Composés de câbles réticulés : comment fonctionne la réticulation et pourquoi c'est important

Composés de câbles réticulés sont produits en commençant par un polymère de base thermoplastique ou élastomère, puis en introduisant des liaisons chimiques entre des chaînes polymères adjacentes. Dans un polymère (thermoplastique) non réticulé, les chaînes glissent librement les unes sur les autres lorsqu'elles sont chauffées, c'est pourquoi les thermoplastiques se ramollissent et s'écoulent au-dessus de leur point de fusion. Une fois réticulées, les liaisons inter-chaînes empêchent cet écoulement, transformant le matériau en un réseau thermodurci qui peut se déformer élastiquement sous contrainte et retrouver sa forme, mais qui ne fondra pas ni ne s'écoulera même à des températures bien supérieures au point de fusion d'origine du polymère de base. Cette transformation immobilière est la raison fondamentale composés de câbles réticulés sont spécifiés pour les applications nécessitant des performances soutenues à haute température, une résistance aux événements de chauffage par court-circuit et une intégrité mécanique pendant et après un incendie.

Améliorations des performances apportées par la réticulation

La réticulation des composés d’isolation et de gaine des câbles offre des améliorations mesurables sur plusieurs paramètres de performances :

• Température élevée : Le XLPE (polyéthylène réticulé) atteint une température nominale de conducteur continu de 90 degrés Celsius pour les qualités standards et 150 degrés Celsius pour les qualités haute température, par rapport à 70 à 75 degrés Celsius pour isolations en LDPE ou HDPE non réticulées d'épaisseur équivalente. Cette amélioration se traduit directement par une capacité de transport de courant plus élevée pour la même taille de conducteur.
• Tenue en température de court-circuit : Composés de câbles réticulés maintenir l'intégrité mécanique à des températures de conducteur de court-circuit de 250 degrés Celsius (pour XLPE), contre seulement 160 degrés Celsius pour le PVC et 130 degrés Celsius pour le PE thermoplastique. Cela empêche la déformation de l'isolation et le contact entre les conducteurs lors d'événements de court-circuit, qui pourraient autrement provoquer un incendie.
• Résistance à la fissuration sous contrainte environnementale : Le polyéthylène non réticulé peut se fissurer lorsqu'il est simultanément soumis à des contraintes mécaniques et au contact de certains environnements chimiques (huiles, tensioactifs, composés de canalisations). La réticulation élimine cette susceptibilité en limitant la mobilité de la chaîne qui permet l'initiation et la propagation des fissures.
• Conservation des propriétés mécaniques après vieillissement : Les tests de vieillissement conformes à la norme CEI 60811-401 placent les échantillons de câbles dans des fours à air à des températures élevées pendant des périodes prolongées (168 heures entre 100 et 150 degrés Celsius selon la qualité) et mesurent la résistance à la traction et l'allongement conservés. Composés de câbles réticulés conserve généralement plus de 70 % de leur résistance à la traction et de leur allongement d'origine après des tests de vieillissement accéléré qui provoquent la défaillance complète des composés thermoplastiques.

Composé LSZH : formulation, normes de sécurité incendie et pourquoi l'absence d'halogène est importante

Composé LSZH est formulé en remplaçant les polymères contenant des halogènes (le plus souvent du PVC, qui contient environ 57 % de chlore en poids) par des polymères de base sans halogène et en ajoutant des charges élevées de retardateurs de flamme minéraux inorganiques pour compenser la perte du mécanisme d'extinction de flamme à base d'halogène. Les polymères de base utilisés dans les formulations LSZH comprennent l'éthylène-acétate de vinyle (EVA), l'éthylène-méthylacrylate (EMA), l'éthylène-butyl-acrylate (EBA), les élastomères polyoléfiniques (POE) et le polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE), souvent mélangés ensemble pour obtenir la combinaison cible de flexibilité, de résistance mécanique et de transformabilité.

