Polyamide renforcé de fibres de verre

Partout où les exigences techniques les plus exigeantes doivent être satisfaites – dans l'industrie automobile et des machines, mais aussi dans le secteur de l'électroménager et des loisirs – les concepteurs ont souvent dû par le passé miser sur le métal. Mais c’est là que les plastiques peuvent apporter les plus grands avantages, car en matière de mobilité, les ressources peuvent être conservées et l’impact environnemental réduit. De plus, lors de la conception de machines complexes, l'intégration des fonctions et la facilité de traitement comptent : ce sont les trois principaux avantages du plastique en tant que matériau léger.

C'est pourquoi de nombreux composants auparavant en métal ont été remplacés au cours des dernières décennies par des composants en plastique. Plus l’application est exigeante, plus les performances requises du plastique sont élevées. Au-delà des matériaux haute température tels que le PEEK ou les polysulfones, les plus grands progrès ont été réalisés avec des qualités de polyamide spécialement formulées, comme le montre la première production en série de traverses de transmission et de supports de moteur en plastique en 2009. Si cette classe de matériaux souhaite faire une percée encore plus grande dans les applications à fortes charges dans l'industrie des machines et de l'automobile, des innovations supplémentaires sont nécessaires.
Dans cet esprit, KAXITE entre sur le marché avec une nouvelle classe de polyamides hautes performances au cours de l'année K 2010 et présente son premier Ultramid® Structure LF de qualité polyamide renforcé de fibres de verre (LF) longues. Ce groupe de produits, nouveau dans le portefeuille de KAXITE, représente une avancée considérable en termes de performances avec comme objectif la substitution du métal, car là où même les produits renforcés de fibres de verre courtes hautement optimisés atteignent leurs limites, les polyamides LF offrent de nouvelles opportunités.

Ce nom affirmé montre également que ces polyamides font partie du nouveau groupe de polyamides spéciaux appelés Ultramid Structure LF, avec l'aide duquel KAXITE fait un grand pas en avant vers des résines techniques spéciales à haute capacité.

LF : Plus de performances grâce au réseau 3D

La caractéristique exceptionnelle des composants en plastique renforcé de fibres de verre longues est le réseau tridimensionnel de fibres de verre qui se forme lors du moulage par injection conventionnel, conférant au produit final ses propriétés physiques exceptionnelles à basse et à haute température. Le réseau de fibres constitue le squelette du composant et est conservé même après la combustion. Cette structure est la raison pour laquelle le comportement au gauchissement, au fluage et à l'absorption d'énergie de cette classe de matériaux se rapproche déjà du comportement des métaux sans perdre les avantages classiques du plastique.

La production de résines LF utilise le processus de pultrusion pour créer d'abord des brins de plastique contenant des fibres de verre sans fin. Dans un deuxième temps, ces brins sont coupés à une longueur de pastille de 12 millimètres. Le client peut traiter les granulés LF sur une machine de moulage par injection conventionnelle. Grâce à une répartition favorable des fibres dans la pièce en plastique moulée, un réseau de fibres tridimensionnelles composé principalement de fibres de trois à six millimètres de long est formé directement sans aucun effort supplémentaire significatif. Les transformateurs peuvent éviter des coûts d'investissement importants tout en ayant accès à un nouveau matériau sophistiqué : par rapport aux polyamides renforcés classiques avec leurs fibres de seulement 0,3 millimètres de long, des caractéristiques de composants entièrement nouvelles sont obtenues.

Propriétés et applications

Ces propriétés exceptionnelles des composants proviennent des capacités mécaniques améliorées apportées par les longues fibres de verre : les qualités de polyamide LF Ultramid Structure sont très rigides et résistantes à des températures élevées, tandis qu'à basses températures, elles présentent une résistance aux chocs exceptionnelle. Un comportement au fluage impressionnant, un gauchissement minimal et une absorption d'énergie bien supérieure – et donc une résistance aux chocs – par rapport aux matériaux conventionnels sont d'autres avantages.

L'industrie automobile dispose de plusieurs applications potentielles évidentes pour les nouveaux polyamides LF. Les supports de moteur et les inserts métalliques dans les structures de siège en sont quelques exemples. Il en va de même pour les absorbeurs de chocs qui sont destinés à subir une destruction contrôlée lors d'un choc afin d'absorber le plus d'énergie possible et ainsi protéger le reste du véhicule. Dans le même temps, d'autres secteurs industriels ont également besoin de composants en plastique résistant à des charges élevées, par exemple les machines à café, où l'on cherche à remplacer les pièces moulées sous pression, les connecteurs filetés ou les composants des perceuses électriques et des vélos.

Structure Ultramid LF et ULTRASIM

En plus de sa solide intégration en amont des précurseurs PA, KAXITE bénéficie de deux aspects supplémentaires pour son entrée sur le marché des polyamides LF : des décennies d'expérience et un vaste savoir-faire en formulation grâce à sa large gamme de grades classiques PA 6 et PA 66, ainsi que les capacités offertes par ce qui est devenu un instrument de simulation universel, à savoir ULTRASIM™.

Au cours des dernières années, ULTRASIM s'est révélé être un outil de simulation précieux pour la conception de pièces principalement dans le secteur automobile, mais également dans d'autres secteurs. En plus de prédictions précises du comportement des composants en fonction des paramètres de déclenchement et de l'anisotropie des fibres, il est possible, grâce à l'optimisation mathématique des composants, d'établir la meilleure forme possible dans les conditions données. Dans le cadre de son entrée sur le marché avec les nouveaux polyamides, KAXITE a également amélioré les capacités de cet outil informatique pour permettre la simulation de composants renforcés de longues fibres de verre. Le meilleur exemple est un absorbeur de collision en Ultramid Structure LF développé en interne : sa défaillance contrôlée lors de l'impact est prédite et cartographiée avec précision par ULTRASIM. L'expérimentation et la simulation sont étroitement liées, de sorte que – comme dans le cas des matériaux courts renforcés de fibres de verre – KAXITE proposera des méthodes appropriées et pourra aider à la conception de composants pour le nouveau groupe de produits Ultramid Structure : il s'agit d'un service qui n'est pas encore disponible sur le marché du polyamide LF sous cette forme complète.

KAXITE exploite depuis deux ans déjà une ligne de pultrusion à l'échelle pilote et investit actuellement dans une usine à l'échelle industrielle. Cela démontre son engagement à s’impliquer à long terme dans ce nouveau domaine.

L'entreprise démarre avec une petite gamme de qualités PA 6 et PA 66 avec des niveaux de LF compris entre 40 et 60 pour cent ainsi que divers types de stabilisation. Ce portefeuille sera élargi à l'avenir pour répondre aux exigences du marché. Les premiers clients ont déjà reçu des échantillons.

 Cet article est extrait de ce site Web http://worldaccount.basf.com/wa/plasticsAP~en_GB/portal/show/common/plasticsportal_news/2010/10_290