EuroWire July 2017

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Articolo tecnico
Luglio 2017 70
Riassunto
Il presente articolo tratta dello sviluppo
di tre composti isolanti completamente
termoplastici di media tensione (MV)
senza piombo basati sulla tecnologia dei
vulcanizzati termoplastici (TPV). I composti
isolanti MV TPV sono stati preparati
a partire da un isolamento di media
tensione senza piombo vulcanizzato con
perossido, che rappresenta lo standard
di riferimento attuale. Per questa ragione
sono stati ampiamente studiati rispetto
all’isolamento MV standard senza piombo.
Per valutare i risultati del processo di
vulcanizzazione dinamica, i composti
sono stati studiati mediante la calorimetria
differenziale a scansione (DSC). Per
simulare il comportamento di estrusione, è
stata analizzata la loro reologia. Sono state
inoltre misurate le proprietà meccaniche
prima e dopo l’invecchiamento a 135°C
e 150°C fino a 21 giorni. Infine, viene
presentato uno studio completo sulle
relative caratteristiche elettriche, in
condizioni asciutte (da 25°C a 90°C) e
umide (a 90°C in acqua fino a 28 giorni).
1 Introduzione
Venti anni fa, per le applicazioni di cavi
di media tensione venivano utilizzati
entrambi i sistemi d’isolamento a base di
XLPE ed EPDM in molte parti del mondo.
Il Nord America rimane un mercato molto
attivo per gli isolanti per media tensione
a base di EPDM, mentre in altre parti del
mondo è preferito l’XLPE.
Ultimamente, nel mercato globale stiamo
assistendo a un rinnovato interesse per
gli isolanti MV a base di EPDM dovuto alle
impareggiabili prestazioni nella durata dei
cavi per le applicazioni a lungo termine
(>20 anni).
Dal 1996 Mixer SpA produce
composti isolanti MV a base di
EPDM e miscele EPDM/LDPE: la sua
strategia consiste nell’offrire materiali
innovativi e competitivi al mercato
dei cavi, supponendo che il continuo
miglioramento dei materiali rilancerà i cavi
in gomma per applicazioni speciali.
Il primo passo di questo approccio è
stato lo sviluppo di soluzioni EPDM senza
piombo, che furono presentate nel 2012 e
sono ora disponibili in commercio (si veda
la Figura 1)[1]. A causa del fatto che i sali di
piombo sono insolubili in acqua e quindi
non contribuiscono ad alcuna dispersione
di corrente attraverso lo strato isolante,
l’ossido di piombo costituisce uno degli
additivi più efficaci nei composti isolanti
MV. Tuttavia, l’ossido di piombo è elencato
nella normativa Reach SVHC relativa alle
sostanze estremamente problematiche
per il suo noto rischio di bioaccumulo
e per gli effetti di lunga durata, che
comportano gravi danni per l’ambiente e
per la vita[2] .
Mixer SpA ha sostituito con successo
l’ossido di piombo con un sistema
captatore a ioni inorganici, capace
di immobilizzare gli ioni, riuscendo a
realizzare la produzione di composti
isolanti MV senza piombo a base di EPDM
con una stabilità termica ed elettrica
superiore.
Da questo punto iniziale, la società ha
sviluppato un nuovo TPV completamente
termoplastico per l’isolamento MV, che
reticola dinamicamente il composto
isolante MV senza piombo in una matrice
PP. Mixer SpA presenta tre versioni
migliorate dei composti MV TPV al fine di
ottenere un materiale in grado di superare
i test termomeccanici ad una temperatura
di funzionamento continuo di 90°C e
105°C e di 250°C nel caso di emergenza
del cortocircuito, conformemente alla
norma italiana CEI 20-86 che è, finora,
l’unica norma esistente per i composti
termoplastici per isolamenti MV.
In primo luogo, vengono discusse la
preparazione e le proprietà macroscopiche
dei nuovi composti MV TPV. La società
ha quindi esaminato i nuovi composti
MV TPV mediante la tecnica DSC per
studiare il processo di vulcanizzazione
dinamica. Nella terza parte, viene
analizzata la reologia del composto
MV TPV a bassa velocità di taglio per
simularne il comportamento di estrusione.
Successivamente, sono state testate
le proprietà meccaniche dei composti
MV TPV prima e dopo l’invecchiamento
termico fino a 150°C per 21 giorni.
Le proprietà elettriche dei composti sono
state studiate presso i Laboratori Imerys,
Par, Regno Unito. In particolare, sono
stati misurati il fattore di perdita (Tanδ),
la costante dielettrica (εr) e la resistività di
volume fino a 90°C in condizioni asciutte.
Inoltre, sono stati studiati i valori Tanδ
ed εr dopo aver immerso i composti
nell’acqua a 90°C fino a 28 giorni. I risultati
dei test sono stati confrontati con il
composto standard MV IS79 senza piombo
ed è stato dimostrato che è possibile
ottenere un composto innovativo ad
elevate proprietà di isolamento elettrico,
che combina le proprietà del composto
XL-EPDM senza piombo e la possibilità di
trattarlo come un materiale termoplastico.
▲ ▲ Figura 1: Isolamento MV contenente piombo
(arancio) e senza piombo (bianco), da pellet a cavi
Isolamento a base di TPV
per applicazioni di media
tensione
A cura di Andrea Galanti, Stefano Dossi e Andrea Magri di Mixer SpA, Ravenna, Italia, e Camillo Cardelli, iPool Srl, Pistoia, Italia