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Artículo técnico
Julio de 2017
79
www.read-eurowire.com2 Compuestos MV TPV
sin plomo
2.1 Preparación de los compuestos MV
TPV
El compuesto aislante para media tensión
sin plomo, MV IS79, y los compuestos
termoplásticos vulcanizados MV TPV,
fueron preparados en un mezclador
interno equipado con dos rotores
contrarrotatorios y una cámara de 8cm
3
de volumen. La composición de los
compuestos MV TPV está indicada en la
Tabla 1
.
Obviamente, los compuestos MV TPV79
A y B presentan la misma relación entre
la fase elastomérica y la termoplástica,
a pesar de que se usaron distintos
coagentes en su formulación. Esto fue
realizado siguiendo los estudios sobre los
coagentes que influencian las propiedades
de los compuestos TPV evitando la
descomposición del PP mediante escisión
β causada por los radicales libres
[3]
.
El MV IS79 fue preparado mezclando
todos los componentes en un mezclador
interno hasta mezclar perfectamente los
ingredientes. Después de descargarlo, se
le añadió el peróxido a baja temperatura
en un mezclador de dos cilindros. Se
obtuvieron muestras para las pruebas
prensando las hojas en una máquina
de moldeo por compresión a 180°C
durante 10 minutos. Las muestras para
las
propiedades
mecánicas
fueron
troqueladas en la dirección longtudinal.
Los compuestos MV TPV79 fueron
preparados mezclando el compuesto
sin plomo (MV IS79) con polipropileno
termoplástico (PP) según la relación
indicada en la
Tabla 1
. Durante el proceso
de mezclado, a medida que ocurre la
reacción radical y la temperatura aumenta
continuamente, el par sigue un modelo
característico que está representado
gráficamente en la
Figura 2
[4,5]
.
Después de cargar los ingredientes, el par
aumenta debido a la alta viscosidad de
los componentes a baja temperatura. Al
aumentar la temperatura, los materiales
inician a reblandecerse y el par disminuye
a medida que se van mezclando los
ingredientes. Al iniciar la reacción
radicalaria, se realizan simultáneamente la
reticulación de la fase caucho y la escisión
β del PP, con la consiguiente inversión de
fase que lleva al rápido aumento del par.
La temperatura final a la que se
descargaron los compuestos TPV después
de aproximadamente ocho minutos de
procesamiento, era de entre 200ºC y
220ºC. Los compuestos todavía calientes
fueron calandrados en un mezclador de
dos cilindros en forma de hoja; luego se
obtuvieron placas prensando las hojas en
una máquina de moldeo de compresión
a 180ºC durante un minuto. Las muestras
para las propiedades mecánicas fueron
cortadas en la dirección longitudinal.
Como se puede ver en la
Tabla 2
, todos
los compuestos muestran propiedades
mecánicas similares, en particular, la
resistencia a la tracción (TS), el alarga-
miento a la rotura (EB) y el TS a un 200% de
alargamiento.
La elección del PP y su relación no parece
influenciar
mucho
las
propiedades
mecánicas, que están próximas a las del MV
IS79 estándar. Al contrario, la cristalinidad
del PP lleva a un aumento considerable
de dureza (HS) que es 48 Shore D para el
MV TP79 C, es decir, el compuesto con el
contenido más alto de PP. Debido a la alta
viscosidad del MV TP79 A y B, el caudal del
material fundido (MFI) fue medido a 190°C
con un peso de 21,6Kg.
Su bajo caudal puede ser debido
principalmente a dos factores principales:
la relación entre las fases termoplástica
y elastomérica y la elección de un PP con
MFI bajo a la temperatura de prueba.
Sin embargo, se puede notar que,
equilibrando atentamente la relación
entre las dos fases y seleccionando
correctamente el PP, se pudo obtener
un MFI para el MV TP79 C comparable al
MV IS79 estándar. Tales resultados son
confirmados por los estudios reológicos
presentados en la sección 2.3.
Para la comparación y para destacar
la importancia del éxito a la hora de
obtener los compuestos MV TPV, se
produjeron materiales de referencia
sin peróxido. Así que, en aquellos
compuestos, la vulcanización dinámica
no podía ocurrir después del mezclado
de los componentes. El compuesto de
referencia MV Ref AB, presenta la misma
composición del MV TP79 A y B (sin
peróxido ni coagentes), el compuesto
de referencia MV Ref C fue formulado
como MV TP79 C (sin peróxido). La
reología y las propiedades mecánicas
de ambos compuestos de referencia
fueron analizadas comparándolas con los
compuestos MV TPV presentados en este
artículo para demostrar nuestra capacidad
de obtener compuestos TPV de modo
reproducible y controlado.
Composición del TPV MV TP79 A
MV TP79 B
MV TP79 C
MV IS79
75%
75%
70%
PP
-1
25%
25%
20%
PP
-2
-
-
10%
1
d = 0.891 gr/cm
3
, MFI (230ºC; 2.16kg) = 8.0 gr/10min;
2
d = 0.900 gr/cm
3
, MFI (230ºC; 2.16kg)
= 10.0 gr/10 min
▲
▲
Tabla 1
:
Formulación de los compuestos MV TPV
MV
IS79
MV
TP79 A
MV
TP79 B
MV
TP79 C
TS
1
[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]
27.6
4
4.4
4.2
21.3
1
ASTM D412;
2
ASTM D2240;
3
ASTM D1238 (190ºC, 21.6kg),
4
Medido en el compuesto sin
peróxido
▼
▼
Tabla 2
:
Típicas propiedades físicas de los compuestos aislantes de media tensión
▼
▼
Figura 2
:
Representación del modelo de par en
función del tiempo durante la producción de los
compuestos MV TPV. Se muestran los tres pasos
principales del proceso
▼
▼
Figura 3
:
Análisis DSC del MV IS79 no curado
(arriba) y curado (abajo). Línea punteada:
representación gráfica de la línea de base usada
para calcular la entalpía de la reacción
Flujo de calor Endo Up
Temperatura [ºC]
Tiempo [min]
Esfuerzo de torsión
Cargando
Mezcla
Vulcanización
dinámica