EuroWire November 2017

Articolo tecnico

Una particolare attenzione è stata prestata alle prime fasi dello sviluppo della formulazione per garantire buone proprietà sia a bassa temperatura sia meccaniche (schiacciamento e impatto) della formulazione di prova con un’attenta selezione di resine. I polimeri poliolefinici esaminati variavano in densità da 0,87 a 0,95g/cm 3 e, come previsto, avevano un effetto importante sulle prestazioni di schiacciamento come illustrato nella Figura 1 . La formulazione finale presenta un LTB di -40°C. È stata completata un’intera gamma di test di proprietà, tra cui le valutazioni meccaniche standard, le valutazioni sullo scorrimento a caldo, sull’indice di fusione (MFI) e sulla qualità dell’estrusione. I test elettrici a lungo termine in ambienti umidi a 90°C sono stati inizialmente effettuati nei nostri laboratori interni senza applicare tensione. L’osservazione della Figura 2 rivela che anche la scelta della resina ha avuto un effetto determinante sulle proprietà elettriche in ambienti umidi. Da questo lavoro sono state selezionate le formule ottimali che sono state sottoposte a prove a umido a lungo termine applicando 600V come richiesto dalla specifica. I materiali di riempimento idratati, principalmente a base di Mg(OH) 2 , variavano in funzione della dimensione

insieme a un’attenta ottimizzazione del sistema polimerico e del processo chimico di innesto, è stato raggiunto un ottimo equilibrio delle proprietà. 2 Sviluppo Gli obiettivi chiave iniziali dovevano soddisfare almeno i requisiti di prova con fiamma orizzontale UL FT2 sul rame 14 AWG come specificato nella norma UL2556 e i requisiti di isolamento a lungo termine per XHHW-2 a 90°C omologato per ambienti umidi, come specificato nella norma UL 44 con prestazioni antincendio superiori altamente auspicabili per le ragioni sopra descritte. 2.1 Prove Per la selezione iniziale dei composti, è stata creata una serie di formulazioni. Sono stati formati dei composti a partire dalle formulazioni e sono stati reticolati con il silano utilizzando un’impastatrice Buss da 45mm. I campioni prodotti sono stati poi usati per preparare strisce estruse e conduttori 14 AWG per fornire i tipi di campioni per ulteriori test. L’estrusione dei fili ha inoltre fornito una prima opportunità per valutare le formulazioni in merito alle rispettive caratteristiche di lavorazione.

Prestazioni a lungo termine e miscela di materiali di riempimento

Tempo espresso in settimane

▲ Figura 3 : Prestazioni elettriche in condizioni di umidità e tipo di riempimento ignifugo

Tasso di rilascio di calore (Kw/m 2 )

XHHW-2FT2Bromurato

XHHW-2VWIBromurato

Privodialogeni sperimentale

Tempo, secondi

delle particelle e del tipo di rivestimento superficiale utilizzato, dall’assenza totale di rivestimento al rivestimento completo con diversi tipi di rivestimento chimico. Sono state riscontrate differenze significative nelle prestazioni elettriche in condizioni di umidità come illustrato nella Figura 3 . Come indicato nell’introduzione, mentre il requisito minimo di prova di fiamma per isolamenti classificati XHHW-2 è il test di fiamma orizzontale FT2, resta inteso che le prestazioni superiori sono altamente auspicabili sia nei conduttori singoli sia nei prodotti multi conduttori. Nella selezione delle possibili formulazioni, sono stati impiegati un cono calorimetrico e delle placche di riferimento stampate a pressione da 3mm delle formulazioni di prova confrontandole con i sistemi di isolamento bromurati resistenti alla fiamma (FR) disponibili in commercio, di cui uno con prestazioni FT2 e uno con prestazioni VW-1. I dati del cono calorimetrico illustrati nella Figura 4 si riferiscono al sistema finale selezionato privo di alogeni. Questi dati dimostrano l’elevato livello di prestazioni rispetto a quelle tipiche di un sistema FT2 bromurato e quasi corrispondente al sistema VW-1 bromurato riguardo al tasso massimo di rilascio di calore e tempo prima della combustione. I dati sono inoltre riepilogati nella Tabella 2 . La formulazione finale ha soddisfatto il VW-1 in riferimento ai circuiti di dimensioni maggiori. ▲ Figura 4 : Dati del cono calorimetrico ottenuti confrontando il sistema finale di isolamento privo di alogeni e i sistemi di isolamento bromurati disponibili in commercio. Campioni dello spessore di 3mm, flusso termico da 40kW/m 2

▼ Tabella 1 : Sintesi degli obiettivi nello sviluppo dei composti ricavata dai requisiti richiesti e opzionali nella norma UL 44 per l’isolamento per il tipo XHHW-2

Proprietà

Requisito

Obiettivo di sviluppo

Resistenza a trazione/psi

1500 >150 1200

1800

Allungamento %

200

Resistenza allo schiacciamento

1400

Deformazione ad alta temperatura % (131ºC) Miscela fredda °C Impatto a freddo °C Resistenza all’olio

<30

<10

-25 -40

-40 -40

Opzionale

Oil Res I&II

Requisito minimo di resistenza d’isolamento in ambienti umidi a 90ºC a lungo termine MΩ/1.000 piedi

Requisiti di stabilità previsti dalla norma UL 44

100 dopo 12 settimane

Figura 1 : Prestazioni di schiacciamento

▼ Figura 2 : Prestazioni elettriche in ambienti umidi e miscelazione del polimero

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Prestazioni a lungo termine e miscela polimerica

Obiettivo di schiacciamento (1200 lbf min)

Tempo espresso in settimane

72

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Novembre 2017