LES PLASTIQUES TRES TECHNIQUES 19 juin 2012 … · PET PBT POM PMP PA 12 PA 11 PA 66 PA 6 PBI PI PAI PES PPSU PEI PSU PPP PC-HT ... polymère correspondant est dit semi-cristallin,

LES PLASTIQUES TRES TECHNIQUES 19 juin 2012 – Dijon

Evènement CFP

1 19/06/2012

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Le positionnement des polymères haute performances PA46 PPA, PPS, PAEK, PES, PEI, PPSU, PI, LCP :

Choix de polymères selon les critères du cahier des charges,

- innovations entre-autres grâce aux nanocharges, perspectives d’applications, …

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Ronald HOPP Gérant / Managing Director EXPERT BUSINESS Development Expert en application des matières très techniques Phone: +33 4 72 02 35 66 [email protected] www.expert-business-development.com

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Introduction Les matières PA46 PPA, PPS, PAEK, PES, PEI, PPSU, PI, LCP - Les matières, les propriétés, les applications du marché - Choix de matière selon les critères du cahier des charges - Innovations matières (fibres, nano-charges) - Perspectives d’applications

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Evolution de la production mondiale des matières plastiques

Source PlasticsEurope 2012

Les matières, les propriétés, les applications du marché

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Capacité de production des thermoplastiques techniques (estimatif, non-exhaustif)

Polyaryletherketon PAEK (PEK, PEEK) Capacité mondiale : environ 6000 to/y Victrex 4250 to/y, Solvay 580 to/y, Evonik 1000 to/y, Arkema ( ? to/y) Production : 2750 to/y (2008) Répartition : Europe 46%, Amérique 44% dont l‘industrie dispose d‘une répartition de 40%, suivi par l‘automobile de 27%, l‘aéronautique semi-conducteur de 18%, le médicale de 11% Polyarylsulfone (PSU,PESU=PES, PPSU) Capacité mondiale : 40000to/y Production : 35000to/y (2006) Fabricant : BASF, Solvay, Sumitomo

Source www.kunststoffe.de Édition 10/2012


http://www.kunststoffe.de/

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Capacité de production des thermoplastiques techniques (estimatif, non-exhaustif)

Polyetherimide (PEI) Capacité mondiale : 15000to/y Production : 10000to/y (2006) Fabricant : Sabic Polyphenylensulfid (PPS) linéaire Capacité mondiale : environ 65000 to/y (2010) 100000to/y (2015) Ticona 15000to/y, Chevron Philips 15000 to/y, Toray 14000 to/y, DIC 15000 to/y, Kurea 10000 to/y, Deyang 8000 to/y, Tosoh 2300 to/y Production mondial résine : 61500 to/y (2008) Europe résine: 14500 t/y (2008) Europe compound : 23300 to/y (2008) Répartition en Europe : Automobile 13000 to/y, E&E 5000 to/y, Industrie 3100 to/y, autres 2200 to/y La plupart des applications en Europe sont réalisées avec le PPS de Ticona et de Chevron Phillips (50/50) Source www.kunststoffe.de

Édition 10/2012


http://www.kunststoffe.de/

Le niveau de prix, chargé FV 30% (tendanciel, estimatif, sans engagement, par approvisionnement d’une

tonne)

PA46 <-- 6,00 au 8,00 €/kg --> PPS <-- 6,00 au 8,00 €/kg --> PPA <-- 6,00 au 8,00 €/kg --> PARA (PAA) <-- 7,00 au 9,00 €/kg --> PES/PSU <-- 12,00 au 25,00 €/kg --> PPSU <-- 30,00 au 60,00 €/kg --> PEI <-- 20,00 au 25,00 €/kg --> PEEK <-- 50,00 au 65,00 €/kg --> LCP <-- 20,00 au 25,00 €/kg --> PAI <-- 20,00 au 25,00 €/kg --> TPI <-- 150,00 au 180,00 €/kg -->

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Les volumes matières thermoplastique en France (estimatif, non-exhaustif)

à partir de son niveau prix d‘achat du granulé > 5€/kg HT Volume (t) : 8.000 – 12.000 to/y (2003) avec progression Evolution du marché des polymères Hte performance de 2003 au 2008 - PEEK (Victrex) environ 80 to environ 100 to - PPS linéaire environ 3.500 to environ 4.000 to - PES, PPSU, PSU environ 2.000 to environ 3.000 to

