EoW May 2008

français

au déchirement augmentent, tandis que le réglage aux basses températures, la recouvrance élastique et la résistance à la flexion diminuent. Avec l’augmentation de la cristallinité, même la résistance mécanique en vert résulte améliorée. Les polymères avec un poids moléculaire supérieur peuvent accepter une quantité supérieure de matériau de remplissage et présentent des propriétés physiques meilleures, telles qu’une résistance à la traction et au déchirement supérieure, mais ils doivent être optimisés pour améliorer l’ouvrabilité. 2.2 Distribution de poids moléculaire La distribution de poids moléculaire (MWD) des élastomères d’éthylène influence les caractéristiques du processus. Une large distribution de poids moléculaires améliore le mélange, la résistance en vert à chaud et, en général, la surface après l’extrusion. Toutefois, les caractéristiques de vulcanisation comme la vitesse de vulcanisation et la condition de vulcanisation peuvent être inférieures dans le cas d’élastomères avec une distribution du poids moléculaire plus ample. En général, les polymères avec une distribution du poids moléculaire plus ample présentent de meilleures capacités de processus, mais des caractéristiques de vulcanisation inférieures par rapport aux polymères ayant une distribution du poids moléculaire plus large. 2.3 Diène De même que le polyéthylène réticulé, les élastomères polyoléfiniques, l’EPDM et le CM peuvent être réticulés par le peroxyde. Dans le cas de l’EPDM, l’addition de diène permet d’effectuer la vulcanisation avec le soufre.

Toutefois, pour l’isolement des câbles de puissance la vulcanisation par peroxyde est préférable puisque l’on obtient de meilleures propriétés électriques par rapport à la vulcanisation par soufre. Les termonomères au diène les plus utilisés comprennent l’éthylidène norbornène (ENB) et le dicyclopentadiène (DCPD). Pour ces diènes, le ENB présente la vitesse de vulcanisation la plus rapide et le DCPD la vitesse la plus lente. La présence de diène favorise la formation de ramification de l’ EPDM avec pour résultat la répétition des unités de CH2 à partir d’une chaîne latérale s’étendant de la structure principale du polymère. La ramification diminue la viscosité du polymère à des vitesses de cisaillement supérieures pour offrir des caractéristiques d’extrusion améliorées et augmente la viscosité du polymère à des vitesses de cisaillement inférieures pour améliorer la résistance à la flexion. En général, le DCPD présente la probabilitémajeure de créer plus de ramifications de chaîne longues par rapport à l’ENB. 2.4 Contenu de chlore Comme dans le cas de l’ajout d’additifs contenant de l’halogène au polymère pour améliorer la résistance à l’allumage, la présence de chlore dans la structure de base du CM améliore les caractéristiques de résistance à l’allumage et à la combustion du polymère. Comme démontré à la Figure 7 , la résistance à l’allumage, indiquée par la valeur supérieure de l’indice limite d’oxygène (LOI), augmente au rythme de l’augmentation du contenu de chlore du CPE. La présence de chlore améliore la résistance aux huiles d’hydrocarbure et aux combustibles dans les composés à base de CPE. Par conséquent, normalement on utilise un CPE à teneur de chlore plus élevée lorsque la

résistance à l’huile et aux combustibles représente un facteur critique pour les performances des câbles.

3. Composés L’extrusion d’élastomères d’éthylène à poids moléculaire élevé généralement entraîne un produit extrudé avec une surface rugueuse à cause des marques de coulée. L’addition de matériau de remplissage améliore le poli de la surface du produit d’extrusion ainsi que la résistance mécanique du composé. D’autres éléments tels que les plastifiants, les lubrifiants, les antioxydants, les agents de réticulation, les stabilisants anti-UV, les retardeurs de flamme sont fréquemment utilisés pour améliorer la fonctionnalité du composé. La composition du composé élastomérique détermine les performances de l’utilisation finale du produit, mais les propriétés de la matrice élastomérique déterminent le type et la quantité des différents ingrédients pouvant ou devant être utilisés dans le composé. Les mélangeurs à vis en continu offrent d’excellentes vitesses et une dispersion acceptable pour la production de matières plastiques efficaces. Toutefois, les ingrédients du composé doivent se présenter sous forme de boulettes ou de poudre pour alimenter correctement les mélangeurs en continu. Pour la préparation des composés élastomériques l’on utilise généralement les mélangeurs discontinus internes tels que le Banbury® (Farrel Corporation) ou les malaxeurs à deux rouleaux. Les polymères amorphes à faible viscosité avec une large distribution de poids moléculaires sont plus aptes pour le mélange avec malaxeur, tandis que les composés à base d’élastomères à haute viscosité et hautement cristallins sont très difficiles à mélanger sur les malaxeurs à deux rouleaux et conviennent au mélangeur Banbury pour obtenir une haute efficacité de mélange et un temps de cycle raisonnable. Les élastomères sous forme de boulettes ou de balles friables peuvent être aisément mélangés dans un mélangeur discontinu puisque les balles friables étant compactées lâchement sont susceptibles de se casser dans le Banbury sous l’action de cisaillement. En fonction de l’application, les composés élastomériques produits par le malaxeur à rouleaux ou par le mélangeur discontinu peuvent être alimentés à travers une extrudeuse Strainer ou directement dans l’extrudeuse comme illustré à la Figure 8 . 4. Extrusion du fil Pour la production des fils et des câbles, les composés à base d’élastomères amorphes sont mieux extrudés avec une vis en caoutchouc alors que les élastomères semi-cristallins se préparent mieux avec la vis en polyéthylène. Les composés élastomériques amorphes sont normalement alimentés sous forme de bandes alors que les élastomères semi-cristallins sont typiquement alimentés sous forme de boulettes ou de petits cubes. Les élastomères d’éthylène peuvent être extrudés en utilisant des équipements d’alimentation à froid ou à chaud. Les extrudeuses équipées d’un cylindre long et caractérisées par une alimentation à froid, sont alimentées avec des bandes composées à température ambiante et en général elles exigent un composé ayant une résistance en vert élevée à température ambiante. Les élastomères ayant une cristallinité suffisante devraient être utilisés dans les composés avec alimentation à froid pour éviter que la vis de

Figure 4 ▼ ▼ : Résistance à la chaleur et à l’huile des différents élastomères

Fluoroélastomère

Silicone

Fluorosilicone

Élastomères polyoléfiniques

Polyéthylène chloré

Caoutchouc d’éthylène- propylène

Polyacrylate

Polyéthylène chlorosulfoné

ASTM D2000

Butylcaoutchouc Caoutchouc de styrène butadiène

Polychloroprène

Nitrile

Résistance à la chaleur

Caoutchouc naturel

Gonflement volumique huile max. ASTM #3

Figure 5 ▼ ▼ : Gamme de flexibilité des élastomères d’éthylène oléfiniques

Augmentation du module

Rigide

Flexible

Polymères non polaires (Co) Polymères Polaires

Élastomères polyoléfiniques

92

EuroWire – Mai 2008