Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
D'abord cantonnés dans des applications courantes, les élastomères thermoplastiques (TPE) ont investi les applications high-tech à partir du moment où les concepteurs ont considéré les problèmes d'un oeil neuf. Leur attente était d'aboutir au meilleur équilibre entre les propriétés du TPE, l'intégration du maximum de fonctions, l'adaptation au dessin et le choix du procédé de fabrication. Les exemples de réussite sont nombreux et touchent divers secteurs comme l' automobile, le médical, l'électricité, l'électronique, l'exploitation pétrolière, le BTP et le traitement des eaux, le photovoltaïque.
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First used in common applications, the TPE have won high-tech applications from the time when designers have considered problems with new ideas leading to the best balance ' properties of TPE-integration of the maximum of functions-adaptation of the drawing to the advantages and disadvantages of the TPE-choice of the manufacturing process. The 3 parts of this article address the key points 'properties of TPEs on the marketplace', ?traditional and innovative processing methods', ?examples of successes in main sectors: automotive, medical, electricity, electronics, petroleum, construction, water treatment, photovoltaic.
Auteur(s)
-
Michel BIRON : ingénieur de l'Institut national supérieur de chimie industrielle de Rouen (INSCIR) et de l'Institut français du caoutchouc (IFC) - Consultant, France
INTRODUCTION
Entre les thermoplastiques, à mise en œuvre aisée mais à propriétés élastiques restreintes, et les élastomères, aux propriétés élastiques remarquables mais à mise en œuvre plus complexe, les élastomères thermoplastiques TPE (ThermoPlastic Elastomer) et TPV si la phase élastomère est vulcanisable constituent une famille de matériaux relativement récents (apparition du concept dans les années 1960). Leur structure hétérogène constituée de domaines souples et rigides les situe à mi-chemin entre les caoutchoucs ou élastomères réticulés irréversiblement pour leur élasticité et les thermoplastiques plus faciles à mettre en œuvre.
D'abord cantonnés dans des applications courantes, ils se diversifient et investissent progressivement des marchés de haute technologie soit en remplacement de caoutchoucs conventionnels réticulés, soit en valorisant leurs propriétés spécifiques.
De nouvelles familles, souvent dénommées super-TPE et super-TPV, gardent les avantages fondamentaux des TPE et TPV et permettent la fabrication sur des équipements classiques pour thermoplastiques avec des débits beaucoup plus importants que ceux atteints avec les caoutchoucs vulcanisés conventionnels. Ils offrent en plus, les avantages d'élastomères vulcanisés de haute performance (par exemple les EVM, les caoutchoucs acryliques, les silicones, les caoutchoucs fluorés) et ceux de plastiques d'ingénierie (par exemple, les copolyesters, les polyamides, les polymères fluorés et les autres plastiques techniques). Généralement conçus pour résister à une exposition prolongée à la chaleur et à des environnements agressifs, ils se situent entre les plastiques techniques et les caoutchoucs spéciaux.
Cependant, il faut être conscient que les super-TPE ne peuvent pas encore remplacer tous les caoutchoucs vulcanisables dans toutes les applications. Les pneumatiques pour l'automobile, par exemple, ne font pas partie de leur domaine d'utilisation. Il n'y a pas de frontière nette entre TPE et super-TPE, certains copolyesters et polyéther bloc amides pouvant être classés dans les super-TPE. Des grades spéciaux de TPE d'usage général et d'ingénierie sont traités pour des applications particulières comme le médical.
Les marchés sont aussi divers que l'automobile, le médical, l'électricité et l'électronique, l'exploitation pétrolière, le BTP, le traitement des eaux, le photovoltaïque mettant à profit les propriétés thermomécaniques, l'imperméabilité aux gaz, la pureté, la résistance chimique et les capacités d'échange d'ions.
Dans cet article, nous traitons successivement de différents exemples qui illustrent l'intérêt et parfois l'obligation de se tourner vers des solutions globales concept/matière/process.
Se reporter également aux articles [AM3400] « Concept, propriétés de base, monographies des TPE d'usage général » et [AM3401] « TPE d'ingénierie, bio-TPE, développement durable. Pour réussir ».
