EuroWire July 2017

Articolo tecnico

2 Composti MV TPV senza piombo 2.1 Preparazione dei composti MV TPV Il composto isolante MV senza piombo, MV IS79, e i composti MV termoplastici vulcanizzati, MV TPV, sono stati preparati in un miscelatore interno dotato di due rotori controrotanti e di una camera con un volume di 8cm 3 . La composizione dei composti MV TPV è riassunta nella Tabella 1 . Evidentemente, i composti MV TPV79 A e B hanno lo stesso rapporto tra la fase elastomerica e la fase termoplastica. Tuttavia, sono stati utilizzati diversi coagenti nella loro formulazione. Ciò è stato eseguito in seguito agli studi sui co-agenti che influenzano le proprietà dei composti TPV impedendo la decomposizione del PP mediante beta scissione causata dai radicali liberi [3] . Il composto MV IS79 è stato preparato miscelando tutti i componenti nel mixer interno per miscelare perfettamente gli ingredienti. Dopo aver scaricato il composto, è stato aggiunto il perossido a bassa temperatura in un mescolatore a due cilindri. Icampioni da esaminare sono stati ottenuti premendo le pellicole in una macchina di stampaggio a compressione a 180°C per 10 minuti. I campioni per le proprietà meccaniche erano punzonati nella direzione longitudinale. ▼ ▼ Figura 2 : Rappresentazione del modello di coppia in funzione del tempo durante la produzione dei composti MV TPV. Sono indicate le tre fasi principali del processo

Composizione del 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 ▲ ▲ Tabella 1 : Formulazione dei composti MV TPV -

200°C a 220°C. I composti ancora caldi sono stati sottoposti a calandratura in un mescolatore a due cilindri ottenendo delle lamiere; successivamente sono state ottenute delle placche pressando le lamiere in una macchina di stampaggio a compressione a 180°C per un minuto. I campioni per le proprietà meccaniche sono stati punzonati nella direzione di fresatura. Come illustrato nella Tabella 2 , tutti i composti presentano proprietà mec- caniche confrontabili, vale a dire la resistenza alla trazione (TS), l’allunga- mento a rottura (EB) e TS al 200% di allungamento. La scelta del PP e del rapporto corrispondente non sembrano influenzare notevolmente le proprietà meccaniche, che sono prossime a quelle del composto standard MV IS79. Al contrario, la cristallinità del PP determina un cospicuo incremento della durezza (HS), che è pari a 48 Shore D per MV TP79 C, cioè il composto con il più alto contenuto di PP. Data l’elevata viscosità del composto MV TP79 A e B, l’indice di fluidità (MFI) è stato misurato a 190°C con un peso di 21,6kg. La loro ridotta portata può essere attribuita a due fattori principali: il rapporto tra le fasi termoplastiche ed elastomeriche e la scelta di un PP con un basso MFI alla temperatura di prova. Tuttavia, si può notare che con un attento bilanciamento del rapporto tra le due fasi e un’accurata scelta del PP, per il composto MV TP79 C è stato possibile ottenere un MFI paragonabile all’MV IS79 standard. Questi risultati sono confermati dagli studi reologici presentati nella sezione 2.3. Ai fini di un confronto e per evidenziare il risultato positivo dei composti MV TPV, sono stati prodotti dei materiali di riferimento senza perossido. Perciò, in tali composti, la vulcanizzazione dinamica non poteva avvenire dopo la miscelazione dei componenti. Il composto di riferimento MV Ref AB, presenta la stessa composizione dell’MV TP79 A e B (senza perossido e co-agenti), il composto di riferimento MV Ref C è stato formulato come il composto MV TP79 C (senza perossido). Sono state analizzate la reologia e le proprietà meccaniche di entrambi i composti di riferimento rispetto

I composti MV TP79 sono stati preparati miscelando il composto senza piombo (MV IS79) con polipropilene termoplastico (PP) in base al rapporto indicato nella Tabella 1 . Durante il processo di miscelazione, mentre avviene la reazione dei radicali e la temperatura aumenta continuamente, la coppia segue un modello caratteristico, che è rappresentato graficamente sulla Figura 2 [4,5] . Dopo aver caricato gli ingredienti, la coppia aumenta a causa dell’elevata viscosità dei componenti a bassa temperatura. Aumentando la temperatura, i materiali iniziano ad ammorbidirsi, la coppia diminuisce, mentre ha luogo la miscelazione. All’inizio della reazione dei radicali, si realizzano simultaneamente la reticolazione della fase gommosa e la beta scissione della fase PP, con conseguente inversione di fase che determina un rapido aumento della coppia. La temperatura finale alla quale sono stati scaricati i composti TPV dopo circa otto minuti di lavorazione, variava da ▼ ▼ Figura 3 : Analisi DSC del composto MV IS79 non vulcanizzato (sopra) e vulcanizzato (in basso). Linea tratteggiata: rappresentazione grafica della linea di base utilizzata per calcolare l’entalpia della reazione

Momento torcente Caricamento in corso Mescolanza

Vulcanizzazione dinamica

Flusso di calore Endo Up

Temperatura [ºC]

Tempo [min]

▼ ▼ Tabella 2 : Proprietà fisiche tipiche dei composti di isolamento 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 Misurato sul composto senza perossido 4.2

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