Pourquoi l'ignifugation du TPE est-elle difficile ? Quels sont les défis de traitement ?
Élastomère thermoplastique TPE, également appelé caoutchouc artificiel ou caoutchouc synthétique. Ses produits possèdent non seulement l'élasticité élevée, la résistance au vieillissement et la résistance à l'huile du caoutchouc vulcanisé réticulé traditionnel, mais présentent également la commodité de traitement et une large gamme de méthodes de traitement des plastiques ordinaires.
Le TPE est principalement composé de deux parties : l’une est en plastique, qui sert de phase continue, et l’autre est en caoutchouc, qui sert de phase dispersée. Habituellement, le caoutchouc doit être combiné avec de l’huile adoucissante ou un plastifiant. Les agents de vulcanisation et certains additifs auxiliaires sont également indispensables. De plus, pour réduire les coûts ou améliorer certaines propriétés, certaines charges inorganiques sont également ajoutées.
En fonction de la composition du matériau, il peut être divisé en : styrénique (SBS, SIS, SEBS, SEPS), oléfinique (TPO, TPV), diène (TPB, TPI), chloré (TPVC, TCPE), uréthane (TPU), ester (TPEE), amide (TPAE), fluoré (TPF), classes de silicone et de vinyle, etc., couvrant presque tous les domaines du caoutchouc synthétique et de la résine synthétique modernes.
Ce qui suit répertorie la composition de plusieurs TPE courants.
Cependant, le système de formulation d'élastomère thermoplastique TPE comporte de nombreux composants. En raison des différences dans la structure et les propriétés de chaque composant et des mécanismes peu clairs, le traitement ignifuge pose des difficultés considérables. Il existe également des risques potentiels importants pour la sécurité lors de l'utilisation, ce qui impose certaines limitations à l'application des produits TPE. Alors, quelles sont les exigences de base pour le traitement ignifuge du TPE et quelles difficultés pourraient être rencontrées ?
I. Exigences de base pour les retardateurs de flamme dans les TPE
Lors de la sélection des retardateurs de flamme, il s'agit principalement d'adopter une méthode de compromis à condition de répondre aux exigences de base suivantes, basées sur le principe de l'ingénierie de la valeur, maîtrisant un « degré » pour trouver un équilibre optimal :
Efficacité ignifuge élevée, nécessitant moins de dosage par unité d’efficacité ignifuge, ce qui signifie un rapport efficacité/prix élevé.
Doit posséder des exigences et des caractéristiques en matière de protection écologique et environnementale.
Bonne compatibilité avec le support pour être ignifugé, non sujet au blooming et répondant aux conditions de transformation du plastique.
Posséder une stabilité thermique suffisante.
Ne détériore pas excessivement les performances de traitement du matériau ignifuge et les propriétés physico-mécaniques et électriques du produit final, obtenant ainsi une unité harmonieuse entre l'ignifugation du matériau et la praticité.
Posséder une stabilité à la lumière acceptable.
Les sources de matières premières sont suffisantes, le processus de fabrication est simple, le prix est modéré et acceptable pour les utilisateurs.
II. Problèmes potentiels rencontrés dans l'ignifugation du TPE
1. Difficulté de sélection des retardateurs de flamme
En raison de la faible efficacité ignifuge des retardateurs de flamme sans halogène et d'une autre raison importante : les retardateurs de flamme sans halogène ont généralement une densité relativement faible. Si le même poids de retardateur de flamme est ajouté au matériau, la proportion volumique de retardateur de flamme sans halogène dans le matériau est plus grande.
Par conséquent, un retardateur de flamme excessif entraîne une mauvaise compatibilité avec le substrat, une diminution significative du module d'élasticité, de la flexibilité, des propriétés mécaniques et de la résistance à l'usure de l'élastomère thermoplastique TPE-S, une moins bonne fluidité de fusion, des difficultés de moulage de l'élastomère et la surface est sujette à une migration ignifuge, polluant l'environnement.
2. Mécanisme ignifuge peu clair
Le système TPE-S est principalement une structure mixte multiphasée composée d'élastomères de copolymères séquencés styréniques, de résines polyoléfiniques, de plastifiants et de charges.
Bien qu'il existe des formulations et des exemples relativement matures d'ignifugation sans halogène des résines polyoléfiniques, les mécanismes ignifuges du SEBS et des polyoléfines comme le PP et le PE ne sont en réalité pas les mêmes. Il est difficile pour un ignifuge d’ignifuger simultanément et efficacement plusieurs composants en plastique.
3. Les plastifiants réduisent le caractère ignifuge
Pour réduire la dureté et rendre le toucher plus doux, les plastiques TPE nécessitent souvent l'ajout de plastifiants (huile blanche), notamment les huiles blanches n° 26, n° 32 et n° 70.