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Les principales applications du marché selon les propriétés intrinsèques du polymère sont: Soit pour répondre à une exigence de température élevée de 150°C à 260°C en continu (marché automobile, aéronautique, moteur thermique, industrie environnement chaleur etc…) Soit pour des propriétés spécifiques tels que: - faible densité, feux-fumé, V0, (PEI, PEEK..) aéronautique, militaire - biocompatibilité ISO/USP, FDA (PEEK, PPSU, PES, PEI …) médical, alimentaire - coloration, haute fluidité (PA46, LCP, PPS, PEEK….) médical, codage - résistance à l’usure (PA46, PEEK, PPA, PAI….) pièce de frottement - faible retrait de la matière (PEI, PES, PPSU/PSU …) - sollicitations mécaniques / choc etc… (PA46, PEEK, PPA…)

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PP

PE

PPE

PMMA

PS

ABS

SAN

PC

6-3-T

PA 46

PA 6/6T

PET PBT

POM

PMP

PA 12

PA 11

PA 66

PA 6

PBI

PI

PAI

PES

PPSU

PEI

PSU

PPP

PC-HT

PEK

PEEK

LCP

PPS

PTFE PFA

EFTE

PCTFE

PVDF

TPI

Structure amorphe Structure cristalline

PPA

100°C

150°C

350°C

PARA

Deux structures pour les matières thermoplastiques: amorphe: structure moléculaire non organisée cristalline: structure moléculaire organisée

Ces deux structures peuvent coexister en proportions variables, le polymère correspondant est dit semi-cristallin, caractérisé par un taux de cristallinité. La présence de cristallinité dans les matériaux capables de cristalliser (tels le PA, PPS, PAEK) dépend beaucoup de leur histoire thermique et donc des conditions de mise en œuvre utilisées pour fabriquer l'objet moulé.

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Le point de transition vitreuse (Tg) La température de transition vitreuse (Tg) correspond à la rupture des liaisons faibles intercaténaires (van der Waals) dans la phase amorphe. Elle est toujours inférieure à la température de fusion (Tf) Tg PA46 : 80°C PPA : 110 au 125°C PPS : 90°C PAEK : 143 au 170°C PSU/PPSU/PES : 190, 210, 220°C PEI : 217°C TPI : 250°C PAI : 275°C


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Module de flexion en fonction de la température - schématisé MPa

°C

Taux de 30 à 40% de Fibres de Verre

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

PPA

PEEK

PA46

PAI

TPI

PES

PPS

PPSUet PEI

PSU


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Comparaison de matières semi-cristallines et amorphes:

4 questions pour résumer:


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cristalline


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Quelle type de plastique a une bonne tenue mécanique en température jusqu’au point de fusion ? (cristalline ou amorphe)


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amorphe


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Quelle plastique a un faible retrait, utilisation uniquement jusqu’au niveau de la Tg ? (cristalline ou amorphe)


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cristalline


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Quelle plastique a une bonne résistance mécanique sous contrainte, flexion / traction alternée ? (cristalline ou amorphe)


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cristalline


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Quelle plastique a une bonne résistance à l’abrasion / coefficient de frottement faible ? (cristalline ou amorphe)


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Fabricant: DSM Le PA46 - nombre d'atomes de carbone de la diamine et du diacide Les grades Stanyl® sont fondés sur le polyamide 46, matériau à cristallinité élevée dont la température de fusion est de 295°C. Rigidité. Grâce à son haut degré de cristallinité, le Stanyl® conserve en grande partie sa rigidité à des températures proches de son point de fusion. Usure et friction Le Stanyl® possède une excellente résistance à l’abrasion (ou l’usure) Stanyl High Flow ® Les grades Stanyl High Flow® peuvent remplacer les LCP Effets de l’humidité Comme tout autre polyamide, le Stanyl® absorbe l’humidité réversiblement

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source

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Le PA46 – applications du marché Automobile système turbo / AGR corps, boîtier, couvercle tendeur de chaîne • haute résistance à l’usure • faible coefficient de frottement

source

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Le PA46 – applications du marché Automobile systèmes moteurs électrique / start / stop • Corps de bobine • Porteur balais • Système de connexion • engrainage

source

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Le PA46 – applications du marché Electrique LED corps, boîtier • Conducteur thermique • Remplacement du métal

