Cómo elegir masterbatch negro para la extrusión de cubiertas de cable
Respuesta breve
La cubierta de un cable protege lo que hay debajo frente a daños mecánicos, humedad y luz solar. Un masterbatch negro para cubiertas debe mezclarse con el polímero de la cubierta, aportar suficiente negro de humo bien disperso para la protección UV que necesita el cable y funcionar de forma estable a la velocidad de línea y el espesor de pared de la extrusora sin estropear la superficie. Se elige para la cubierta, no para el aislamiento: un masterbatch que funciona en una cubierta no tiene por sí mismo propiedades aislantes, semiconductoras ni retardantes de llama, y cualquier requisito de ese tipo debe verificarse en el compuesto y el cable terminados.
Cubierta y aislamiento cumplen funciones distintas
| Capa | Función principal | Lo que importa para la coloración |
|---|---|---|
| Aislamiento | Aislamiento eléctrico del conductor | Propiedades dieléctricas; los colorantes y cargas están restringidos por el diseño y la norma del cable |
| Pantalla semiconductora | Control del campo eléctrico en cables de media y alta tensión | Compuestos conductores formulados específicamente, no un masterbatch negro general |
| Cubierta o chaqueta | Protección mecánica y ambiental | Resistencia UV, calidad superficial, resistencia a la abrasión y a la fisuración bajo tensión |
Este artículo trata de la cubierta. Para una visión más amplia de las propiedades del masterbatch negro en los materiales de cable, consulte nuestra guía sobre las propiedades clave del masterbatch negro para materiales de alambre y cable.
Polímeros de cubierta y lo que exigen al masterbatch
| Material de cubierta | Motivos habituales de uso | Puntos para el masterbatch |
|---|---|---|
| LDPE | Flexibilidad, fácil transformación | Comportamiento en fundido del soporte próximo al del grado de cubierta; superficie lisa a alta velocidad |
| LLDPE | Tenacidad, resistencia a la fisuración bajo tensión en cubiertas flexibles | Mezcla con mayor viscosidad en fundido; sin pérdida de tenacidad |
| MDPE y HDPE | Resistencia a la abrasión y dureza para cables exteriores y enterrados | Conservar la rigidez y la resistencia a la fisuración bajo tensión; buena dispersión en paredes más gruesas |
| PP | Rigidez y mayor resistencia al calor en algunos diseños | Soporte compatible con PP; comprobar el rango de temperaturas de transformación |
| Compuestos ignífugos libres de halógenos | Requisitos de baja emisión de humos y sin halógenos | Normalmente se colorean como parte del compuesto; el uso de masterbatch debe consultarse con el proveedor del compuesto |
Negro de humo y protección UV en cubiertas
Los cables de exterior dependen del negro de humo para proteger la cubierta de la luz ultravioleta, y su efecto depende del contenido, del tamaño de partícula y de la dispersión. Las normas de cables fijan requisitos para cubiertas negras cuando se necesita resistencia UV, y la IEC 60811-605 da métodos para medir el contenido de negro de humo en compuestos de polietileno y poliolefina. Cuando una norma de cable o una especificación del cliente indica un contenido de negro de humo, ese valor se aplica a la cubierta acabada, por lo que la proporción de adición debe calcularse a partir del contenido de negro de humo del masterbatch y confirmarse con ensayos.
Adaptar el masterbatch a la línea de extrusión
- Velocidad de línea y espesor de pared: las paredes delgadas a alta velocidad dejan poco tiempo para la mezcla, así que el soporte debe fundir y mezclarse rápidamente.
- Superficie lisa: los aglomerados y el soporte mal mezclado se ven en la superficie como puntos o rugosidad; la fractura del fundido a alto caudal también puede volver rugosa la superficie.
- Filtros y cabezal de cruce: la contaminación y los aglomerados cargan los filtros; las zonas muertas del cabezal de cruce pueden acumular material degradado.
