Comparaison des performances et applications des matériaux pour fils et câbles TPE et TPU
Faible émission de fumée | Sans halogène | Ignifugé
Les élastomères thermoplastiques sont désormais privilégiés par de nombreux utilisateurs. Fil et câble Les usines privilégient les matériaux thermoplastiques pour leurs avantages tels que leur grande élasticité, leur flexibilité et leur toucher lisse. Comme les matériaux PVC sont souvent soumis à des restrictions, l'élasticité des thermoplastiques a été fortement encouragée.
Ces quinze dernières années, la Chine a connu un développement croissant des élastomères thermoplastiques ignifuges. Ces élastomères, notamment le TPE et le TPU, sont largement utilisés dans les câbles de données des produits de consommation, les câbles gainés et isolés des bornes de recharge pour énergies nouvelles, ainsi que les lignes haute tension embarquées dans les véhicules.
Cependant, de nombreux problèmes objectifs subsistent dans la recherche sur les retardateurs de flamme des élastomères thermoplastiques. Par exemple, on nous demande souvent quelles sont les différences entre le TPE et le TPU. Cet article présente brièvement les caractéristiques, la comparaison des performances et les applications des élastomères thermoplastiques TPE et TPU dans la fabrication de fils et de câbles.
01 Application du TPE dans le domaine des fils et câbles
Le TPE désigne un élastomère thermoplastique dont la matrice est constituée de SEBS. Le SEBS est un copolymère à blocs composé de styrène (S)-éthylène (E)/butène (B)-styrène (S).
Les doubles liaisons du SEBS, c'est-à-dire du SBS, sont saturées par hydrogénation, ce qui confère au SEBS une bonne résistance aux intempéries, à la chaleur, à la déformation par compression et d'excellentes propriétés mécaniques.
(1) Les produits SEBS présentent d'excellentes performances d'isolation électrique, sont non toxiques, résistants aux intempéries et au vieillissement, et offrent une bonne flexibilité et une grande résistance mécanique. Ils supportent une large plage de températures d'utilisation. Ce sont des matériaux de choix pour la fabrication de gaines et de rubans isolants pour fils et câbles. Ils sont principalement utilisés dans les terminaux mobiles intelligents, l'électroménager et d'autres domaines.
Actuellement, le remplacement du PVC dans le domaine des câbles basse tension (tels que les câbles de casques audio, les câbles de chargeurs, les câbles USB, les câbles audio/vidéo, les câbles d'ordinateurs, etc.) est devenu une tendance générale.
(2) Parce que les produits électroniques grand public ont les caractéristiques de mises à jour rapides et de courte durée de vie, avec l'avènement de l'ère de la mise à niveau de la consommation, les produits liés au SEBS ont une marge de développement énorme dans ce secteur.
Face aux exigences croissantes en matière de résistance au feu et de protection de l'environnement des câbles, tant au niveau national qu'international, et compte tenu de l'amélioration constante du niveau de consommation, la tendance est au remplacement des produits SEBS ignifugés haute performance.Ce Cable L'utilisation de substrats tels que le PVC et le CPE est de plus en plus envisagée, et les perspectives d'application futures sont vastes. Actuellement, la demande du marché pour la modification des retardateurs de flamme SEBS et le développement de solutions hautes performances est importante.
Matériaux TPE à fonction spéciale : Grâce à l’application et au développement de nouvelles technologies des matériaux TPE, les matériaux TPE à fonction spéciale actuels comprennent principalement les TPE conducteurs, les TPE antistatiques, les matériaux isolants TPE, les XLTPO réticulés irradiés, les TPE à haute résilience, les TPE hautement ignifuges, etc.
02 Application du TPU dans le domaine des fils et câbles
Le TPU est un élastomère thermoplastique de polyuréthane, copolymère à blocs linéaire obtenu par la réaction d'un diisocyanate avec un polyol macromoléculaire, un agent d'allongement de chaîne/de réticulation et une faible quantité d'additifs. Il existe deux types de TPU : l'un à dominante polyuréthane et l'autre à dominante polyéther.
