EuroWire July 2017

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Articolo tecnico
Luglio 2017 72
ai composti MV TPV presentati in questo
articolo per dimostrare la nostra capacità
di ottenere dei composti TPV in modo
riproducibile e controllato.
2.2 Analisi DSC
Per determinare la quantità residua di
perossido non reattivo nei composti dopo
il processo di vulcanizzazione, è stata
effettuata l’analisi DSC. Sono stati misurati
gli spettri in un Perkin-Elmer DSC 6000 in
atmosfera inerte di azoto da 0°C a 230°C
con una velocità di riscaldamento di 20°C/
min; dopo il riscaldamento i campioni
sono stati raffreddati fino a 0°C con una
velocità di 10°C/min. Questo ciclo è stato
ripetuto tre volte.
Tuttavia, poiché lo scopo di questo
studio era di quantificare il rapporto tra il
perossido iniziale e quello residuo (dopo
la vulcanizzazione o vulcanizzazione
dinamica), verrà presentato e discusso
di seguito solo il primo ciclo di
riscaldamento.
In primo luogo, è stato analizzato e
utilizzato come riferimento il composto
MV IS79 non vulcanizzato contenente il
100% di perossido non reattivo. Dall’analisi
DSC illustrata nella Figura 3, l’entalpia
di reazione (ΔH) stimata risultante dalla
decomposizione del perossido era pari a
-8,97J/g.
Nella stessa figura è rappresentato il
grafico DSC del composto MV IS79
vulcanizzato (10 minuti a 180°C). È
stato rilevato un valore ΔH di –1,16J/g,
corrispondente ad un residuo di circa il
13% di perossido non reattivo. Ciò indica
che il composto MV IS79 è stato quasi
completamente vulcanizzato.
Analogamente, è stata calcolata la
quantità di perossido non reattivo dei
composti MV TPV, considerando che
l’MV TP79 A, B e l’MV TP79 C sono stati
formulati rispettivamente con il 75% e il
70% dell’MV IS79 non vulcanizzato.
Dai dati raccolti e indicati nella Figura 4, il
perossido residuo rilevato nel composto
MV TP79 A era pari a circa il 4% (ΔH =
-0,27J/g) e nell’MV TP79 B era pari a circa
il 5% (ΔH = -0,33J/g). Per il composto
MV TP79 C il perossido residuo calcolato
era di circa l’11% (ΔH = -0,68J/g). Questi
risultati confermano senza ombra
di dubbio la decomposizione quasi
completa del perossido iniziale durante la
vulcanizzazione dinamica.
2.3 Reologia
Gli studi reologici sono fondamentali per
prevedere il comportamento di estrusione
dei composti. Pertanto abbiamo studiato
la reologia a velocità di taglio apparenti
da 200s-1 a 1s-1 in un reometro capillare del
tipo Göttfert Rheograph 2002. Il rapporto
L/D (lunghezza/diametro) del capillare
era pari a 30 e le misurazioni sono state
effettuate a 180°C. La temperatura è stata
scelta per consentire la completa fusione
del PP. Normalmente, i composti standard
come l’MV IS79 sono caratterizzati a
125°C prima della fase di vulcanizzazione;
tuttavia, a questa temperatura il PP non è
fuso con conseguenti risultati fuorvianti.
A causa dell’elevata temperatura di
prova, per evitare la decomposizione
del perossido durante l’analisi, il
composto MV IS79 è stato studiato senza
perossido. Come precedentemente
accennato, i composti di riferimento MV
Ref AB e C, sono stati inclusi in questo
studio per sottolineare il cambiamento
di comportamento reologico come
conseguenza della vulcanizzazione
dinamica. I diagrammi indicanti lo sforzo di
taglio apparente in funzione della velocità
di taglio apparente sono illustrati nella
Figura 5.
La risposta di MV IS79 è tipica dei
composti a base di EPDM/PE: lo sforzo di
taglio diminuisce rapidamente in modo
quasi lineare al diminuire della velocità di
taglio. Si possono notare delle modeste
deviazioni da una perfetta linearità che
sono generalmente attribuite a gomme
EPDM. MV Ref AB e C presentano lo stesso
modello con lo sforzo di taglio tradotto in
valori più bassi.
Questo effetto è causato dalla fase
termoplastica, che esibisce una viscosità
inferiore a questa temperatura.
Ne consegue che aumentando il
contenuto di PP lo sforzo di taglio
diminuisce. Data la differente natura dei
composti MV TPV, il loro comportamento
reologico è alquanto diverso[6,7]. In
sostanza, tale carattere dissimile deriva
dalla risposta elastica delle particelle
reticolate elastomeriche, che è dominante
con sforzi di taglio bassi. Al contrario, ad
elevati sforzi di taglio, il comportamento
dei composti TPV è determinato dalla
fase termoplastica. Di conseguenza, i
tre composti MV TPV presentano un
comportamento simile ai composti di
riferimento a velocità di taglio elevate.
Diversamente, a velocità di taglio ridotte,
le curve sono chiaramente divergenti.
Concentrandosi esclusivamente sui
composti MV TPV, come notato in
precedenza per l’MFI nella sezione 2.1,
con un accurato bilanciamento dei
componenti e una corretta scelta di PP,
è possibile “regolare” il comportamento
reologico dei composti MV TPV
mantenendo o addirittura migliorandone
le proprietà termomeccaniche. A questo
proposito, il composto MV TP79 C presenta
sollecitazioni inferiori, cioè viscosità, fino
a velocità di taglio molto basse nonché le
migliori proprietà termomeccaniche tra i
composti TPV MV studiati.
2.4 Prove meccaniche
Le proprietà di sforzo e deformazione dei
composti isolanti MV sono state misurate
secondo il metodo ASTM D412 che fa la
media dei risultati dei cinque provini tipo
dumbbell ottenuti con un dinamometro
elettronico per prove in trazione e
compressione (Tensor Check Profile di
Gibitre).
▲ ▲ Figura 4: Analisi DSC dei composti MV TP79 A
(sopra), MV TP 79 B (centro) e MV TP79 C (in basso)
▲
▲ Figura 5: Sforzo di taglio apparente in funzione
della velocità di taglio apparente a 180°C dei
composti di isolamento MV. Linee tratteggiate:
composti di riferimento
MV
TP79 A
MV
TP79 B
MV
TP79 C
Prova di pressione a caldo1 [%] n.a.2 27 3
Contrazione longitudinale1 [%] 14 11 2
▼ ▼ Tabella 3 : Prova di pressione a caldo e di contrazione longitudinale a 130°C dei composti MV TPV
▼ ▼ Figura 6: Diagrammi di sforzo-deformazione dei
composti di isolamento MV. Linee tratteggiate:
composti di riferimento
TS [N/mm
2 ]
EB [%]
Temperatura [ºC] Flusso di calore Endo Up
Sforzo di taglio apparente [Pa]
Frequenza di taglio apparente [S-1]
1CEI 20-86; 2Non applicabile