Por que razão o polietileno reticulado (XLPE) domina o setor do isolamento de fios e cabos
O polietileno reticulado (XLPE) substituiu em grande parte o PVC e o PE convencional como material de isolamento de eleição para cabos de energia de baixa, média e alta tensão. O processo de reticulação transforma o PE termoplástico numa rede tridimensional, proporcionando uma resistência ao calor, resistência mecânica, resistência química e fiabilidade a longo prazo superiores, que o PE não reticulado não consegue igualar.
Os peróxidos orgânicos são os agentes de reticulação padrão da indústria para o isolamento em XLPE, uma vez que se decompõem à temperatura de extrusão para gerar radicais livres, os quais criam ligações carbono-carbono entre as cadeias de PE. Este artigo aborda a seleção de peróxidos, a cinética de reticulação e as diretrizes de aplicação para os fabricantes de fios e cabos.
Visão geral do processo de reticulação do XLPE
| Etapa do processo | Temperatura | Função do peróxido |
|---|---|---|
| Formulação | 90–120 °C | Adição de peróxido (não deve decompor-se) |
| Extrusão (camada de isolamento) | 120–160 °C | O peróxido começa a decompor-se |
| Cura (tubo de CV / vapor / azoto) | 150–200 °C | O peróxido decompõe-se totalmente, a reticulação completa-se |
| Arrefecimento | 20–60 °C | Verificação do teor de gel (meta >80 %) |
Principais graus de peróxido para XLPE
1. Peróxido de dicumilo (Perodox DCP)
O peróxido de reticulação mais utilizado para o XLPE. A sua temperatura de meia-vida de 1 hora, de cerca de 171 °C, adapta-se bem às temperaturas típicas dos tubos de vulcanização contínua (CV) (160–190 °C).
- Forma: Pó, granulado ou revestido sobre um enchimento inerte
- Dosagem: 1,5–2,5 phr (partes por cem de resina)
- Aplicações: Cabos de energia de baixa e média tensão (≤35 kV)
2. 2,5-Dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano (Perodox 101)
Um peróxido de dialquilo bifuncional com excelente resistência à queima. A sua estrutura simétrica proporciona dois sítios radicais por molécula, tornando-o altamente eficiente para paredes de isolamento mais espessas, onde é necessária uma penetração profunda da reticulação.
- Forma: Líquido (fácil injeção)
- Dosagem: 1,0–2,0 phr
- Aplicações: Cabos de média e alta tensão (≥35 kV); sistemas de cura dupla com silano-XLPE
3. Peróxido de terc-butilcumilo (Perodox 119)
Temperatura de decomposição mais baixa (~162 °C para t½ de 1 h), adequado para compostos de isolamento sensíveis ao calor ou processos de CV a temperaturas mais baixas.
Métricas de desempenho de reticulação
| Métrica | Método de ensaio | Valor-alvo típico para XLPE |
|---|---|---|
| Teor de gel | ASTM D2765 | >80 % (baixa tensão); >85 % (média/alta tensão) |
| Densidade de reticulação | Rácio de inchaço (tolueno) | Otimizada por classe de tensão |
| Tempo de carbonização (ts2) | ASTM D2084 (MDR) | >8 min à temperatura de processamento |
| Rigidez dielétrica | IEC 60243 | >20 kV/mm |
| Resistência térmica a longo prazo | IEC 60216 | >90 °C (classificação contínua) |
Perguntas frequentes
P: Qual é a dosagem ideal de peróxido para o isolamento XLPE?
R: A dosagem típica é de 1,5–2,5 phr de peróxido ativo. Os cabos de tensão mais elevada requerem um maior teor de gel, o que pode exigir uma dosagem ligeiramente superior. Recomenda-se vivamente a realização de testes laboratoriais com MDR (reómetro de matriz móvel) antes do início da produção em grande escala.
P: Posso utilizar iniciadores azo em vez de peróxidos orgânicos para o XLPE?
R: Não. Os iniciadores azo decompõem-se a temperaturas mais baixas (70–100 °C) e deixam subprodutos de gás azoto, que criam vazios no isolamento que degradam gravemente as propriedades dielétricas. Os peróxidos orgânicos são os únicos agentes de reticulação aprovados pela indústria para cabos de energia em XLPE.
P: Como posso evitar «avarias no cabo» causadas por uma reticulação incompleta?
R: Monitorize o teor de gel de acordo com a norma ASTM D2765 em cada lote de produção. Assegure-se de que a temperatura do tubo de CV é controlada de forma uniforme. Utilize um peróxido com cinética de decomposição comprovada à temperatura do seu processo. O Perodox DCP e o Perodox 101 são produtos comprovados pela indústria para o XLPE.
P: Os cabos reticulados com peróxido são recicláveis?
R: O XLPE reticulado termicamente não é processável por fusão. No entanto, o XLPE triturado pode ser utilizado como enchimento em novos compostos ou em aplicações não relacionadas com isolamento. Esta é uma área ativa de I&D no âmbito da sustentabilidade dos cabos.
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