Il s'agit généralement d'un polymère à blocs, et le PU obtenu par réaction d'un polyol à longue chaîne avec un isocyanate est utilisé comme segment souple, et le PU obtenu par réaction d'un diol à chaîne courte avec un isocyanate est utilisé comme segment rigide.
Les applications des élastomères TPU dans les fils et les câbles se trouvent principalement dans les domaines suivants :
· Faisceau de câbles automobiles : faisceau de câbles du système antiblocage (ABS), câble d’odomètre, câble de communication automobile, câble de gaine ignifugée pour borne de charge, etc. ;
• Câbles d’exploration géographique : câbles d’exploration pétrolière, océanique ou terrestre, câbles de détection des ondes sismiques, etc.
• Câbles électroniques grand public : câble pour casque audio (ignifugé) Câble de données pour le chargement des téléphones portables, les câbles audio, les câbles USB, les câbles pour accessoires informatiques, etc. ;
• Câbles énergétiques et industriels : câbles pour machines CNC, câbles pour éoliennes, câbles pour mines, câbles pour l'énergie électrique ;
• Câble de communication filaire : câble à fibre optique gainé, nécessitant un retardateur de flamme ;
• Câbles pour équipements médicaux : câble d’électrocardiogramme, câble de détection d’oxygène sanguin, câble de dérivation d’électrodes, câble de massage.
03 Comparaison des performances des matériaux pour fils et câbles TPE et TPU
(1) Le TPU a une meilleure résistance que le TPE, une résistance à la traction et un taux d'allongement : la résistance à la traction du TPU est 2 à 3 fois supérieure à celle du caoutchouc naturel et du caoutchouc synthétique, et le TPU a une bonne résistance à la flexion ; une bonne résistance à l'usure, la valeur d'usure Taber est de 0,35 à 0,5 mg, ce qui est la plus petite parmi les plastiques, il a donc une bonne résistance à la rupture de la peau.
(2) Toucher et souplesse du TPE et du TPU : Le TPE offre une dureté et une flexibilité ajustables sur une large plage, de 0 à 99A, tandis que la dureté du TPU se situe entre 60 et 95A, ce dernier conservant son élasticité au-delà de 85A. Cette caractéristique, unique parmi les élastomères, confère au TPU une capacité de charge élevée et une bonne aptitude à l’adhérence et à la décharge. Le toucher des deux matériaux diffère sensiblement selon leur dureté, permettant ainsi une adaptation aux besoins spécifiques. Le TPE, quant à lui, subit une perte d’élasticité importante à haute dureté.
(3) Le TPU et le TPE polyéther ont une bonne résistance à l'eau, mais le TPU polyester a une faible résistance à l'eau ; le TPU a une meilleure résistance à l'huile que le TPE.
(4) La résistance aux UV du TPU polyester est relativement faible et il est sujet au jaunissement. Du fait de la conjugaison du cycle benzénique du segment rigide en polyuréthane et de l'agent de réticulation aromatique avec l'ester d'acide carboxylique, une oxydation et un réarrangement se produisent, formant une structure quinone avec des groupes chromogènes et créant ainsi une liaison insaturée dans le segment polymère. Sous l'action des rayons ultraviolets, des radicaux libres sont générés pour la réaction de changement de couleur, fournissant suffisamment d'énergie pour rompre les liaisons chimiques de la plupart des polymères, déclenchant une réaction d'oxydation automatique et entraînant le vieillissement et la dégradation.
Le TPU polyéther présente une meilleure résistance au jaunissement que le TPU polyester. Après modification, sa protection anti-UV est améliorée, garantissant ainsi l'absence de jaunissement pendant 1 à 2 ans. La protection anti-UV du TPE étant généralement supérieure à celle du TPU, un TPE résistant à la décoloration est nettement plus performant qu'un TPU.
