Un aperçu des additifs thermoplastiques

Les thermoplastiques sont des polymères plastiques à bas point de fusion qui fondent lorsqu'ils sont chauffés, se solidifient lorsqu'ils sont refroidis et peuvent être refondus après durcissement sans endommager l'intégrité physique du matériau. Les thermoplastiques sont solides mais flexibles, résistants au rétrécissement et absorbant les chocs, et faciles à utiliser car aucun post-traitement n'est requis. Les applications courantes incluent le prototypage et une large gamme de produits de consommation, tels que les sacs poubelles, les ustensiles de cuisine, les jouets pour enfants et même les pièces automobiles.

Les thermoplastiques possèdent naturellement de nombreuses propriétés chimiques et mécaniques avantageuses, mais parfois les ingénieurs veulent faire passer ces propriétés au niveau supérieur ou donner au plastique de nouvelles caractéristiques, comme une plus grande résistance ou une biocompatibilité. C'est là qu'interviennent les additifs et les charges. Voici tout ce que vous devez savoir sur les additifs et les charges thermoplastiques les plus courants, ainsi que des considérations clés pour les ingénieurs.

Comment fonctionnent les charges et les additifs ?

Pratiquement tous les produits en plastique sur le marché aujourd'hui - des équipements sportifs aux pare-chocs synthétiques sur les voitures en passant par les seringues hypodermiques - sont des combinaisons d'un polymère de base et d'un additif. Sans additifs, même le polymère plastique le plus avancé ne fonctionnerait pas aussi bien qu'il le pourrait. Les propriétés chimiques et physiques supplémentaires offertes par les additifs rendent les plastiques plus propres, plus sûrs et plus résistants. Les fabricants peuvent également utiliser des additifs pour prolonger le cycle de vie de leurs pièces sans augmenter les coûts.

En plus d'offrir des propriétés supplémentaires, les charges réduisent les coûts des matières premières en diminuant la consommation de résine.

Additifs et charges thermoplastiques courants

Il existe un additif ou une charge pour pratiquement toutes les propriétés chimiques ou mécaniques qu'un ingénieur peut souhaiter obtenir. Voici quatre des additifs et charges les plus courants sur le marché aujourd'hui :

Fibres de verre

Les fibres de verre sont le type d'additif thermoplastique le plus couramment utilisé pour le moulage par injection. Les fibres de verre améliorent considérablement la résistance et la rigidité du plastique auquel elles sont ajoutées, mais les fibres rendent également le plastique plus cassant. En tant que telles, les fibres de verre ne sont recommandées que pour les applications dans lesquelles la pièce n'aura pas à subir de contraintes d'impact ou de déflexion élevées.

Cependant, l'ajout de fibres de verre à une résine thermoplastique aura un impact sur le processus de moulage et de conception de diverses manières. Par exemple, les fibres de verre peuvent limiter le taux de rétrécissement de la résine de base, ce qui crée un motif de rétrécissement non linéaire et augmente le risque de déformation. Lorsque les résines se rétractent de manière inégale, des trous, des changements imprévus de flux et de forme, et des changements d'épaisseur de paroi peuvent se produire. Les ingénieurs doivent garder ces risques à l'esprit lorsqu'ils envisagent des fibres de verre.

Charges céramiques

Des charges céramiques peuvent être ajoutées à un thermoplastique pour rendre la pièce plus résistante à la chaleur. Les charges céramiques sont similaires aux fibres de verre en ce sens qu'elles confèrent toutes deux de la résistance à une pièce - malheureusement, elles partagent les mêmes limites. Les pièces comportant des charges en céramique peuvent être cassantes et sont plus susceptibles de s'écailler ou de se fissurer lors de l'impact.

L'orientation et la forme des fibres jouent un rôle important lorsqu'il s'agit d'utiliser des charges céramiques et des fibres de verre. Les fibres, les flocons, les poudres et les billes sont tous dimensionnellement différents et peuvent donc affecter certaines propriétés de la pièce.

Par exemple, les billes sont uniformes, empilables et augmentent la déflexion thermique du thermoplastique. De plus, les perles minimisent l'impact de tout facteur de stress interne causé par la charge. Malheureusement, les perles n'augmentent pas beaucoup la résistance d'un matériau. Une fois que les ingénieurs ont choisi l'additif ou le matériau de charge le mieux adapté à leurs besoins, ils doivent également tenir compte de la forme de cette charge ou de cet additif.

Épaississants

Les ingénieurs ajoutent souvent des épaississants aux polymères liquides à base de résine pour les rendre plus visqueux. La plupart des additifs épaississants proviennent de groupes de polymères salifiants ou hydrophiles car ils forment des liaisons tridimensionnelles qui ralentissent le mouvement du plastique à de faibles taux de cisaillement. Les épaississants peuvent être trouvés dans les adhésifs, les mastics, les revêtements et certains produits de soins personnels.

Antioxydants

Lorsqu'un polymère réagit avec l'oxygène, le matériau peut perdre sa résistance et son allongement. De plus, l'oxydation peut provoquer une décoloration et des fissures dans la finition de surface de la pièce. Des antioxydants sont ajoutés aux thermoplastiques pour empêcher l'oxydation et ralentir la dégradation en présence de chaleur excessive, d'ozone et de rayonnement. Les antioxydants protègent également la pièce des radicaux libres et des rayons UV, ce qui la rend idéale pour les applications dans lesquelles la pièce entrera en contact avec des conditions météorologiques potentiellement dangereuses.

Démarrez avec les additifs thermoplastiques

Les additifs et les charges thermoplastiques sont une partie essentielle du répertoire de tout fabricant de pièces en plastique, et leur polyvalence les rend idéaux pour un large éventail de cas d'utilisation. Cependant, les fibres de verre, les charges céramiques, les antioxydants et les épaississants ne sont qu'un début. Cet aperçu ne couvre pas les autres catégories d'additifs, comme les antimicrobiens, les modificateurs d'impact, les plastifiants, les stabilisants à la lumière, etc. Les ingénieurs et les équipes de produits doivent commencer le processus de sélection des matériaux avec un ensemble clair d'exigences pour leur projet afin de déterminer les additifs ou les charges qu'ils doivent sélectionner parmi la large gamme d'options disponibles dans le commerce.

Choisir l'additif ou la charge thermoplastique qui convient le mieux à un projet à venir devient beaucoup plus facile avec un partenaire de fabrication de confiance comme Fast Radius. Nous sommes passionnés d'aider nos partenaires à innover - et cela commence par une sélection intelligente des matériaux. Notre équipe expérimentée d'ingénieurs, de concepteurs et d'experts en fabrication possède des années d'expérience qui se traduisent par des services de conseil de qualité supérieure. Contactez-nous dès aujourd'hui pour commencer.

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