Optimisation de la Dispersion HFFR dans les Élastomères Thermoplastiques (TPE)
Créé le 02.04
Les TPE sont beaucoup utilisés pour des choses comme les gaines de câbles, les gadgets et les pièces automobiles car ils se plient facilement, sont agréables au toucher et simples à travailler. Mais il est toujours difficile de fabriquer des TPE qui ne s'enflamment pas facilement. Les méthodes traditionnelles pour y parvenir peuvent altérer la résistance du TPE et sa facilité de moulage.
De plus en plus de personnes utilisent des retardateurs de flamme sans halogène pour respecter les règles de sécurité, mais leur efficacité dépend de la manière dont ils sont incorporés de manière homogène dans le TPE. Ce blog explique pourquoi il est difficile de les incorporer correctement, pourquoi c'est un point à considérer, et comment obtenir le meilleur composé dans les TPE qui ne brûlent pas.
Pourquoi est-il difficile de rendre les TPE standards ignifuges ?
Les TPE s'enflamment facilement car ils sont fabriqués avec des matériaux contenant des polyoléfines et beaucoup d'huiles qui les rendent souples. Ces éléments brûlent rapidement et à haute température. Lorsque les entreprises essaient de fabriquer des plastiques TPE qui ne brûlent pas, elles rencontrent des problèmes :
- Besoin de nombreux additifs : Pour obtenir une bonne classification en matière de sécurité incendie, il faut ajouter beaucoup de produits ignifuges – parfois plus de 30 % ou 40 % de la quantité totale. Cela modifie réellement la façon dont le matériau TPE de base se comporte.
- Matériau plus faible : Lorsque vous ajoutez plus de retardateur de flamme solide, le TPE devient plus faible et s'étire moins bien. Il perd sa sensation de flexibilité et devient rigide.
- Difficile à mouler : L'ajout de nombreux produits rend le TPE plus épais à l'état fondu, il est donc plus difficile à extruder ou à mouler. Cela ralentit la fabrication et use les machines.
- Problèmes de surface : Si le retardateur de flamme n'est pas mélangé correctement, il peut migrer à la surface, provoquant une poudre blanche ou une sensation rugueuse.
- Agglomération : De nombreuses poudres ignifuges sont comme de l'eau ou ont beaucoup d'énergie à leur surface, elles s'agglomèrent donc. Ces amas sont des points faibles où des fissures peuvent apparaître et le feu peut pénétrer.
Pourquoi une bonne dispersion HFFR est indispensable pour les TPE
La dispersion fait référence à la distribution uniforme des particules ignifuges dans le plastique. Lorsque vous réussissez cela dans les TPE ignifuges, vous n'améliorez pas seulement l'apparence du plastique ; vous améliorez considérablement ses performances.
1. Sécurité incendie sur laquelle vous pouvez compter
Le feu se propage de la manière la plus facile possible. Si une gaine de câble TPE présente des points faibles en raison d'un mauvais mélange, les flammes traverseront rapidement ces points. Une dispersion homogène signifie que chaque petite partie du produit est prête à combattre le feu de la même manière, ce qui facilite grandement la réussite de tests d'inflammabilité rigoureux.
2. Préservation de l'intégrité mécanique
Lorsque les particules HFFR sont finement et uniformément réparties, elles interfèrent moins avec les mouvements des chaînes polymères. Cela permet au matériau de conserver son allongement élevé et sa flexibilité. Un mélange bien dispersé donne un fini de surface plus lisse, ce qui est essentiel pour les produits destinés aux consommateurs tels que les câbles de recharge ou les technologies portables.
3. Amélioration de la processabilité
Une dispersion fine réduit la friction interne du polymère fondu. Cela conduit à des pressions d'extrusion plus stables et à des dimensions constantes dans les pièces finies, réduisant ainsi le taux de rebut pendant la fabrication.
Comment optimiser la dispersion des HFFR dans les TPE ignifuges
L'obtention du mélange parfait nécessite une combinaison de la bonne chimie et du bon processus mécanique. Voici comment les principaux fabricants optimisent leurs formulations de plastique TPE ignifugé.
