EuroWire July 2017

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Articolo tecnico
Luglio 2017 71
2 Composti MV TPV
senza piombo
2.1 Preparazione dei composti MV TPV
Il composto isolante MV senza piombo,
MV IS79, e i composti MV termoplastici
vulcanizzati, MV TPV, sono stati preparati
in un miscelatore interno dotato di due
rotori controrotanti e di una camera con
un volume di 8cm3.
La composizione dei composti MV TPV è
riassunta nella Tabella 1. Evidentemente, i
composti MV TPV79 A e B hanno lo stesso
rapporto tra la fase elastomerica e la fase
termoplastica. Tuttavia, sono stati utilizzati
diversi coagenti nella loro formulazione.
Ciò è stato eseguito in seguito agli
studi sui co-agenti che influenzano le
proprietà dei composti TPV impedendo
la decomposizione del PP mediante beta
scissione causata dai radicali liberi[3].
Il composto MV IS79 è stato preparato
miscelando tutti i componenti nel mixer
interno per miscelare perfettamente
gli ingredienti. Dopo aver scaricato il
composto, è stato aggiunto il perossido
a bassa temperatura in un mescolatore a
due cilindri.
Icampioni da esaminare sono stati ottenuti
premendo le pellicole in una macchina
di stampaggio a compressione a 180°C
per 10 minuti. I campioni per le proprietà
meccaniche erano punzonati nella
direzione longitudinale.
I composti MV TP79 sono stati preparati
miscelando il composto senza piombo
(MV IS79) con polipropilene termoplastico
(PP) in base al rapporto indicato
nella Tabella 1. Durante il processo di
miscelazione, mentre avviene la reazione
dei radicali e la temperatura aumenta
continuamente, la coppia segue un
modello caratteristico, che è rappresentato
graficamente sulla Figura 2[4,5].
Dopo aver caricato gli ingredienti, la
coppia aumenta a causa dell’elevata
viscosità dei componenti a bassa
temperatura. Aumentando la temperatura,
i materiali iniziano ad ammorbidirsi, la
coppia diminuisce, mentre ha luogo la
miscelazione. All’inizio della reazione dei
radicali, si realizzano simultaneamente la
reticolazione della fase gommosa e la beta
scissione della fase PP, con conseguente
inversione di fase che determina un rapido
aumento della coppia.
La temperatura finale alla quale sono
stati scaricati i composti TPV dopo circa
otto minuti di lavorazione, variava da
200°C a 220°C. I composti ancora caldi
sono stati sottoposti a calandratura in
un mescolatore a due cilindri ottenendo
delle lamiere; successivamente sono
state ottenute delle placche pressando le
lamiere in una macchina di stampaggio
a compressione a 180°C per un minuto.
I campioni per le proprietà meccaniche
sono stati punzonati nella direzione di
fresatura.
Come illustrato nella Tabella 2, tutti i
composti presentano proprietà mec-
caniche confrontabili, vale a dire la
resistenza alla trazione (TS), l’allunga-
mento a rottura (EB) e TS al 200% di
allungamento.
La scelta del PP e del rapporto
corrispondente non sembrano influenzare
notevolmente le proprietà meccaniche,
che sono prossime a quelle del composto
standard MV IS79. Al contrario, la
cristallinità del PP determina un cospicuo
incremento della durezza (HS), che è
pari a 48 Shore D per MV TP79 C, cioè il
composto con il più alto contenuto di PP.
Data l’elevata viscosità del composto MV
TP79 A e B, l’indice di fluidità (MFI) è stato
misurato a 190°C con un peso di 21,6kg.
La loro ridotta portata può essere
attribuita a due fattori principali: il
rapporto tra le fasi termoplastiche ed
elastomeriche e la scelta di un PP con
un basso MFI alla temperatura di prova.
Tuttavia, si può notare che con un attento
bilanciamento del rapporto tra le due fasi
e un’accurata scelta del PP, per il composto
MV TP79 C è stato possibile ottenere un
MFI paragonabile all’MV IS79 standard.
Questi risultati sono confermati dagli studi
reologici presentati nella sezione 2.3.
Ai fini di un confronto e per evidenziare
il risultato positivo dei composti MV
TPV, sono stati prodotti dei materiali di
riferimento senza perossido.
Perciò, in tali composti, la vulcanizzazione
dinamica non poteva avvenire dopo la
miscelazione dei componenti. Il composto
di riferimento MV Ref AB, presenta la
stessa composizione dell’MV TP79 A
e B (senza perossido e co-agenti), il
composto di riferimento MV Ref C è stato
formulato come il composto MV TP79 C
(senza perossido). Sono state analizzate
la reologia e le proprietà meccaniche di
entrambi i composti di riferimento rispetto
Composizione del 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
▲ ▲ Tabella 1 : Formulazione dei composti 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), 4Misurato sul composto senza
perossido
▼
▼ Tabella 2: Proprietà fisiche tipiche dei composti di isolamento MV
▼ ▼ Figura 2: Rappresentazione del modello di coppia
in funzione del tempo durante la produzione dei
composti MV TPV. Sono indicate le tre fasi principali
del processo
▼ ▼ Figura 3 : Analisi DSC del composto MV IS79 non
vulcanizzato (sopra) e vulcanizzato (in basso). Linea
tratteggiata: rappresentazione grafica della linea di
base utilizzata per calcolare l’entalpia della reazione
Flusso di calore Endo Up
Temperatura [ºC]
Tempo [min]
Momento torcente
Caricamento
in corso Mescolanza
Vulcanizzazione
dinamica