EoW May 2008

italiano

dei diversi elementi che possono o dovrebbero essere utilizzati nel composto per controllare le prestazioni di utilizzo finale del prodotto. Ad esempio, il CM-d rappresenta una qualità amorfa, in fase di sviluppo del polietilene clorato (CM), che è stata progettata per accettare elevate cariche di materiali di riempimento con proprietà fisiche comparabili o migliori rispetto ai prodotti CM standard. Il CM-d presenta un eccellente equilibrio di resistenza termica e chimica, che rende tale materiale adatto all’utilizzo in applicazioni specifiche di filo e cavo. I dati nelle Tabelle 1-3 illustrano i potenziali vantaggi del CM-d. Il CM-d è stato progettato per accettare carichi di materiali di riempimento più elevati pur mantenendo le proprietà fisiche. A titolo esemplificativo, è stata effettuata una comparazione fra il CM-d ed il CM-a in un’applicazione di rivestimento di un conduttore flessibile conformemente alla norma 62 di Underwriters Laboratories (UL®). Una formulazione tipica contenente il CM-a con una carica “normale” di materiale di riempimento e di plastificanti è stata confrontata con composti con carica “alta”. I composti altamente caricati contenevano un phr totale maggiore di ~34% rispetto al composto “normale”(vedi Tabella 1). I composti sono stati estrusi come guaina di 0,76mm in un filo di alluminio solido di 14 AWG (del diametro di 1,63mm) utilizzando un estrusore a una vite da 38,1mm con un rapporto lunghezza/ diametro (L/D) pari a 15. Il filo è stato vulcanizzato in un tubo di vulcanizzazione continua (CV) per 2min. in vapore a 1,72 Mpa. I campioni di bramme (per il test di fragilità a basse temperature) sono stati vulcanizzati per 2min. a 200°C. I dati di processo e di vulcanizzazione sono illustrati nella Tabella 2 . I campioni sono stati testati conformemente a specifiche ASTM appropriate: 5.1 Cariche più elevate di materiali di riempimento

Resistenza alla trazione ASTM D412 Immersione IRM 902 ASTM D471 Invecchiamento a caldo ASTM D573 Fragilità a basse temperature ASTM D746 • Le proprietà fisiche sono illustrate nella • Tabella 3 5.2 Considerazioni sulla viscosità Il CM-d, quando viene sostituito direttamente da una resina di polietilene clorato in un composto esistente, normalmente produce una viscosità superiore rispetto a quella del composto d’origine. Tuttavia, come illustrato nella Tabella 2 , con l’aggiunta di quantità superiori di plastificanti e/o l’aggiunta di EO-b a 10–15 phr, la viscosità del composto può essere ridotta. Il composto altamente caricato con l’elastomero EO, presenta caratteristiche di processo paragonabili a quelle del composto CM-a normalmente caricato. 5.3 Proprietà fisiche L’aumento dei livelli di materiale di riempimento da “normale” ad “alto” in un composto a base di CM-a, comporta una perdita corrispondente delle proprietà fisiche (si veda Tabella 3 ). In particolare, la resistenza alla trazione e la ritenzione dell’allungamento in seguito all’invecchiamento evidenziano una diminuzione significativa. Tuttavia, quando si utilizza un livello di carica di materiale “alto” con il CM-d (o una miscela di CM-d e EO-b), le proprietà fisiche si possono comparare con quelle ottenute utilizzando il livello di carica “normale”nel CM-a. 5.4 Importanza della concezione della struttura della catena dell’elastomero Il CM-d consente di modificare la ricetta di “carica normale” aumentando i livelli di materiali di riempimento e di oli, mantenendo contemporaneamente le prestazioni delle proprietà fisiche. Le tipiche qualità di CPE ad elevato peso molecolare, come il CM-a non hanno buone prestazioni come il CM-d nei composti altamente caricati. Il CM-d è stato specificamente progettato per ottenere prestazioni migliorate a costi analoghi o inferiori (grazie alle cariche più elevate di materiali di riempimento/olio). • • •

capacità d’estensione

resistenza alla trazione resistenza alla lacerazione resistenza a verde a temperatura ambiente

allungamento

durezza

Resistenzaaverdea

temperatureelevate

wt% etilene flessibilità a basse temperature % cristallinità

Peso molecolare

Figura 6 ▲ ▲ : Struttura-proprietà degli elastomeri olefinici

nastri di materiale precedentemente riscaldato in un mescolatore. Questo materiale dovrebbe contenere elastomeri caratterizzati da un’ampia distribuzione del peso molecolare per fornire resistenza a verde a temperature elevate. I nastri alimentati dovrebbero essere più freddi possibile per ridurre al minimo le agglomerazioni del materiale alimentato nella tramoggia. La riduzione al minimo dell’utilizzo di agenti che favoriscono il processo con un’adeguata selezione di oli aromatici può migliorare il contatto del nastro con la superficie della vite e l’alimentazione. Possono essere necessari alcuni polimeri ad alta viscosità o cristallinità per migliorare la resistenza al collasso del prodotto estruso. Con un’alimentazione adeguata con nastri o granuli, i composti elastomerici possono essere estrusi rapidamente ed agevolmente sui conduttori utilizzando viti oppure filiere a pressione con la testa di iniezione di gomma o di plastica come illustrato nella Figura 9 . Generalmente, le temperature della testa di iniezione sono sufficientemente elevate da ammorbidire il polimero e permettere un flusso regolare, ma al di sotto della temperatura di decomposizione del perossido per evitare la prevulcanizzazione. La maggioranza dei fili isolati con elastomeri viene successivamente vulcanizzata in un tubo di vulcanizzazione continua (CV). Il filo avvolto può essere venduto o utilizzato in operazioni di cablaggio successive. 5. Ottimizzazione della struttura della catena per applicazioni di cavo e filo Le prestazioni dei composti per filo e cavo dipendono dalle combinazioni delle caratteristiche degli elementi utilizzati e dal tipo di polimero selezionato. La matrice elastomerica e la sua compatibilità con gli elementi incorporati nell’elastomero influenzano notevolmente il successo di un composto. La corretta progettazione della struttura della catena rappresenta dunque una delle fasi più critiche nella concezione dei composti per applicazioni di filo e cavo. Tuttavia, sono le proprietà della matrice elastomerica che determinano il tipo e la quantità Figura 7 ▲ ▲ : Indice Limite d’Ossigeno rispetto al contenuto di cloro del CM Indice limite di ossigeno (LOI) Contenuto di cloro (%)

Figura 8 ▼ ▼ : Produzione di composti elastomerici

Manutenzione alternativa tramite mescolatore a cilindri

Miscelatore Banbury Stima del peso del composto

mescolatore a cilindri

Draffredamento- del-nastro & Trasporto

Taglio del nastro

Raccolta nastri

Estrusore con Strainer

Additivi di raffreddamento

Figura 9 ▼ ▼ : Estrusione di elastomeri nel filo

Vulcanizzante continuo (generalmente 300- 500 piedi di lunghezza)

Nastro del composto

Filo rivestito

Conduttore singolo

Estrusore

Zona di tempra

Avvolgitore

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EuroWire – Maggio 2008