Transmission Engrainage / Embrayage roue, pignon / rondelle de fixions cage de roulement • Faible coefficient de dilatation thermique • Propriétés mécaniques élevées par CF Fournisseur: DSM www.dsm.com

source

http://www.dsm.com/

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Les Polyarylamides (PARA), les Polyphtalamides (PPA), les PA 6.6T (non-exhaustif)

Matière semi-cristalline Tg supérieur des Polyamides (115 à 125°C) Moins de reprise d’humidité que les PA, de nombreuses applications pour le remplacement des métaux. Fabricants: Arkema Rilsan® HT (PPA) BASF PA6.6T Ultramid® EMS Grivory ® HT Evonik Industries VESTAMID® HTplus (PPA) Polyone Edgetek™ (PPA) Solvay Amodel® polyphthalamide (PPA), IXEF ® polyarylamide (PAA)

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Marché automobile / transport

Source EMS, Grivory HTV-5H1

support phare « mobile »

Source EMS, Grivory HTV-5H

Tachograph housing

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Marché automobile / transport

Source EMS, Grivory HTV-6H

Support colonne de direction

Clés housing

Source BASF, Ultramid® T KR

D’autres applications: Embrayage, répartiteur d’air Système AGR, actuateurs, filtre à air, à l’huile Système d’engrainages

Source Solvay IXEF®

Support retroviseur

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Marché sport / loisir / confort / bâtiment / jardinage

Système freinage vélo

Source Solvay Ixef®

système cache porte extérieure

système rasoir

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Marché alimentaire / médical

Source EMS, Grivory HT1V-4FWA

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Marché électrique / électronique / industriel

source PolyOne

source EMS Grivory GV-6H

D’autres applications: corps de pompe, vanne, valves, palier, couvercle PPA résistant à l’eau chaude, Stabilisé à l’hydrolyse Rupture de flexion > 500MPa (CF)

Hydraulique / pneumatique

Disjoncteur

source Solvay Amodel

source EMS Grivory GV-6H

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PPS, Poly(sulfure de phénylène) ou polyphénylène sulfide est un polymère semi-cristallin thermostable, linéaire ou réticulé. (non-exhaustif)

Le PPS est destiné à l’extrusion, soufflage ou à l’injection • Excellente stabilité dimensionnelle, faible retrait utilisable même à très haute

température (240°C) • remarquable stabilité thermique • haute rigidité et bonne résistance au fluage • matière très fluide, faible épaisseur pièce • ininflammable UL94, VO • très peu de reprise d’humidité • excellente résistance chimique (solvants etc…) • Surface sans fibre • Quelques grades conforme ISO 10993, USP Class VI, FDA

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PPS, Poly(sulfure de phénylène) ou polyphénylène sulfide est un polymère semi-cristallin thermostable, linéaire ou réticulé. (non-exhaustif)

Le PPS est destiné à l’extrusion, soufflage ou à l’injection Précautions • Pression d’injection élevée • Bonne qualité du moule (attention aux bavures) • Moule très chaud (150°C – 170°C)

• Faible ductilité, limité en élasticité - matière modifiée choc existe - conception anticipée

Fabricants marché en Europe: Ticona Fortron® PPS, Philipps Ryton® PPS , Albis Plastic Tedur® Toray / J&A Plastics

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PPS, Poly(sulfure de phénylène) ou polyphénylène sulfide Marché électrique / électronique / industriel

Support et pièces Visio-projecteur

Cadre mobile téléphone

Application à l’eau

Système connectique + roue à l’aube

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PPS, Poly(sulfure de phénylène) ou polyphénylène sulfide Marché alimentaire / médical

Applications médicales Fortron® source Ticona

pince

dispenser

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PPS, Poly(sulfure de phénylène) ou polyphénylène sulfide Marché automobile / transport

Applications fluide Essence , Fortron® Source Ticona

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PPS, Poly(sulfure de phénylène) ou polyphénylène sulfide Marché automobile / transport

Applications eau chaude système thermique Fortron® source Ticona

Applications steering Fortron® source Ticona

Applications thermo-housing Fortron® source Ticona

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PPS, Poly(sulfure de phénylène) ou polyphénylène sulfide Marché électrique / électronique

