Sélection du matériau plastique

Dans le paysage industriel actuel en évolution rapide, les matériaux plastiques sont devenus un composant indispensable en raison de leurs performances supérieures et de leur large gamme d’applications. Ils sont non seulement omniprésents dans la vie quotidienne, mais jouent également un rôle crucial dans de nombreux domaines tels que les industries de haute technologie, les équipements médicaux, la construction automobile, l'aérospatiale et bien au-delà. Avec les progrès continus de la science des matériaux, la variété et les performances des matériaux plastiques ne cessent d’augmenter, ce qui présente aux ingénieurs et aux concepteurs davantage de choix et de défis. Comment sélectionner le matériau plastique le plus approprié parmi la myriade d'options pour une application spécifique est devenu une question complexe mais critique. Cet article vise à fournir un guide complet pour aider les lecteurs à comprendre les propriétés de base des matériaux plastiques, les techniques de traitement, les exigences de performance, et comment ils impactent les performances et le coût du produit final. Nous discuterons des caractéristiques chimiques et physiques de divers matériaux plastiques, analyserons leurs performances dans différentes conditions environnementales et d'application et offrirons des conseils pratiques de sélection. En approfondissant le processus de sélection des matériaux plastiques, nous espérons aider les lecteurs à prendre des décisions éclairées pendant la phase de conception et de développement du produit, garantissant ainsi la fiabilité, la durabilité et l'efficacité économique des produits. Après cette préface, nous embarquerons dans un voyage dans le monde des matériaux plastiques, en explorant leurs secrets et en apprenant à appliquer ces connaissances à la conception pratique de produits. Que vous soyez un ingénieur expérimenté ou un nouveau venu dans le domaine de la science des matériaux, nous espérons que cet article vous fournira des informations et une inspiration précieuses. Commençons ensemble ce voyage pour découvrir les mystères de la sélection des matières plastiques.

Sélection des matières plastiques

À ce jour, plus de dix mille types de résines ont été répertoriés, dont des milliers sont produits industriellement. La sélection des matières plastiques implique de choisir une variété appropriée parmi la vaste gamme de types de résines. À première vue, la multitude de variétés de plastiques disponibles peut Cependant, tous les types de résine n'ont pas été largement appliqués. La sélection des matériaux plastiques auxquels nous faisons référence n'est pas arbitraire mais est filtrée au sein des types de résine couramment utilisés.

Principes de sélection des matériaux plastiques :

I.Adaptabilité des matières plastiques

• Performances comparatives de divers matériaux ;

• Conditions non adaptées à la sélection du plastique ;

• Conditions propices à la sélection des plastiques.

II.Performance des produits en plastique

Conditions d'utilisation des produits en plastique :

a.Contrainte mécanique sur les produits en plastique ;

b. Propriétés électriques des produits en plastique ;

c.Exigences de précision dimensionnelle des produits en plastique ;

d. Exigences de perméabilité des produits en plastique ;

e.Exigences de transparence des produits en plastique ;

f. Exigences d’apparence des produits en plastique.

Environnement d'utilisation des produits en plastique :

a. Température ambiante ;

b. Humidité ambiante ;

c. Contacter les médias ;

d. Lumière, oxygène et rayonnement dans l'environnement.

III. Performances de traitement des plastiques

• Transformabilité des plastiques ;

• Coûts de transformation des plastiques ;

• Déchets générés lors de la transformation du plastique.

IV. Coût des produits en plastique

• Prix des matières premières plastiques ;

• Durée de vie des produits en plastique ;

• Coûts d'entretien des produits en plastique.

Dans le processus de sélection proprement dit, certaines résines ont des propriétés très similaires, ce qui rend le choix difficile. Laquelle choisir est la plus appropriée nécessite un examen à multiples facettes et une pesée répétée avant qu'une décision puisse être prise. Par conséquent, la sélection des matières plastiques est une tâche très complexe. tâche, et il n'y a pas de règles évidentes à suivre. Une chose à noter est que les données de performance des matériaux plastiques citées dans divers livres et publications sont mesurées dans des conditions spécifiques, qui peuvent différer considérablement des conditions de travail réelles.

Étapes de sélection des matériaux :

Face aux dessins de conception d'un produit à développer, la sélection des matériaux doit suivre ces étapes :

• Tout d’abord, déterminez si le produit peut être fabriqué à partir de matières plastiques ;

• Deuxièmement, s'il est déterminé que les matières plastiques peuvent être utilisées pour la fabrication, le choix de la matière plastique devient alors le prochain facteur à prendre en compte.

Sélection de matériaux plastiques basée sur la précision du produit :

Variétés de matières plastiques disponibles de qualité de précision

1 Aucun

2 Aucun

3 PS, ABS, PMMA, PC, PSF, PPO, PF, AF, EP, UP, F4, UHMW, PE Plastiques renforcés à 30 % GF (les plastiques renforcés à 30 % GF ont la plus haute précision)

4 types PA, polyéther chloré, HPVC, etc.