Le mécanisme ignifuge dans les composés LSZH

Le principal ignifugeant dans la plupart Composé LSZH formulations est du trihydroxyde d'aluminium (ATH, également appelé hydroxyde d'aluminium) ou du dihydroxyde de magnésium (MDH, également appelé hydroxyde de magnésium). Les deux fonctionnent selon le même mécanisme de décomposition endothermique : lorsqu'ils sont chauffés à leur température de décomposition (ATH à 180 à 220 degrés Celsius , MDH à 300 à 340 degrés Celsius ), ils libèrent de la vapeur d’eau chimiquement liée. Cette libération d'eau est fortement endothermique, absorbant la chaleur de la flamme et réduisant la température du matériau en combustion. La vapeur d'eau libérée dilue également les gaz combustibles et l'oxygène dans la zone de flamme, supprimant ainsi davantage la combustion.

Le MDH est préféré à l'ATH lorsque la gaine du câble doit être traitée à des températures supérieures à 200 degrés Celsius (ce qui entraînerait une décomposition prématurée de l'ATH dans l'extrudeuse). Le début de décomposition plus élevé du MDH ( 300 degrés Celsius ) permet l'extrusion aux températures plus élevées requises pour certains mélanges de polymères de base sans dégagement d'eau indésirable dans le corps de l'extrudeuse. Le compromis est que le MDH coûte environ 1,5 à 2,5 fois plus cher que l’ATH à des charges de performances ignifuges équivalentes.

Normes clés auxquelles les composés LSZH doivent répondre

Un conforme Composé LSZH pour les applications de câbles doivent satisfaire à une série de tests de performance au feu qui définissent ensemble la classification LSZH :

• CEI 60754-1 (test de teneur en halogène) : Le composé est brûlé dans un four tubulaire et les gaz résultants sont absorbés dans l'eau. La solution obtenue doit avoir un pH supérieur à 4,3 et une conductivité inférieure à 10 microsiemens par millimètre, confirmant une teneur en halogène inférieure au seuil LSZH.
• CEI 60754-2 (acidité des gaz de combustion) : Mesure l'indice d'acidité du mélange gazeux produit lors de la combustion, avec un pH minimum de 4,3 requis pour la désignation LSZH, garantissant que le mélange gazeux n'est pas acide de manière corrosive pour les équipements électroniques à proximité de l'incendie.
• CEI 61034-2 (densité de fumée, test cube de 3 mètres) : Un faisceau de câbles est brûlé dans une chambre cubique de 3 mètres et la transmission lumineuse minimale à travers la fumée est mesurée. Les câbles conformes à LSZH doivent atteindre au moins 60 % de transmission lumineuse , garantissant que les issues de secours restent visibles en cas d'incendie.
• CEI 60332-1 et CEI 60332-3 (propagation de la flamme) : La série -1 teste la propagation verticale de la flamme sur un seul câble ; la série -3 teste les câbles groupés dans les catégories A (les plus exigeantes, 7 litres de carburant par mètre par minute ) à D. Le Composé LSZH doit atteindre la catégorie de propagation de la flamme requise pour la classe d'installation spécifiée dans les spécifications du bâtiment ou de l'infrastructure.
• EN 50399 (classification européenne CPR) : Le règlement européen sur les produits de construction exige que les câbles installés dans les bâtiments soient classés selon les normes EN 50399 et EN 50575 dans les catégories Aca à Fca en fonction de leur performance au feu combinée (dégagement de chaleur, production de fumée et gouttelettes enflammées). La plupart des produits de câbles de données LSZH ciblent Dca, s1, d1, a1 ou une meilleure classification pour une utilisation dans les bâtiments publics et les infrastructures de transport.

