La fabrication du plastique façonne le monde moderne, transformant les polymères bruts en tout, de l'emballage jetable aux composants aérospatiaux de précision. Cependant, tous les plastiques ne sont pas créés égaux. Les plastiques de produits de base et d'ingénierie sont deux types courants de thermoplastiques, qui peuvent être fondues, remodelées et solidifiées à plusieurs reprises. Les plastiques de marchandises sont conçus pour une production rentable et à volume élevé d'articles de tous les jours, tandis que les plastiques d'ingénierie offrent des performances supérieures pour des applications exigeantes. Dans cet article, nous discuterons des caractéristiques uniques, des types principaux et des applications de chacun.
Que sont les plastiques de marchandises?
Les plastiques de matières premières sont tout autour de nous dans la vie quotidienne - vous pouvez facilement les trouver sur votre réfrigérateur ou dans votre cuisine. Selon Grand View Research , le marché mondial des plastics de marchandises a été évalué à 498,2 milliards USD en 2024. Des articles communs comme le film alimentaire, les sacs en plastique, les bouteilles de boissons, la vaisselle jetable et les gants médicaux. En plus de ceux-ci, les plastiques de produits de base sont largement utilisés dans d'autres biens de consommation quotidiens qui nécessitent une résistance mécanique de base et une stabilité thermique, tels que les jouets pour enfants, les enveloppes électroniques et les boîtiers d'appareils. Ils sont rentables et faciles à traiter, donc souvent produits en volumes très élevés.
Il existe de nombreux types de plastiques de produits de base, chacun avec des propriétés et des applications uniques. Vous trouverez ci-dessous les plus courants:
Polyéthylène (PE)
Il est rapporté que le polyéthylène (PE) est le plastique le plus utilisé, représentant une grande part de revenus de 34,4% en 2024 dans diverses industries. La demande d'EP est principalement motivée par son utilisation dans l'emballage, telles que les films, les sacs et les conteneurs, en raison de sa résistance chimique légère, de sa facilité de traitement et de sa recyclabilité.
De plus, avec les progrès, PE est disponible en plusieurs variantes de performance. Le polyéthylène à basse densité (LDPE) est plus doux et plus transparent, ce qui le rend bien adapté aux films d'emballage et aux sacs en plastique. Le polyéthylène à haute densité (HDPE) est plus fort et plus dense, couramment utilisé pour les bouteilles et conteneurs à haute résistance, ou les tuyaux, les réservoirs et les composants pour les systèmes de drainage souterrains. Le polyéthylène linéaire à basse densité (LLDPE) combine la flexibilité du LDPE avec la résistance du HDPE, offrant une résistance aux déchirures et une ponction améliorées, et couramment trouvées dans les films agricoles et les matériaux de couvrage.
Polypropylène (PP)
Le polypropylène (PP) et le polyéthylène (PE) sont tous deux des polyoléfines. Ils ont des propriétés similaires, telles que une bonne résistance chimique, une faible densité et une faible absorption d'eau. Mais le PP a une meilleure résistance à la chaleur et est souvent choisi pour des articles comme les conteneurs sans micro-ondes, les contenants d'eau chaude et les couvercles de moteur automobile.
Le PP est également plus rigide et a une meilleure résistance à la fatigue. Il est utilisé dans les intérieurs automobiles, les enclos industriels et les charnières vivantes. De plus, PP a une transparence plus élevée. Dans le domaine médical, il est utilisé pour les seringues, les bouteilles IV, les emballages pharmaceutiques et les équipements de protection jetables comme les robes chirurgicales et les milieux de filtre à masque.
Chlorure de polyvinyle (PVC)
Le PVC est un plastique de marchandise établi de longue date à faible coût. Il a du chlore dans sa chaîne moléculaire, ce qui lui donne des propriétés ignifuges. Ceci est important pour les applications résistantes au feu dans les industries de l'électricité et de la construction. Le PVC est facile à traiter de diverses manières, notamment l'extrusion, le moulage par injection, le moulage par soufflage et le calendrier. Il peut également être modifié en ajoutant des plastifiants, des stabilisateurs, des lubrifiants, des charges et des pigments pour modifier ses propriétés.
