Composés TPE expliqués : types, propriétés, traitement et applications de câbles

Demandez à dix ingénieurs ce qu'est un composé TPE et vous obtiendrez dix réponses légèrement différentes, car le terme décrit une large famille de matériaux plutôt qu'une seule recette. En termes simples, un composé TPE est un élastomère thermoplastique mélangé à des huiles, des charges, des stabilisants, des retardateurs de flamme et des colorants pour atteindre un équilibre défini entre douceur, résistance, résistance à la chaleur et comportement au traitement. Dans la pièce finie, il fléchit et ressemble à du caoutchouc ; à l'intérieur de la machine, il coule et durcit comme du plastique.

Nous sommes une maison de composition basée à Nantong, Jiangsu, et notre travail quotidien concerne les composés de câbles en polyoléfine. Cela signifie que nous passons notre temps précisément sur les questions auxquelles sont confrontés les formulateurs de TPE : quelle quantité de charge un polymère avalera avant de devenir cassant, comment une matière fondue se comporte à l'intérieur d'une extrudeuse et que se passe-t-il après dix ans de chaleur, d'humidité et de soleil. Cet article rassemble l'aspect pratique des composés TPE, depuis les principales familles chimiques jusqu'aux petits détails qui déterminent le bon déroulement d'un projet.

Qu'est-ce qui fait réellement d'un TPE un TPE

Le caoutchouc traditionnel doit être vulcanisé. De longues chaînes sont liées entre elles par des réticulations covalentes pendant une étape de durcissement, et une fois cette réaction terminée, le matériau ne peut plus être fondu ni remodelé. Les élastomères thermoplastiques empruntent un chemin différent. Ils s'appuient sur des réticulations physiques : des segments durs, tels que des domaines en polystyrène, des blocs polyester cristallins ou des blocs polyamide, qui maintiennent les chaînes caoutchouteuses souples en place à la température de service mais se ramollissent et s'écoulent lorsque le matériau est chauffé.

Cette décision de conception unique explique la plupart des comportements que les gens remarquent. Les composés TPE peuvent être moulés par injection, extrudés, moulés par soufflage et même imprimés, souvent sur des équipements déjà existants dans l'usine. Les chutes de production et les pièces en fin de vie peuvent, dans de nombreux cas, être rebroyées et retraitées. Le compromis est que les mêmes liaisons physiques qui permettent au TPE de fondre facilement le rendent également plus sensible à la chaleur, plus enclin au fluage sous une charge soutenue et généralement plus faible en compression qu'un caoutchouc entièrement vulcanisé.

Il vaut également la peine de séparer le polymère du composé. Un élastomère de base comme le SEBS ou le TPU n'est qu'un point de départ. Les huiles paraffiniques le ramollissent, les charges minérales réduisent le coût et augmentent la résistance aux flammes, les stabilisants le protègent pendant le traitement et l'entretien, et les colorants, lubrifiants et agents de couplage affinent l'apparence et l'écoulement. Deux fournisseurs peuvent partir du même polymère et fournir des composés qui se comportent comme des matériaux différents.

Aperçu des principales familles de TPE

Les six familles ci-dessous couvrent la grande majorité des travaux TPE commerciaux. Les chiffres sont des fenêtres indicatives plutôt que des limites de spécification, car une formulation peut modifier considérablement la dureté, la résistance à la température et la résistance chimique.

Le modèle est facile à retenir : les systèmes styréniques gagnent en termes de douceur, de toucher et de coût ; les systèmes polyoléfines gagnent en termes de résistance aux intempéries et de valeur ; Les systèmes en uréthane, copolyester et polyamide s'imposent là où la résistance à la chaleur, à l'abrasion ou à l'huile compte le plus.

