Plastiques industriels: critères de choix

Comme pour beaucoup d'autres matériaux, lorsque vous recherchez le plastique idéal pour un projet de développement de machine, il est préférable de commencer le processus tôt. Même si vous constatez que certains aspects et exigences changeront au fur et à mesure de l'avancement de votre projet, il est beaucoup plus facile d'adapter les exigences pendant le processus de conception que de tout recommencer une fois que votre projet est déjà bien avancé. L'implication précoce d'un expert en plastique aidera également à éviter les problèmes et les retards inutiles. C'est le meilleur moyen de s'assurer de choisir le bon matériau pour l'usage prévu.

Lorsqu'il s'agit de choisir le plastique idéal, prenez le temps de déterminer les exigences auxquelles il doit répondre et les propriétés spécifiques qu'il doit présenter. Par exemple, cela peut concerner la température, la pression, l'isolation électrique, la conductivité électrique et la résistance chimique. Une fois ces propriétés identifiées, un expert en plastique affinera la sélection. Dans les sections suivantes, nous examinerons certaines de ces propriétés et caractéristiques communes qui sont essentielles à la réussite du processus de sélection des matériaux. Lorsque vous commencez le processus de sélection d'un plastique pour votre projet, 5 facteurs clés doivent être pris en compte : la température, la pression, l'isolation, la qualité du support et de la surface.

La température joue un rôle essentiel dans l'identification des plastiques qui conviennent le mieux à certaines applications. Une fois que les exigences de température dépassent 100 ºC, il y a moins d'options, et pour plus de 300 ºC, le chiffre chute considérablement pour se limiter à 2 plastiques : PI et PBI. Si votre machine est située dans un environnement chaud, il faudra également en tenir compte.

Les thermoplastiques se déforment avec le temps si la pression qui les entoure est trop importante (ce que l'on appelle l'écoulement à froid). Si votre machine repose sur un support en plastique, le poids est déterminant quant au type de plastique nécessaire. Il peut être nécessaire de reconsidérer l'utilisation d'un thermoplastique et de passer à un plastique duroplast à la place. Ce plastique (résine) est chimiquement réticulé et renforcé, ce qui signifie qu'il ne se déforme pas sous la pression.

La pression influence également le choix des pièces en plastique à utiliser à l'intérieur de votre machine car certaines ont des propriétés fragiles et dures. L'idéal serait d'utiliser pour ces composants des plastiques solides, élastiques ou résistants aux chocs, qui ne se cassent pas facilement. 

Il existe 2 propriétés d'isolation. Le premier est l'isolation thermique. Très souvent, le besoin n'est pas de transmettre la chaleur mais de l'isoler – et la plupart des plastiques sont de bons isolants thermiques. Mais il est important de se rappeler que pour atteindre des valeurs d'isolation très faibles, mieux vaut choisir une mousse plastique contenant de l'air car ce sont de bons isolants. Cependant, si de faibles valeurs d'isolation ne sont pas importantes, un plastique solide suffira.

La deuxième propriété d'isolation est l'isolation électrique. Il existe de nombreuses options de plastique pour cette catégorie, mais il est bon d'informer votre fournisseur si le plastique doit être un isolant électrique (ESD) ou un conducteur (ELS). Par exemple, dans les industries électriques et électroniques, le plastique ne doit pas se charger statiquement s'il s'agit d'un isolant électrique et le courant doit toujours être dissipé – et cela peut être contrôlé avec un plastique antistatique. Par ailleurs, si vous avez besoin d'un plastique conducteur d'électricité, vous pouvez y parvenir grâce à des additifs antistatiques et des additifs conducteurs.

Outre l'ingénierie mécanique, le type de plastique choisi peut également être influencé par le médium à utiliser dans la machine. Dans l'industrie chimique par exemple, vous devez vous assurer que le plastique a le bon niveau de résistance. Pour augmenter la résistance chimique, des additifs (appelés charges de renforcement) peuvent être utilisés ou le matériau peut être polymérisé avec un autre plastique pendant la production (appelé copolymère).

Dans l'ingénierie mécanique, pour des machines telles que les rectifieuses, des huiles de refroidissement sont utilisées pour minimiser la chaleur pendant le processus de broyage. Il s'agit généralement d'émulsions huile/eau, qui sont également des préparations chimiques susceptibles d'affecter le plastique. Vous devez donc vous assurer que l'huile de refroidissement sera tolérée. Il en va de même pour les huiles et les graisses lubrifiantes. C'est pourquoi il est important de tenir compte de l'effet de tout médium impliqué lorsque la machine est en marche, car le plastique pourrait se détériorer. 

La qualité de la surface est également un élément important à prendre en compte lors du processus de sélection des matériaux. Par exemple, si vous développez une poinçonneuse, une rectifieuse ou une fraiseuse CNC, vous devez installer une fenêtre pour que les opérateurs puissent garder un œil sur ce qui se passe. La fenêtre peut être facilement endommagée par des matériaux tels que l'huile ou les débris. Pour que la fenêtre reste transparente, il est possible d'obtenir un plastique transparent avec un revêtement dur, dit nano, qui assure que la surface de la fenêtre est protégée contre les rayures. 

