full screen background image
    Recherche:

Les Experts du Torlon, du PEEK et les autres
polymères haute performance

普通话

Qu'est-ce qu'un Poly-Amide-Imide ?

Les PolyAmideImides (PAI) sont des plastiques à haute performance qui combinent une excellente résistance aux hautes températures avec une ténacité à basse température et une résistance aux chocs élevées. Quoique ce sont des polymères amorphes, ils sont aussi exceptionnellement résistants à une grande variété de produits chimiques courants.Ils sont très similaires à deux autres polymères imidés aromatiques de haute température : les polyétherimides (PEI) et les polyimides (PI).

Le PAI le mieux connu est le Torlon, introduit par Amoco dans les années 1970, comme extension d'un polymère à poids moléculaire assez bas, afin d'améliorer l'adhérence des fluoropolymères dans les ustensiles de cuisine tels que Silverstone®, ainsi que comme revêtement de fil.

Les polyamideimides sont des thermoplastiques. Ils sont donc fusibles, et peuvent être recyclés, comme le PEI, mais ils offrent une résistance, une rigidité et une résistance à l'abrasion supérieures. Contrairement au PI, qui ne ne peut pas se fondre comme les thermoplastiques, les PAI offrent la commodité d'un procédé de fusion combiné à un meilleur équilibre entre la résistance à la traction, la rigidité et la résistance à l'usure.

Celles-ci sont maximisées par un recuit après la production. A 200°C les propriétés mécaniques du PAI sont meilleures que la plupart des autres thermoplastiques à température ambiante, y compris le PEEK. Le coefficient de dilatation thermique linéaire (CLTE) est à peu près le même que celui de l'aluminium. Ces propriétés uniques et sa fusibilité en font une solution parfaite pour plusieurs industries exigeantes, dont les suivantes :

  • Pétrole & gaz
  • Aéronautique et espace
  • Automobile
  • Electronique et semi-conducteurs
  • Dans ces industries, le Torlon effectue de nombreuses tâches, car sa fusibilité permet aux consructeurs de produire des pièces complexes avec des tolérances serrées.

    Thermoplastique amorphe

    Le PAI est un thermoplastique amorphe, opaque, qui peut être fondu et injecté dans un moule, extrudé ou moulé par compression. Solvay Specialty Polymers est le leader mondial dans la production de résine PAI sous sous le nom de Torlon.

    Il y a moins de 100 entreprises dans le monde qui le transforment. Les produits semi-finis extrudés sont faites par Drake Plastics et Mitsubishi Chemical, qui fournissent des barres, des plaques, des tubes et des profilés qui seront usinés en pièces finies.

    Moins de cinq entreprises dans le monde font le moulage à compession pour la production de très grandes pièces, utilisées comme joints d'étanchéité de grands turbocompresseurs.

    Le Torlon est au sommet de l'industrie thermoplastique en raison de son équilibre entre rigidité, dureté, résistance mécanique, propriétés thermiques et une stabilité dimensionnelle. Bien qu'il s'agisse d'un polymère amorphe, il offre une excellente résistance chimique.

    Problèmes de Production

    Comme le Torlon est un produit amorphe, avec une température de transition vitreuse très élevée, l'écoulement non newtonien crée de sérieux problèmes sur une large gamme de taux de cisaillement.

    Les plus grands défis sont :

  • Fenêtre de transformation étroite avec des températures de transformation supérieures à 315°C.
  • La viscosité à l'état fondu, qui est très sensible à la température et au taux de cisaillement.
  • En tant que polymère de polycondensation, le PAI est très sensible à l'humidité et doit être soigneusement séché et maintenu à sec avant la transformation pour éviter la dégradation du poids moléculaire et des propriétés thermomécaniques.
  • Recuit de 20 jours ou plus à 260°C pour optimiser les propriétés après la fabrication.
  • Pour obtenir des propriétés optimales, le PAI doit être transformé dans des conditions strictement contrôlées, puis recuit dans un cycle thermique progressif jusqu'à 260°C, afin d' augmenter le poids moléculaire et la Tg. Ce processus complète l'imidation par polycondensation, ce qui augmente le poids moléculaire. De l'eau est le sous-produit, et doit être éliminée. La polycondensation étant une réaction d'équilibre, il est important d'éliminer toute eau afin de favoriser ainsi la réaction. A des températures supérieures à la température de transition vitreuse, la présence d'eau peut inverser la réaction: le polymère s'hydrolyse et perd ses propriétés.

    Au cours des 50 dernières années, des entreprises spécialisées ont appris à transformer le Torlon PAI. Une meilleure connaissance du procédé est nécessaire que pour la plupart des thermoplastiques. C'est pourquoi le Torlon est moins courant que d'autres polymères à hautes performances comme le PEEK. Les pièces en polyamideimide peuvent être usinées à partir de profilés dans des dessins complexes et avec des tolérances extrêmement serrées dans huit nuances uniques, allant du polyamideimide non chargé au PAI renforcé de fibres de verre et de carbone, ainsi que des nuances à friction et usure faibles.

