Connaissez vos matériaux :Nylon

Les nylons sont une famille de plastiques techniques solides. Les nylons sont des plastiques à faible frottement, ce qui les rend idéaux pour remplacer les composants métalliques tels que les roulements ou les bagues. De plus, les nylons créent moins de bruit de fonctionnement et d'usure sur les pièces d'accouplement, ce qui permet souvent de supprimer complètement la lubrification externe de l'application du composant.

Les nylons sont des thermoplastiques (par opposition aux thermodurcissables) ou des polymères synthétiques qui sont extrêmement maniables lorsqu'ils sont chauffés à des températures élevées, mais qui se fixent fermement lorsqu'ils sont refroidis. De nombreux nylons ont à la fois des microstructures amorphes et cristallines lorsqu'ils sont refroidis, ce qui confère au matériau élasticité ainsi que rigidité et rigidité.

Une classe polyvalente de matériaux, les nylons peuvent également être combinés avec une gamme d'additifs pour créer des propriétés matérielles et chimiques spécifiques, ce qui a conduit à leur utilisation généralisée dans des applications commerciales allant du tissu au moulage automobile et électrique. Cette polyvalence s'étend également à la production, car les nylons sont compatibles avec les méthodes de fabrication additives et traditionnelles.

Comment est fabriqué le nylon ?

Semblables à d'autres plastiques, les nylons sont créés en distillant des hydrocarbures, qui sont ensuite introduits dans des catalyseurs qui produisent les polymères plastiques. Les nylons sont généralement créés dans l'un des deux processus suivants :polymérisation et polycondensation.

La polymérisation crée un matériau en nylon en faisant réagir des monomères amines (groupes de molécules NH2) avec de l'acide carboxylique (COOH), tandis que la polycondensation implique la réaction de diamine (molécules avec deux groupes NH2) avec de l'acide dicarboxylique (qui a deux groupes COOH).

Les nylons créés par polycondensation ont tendance à être plus biodégradables que ceux fabriqués à partir de polymères d'addition. Les nylons peuvent également être créés à partir de la biomasse, ce qui peut également contribuer à augmenter la biodégradabilité des matériaux.

Propriétés et spécifications mécaniques

La microstructure semi-cristalline des matériaux en nylon offre à la fois rigidité et résistance, en plus d'une bonne résistance chimique. Les nylons sont également résistants à la chaleur et sont donc idéaux pour les applications impliquant des frottements. En tant que thermoplastiques, les nylons peuvent également être réchauffés, moulés et refroidis plusieurs fois.

Il est important de noter que le nylon absorbe l'humidité de son environnement, ce qui peut avoir un impact négatif sur la stabilité dimensionnelle d'un composant. Les nylons qui ont une plus grande résistance aux chocs et une plus grande flexibilité ont également tendance à absorber plus d'humidité, bien que cela dépende de la cristallinité du matériau, de l'épaisseur de la pièce et de la température de l'environnement du composant.

Les nylons peuvent également être préconditionnés pour aider à atténuer les effets de l'absorption d'humidité. De plus, il convient de noter que le nylon n'est pas intrinsèquement résistant aux rayons UV, bien que des stabilisateurs puissent être incorporés dans le matériau pour réduire les dommages.

Les caractéristiques chimiques et physiques du matériau varient bien sûr en fonction du type spécifique de nylon, mais voici quelques-unes des principales caractéristiques mécaniques du nylon 6 non renforcé :

• Gravité spécifique :1,13
• Absorption d'eau :1 900 %, 24 heures à 73,4 °F (23 °C)
• Retrait typique du moule :1,3 %
• Résistance à la traction :76 MPa
• Module de traction :2 758 MPa
• Résistance à la flexion :110 MPa
• Module de flexion :2 965 MPa
• Dureté :116, Rockwell R
• Résistance aux chocs avec encoche :5,0 kj/m²
• Température de fusion :220 °C (428 °F)
• Température de déflexion à 1 820 kPa (264 psi) :160 °F (71 °C)
• Température de déflexion à 455 kPa (66 psi) :340 °F (171 °C)

Types courants de nylon

Les nylons sont identifiés par un numéro - tel que 6 ou 66 - qui fait référence au nombre d'atomes de carbone entre les groupes amine et acide, ainsi qu'à la manière dont le polymère a été créé. Le nylon 6, par exemple, est entièrement créé à partir d'un seul monomère, tandis que le nylon 66 est créé à partir de combinaisons de différents monomères (appelés comonomères). Les nylons peuvent également être renforcés avec des additifs comme le verre ou combinés avec d'autres plastiques techniques pour améliorer les performances et les caractéristiques des matériaux.

