EoW May 2008

français

La matrice élastomérique et sa compatibilité avec les éléments incorporés dans l’élastomère influence considérablement le succès d’un composé. Il s’ensuit que la conception correcte de l’architecture de chaîne représente l’une des phases les plus critiques dans la conception des composés pour les applications des fils et des câbles. Toutefois ces sont les propriétés de la matrice élastomérique qui déterminent le type et la quantité des différents éléments pouvant être utilisés dans le composé pour contrôler les performances d’utilisation finale du produit. Par exemple, Le CM-d représente une qualité amorphe en évolution du polyéthylène chlorifié (CM) qui a été conçue pour accepter des charges élevées de matériaux de remplissage ayant des propriétés physiques comparables ou meilleures par rapport aux produits CM standard. Le CM-d présente un excellent équilibre de résistance thermique et chimique, qui rend ce matériau apte pour l’utilisation dans des applications de fils et câbles spécifiques. Les données des Tableaux 1-3 illustrent les avantages potentiels du CM-d. 5.1 Charges de matériau de remplissage supérieures Le CM-d a été conçu pour accepter des charges de matériau de remplissage supérieures tout en maintenant les propriétés physiques. A titre illustratif, le CM-d a été comparé avec le CM-a dans une application de gainage de cordon flexible conformément à la norme 62 de Underwriters Laboratories (UL®). Une formulation typique contenant le CM-a avec une charge «normale» de matériau de remplissage et de plastifiants a été comparé avec des composants contenant une «charge élevée». Les composés hautement chargés contenaient un phr total de ~34% en plus par rapport au composé «normal» (voir Tableau 1 ). Les composés ont été extrudés comme gaine de 0,76mm dans un fil d’aluminium solide de 14 AWG (diamètre de 1,63mm) en utilisant une extrudeuse à vis simple de 38,1mm avec un rapport longueur/diamètre (L/D) de 15. Le fil a été vulcanisé dans un tube de vulcanisation continue (CV) pour 2min. en vapeur à 1,72 Mpa.

Les échantillons de brames (pour le test de fragilité à basse température) ont été vulcanisés pour 2min. à 200°C. Les données de traitement et de vulcanisation sont illustrées au Tableau 2 . Les échantillons ont été testés conformément aux spécifications ASTM appropriées. Résistance à la traction ASTM D412 • Immersion IRM 902 ASTM D471 • Vieillissement par chaleur ASTM D573 • Friabilité a basse température ASTM D746 • Les propriétés physiques sont illustrées au • Tableau 3 5.2 Considérations relatives à la viscosité Le CM-d, lorsqu’il est directement remplacé par la résine de polyéthylène chlorifié dans un composant existant déjà, entraîne une viscosité supérieure à celle du composé d’origine. Toutefois, comme représenté au Tableau 2 , avec l’addition de quantités supérieures de plastifiants et/ou l’addition de EO-b à 10–15 phr, la viscosité du composé peut être réduite. Le composé hautement chargé avec l’élastomère EO, présente des caractéristiques de processus comparables à celles du composé CM-a normalement chargé. 5.3 Propriétés physiques L’augmentation des niveaux du matériau de remplissage de „normal“ à „haut“ dans un composé à base de CM-a, entraîne une perte correspondante des propriétés physiques (voir Tableau 3 ). En particulier, la résistance à la traction et la rétention de l’allongement après le vieillissement révèlent une diminution significative. Toutefois, lorsque l’on utilise un niveau de charge de matériau „élevé“ avec le CM-d (ou un mélange de CM-d et EO-b), les propriétés physiques peuvent être comparées à celles obtenues en utilisant le niveau de charge „normal“ dans le CM-a. 5.4 Importance de la conception de l’architec- ture à chaîne de l’élastomère Le CM-d permet de modifier la recette de “charge normale” en augmentant les niveaux du matériau de remplissage et des huiles, tout en maintenant les performances des propriétés physiques.

capacité d’extension

résistance à la traction résistance au déchirement résistance à vert à température ambiante

allongement

dureté

l’extrudeuse déchire la bande en causant une alimentation irrégulière. Les extrudeuses équipées d’un cylindre court et caractérisées par une alimentation à chaud sont alimentées avec des bandes de matériau préalablement chauffé dans un malaxeur. Ce matériau devrait contenir des élastomères avec une large distribution de poids moléculaire pour donner une résistance en vert à des températures élevées. Les bandes alimentées devraient être les plus froides que possible afin de réduire au minimum l’agglomération du matériau alimenté dans la trémie. La réduction au minimum de l’utilisation d’agents favorisant le processus avec une sélection appropriée d’huiles aromatiques peut améliorer le contact de la bande avec la surface de la vis ainsi que l’alimentation. Des polymères à haute viscosité ou cristallinité peuvent être nécessaires pour améliorer la résistance au flambage du produit extrudé. Avec une alimentation appropriée avec bandes ou boulettes, les composés élastomériques peuvent être extrudés rapidement et aisément sur des conducteurs en utilisant des vis ou bien des filières sous pression à tête d’équerre en caoutchouc ou en plastique comme illustré à la Figure 9 . Généralement, les températures des têtes d’équerre sont suffisamment élevées de façon à adoucir le polymère pour permettre un flux régulier, mais au-dessous de la température de décomposition du peroxyde pour éviter la prévulcanisation. La majorité des fils isolés avec les élastomères est ensuite vulcanisée dans un tube à vulcanisation continue (CV). Le fil enroulé peut être vendu ou utilisé dans des opérations de câblage successives. Figure 7 ▲ ▲ : Indice Limite d’Oxygène par rapport au contenu de chlore du CM Figure 6 ▲ ▲ : Structure-propriété des élastomères oléfiniques Contenu de chlore (%) Indice limite d’oxygène (LOI) Poidsmoléculaire Résistanceenvertà hautes températures wt% éthylène flexibilité à basse température % cristallinité

Figure 8 ▼ ▼ : Production de composés élastomériques

Manutention alternative au moyen de malaxeur à rouleaux

Mélangeur de type Banbury Estimation du poids du composé

Moulin de rouleau

Coupage de la bande

Refroidissement de bande et transmettant

Collecte bandes

Strainer/ extrudeuse

Additifs de refroidissement

Figure 9 ▼ ▼ : Extrusion d’élastomères dans le fil

5. Optimisation de l’architecture de la chaîne pour les

Vulcanisant continu (généralement 300-500 pieds de longueur)

Bande du composé

Fil revêtu

Extrudeuse

Conducteur individuel

applications des fils et des câbles

Zone de trempe

Les performances des composés pour fils et câbles dépendent des combinaisons des caractéristiques de performance des éléments concernés et du type de polymère sélectionné.

Enrouleur

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EuroWire – Mai 2008