Un article qui vous explique comment est fabriqué un film TPE.

Dans les matériaux TPE segmentés, la perméation se produit principalement à l'état caoutchouteux, dans la phase élastique des segments souples, plutôt qu'à travers la phase rigide. Les propriétés de perméation sont donc liées à la variation de la proportion de segments rigides. En général, la perméabilité à la vapeur d'eau est principalement déterminée par la proportion de segments souples.

Section molle

Les segments souples de polyéther de base utilisés pour les films TPE sont principalement des copolymères PEO et PEG ou PPO/PEO, mais le PTMG est également utilisé.

Les segments de chaîne PPO complets ne sont généralement pas utilisés dans les TPE perméables à la vapeur. On emploie habituellement un mélange de différents segments souples afin d'équilibrer les propriétés physiques : le PEO est plus hydrophile, par exemple, tandis que le PTMG possède d'excellentes propriétés mécaniques et gonfle moins que le PEO. L'augmentation du rapport CH₂/O₂ réduit la compatibilité entre les segments souples et rigides.

Le poids moléculaire des segments de chaîne hydrophiles est du même ordre de grandeur que celui des autres TPE à base de polyéther, c'est-à-dire (600-4000 g/mol).

Les TPE synthétisés à partir de PEO présentent la perméabilité la plus élevée, proche de celle de matériaux hydrophiles bien connus tels que la cellulose et l'alcool polyvinylique. L'utilisation du PEO présente toutefois l'inconvénient d'une surface de film trop collante.

Selon le modèle d'absorption-diffusion, la perméabilité à la vapeur est fonction de la quantité de perméat et du taux de mouvement diffusif.

L'absorption d'eau est fortement corrélée à la teneur en PEO dans la partie souple, ainsi qu'à la masse moléculaire de cette dernière. L'augmentation de la masse moléculaire du segment souple, associée à une meilleure absorption d'eau, serait liée au degré de séparation entre les segments souples et rigides. Les segments souples de faible masse moléculaire confèrent généralement aux films des propriétés physiques robustes. À l'inverse, les segments souples de masse moléculaire plus élevée forment des microrégions de PEO plus marquées, mais les segments rigides, plus fragiles, absorbent alors de grandes quantités d'eau.

L'absorption d'eau augmente généralement de façon exponentielle, ce qui s'explique par la réticulation physique. Ces liaisons déterminent les limites de gonflement de la micro-région hydrophile. À faible teneur en PEO, l'eau absorbée est liée aux segments de la chaîne de PEO ; au-delà d'une certaine teneur en PEO, la quantité d'eau libre augmente.

Section rigide

Le point de fusion des films TPE perméables à la vapeur est principalement déterminé par le type de segment rigide. Une température de fusion élevée est observée lors de procédés à haute température pour assurer la stabilité thermique, tels que le laminage, l'imperméabilisation de textiles et le laminage de films. Le PA12 possède 12 atomes de carbone dans son motif répétitif. La plupart des segments rigides en TPU présentent un point de fusion inférieur ou égal à 175 °C, tandis que certains TPE de type polyester peuvent atteindre 200 °C. Un certain nombre de propriétés physiques importantes, telles que la résistance à la traction et la résistance à l'abrasion, sont également fortement déterminées par le segment rigide. Par exemple, les films combinant des segments rigides en PA12 et en TPU contenant de l'azote sont généralement plus résistants.

Fabrication de films

Les technologies les plus couramment utilisées actuellement pour fabriquer des films respirants sont le coulage en solution et l'extrusion à chaud.

La nature thermoplastique des films TPE permet leur moulage en solution à l'aide de solvants appropriés. Bien que les TPU soient souvent fabriqués avec du MEK ou d'autres solutions, la recherche du solvant idéal pour le PEBA et le PEE reste un sujet d'étude.

Les TPU hydrophiles, par exemple, peuvent être obtenus par coulée de solutions visqueuses. Après évaporation du solvant, on obtient des membranes denses. Le dépôt de solutions dans des membranes poreuses sans solvant peut également être réalisé par séparation de phases contrôlée. Le procédé par solution est généralement plus coûteux que le procédé par extrusion.

L'extrusion à chaud est le meilleur procédé de formation de film.

À l'exception des qualités très souples, la plupart des TPE hydrophiles conviennent à l'extrusion.

Séchage duMatériau TPELe taux d'humidité est crucial, car le matériau a tendance à absorber l'humidité ambiante et une teneur en humidité trop élevée peut entraîner des irrégularités à la surface du film. Le film peut être formé directement à partir de la matière fondue par passage dans la filière ou par soufflage à travers un moule à ouverture circulaire.

La quantité et la vitesse de fusion traversant la filière déterminent l'épaisseur finale du film, et l'élastomère thermoplastique (TPE) doit présenter une résistance à l'état fondu suffisante pour maintenir la traction. Une cristallisation peut se produire en fin de traction afin de réduire les variations d'orientation et les irrégularités des propriétés physiques.

Le film soufflé (Blownfilm) est de loin la méthode la plus économique et la plus efficace.

De par sa nature, le TPE nécessite un équipement spécifique. Des agents de glissement ou anti-adhérence sont souvent ajoutés à la résine pour faciliter sa mise en œuvre, notamment pour les films minces.

Les additifs peuvent parfois avoir un impact négatif sur la perméabilité à la vapeur, car ils agissent au niveau de l'interface d'absorption d'humidité la plus importante à la surface du film. Les films soufflés présentent généralement un avantage par rapport aux films extrudés, car ils permettent un meilleur contrôle des propriétés de transmission de la vapeur. Il est parfois possible d'utiliser un mélange de plusieurs matériaux TPE pour adapter les propriétés du film aux exigences d'une application particulière.