Applications support lampe Fortron®, source Ticona

micro-switches Fortron®, source Ticona

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Famille de polyaryléthercétone PAEK (non-exhaustif)

Le groupe du PAEK est un thermoplastique semi-cristallin thermostable qui est utilisé dans l’environnement de haute température d’industrielle ou dans le secteur médical. Le groupe PAEK est destiné à l’extrusion ou à l’injection, en tant que tissu ou en revêtement. Le groupe de PAEK est composé du: PEK PEEK PEKK PEEKK PEKEKK (polyéthercétonéthercétoncétone)


http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=PEK_(plastic)&action=edit&redlink=1

http://en.wikipedia.org/wiki/PEEK

http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=PEKK&action=edit&redlink=1

http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=PEEKK&action=edit&redlink=1

http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=PEKEKK&action=edit&redlink=1

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Matière semi-cristalline Tg supérieur des Polyamides, PPS (à partir de de 143°C) • grande stabilité thermique (Tcontinu: 250 / 260 °C) • bonne résistance à la fatigue • grades hautes fluidités disponibles • ininflammable UL94, VO • très peu de reprise d’humidité • excellente résistance chimique • biocompatible conforme ISO 10993 USP Class VI, Class IV (GF, CF, coloré)

• grades implantable


0

2000

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0 100 200 300 400 500

PEEK (Tg143°C)

PEEK (Tg157°C)

T °C

Module de flexion en fonction de la température – schématisé, chargé FV 30%

MPa

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Fabricants: VICTREX® PEEK (Tg 143°C) VICTREX® HT (Tg 157°C) VICTREX® ST (Tg 162°C) ARKEMA OXPEKK® OXPEKK-C Tg 162°C, OXPEKK-SP Tg 155°C, PEEK Tg 142 °C, PEK Tg 155°C ARKEMA KEPSTAN ® KEPSTAN® 6000, 7000, 8000 EVONIK, VESTAKEEP® VESTAKEEP® PEEK, VESTAKEEP® Ultimate SOLVAY KetaSpire® PEEK, AvaSpire® PEEK


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PEEK, les distributeurs & compoundeurs (non-exhaustif)

Arkema – Evonik – Solvay – Victrex (producteur)

- Ensinger, www.ensinger.ltd.uk/index

- Lati, www.lati.com

- L&V, Lehmann&Voss, www.lehvoss.de

- RTP, www.rtpcompany.com

- SABIC, www.sabic-ip.com, Stat-kon®, THERMOCOMP®

- Velox, www.velox.com, OXPEKK®, KEPSTAN®

- Witcom, www.witcombv.nl/en


http://www.ensinger.ltd.uk/index

http://www.lati.com/

http://www.lehvoss.de/

http://www.rtpcompany.com/

http://www.sabic-ip.com/



http://www.velox.com/

http://www.witcombv.nl/en

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Marché automobile / transport: Transmissions / Boite de vitesse (PEEK+CF+PTFE) • Moteur (PEEK nature autolubrifiants, renforts GF, CF) • Capteur (PEEK + CF) • Amortisseurs (PEEK + GF) • Embrayage (PEEK + GF + CF + autolubrifiants) • Actionneurs (PEEK + GF) • Climatisation (PEEK + GF, CF) • Engrenages (PEEK + GF)

aéronautique

Automobile, embrayage

Source L&V LUVOCOM®

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Marché médical: Dentaire, diagnostique, chirurgie



Le PEEK est très utilisé dans le secteur médical (produits réutilisables): Résistant à la stérilisation et à l’autoclave, ETO, rayons gamma. Pas de détérioration de la surface (PEEK teinté dans la masse, colorant organique)

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Marché électrique / électronique:

Source VP Plast

Micro-injection, à partir de 0,1g


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La famille de polyarylsulfone PES, PSU, PPSU (non-exhaustif)

est un polymère amorphe thermostable, destiné à l’extrusion et à l’injection. • thermoplastiques à hautes performances • stabilité thermique élevée sans perte de propriétés mécaniques et électriques • hautes ténacité • haute rigidité et résistance à la vapeur d'eau • transparence variable suivant les types des polymères Marché principal: PES: automobile, électrique, en contact avec de l’eau, médical PSU, PPSU: médical et alimentaire, en contact avec de l’eau, ménager