    Options de fabrication de pièces

    Usinage – Des pièces très complexes aux tolérances extrêmement serrées, peuvent être usinées en utilisant des pièces semi-finies. Les pièces en polyamideimide se font en huit nuances uniques, allant du PAI non chargé au PAI renforcé de fibres de verre et de carbone, et puis il y a aussi le PAI résistant à l'usure et à faible friction.

    Les pièces usinées en PAI se caractérisent par de faibles tolérances et des surfaces lisses. Comme aucun outil supplémentaire n'est nécessaire, ce procédé est rentable si les quantités produites sont faibles et la précision requise est atteinte. Il est également idéal pendant la phase de conception et de développement d'une pièce. Des produits semi-finis à usiner sont faites par des procédés comme l'extrusion, le moulage et/ou le moulage par injection.

  • L'extrusion offre le meilleur équilibre de propriétés.
  • Diamètres de barres de 3,2 à 257 mm en longueurs jusqu'à 2,44 m.
  • Tubes avec combinaisons de diamètres extérieur/intérieur de Ø25,4 mm/ø12,7 mm à Ø194 mm/ø89 mm.
  • Plaques d'une largeur maximale de 305 mm et d'une épaisseur maximale de 44,5 mm.
  • Formes moulées par compression - Idéal pour les grands anneaux (jusqu'à 900 mm de diamètre) et les mélanges spéciaux.
  • Moulage par injection - Idéal pour les tubes et les préformes à paroi mince.
  • Moulage par injection – Le Torlon polyamideimide peut être injecté avec des presses conventionnelles équipées d'un chauffage à haute température, d'une force de serrage suffisante (7 kN/cm² de surface projetée) et d'un cylindre en fonction du poids injecté. La vis doit être une vis à faible compression, avec un rapport de 1 à 1,5:1. La commande de la machine doit être en mesure de contrôler avec précision la vitesse et la pression d'injection. Des vis en une seule pièce sont nécessaires et les clapets anti-retour ne peuvent pas être utilisés. Les machines hydrauliques les plus anciennes peuvent bénéficier de l'injection assistée par gaz.

    En raison de la faible fluidité du PAI fondu, il est pratiquement impossible d'obtenir la surface brillante des autres thermoplastiques. La masse fondue s'écoule comme un "cordon" dans la cavité du moule, où elle se mélange pendant le compactage et le maintien.

    La finition de surface du Torlon moulé a souvent été comparée à celle de pièces coulées en métal ou même en bois, montrant des limites distinctes entre les fronts de fonte adjacents. Seule la surface est inférieure. Après usinage, vous aurez une belle pièce en PAI homogène, dense et uniforme. De plus, la viscosité élevée et le faible retrait du PAI rendent difficile l'injection de pièces à paroi mince (< 0,75 mm), surtout lorsque le trajet d'écoulement est long (> 25 mm).

    En cas de contre-dépouilles, il faut des tiroirs. La plupart des pièces en PAI profitent de canaux assez larges et d'une carotte très large. Ils doivent également être plus courts que pour les autres polymères. Les systèmes à canaux chauds ne peuvent être utilisés, sauf pour la carotte. La température du moule est contrôlée parc par l'huile chaude ou des éléments chauffants électriques. La vapeur est rarement utilisée.

    Avant le traitement du Torlon, le polymère doit être soigneusement séché dans des dessiccateurs à air sec, ayant un point de rosée de -40°C. Un taux d'humidité inférieur à 500 ppm est requis, et il faut le contrôler avant utilisation.

    Avant de pouvoir utiliser ou usiner des pièces moulées, elles doivent être recuites. Ce processus est essentiel pour toutes les pièces en Torlon, afin d'obtenir les propriétés optimales, en particulier pour la résistance mécanique et la ténacité à haute température. Le cycle thermique dépend du diamètre des pièces, mais varie généralement de 17 à 21 jours. L'importance du cycle de recuit ne peut être surestimée. Le cycle de séchage typique consiste en une série d'étapes toutes les 24 heures : 5 à 7 étapes de 150°C à 255°C et ensuite 10 jours à 260°C.

    Solvay approuve généralement les processeurs avant de les autoriser à traiter le Torlon PAI. Les processeurs certifiés Torlon ont été approuvés par Solvay et ont démontré leur capacité à transformer ce matériau unique selon les besoins. Ils utilisent des fours programmables contrôlés par PLC et possèdent l'expertise nécessaire pour obtenir les propriétés optimales de ce matériau unique.