Optimisation de la dispersion et de la transformabilité des charges dans les composés LSZH pour les câbles de transport

I. Le défi cumulatif du LSZH

La fabrication de haute performance Composés LSZH pour câbles de transport (faible fumée, zéro halogène) présente une énigme technique unique : la nécessité d'une charge extrêmement élevée de charges ignifuges inorganiques (jusqu'à 60 à 70 % en poids) pour répondre aux normes de sécurité incendie, tout en préservant simultanément une excellente stabilité de traitement et des propriétés mécaniques finales. Une mauvaise dispersion de ces charges (telles que l'Aluminium ou l'Hydroxyde de Magnésium) entraîne directement des défauts de matériaux, une augmentation de la viscosité et une perte catastrophique de résistance à la traction, compromettant la fiabilité du câble final.

Hangzhou Meilin New Material Technology Co., Ltd., qui comprend Hangzhou Meilin Special Material Co., Ltd., exploite trois usines de production et 31 lignes de production automatisées avancées. Notre équipe technique, qui comprend des ingénieurs seniors et des spécialistes en R&D, se concentre sur la maîtrise de la science des matériaux complexe nécessaire pour produire des composés LSZH, FR-PE et XLPE avec des performances et une cohérence optimales pour les marchés nationaux et internationaux.

II. Ingénierie de la dispersion : atteindre l'uniformité du chargement des charges

La dispersion efficace de la charge inorganique est le facteur le plus critique déterminant la qualité du composé LSZH.

A. Modification de la surface de remplissage pour les composés de câbles LSZH

Les charges inorganiques sont intrinsèquement hydrophiles (aimant l'eau) tandis que la matrice polymère (par exemple, la polyoléfine) est hydrophobe. Cette incompatibilité chimique empêche la charge de se mélanger uniformément, conduisant à une agglomération. Pour surmonter ce problème, la modification de la surface de remplissage pour les composés de câbles LSZH est obligatoire. Les charges sont généralement traitées avec des agents de couplage, tels que des silanes ou des dérivés de l'acide stéarique, qui se greffent sur la surface de la charge. Ce traitement réduit considérablement l'énergie de surface de la charge, améliorant sa mouillabilité et son adhésion à la matrice polymère non polaire, réduisant ainsi le risque de réagglomération pendant le mélange.

B. Techniques de composition pour les matériaux LSZH hautement chargés

Le choix de l’équipement de traitement est vital pour les techniques de mélange des matériaux LSZH hautement chargés. Les extrudeuses à double vis sont principalement utilisées en raison de leurs capacités supérieures de mélange et de cisaillement élevé par rapport aux extrudeuses à vis unique. Les paramètres techniques clés, tels que la configuration des vis (par exemple, utilisation de blocs de malaxage, d'éléments inversés) et le rapport longueur/diamètre (L/D), sont méticuleusement optimisés pour garantir qu'une énergie de cisaillement suffisante est appliquée pour briser les agglomérats de charge sans provoquer de chaleur localisée excessive, qui pourrait décomposer prématurément les retardateurs de flamme.

III. Processabilité et efficacité d’extrusion

Les composés LSZH hautement chargés pour câbles de transport présentent une viscosité à l'état fondu élevée, ce qui remet en question les processus d'extrusion à grande vitesse requis pour une fabrication efficace de câbles.

A. Stabilité du traitement par extrusion LSZH à grande vitesse

High viscosity leads to increased torque demand, higher melt temperature, and potential melt fracture—a surface imperfection that destroys the cable's aesthetic and electrical integrity. To enhance LSZH Extrusion Processing Stability at High Speed, processing aids, such as specialty low molecular weight polyolefins or synthetic waxes, are incorporated. These additives migrate to the polymer/metal interface inside the extruder barrel and die, effectively lubricating the compound and lowering the apparent viscosity. Crucially, this allows for faster extrusion speeds while maintaining lower and safer processing temperatures, well below the decomposition temperature (e.g., $220^{\circ}C$ for ATH).

B. Compromis : auxiliaires technologiques par rapport aux performances au feu

Il existe un compromis technique nécessaire : même si les auxiliaires technologiques améliorent l’écoulement, ils sont généralement organiques et combustibles. Par conséquent, la concentration de ces adjuvants doit être strictement limitée (par exemple, généralement < 1 à 2 % en masse). Le dépassement de cette limite diluerait effectivement la concentration de retardateur de feu, conduisant potentiellement à un échec des tests clés de sécurité incendie, tels que les tests limites d'indice d'oxygène (LOI) ou de propagation verticale des flammes.

IV. Préserver l'intégrité mécanique

Une teneur élevée en charges réduit intrinsèquement la flexibilité. L'ingénierie est nécessaire pour garantir que la rétention de l'intégrité mécanique des câbles à faible fumée et sans halogène est maintenue pendant l'installation et la durée de vie.