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Les fabricants: - BASF’s Ultrason® (PES =E, PSU=S, PPSU=P) - Solvay Udel ® polysulfone (PSU) - Solvay Radel ® polyphenylsulfone (PPSU) - Solvay Veradel ® polyethersulfone (PES) - Sumitomo®, PES ou Blend avec LCP

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BASF’s Ultrason® E, Solvay Veradel ® polyethersulfone (PES) • excellente stabilité dimensionnelle • faible retrait (0,6%) • T utilisable en continu 180°C (à court terme max 205°C) • remarquable stabilité thermique • haute rigidité et bonne résistance au fluage • ininflammable UL94, VO • très peu de reprise d’humidité • stable à l’hydrolyse

E=PES, S=PSU, source BASF

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BASF’s Ultrason® E, Solvay Veradel ® polyethersulfone (PES) Le marché:

alimentaire, FDA

automobile

éclairage

sécurité

médical

source BASF

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BASF’s Ultrason® S, Solvay Udel ® polysulfone (PSU) • excellente stabilité dimensionnelle • faible retrait (0,75% ) • T utilisable en continu 180°C (à court terme max 205°C) • remarquable stabilité thermique • haute rigidité et bonne résistance au fluage • ininflammable UL94, VO • très peu de reprise d’humidité • stable à l’hydrolyse • métallisation électrolytique excellente • conforme FDA • résistant aux rayon gamme et rayon x (roentgen)

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BASF’s Ultrason® S, Solvay Udel ® polysulfone (PSU) Le marché:

source BASF

Alimentaire, FDA

Electrique / électronique

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BASF’s Ultrason® P, Solvay Radel ® polyphenylsulfone (PPSU) • excellente stabilité dimensionnelle • faible retrait (0,70% ) • remarquable stabilité thermique • résistance exceptionnelle à l’hydrolyse • ténacité élevée • très peu de reprise d’humidité

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BASF’s Ultrason® P, Solvay Radel ® polyphenylsulfone (PPSU) Le marché:

source Solvay

médial, sanitaire

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La famille d’imide TPI, PI (non-exhaustif)

Famille de polyimide Type de polyimide Réactifs

Polyimides non réticulés Polyimides linéaires (PI) Deux monomères

Polyimides thermoplastiques (TPI)

Un ou deux monomères et un pré-polymère

Polyimides réticulés (thermodurcissables)

Polybismaléimides (BMI) Un monomère et un agent réticulant

Polyimides PMR (Polymerization of Monomeric Reactants)

Deux monomères et un agent réticulant

aliphatiques ; semi-aromatiques ; aromatiques : les plus largement utilisés en raison de leur caractère thermostable. Selon les réactifs utilisés pour leur synthèse, les polyimides peuvent être : Source Solvay

http://fr.wikipedia.org/wiki/Polyimide


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La famille d’imide thermoplastique TPI (non-exhaustif), PEI et PAI

Ultem ® Polyetherimide (PEI) Fournisseur: (GE) Sabic est un polymère amorphe thermostable, destiné à l’injection. • thermoplastiques à hautes performances thermique (Tg 217°C), en continu 170°C • très faible retrait (PEI de 0,15%) • Conforme norme feux-fumé aéronautique, VO • Faible densité 1,27g/cmq • haute rigidité et résistance à la vapeur d'eau, stable à la hydrolyse • transparence variable suivant les types des polymères • Conforme FDA • Résistant aux rayons gamma Marché principal: PEI: aéronautique, militaire, espace, électrique, médical, alimentaire

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La famille d’imide thermoplastique TPI (non-exhaustif)

Ultem ® Polyetherimide (PEI) Le marché:

Source Ultem®, Sabic

Pharmaceutique Source L&V LUVOCOM®

Les applications du marché: PEI: aéronautique, militaire, espace, électrique, médical, alimentaire

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Torlon® Polyamide-imide (PAI) Fournisseur: Solvay est un polymère amorphe thermostable, destiné à l’injection. • thermoplastiques à hautes performances Tg 275°C • T d’utilisation en continu jusqu’à 200°C • Haute stabilité dimensionnelle • pièces à recuire de 17 au 23 jours Marché principal: PAI: haute température frottement remplacement métal

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Days

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°C

Temperature

Tensile strength

Source Solvay

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Torlon® Polyamide-imide (PAI) Le marché: Diversité

