Las buenas propiedades eléctricas y mecánicas del polietileno de baja densidad (LDPE) lo convierten en un aislamiento ideal para los cables eléctricos. El principal inconveniente del polietileno es su temperatura de ablandamiento. La reticulación del polietileno mejora sus propiedades. Se ha investigado el efecto del peróxido de dicumilo (DCP) sobre las propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas del polietileno reticulado (XLPE). La reticulación del LDPE mejora sus propiedades mecánicas y, hasta cierto punto, mejora su degradación térmica. El DCP aumenta el voltaje de ruptura dieléctrica, el alargamiento a la rotura, la resistencia a la tracción y el contenido de gel del XLPE, pero disminuye el módulo joven, la cristalinidad, el calor de fusión y el punto de fusión del XLPE. Según los resultados, se determina una cantidad optimizada de DCP. El LDPE se utilizó para producir aisladores para cables eléctricos de media y alta tensión. Las excelentes propiedades eléctricas del polietileno, así como las propiedades mecánicas como tenacidad, buena resistencia a los productos químicos y al ozono, un rendimiento razonable a altas temperaturas, la capacidad de formación de espuma por inyección de gas o agente de soplado químico y la facilidad de procesamiento lo convierten en un aislamiento ideal para cables eléctricos. El principal inconveniente del polietileno es la baja temperatura de funcionamiento. La temperatura de fusión del LDPE es de 110°C-115°C y su rango de temperatura de ablandamiento es de 80-90°C. Para el polietileno de alta densidad (HDPE), el punto de fusión es aproximadamente C o 15 más alto. Esta desventaja tiende a restringir el voltaje del cable. Los conductores aislados con polietileno están restringidos a una temperatura máxima de 70°C en el modo continuo y en condiciones de falla, que pueden prevalecer en una red de cables para una temperatura máxima de 130°C. La reticulación del polietileno mejora sus propiedades térmicas y aumenta los cambios continuos de clasificación de 70-90°C y la clasificación de cortocircuito de 130-250°C. Las propiedades térmicas del polietileno reticulado (XLPE) son similares a las del papel. Aunque la demanda mundial de cables de alta tensión es estática o incluso está disminuyendo, el consumo de XLPE está creciendo rápidamente debido a la desaparición del aislamiento de papel. Es probable que la demanda de XLPE aumente, ya que el usuario final sigue prefiriendo el aislamiento de PVC o papel. Hay tres métodos principales para la reticulación del polietileno: método de irradiación, peróxido y silano. En el método del peróxido, el polietileno se reticula añadiendo peróxido que se descompone y reacciona con las cadenas de polietileno para establecer las reticulaciones. Con la reticulación del polietileno, la plasticidad del polietileno disminuye. El polietilenos reticulados con un agente productor de radicales como el peróxido de dicumilo (DCP) es insoluble en algunos disolventes como el tricloroetileno. Cuando el polietileno se reticula, aumenta su estabilidad dimensional bajo carga a altas temperaturas.

Utilizando peróxidos orgánicos para reticular el polietileno, el politileno tiene una ESCR más alta que el polietileno no reticulado. Los bis (alquil-terciario-peroxi) alcanos podrían usarse para reticular polietilenos de baja y alta densidad sin quemarse. Los peróxidos terciarios podrían usarse para eliminar la memoria plástica del XLPE y prevenir su deformación después del procesamiento.

Para mejorar la rigidez dieléctrica de XLPE, mezclaron LDPE con DCP y algo de compuesto heterocíclico en un orden de plástico brabender seguido de reticulación para formar compuestos de XLPE modificados. Demostraron que la adición de% 0,5 Nvinilcarbazol al LDPE aumentaba mucho más la rigidez dieléctrica en comparación con la adición de otros aditivos. En la reticulación de polietileno de baja densidad con DCP, la tensión de ruptura dieléctrica, el alargamiento a la rotura, la resistencia a la tracción y el contenido de gel aumentan con el aumento del porcentaje de DCP. Dado que el porcentaje de DCP aumenta en el XLPE, el módulo de Young y el porcentaje de cristalinidad disminuyen. Según los resultados mecánicos, térmicos y eléctricos obtenidos en este estudio, la composición de 2% de DCP es casi la mejor dosificación en formulación de XLPE para cables de media y alta tensión.