En résumé, le TPU polyéther présente l'avantage d'une résistance à l'hydrolyse et aux moisissures, d'une grande résilience et d'une bonne tenue aux basses températures. Le TPU polyester, quant à lui, offre une résistance à la traction élevée, une grande flexibilité, une résistance à l'usure, aux solvants et à l'oxydation, ainsi qu'une bonne tenue aux hautes températures.
04 Transformation et mise en forme des matériaux pour fils et câbles en TPE et TPU et comparaison des coûts
Comparaison des procédés de fabrication et de mise en forme des matériaux pour fils et câbles en TPE et TPU :
(1) Le TPU absorbe très facilement l'eau. Il doit être séché à 100℃*3~4H avant traitement, tandis que le TPE est séché à 70~80℃*2H ;
(2) Exigences relatives aux extrudeuses pour le TPU. Les extrudeuses monovis à trois étages, avec un rapport L/D compris entre 20 et 30 et un taux de compression compris entre 2 et 4, conviennent à la transformation du TPU ; l’écart entre la vis et les tubes d’extrusion est d’environ 0,1 à 0,2 mm. La conception optimale de la vis doit éviter les frottements excessifs et la surchauffe, qui entraînent la décomposition et la fissuration du matériau, et par conséquent une diminution des propriétés mécaniques du produit.
La vitesse de la vis dépend de son diamètre. Le TPU étant sensible à la frittage et à la découpe, une vitesse trop élevée peut facilement entraîner des fissures. À l'inverse, une vitesse trop faible peut également provoquer des fissures en raison d'un temps de séjour trop long. Généralement, la vitesse de la vis est réglée entre 25 et 60 tr/min, tandis que le TPE nécessite une extrudeuse relativement lâche.
(3) Avant de démarrer la TPU, assurez-vous que la vis, la tête de machine et le cylindre de la vis sont parfaitement propres et exempts de recoins. Toutes les préparations (préparation du produit semi-fini, impression, mise au point, etc.) sont terminées. La dernière étape consiste à ouvrir complètement le produit fini avant de tirer la trémie pour libérer le matériau sur la vis. Lors du démarrage de la machine, minimisez le temps de contact du caoutchouc avec la vis. Une fois le matériau déchargé, la machine démarre rapidement (moins de 5 minutes). Cette période critique doit être gérée avec soin dès le départ. En respectant l'ordre des opérations, vous obtiendrez un résultat optimal avec un effort réduit de moitié.
(4) Le TPE est insensible au cisaillement et ne se décompose pas facilement, même après un stockage prolongé. Sa mise en œuvre est relativement plus aisée.
Comparaison des coûts de traitement des matériaux pour fils et câbles en TPE et TPU :
(1) Le coût du TPE et du TPU polyester est assez similaire. Le TPU polyester est légèrement plus cher, mais le coût du TPU polyéther est relativement élevé.
(2) Les trois ont la densité de TPE la plus faible, suivie de la densité de TPU polyéther, et de la densité de TPU polyester la plus élevée, et du coût d'utilisation du TPE le plus faible.
En comparant les propriétés fondamentales du TPE et du TPU ainsi que leurs technologies de transformation, on constate que chacun présente des avantages et des inconvénients. Toutefois, l'analyse des chaînes de valeur nationales du TPU et du TPE révèle que le marché des matières premières pour le TPE est plus stable et plus accessible, tandis que la production de TPU dépend majoritairement des importations et que le processus de fabrication national est relativement archaïque, ce qui rend difficile de garantir la stabilité du produit. Les caractéristiques des matières premières varient considérablement d'un fabricant à l'autre. Nos concurrents du secteur des élastomères doivent acquérir une connaissance approfondie de ces caractéristiques afin de faciliter le développement d'applications et de modifications.
Grâce à une analyse approfondie de la structure interne du matériau, à une surveillance en temps réel des variations de performance et à une évaluation continue de sa stabilité, la compatibilité et la durabilité des câbles en milieu marin difficile sont démontrées. À l'avenir, l'amélioration continue des matériaux et de la structure des lignes de transmission sous-marines jettera inévitablement les bases d'une exploitation et d'une utilisation plus efficaces des ressources marines.
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