Tante proprietà, un unico prodotto: prestazioni e sicurezza garantite

Per il rivestimento di cavi elettrici possono essere utilizzati diversi elastomeri e le caratteristiche del flusso elettrico (intensità, voltaggio ecc.) così come le peculiarità dei materiali conduttivi utilizzati identificano le differenti necessità di schermatura della guaina. Sipol, azienda specializzata nella polimerizzazione di copoliesteri e copoliammidi, sviluppa da anni TPC-ET (elastomeri termoplastici su base polietere-poliestere) raggruppati sotto il nome commerciale Sipolprene, che trovano frequentemente applicazione nel settore delle guaine isolanti.

Le discriminanti di natura tecnica per la scelta del termoplastico da utilizzare per tale guaina sono relative alle sue proprietà elettriche, meccaniche, termiche e di resistenza chimica. Essendo l’isolamento la principale esigenza del rivestimento dei cavi elettrici, le proprietà elettriche del polimero utilizzato sono ovviamente le prime a essere valutate: la costante dielettrica, la capacità isolante al fattore di potenza e la resistenza all’arco. Il rivestimento inoltre deve considerare le condizioni operative e le normative esclusive dell’applicazione. Esempio di tale specificità di applicazione, l’effetto appannamento (fogging) sulle parabole dei fari auto deve essere la principale caratteristica da considerare nella scelta del polimero per il rivestimento dei cavi elettrici di tali sistemi. Tale requisito è invece trascurabile per i cavi utilizzati nei sistemi tentacolari per l’esplorazione sottomarina, dove è basilare la resistenza all’idrolisi.

Un’applicazione impegnativa

Il rivestimento dei cavi si effettua attraverso un classico procedimento di coestrusione, dove l’anima del cavo (normalmente in rame o in fibra ottica) è isolata dal polimero termoplastico dall’ambiente esterno. Il PVC costituisce tuttora il polimero maggiormente utilizzato per le guaine protettive, specialmente in ambito elettrico, grazie al suo ottimo rapporto costo/prestazione. La variabilità dei requisiti tecnici richiesti ha portato all’estensione dei tecnopolimeri specifici utilizzati, tra i quali rientrano HDPE, PEX, TPU, PBT, TPV, PA, fluoropolimeri e TPC-ET.

In condizioni di lavoro estremamente variabili, la gamma Sipolprene permette di unire in un’unica tipologia di polimero una elevata resistenza dielettrica con valori compresi tra 22 e 27 kV/mm (IEC 60243), le proprietà meccaniche di un elastomero termoplastico e la resistenza chimica tipica di un poliestere. I TPC-ET, grazie alla loro struttura a blocchi con combinazioni di segmenti “hard” e “soft”, mantengono le loro proprietà meccaniche di flessibilità e resistenza allo strisciamento (creep) nell’ambito di temperature compreso tra -30 e 100° C. Inoltre, tutti i prodotti Sipolprene sono privi di alogeni, ftalati e metalli pesanti e idonei al contatto con alimenti.

L’interazione tra metalli e polimeri in condizioni di elevata temperatura e per lunghi tempi di contatto porta a effetti di degradazione termo-ossidativa a causa dei radicali liberi. È stato ampiamente studiato che alcuni metalli, quali il rame, in condizioni di alta temperatura, sviluppano anche un’azione catalitica che accelera il processo di degradazione del polimero. Sipol ha pertanto sviluppato una famiglia di prodotti stabilizzati (identificati dal suffisso MD), come Sipolprene 72220 MD, nei quali l’azione catalitica viene inibita attraverso l’utilizzo di un pacchetto di stabilizzanti, garantendo così una migliorata resistenza alla degradazione.

Collaborazione e test

La collaborazione tra l’azienda e il centro di ricerca coordinata sui polimeri LaMPo (Laboratory of Materials and Polymers) dell’Università degli studi di Milano ha permesso di dimostrare i vantaggi raggiunti in termini di stabilizzazione al rame attraverso uno studio comparativo in condizioni limite (alta temperatura e atmosfera ossidante) tra Sipolprene MD 72220 (stabilizzato) e Sipolprene 72220 (standard), per evidenziarne le differenze di stabilità.

Le prove per la verifica delle prestazioni del pacchetto di stabilizzazione MD in presenza di rame metallico sono state condotte su dei campioni di filo di rame ricoperto con Sipolprene MD 72220 stabilizzato e Sipolprene 72220 standard. Sotto il profilo analitico la valutazione è stata condotta con apparecchiatura DSC (Differential Scanning Calorimetry), analisi normalmente utilizzata per valutare le temperature di transizione vetrosa, di fusione o di cristallizzazione dei materiali. Nel caso specifico il sistema è stato invece utilizzato per determinare il cosiddetto OIT (Oxidation Induction Time), ossia il tempo che intercorre tra la fine della fusione del materiale e l’inizio della sua decomposizione, in condizioni isoterme di alta temperatura e in atmosfera ossidante con ossigeno puro. Maggiore è la stabilità del materiale all’ossidazione e più elevato è il valore di OIT. I campioni sono stati portati a una temperatura di 300° C in atmosfera inerte e successivamente mantenuti in isoterma per 30 minuti in atmosfera di ossigeno puro.