Embrayage, rondelle de friction

Aéronautique, composants

TORLON® 5030 Source Solvay Industrie, boitier de bobine

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La famille d’imide PI (non-exhaustif)

PI, Polyimide linéaire, deux monomères Fabricants: Du Pont Vespel ®, Aurum ® (Tg 250 Tm 388°C)

densité est voisine de 1,4 g/cmq bonne résistance mécanique : chocs, usure, fluage, frottements, etc. ; thermique :

• Tg supérieure à 200 °C, • Ts : aucune • température de dégradation pouvant atteindre 400 °C, • faible coefficient de dilatation, d'où un faible retrait au moulage, • bonne résistance au feu;

chimique : huiles, graisses, liquides frigorigènes, kérosène, solvants chlorés ; électrique : isolants (faible coefficient diélectrique) ; aux radiations : utilisation dans le domaine du nucléaire



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La famille d’imide PI (non-exhaustif)

PI, Polyimide linéaire, deux monomères Fabricants: Du Pont Vespel ®, Aurum ® (Tg 250 Tm 388°C)

Malgré les nombreuses propriétés déjà citées, les polyimides souffrent encore de certaines limitations voire inconvénients : • mise en œuvre difficile car ils sont infusibles et insolubles (excepté dans l'acide

sulfurique concentré) ; • mauvaise résistance chimique aux acides minéraux concentrés, aux bases, aux

agents oxydants et en présence d'eau bouillante. Secteur de point: aérospatiale : pièces de réacteurs électronique : circuits imprimés câbles flexibles, isolation, mécanique : supports et engrenages http://fr.wikipedia.org/wiki/Polyimide


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La famille d’imide TPI , PI(non-exhaustif)

PI (Polyimide) linéaire, deux monomères Fabricant: Rhodia KINEL® SK4525 S5 FV 60%, SABIC Innovative Plastics IP BV • très bonne stabilité thermique, Température d'utilisation en continu de 220°C • faible dilatation thermique, proche de celle des métaux. • fluage faible, même à haute température • bonne stabilité des propriétés électriques • bonne tenue chimique, résiste bien aux solvants organiques, aromatiques,

chlorés, aux huiles, au kérosène, résiste bien aux acides faibles • résistant aux radiations de haute énergie, est infusible Le KINEL ® est sensible à l'hydrolyse, tenue limitée à la lumière Marché: aéronautique, spatiale

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Le polymère à cristaux liquide (LCP) (non-exhaustif) Fournisseur: TICONA, Vectra® LCP, Solvay Xydar® est un polymère à cristaux liquides, cristalline, destiné à l’injection. • thermoplastiques avec haute fluidité, injection paroi mince • cycle process très rapide • grand résistance mécanique dans le sens d’écoulement • excellente résistance au gauchissement • bonne ténacité • bonne résistance à température élevée, à court terme 300°C • conforme FDA, biocompatibilité Marché principal: électrique, électronique, médical, micro-injection

61 19/06/2012


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Source VP Plast

Le polymère à cristaux liquide (LCP) (non-exhaustif) Le marché: électrique / médical / connection

Micro-injection, à partir de 0,1g

Marché dentaire

connecteurs

Marché medical diagnostique

Source Ticona

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La additives, charges sous l’exigence de la tribologie

PA46/PPA carbone autolubrifié

La tribologie – additives / charges PA46, PA aromatique, PPS, PAEK PES PAI, LCP

Graphite-Composite

Graphite est plus résistant à haute température et fournit également une meilleure isotropie de retrait. Graphite améliore en plus le comportement en pression de surface.

Compte tenu les exigences tribologies le graphite est favorablement à utiliser dans les environnements humides.

