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EuroWire – Mayo de 2008
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español
ambiente. Los elastómeros con una suficiente
cristalinidad deberían ser usados en compuestos
con alimentación en frío para evitar que el
tornillo de la extrusora corte la tira y cause una
alimentación no uniforme. Las extrusoras de
tambor corto con alimentación en caliente son
alimentadas con tiras de material previamente
calentado en un molino. Estos materiales
deberían contener elastómeros de amplia
distribución de peso molecular para proporcionar
resistencia mecánica en verde a temperaturas
elevadas. Las tiras de alimentación deberían
estar lo más frías posible para reducir al mínimo
el apelotonamiento del material alimentado en
la tolva. La reducción al mínimo de adyuvantes,
además de la selección apropiada de aceites
aromáticos, puede mejorar el contacto de la tira
con la superficie del tornillo, y la alimentación.
Se pueden necesitar algunos polímeros de alta
viscosidad o cristalinos para mejorar la resistencia
al colapso del material extruido.
Con una alimentación adecuada de tiras o
gránulos, los compuestos elastoméricos pueden
ser extruidos rápidamente y con facilidad sobre
conductores usando tornillos o hileras de presión
con de cabezal inyector de goma o plástico, como
se ilustra en la
Figura 9
. El cabezal suele ser puesto
a temperaturas bastante altas para suavizar
el polímero y permitir un flujo correcto, pero
manteniéndolo por debajo de la temperatura
de descomposición del peróxido para evitar
quemaduras. La mayor parte del alambre aislado
con elastómeros es curada luego en un tubo de
vulcanización continua (CV). El alambre bobinado
puede ser vendido o usado en operaciones de
cableado sucesivas.
5. Optimización de la
estructura de la cadena
para aplicaciones de
cable y alambre
Las prestaciones de los compuestos para alambre
y cable dependen de las combinaciones de
las características de los ingredientes usados
y del tipo de polímero seleccionado. La matriz
elastomérica y su compatibilidad con los
ingredientes que se agregan al elastómero
influencian fuertemente el éxito de un
compuesto. Por lo tanto, el diseño correcto de
la estructura de la cadena representa una de las
fases más críticas en el diseño del compuesto
para las aplicaciones de alambre y cable. Sin
embargo, son las propiedades de la matriz
del elastómero las que determinan el tipo y la
cantidad de los ingredientes que se pueden o se
deberían usar en el compuesto para controlar las
prestaciones para el uso final del producto.
Por ejemplo, el CM-d es una calidad amorfa
evolucionada del polietileno clorado (CM), que
ha sido diseñada para aceptar altas cargas de
material de relleno con propiedades físicas
comparables o mejores respecto a los productos
estándares CM. El CM-d presenta un equilibrio
excelente de resistencia al calor y a los agentes
químicos que lo hacen apto para aplicaciones
específicas de alambre y cable. Los datos en las
Tablas 1-3
ilustran las ventajas potenciales del
CM-d.
5.1 Cargas mayores de material de
relleno
El CM-d ha sido diseñado para aceptar mayores
cargas de material de relleno manteniendo las
propiedades físicas. Para ilustrarlo, el CM-d ha
sido comparado con el CM-a en una aplicación
de revestimiento de conductor flexible según la
norma 62 de los Underwriters Laboratories (UL®).
Una fórmula típica de CM-a con carga “normal”
de materiales de relleno y plastificantes ha sido
comparada con compuestos con carga “alta”. Los
compuestos con carga alta contenían un phr
total de aproximadamente un 34% más alto que
el compuesto “normal”(véase
la Tabla 1
).
Los compuestos han sido extruidos como cubierta
de 0,76mm sobre un alambre de aluminio macizo
de 14 AWG (1,63mm de diámetro) usando una
extrusora de tornillo de 38.1mm con una relación
longitud-diámetro (L/D) de 15. El alambre ha sido
curado en un tubo de vulcanización continua
(CV) por 2 minutos en 1,72 MPa de vapor. Se
han curado muestras en forma de losa (para la
prueba de fragilidad a baja temperatura) durante
2 minutos a 200ºC. Los datos de proceso y curado
están ilustrados en la
Tabla 2
.
Las muestras han sido probadas según
apropiadas especificaciones ASTM:
Resistencia a la tracción ASTM D412
•
Inmersión IRM 902 ASTM D471
•
Envejecimiento al calor ASTM D573
•
Fragilidad a baja temperatura ASTM D746
•
Las propiedades físicas están ilustradas en la
•
Tabla 3
5.2 Consideraciones sobre la viscosidad
El CM-d, cuando es sustituido directamente
por una resina de polietileno clorado en un
compuesto existente, suele dar una viscosidad
más alta respecto al compuesto original. Sin
embargo, con la agregación de cantidades
mayores de plastificante y/o el añadido de EO-b
a 10–15 phr, la viscosidad del compuesto puede
ser reducida como se ilustra en la
Tabla 2
. El
compuesto carga “alta” con elastómero EO tiene
características de proceso comparables a las del
compuesto CM-a con carga “normal”.
5.3 Propiedades físicas
Cuando se aumentan los niveles de material de
relleno de “normales” a “altos” en el compuesto
basado en CM-a, se produce una pérdida de
propiedades físicas (véase la
Tabla 3
). En concreto,
la resistencia a tracción, y la retención de
elongación después del envejecimiento muestran
una significativa reducción. Sin embargo, cuando
se usa un nivel de carga de material de relleno
“alto” con el CM-d (o una mezcla de CM-d y EO-b),
las propiedades físicas pueden ser comparadas
con las obtenidas usando el nivel de carga
“normal”en el CM-a.
5.4 Importancia del diseño de la
estructura de la cadena del
elastómero
El CM-d permite modificar una receta con “carga
normal” aumentando los niveles de materiales de
Figura 6:
▲
▲
Relación estructura-propiedades de los
elastómeros olefínicos
Figura 7
▲
▲
: Índice de oxígeno frente a contenido de
cloro del CM
Figura 9
▼
▼
: Extrusión de elastómeros sobre alambre
Figura 8
▼
▼
:
Producción de un compuesto elastomérico
Índice de oxígeno (LOI)
Contenido de cloro (%)
Peso molecular
Resistenciamecánica
enverde
extensibilidad
resistencia a la tracción
resistencia al desgarro
resistencia mecánica en verdeTA
elongación dureza
wt% del etileno
flexibilidad a baja temperatura
% cristalinidad
Conductor individual
Tira de compuesto
Extrusora
Enrollador
Vulcanizador continuo
(normalmente 300-500 pies de longitud)
Zona de enfriamiento
Alambre revestido
Mezcladora
Banbury Ponderación del
compuesto
Corte de la tira
Aditivos refrigerantes
Placa perforada /
extrusora
Recogida
de la tira
rodillos
Refrigeración
y transporte
M a n e j o
alternativo
por medio
de molino
de rodillos