EuroWire November 2018

Article technique

L’un des défis auxquels sont confrontés de nombreux fabricants de câbles est la fabrication d’un composé LSHF avec des équipements et des procédés conçus pour des matériaux plus traditionnels tels que le PVC. Ce dernier étant un matériau amorphe, les composés de PVC ont une fenêtre de traitement beaucoup plus large que les composés LSHF. L’utilisation de techniques d’extrusion basées sur des matériaux en PVC entraîne souvent des contraintes congelées sur le câble LSHF, ce qui conduit à la formation de craquelures. Pour répondre à ces défis, Mexichem Specialty Compounds a mis au point une analyse systématique pour déterminer si la défaillance par craquelures est due aux performances du composé ou si les craquelures pourraient être évitées grâce à d’autres techniques de traitement. 2 Identification des problèmes sur un câble présentant des craquelures Face à un câble présentant des craquelures, Mexichem Specialty Compounds analyse le câble à l’aide de l’analyse calorimétrique à balayage différentiel (DSC).

▲ ▲ Figure 3 . Courbe DSC Câble 3

▲ ▲ Figure 4 . Courbe DSC Câble 4

Attendu que la plupart des composés LSHF sont basés sur des systèmes de polymères polyoléfiniques qui sont de nature cristalline, ils sont susceptibles de présenter des contraintes congelées s’ils sont refroidis trop rapidement. Grâce à cette technique d’analyse thermique, les contraintes congelées se manifestent sous la forme de faux pics de fusion dans un cycle chauffage- refroidissement-chauffage. Si refroidie trop rapidement, la gaine ne peut pas rétrécir et il est donc impossible d’obtenir le pourcentage de cristallinité que le polymère doit atteindre (équilibre). Le polymère se contracte à cause du mouvement des chaînes essayant d’atteindre leur état d’équilibre et le niveau de contrainte dans la gaine dépasse la résistance du polymère, ce qui conduit à la formation de craquelures. En d’autres termes, l’équilibre est empêché par le manque de mobilité de la chaîne à des températures inférieures à son point de fusion. À travers un processus de chauffage du matériau du câble au-delà des points de fusion du polymère et ensuite à un refroidissement très lent pour assurer l’équilibre, la représentation graphique de ce cycle révèle toute différence éventuelle entre le cycle initial et les cycles suivants. Ces différences indiquent si d’éventuelles modifications doivent être apportées aux techniques de traitement. Lorsque les composés LSHF sont traités en accordant une attention spécifique à l’équilibre, la formation de craquelures peut être évitée. 3 Exemple d’analyse d’un câble présentant des craquelures Un fabricant de câbles a récemment demandé à Mexichem d’analyser un câble

installé dans un environnement extérieur difficile et présentant des craquelures. Les méthodes traditionnelles d’identification du problème concernant les craquelures comprenaient l’analyse des données de production des composés afin de s’assurer que des ingrédients et des procédures appropriées avaient bien été utilisés. La société a conjugué ses efforts pour explorer l’histoire de la production, tant chez le fabricant de câbles que dans le milieu de production du composé. Bien que ce fabricant ait toujours produit avec succès des câbles LSHF pendant des années, il a été décidé d’effectuer l’analyse DSC avec des échantillons de câbles comme suit: • Câble 1 : Câble “adéquat“, vieilli, avec un diamètre plus petit et une paroi plus fine. Aucun défaut n’avait été relevé avec cette structure depuis plus de 4 ans. • Câble 2 : Câble «adéquat» avec un diamètre plus grand, une paroi plus épaisse et sans craquelures. • Câble 3 : Câble «défectueux» qui a subi des craquelures sur le terrain. Il avait le même diamètre et la même épaisseur de paroi que le câble 2. L’analyse DSC a été effectuée sur le câble défectueux et sur les deux câbles de contrôle «adéquats» utilisant un cycle d’essai de chauffage/refroidissement/ chauffage. Pour le premier cycle de chauffage, la température initiale était de 25°C et elle est ensuite augmentée à 200°C à une vitesse de chauffage de 10°C par minute. Le cycle suivant, un processus de refroidissement lent, la température est passée de 200°C à –25°C à une vitesse de 5°C par minute. Pendant le deuxième cycle de chauffage la température est augmentée de -25°C à 200°C à une vitesse de 10°C par minute. Voir la Figure 1 . En analysant la courbe DSC du câble 1 sur la Figure 1 , l’on peut remarquer que la courbe du premier chauffage (ligne pointillée) n’est pas très différente de la courbe du deuxième chauffage (ligne continue).

▲ ▲ Figure 1 . Courbe DSC Câble 1

▲ ▲ Figure 2 . Courbe DSC Câble 2

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Novembre 2018