La gaine extérieure d'un câble (également appelée gaine de protection) constitue la couche la plus externe de ce câble, qu'il soit optique ou filaire. Elle représente la barrière la plus importante pour la protection de sa structure interne, le préservant ainsi des agressions extérieures telles que la chaleur, le froid, l'humidité, les ultraviolets, l'ozone, les produits chimiques et les dommages mécaniques, pendant et après son installation. La gaine ne remplace pas le renforcement interne du câble, mais elle offre un niveau de protection limité mais appréciable. De plus, elle permet de maintenir la forme et la structure du conducteur multibrins, ainsi que la couche de blindage (le cas échéant), minimisant ainsi les interférences avec la compatibilité électromagnétique (CEM) du câble. Ceci est essentiel pour garantir une transmission fiable de l'énergie, du signal ou des données. La gaine joue également un rôle important dans la durabilité des câbles et fils optiques.
Il existe de nombreux types de matériaux de gaine pour câbles ; les matériaux couramment utilisés sont :polyéthylène réticulé (XLPE), polytétrafluoroéthylène (PTFE), éthylène-propylène fluoré (FEP), résine perfluoroalcoxy (PFA), polyuréthane (PUR),polyéthylène (PE), élastomère thermoplastique (TPE) etpolychlorure de vinyle (PVC)Chacune d'elles possède des caractéristiques de performance différentes.
Le choix des matières premières pour le gainage des câbles doit avant tout tenir compte de leur adaptabilité à l'environnement et de la compatibilité avec les connecteurs utilisés. Par exemple, dans les environnements extrêmement froids, un gainage qui conserve sa flexibilité à très basse température peut s'avérer nécessaire. Le choix du matériau de gainage approprié est crucial pour déterminer le câble optique le mieux adapté à chaque application. Il est donc important de bien comprendre les objectifs et les exigences auxquels le câble ou le fil optique doit répondre.
Chlorure de polyvinyle (PVC)Ce matériau est couramment utilisé pour le gainage des câbles. Il est composé de résine à base de polychlorure de vinyle, à laquelle on ajoute, par mélange, malaxage et extrusion, un stabilisant, un plastifiant, des charges inorganiques comme le carbonate de calcium, des additifs et des lubrifiants. Il possède de bonnes propriétés physiques, mécaniques et électriques, ainsi qu'une bonne résistance aux intempéries et une bonne stabilité chimique. Ses performances peuvent être améliorées par l'ajout de divers additifs, tels que des retardateurs de flamme ou des agents thermorésistants.
La méthode de production des gaines de câbles en PVC consiste à introduire des particules de PVC dans l'extrudeuse et à les extruder sous haute température et pression pour former une gaine de câble tubulaire.
Les avantages du gainage de câbles en PVC résident dans son faible coût, sa facilité de mise en œuvre et d'installation, ainsi que dans sa large gamme d'applications. Il est fréquemment utilisé dans les câbles basse tension, les câbles de communication, les câbles de construction et d'autres domaines. Cependant, sa résistance aux hautes températures, au froid et aux UV, entre autres propriétés, est relativement faible. De plus, il contient des substances nocives pour l'environnement et la santé humaine, et son utilisation pose de nombreux problèmes dans des environnements spécifiques. Face à la prise de conscience environnementale croissante et à l'amélioration des exigences en matière de performances des matériaux, les exigences relatives au PVC sont de plus en plus élevées. C'est pourquoi, dans certains secteurs particuliers, tels que l'aéronautique, l'aérospatiale et le nucléaire, le gainage de câbles en PVC est utilisé avec précaution.
Polyéthylène (PE)Le polyéthylène (PE) est un matériau couramment utilisé pour le gainage des câbles. Il possède de bonnes propriétés mécaniques et une bonne stabilité chimique, ainsi qu'une bonne résistance à la chaleur, au froid et aux intempéries. On peut améliorer les gaines de câbles en PE en y ajoutant des additifs, tels que des antioxydants et des absorbeurs d'UV.
La méthode de production de la gaine de câble en PE est similaire à celle du PVC : des particules de PE sont ajoutées à l’extrudeuse et extrudées sous haute température et pression pour former une gaine de câble tubulaire.
