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Les plastiques techniques

Aborder la famille des plastiques techniques peut paraître compliqué de prime abord tant cette famille est grande, mais en mécanique générale et de précision, ce sont souvent les mêmes matières qui sont choisies par les usineurs.
Notre objectif dans cet article est de vous donner ici quelques repères pour appréhender facilement cette famille. Nous aborderons les différentes matières plastiques techniques et notamment les thermoplastiques semi-cristallins.

Généralités

On distingue 4 grandes familles de plastiques (ou polymères) :

Le terme générique "Plastique" correspond à un large choix de matières différentes dont les propriétés ne cessent de s’améliorer. On constate que les plastiques remplacent de plus en plus souvent les bronzes, les aciers inoxydables, l’aluminium et les céramiques. Principaux atouts :

A contrario, les plastiques atteignent vite leurs limites dès certaines températures. C’est un élément fondamental qui les caractérise : la température d’utilisation. Ils peuvent vite se déformer : ils manquent de thermo-stabilité. Par rapport aux métaux, les variations dimensionnelles par reprise d’humidité selon la matière choisie et la dilatation thermique sont plus importantes.
Ensuite, les caractéristiques mécaniques restent limitées, donc même à température ambiante on ne pourra pas tout faire en matière plastique.
Enfin, dernier inconvénient mais pas des moindres, en raison de plusieurs facteurs il est très difficile (voire impossible) d'obtenir des pièces de grande précision... Ne mettez donc pas des tolérances au centième sur des pièces plastique usinées, car vous ne les atteindrez pas !

Désignations et noms commerciaux

Les polymères sont désignés par leur structure chimique ; mais comme ces noms peuvent être très long, par souci de simplification on utilise des abréviations (par exemple, PTFE pour Polytétrafluoroéthylène).
Ces abréviations sont parfois suivies d'une ou plusieurs lettres précisant une spécificité de composition ou de mise en forme. Parmi les suffixes les plus courants nous retrouvons :

Certains polymères sont également souvent appelés par des dénominations commerciales, tels que le Plexiglas (PMMA), le téflon (PTFE) ou le nylon (PA6.6) par exemple...

DésignationNom completDénominations commerciales courantes
PA12PolyamideNylon, Ertalon, Tecamid, Tecast, Sustamid, Traidamid, Nylatron
PA4.6
PA6
PA6.6
PA6.6 GF30Polyamide (chargé 30% fibres de verre)
PA6GPolyamide coulé
PCPolycarbonateMakrolon, Lexan
PEEKPolyétheréthercétoneVictrex, Ketron PEEK, Sustapeek, Tecapeek
PEHD 1000Polyéthylène Haute DensitéPolystone , Cestilène, Tivar
PEHD 300
PEHD 500
PEIPolyétherimideUltem
PETPolyéthylène téréphtalateErtalyte, Tecapet, Sustadur
PMMAPolyméthacrylate de méthylePlexiglas, Altuglas, Metacrilat
POM CPolyacétalDelrin, Tecaform, Ertacetal, Sustarin
POM C GF25Polyacétal (chargé Fibres de verre 25%)
POM HPolyacétal
PP HPolypropylèneSimona, Tecafine, Tecapro
PPEPolyphénylène étherNoryl, Ryton, Tecanyl
PPSPolysulfure de phénylèneFortron, Xytron
PTFE couléPolytétrafluoroéthylèneTeflon
PTFE extrudé
PVC extrudéPolychlorure de vinyleSimonak, Komacel, Forex

