EuroWire July 2017

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Article technique
Julliet 2017 63
2 Composés MV TPV
sans plomb
2.1 Préparation des composés
MV TPV
Le composé d’isolation pour moyenne
tension sans plomb, le MV IS79 et
les composés MV thermoplastiques
vulcanisés, les MV TPV, ont été préparés
dans un mélangeur interne équipé
de deux rotors contrarotatifs et d’une
chambre d’un volume de 8cm3. La
composition des composés MV TPV est
résumée dans le Tableau 1.
De toute évidence, les composés MV
TPV79 A et B ont le même rapport entre
la phase élastomérique et la phase
thermoplastique. Toutefois, de différents
co-agents ont été utilisés dans leur
formulation. Cela a été effectué suite
aux études sur les co-agents influençant
les propriétés des composés TPV en
empêchant la décomposition du PP via la
ß-scission causée par les radicaux libres[3].
Le composé MV IS79 a été préparé en
mélangeant tous les composants dans
le mélangeur interne pour mélanger les
ingrédients parfaitement.
Après avoir déchargé le composé, du
peroxyde a été ajouté à basse température
dans un broyeur à deux cylindres. Les
échantillons pour l’essai ont été obtenus
en pressant les feuilles dans une machine
de moulage par compression à 180°C
pendant 10 minutes.
Les échantillons pour les propriétés
mécaniques ont été poinçonnés dans le
sens longitudinal.
Les composés MV TP79 ont été préparés
en mélangeant le composé sans plomb
(MV IS79) avec du polypropylène
thermoplastique (PP) selon le rapport
indiqué dans le Tableau 1 . Au cours du
processus de mélange, lorsque la réaction
des radicaux a lieu et pendant que
la température augmente en continu,
le couple suit un modèle caractéristique,
représenté graphiquement dans la
Figure 2[4,5].
Après le chargement des ingrédients,
le couple augmente en raison de la
viscosité élevée des composants à
basse température. En augmentant la
température, les matériaux commencent
à adoucir, le couple diminue pendant
le mélange. À mesure que la réaction
des radicaux commence, la réticulation
simultanée de la phase caoutchouteuse et
de la β-scission de la phase PP se produit,
avec une inversion de phase conséquente
conduisant à un accroissement rapide du
couple. La température finale, à laquelle
les composé TPV ont été déchargés après
environ huit minutes de traitement,
était entre 200°C et 220°C. Les composés
encore chauds ont été calandrés dans
un mélangeur à cylindres en obtenant
ainsi des tôles; ensuite des plaques
ont été obtenues en pressant les tôles
dans une machine de moulage par
compression à 180°C pendant une minute.
Les échantillons pour les propriétés
mécaniques ont été poinçonnés dans le
sens longitudinal.
Comme illustré dans le Tableau
2, les composés présentent des
propriétés mécaniques comparables,
à savoir la résistance à la traction
(TS), l’allongement à la rupture (EB)
et la résistance à la traction à un
allongement de 200%. Le choix du PP
et du rapport correspondant ne semble
pas influencer considérablement les
propriétés mécaniques, qui sont proches
du composé MV IS79 standard. Au
contraire, la cristallinité du PP entraîne
une augmentation remarquable de la
dureté (HS), égale à 48 Shore D pour MV
TP79 C, c’est-à-dire le composé ayant la
plus haute teneur en PP. En raison de la
viscosité élevée du composé MV TP79 A et
B, l’indice de fluidité (MFI) a été mesuré à
190°C avec un poids de 21,6 kg.
Leur faible débit peut être attribué à
deux facteurs principaux: le rapport
entre les phases thermoplastiques et
élastomériques et le choix d’un PP avec
un faible IMF à la température d’essai.
Cependant, l’on peut remarquer qu’avec
un équilibre soigneux du rapport entre les
deux phases et un choix précis du PP, pour
le composé MV TP79 C on a pu obtenir
un IMF comparable au MV IS79 standard.
Ces résultats sont confirmés par les études
rhéologiques présentées dans la section
2.3.
Aux fins de comparaison et pour souligner
la réussite des composés MV TPV, des
matériaux de référence sans peroxyde ont
été produits. Ainsi, dans ces composés, la
vulcanisation dynamique n’était possible
après le mélange des composants. Le
composé de référence MV Ref AB présente
la même composition du MV TP79 A et B
(sans peroxyde et co-agents), le composé
de référence MV Ref C a été formulé
comme le composé MV TP79 C (sans
peroxyde).
Composition TPV MV TP79 A MV TP79 B MV TP79 C
MV IS79 75% 75% 70%
PP-1 25% 25% 20%
PP-2 - - 10%
1d = 0.891 gr/cm3, MFI (230ºC; 2.16kg) = 8.0 gr/10min; 2d = 0.900 gr/cm3, MFI (230ºC; 2.16kg)
= 10.0 gr/10 min
▲
▲ Tableau 1: Formulation des composés MV TPV
MV
IS79
MV
TP79 A
MV
TP79 B
MV
TP79 C
TS1 [N/mm 2] 16.61 17.31 17.19 15.73
EB 1 [%] 321 360 310 341
TS @ 200% [N/
mm 2 ] 14.23 13.57 14.48 13.62
HS 2 [Shore A-D] 80-/ 96-45 95-46 96-48
MFI 3 [gr/10min] 27.64 4.4 4.2 21.3
1ASTM D412; 2ASTM D2240; 3ASTM D1238 (190ºC, 21.6kg), 4Mesuré sur le composé sans
peroxyde
▼ ▼ Tableau 2: Propriétés physiques typiques des composés isolants MV
▼ ▼ Figure 2: Représentation du modèle de couple
en fonction du temps pendant la production
des composés MV TPV, indiquant les trois étapes
principales du processus
▼ ▼ Figure 3 : Analyse DSC de MV IS79 non vulcanisé
(en haut) et vulcanisé (en bas). Ligne pointillée:
représentation graphique de la ligne de base utilisée
pour calculer l’enthalpie de réaction
Flux de chaleur Endo Up
Température [ºC] Temps [min]
Couple
Chargement Mélange Vulcanisation
dynamique