- Humedad y volátiles: la humedad del material puede causar burbujas o porosidad en la cubierta, por lo que el almacenamiento y el secado importan en los componentes higroscópicos.
- Fluidez del soporte: el soporte debe fluir de forma acorde con el grado de cubierta en las condiciones reales de extrusión, no solo según su valor de MFR.
Fisuración bajo tensión y propiedades mecánicas
Las cubiertas de polietileno pueden fisurarse por la acción combinada de la tensión y ciertos entornos. La resistencia a la fisuración bajo tensión ambiental (ESCR) se mide habitualmente en plásticos de etileno con métodos como la ASTM D1693. El soporte y los aditivos del masterbatch pasan a formar parte de la cubierta, por lo que la ESCR, las propiedades de tracción y el alargamiento deben comprobarse en el compuesto de cubierta coloreado cuando el cable tenga requisitos sobre ellos.
El negro conductor y el negro pigmentario son productos distintos
Un masterbatch para coloración y protección UV usa un negro de humo elegido por su negrura y su dispersión. Las aplicaciones conductoras y semiconductoras usan negros de humo y formulaciones diseñados para crear vías eléctricas, con sus propias necesidades de transformación y ensayo. Uno no debe usarse en lugar del otro. Sobre las formulaciones conductoras, consulte por qué la resistencia superficial del masterbatch negro conductor es inestable.
Propiedades que requieren verificación aparte
- Las propiedades eléctricas de cualquier capa, incluidas la resistencia de aislamiento y el comportamiento dieléctrico.
- Los requisitos de retardancia de llama, baja emisión de humos y ausencia de halógenos.
- La resistencia a aceites, combustibles y productos químicos.
- La flexibilidad y el impacto a baja temperatura.
- Cualquier propiedad citada en la norma del cable o en la especificación del cliente.
Un masterbatch negro no aporta estas propiedades por defecto; cada una debe ensayarse en el cable o el compuesto terminados.
Lista de comprobación para la prueba
- Confirme el material de la cubierta, la norma del cable y la especificación del cliente.
- Calcule la proporción de adición para el contenido de negro de humo requerido, si se especifica.
- Trabaje a la velocidad de línea y al espesor de pared de producción, e inspeccione la superficie y la presión del paquete de filtros.
- Ensaye en la cubierta coloreada el contenido de negro de humo, la dispersión y las propiedades mecánicas exigidas.
- Conserve muestras y registros de los lotes de masterbatch y de material de cubierta utilizados.
Preguntas frecuentes
¿Puede usarse en el aislamiento un masterbatch negro para cubiertas?
No sin verificación. El aislamiento tiene requisitos eléctricos, y los colorantes en el aislamiento están restringidos por el diseño y la norma del cable.
¿El masterbatch negro hace ignífuga la cubierta?
No. La retardancia de llama, la baja emisión de humos y la ausencia de halógenos proceden de la formulación del compuesto y deben ensayarse aparte.
¿Cómo se comprueba el contenido de negro de humo en una cubierta de PE?
Los métodos para compuestos de polietileno y poliolefina se describen en la IEC 60811-605. El contenido exigido procede de la norma o de la especificación del cable.
¿Por qué se vuelve rugosa la superficie de la cubierta a alta velocidad de línea?
Las causas habituales son la mezcla incompleta, los aglomerados, la fractura del fundido y la humedad. Comprobar la dispersión del masterbatch, la compatibilidad del soporte y las condiciones de transformación ayuda a encontrar la causa.
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Masterbatch negro para cubiertas de cable
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Referencias técnicas
- IEC 60811-605:2012 — Cables eléctricos y de fibra óptica, métodos de ensayo para materiales no metálicos: medición del negro de humo y/o de la carga mineral en compuestos de polietileno
- ASTM D1693 — Método de ensayo normalizado para la fisuración bajo tensión ambiental de plásticos de etileno
Estas referencias describen métodos de ensayo. Los requisitos de un cable concreto proceden de su norma de producto y de su especificación, y este artículo no afirma la conformidad de ningún grado de ZFH.