Pourquoi les concepteurs optent pour les composés TPE

• Traitement sur des lignes standards de moulage par injection et d’extrusion, sans étape de durcissement et avec des temps de cycle courts.
• Mettez au rebut et rejetez les pièces qui peuvent souvent être rebroyées, ce qui réduit le gaspillage sur les programmes à grand volume.
• Une très large gamme de dureté, du gel-soft au semi-rigide, utilisant une seule famille de matériaux.
• Surmoulage sur supports rigides tels que le polypropylène, l'ABS, le polycarbonate ou le polyamide pour des surfaces douces au toucher.
• Bon contrôle des couleurs et finition de surface, y compris effets mats et texturés.
• Formulations disponibles avec une faible buée et une faible odeur pour les applications intérieures fermées.
• Qualités ignifuges sans halogène qui répondent aux exigences de faible fumée et de faible toxicité.

Où les composés TPE sont utilisés

L'automobile est le plus grand marché unique : joints d'étanchéité, garnitures intérieures, tapis, conduits d'air et garnitures soft-touch. Les dispositifs médicaux les utilisent pour les tubes, les joints, les composants de seringues et les boîtiers flexibles, souvent avec des qualités qui tolèrent la stérilisation. Les biens de consommation profitent de la douceur du toucher pour les poignées, les brosses à dents, les outils et les chaussures. Les applications industrielles comprennent les bandes transporteuses, les membranes de toiture, les revêtements de tuyaux et les coussinets amortisseurs de vibrations.

Le câble et le fil constituent un autre foyer naturel, et c’est le domaine dans lequel notre propre expérience est la plus profonde. Les cordons flexibles, les câbles de commande et les gaines spéciales bénéficient tous d'un matériau qui reste flexible à basse température tout en résistant à l'abrasion et à la propagation des flammes. Vous pouvez voir la gamme d'industries que nous fournissons sur notre aperçu des applications , qui couvre la construction, les réseaux électriques, le transport ferroviaire, l'énergie éolienne et les communications.

Composés TPE dans les câbles et les fils

Les composés de câbles ignifuges sans halogène sont construits sur le même équilibre que n'importe quel TPE : une base polymère, une lourde charge de charge minérale telle que le trihydroxyde d'aluminium ou le dihydroxyde de magnésium, et un ensemble d'additifs qui maintiennent la matière fondue extrudable. Chargez le mastic suffisamment haut pour réussir un test d'incendie et le composé se raidit ; ramollissez-le avec de l’huile et la performance de la flamme diminue. Trouver cette fenêtre est tout le travail.

A partir de là, le formulateur choisit un réseau. Un composé purement thermoplastique maintient le câble flexible et simple à recycler, ce qui convient à de nombreuses tâches de gainage. Lorsque des températures plus élevées ou une meilleure résistance à la déformation sont nécessaires, la réticulation prend le relais, que ce soit par une ligne d'irradiation par accélérateur, une voie de durcissement par l'humidité du silane ou une irradiation UV, et la chimie sous-jacente décide de l'équilibre final. Si vous souhaitez plus de détails sur le mécanisme, notre note sur le fonctionnement de la réticulation le décrit étape par étape.

Composés de gaine thermoplastiques LSZH pour l'extrusion de câbles Qualités de gaine en polyoléfine non réticulées, prêtes à l'extrusion, pour câbles électriques, de communication, maritimes, ferroviaires et pour les énergies nouvelles, avec options ignifuges B1/B2. Voir le produit →

Composés de revêtement thermoplastiques illustrer clairement le compromis. Puisqu'il n'y a pas de réseau réticulé, le matériau reste refusible et la fenêtre d'extrusion est large, mais le composé doit être formulé avec soin pour conserver sa forme sous charge tout en répondant à la classification au feu appropriée, telle que les classes B1 et B2 utilisées dans les câbles de construction.

L'application décide du reste. Les câbles d'énergie éolienne sont confrontés à une flexion constante, à l'ozone et aux variations de température, c'est pourquoi une gaine en polyéthylène ignifuge et résistante est une réponse courante.

Matériau de revêtement PE ignifuge pour la production d'énergie éolienne Les grades DS-ZPE granulés à double vis offrent une résistance à l'eau, à la mécanique, aux fissures, aux UV et au vieillissement pour les câbles d'énergie éolienne dans des climats extérieurs difficiles. Voir le produit →

Le câblage des centres de communication et de données exige encore une fois quelque chose de différent : un contrôle dimensionnel strict, un faible retrait et des surfaces propres pour la protection des fibres optiques.

