Un polyamide va faire son entrée sous le capot moteur

Les températures dans le compartiment moteur augmentent continuellement en raison de la tendance actuelle à rechercher davantage d’efficacité énergétique dans les véhicules. Pour y parvenir, les constructeurs tentent notamment d’augmenter la suralimentation du moteur. Grâce à l’apport d’une plus grande quantité d’air, la puissance du moteur peut être déplacée à un point de fonctionnement permettant une moindre consommation en énergie. On fait appel à des turbocompresseurs, lesquels font augmenter la pression et la température dans le compartiment moteur et notamment dans les pièces en contact avec l’air de suralimentation.

Ainsi, sur un moteur diesel suralimenté par exemple, la température de service de la zone comprise entre le turbocompresseur et le refroidisseur d’air de suralimentation s’élève à 200°C et  peut atteindre 230°C en pointe. Parallèlement, les constructeurs automobiles, soucieux d’alléger les véhicules, veulent remplacer le métal par le plastique, et ce, au meilleur coût possible. Il n’existait jusqu’à présent aucune solution acceptable d’un point de vue économique, capable de concurrencer pour des applications nécessitant une résistance à de hautes températures les matières plastiques hautes performances.

Les chercheurs de BASF ont trouvé une solution avec la création d’Ultramid Endure, un nouveau grade de polyamide (PA) renforcé avec des fibres de verre. Ce polyamide présente une excellente résistance au vieillissement thermique alliée à la très bonne aptitude à la transformation du PA 66.. Grâce aux propriétés de ce nouveau matériau, il devient possible d’utiliser le plastique pour produire, à un coût raisonnable, les pièces sous le capot moteur soumises à un air très chaud et donc de contribuer de façon significative à un allègement du véhicule.

Une forte endurance thermique grâce à de nouveaux stabilisants

Le nouvel Ultramid Endure résiste facilement à des températures de  220°C en continu et de 240 °C en pointe. Cette résistance à de hautes températures permet d’élargir le spectre des applications des polyamides. L’avancée réalisée en matière de résistance au vieillissement thermique est à mettre sur le compte de la technologie de stabilisation innovante conçue par BASF. La formation d’une couche superficielle de protection permet au matériau d’être durablement épargné des dégradations issues d’oxydation, et ce même à des températures pouvant atteindre 220°C.

L’effet de cette technologie est particulièrement reconnaissable sur les surfaces vieillies. Sur les PA 66 traditionnels, l’oxygène réussit à creuser des interstices à travers la couche superficielle pour finalement pénétrer en plus grande quantité et détériorer de plus en plus le matériau au coeur.  L’Ultramid Endure se caractérise par une surface qui fait barrière aux agressions grâce à ce nouveau processus de stabilisation et de protection. Même soumis à une température de 220°C pendant quatre mois, le matériau reste stable et ne présente qu’une mince couche de suie en surface.

Les pièces sous le capot moteur sont souvent assemblées par soudage. Leur faible teneur en fibres de verre peut causer un point faible au niveau de la soudure, notamment après vieillissement. Le nouveau procédé de stabilisation protège le polymère et renforce également ce point potentiellement faible. Les cordons de soudure résistent très bien à des températures d’utilisation continue élevées. On ne constate aucune fissuration au niveau de ces joints même au bout de 1000 h d’utilisation à 220°C. La résistance du cordon de soudure reste excellente.

Grâce à cette technique de stabilisation, l’Ultramid Endure conserve un excellent taux de résistance lors des essais sur le long terme et ce même au bout de 3000 h à 220 °C, ce qui n’est pas le cas des PA 66/6 ni même des thermoplastiques plus résistants comme les PPA dont les taux déclinent au bout d’une période d’essai relativement courte.

Le comportement au vieillissement et surtout les propriétés du matériau soumis à une sollicitation thermique prolongée sont les deux éléments clés dans le dimensionnement des pièces. Parmi ces propriétés, on s’attachera aux taux de ténacité et de résistance, lesquels, s’ils sont suffisamment élevés, permettent de réduire l’épaisseur des parois sans affecter la fiabilité de la pièce. L’Ultramid Endure réalise là aussi d’excellentes performances avec une contrainte à la rupture à 220 °C largement supérieure à celle des produits comparables.