Dans le secteur de la construction de machines, on utilise également des plastiques qui doivent être conformes aux normes alimentaires et pharmaceutiques de l'UE/FDA (USP23 Classe VI, NSF 61). De nombreux fabricants de l'industrie des machines produisent également des machines ou des composants individuels qui entrent en contact avec des substances alimentaires et pharmaceutiques (par exemple dans la fabrication de comprimés). Ces matériaux doivent être conformes pour le contact avec de telles substances, ainsi que pour la traçabilité jusqu'au fabricant du polymère. Par exemple, il faut savoir le plus tôt possible que ces pièces en plastique ne doivent pas être traitées avec de l'huile froide CNC. 

L'huile froide peut pénétrer dans les pores du plastique et, par conséquent, le plastique n'est plus adapté au contact avec les aliments. Le client doit donc être informé à un stade précoce que le plastique ne doit être traité qu'à sec – sans réfrigérant – pour garantir la conformité alimentaire. Ici aussi, vous pouvez voir qu'une discussion préalable avec le client est judicieuse afin que le plastique puisse être traité correctement pour l'application prévue.

Aujourd'hui, on n'utilise pratiquement plus de plastiques purs. Presque tous les plastiques fabriqués contiennent des additifs pour améliorer leurs propriétés et ceux-ci présentent un énorme potentiel pour élargir les possibilités d'application d'un plastique. En fait, les additifs déterminent à quoi sert un plastique et ils peuvent être ajoutés pour influencer non seulement l'isolation, mais aussi la température et d'autres propriétés telles que l'isolation électrique/thermique, la résistance chimique, la pression, la résistance mécanique et les propriétés de glissement/abrasion. Cela signifie qu'il existe fréquemment des additifs disponibles qui peuvent transformer les caractéristiques du plastique pour répondre aux besoins de développement de votre machine. 

La plupart de ces additifs sont des composés chimiques et des substances ajoutées au plastique qui assurent :

• Résistance aux UV 
• Résistance chimique
• Isolation thermique
• Conductivité électrique
• Antistatique 
• Dureté accrue
• Transparence
• Absorption du rayonnement neutronique 

Un fournisseur expert s'assurera que ses plastiques sont conformes à toutes les normes pertinentes et produira un plastique répondant aux besoins d'applications spéciales. Il existe une grande variété de normes industrielles, qui fixent des exigences spécifiques en matière de produits et de performances pour chaque secteur et chaque pays. 

Les normes clés pour l'industrie des plastiques, telles que détaillées par la Fédération britannique des plastiques  (BPF), comprennent des normes concernant les additifs, les composites, les propriétés physiques, etc. Les organismes et organisations de normalisation qui ont un impact sur l'industrie des plastiques sont notamment la Plastics Industry Association (PLASTICS), le groupe d'intérêt VDMA Industrie des plastiques et du caoutchouc et les normes internationales de [EN/ISO/TC 61] pour les plastiques [ASTM].

La durabilité et les plastiques peuvent sembler contradictoires, mais le fait est que la plupart des plastiques que l'on trouve aujourd'hui sont recyclables, même s'ils contiennent des additifs. En effet, les additifs n'influencent généralement pas la recyclabilité des plastiques. Même s'ils sont renforcés par des fibres, le recyclage reste possible en principe, bien que l'effet sur le recyclat soit important. 

Le plus grand défi du recyclage des plastiques est de s'assurer qu'ils sont triés correctement. Si, par exemple, un plastique renforcé de fibres est mélangé à un plastique non renforcé, cela affecte le recyclage car les propriétés du plastique ne peuvent être classées et ses qualités mécaniques ne seront plus disponibles. 

L'effort nécessaire pour trier les plastiques est considérable et n'est donc pas (encore) financièrement rentable pour les entreprises. Cette situation est appelée à changer au cours des prochaines années, car des amendes, des réglementations et des incitations financières sont mises en place pour accroître le recours au tri et des incitations pour rendre le recyclage plus rentable pour l'industrie font partie de la stratégie de l'Union européenne.

Au cours du processus de sélection des matériaux pour le développement des machines, votre fournisseur de matières plastiques sera parfaitement au courant des derniers additifs et changements. Il se renseignera sur les propriétés requises et l'application pour laquelle votre machine est développée. Cela permet de limiter le risque de devoir s'adapter à des problèmes imprévus et d'éviter toute erreur coûteuse.

Pour vous assurer de choisir la meilleure solution, faites toujours appel au fournisseur expert le plus tôt possible. Le domaine des plastiques est extrêmement complexe et beaucoup n'ont pas conscience du nombre de types disponibles, ni des possibilités et du potentiel qu'ils représentent. Un fournisseur éprouvé déterminera rapidement vos besoins et recommandera soit la solution exacte, soit une gamme de matériaux appropriés parmi lesquels vous pourrez choisir.