5 POM, PP, PEHD, etc.

6 SPVC, LDPE, LLDPE, etc.

Indicateurs de mesure de la résistance thermique des produits en plastique :

Les indicateurs couramment utilisés sont la température de déflexion thermique, la température de résistance thermique Martin et le point de ramollissement Vicat, la température de déflexion thermique étant la plus couramment utilisée.

Performance de résistance thermique des plastiques courants (non modifiés) :

Température de déflexion thermique du matériau Point de ramollissement Vicat Température de résistance thermique Martin

PEHD 80℃ 120℃ -

PEBD 50℃ 95℃ -

EVA-64 ℃-

PP 102 ℃ 110 ℃ -

PS 85 ℃ 105 ℃ -

PMMA 100℃ 120℃ -

PTFE 260 ℃ 110 ℃ -

ABS 86 ℃ 160 ℃ 75 ℃

PSF 185 ℃ 180 ℃ 150 ℃

POM 98 ℃ 141 ℃ 55 ℃

PC 134℃ 153℃ 112℃

PA6 58℃ 180℃ 48℃

PA66 60℃ 217℃ 50℃

PA1010 55℃ 159℃ 44℃

ANIMAL FAMILIER 70 ℃ - 80 ℃

PBT 66℃ 177℃ 49℃

PPS 240 ℃ - 102 ℃

PPO 172 ℃ - 110 ℃

PI 360 ℃ 300 ℃ -

LCP 315 ℃ - -

Principes de sélection des plastiques résistants à la chaleur :

• Tenez compte du niveau de résistance thermique :

a.Répondez aux exigences de résistance à la chaleur sans choisir une valeur trop élevée, car cela pourrait augmenter les coûts ;

b. Utilisez de préférence des plastiques généraux modifiés. Les plastiques résistants à la chaleur appartiennent principalement à des plastiques spéciaux, qui sont chers ; les plastiques généraux sont relativement moins chers ;

c. Utilisez de préférence des plastiques généraux avec une grande marge de modification de la résistance à la chaleur.

• Tenez compte des facteurs environnementaux liés à la résistance à la chaleur :

a. Résistance thermique instantanée et à long terme ;

b. Résistance à la chaleur sèche et humide ;

c.Résistance à la corrosion moyenne ;

d. Résistance à la chaleur à l'oxygène et sans oxygène ;

E. Résistance thermique chargée et déchargée.

Modification de la résistance thermique des plastiques :

Modification de la résistance thermique remplie :

La plupart des charges minérales inorganiques, à l'exception des matières organiques, peuvent améliorer considérablement la température de résistance à la chaleur des plastiques. Les charges courantes résistantes à la chaleur comprennent : le carbonate de calcium, le talc, la silice, le mica, l'argile calcinée, l'alumine et l'amiante. Plus la taille des particules de plus le remplissage est important, meilleur est l'effet de modification.

• Nano charges :

• PA6 rempli de 5% de nano montmorillonite, la température de déflexion thermique peut être augmentée de 70°C à 150°C ;

• PA6 rempli de 10 % d'écume de mer nano, la température de déflexion thermique peut être augmentée de 70°C à 160°C ;

• PA6 rempli de 5% de mica synthétique, la température de déformation thermique peut être augmentée de 70°C à 145°C.

• Charges conventionnelles :

• PBT rempli de 30 % de talc, la température de déflexion thermique peut être augmentée de 55°C à 150°C ;

• PBT rempli de 30% de mica, la température de déflexion thermique peut être augmentée de 55°C à 162°C.

Modification renforcée de la résistance thermique :

L'amélioration de la résistance thermique des plastiques grâce à la modification du renforcement est encore plus efficace que le remplissage. Les fibres courantes résistantes à la chaleur comprennent principalement : la fibre d'amiante, la fibre de verre, la fibre de carbone, les moustaches et le poly.

• Résine cristalline renforcée de 30% de fibre de verre pour modification de la résistance à la chaleur :

• La température de déformation thermique du PBT est augmentée de 66°C à 210°C ;

• La température de déformation thermique du PET est augmentée de 98°C à 238°C ;

• La température de déformation thermique du PP est augmentée de 102°C à 149°C ;

• La température de déformation thermique du PEHD est augmentée de 49°C à 127°C ;

• La température de déformation thermique du PA6 est augmentée de 70°C à 215°C ;

• La température de déformation thermique du PA66 est augmentée de 71°C à 255°C ;

• La température de déformation thermique du POM est augmentée de 110°C à 163°C ;

• La température de déformation thermique du PEEK est augmentée de 230°C à 310°C.

