Plastique modifié

Matériaux fibrés et composites

La nature des propriétés d’un plastique peut être changée de façon sélective par l’ajout d’additifs ou de charges (plastique renforcé), destinés à créer des caractéristiques spécifiques. Les matériaux plastiques résultants traduisent l’amélioration significative des différentes caractéristiques thermiques, mécaniques, électriques, optiques ou autres, caractéristiques bien supérieures à celles des polymères de base non-modifiés. Les charges et les additifs les plus courants (en dehors des colorants) sont les fibres de renfort, les stabilisateurs et les additifs réducteurs de frottement.

Fibres de renfort

Dans les polymères chargés en fibres, ces fameuses fibres de renfort déterminent les propriétés matérielles du plastique technique. La résistance mécanique des fibres est bien supérieure à celle des matériaux de la matrice (également régulièrement supérieure à la résistance à la traction des métaux). La densité des fibres les plus utilisées est en outre inférieure à celle de l’aluminium, ce qui autorise une plus grande liberté dans la conception de pièces pour un résultat plus léger. Les fibres de carbone et en aramide sont régulièrement utilisées dans les plastiques techniques. Du point de vue du concepteur, ce sont les caractéristiques mécaniques d'un matériau qui sont particulièrement importantes.

Plastique chargé en verre

Les fibres de verre sont les plus utilisées comme renfort dans les polymères fibrés. Comparés aux polymères de base, les matériaux chargés en verre offrent des propriétés mécanique nettement améliorées comme une plus grande rigidité ou résistance, pouvant également présenter une meilleure dureté de surface.

Plastique renforcé en carbone

Les polymères renforcés en fibres de carbone sont légers et extrêmement résistants.

Plus onéreux, ils sont surtout mis en oeuvre dans le cadre d'un rapport résistance-poids et d'une rigidité élevés. Ces modifications sont fréquentes dans les domaines du spatial, de l'automobile et dans de nombreuses applications techniques.

Fibres d’aramide

Les fibres d’aramide sont une classe de fibres résistantes à la chaleur, avec une bonne résistance mécanique. Elles sont utilisées dans des applications nécessitant des performances extrêmes en termes de résistance au choc, d’amortissement et de résistance à l’abrasion. Bien entendu, le plastique résultant est toujours aussi léger.

Autres charges

Il existe bien d'autres possibilités de charges diverses et variées comme de la craie, du talc ou en core des billes de verres évidées.Elles n’offrent que très peu d'améliorations techniques et sont principalement destinées à réduire les coûts ou le poids.

Ensinger propose également d'autres possibilités de charges innovantes comme la céramique qui offre de meilleures propriétés physiques et caractéristiques d’usinage.



Charges réducteurs de frottement et d’abrasion

En parallèle du fameux PTFE (Teflon ®) très "glissant", les matériaux traditionnels à faible coefficient de frottement (PA et POM) sont souvent utilisés dans leur état naturel grâce à leurs bonne propriétés de frottement dynamique. Il est évidemment possible d’améliorer les propriétés de tout matériau, comme les PA et POM, en termes de frottement et de propriétés de résistance à l’usure, en utilisant divers additifs qui peuvent être apportés dans la matrice. Les quatre types d’additifs les plus courants sont énumérés ci-dessous :

Graphite

Le graphite est du carbone pur qui, lorsqu’il est ajouté sous forme de poudre, garantit un effet lubrifiant très important. En incorporant uniformément le graphite à un plastique, le coefficient de frottement peut être fortement réduit, et plus encore en environnement humide.

Polyéthylène

L’ajout de polyéthylène a un effet similaire à celui obtenu avec du PTFE. Les propriétés de glissement sont améliorées, mais pas autant qu'avec le PTFE. 

Sulfure de molybdène

Le sulfure de molybdène est surtout utilisées comme agent de nucléation et forme un structure cristalline fine, même lorsqu’il est ajouté en petites quantités. Ayant ainsi une cristallinité plus élevée, les plastiques acquièrent une plus grande résistance à l’abrasion, et un coefficient de frottement réduit. Ensinger peut également proposer des composés spéciaux qui combinent des additifs à faible coefficient de frottement : la famille de matériaux PVX d’Ensinger, contenant du PTFE, du graphite et des fibres de carbone, à 10% chacun. La combinaison du PTFE avec du graphite confère au matériau d’excellentes propriétés de frottement dynamique, alors que l’ajout des fibres de carbone amène une plus grande résistance mécanique et résistance à l’abrasion. Ces matériaux disposent également de très bonnes propriétés lors d'un fonctionnement à sec et sous charge lourde.

Polytétrafluoroéthylène

Le PTFE est un fluoroplastique résistant à haute température présentant également un comportement anti-adhésif bien connu de tous. Soumis à une contrainte de compression, le plastique chargé en PTFE forme une couche mince de polymère sur les surfaces de contact correspondantes. Ce phénomène permet d’obtenir un très faible coefficient de frottement. Avec un dosage adaptée, il est également possible de réduire ou enlever ce qu’on appelle l’effet stick-slip.

Matériau composite

Au sein de la famille TECATEC, Ensinger propose un matériau composite PEEK. TECATEC offre une résistance mécanique et une stabilité dimensionnelle à la chaleur extrêmes grâce au tissu de carbone lié sous pression à la base en polymère PEEK. Cette famille présente également une résistance à la vapeur surchauffée et aux produits chimiques, rendant TECATEC idéale pour une utilisation dans les applications de la technologie médicale. TECATEC est disponible avec un contenu de tissu en carbone de 50 ou 60 %. Son procédé spécial de fabrication permet d’obtenir une excellente intégration des fibres à la matrice.