EuroWire July 2017

Articolo tecnico

Isolamento a base di TPV per applicazioni di media tensione A cura di Andrea Galanti, Stefano Dossi e Andrea Magri di Mixer SpA, Ravenna, Italia, e Camillo Cardelli, iPool Srl, Pistoia, Italia

Riassunto Il presente articolo tratta dello sviluppo di tre composti isolanti completamente termoplastici di media tensione (MV) senza piombo basati sulla tecnologia dei vulcanizzati termoplastici (TPV). I composti isolanti MV TPV sono stati preparati a partire da un isolamento di media tensione senza piombo vulcanizzato con perossido, che rappresenta lo standard di riferimento attuale. Per questa ragione sono stati ampiamente studiati rispetto all’isolamento MV standard senza piombo. Per valutare i risultati del processo di vulcanizzazione dinamica, i composti sono stati studiati mediante la calorimetria differenziale a scansione (DSC). Per simulare il comportamento di estrusione, è stata analizzata la loro reologia. Sono state inoltre misurate le proprietà meccaniche prima e dopo l’invecchiamento a 135°C e 150°C fino a 21 giorni. Infine, viene presentato uno studio completo sulle relative caratteristiche elettriche, in condizioni asciutte (da 25°C a 90°C) e umide (a 90°C in acqua fino a 28 giorni). 1 Introduzione Venti anni fa, per le applicazioni di cavi di media tensione venivano utilizzati entrambi i sistemi d’isolamento a base di XLPE ed EPDM in molte parti del mondo. Il Nord America rimane un mercato molto attivo per gli isolanti per media tensione a base di EPDM, mentre in altre parti del mondo è preferito l’XLPE. Ultimamente, nel mercato globale stiamo assistendo a un rinnovato interesse per gli isolanti MV a base di EPDM dovuto alle impareggiabili prestazioni nella durata dei cavi per le applicazioni a lungo termine (>20 anni).

Da questo punto iniziale, la società ha sviluppato un nuovo TPV completamente termoplastico per l’isolamento MV, che reticola dinamicamente il composto isolante MV senza piombo in una matrice PP. Mixer SpA presenta tre versioni migliorate dei composti MV TPV al fine di ottenere un materiale in grado di superare i test termomeccanici ad una temperatura di funzionamento continuo di 90°C e 105°C e di 250°C nel caso di emergenza del cortocircuito, conformemente alla norma italiana CEI 20-86 che è, finora, l’unica norma esistente per i composti termoplastici per isolamenti MV. In primo luogo, vengono discusse la preparazione e le proprietà macroscopiche dei nuovi composti MV TPV. La società ha quindi esaminato i nuovi composti MV TPV mediante la tecnica DSC per studiare il processo di vulcanizzazione dinamica. Nella terza parte, viene analizzata la reologia del composto MV TPV a bassa velocità di taglio per simularne il comportamento di estrusione. Successivamente, sono state testate le proprietà meccaniche dei composti MV TPV prima e dopo l’invecchiamento termico fino a 150°C per 21 giorni. Le proprietà elettriche dei composti sono state studiate presso i Laboratori Imerys, Par, Regno Unito. In particolare, sono stati misurati il fattore di perdita (Tanδ), la costante dielettrica (εr) e la resistività di volume fino a 90°C in condizioni asciutte. Inoltre, sono stati studiati i valori Tanδ ed εr dopo aver immerso i composti nell’acqua a 90°C fino a 28 giorni. I risultati dei test sono stati confrontati con il composto standard MV IS79 senza piombo ed è stato dimostrato che è possibile ottenere un composto innovativo ad elevate proprietà di isolamento elettrico, che combina le proprietà del composto XL-EPDM senza piombo e la possibilità di trattarlo come un materiale termoplastico.

Dal produce composti isolanti MV a base di EPDM e miscele EPDM/LDPE: la sua strategia consiste nell’offrire materiali innovativi e competitivi al mercato dei cavi, supponendo che il continuo miglioramento dei materiali rilancerà i cavi in gomma per applicazioni speciali. Il primo passo di questo approccio è stato lo sviluppo di soluzioni EPDM senza piombo, che furono presentate nel 2012 e sono ora disponibili in commercio (si veda la Figura 1 ) [1] . A causa del fatto che i sali di piombo sono insolubili in acqua e quindi non contribuiscono ad alcuna dispersione di corrente attraverso lo strato isolante, l’ossido di piombo costituisce uno degli additivi più efficaci nei composti isolanti MV. Tuttavia, l’ossido di piombo è elencato nella normativa Reach SVHC relativa alle sostanze estremamente problematiche per il suo noto rischio di bioaccumulo e per gli effetti di lunga durata, che comportano gravi danni per l’ambiente e per la vita [2] . Mixer SpA ha sostituito con successo l’ossido di piombo con un sistema captatore a ioni inorganici, capace di immobilizzare gli ioni, riuscendo a realizzare la produzione di composti isolanti MV senza piombo a base di EPDM con una stabilità termica ed elettrica superiore. ▲ ▲ Figura 1 : Isolamento MV contenente piombo (arancio) e senza piombo (bianco), da pellet a cavi 1996 Mixer SpA

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Luglio 2017