• Résine amorphe renforcée avec 30% de fibre de verre pour modification de la résistance à la chaleur :

• La température de déformation thermique du PS est augmentée de 93°C à 104°C ;

• La température de déflexion thermique du PC est augmentée de 132°C à 143°C ;

• La température de déflexion thermique de l'AS est augmentée de 90°C à 105°C ;

• La température de déformation thermique de l'ABS est augmentée de 83°C à 110°C ;

• La température de déformation thermique du PSF est augmentée de 174°C à 182°C ;

• La température de déformation thermique du MPPO est augmentée de 130°C à 155°C.

Modification de la résistance thermique du mélange de plastique

Le mélange de plastiques pour améliorer la résistance à la chaleur implique l'incorporation de résines à haute résistance à la chaleur dans des résines à faible résistance à la chaleur, augmentant ainsi leur résistance à la chaleur. Bien que l'amélioration de la résistance à la chaleur ne soit pas aussi significative que celle obtenue en ajoutant des modificateurs de résistance à la chaleur, l'avantage est que cela n’affecte pas de manière significative les propriétés originales du matériau tout en améliorant la résistance à la chaleur.

• ABS/PC : La température de déformation thermique peut être augmentée de 93°C à 125°C ;

• ABS/PSF(20%) : La température de déflexion thermique peut atteindre 115°C ;

• HDPE/PC (20%) : Le point de ramollissement Vicat peut être augmenté de 124°C à 146°C ;

• PP/CaCo3/EP : La température de déflexion thermique peut être augmentée de 102°C à 150°C.

Modification de la résistance thermique de réticulation du plastique

Les plastiques réticulants pour améliorer la résistance à la chaleur sont couramment utilisés dans les tuyaux et câbles résistants à la chaleur.

• HDPE : Après le traitement de réticulation au silane, sa température de déflexion thermique peut être augmentée de 70°C d'origine à 90-110°C ;

• PVC : Après réticulation, sa température de déflexion thermique peut être augmentée de 65°C d'origine à 105°C.

Sélection spécifique de plastiques transparents

I. Utilisation quotidienne de matériaux transparents :

• Film transparent : l'emballage utilise du PE, du PP, du PS, du PVC et du PET, etc., l'agriculture utilise du PE, du PVC et du PET, etc. ;

• Feuilles et panneaux transparents : utilisez du PP, du PVC, du PET, du PMMA et du PC, etc. ;

• Tubes transparents : utilisez du PVC, du PA, etc. ;

• Bouteilles transparentes : utilisez du PVC, du PET, du PP, du PS et du PC, etc.

II.Matériaux de l'équipement d'éclairage :

Principalement utilisé comme abat-jour, PS couramment utilisé, PS modifié, AS, PMMA et PC.

III.Matériaux des instruments optiques :

• Corps de lentilles rigides : utilisent principalement CR-39 et JD ;

• Lentilles de contact : utilisez couramment HEMA.

IV.Matériaux semblables au verre :

• Verre automobile : utilisez couramment du PMMA et du PC ;

• Verre architectural : utilisez couramment du PVF et du PET.

Matériaux d'énergie V.Solar :

PMMA, PC, GF-UP, FEP, PVF et SI couramment utilisés, etc.

VI.Matériaux de fibre optique :

La couche centrale utilise du PMMA ou du PC, et la couche de revêtement est un polymère fluorooléfinique, de type méthacrylate de méthyle fluoré.

Matériel VII.CD :

PC et PMMA couramment utilisés.

VIII.Matériaux d'encapsulation transparents :

PMMA, FEP, EVA, EMA, PVB, etc. durcis en surface.

Sélection de matériaux spécifiques pour différents usages des boîtiers

• Boîtiers TV :

• Petite taille : PP modifié ;

• Taille moyenne : alliages modifiés PP, HIPS, ABS et PVC/ABS ;

• Grande taille : ABS.

• Doublures de porte et doublures intérieures de réfrigérateur :

• Utilisez couramment des panneaux HIPS, des panneaux ABS et des panneaux composites HIPS/ABS ;

• Actuellement, l'ABS est le matériau principal, seuls les réfrigérateurs Haier utilisent du HIPS modifié.

• Machines à laver :

• Les seaux intérieurs et les couvercles utilisent principalement du PP, une petite quantité utilise des alliages PVC/ABS.

• Climatiseurs :

• Utiliser des ABS,AS,PP renforcés.

• Ventilateurs électriques :

• Utilisez ABS, AS, GPPS.

• Aspirateurs :

• Utiliser ABS, HIPS, PP modifié.

• Fer:

• Non résistant à la chaleur : PP modifié ;

• Résistant à la chaleur : ABS, PC, PA, PBT, etc.

• Fours à micro-ondes et cuiseurs à riz :

• Non résistant à la chaleur : PP et ABS modifiés ;

• Résistant à la chaleur : PES, PEEK, PPS, LCP, etc.

• Radios, magnétophones, magnétoscopes :

• Utilisez ABS, HANCHES, etc.

• Téléphones :

• Utiliser de l'ABS, des HIPS, du PP modifié, du PVC/ABS, etc.