Que sont les plastiques résistants à la chaleur ?

Les plastiques sont utilisés dans pratiquement tous les marchés en raison de leur facilité de fabrication, de leur faible coût et de leur grande variété de constructions. Outre les plastiques de base classiques, il existe une catégorie de plastiques sophistiqués résistants à la chaleur.plastiquesIls peuvent résister à des températures qui ne le permettent pas. Ces plastiques sont utilisés dans des applications complexes où une combinaison de résistance à la chaleur, de résistance mécanique et de résistance aux chocs est essentielle. Cet article explique ce que sont les plastiques thermorésistants et pourquoi ils sont si avantageux.

Qu'est-ce que le plastique résistant à la chaleur ?

Un plastique thermorésistant est généralement un plastique dont la température d'utilisation continue est supérieure à 150 °C (302 °F) ou qui résiste à une exposition temporaire à 250 °C (482 °F) ou plus. Autrement dit, le produit peut supporter des opérations à plus de 150 °C et de courtes périodes à 250 °C ou plus. Outre leur résistance à la chaleur, ces plastiques présentent généralement des propriétés mécaniques exceptionnelles, souvent comparables à celles des métaux. Les plastiques thermorésistants peuvent être des thermoplastiques, des thermodurcissables ou des photopolymères.

Les plastiques sont constitués de longues chaînes moléculaires. Lorsqu'ils sont chauffés, les liaisons entre ces chaînes sont rompues, ce qui entraîne la décongélation du produit. Les plastiques à basse température de fusion sont généralement composés de cycles aliphatiques, tandis que les plastiques à haute température sont composés de cycles odorants. Dans le cas des cycles odorants, deux liaisons chimiques doivent être rompues (contrairement à la liaison unique des cycles aliphatiques) avant que la structure ne se brise. Il est donc plus difficile de faire fondre ces produits.

Outre la composition chimique sous-jacente, la résistance à la chaleur des plastiques peut être améliorée grâce à des ingrédients. Parmi les additifs les plus courants pour améliorer la résistance à la chaleur figure la fibre de verre. Ces fibres présentent également l'avantage d'accroître l'étanchéité globale et la résistance du matériau.

Il existe différentes techniques pour déterminer la résistance à la chaleur d'un plastique. Les plus importantes sont listées ci-dessous :

• Niveau de température de fléchissement sous chaleur (HDT) – Il s'agit de la température à laquelle le plastique se déformera sous un lot prédéfini. Cette mesure ne tient pas compte des effets à long terme potentiels sur le produit si cette température est maintenue pendant une période prolongée.
• Température de changement de température (Tg) – Dans le cas d’un plastique amorphe, la Tg décrit la température à laquelle le matériau devient caoutchouteux ou visqueux.
• Température d'utilisation continue (CUT) – Spécifie la température optimale à laquelle le plastique peut être utilisé en permanence sans destruction substantielle de ses propriétés mécaniques pendant la durée de vie de la pièce.

Pourquoi utiliser des plastiques résistants à la chaleur ?

Les plastiques sont largement utilisés. Cependant, pourquoi les utiliser pour des applications à haute température alors que les aciers offrent souvent les mêmes performances sur des plages de températures bien plus larges ? Voici quelques raisons :

1. Poids réduit – Les plastiques sont plus légers que les métaux. Ils sont donc parfaits pour les applications des marchés automobile et aérospatial qui nécessitent des éléments légers pour améliorer l'efficacité générale.
2. Résistance à la rouille – Certains plastiques présentent une résistance à la rouille bien supérieure à celle des aciers lorsqu'ils sont exposés à une grande variété de produits chimiques. Cela peut être essentiel pour les applications impliquant à la fois des températures élevées et des atmosphères difficiles, comme celles de l'industrie chimique.
3. Flexibilité de fabrication – Les composants en plastique peuvent être fabriqués grâce à des technologies de production à grande échelle comme le moulage par injection. Cela permet d'obtenir des pièces moins coûteuses à l'unité que leurs homologues métalliques usinées par CNC. L'impression 3D permet également de réaliser des agencements complexes et une plus grande flexibilité de conception que l'usinage CNC.
4. Isolant – Les plastiques peuvent servir à la fois d'isolants thermiques et électriques. Ils sont donc idéaux lorsque la conductivité électrique risque d'endommager les appareils électroniques sensibles ou lorsque la chaleur peut nuire au fonctionnement des composants.

Types de plastiques résistants aux hautes températures

Il existe deux grandes familles de thermoplastiques : les plastiques amorphes et les plastiques semi-cristallins. Les plastiques thermorésistants appartiennent à chacun de ces groupes, comme indiqué au point 1 ci-dessous. La principale différence entre ces deux groupes réside dans leur point de fusion. Un produit amorphe n'a pas de point de fusion précis, mais se ramollit lentement avec la température. Un matériau semi-cristallin, en revanche, a un point de fusion extrêmement précis.

Vous trouverez ci-dessous quelques produits proposés parDTGAppelez un agent DTG si vous avez besoin d'un produit détaillé qui n'est pas mentionné ici.

Polyétherimide (PEI).

Ce matériau, communément appelé Ultem, est un plastique amorphe aux propriétés thermiques et mécaniques exceptionnelles. Il est également ignifuge, même sans aucun ingrédient. Cependant, une résistance particulière à la flamme doit être vérifiée sur la fiche technique du produit. DTG propose deux qualités de plastiques Ultem pour l'impression 3D.

Polyamide (PA).

Le polyamide, également connu sous le nom commercial de nylon, possède d'excellentes propriétés de résistance à la chaleur, notamment lorsqu'il est intégré à des matériaux et des charges. De plus, le nylon est extrêmement résistant à l'abrasion. DTG propose une variété de nylons thermorésistants avec différents matériaux de charge, comme indiqué ci-dessous.

Photopolymères.

Les photopolymères sont des plastiques spécifiques qui se polymérisent uniquement sous l'effet d'une source d'énergie extérieure, comme la lumière UV ou un mécanisme optique spécifique. Ces matériaux permettent de produire des pièces imprimées de haute qualité aux géométries complexes, impossibles à réaliser avec d'autres technologies de fabrication. Dans la catégorie des photopolymères, DTG propose deux plastiques résistants à la chaleur.