Los dieléctricos extruidos, las cubiertas de cables y los compuestos semiconductores son expresiones comunes en el campo de los cables de media y alta tensión; pero ¿qué son, de qué están hechos, por qué unos son flexibles y otros duros y rígidos? Todos son polímeros o copolímeros o polietileno. Entonces, ¿cuál es la diferencia entre ellos? Las dos subdivisiones principales de la gran y creciente familia de plásticos, termoendurecibles y termoplásticos, se basan en su comportamiento frente al calor. Los termoendurecibles, o plásticos termoendurecibles, se ablandan solo una vez con el calor y no se vuelven a ablandar con el calentamiento posterior. Los termoplásticos, por otro lado, pueden ablandarse una y otra vez mediante el calentamiento y hacerse rígidos mediante el enfriamiento. El polietileno es miembro de una serie de compuestos químicos relacionados llamados poliolefinas y es un termoplástico. Este artículo se refiere principalmente al polietileno y sus copolímeros. Las propiedades físicas de una resina de polietileno dependen principalmente, aunque no exclusivamente, de propiedades moleculares básicas como la ramificación de cadena corta, el peso molecular medio y la distribución del peso molecular. Estas propiedades básicas, a su vez, están controladas por el tamaño, la estructura y la uniformidad de las moléculas de polietileno. El etileno es un hidrocarburo gaseoso compuesto por dos átomos de carbono y cuatro átomos de hidrógeno, C2H4. Los dos átomos de carbono de la molécula de etileno se mantienen unidos por un fuerte enlace característico de algunos hidrocarburos. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, este enlace se "abrirá". Esto permite que una molécula de etileno se una a otras para formar una cadena en la que están enlazados todos los átomos de carbono. Esta cadena de moléculas de etileno se llama polietileno. Las cadenas de polietileno no son planas ni bidimensionales. Tienen una forma tridimensional, los átomos de hidrógeno están dispuestos a lo largo de una cadena interna en zigzag de átomos de carbono. Las cadenas de polietileno pueden ser bastante cortas o enormemente largas y constan de muchos miles de átomos. De hecho, la polimerización del etileno crea una mezcla de cadenas de longitud desigual; algunos de ellos pueden ser muy cortos, alrededor de 12 moléculas o menos, mientras que otros son gigantes que contienen varios cientos de miles de unidades de etileno. No existe un polietileno comercial que esté formado exclusivamente por cadenas tan simples como el presentado en la Fig. 3. La estructura molecular de la mayoría de las resinas comerciales de polietileno de baja densidad es mucho más complicada. El examen de laboratorio ha revelado que por cada 100 unidades de etileno en la cadena molecular, hay aproximadamente de 1 a 10 ramas (algunas de ellas distintas del etileno) que crecen en la cadena. Por tanto, la molécula no es una cadena lineal, sino una con un gran número de ramas laterales cortas y largas. La figura 4 muestra una imagen esquemática de dicha cadena de ramificación lateral; las ramas irradian en tres dimensiones, al igual que las ramas de un árbol apuntan en todas direcciones desde varios lugares a lo largo del tronco. La presencia de tales ramas laterales es una razón para variaciones en una serie de propiedades físicas importantes (tales como densidad, dureza, flexibilidad y viscosidad en estado fundido) que distinguen a las resinas de polietileno. Las ramas de la cadena también se convierten en puntos en la red molecular donde puede tener lugar la oxidación. La ramificación de la cadena no es la única complicación de la estructura molecular. Tal enlace tiene lugar entre átomos de carbono en cadenas vecinas. Una red de cadenas moleculares reticuladas puede compararse con una serie de árboles muy ramificados unidos en algún lugar a lo largo de sus ramas, una estructura molecular tridimensional muy intrincada. Las resinas de polietileno o copolímero de polietileno reticuladas intencionalmente son útiles para el revestimiento de alambres y cables. Las resinas de este tipo pueden combinarse con un contenido muy alto de negro de humo u otras cargas. La reticulación controlada da como resultado una resina con excelentes propiedades físicas y resistentes al calor sin perjudicar otras propiedades esenciales. Sin embargo, reticulando las moléculas de polietileno, el polímero se cambia de termoplástico a termoestable y, por tanto, no se puede ablandar ni reutilizar. El polietileno se puede reticular añadiendo un peróxido y sometiendo la mezcla a calor y presión o irradiando el producto final con electrones o rayos gamma. Ambos son procesos de radicales libres. Un método alternativo es injertar en la cadena del polímero un sustituyente de silano que sufrirá una serie de reacciones, lo que dará como resultado una reticulación cuando se exponga a la humedad.

La composición del revestimiento de cables y alambres varía y utiliza una amplia gama de polímeros: poliolefinas, como polietileno (PE), mezclas de PE, caucho de etileno-propileno (EPR) o elastómeros modificados con etileno-propileno-dieno (EPDM), etileno -copolímeros de acetato de vinilo (EVA), polietileno clorosulfonado (CSPE), poli (fluoruro de vinilideno) (PVDF) y etileno tetrafluoroetileno (ETFE). El segundo componente principal es un retardante de llama generalmente en forma de hidróxido de aluminio (Al(OH)3) o hidróxido de magnesio (Mg(OH)2). También hay muchos otros aditivos: antioxidantes, plastificantes, lubricantes, colorantes, estabilizadores, cargas inorgánicas, óxido de zinc, etc. Durante la irradiación, se deben considerar los efectos interfaciales entre el conductor de cobre o aluminio y el aislamiento ya que:

Los parámetros importantes para caracterizar la idoneidad del proceso de reticulación de la radiación son la dosis y la homogeneidad de la distribución de la dosis. La distribución de dosis media circunferencial medida por la fracción de gel para la irradiación de múltiples pasadas dispuesta en una configuración de ocho, generalmente proporciona suficiente homogeneidad de dosis. La distribución uniforme de la dosis resulta del cambio continuo en el ángulo de incidencia del EB hacia el alambre o cable. Utilizando un sistema apropiado de manipulación de la viga inferior, el alambre o el revestimiento del cable se expone a EB desde todos los lados, ya que el ángulo de incidencia varía continuamente desde un lado central hasta un extremo izquierdo/derecho. Para alambres y cables, el voltaje del haz de electrones debe elegirse de manera que el haz penetre a través de la mitad de la longitud del cordón (A) del espesor máximo del cordón de aislamiento (2A), no solo a través del espesor del aislamiento (W). Esto y la rotación gradual del alambre o cable en un sistema debajo de la viga como se muestra en la figura 1a asegurarán una distribución uniforme de la dosis. Dependiendo del grosor y la rigidez del cable, y del voltaje EB, las instalaciones debajo del haz pueden disponerse en configuraciones de irradiación de uno, dos o cuatro lados. La tecnología de proceso se adapta a la geometría del cable y su fl exibilidad, la dosis absorbida y su homogeneidad, y los parámetros del haz de electrones como el voltaje.