Gaine de câble à fibre optique LSZH pour centres de communication et de données Composé B1/B2 sans halogène à faible émission de fumée pour le câblage IDC, de station de base et de fibre intérieure, assurant une protection propre de la fibre optique et réduisant la propagation du feu. Voir le produit →

Choisir un composé TPE : une liste de contrôle pratique

La plupart des erreurs de sélection proviennent de l’optimisation d’une propriété et de l’ignorance des autres. Parcourez cette liste avant de vous engager sur une note.

1. Température de service, divisée en valeurs d'excursion continue, de pointe et à court terme.
2. Dureté et compression réglées sous la charge réelle que la pièce verra.
3. Exposition à des huiles, carburants, acides, produits de nettoyage ou fluides hydrauliques.
4. UV, ozone et conditions météorologiques pour les pièces extérieures.
5. Performance au feu : propagation de la flamme, densité de la fumée, teneur en halogène et toute exigence de classe.
6. Itinéraire et équipement du processus, y compris les limites de température de fusion et la capacité de séchage.
7. Besoins de conformité tels que RoHS, REACH, reconnaissance UL ou tests de biocompatibilité médicale.
8. La couleur, l'état de surface et tout surmoulage adhèrent à un support rigide.
9. Politique de rebroyage et contenu recyclé maximum autorisé par l'application.
10. Cohérence de l'approvisionnement, variation d'un lot à l'autre et coût par pièce finie plutôt que par kilogramme.

Traitement des notes qui fait gagner du temps

Le séchage est le premier endroit où les projets trébuchent. Les TPE en uréthane, copolyester et polyamide absorbent l'humidité et présenteront des évasements, des bulles ou une dégradation hydrolytique s'ils ne sont pas séchés jusqu'au point de rosée recommandé par le fournisseur. Les composés à base de styrène et de polyoléfine sont beaucoup plus tolérants, même s'ils bénéficient toujours d'un stockage à sec.

Les fenêtres de température sont plus étroites qu’il n’y paraît. Les composés styréniques sont sensibles au cisaillement et préfèrent des vitesses de vis modérées avec une compression douce ; Les qualités TPU et copolyester préfèrent des températures plus élevées et des temps de séjour courts. Le dépôt d'additifs sur les vis et les moules est généralement le signe que les températures de traitement ont dérivé ou que la conception des vis est trop agressive. Enfin, citez le retrait au moulage à partir des données mesurées sur la qualité réelle, et non à partir du polymère de base, car la teneur en charge et en huile modifie sensiblement le retrait.

Durabilité et cas circulaire

L’argument environnemental le plus fort en faveur des composés TPE est simple : pas de vulcanisation signifie pas de réseau irréversible. Les déchets de production peuvent retourner dans la machine et de nombreuses pièces peuvent être retraitées en fin de vie au lieu d'être mises en décharge. Les formulations sans halogène réduisent également la charge de fumée corrosive et toxique lors d'un incendie, ce qui est important pour les tunnels, les trains et les immeubles de grande hauteur. Cela dit, la recyclabilité est aussi bonne que le système de collecte qui la sous-tend, donc la position honnête est que les composés TPE rendent les itinéraires circulaires possibles plutôt qu'automatiques.

Les composés TPE ne constituent pas une réponse unique à un problème de matériaux ; ils sont une boîte à outils. Une fois que vous savez à quelle famille vous appartenez, la partie la plus difficile réside dans les détails de la formulation : chargement des charges, package stabilisant, système ignifuge et fenêtre de traitement. C'est un travail complexe, et c'est ce que nous faisons chaque jour, principalement du côté des polyoléfines et des produits sans halogène pour les fabricants de câbles. Si vous envisagez une solution thermoplastique par rapport à une solution réticulée, ou si vous comparez les options de revêtement pour une installation spécifique, envoyez-nous vos exigences et nous discuterons des options qui conviennent réellement.