Article de référence | Réf : AM3370 v1

Applications
Feuilles et films de polyuréthanne thermoplastique (TPU)

Auteur(s) : David COLLETTE

Date de publication : 10 avr. 2000

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Auteur(s)

  • David COLLETTE : Directeur technique de la Stevens Urethane, division de JPS Elastomerics Corp

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INTRODUCTION

Alors que le polyuréthanne thermoplastique est reconnu depuis longtemps pour ses hautes performances, c’est seulement aujourd’hui que l’on commence à entrevoir toutes ses possibilités.

Les produits d’aujourd’hui exigent des matériaux ayant des caractéristiques spécifiques et qui satisfont à des critères de performances toujours plus sévères ; c’est pourquoi de plus en plus de concepteurs s’orientent vers des thermoplastiques de pointe, tels que le polyuréthanne thermoplastique (TPU). Le TPU est l’un des matériaux thermoplastiques les plus polyvalents ; il conjugue toute une série de propriétés et peut ainsi être employé pour les applications les plus exigeantes.

Historique

Les polyuréthannes thermoplastiques (TPU) furent découverts à la fin des années trente, dans le cadre de la recherche allemande en perspective de la Seconde Guerre mondiale. Depuis leur arrivée sur le marché à la fin des années cinquante, les TPU en films et en tubes sont connus comme des produits industriels polyvalents. Ils offrent robustesse et fiabilité dans des conditions extrêmes, là où les autres matériaux ne sont pas satisfaisants. Par exemple, les TPU conservent leur souplesse, même aux basses températures qui rendent le polychlorure de vinyle (PVC) friable.

Description générale

Au niveau moléculaire, les TPU sont constitués de chaînes hydrocarbonées contenant aussi de l’oxygène et de l’azote. Ils se caractérisent par le motif chimique uréthanne (NHCO2) (figure 1). Ce sont des copolymères blocs caractérisés par une alternance de phases dures et souples. La proportion et la structure moléculaire de ces segments déterminent les caractéristiques spécifiques de la résine.

Propriétés et avantages caractéristiques

Les composés de TPU réunissent un ensemble de propriétés originales et présentent de nombreuses et diverses combinaisons de propriétés, obtenues avec un minimum d’additifs. Ces propriétés étant propres à leur structure chimique, les TPU n’ont pas les problèmes de fragilité ou de migration pouvant affecter les films vinyliques, par exemple.

Les TPU se prêtent à d’innombrables projets et gardent leur fiabilité tout au long de leur vie, y compris dans des conditions difficiles.

Types de présentation

Les polyuréthannes thermoplastiques sont disponibles en films ou feuillets extrudés, dans des épaisseurs allant de 0,025 mm à 6 mm et dans des largeurs de 125 à 3 000 mm, ainsi qu’en tubes, cordons et profilés extrudés.

Données économiques

En l’absence de statistiques fiables sur le marché des films et feuilles de TPU (aromatiques et aliphatiques), on évalue grossièrement la production mondiale à 14 000 tonnes, dont les deux tiers sont fabriqués par les États-Unis. L’Europe produit quelque 3 000 tonnes, l’Allemagne étant le premier pays producteur avant la Grande-Bretagne, la France et l’Italie. Le reste de la production est assuré par l’Asie, principalement par Taïwan, le Japon et la Corée.

On estime que le marché mondial des films et feuilles de TPU connaîtra une croissance de l’ordre de 5 à 8 % jusqu’en 2003. Les segments de marché les plus importants pour les films et feuilles de TPU sont les feuilletages textiles pour d’innombrables produits finis, ainsi qu’une grande variété d’applications dans le domaine automobile, médical et celui des vitrages de sécurité.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am3370


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4. Applications

Comme les TPU coûtent plus cher au kilogramme que le PVC et les autres plastiques à faibles performances, ils sont généralement choisis pour des applications délicates, dans lesquelles toute défaillance est exclue. De telles utilisations requièrent des performances exceptionnelles et/ou une combinaison de propriétés qui font défaut à d’autres matières (souplesse à basse température, résistance élevée à la fatigue, douceur et résistance durable aux graisses de la peau, etc.). Si les TPU sont généralement plus onéreux, ils peuvent, grâce à leur solidité et à leur ténacité, être utilisés en épaisseur plus fine, ce qui diminue le prix des matières.

  • Médecine

  • Stérilisation

Les TPU de polyéther et de polyester peuvent être stérilisés à la chaleur sèche avec de l’oxyde d’éthylène, sans jaunissement et par rayons gamma dans les cas où un faible jaunissement est acceptable. S’ils sont exécutés correctement, ces processus n’affectent pas les performances physiques caractéristiques des TPU. Une chaleur sèche de l’ordre de 125 ˚C pendant six heures n’a pas d’effet significatif sur les propriétés mécaniques, mais les TPU souples peuvent accuser une efflorescence et/ou une décoloration. L’oxyde d’éthylène n’a pas d’effets notables sur les propriétés. En ce qui concerne la stérilisation par rayons gamma, l’examen des données révèle que des expositions allant jusqu’à 200 Mrad entraînent un jaunissement, mais pas de modification significative des propriétés . En général, la stérilisation requiert des doses de 6 Mrad maximum. Comme cela est généralement spécifié dans la littérature, les méthodes de stérilisation à la vapeur et en autoclave ne sont pas recommandées pour les TPU, en raison du lessivage potentiel de dianiline-4,4’-méthylène .

  • Propreté/pureté

L’un des principaux avantages présentés par les TPU pour les concepteurs de matériel médical est l’absence de plastifiants. Le PVC, qui est le thermoplastique le plus utilisé dans l’industrie médicale, contient des plastifiants et d’autres additifs. Après un certain temps, ces plastifiants peuvent migrer à...

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1 Données statistiques et économiques

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On estime que le marché mondial des films et feuilles de TPU connaîtra une croissance de l'ordre de 5 à 8 %...

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