En raison des différences dans l'indice limite d'oxygène et la fluidité de ces quatre types d'huile, et de l'inflammabilité inhérente des substances pétrolières qui réduit considérablement le caractère ignifuge de l'élastomère, il est crucial de savoir comment résoudre la relation entre le plastifiant et le caractère ignifuge lors de la production de produits à faible dureté, et comment sélectionner le type d'huile blanche.
III. Problèmes éventuellement rencontrés lors du traitement du TPE ignifuge
1. Surface du fil non lisse
Cela se produit souvent lors du traitement des fils TPE. Cela est généralement dû à un mauvais réglage de la température et à un mélange inégal du retardateur de flamme, ou éventuellement à une sélection incorrecte du moule. Bien entendu, cela est également fortement lié à la formulation du matériau.
Les processeurs expérimentés élimineront les problèmes d'équipement et pourront trouver la température appropriée grâce à des débogages répétés. Cependant, la sélection du matériau approprié et de la formulation spécifique nécessite un examen attentif de la part des ingénieurs. Il est recommandé de communiquer davantage avec les fournisseurs de matières premières pour comprendre les propriétés des matériaux et les précautions de traitement. Choisir le bon matériau permettra d'obtenir deux fois le résultat avec la moitié de l'effort. Les fils TPU ont généralement un meilleur traitement de surface que les fils TPE.
2. Exsudation à la surface du fil
Une exsudation spécifique se manifeste par : un blanchiment de la surface, une infiltration d'huile ou un aspect semblable à un brouillard. Il est recommandé aux clients de choisir de préférence des matériaux présentant un léger blanchiment de surface ; ce type d'exsudation n'affectera pas ses propriétés physiques et électriques. N'utilisez pas de matériaux présentant des infiltrations d'huile en surface, car ils ont tendance à se décoller et à se détacher pendant l'utilisation.
De plus, l’exsudation varie en gravité. Les bons matériaux présentent une légère exsudation, qui n'est pas susceptible de se produire à court terme, et même si cela se produit, elle peut être essuyée doucement à la main.
3. Blanchiment, pelage et dégommage de surface par grattage
Le blanchiment par grattage est provoqué par l'ajout de composants PP et PE dans le matériau et peut être amélioré. Certains fabricants ont réalisé des produits qui ne grattent pas le blanc, mais c'est plus difficile pour le TPE que pour le TPU. En cas de pelage ou de dégommage, le niveau est assez basique. Ce qu’il faut souligner ici, c’est encore la formulation et le processus !
4. Difficulté de traitement
Les élastomères se manifestent par des vitesses de traitement relativement lentes, environ 50 % plus lentes que celles du PVC. La température est difficile à régler, beaucoup de matériau est gaspillé lors du réglage de la machine et la machine doit être nettoyée avant la production, ce qui entraîne un gaspillage important. Ceux-ci sont inévitables. Parfois, des problèmes surviennent même lorsque la phase initiale de production est tout à fait normale, et des problèmes surviennent dans les étapes ultérieures. Il faut le préciser ici : l’utilisation de matériaux de mauvaise qualité comporte des risques et nécessite de la prudence.
IV. Tendances futures et perspectives de solutions
À l'avenir, le TPE ignifuge recherchera continuellement des indices ignifuges plus élevés et de meilleurs effets ignifuges. Le personnel de R&D consacrera des efforts au développement de nouveaux systèmes ignifuges ou à l'amélioration des formulations ignifuges existantes afin d'améliorer les performances ignifuges du TPE, lui permettant ainsi de répondre à des normes de sécurité incendie plus strictes.
Dans ce contexte, le retardateur de flamme au phosphore organique WADP-10 de Yinsu constitue une excellente solution aux défis susmentionnés. WADP-10, en tant que retardateur de flamme au phosphore organique efficace et respectueux de l'environnement, possède des caractéristiques qui répondent précisément aux problèmes liés au retardateur de flamme du TPE :
1. Ignifuge efficace : teneur élevée en phosphore, efficacité ignifuge significative, aide à réduire la quantité ajoutée.
2. Excellente compatibilité : une bonne compatibilité avec les principaux composants du TPE tels que le SEBS et le PP, peut réduire efficacement le risque d'exsudation de surface causée par l'ajout d'un ignifuge et mieux maintenir les propriétés mécaniques et la sensation au toucher du TPE.
3. Respectueux de l'environnement et sans halogène : conforme à la tendance environnementale sans halogène, adapté aux applications ayant des exigences environnementales strictes telles que les appareils électroniques et les fils/câbles.
4. Bonne stabilité thermique : peut répondre aux exigences des températures de traitement conventionnelles du TPE, assurant la stabilité du processus de production.
Conclusion
L'ignifugation du TPE est un projet systématique qui nécessite une attention particulière à trois aspects : la sélection des ignifugeants, la conception de la formulation et la technologie de traitement. Bien que les défis soient importants, avec l'émergence continue de retardateurs de flammes spécialisés de haute performance comme le WADP-10 de Yinsu, les matériaux TPE sont destinés à jouer un rôle clé dans des applications plus larges et critiques pour la sécurité.