Composé de câble optique MPO LSZH : exigences spécifiques pour les systèmes de fibres haute densité

Un Composé de câble optique MPO LSZH est une formulation spécialisée développée spécifiquement pour les matériaux de gaine extérieure et de tube tampon intérieur ou de gaine de sous-unité utilisés dans les câbles principaux à fibres optiques MPO (Multi-fiber Push-On) et les câbles de distribution de fibres haute densité. Les câbles MPO constituent l'épine dorsale de l'infrastructure d'interconnexion des centres de données modernes, dans laquelle les câbles principaux MPO à 12, 24 et 72 fibres remplacent de gros faisceaux de cordons de brassage à fibre individuels, réduisant ainsi considérablement le temps d'installation et augmentant la densité des ports dans les panneaux de gestion de fibre.

Les exigences complexes pour les constructions de câbles MPO sont distinctes de celles des câbles de données en cuivre conventionnels de plusieurs manières importantes. Premièrement, la gaine extérieure d'un câble principal MPO doit protéger plusieurs sous-unités de fibres gainées individuellement sans imposer de micro-courbure aux fibres optiques à l'intérieur, car la micro-courbure augmente la perte d'insertion et réduit l'intégrité du signal à travers la liaison. Deuxièmement, le composé doit être extrudé proprement jusqu'à obtenir des épaisseurs de paroi minces (épaisseur de paroi de l'enveloppe extérieure de 0,5 à 1,5 mm pour les câbles MPO compacts) sans vides ni irrégularités de surface qui pourraient affecter la conformité dimensionnelle. Troisièmement, le composé doit répondre aux normes de sécurité incendie requises pour l'environnement d'installation (généralement CEI 60332-3 catégorie C ou catégorie B et EN 50399 classe Dca ou Cca pour les installations européennes, ou classification NFPA 262 Steiner Tunnel pour les installations de colonnes montantes ou de plénum nord-américaines).

Comparaison du composé de câble optique MPO LSZH aux composés de gaine LSZH standard

Bien que les deux types de produits relèvent de la classification LSZH, le Composé de câble optique MPO LSZH diffère d'un usage général Composé LSZH pour le gainage des câbles en cuivre de plusieurs manières spécifiques :

• Charge de remplissage inférieure : Les composés LSZH de câbles en cuivre peuvent accueillir des charges ATH ou MDH de 50 à 65% en poids car les conducteurs en cuivre à l'intérieur sont mécaniquement robustes et ne sont pas dégradés par la rigidité accrue du composé produite par des charges de charge élevées. Les composés de câbles optiques MPO doivent limiter la charge de charge à généralement 40 à 55% en poids pour maintenir la flexibilité et le faible module nécessaires à la protection des fibres de verre contre la micro-courbure. Cette charge de charge inférieure nécessite des systèmes synergiques ignifuges plus sophistiqués (tels que des additifs carbonateurs, des inhibiteurs de fumée ou des nanocharges) pour compenser tout en répondant aux exigences des tests d'incendie.
• Meilleure finition de surface et imprimabilité : Les gaines extérieures des câbles MPO doivent porter une impression de marquage séquentielle claire et des codes d'identification du câble qui restent lisibles tout au long de la durée de vie du câble. La surface du composé doit être lisse et suffisamment polaire pour accepter l'impression par jet d'encre à séchage UV ou par marquage à chaud sans apprêt, ce qui impose des exigences supplémentaires en matière d'énergie de surface du composé et d'absence de prolifération de surface due aux auxiliaires de traitement de la cire ou du silicone aux concentrations utilisées dans certaines formulations de câbles en cuivre LSZH.
• Résistance à la déchirure et manipulation sur le terrain : Les câbles principaux MPO sont fréquemment manipulés, pliés et tirés à travers des chemins de câbles et des conduits étroits lors de l'installation du centre de données. Le Composé de câble optique MPO LSZH doit atteindre une résistance minimale à la déchirure de 10 à 15 N/mm pour résister à la rupture de la gaine lors de l'installation sans nécessiter une épaisseur excessive, ce qui augmenterait le diamètre extérieur du câble et réduirait le nombre de câbles pouvant s'insérer dans un chemin de gestion des câbles.

Questions fréquemment posées sur la sélection des composés de câbles