A. Rétention de l'intégrité mécanique dans les câbles à faible fumée et sans halogène

Une mauvaise optimisation de la dispersion des charges ignifuges inorganiques conduit à des agglomérats de charges volumineux et faibles, qui agissent comme des points de concentration de contraintes au sein de la matrice polymère. Lorsque le câble final est soumis à des contraintes (par exemple lors d'une flexion ou d'une traction), ces points provoquent des fissures, réduisant considérablement la résistance à la traction et l'allongement à la rupture. Le choix du polymère de base est également critique. L'utilisation de polymères flexibles comme l'EVA à haut allongement ou d'élastomères polyoléfines spécifiques permet au composé de maintenir l'allongement requis (> 125 % généralement) même avec des volumes de remplissage élevés, garantissant ainsi que le câble peut résister aux rigueurs de l'installation.

B. Contrôle qualité et validation

Notre engagement envers un produit de haute qualité est validé par nos protocoles d’assurance qualité. Après le mélange, chaque lot est soumis à des tests mécaniques complets, notamment des tests de résistance à la traction, d'allongement à la rupture et de dureté. Cette validation rigoureuse, supervisée par nos ingénieurs seniors, confirme que la stabilité du traitement obtenue lors de l'extrusion LSZH à grande vitesse n'a pas compromis l'intégrité essentielle de la durée de vie des composés LSZH pour câbles de transport.

V. Composition de précision pour la sécurité des transports

Le développement et la fabrication de composés LSZH de haute qualité pour câbles de transport constituent un équilibre délicat entre la science des matériaux et l'ingénierie de précision. La maîtrise technique de la modification de la surface des charges pour les composés de câbles LSZH et l'optimisation des techniques de mélange pour les matériaux LSZH hautement chargés sont essentielles pour obtenir la dispersion de charges requise. Cette expertise est essentielle pour garantir à la fois la stabilité du traitement d'extrusion LSZH à grande vitesse et la rétention fiable de l'intégrité mécanique des câbles à faible émission de fumée et sans halogène : une garantie de sécurité et de performance fournie par Hangzhou Meilin New Material Technology Co., Ltd.

VI. Foire aux questions (FAQ)

1. Pourquoi l’optimisation de la dispersion des charges ignifuges inorganiques est-elle si essentielle aux propriétés finales du câble ?

• R : Une mauvaise optimisation de la dispersion des charges ignifuges inorganiques entraîne des agglomérats de charges qui agissent comme des points de concentration de contraintes. Ces faiblesses réduisent considérablement la résistance à la traction, l'allongement à la rupture et la résistance à l'abrasion du câble, compromettant ainsi la rétention de l'intégrité mécanique des câbles à faible fumée et sans halogène et raccourcissant la durée de vie du câble.

2. Quel rôle les agents de couplage de surface jouent-ils dans la modification de la surface de remplissage pour les composés de câbles LSZH ?

• R : Des agents de couplage (par exemple, des silanes) sont appliqués lors de la modification de la surface du remplissage pour les composés de câbles LSZH afin d'agir comme un pont chimique. Ils se lient à la charge inorganique hydrophile d’un côté et s’ancrent à la matrice polymère hydrophobe de l’autre, améliorant considérablement la compatibilité et empêchant la charge de s’agglutiner pendant le mélange.

3. Comment les fabricants parviennent-ils à obtenir la stabilité du traitement d'extrusion LSZH à grande vitesse malgré la viscosité élevée du matériau ?

• R : La stabilité est obtenue principalement grâce à l'utilisation d'un mélange à double vis à cisaillement élevé et à l'ajout d'auxiliaires de fabrication (lubrifiants/cires). Ces aides réduisent la viscosité de la matière fondue, permettant au composé de s'écouler en douceur à travers la filière de l'extrudeuse à des vitesses élevées sans provoquer de défauts de surface ou de pics de température excessifs.

4. Quels sont les principaux défis techniques résolus par les techniques de mélange pour les matériaux LSZH hautement chargés ?

• R : Les techniques de mélange pour les matériaux LSZH hautement chargés doivent relever deux défis clés : (1) assurer une dispersion complète de la charge élevée en charges et (2) contrôler la température de fusion pour empêcher la décomposition thermique prématurée des charges ignifuges inorganiques (par exemple, ATH/MDH).

5. Quel est le danger de compromettre la rétention de l'intégrité mécanique des câbles à faible émission de fumée et sans halogène ?

• R : Une intégrité mécanique compromise signifie que le câble est susceptible d'être endommagé lors de l'installation (par exemple, en tirant dans des conduits) ou par des cycles de contrainte pendant le service (par exemple, vibrations dans le matériel roulant). Une défaillance de la résistance à la traction ou à l'abrasion peut entraîner une dégradation prématurée de la gaine, exposant les conducteurs et risquant une défaillance catastrophique, annulant ainsi les avantages en matière de sécurité des composés LSZH pour câbles de transport eux-mêmes.