EuroWire July 2017

Articolo tecnico

2.5 Prestazioni elettriche Le proprietà isolanti dei composti sono state calcolate misurando il fattore di perdita (Tanδ), la costante dielettrica (εr) e la resistività di volume in funzione della temperatura da 25°C a 90°C in condizioni asciutte. Inoltre, il fattore di perdita e la costante dielettrica sono stati misurati dopo aver immerso i composti nell’acqua a 90°C per un massimo di 28 giorni. Le proprietà elettriche sono state misurate su campioni pressati dello spessore di 2mm. È stato utilizzato un sistema Omicron MI600 per valutare i valori Tanδ ed ε r ; è stato realizzato un modello di QuadTech 1868A per verificare la resistività di volume. Tutte le proprietà elettriche dei composti sono state studiate presso i laboratori Imerys. La Figura 9 illustra il diagramma del Tanδ da 25°C a 90°C in condizioni asciutte. I quattro composti sono caratterizzati da lievi variazioni del fattore di perdita, che rimane nello stesso ordine di grandezza (10 -3 ) fino a 90°C. Inoltre, tutti i composti presentano una simile tendenza di Tanδ aumentando la temperatura. Più in dettaglio, il fattore di perdita dei quattro composti è praticamente identico a temperatura ambiente, circa 1,5 x 10 -3 e cresce costantemente con la temperatura ai valori compresi tra 3,5 x 10 -3 e 5,0 x 10 -3 a 90°C rispettivamente per MV IS79 e MV TP79 A. Come descritto per Tanδ, εr varia in una gamma ristretta per tutti i composti che aumentano la temperatura. Nella Figura 10 , si osserva solo un lieve abbassamento della costante dielettrica all’aumentare della temperatura. Essendo εr calcolato con la seguente formula: indicano rispettivamente la separazione tra le piastre (elettrodi) e l’area corrispondente La costante dielettrica inferiore dei composti MV TPV rispetto a MV IS79 è data dal rispettivo contenuto di PP, che aumenta le prestazioni isolanti complessive del composto. Di conseguenza, il composto MV IS79 è caratterizzato dalla costante dielettrica superiore contrariamente al composto MV TP79 C caratterizzato dalla costante dielettrica minore. Tuttavia, va sottolineato che la differenza tra i composti è piuttosto limitata sia a bassa sia ad alta temperatura. Infine, è stata misurata la resistività di volume a 25°C e a 90°C applicando un potenziale di 500V (si veda la Tabella 4 ). A 25°C, tutti i composti presentano una resistività di volume nell’ordine di grandezza di 10 15 Ω-cm, che è il valore In cui è la capacitanza dallo strumento e ε 0 è la permittività del vuoto, mentre ed sono fattori geometrici che

r

Tanδ [*10 -2 ]

Costante dielettrica ε

Giorni in acqua a 90º

Giorni in acqua a 90º

▲ ▲ Figura 11 : Fattore di perdita (Tanδ) in funzione dei giorni di immersione in acqua a 90ºC misurati a 500V e 50Hz

▲ ▲ Figura 12 : Costante dielettrica (εr) in funzione dei giorni di immersione in acqua a 90ºC misurati a 500V e 50Hz

MV IS79

MV TP79 A

MV TP79 B

MV TP79 C

Assorbimento dell’acqua 1 [mgr/cm 2 ]

0.34

0.32

0.35

0.34

standard per gli isolanti MV. A 90°C la resistività di volume dei composti MV TPV è circa un ordine di grandezza inferiore a quella dei composti MV IS79. Con ogni probabilità, questa differenza deriva da una fusione parziale della fase termoplastica dei composti TPV, che determina una maggiore mobilità dei vettori di carica nel materiale. Tuttavia, oltre a ciò, la resistività di volume dei quattro composti MV TPV è superiore a 10 13 Ω-cm. 2.5.1 Prestazioni elettriche in acqua Le proprietà elettriche sono state anche testate dopo l’immersione in acqua a 90°C fino a 28 giorni. In un primo momento, è stato calcolato l’assorbimento d’acqua dei composti MV TPV rispetto ai composti MV IS79, secondo la norma italiana CEI 20-86. I risultati riassunti nella Tabella 5 indicano che i composti presentano un assorbimento d’acqua praticamente identico dopo 14 giorni di immersione in acqua a 85°C, ben al di sotto del limite superiore (5mgr/cm 2 ). Il basso assorbimento d’acqua si riflette sulla variazione del Tanδ dopo aver immerso i campioni in acqua a 90°C (si veda la Figura 11 ). I composti presentano una buona ritenzione del fattore di perdita, che dopo 28 giorni in acqua, nel peggiore dei casi è pari a circa 0,035 e nel migliore a 0,017. Ancora una volta, il composto MV TP79 C, grazie alla sua stabilità superiore, presenta le migliori prestazioni, prossime alle prestazioni di riferimento del composto MV IS79. Avendo un basso assorbimento d’acqua, anche εr rimane pressoché invariato dopo l’immersione in acqua a 90°C. Come illustrato nella Figura 12 , l’aumento della costante dielettrica è piuttosto ridotto dopo l’immersione nell’acqua. 1 Metodo gravimetrico, CEI EN 60811-402 ▲ ▲ Tabella 5 : Assorbimento dell’acqua secondo la norma CEI 20-86

Tra i composti MV TPV, il composto MV TP79 C mostra la migliore stabilità nel tempo con una εr inferiore rispetto al composto di riferimento MV IS79, anche dopo immersione in acqua per 28 giorni. Conclusioni In questo articolo sono stati presentati dei composti MV TPV di nuova concezione. L’obiettivo è produrre composti isolanti MV con proprietà equivalenti a quelle dell’isolamento MV senza piombo standard di mercato e semplificare il processo di lavorazione dei termoplastici. È stata inoltre descritta la preparazione di tali composti e ne è stata fornita la completa caratterizzazione rispetto all’isolante MV standard senza piombo. Grazie all’analisi DSC è stato studiato il processo di vulcanizzazione dinamica. È stata infatti studiata la capacità di produrre composti TPV in un impianto pilota industriale per l’applicazione come isolamento MV. Nonostante la complessa formulazione contenente polimeri, riempitivi, co-agenti e antiossidanti, i composti MV TPV sono stati ottenuti mediante un processo completamente riproducibile e affidabile. I risultati della tecnologia sono le proprietà complessive dei composti MV TPV, che assomigliano alle prestazioni del composto MV IS79 standard senza piombo. Gli studi reologici, oltre a confermare la natura TPV dei composti, ne simulano il comportamento di estrusione, dimostrando che grazie ad una scelta accurata del PP termoplastico è possibile abbassare lo sforzo di taglio mantenendo inalterata la tipica risposta elastica dei

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