La gaine de câble en polyéthylène (PE) présente l'avantage d'une bonne résistance au vieillissement environnemental et aux UV, tout en étant relativement bon marché. Elle est largement utilisée dans les câbles optiques, basse tension, de communication, miniers et autres. Le polyéthylène réticulé (XLPE) est un matériau de gaine de câble aux propriétés électriques et mécaniques élevées. Il est produit par réticulation de polyéthylène à haute température. La réaction de réticulation confère au polyéthylène une structure tridimensionnelle, lui assurant une résistance mécanique et thermique élevée. La gaine de câble en XLPE est largement utilisée dans le domaine des câbles haute tension, tels que les lignes de transport et les sous-stations. Elle possède d'excellentes propriétés électriques, une résistance mécanique et une stabilité chimique remarquables, ainsi qu'une excellente résistance à la chaleur et aux intempéries.
Polyuréthane (PUR)Le terme « polyuréthane » désigne un groupe de plastiques développés à la fin des années 1930. Il est produit par un procédé chimique appelé polymérisation par addition. La matière première est généralement le pétrole, mais des matières végétales telles que les pommes de terre, le maïs ou les betteraves sucrières peuvent également être utilisées. Le polyuréthane est un matériau couramment utilisé pour le gainage des câbles. C'est un élastomère présentant une excellente résistance à l'usure, au vieillissement, aux huiles, aux acides et aux bases, tout en possédant une bonne résistance mécanique et de bonnes propriétés de récupération élastique. Les propriétés du gainage de câble en polyuréthane peuvent être améliorées par l'ajout de différents additifs, tels que des retardateurs de flamme, des agents résistants aux hautes températures, etc.
Le procédé de fabrication des gaines de câbles en polyuréthane (PUR) consiste à introduire des particules de PUR dans une extrudeuse, puis à les extruder sous haute température et pression afin de former une gaine tubulaire. Le polyuréthane possède d'excellentes propriétés mécaniques.
Le PUR présente une excellente résistance à l'usure, aux coupures et à la déchirure, et conserve une grande flexibilité même à basse température. Ces propriétés le rendent particulièrement adapté aux applications exigeant des mouvements dynamiques et des contraintes de flexion, comme les chaînes de remorquage. En robotique, les câbles gainés de PUR supportent sans problème des millions de cycles de flexion ou de fortes forces de torsion. Le PUR offre également une forte résistance aux huiles, aux solvants et aux rayons ultraviolets. De plus, selon sa composition, il est sans halogène et ignifugé, des critères essentiels pour les câbles certifiés UL et utilisés aux États-Unis. Les câbles en PUR sont couramment utilisés dans la construction de machines et d'usines, l'automatisation industrielle et l'industrie automobile.
Bien que la gaine de câble PUR possède de bonnes propriétés physiques, mécaniques et chimiques, son prix est relativement élevé et elle ne convient pas aux applications de production de masse à faible coût.
Élastomère thermoplastique de polyuréthane (TPU)Le TPU est un matériau couramment utilisé pour le gainage des câbles. Contrairement à l'élastomère de polyuréthane (PUR), le TPU est un matériau thermoplastique présentant une bonne aptitude à la mise en œuvre et une bonne plasticité.
La gaine de câble en TPU présente une bonne résistance à l'usure, à l'huile, aux acides et aux alcalis, ainsi qu'aux intempéries. Elle possède également une bonne résistance mécanique et une bonne élasticité, ce qui lui permet de s'adapter à des environnements de mouvements mécaniques complexes et de vibrations.
La gaine de câble en TPU est fabriquée en ajoutant des particules de TPU dans une extrudeuse et en les extrudant sous haute température et pression pour former une gaine de câble tubulaire.
Le gainage de câbles en TPU est largement utilisé dans l'automatisation industrielle, les machines-outils, les systèmes de commande de mouvement, la robotique et d'autres domaines, ainsi que dans l'automobile, la construction navale et d'autres secteurs. Il présente une bonne résistance à l'usure et une excellente élasticité, protège efficacement les câbles et offre une résistance remarquable aux hautes et basses températures.