1. Sélection du bon système HFFR
Tous les additifs HFFR ne sont pas créés égaux. Les hydroxydes métalliques traditionnels tels quele Diéthylphosphinate d'Aluminium (ADP)oul'Hydroxyde de Magnésium (MDH)nécessitent un chargement massif.
- Systèmes Phosphore-Azote : Les formulations modernes utilisent souvent du Polyphosphate d'Ammonium (APP) ou du Pyrophosphate de Pipérazine combiné à de l'Hypophosphite d'Aluminium. Ces systèmes intumescents fonctionnent à des niveaux de chargement plus faibles car ils forment une couche protectrice de "charbon" plus efficacement.
- Mélanges Synergiques : L'utilisation d'une combinaison de différents types de HFFR peut créer un effet synergique, permettant un pourcentage total d'additifs plus faible tout en maintenant une ignifugation élevée.
2. Amélioration de la Compatibilité et du Couplage
Étant donné que les additifs HFFR sont souvent inorganiques et que le TPE est organique, ils se repoussent naturellement.
- Agents de Couplage : L'utilisation d'agents de couplage silane ou titanate peut combler chimiquement le fossé entre la charge et le polymère. Cela "colle" le HFFR à la matrice TPE.
- Modification de surface : De nombreux fournisseurs haut de gamme de HFFR proposent désormais des poudres "pré-revêtues" ou "traitées en surface". Ces traitements réduisent la tension superficielle des particules, les empêchant de s'agglomérer pendant la phase de mélange.
3. Techniques de compoundage avancées
La manière dont les ingrédients sont "cuits" est aussi importante que la recette elle-même.
- Masterbatch vs. Poudre : L'ajout de HFFR sous forme de masterbatch pré-dispersé est souvent plus efficace que l'ajout de poudre brute. Le masterbatch a déjà subi un processus de mélange à haut cisaillement, garantissant la séparation des particules.
- Configuration de la vis : En extrusion bi-vis, la conception de la vis doit être optimisée avec des blocs de malaxage spécifiques pour fournir suffisamment de cisaillement afin de désagréger les amas de HFFR sans générer une chaleur excessive qui dégraderait le TPE.
- Contrôle de la température : Des zones de température précises empêchent les retardateurs de flamme de se décomposer prématurément pendant la phase de compoundage.
Avantages du TPE ignifugé optimisé
Lorsque vous obtenez un compound HFFR parfaitement ajusté, le TPE ignifugé obtenu est vraiment excellent et coche toutes les cases :
- Sûr à utiliser : Il est conforme à la norme UL94 V-0 et ne produit pas beaucoup de fumée, ce qui est nécessaire pour tout équipement électrique interne, ainsi que pour les trains ou les bus.
- Longue durée de vie : Ce matériau reste souple et ne se dégrade pas facilement, il durera donc que ce soit à l'extérieur ou dans un endroit chaud.
- Attrait esthétique : Les produits ont un fini mat ou brillant (selon le moule) sans l'aspect "piqué" causé par les amas d'additifs.
- Accès au marché mondial : Les produits à faible teneur en halogène et sans halogène sont essentiels pour pénétrer les marchés européens et nord-américains, où la sécurité environnementale est un moteur d'achat principal.
Comment vérifier si la dispersion est réellement bonne
Voici trois principales façons de vérifier la qualité du mélange de vos matériaux :
- Analyse MEB : Vous pouvez utiliser un microscope électronique à balayage pour obtenir une vue rapprochée du matériau. Cela vous aide à voir si les minuscules particules sont regroupées.
- Essai de traction : Si le matériau se casse plus tôt que prévu lorsque vous l'étirez, il se peut qu'il ne soit pas bien mélangé.
- Inspection de surface : Le simple fait de regarder la surface du matériau peut vous en dire long. Si vous voyez des taches ou des zones rugueuses, cela peut signifier que le mélange n'était pas optimal.
Conclusion
Obtenir le bon mélange est essentiel pour fabriquer des TPE ignifuges de qualité. Pour y parvenir, réfléchissez à la manière dont les différents produits chimiques interagissent, à la qualité du mélange et à la précision du processus de mélange. Cela permet d'éliminer l'inflammabilité naturelle des TPE sans perdre la flexibilité qui les rend spéciaux.
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