Le PVC se présente sous deux formes. PVC rigide (UPVC) contient peu ou pas de plastifiant, ce qui le rend difficile, rigide et résistant à l'impact. Avec les bons stabilisateurs, il a également une bonne résistance aux intempéries et une stabilité des UV. UPVC est couramment utilisé dans les tuyaux, les cadres de fenêtres et les cartes de crédit. PVC plastifié ou flexible devient plus doux en ajoutant une plus grande quantité de plastifiants. Cela abaisse sa température de transition en verre (TG), ce qui rend le matériau plus flexible et plus facile à plier. Le PVC flexible se trouve souvent dans l'isolation du câble, le revêtement de sol, les jouets gonflables et les tubes médicaux. Cependant, l'attention devrait être accordée à la migration et à l'évaporation potentielles des plastifiants, ce qui pourrait affecter la santé et l'environnement.
Polystyrène (PS)
Le polystyrène (PS) apparaît naturellement comme un solide très transparent et en verre. Il est quelque peu rigide mais a une faible résistance à l'impact et peut se casser facilement. Lorsqu'il est mélangé ou copolymérisé avec d'autres polymères, comme en ajoutant du caoutchouc, il devient du polystyrène à fort impact (hanches), qui offre une force d'impact et une ténacité améliorées. Ce formulaire est largement utilisé dans les enveloppes, les ordinateurs, les jouets et les signes d'appareils électroménagers des ménages.
Le PS est également disponible sous des formes en mousse, telles que le polystyrène étendu (EPS) ou le polystyrène extrudé (XPS). Ces mousses légères ont une excellente isolation thermique, une résistance aux chocs, un amorti et une absorption du son. Ils trouvent une utilisation dans l'isolation du bâtiment, les emballages de protection et les cartes d'isolation. Cependant, le PS n'est pas facilement biodégradable, et le processus de recyclage et de réutilisation des déchets est assez difficile.
Que sont les plastiques d'ingénierie?
Contrairement aux plastiques de marchandises, qui sont économiques et produits en masse pour les articles quotidiens, les plastiques d'ingénierie sont conçus pour résister aux conditions mécaniques et environnementales que les plastiques de marchandises ne sont pas conçus. Ils sont généralement semi-cristallins, ce qui signifie qu'ils ont une rigidité, une résistance, une résistance à la chaleur, une stabilité chimique et même même une auto-lubrification. Cependant, ils sont plus chers et sont généralement produits en plus petites quantités pour répondre aux exigences commerciales spécifiques ou à des objectifs haute performance.
Bien que les plastiques d'ingénierie soient moins courants que les plastiques de marchandises, leur utilisation augmente à mesure qu'ils font des percées en applications qui s'appuyaient traditionnellement sur des métaux ou d'autres matériaux. Par conséquent, il peut toujours être difficile de sélectionner le bon matériau pour votre projet d'usinage. Cependant, vous pouvez utiliser des options de prototypage en plastique pour faire de meilleurs choix. Ensuite, jetons un coup d'œil à certains types communs de plastiques d'ingénierie:
Polycarbonate (PC)
Le polycarbonate (PC) a des groupes de carbonate dans sa structure chimique, qui forment une liaison rigide entre les chaînes de polymères et rendent le matériau plus fort et plus rigide. C'est pourquoi le PC est bon pour les produits de sécurité et résistants à l'impact comme le verre pare-balles, les casques et les pare-brise automobile. La liaison du carbonate résiste également à la déformation à des températures élevées, ce qui donne à PC une bonne stabilité dimensionnelle.
En tant que thermoplastique d'ingénierie amorphe, le polycarbonate a une très faible absorption d'eau et une transparence optique élevée, ce qui le rend bien adapté aux lentilles optiques, aux lentilles de lunettes et aux housses de lumière LED. De plus, le PC est facile à machiner ou à mouler dans les formes souhaitées. Cependant, il est sensible à la lumière ultraviolette, l'utilisation extérieure à long terme peut nécessiter des stabilisateurs UV supplémentaires.
Polyméthylméthacrylate (PMMA) / acrylique
Le PMMA est l'un des premiers polymères d'ingénierie de la famille acrylique. Comme PC, il est transparent mais offre une transmission de lumière supérieure, atteignant souvent jusqu'à 92%. Cela en fait une alternative légère au verre et largement utilisée dans les tuyaux légers, les lentilles optiques, les diffuseurs, les puits de lumière et les écrans de haute qualité. Cependant, la résistance aux rayures relativement mauvaise du PMMA est une préoccupation dans les applications à haute visibilité, telles que les pare-brise, où une surface claire est essentielle pour la sécurité. C'est l'un des polymères les plus durs et a une bonne résistance aux intempéries, fonctionnant bien en plein air. Bien que le PMMA soit rigide et a une bonne résistance à la traction, il peut être cassant et peut se fissurer sous une contrainte ou un impact élevé s'ils ne sont pas correctement conçus.
