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Bernard BITSCH : Docteur ès sciences - LNP Eurostar SA (groupe General Electric)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les propriétés intrinsèques des compounds thermoplastiques telles que leur faible densité et leur facilité de mise en œuvre, qui autorise les formes les plus complexes avec des cadences de production surprenantes, leur ont permis de submerger nos sociétés d’objets à la fois élaborés, élégants, multifonctionnels et peu coûteux.
Nous allons, dans cet article, examiner leurs compositions, leurs propriétés, leur fabrication et leur impact sur notre civilisation.
Vu le nombre de produits entrant dans la composition des compounds thermoplastiques (figure A) et la souplesse de dosage de chacun d’eux, on conçoit aisément l’infinité des possibilités. Face à une demande plutôt vague ou à un cahier des charges précis, le formulateur devra imaginer la composition la moins coûteuse et la mieux adaptée. Dans cet article, nous essaierons d’expliquer le mode de création d’un produit sans entrer dans des détails qui le rendraient touffu et incompréhensible.
En résumé, le formulateur ou compoundeur, travaille dans un marché complémentaire négligé par les grandes entreprises chimiques qui produisent les polymères vierges en quantités gigantesques. Il exerce ainsi un métier indispensable à l’enrichissement des gammes de matériaux disponibles pour les créateurs des nouvelles applications plastiques. À lui d’imaginer, développer et fournir les thermoplastiques adaptés à une pièce ou à un ensemble spécifiques, à partir des polymères, renforts et charges, modifiants, additifs, pigments, etc., disponibles sur le marché. Il sera confronté à la fois aux spécifications de ses clients et à celles des grands organismes officiels comme les Underwriters’s Laboratories (UL), le VDE (Association for Electrical, Electronic and Information Technologies), le BSI (British Standards Institute) ; il devra se conformer aux normes de qualité et de protection de l’environnement ISO, etc.
Nous nous proposons d’illustrer ici la richesse des possibilités, de décrire les matériaux de base, puis les propriétés de quelques compositions, enfin nous aborderons certaines applications spéciales, telles que les produits ignifugés, les produits lubrifiés et nous préciserons quelques aspects des thermoplastiques conducteurs. Nous évoquerons aussi l’influence d’additifs tels que stabilisants, pigments, lubrifiants, etc. Puis nous décrirons succinctement les procédés de fabrication.
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4. Compounds lubrifiés
Ce sont des thermoplastiques auxquels on incorpore des quantités souvent importantes de lubrifiants internes du type PTFE, huile de silicone, graphite, bisulfure de molybdène (MoS2), etc. Comme ils sont chers, on les utilise dans les domaines mécaniques tels que engrenages, cames, guides, coussinets. Ils apportent leur faible densité qui permet de réduire l’inertie des pièces en mouvement, d’amortir les bruits parasites, d’éliminer ou de diminuer l’usage d’huile ou de graisse ; enfin leur facilité de mise en œuvre autorise une totale liberté de conception.
Les avantages ne s’arrêtent pas là ; ils réduisent la consommation énergétique et le coût de la maintenance. Selon l’application, on pourra compléter la formule en y ajoutant des fibres de verre, de carbone ou d’aramides. Chacune d’elles apportera des caractéristiques particulières ; ainsi la fibre de carbone, nonobstant la rigidité, permettra d’éliminer rapidement l’énergie thermique libérée par un système animé d’une vitesse élevée. On évitera la surchauffe des composants, d’où le décuplement de leur longévité.
Dans ce paragraphe, nous nous contenterons de décrire succinctement les produits et les notions élémentaires de tribologie. Pour plus d’information, le lecteur se reportera avec profit aux ouvrages spécialisés [26] [27] [28] [29] ainsi qu’à la référence [16] parue dans ce traité. Notons que les paramètres qui entrent en ligne de compte dans les mesures de frottements sont multiples et difficiles à reproduire. Pour cette raison, nous ne donnerons pas de tableaux de valeurs, le lecteur se reportera aux résultats publiés dans les documentations des principaux fournisseurs.
Les grandeurs et phénomènes en cause dans un système en frottement sont :
-
la vitesse ;
-
la pression ;
-
la rugosité ;
-
la température avec échauffements ponctuels sur un site de taille réduite ;
-
les dimensions instantanées des deux surfaces en contact ;
-
l’arrachage de matière ;
-
la formation de poussière ;
-
l’étalement et adhésion des matières arrachées sur la surface opposée ;
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les vibrations ;
-
la rugosité des pièces ;
-
le « stick-slip » (ou...
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Compounds lubrifiés
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BIRON (M.) - Élastomères thermoplastiques (TPE). - [AM 3 400] Traité Plastiques et Composites (2000).
-
(2) - BIRON (M.) - Propriétés des thermoplastiques. Tableaux comparatifs. - [AM 3 306] Traité Plastiques et Composites (1998).
-
(3) - BITSCH (B.) - Amélioration des thermoplastiques. Tableaux comparatifs. - [AM 3 239] Traité Plastiques et Composites (2003).
-
(4) - BERTHEREAU (A.), DALLIES (E.) - Fibres de verre de renforcement. - [AM 5 132] Traité Plastiques et Composites (2008).
ANNEXES
-
1 Références bibliographiques
-
2 Normes et standards
- 2.1 International Organization for Standardization (ISO) http://www.iso.ch/
- 2.2 International Electrotechnical Commission (Commission électrotechnique internationale) ICE/CEI http://www.itec.ch/
- 2.3 American Society for Testing and Materials (ASTM) http://www.astm.org
- 2.4 Underwriters'Laboratories (UL) http://www.ul.com
- 2.5 Association Française de Normalisation (AFNOR) http://www.afnor.fr
- 2.6 Principaux tests et normes d'ignifugation
- 3 Annuaire
GUILLON (D.) - Fibres de verre de renforcement. - [A 2 110] Archives matériaux (1995).
LUYCKX (J.) - Fibres de carbone. - [A 2 210] Archives matériaux (1994).
NAUDIN (C.-A.) - CLOZZA (C.) - Charges. - [A 3 220] Traité Plastiques et Composites (1987).
RUCKEBUSCH (J.-M.) - Microsphères creuses de verre pour mousses synthétiques. - [A 2 130] Archives matériaux (1994).
CARETTE (L.) - Stabilisants. - [A 3 232] Archives matériaux (1992).
DEFOSSE (R.) - Colorants et pigments. - [AM 3 234] Traité Plastiques et Composites (2003).
WYART (D.) - Colorants liquides à base de dispersions pigmentaires. - [AM 3 235] Traité...
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