Des fibres de verre pour doper un polyamide

Dans le passé qu’il s’agisse des industriels de l’automobile, de la machinerie industrielle, de l’électroménager ou des produits de loisirs, tous avaient tendance à privilégier le métal alors que bien souvent les matières plastiques s’y révèlent les plus adaptées. Ultralégers, les thermoplastiques présentent trois atouts majeurs. Dans le domaine de la mobilité, ils permettent des gains de poids et donc une réduction de l’impact sur l’environnement et les ressources naturelles. Dans le domaine de la construction de machines industrielles complexes, ils offrent une intégration de fonctions et une liberté de formes.

C’est ce qui explique la perte de vitesse du marché du métal, de plus en plus souvent remplacé par les matières plastiques dans la fabrication de pièces d’assemblage. La sophistication des applications exige des matières plastiques qu’elles soient de plus en plus performantes. Sans tenir compte des thermoplastqiues hautes températures comme le PEEK ou le polysulfone, les meilleures avancées ont été réalisées sur les polyamides créés pour des usages spécifiques dans l’automobile comme l’ont démontré les premiers essais en série, réalisés en 2009, sur les traverses de boîte de vitesses et les supports de moteur. Néanmoins, si cette gamme de matériaux veut rester privilégiée pour les pièces hautement sollicitées du secteur automobile et de l’industrie mécanique, des évolutions techniques seront nécessaires.

Des performances accrues grâce au réseau tridimensionnel

Les pièces en matière plastique renforcé avec des fibres de verre longues comme le polyamide Ultramid Structure (LF) de BASF présentent la caractéristique d’être pourvues d’un réseau tridimensionnel qui se forme au moment du procédé standard de moulage par injection.  Celui-ci  confère au produit final de bonnes propriétés mécaniques tant à basses températures qu’à hautes températures. Le réseau de fibres de verre constitue le squelette de la pièce, lequel sera conservé même en cas de calcination. Tout en conservant les qualités traditionnelles des matières plastiques, les propriétés de ce squelette se rapprochent déjà beaucoup de celles des métaux tant au niveau de la déformation, des caractéristiques de fluage que de l’absorption d’énergie.

La fabrication des matières plastiques à fibres longues se fait en deux étapes :

• Lors du procédé de pultrusion, il se forme des fils de matière plastique continus et renforcés de fibres de verre ;
• Ces profilés sont ensuite coupés pour former des granulés d’une longueur de 12 mm. Libre ensuite au client de transformer les granulés LF sur une machine traditionnelle de moulage par injection.

Grâce à une répartition optimale des fibres dans la pièce en matière plastique, il peut se former un réseau tridimensionnel constitué de fibres de 3 à 6 mm de long, sans que cela ne nécessite d’opérations complexes. Sans être obligé de réaliser de gros investissements, le transformateur dispose ainsi d’un nouveau type de matériau hautement performant et innovant comparé aux polyamides traditionnels renforcés de fibres de verre courtes de 0,3 mm de long.

Pour l’automobile et les pièces  fortement sollicitées

Les propriétés exceptionnelles conférées aux pièces sont à mettre sur le compte d’une résistance mécanique accrue, liée au renfort du matériau en fibres de verre longues. Les polyamides Ultramid Structure LF sont très rigides et stables à hautes températures. A basses températures, ils disposent d’une excellente résilience à l’impact. A cela s’ajoutent enfin de bonnes caractéristiques de fluage, une faible déformation ainsi qu’une absorption énergétique nettement supérieure à celle des matériaux conventionnels. Les résultats aux tests de collision sont donc nettement meilleurs. D’ailleurs, l’industrie automobile est l’un des domaines d’application privilégiés des polyamides LF utilisés par exemple pour les supports de moteur ou les inserts métalliques des structures des sièges. Ils servent également à fabriquer des poutres d’absorption de chocs, conçues pour se briser en cas de collision, de façon à absorber un maximum d’énergie et à protéger le reste du véhicule. Dans d’autres secteurs de l’industrie, les polyamides LF servent à la fabrication des pièces hautement sollicitées, par exemple sur les machines à café pour y remplacer les pièces moulées ou encore sur les vélos ou les perceuses pour les pièces filetées et autres composants.

Extraits de l’exposé du Dr. Andreas Wollny : Marketing Spécialités Ultramid BASF SE, Ludwigshafen (Allemagne)