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
applications | properties | processing
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Présentation
Méthodes de transformation traditionnelles ou innovantes
En anglais
1. Applications high-tech
Les TPE et TPV sont des produits de spécialité représentant approximativement 1 % des matières plastiques. En conséquence, les prix sont relativement élevés. D'un point de vue technique, les propriétés sont différentes de celles des caoutchoucs réticulables d'une part et des matières plastiques d'autre part. L'expérience prouve que pour réussir dans le remplacement de pièces existantes ou pour conquérir de nouveaux marchés, il faut repenser complètement les problèmes et rechercher de nouvelles solutions d'ensemble (figure 1) exploitant les avantages des TPE et minimisant leurs limitations.
1.1 Conception
Ce paragraphe a pour seul but de présenter quelques exemples des possibilités d'exploitation des spécificités des TPE et ne constitue pas un catalogue de règles à respecter.
Parmi d'autres avantages :
-
le choix de grades plus rigides et de masses spécifiques inférieures à celles des élastomères vulcanisés peut conduire à la réduction des épaisseurs travaillantes et des poids des pièces ;
-
la simplification des formulations et la réduction des étapes de mise en œuvre entraînent souvent un resserrement des plages de dispersion des propriétés, notamment de fatigue dynamique, ainsi qu'une meilleure reproductibilité des propriétés entre livraisons successives. Cela permet de diminuer le niveau moyen des caractéristiques sans altérer le minimum des exigences ;
-
l'internationalisation des homologations et l'internationalisation des grades facilitent ou suppriment la transposition internationale des fabrications.
Par contre, il faut prendre garde :
-
à la persistance du comportement thermoplastique amplifié par la température. Les risques de fluage et/ou de relaxation sont d'autant plus importants que les contraintes, déformations et températures s'élèvent ;
-
aux coûts d'outillage qui peuvent dépasser ceux des élastomères réticulés dans des rapports parfois élevés.
Quelques exemples illustrent les possibilités d'exploitation des propriétés des TPE et de leurs procédés de mise en œuvre aboutissant à des cycles innovants choix du TPE/conception/mise en œuvre/application.
Suivant...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Thermoplastic Elastomers (SBCs, TPOs, TPUs, TPVs & COPEs) Market – Global Industry Analysis - . Size, Share, Growth and Forecast 2012 – 2018.
-
(2) - QIAN (G.), GERRY MEYER (G.), VENKATASWAMY (K.) - PolyOne Corporation GLS Thermoplastic Elastomers - . Presenter : Philippe JULIEN-Labruyère July 2012.
-
(3) - BIRON (M.) - Thermoplastics and Thermoplastic Composites. - Elsevier 2012.
-
(4) - DROBNY (J.) - Handbook of TPEs. s - J. Drobny, Elsevier 2007.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Évaluation biologique des dispositifs médicaux – Partie 1 : Évaluation et essais au sein d'un processus de gestion du risque - ISO 10993-1 - 2009/Cor 1 : 2010
-
Évaluation biologique des dispositifs médicaux – Partie 2 : Exigences relatives à la protection des animaux - ISO 10993-2 - 2006
-
Évaluation biologique des dispositifs médicaux – Partie 3 : Essais concernant la génotoxicité, la cancérogénicité et la toxicité sur la reproduction - ISO 10993-3 - 2003
-
Évaluation biologique des dispositifs médicaux – Partie 4 : Choix des essais pour les interactions avec le sang - ISO 10993-4 - 2002/Amd 1 : 2006
-
Évaluation biologique des dispositifs médicaux – Partie 5 : Essais concernant la cytotoxicité in vitro - ISO 10993-5 - 2009
-
Évaluation biologique des dispositifs médicaux – Partie 6 : Essais concernant les effets locaux après implantation - ISO 10993-6 - 2007
-
...
ANNEXES
Stage de formation : Les élastomères Thermoplastiques – IFOCA : matériaux, propriétés, mise en œuvre.
CETIM
École Supérieure de Plasturgie (ESP)
ISPA
IFOCA
LRCCP
CRIIT Polymères Picardie Verneuil-en-Halatte
CNAM Paris
ENSAM Paris
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