Les systèmes électriques modernes reposent sur des interconnexions entre différents appareils, circuits imprimés et périphériques. Qu'ils transmettent de l'énergie ou des signaux électriques, les câbles constituent l'épine dorsale des connexions filaires et font partie intégrante de tous les systèmes.
Cependant, l'importance des gaines de câbles (la couche extérieure qui entoure et protège les conducteurs internes) est souvent sous-estimée. Choisir le bon matériau de gaine est une décision cruciale lors de la conception et de la fabrication de câbles, notamment en environnements difficiles. Comprendre l'équilibre entre performances mécaniques, résistance environnementale, flexibilité, coût et conformité réglementaire est essentiel pour faire un choix judicieux.
Au cœur de la gaine du câble se trouve un blindage qui protège et assure la durée de vie et la fiabilité du câble intérieur. Cette protection le protège de l'humidité, des produits chimiques, des rayons UV et des contraintes physiques telles que l'abrasion et les chocs.
Les matériaux utilisés pour les gaines de câbles vont des simples plastiques aux polymères avancés, chacun possédant des propriétés uniques pour répondre à des exigences environnementales et mécaniques spécifiques. Le processus de sélection est crucial, car le bon matériau garantit des performances et une protection optimales dans les conditions d'utilisation prévues.
Il n'existe pas de solution universelle pour les gaines de câbles. Le matériau choisi peut varier considérablement selon les spécificités de l'application.
Plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection du matériau de gaine de câble approprié.
1. Conditions environnementales
La résistance chimique est un facteur crucial dans le choix des gaines de câbles, car les câbles peuvent être exposés à des huiles, des solvants, des acides ou des bases, selon leur application. Une gaine de câble bien choisie peut prévenir la dégradation ou la corrosion de ses composants, préservant ainsi l'intégrité du câble tout au long de sa durée de vie. Par exemple, dans les environnements industriels où l'exposition aux produits chimiques est fréquente, il est essentiel de sélectionner des matériaux capables de résister à ces conditions difficiles. Dans ce cas, les produits chimiques spécifiques auxquels le câble sera exposé doivent être évalués, car cela détermine le besoin de matériaux spécialisés, tels que les fluoropolymères, pour obtenir une résistance chimique extrême.
La résistance aux intempéries et au soleil est un autre critère important, notamment pour les câbles utilisés en extérieur. Une exposition prolongée au soleil peut fragiliser les matériaux traditionnels, entraînant leur fragilité et, à terme, leur défaillance. Les matériaux conçus pour résister aux rayons UV garantissent la fonctionnalité et la durabilité du câble, même en plein soleil. Pour de telles applications, les matériaux idéaux sont les thermoplastiques CPE, les thermostats CPE ou les thermostats EPR. D'autres matériaux avancés, comme le polyéthylène réticulé (XLPE), ont été développés pour offrir une résistance améliorée aux UV, garantissant la longévité du câble dans les applications extérieures.
De plus, dans les environnements où le risque d'incendie est préoccupant, choisir une gaine de câble ignifuge ou auto-extinguible peut s'avérer salvateur. Ces matériaux sont conçus pour stopper la propagation des flammes, ajoutant ainsi une couche de sécurité importante dans les applications critiques. Parmi les meilleurs choix en matière d'ignifugation, on peut citerPVCthermoplastiques et thermoplastiques CPE. Ces matériaux peuvent ralentir la propagation des flammes tout en réduisant l'émission de gaz toxiques lors de la combustion.
2. Propriétés mécaniques
La résistance à l'abrasion, la force d'impact et la capacité d'écrasement de la gaine du câble influencent directement la durabilité du polyuréthane. Ceci est particulièrement important dans les applications où le câble traverse des terrains difficiles ou nécessite des manipulations fréquentes. Dans les applications très mobiles, comme la robotique ou les machines dynamiques, le choix d'une gaine de câble aux propriétés mécaniques supérieures permet d'éviter les remplacements et les entretiens fréquents. Les meilleurs matériaux résistants à l'usure pour les gaines sont les thermoplastiques polyuréthane et CPE.
3. Considérations relatives à la température
La plage de températures de fonctionnement du matériau de la gaine d'un câble peut faire la différence entre le succès et l'échec d'un système. Les matériaux qui ne supportent pas la plage de températures de fonctionnement de leur environnement prévu peuvent devenir cassants par temps froid ou se dégrader lorsqu'ils sont exposés à des températures élevées. Cette dégradation peut compromettre l'intégrité du câble et provoquer une défaillance de l'isolation électrique, entraînant des perturbations opérationnelles ou des risques pour la sécurité.
Bien que de nombreux câbles standards puissent supporter des températures allant jusqu'à 105 °C, les applications PVC spécialisées peuvent nécessiter des températures plus élevées. Pour des secteurs comme le pétrole et le gaz, des applications spécifiques nécessitent des matériaux, tels que la série SJS d'ITT Cannon, capables de supporter des températures allant jusqu'à 200 °C. Pour ces températures élevées, divers matériaux peuvent être envisagés, notamment le PVC pour la face thermoplastique et le CPE, l'EPR ou le CPR pour la face thermostatique. Les matériaux adaptés à ces environnements peuvent supporter des températures élevées et résister au vieillissement thermique, garantissant ainsi la performance du câble dans le temps.
Tenez compte des environnements à haute température, comme les plateformes de forage terrestres. Dans ces environnements à haute pression et haute température, il est nécessaire de choisir un matériau de gaine de câble capable de résister à des températures extrêmes sans se dégrader ni se rompre. En fin de compte, le choix du matériau de gaine de câble approprié peut garantir des opérations sûres et fiables tout en prolongeant la durée de vie de l'équipement.
4. Le besoin de flexibilité
Certaines applications exigent que les câbles restent flexibles malgré des mouvements de flexion et de torsion répétés. Cette exigence de flexibilité ne réduit pas l'exigence de durabilité ; les matériaux doivent donc être soigneusement sélectionnés pour équilibrer efficacement ces deux exigences. Dans ces cas, des matériaux tels que les élastomères thermoplastiques (TPE) ou le polyuréthane (PUR) sont privilégiés pour leur élasticité et leur résilience.
Les câbles utilisés en automatisation industrielle, par exemple, doivent être extrêmement flexibles pour s'adapter aux mouvements des machines telles que les robots. Les robots maillés utilisés pour des tâches telles que la prise et le placement de pièces illustrent parfaitement ce besoin. Leur conception permet une grande amplitude de mouvement, soumettant les câbles à une contrainte constante, ce qui nécessite l'utilisation de matériaux résistants à la flexion et à la torsion sans compromettre les performances.
Après avoir pris en compte les conditions environnementales, les propriétés mécaniques, la température et les besoins de flexibilité, il est important de noter que le diamètre extérieur du câble varie selon le matériau. Pour garantir le respect de l'environnement, le diamètre du câble doit rester dans les limites d'étanchéité de la coque arrière ou du connecteur.
Date de publication : 12 août 2024