Comparée au PUR, la gaine en TPU offre l'avantage d'une bonne aptitude à la mise en œuvre et d'une grande plasticité, ce qui permet de s'adapter à un plus grand nombre de dimensions et de formes de câbles. Cependant, son prix relativement élevé la rend inadaptée aux productions de masse à bas coût.
caoutchouc silicone (PU)Le polyuréthane (PU) est un matériau couramment utilisé pour le gainage des câbles. C'est un polymère organique dont la chaîne principale est composée d'atomes de silicium et d'oxygène alternés, l'atome de silicium étant généralement lié à deux groupes organiques. Le caoutchouc de silicone ordinaire est principalement composé de chaînes de silicone contenant des groupes méthyle et une faible quantité de vinyle. L'introduction de groupes phényle améliore la résistance aux hautes et basses températures du caoutchouc de silicone, tandis que l'introduction de groupes trifluoropropyle et cyanure améliore sa résistance à la température et aux huiles. Le PU présente une bonne résistance aux hautes températures, au froid et à l'oxydation, ainsi qu'une bonne souplesse et une bonne élasticité. Les performances du gainage de câble en caoutchouc de silicone peuvent être améliorées par l'ajout de différents additifs, tels que des agents anti-usure et des agents oléofuges.
Le procédé de fabrication des gaines de câbles en caoutchouc silicone consiste à introduire un mélange de caoutchouc silicone dans une extrudeuse, puis à l'extruder sous haute température et haute pression afin de former une gaine tubulaire. Ces gaines sont largement utilisées dans des secteurs exigeant une résistance élevée aux températures, aux pressions et aux intempéries, tels que l'aérospatiale, le nucléaire, la pétrochimie, la défense et d'autres domaines.
Il présente une bonne résistance aux hautes températures et à l'oxydation, peut fonctionner de manière stable dans des environnements à haute température, haute pression et forte corrosion, mais possède également une bonne résistance mécanique et une bonne capacité de récupération élastique, et peut s'adapter à des environnements de mouvements mécaniques complexes et de vibrations.
Comparée à d'autres matériaux de gainage de câbles, la gaine en caoutchouc silicone offre une meilleure résistance à la température et à l'oxydation, ainsi qu'une bonne souplesse et une excellente élasticité, la rendant adaptée aux environnements de travail complexes. Cependant, son prix relativement élevé la rend inadaptée à la production de masse à bas coût.
Polytétrafluoroéthylène (PTFE)Le polytétrafluoroéthylène (PTFE), également connu sous le nom de polytétrafluoroéthylène, est un matériau couramment utilisé pour le gainage des câbles. Ce polymère présente une excellente résistance à la corrosion, aux hautes températures et aux produits chimiques, et fonctionne de manière stable dans des environnements à températures et pressions extrêmes, ainsi que dans des conditions fortement corrosives. De plus, les plastiques fluorés possèdent de bonnes propriétés ignifuges et une bonne résistance à l'usure.
La méthode de production de la gaine de câble en plastique fluoré consiste à ajouter des particules de plastique fluoré à l'extrudeuse et à les extruder sous haute température et pression pour former une gaine de câble tubulaire.
La gaine de câble en plastique fluoré est largement utilisée dans l'aérospatiale, le nucléaire, la pétrochimie et d'autres secteurs de pointe, ainsi que dans les semi-conducteurs, les communications optiques et d'autres domaines. Elle présente une excellente résistance à la corrosion et aux hautes températures, et peut fonctionner de manière stable et durable dans des environnements à haute température, haute pression et fortement corrosifs. De plus, sa bonne résistance mécanique et son élasticité lui permettent de s'adapter à des environnements soumis à des mouvements mécaniques complexes et à des vibrations.
Comparée à d'autres matériaux de gainage de câbles, la gaine en plastique fluoré offre une meilleure résistance à la corrosion et aux hautes températures, la rendant adaptée aux environnements de travail extrêmes. Cependant, son prix relativement élevé la rend inadaptée à une production de masse à bas coût.
Date de publication : 14 octobre 2024