Propriétés thermiques

Comme évoqué plus haut, les polymères courants peuvent rarement être utilisés au-delà de 120°. C’est un élément fondamental qui les caractérise : selon la température d’utilisation, ils peuvent vite se déformer. Si on dépasse la température d’utilisation préconisée par le producteur, les propriétés physiques de la matière se dégradent, notamment la rigidité. La matière perd en stabilité, se déforme.
Par ailleurs, les plastiques ayant une faible conductivité thermique, la chaleur provoquée par l’usinage peut également conduire à la déformation de la matière. Il appartient donc à l’usineur de prendre connaissance des recommandations d’usinage fournies par les producteurs. L’indicateur de la rigidité d’un plastique est la constante (E) appelée module d’élasticité (ou « module de Young »). Le module d’élasticité diminue lorsque la température s’élève. Ainsi les plastiques perdent leur rigidité lorsque la température augmente.
Toutefois, certaines matières plastiques résistent à de fortes différences de températures sans se dégrader. On les trouve dans la famille des thermoplastiques hautes-performances (PTFE, PEEK et Polyimides) ou des thermodurcissables. Concernant les polyimides, on trouve notamment le Vespel®, produit par la société américaine Du Pont de Nemours, et distribué en France par Dedienne Multiplasturgy Group. Les polyimides (Vespel® ou Sintimid®) non-chargés ou chargés avec du graphite, du MoS2 ou du PTFE, servent notamment dans l’industrie du verre et dans l’industrie aéronautique, là où on recherche une résistance aux températures très basses ou très hautes et une résistance à l’usure par frottement.

Attention : selon le fabricant et le procédé de fabrication, les valeurs indiquées ci-dessous peuvent légèrement varier...

DésignationTempérature fusionTempérature d'utilisationUtilisation à court termeCoefficient de dilatation thermique linéaireConductibilité thermiqueCapacité thermique spécifique
°C°C°C.10-6 K-1W.m-1.K-1kJ / (kg * K)
PA12178-50 à 801401000,31,7
PA4.6295-40 à 135200800,3-
PA6220-40 à 85160900,231,7
PA6.6260-30 à 95170800,231,7
PA6.6 GF30260-20 à 120200500,241,5
PA6G216-40 à 110170800,251,7
PC--40 à 115140700,211,2
PEEK343-60 à 250310500,251,34
PEHD 1000135-250 à 80130150-2300,411,9
PEHD 300135-50 à 80100150-2300,431,9
PEHD 500135-100 à 80100150-2300,41,9
PEI--50 à 170210450,241,1
PET255-20 à 100160600,29-
PMMA--20 à 80-650,171,32
POM C165-50 à 1001401100,311,5
POM C GF25165-20 à 10014030--
POM H175-50 à 901501000,311,5
PP H1650 à 100150120-1900,21,7
PPE--40 à 100110800,231,2
PPS285-20 à 220260---
PTFE coulé--200 à 260-120-1300,21,05
PTFE extrudé--200 à 260-120-1300,21,05
PVC extrudé--15 à 60-60-800,16-

Propriétés physiques et caractéristiques mécaniques

Attention

Attention : les caractéristiques ci-dessous sont données à titre indicatif. Elles peuvent varier en fonction du fabricant, du procédé de fabrication, et surtout en fonction de la température et des conditions d'utilisation.
En cas de doute, votre fournisseur matière pourra vous aiguiller et vous donner plus de précisions selon votre besoin.


DésignationDensitéRésistance mécanique en traction RmAllongement à la ruptureModule d'élasticité en traction (E)DuretéAbsorption d'humidité
g/cm³Mpa%MpaSHORE D%
PA121,02502001800780,8
PA4.61,1895303100843,7
PA61,1480>503200823
PA6.61,1585503300832,8
PA6.6 GF301,3210055000861,7
PA6G1,1575>453400832,5
PC1,265802300820,2
PEEK1,32110204000880,2
PEHD 10000,93>20*>35068063<0,01
PEHD 3000,9523*-80060<0,01
PEHD 5000,9627*>600120062<0,01
PEI1,27110123100860,05
PET1,3990153700-0,25
PMMA1,19766330060-700,3
POM C1,4168303000830,2
POM C GF251,586534500850,15
POM H1,4275303200830,2
PP H0,9126*>50130072<0,1
PPE1,150102400820,05
PPS1,359034150880,02
PTFE coulé2,1625-31300-400-50-65-
PTFE extrudé2,16>20>200-51-60-
PVC extrudé1,4450202700851

* Résistance au fluage




Article rédigé en collaboration avec Frédéric Crespel, spécialiste des métaux et fondateur de aciersspeciaux.fr

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