Matériaux haute température

En ce qui concerne la température d’utilisation, chaque polymère possède sa propre fenêtre d’applicabilité sûre. Alors que les basses températures ne posent généralement pas de problème, les températures supérieures à 90 °C sont déjà critiques pour des matériaux comme le PP ou le POM. On peut dire que pour les polymères techniques couramment utilisés (par exemple, PA66 ou PBT), 150 °C représente un seuil critique au-delà duquel l’exposition continue doit être évaluée avec prudence.

L’exposition aux températures élevées doit être examinée attentivement, en déterminant s’il s’agit d’une condition continue ou d’un pic sporadique, si l’humidité environnementale ou d’autres attaques chimiques sont également présentes, etc. Sur la base de ces évaluations, le polymère de base, le renforcement et les stabilisations seront choisis. Remarque : aucune modification du polymère ne peut altérer ses propriétés thermiques fondamentales, telles que la température de fusion ou de transition vitreuse.

Le dépassement de la température de transition vitreuse provoque un ramollissement de la portion amorphe toujours présente dans les polymères, même dans les semi-cristallins. L’exposition continue à des températures élevées peut accélérer les phénomènes de dégradation favorisés par l’oxygène de l’air (thermo-oxydation) ou l’eau (hydrolyse). Les résultats les plus évidents ? Changements de couleur, mauvaise esthétique de surface, fragilisation, perte ou altération d’autres propriétés techniques.

La température de fléchissement sous charge (HDT) ou le point de ramollissement Vicat sont des tests techniques qui fournissent une indication approximative des effets de la température sur les polymères. Cependant, ils peuvent perdre leur signification dans le cas de tests effectués sur des formules plus complexes. Pour une conception plus rigoureuse, il est essentiel de disposer d’informations plus complètes, par exemple, des courbes contrainte-déformation à température ou des indices de température.

Pour décrire la capacité d’un matériau plastique à résister aux effets de la température dans le temps, divers systèmes d’évaluation ont été développés, tels que ceux décrits par la norme IEC60216 ou la norme UL746B. Il s’agit d’indices de température estimés par des processus de conditionnement complexes et utilisés, par exemple, dans le calcul de l’espérance de vie des applications dans les secteurs électrique et électronique. Pour plus de détails, contactez nos techniciens.

La capacité à résister à la température est l’un des principaux paramètres utilisés pour déterminer les utilisations potentielles des polymères. Les matériaux plastiques deviennent plus chers à mesure que leur résistance à la chaleur augmente, mais la progression n’est pas linéaire, et même des performances légèrement meilleures peuvent entraîner une augmentation considérable du coût. Pour cette raison, il est important de ne pas surestimer l’exposition réelle du matériau à la température, ni continue ni en pic.

Grâce à des stabilisations appropriées, il est possible de prévenir et de retarder certains des effets dégradants sur les macromolécules de polymère que la chaleur favorise et accélère. Cependant, il n’est pas possible de modifier les températures caractéristiques du polymère liées à sa nature chimico-physique, à savoir la température de transition vitreuse et la température de fusion.

Il existe plusieurs polymères amorphes conçus pour une utilisation à des températures supérieures à 150 °C : le portefeuille de produits LATI propose PSU, PES et PPSU. Ce sont des matériaux extrêmement fiables, toujours transparents, avec une bonne résistance mécanique et chimique. Cependant, ce sont des matériaux très visqueux à l’état fondu, transparents mais avec des couleurs ambrées variables, qui nécessitent une certaine attention lors de la phase de conception des produits et du moulage.

Les polyamides aromatiques (PPA) et le polysulfure de phénylène (PPS) sont des polymères semi-cristallins généralement conçus pour une utilisation à des températures supérieures à 150 °C. Il existe de nombreux types de PPA et certains types de PPS, mais ils ont tous en commun une excellente résistance chimique et thermique. Les PPA sont mécaniquement très résistants et colorables, le PPS est moins résilient, plus dimensionnellement stable, naturellement de couleur brune et avec une résistance au cheminement inférieure par rapport au PPA.

Les matériaux sophistiqués et coûteux comme le PPA, le PPS, le PPSU et le PEEK nécessitent un respect absolu des températures spécifiées pour le moule et la masse fondue. Une thermostatisation parfaite des moules est essentielle, qui doivent être chauffés comme spécifié dans les fiches techniques respectives en utilisant de l’eau sous pression, de l’huile diathermique ou des résistances électriques lorsque suggéré. Il est également très important de respecter le temps de cycle, en particulier pour les matériaux semi-cristallins, et un temps de refroidissement adéquat avant l’extraction.