EuroWire July 2017

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Articolo tecnico
Luglio 2017 74
2.5 Prestazioni elettriche
Le proprietà isolanti dei composti sono
state calcolate misurando il fattore di
perdita (Tanδ), la costante dielettrica (εr)
e la resistività di volume in funzione della
temperatura da 25°C a 90°C in condizioni
asciutte. Inoltre, il fattore di perdita e la
costante dielettrica sono stati misurati
dopo aver immerso i composti nell’acqua
a 90°C per un massimo di 28 giorni.
Le proprietà elettriche sono state misurate
su campioni pressati dello spessore
di 2mm. È stato utilizzato un sistema
Omicron MI600 per valutare i valori Tanδ
ed εr; è stato realizzato un modello di
QuadTech 1868A per verificare la resistività
di volume. Tutte le proprietà elettriche
dei composti sono state studiate presso i
laboratori Imerys.
La Figura 9 illustra il diagramma del Tanδ
da 25°C a 90°C in condizioni asciutte. I
quattro composti sono caratterizzati da
lievi variazioni del fattore di perdita, che
rimane nello stesso ordine di grandezza
(10-3) fino a 90°C. Inoltre, tutti i composti
presentano una simile tendenza di Tanδ
aumentando la temperatura. Più in
dettaglio, il fattore di perdita dei quattro
composti è praticamente identico a
temperatura ambiente, circa 1,5 x 10-3 e
cresce costantemente con la temperatura
ai valori compresi tra 3,5 x 10-3 e 5,0 x 10-3
a 90°C rispettivamente per MV IS79 e MV
TP79 A.
Come descritto per Tanδ, εr varia in una
gamma ristretta per tutti i composti che
aumentano la temperatura. Nella Figura
10, si osserva solo un lieve abbassamento
della costante dielettrica all’aumentare
della temperatura. Essendo εr calcolato
con la seguente formula:
In cui è la capacitanza dallo strumento
e ε0 è la permittività del vuoto, mentre
ed sono fattori geometrici che
indicano rispettivamente la separazione
tra le piastre (elettrodi) e l’area
corrispondente La costante dielettrica
inferiore dei composti MV TPV rispetto a
MV IS79 è data dal rispettivo contenuto
di PP, che aumenta le prestazioni
isolanti complessive del composto. Di
conseguenza, il composto MV IS79 è
caratterizzato dalla costante dielettrica
superiore contrariamente al composto
MV TP79 C caratterizzato dalla costante
dielettrica minore. Tuttavia, va sottolineato
che la differenza tra i composti è piuttosto
limitata sia a bassa sia ad alta temperatura.
Infine, è stata misurata la resistività di
volume a 25°C e a 90°C applicando un
potenziale di 500V (si veda la Tabella
4). A 25°C, tutti i composti presentano
una resistività di volume nell’ordine di
grandezza di 1015Ω-cm, che è il valore
standard per gli isolanti MV. A 90°C la
resistività di volume dei composti MV
TPV è circa un ordine di grandezza
inferiore a quella dei composti MV IS79.
Con ogni probabilità, questa differenza
deriva da una fusione parziale della fase
termoplastica dei composti TPV, che
determina una maggiore mobilità dei
vettori di carica nel materiale. Tuttavia,
oltre a ciò, la resistività di volume dei
quattro composti MV TPV è superiore a
1013Ω-cm.
2.5.1 Prestazioni elettriche in acqua
Le proprietà elettriche sono state anche
testate dopo l’immersione in acqua a 90°C
fino a 28 giorni. In un primo momento,
è stato calcolato l’assorbimento d’acqua
dei composti MV TPV rispetto ai composti
MV IS79, secondo la norma italiana
CEI 20-86.
I risultati riassunti nella Tabella 5
indicano che i composti presentano un
assorbimento d’acqua praticamente
identico dopo 14 giorni di immersione
in acqua a 85°C, ben al di sotto del limite
superiore (5mgr/cm2).
Il basso assorbimento d’acqua si riflette
sulla variazione del Tanδ dopo aver
immerso i campioni in acqua a 90°C (si
veda la Figura 11). I composti presentano
una buona ritenzione del fattore di
perdita, che dopo 28 giorni in acqua, nel
peggiore dei casi è pari a circa 0,035 e
nel migliore a 0,017. Ancora una volta,
il composto MV TP79 C, grazie alla sua
stabilità superiore, presenta le migliori
prestazioni, prossime alle prestazioni di
riferimento del composto MV IS79.
Avendo un basso assorbimento d’acqua,
anche εr rimane pressoché invariato
dopo l’immersione in acqua a 90°C. Come
illustrato nella Figura 12, l’aumento della
costante dielettrica è piuttosto ridotto
dopo l’immersione nell’acqua.
MV
IS79
MV
TP79 A
MV
TP79 B
MV
TP79 C
Assorbimento dell’acqua 1
[mgr/cm 2] 0.34 0.32 0.35 0.34
Tra i composti MV TPV, il composto MV
TP79 C mostra la migliore stabilità nel
tempo con una εr inferiore rispetto al
composto di riferimento MV IS79, anche
dopo immersione in acqua per 28 giorni.
Conclusioni
In questo articolo sono stati presentati dei
composti MV TPV di nuova concezione.
L’obiettivo è produrre composti isolanti
MV con proprietà equivalenti a quelle
dell’isolamento MV senza piombo
standard di mercato e semplificare il
processo di lavorazione dei termoplastici.
È stata inoltre descritta la preparazione
di tali composti e ne è stata fornita la
completa caratterizzazione rispetto
all’isolante MV standard senza piombo.
Grazie all’analisi DSC è stato studiato il
processo di vulcanizzazione dinamica.
È stata infatti studiata la capacità di
produrre composti TPV in un impianto
pilota industriale per l’applicazione come
isolamento MV.
Nonostante la complessa formulazione
contenente polimeri, riempitivi, co-agenti
e antiossidanti, i composti MV TPV sono
stati ottenuti mediante un processo
completamente riproducibile e affidabile.
I risultati della tecnologia sono le
proprietà complessive dei composti MV
TPV, che assomigliano alle prestazioni
del composto MV IS79 standard senza
piombo.
Gli studi reologici, oltre a confermare la
natura TPV dei composti, ne simulano
il comportamento di estrusione,
dimostrando che grazie ad una scelta
accurata del PP termoplastico è possibile
abbassare lo sforzo di taglio mantenendo
inalterata la tipica risposta elastica dei
▲ ▲ Figura 11: Fattore di perdita (Tanδ) in funzione
dei giorni di immersione in acqua a 90ºC misurati a
500V e 50Hz
▲ ▲ Figura 12: Costante dielettrica (εr) in funzione dei
giorni di immersione in acqua a 90ºC misurati a
500V e 50Hz
1Metodo gravimetrico, CEI EN 60811-402
▲ ▲ Tabella 5 : Assorbimento dell’acqua secondo la norma CEI 20-86
Costante dielettrica ε
r
Giorni in acqua a 90º
Tanδ [*10
-2 ]
Giorni in acqua a 90º