Application : environnement humide, pression surface élevé


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La tribologie – additives / charges PA46, PA aromatique, PPS, PAEK PES, PPSU, PSU, PEI, PAI, LCP


Fibres de carbone

Augmentation valeur p*v en combinaison avec PTFE, graphite

Moins agressive en frottement (ensimage en graphite) Résistance à l’usure contre métal doux (alu, inox

etc …) Comparaison fibres de carbone par rapport aux fibres de verre : Performance double en module d’élasticité traction/

flexion Meilleur stabilisation dimensionnelle à la température Réduction coefficient de dilation thermique linéaire Conductibilité thermique (dégagement calorique) Conductivité électrique (sens antistatique) Retrait isotrope en combinaison avec d’autres fibres Prix élevé

2 procédés de fabrication des fibres carbone: polyacrylonitrile (PAN) ou petroleum (PITCH)

à suivre page 73


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La tribologie – additives / charges PA46, PA aromatique, PPS, PAEK PES, PPSU, PSU PEI, PAI, LCP


Nano Composites

Fibres carbone en combinaison avec des nano composites sur une base des minérales meilleure cristallisation surface dureté surface élevé Morphologie / composites homogènes Réduction d’usure en phase de rodage

PA46 LUVOCOM 19-7816 PEEK LUVOCOM 1105-7678 PPS LUVOCOM 1301-7767


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La tribologie – additives / charges PA46, PA aromatique


Fibres d’aramide

Les fibres d’aramide disposent des bonnes caractéristiques mécaniques intrinsèques avec une densité réduite. En revanche, les liaisons avec la matrice du polymère sont réduites et n’apportent pas beaucoup d’améliorations des propriétés mécaniques de renfort.

Le comportement tribologique est excellent et offre une résistance contre l’usure performante en frottement avec les

métaux comme les alliages cuivreux bronze et aluminium.

Application : frottement contre aluminium, partenaire doux


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Bisulfure de Molybdène - Composite

Ses caractéristiques de frottement sont proches que celle du graphite.

Pour les applications thermoplastiques semi-cristallines le MoS2 améliore la structure cristalline surtout dans les zones de surface. Grâce à ce phénomène les valeurs de frottement sont plus basses que ceux d’un produit amorphe.

Application : vitesse réduite, pression surface élevé


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La tribologie – additives / charges PA46, PA aromatique, PPS, PAEK PES, PPSU, PSU PEI, PAI, LCP


PTFE-Composite

Le PTFE provoque sous charge de frottement un meilleur glissement du polymère en créant un film entre les partenaires de frottement. En conséquence les déformations sont réduites dans les zones de frottement du polymère, l’échauffement induit par l’effort est ainsi maîtrisé.

Grâce à la présence d’une couche en PTFE une réduction du coefficient de frottement en statique et dynamique est à constater ainsi que le phénomène de stick slip est évité.

Application : vitesse élevé


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Silicone-Composite

Les huiles de silicones de haute viscosité sont limitées par rapport à ses compatibilités avec les polymères. Le silicone migre à la surface et crée une couche de glissement permanente.

Pour que les caractéristiques mécaniques du polymère ne se dégradent pas le taux de la silicone est limité de 0,5 à 2 % du poids.

Pour les applications rotatives de haute vitesse (bagues, coussinet) la combinaison PTFE + silicone a fournit ses preuves.

Application : en évitant le stick-slip (réduction du bruit)


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Choix de matière selon les critères du cahier des charges

Le cahier de charge: Descriptif de l’application Définition de la fonction Si disponible 2D, 3D

Choix de la matière: Exigence thermique (plage de fonction température)

T d’utilisation moyenne, à courte terme (? heures), en PIC (extrême) Dilatation thermique (pièces hybride?)

Propriété mécanique Type de sollicitation progressant toujours dans la même direction (Traction, compression, flexion, torsion, choc) Type de sollicitation oscillante Durée de la sollicitation (heures, année etc…)

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Exigence conforme au plan côtes, tolérances

Exigence d’environnement résistances chimiques, traitement, UV, feux etc…

Propriété surface exigence couleur exigence tribologique

Propriété électrique / diélectrique Résistivité transversale Résistance superficielle Charge électrostatique Résistance de claquage, à l’arc, au cheminement d’arc

Propriété optique La réflexion, l’absorption La transmission

D’autres: conducteur chaleurs, etc…

La suite….

