPE |
|---|---|---|
| Contenido de gel | ASTM D2765 | >80 % (baja tensión); >85 % (media/alta tensión) |
| Densidad de reticulación | Índice de hinchamiento (tolueno) | Optimizada según la clase de tensión |
| Tiempo de quemado (ts2) | ASTM D2084 (MDR) | >8 min a temperatura de procesamiento |
| Rigidez dieléctrica | IEC 60243 | >20 kV/mm |
| Resistencia térmica a largo plazo | IEC 60216 | >90 °C en funcionamiento continuo |
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es la dosis óptima de peróxido para el aislamiento de XLPE?
R: La dosis habitual es de 1,5 a 2,5 phr de peróxido activo. Los cables de mayor tensión requieren un mayor contenido de gel, lo que puede exigir una dosis ligeramente superior. Se recomienda encarecidamente realizar pruebas de cribado en laboratorio con un reómetro de matriz móvil (MDR) antes de iniciar la producción a gran escala.
P: ¿Puedo utilizar iniciadores azoicos en lugar de peróxidos orgánicos para el XLPE?
R: No. Los iniciadores azoicos se descomponen a temperaturas más bajas (70-100 °C) y dejan subproductos de gas nitrógeno, que crean huecos en el aislamiento que degradan gravemente las propiedades dieléctricas. Los peróxidos orgánicos son los únicos agentes reticulantes aprobados por la industria para los cables eléctricos de XLPE.
P: ¿Cómo puedo evitar un «fallo del cable» causado por una reticulación incompleta?
R: Controle el contenido de gel según la norma ASTM D2765 en cada lote de producción. Asegúrese de que la temperatura del tubo de CV se controle de manera uniforme. Utilice un peróxido con una cinética de descomposición contrastada a la temperatura de su proceso. Perodox DCP y Perodox 101 han demostrado su eficacia en la industria para el XLPE.
P: ¿Son reciclables los cables reticulados con peróxido?
R: El XLPE reticulado térmicamente no es procesable por fusión. Sin embargo, el XLPE triturado puede utilizarse como relleno en nuevos compuestos o en aplicaciones no relacionadas con el aislamiento. Se trata de un área activa de I+D para la sostenibilidad de los cables.
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