Les trois types de nylon les plus courants sont le nylon 6, le nylon 66 et le PA 12. Les filaments de nylon 6 sont des fibres hautement élastiques souvent utilisées dans les textiles et les applications industrielles à haute résistance, notamment les vêtements, les cordes et les cordons industriels. Ces fibres ont une surface lisse semblable à du verre qui offre une résistance à l'abrasion exceptionnelle. Le nylon 6 donne généralement des dimensions de pièces finales plus fiables.

Le nylon 66 est un matériau plus cristallin que le nylon 6 et offre donc une rigidité, un module de traction et un module de flexion supérieurs. Cela en fait un matériau idéal pour les applications nécessitant solidité, rigidité et résistance chimique, telles que les tapis, les airbags et les bagages. Bien qu'il s'agisse d'un matériau plus usinable que le nylon 6, le nylon 66 a une température de fusion plus élevée, ce qui le rend plus sensible au retrait de moule. Le nylon 66 est fréquemment utilisé dans le moulage par injection.

Le PA 12 (également connu sous le nom de Nylon 12) est un bon plastique à usage général avec de nombreuses applications d'additifs et est connu pour sa ténacité, sa résistance à la traction, sa résistance aux chocs et sa capacité à fléchir sans fracture. Le PA 12 est utilisé depuis longtemps par les mouleurs à injection en raison de ces propriétés mécaniques. Et plus récemment, le PA 12 a été adopté comme matériau courant dans les processus de fabrication additive pour créer des pièces fonctionnelles et des prototypes.

Pourquoi le nylon ?

Le nylon est très apprécié pour sa combinaison de propriétés naturelles de faible frottement et de solides propriétés mécaniques, chimiques et thermiques. Il s'agit d'une famille de matériaux polyvalents et performants bien adaptés aux applications soumises à une usure importante, telles que les composants du système de carburant, les collecteurs, les supports, les engrenages et d'autres applications nécessitant des matériaux plastiques à haute température de fusion. Les nylons peuvent également être combinés avec des additifs et des stabilisants, ce qui permet un plus grand degré de spécificité et de contrôle lors de l'optimisation des propriétés matérielles de divers composants.

De plus, étant donné que les nylons peuvent être façonnés en filaments, fibres, films, feuilles et peuvent également être utilisés en conjonction avec une gamme de procédés de fabrication - y compris le moulage par injection, l'usinage CNC et l'impression 3D - ces matériaux sont souvent utilisés à des fins de prototypage.

Applications populaires

Le nylon est largement utilisé dans de nombreux secteurs du marché. Les textiles et les tapis incorporent souvent des filaments de nylon, et le film de nylon conforme à la FDA est fréquemment utilisé dans les emballages alimentaires car il offre durabilité, faible perméabilité aux gaz et résistance à la température.

Les pièces en nylon remplacent fréquemment les composants en aluminium dans les moteurs, car elles sont à la fois moins chères (coûts d'outillage mis à part) et plus légères. Le nylon offre une bonne isolation électrique et une bonne résistance à la corrosion, ce qui, en particulier lorsqu'il est associé à la ténacité naturelle du nylon, en fait un matériau utile pour les applications électriques telles que les attaches de câble, les isolateurs et les boîtiers de commutateur.

Commencer avec le nylon

Les nylons sont une famille polyvalente de matériaux thermoplastiques qui offrent une combinaison unique de résistance au frottement, de résistance chimique et thermique, de résistance et de flexibilité. Ces propriétés ont fait du nylon un choix populaire pour les applications dans un large éventail d'industries. Cependant, bien que les nylons partagent certaines caractéristiques, ce sont des matériaux incroyablement modifiables, il est donc essentiel que les équipes de produits connaissent les propriétés précises des matériaux nécessaires pour une pièce donnée. Un partenaire de fabrication de confiance peut vous aider à simplifier ce processus.

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