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Choix de la matière: Exemple synthèse / matrice

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Côté outillage / conception pièce / processus Étude rhéologie, FEM etc… Conception pièce, outillage Fiabilité du processus de production

Ligne de soudure Orientation fibres Déformations Porosités

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Innovations matières

Les fibres de carbone 2 processus de fabrications des fibres carbone: polyacrylonitrile (PAN) ou petroleum (PITCH) Les fibres de carbone ont quelques µm de diamètre. Les fibres de PAN sont d'abord oxydées, à l'air, vers 200-300°C pendant 1 à 2 heures. La carbonisation a lieu vers 1000-1500°C, sous atmosphère de diazote, pendant quelques minutes. Un traitement complémentaire de graphitation à 2500-3000°C, pendant 1 minute, donne des fibres, cristallisées sous forme graphite, à 99 % de carbone et possédant un module élastique élevé (350 à 600 GPa) et une résistance moindre (2000 à 5000 MPa). Plusieurs qualité fibre esxiste: PAN: HT – hochfest (High Tenacity), IM – intermediate (Intermediate Modulus), UM – (Ultra Modulus), UHM – (Ultra High Modulus), UMS – (Ultra Modulus Strength) PITCH: HM – PITCH hochsteif (High Modulus) HMS – PITCH hochsteif/hochfest (Extrem High Modulus)

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Les nanotubes de carbone Intégrant dans un thermoplastique par compoundage: Limité autour de 8% de charge maximale

Conductivité électrique (antistatique)

Conductivité thermique (de 6 à 20 W.cm-1.K-1)


Les nano-charges minérales, nanoparticules (taille de 1 au 100µm)

Amélioration propriété polymère • Propriété mécanique, structurales, tenu au feux, UV …. • Propriété bactéricides

Augmentation propriété thermique (Tg ↗) Accélérateur en phase de la cristallisation

• augmentation de la dureté surface (résistance à l’usure↗)

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Les fibres de verre L’utilisation des charges de fibres de verre a pour l’objectif d’améliorer la performance mécanique. Pour des applications polymères résistant de haute température (PAEK, PPSU, PES, PEI) les charges en fibres diminuent les coûts . Fibres courte (quelque fois même broyé) (L< 0,2mm) retrait matière dans le moule plus isotrope (homogène) performance mécanique plus faible qu’en fibres de verre standard (surtout en

traction) Fibres standard (L= de 1mm à 0,5mm) autour de 0,3mm après injection Fibres longue (L= de 8mm à 25mm) autour de 12mm à 3mm après injection Meilleurs performance mécanique Attention : risque de casse des fibres lors du processus d’injection (Précaution : vis spéciale, Ø point d’injection largement dimensionné et cisaillements angles vifs


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PEEK / Céramique augmentation résistance à l’usure Composite / plastique / hybride


Fraunhofer IWM-centre de compétence: Traitement surface, optimisation tribologie (nano-charge, traitement DLC) Hybrid (Plastique / Métal / Céramique) Analyse tribo et simulation

ICT Polymer Engineering

Renfort local avec fibres sans fin

Tailored Injection Moulding

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PA66 stabilisé à la chaleur


Ultramid® Endure de BASF est une nouvelle matière PA66, stabilisée à la chaleur. Résistant à 220°C sur 3000 heures, à court terme à 240°C. Application: automobile, sous capot moteur

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La famille d’imide TPI , PI (non-exhaustif)

TPI / PEI - Blend thermoplastique polyimide amorphe (TPI) et polyetherimide (PEI) Fournisseur: SABIC Innovative Plastics IP BV Extem ® • matière à hautes performances thermique (Tg 311°C) • stabilité performance mécanique jusqu’à 230°C

Source http://www.sabic-ip.com/gep/Plastics/en/ProductsAndServices/ProductLine/extem.html

Blend sur mesure: TPI / PEEK / Céramique Augmentation résistance chimique, frottement Compoundage spécial: RTP, L&V


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Les 3 activités principales Expertise Business Development

Nous sommes une entreprise de prestation de services en engineering polymère et en relations marketing entre la France et Allemagne. Nos bureaux situés à Lyon, Paris et aux environs de Stuttgart nous assurent une présence régionale et internationale. La société Expert Business Development se répartit en trois activités principales : Expert - of high performance plastic application and new materials Business - Development Development - Innovation

Ronald HOPP Gérant / Managing Director EXPERT BUSINESS Development Expert en application des matières très techniques Phone: +33 4 72 02 35 66 [email protected]






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LES PLASTIQUES TRES TECHNIQUES 19 juin 2012 … · PET PBT POM PMP PA 12 PA 11 PA 66 PA 6 PBI PI PAI PES PPSU PEI PSU PPP PC-HT ... polymère correspondant est dit semi-cristallin,