EuroWire July 2017

Article technique

2 Composés MV TPV sans plomb 2.1 Préparation des composés MV TPV Le composé d’isolation pour moyenne tension sans plomb, le MV IS79 et les composés MV thermoplastiques vulcanisés, les MV TPV, ont été préparés dans un mélangeur interne équipé de deux rotors contrarotatifs et d’une chambre d’un volume de 8cm 3 . La composition des composés MV TPV est résumée dans le Tableau 1 . De toute évidence, les composés MV TPV79 A et B ont le même rapport entre la phase élastomérique et la phase thermoplastique. Toutefois, de différents co-agents ont été utilisés dans leur formulation. Cela a été effectué suite aux études sur les co-agents influençant les propriétés des composés TPV en empêchant la décomposition du PP via la ß-scission causée par les radicaux libres [3] . Le composé MV IS79 a été préparé en mélangeant tous les composants dans le mélangeur interne pour mélanger les ingrédients parfaitement. Après avoir déchargé le composé, du peroxyde a été ajouté à basse température dans un broyeur à deux cylindres. Les échantillons pour l’essai ont été obtenus en pressant les feuilles dans une machine de moulage par compression à 180°C pendant 10 minutes. ▼ ▼ Figure 2 : Représentation du modèle de couple en fonction du temps pendant la production des composés MV TPV, indiquant les trois étapes principales du processus

Composition TPV

MV TP79 A

MV TP79 B

MV TP79 C

MV IS79

75% 25%

75% 25%

70% 20%

PP -1 PP -2

- 10% 1 d = 0.891 gr/cm 3 , MFI (230ºC; 2.16kg) = 8.0 gr/10min; 2 d = 0.900 gr/cm 3 , MFI (230ºC; 2.16kg) = 10.0 gr/10 min ▲ ▲ Tableau 1 : Formulation des composés MV TPV -

couple. La température finale, à laquelle les composé TPV ont été déchargés après environ huit minutes de traitement, était entre 200°C et 220°C. Les composés encore chauds ont été calandrés dans un mélangeur à cylindres en obtenant ainsi des tôles; ensuite des plaques ont été obtenues en pressant les tôles dans une machine de moulage par compression à 180°C pendant une minute. Les échantillons pour les propriétés mécaniques ont été poinçonnés dans le sens longitudinal. comparables, à savoir la résistance à la traction (TS), l’allongement à la rupture (EB) et la résistance à la traction à un allongement de 200%. Le choix du PP et du rapport correspondant ne semble pas influencer considérablement les propriétés mécaniques, qui sont proches du composé MV IS79 standard. Au contraire, la cristallinité du PP entraîne une augmentation remarquable de la dureté (HS), égale à 48 Shore D pour MV TP79 C, c’est-à-dire le composé ayant la plus haute teneur en PP. En raison de la viscosité élevée du composé MV TP79 A et B, l’indice de fluidité (MFI) a été mesuré à 190°C avec un poids de 21,6 kg. Leur faible débit peut être attribué à deux facteurs principaux: le rapport entre les phases thermoplastiques et élastomériques et le choix d’un PP avec un faible IMF à la température d’essai. Cependant, l’on peut remarquer qu’avec un équilibre soigneux du rapport entre les deux phases et un choix précis du PP, pour le composé MV TP79 C on a pu obtenir un IMF comparable au MV IS79 standard. Ces résultats sont confirmés par les études rhéologiques présentées dans la section 2.3. Aux fins de comparaison et pour souligner la réussite des composés MV TPV, des matériaux de référence sans peroxyde ont été produits. Ainsi, dans ces composés, la vulcanisation dynamique n’était possible après le mélange des composants. Le composé de référence MV Ref AB présente la même composition du MV TP79 A et B (sans peroxyde et co-agents), le composé de référence MV Ref C a été formulé comme le composé MV TP79 C (sans peroxyde). Comme illustré dans le Tableau 2 , les composés présentent des propriétés mécaniques

Les échantillons pour les propriétés mécaniques ont été poinçonnés dans le sens longitudinal. Les composés MV TP79 ont été préparés en mélangeant le composé sans plomb (MV IS79) avec du polypropylène thermoplastique (PP) selon le rapport indiqué dans le Tableau 1 . Au cours du processus de mélange, lorsque la réaction des radicaux a lieu et pendant que la température augmente en continu, le couple suit un modèle caractéristique, représenté graphiquement dans la Figure 2 [4,5] . Après le chargement des ingrédients, le couple augmente en raison de la viscosité élevée des composants à basse température. En augmentant la température, les matériaux commencent à adoucir, le couple diminue pendant le mélange. À mesure que la réaction des radicaux commence, la réticulation simultanée de la phase caoutchouteuse et de la β-scission de la phase PP se produit, avec une inversion de phase conséquente conduisant à un accroissement rapide du ▼ ▼ Figure 3 : Analyse DSC de MV IS79 non vulcanisé (en haut) et vulcanisé (en bas). Ligne pointillée: représentation graphique de la ligne de base utilisée pour calculer l’enthalpie de réaction

Vulcanisation dynamique

Couple Chargement Mélange

Flux de chaleur Endo Up

Temps [min]

Température [ºC]

▼ ▼ Tableau 2 : Propriétés physiques typiques des composés isolants MV

MV IS79 16.61

MV TP79 A

MV TP79 B

MV TP79 C

TS 1 [N/mm 2 ]

17.31

17.19

15.73

EB 1 [%]

321

360

310

341

TS @ 200% [N/ mm 2 ] HS 2 [Shore A-D] MFI 3 [gr/10min]

14.23

13.57

14.48

13.62

80-/ 27.6 4

96-45

95-46

96-48

4.4 21.3 1 ASTM D412; 2 ASTM D2240; 3 ASTM D1238 (190ºC, 21.6kg), 4 Mesuré sur le composé sans peroxyde 4.2

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