Polyoxyméthylène (POM) / acétal
Le POM est un thermoplastique hautement cristallin et linéaire qui offre un excellent équilibre de résistance, de rigidité et de ténacité.CT sa rigidité et sa résistance, en particulier dans la plage de températures de 50 à 120 ° C, sont supérieures à celles de la plupart des autres thermoplastiques. À température ambiante, le POM montre un point d'écoulement distinct à environ 8 à 10% d'allongement; En dessous de ce point, il se rétablit élastiquement même après une contrainte répétée, offrant une excellente capacité de ressort et une pertinence pour les attaches de snap.
De plus, le POM a une bonne résistance à l'usure, un coefficient de frottement dynamique faible et des propriétés électriques favorables. Il est généralement résistant au fluage et à la plupart des solvants organiques. Sa température élevée de distorsion thermique lui permet de bien fonctionner à des températures élevées, tandis qu'elle reste efficace à des températures aussi basses que –40 ° C.
La combinaison de ces propriétés rend POM particulièrement adapté aux composants de précision tels que les pièces de montée, les rouleaux, les roulements, les roues de vitesses, les pièces de logement, les pièces de pompe, les vannes et les engrenages. De plus, la famille POM est souvent renforcée avec des fibres de verre pour améliorer davantage les propriétés mécaniques du polymère de base.
Polyamide (PA) / nylon
Le polyamide (nylon) est un plastique d'ingénierie polyvalent qui est disponible dans différents «grades» et appliqué en conséquence. PA 6/6 a un point de fusion élevé, une forte résistance mécanique et une excellente résistance à l'usure. Il est utilisé dans des parties qui font face à la friction et à la contrainte répétées, comme les engrenages, les roulements et les attaches. PA 6 offre une meilleure formabilité et un meilleur flux à un coût inférieur. Alors que son point de fusion et sa résistance mécanique sont légèrement inférieurs à PA 6/6, PA 6 est particulièrement efficace pour former les fibres. Cela le rend populaire pour les textiles, les tapis, les vêtements et les filets de pêche, et les articles de tous les jours comme les poils de brosse à dents, les cordes et les sacs en nylon.
Le nylon résiste dans une certaine mesure les huiles et les solvants mais n'est pas très résistant aux acides et aux bases. Il absorbe également l'humidité, ce qui peut affecter sa taille et affaiblir certaines de ses propriétés. Dans certains cas, l'humidité doit être contrôlée ou le matériau modifié pour garantir des performances stables.
PolyetheTheThekeTone (Peek)
Peek est un plastique extrêmement performant utilisé dans les secteurs aérospatial, automobile, médical et alimentaire. L'un de ses principaux avantages est sa capacité à résister à des températures élevées - jusqu'à environ 250 ° C - qui dépasse de loin les limites thermiques des plastiques les plus courants. Il offre également une excellente résistance à la traction, une rigidité et une résistance à l'usure et à la fatigue, tout en étant très résistants à presque tous les produits chimiques. De plus, PEEK a une faible absorption d'humidité et est biocompatible. Cependant, il est plus cher que la plupart des plastiques CNC en raison des coûts élevés des matières premières et de la complexité de son processus d'usinage.
Polyéthylène téréphtalate (TEP)
PET est un plastique semi-cristallin fort et transparent avec une excellente résistance chimique. Il s'agit du matériau principal pour les fibres de polyester utilisées dans les vêtements et les textiles de la maison. Le TEP fournit également une résistance à la barrière exceptionnelle aux gaz et à l'humidité, aidant à maintenir les boissons et les aliments périssables frais en empêchant l'oxygène et l'humidité d'entrer. De plus, PET est largement recyclé via un système en boucle fermée bien établi, ce qui en fait une option attrayante pour l'emballage écologique.
Polybutylène téréphtalate (PBT)
Le PBT est similaire en structure à PET mais comprend un groupe supplémentaire - (ch₂) ₂– dans son épine dorsale. Ce segment aliphatique plus long donne une résistance mécanique améliorée, une rigidité, une absorption d'humidité plus faible et une meilleure stabilité dimensionnelle par rapport à la TEP. Il a également une excellente isolation électrique et une résistance chimique. Ces propriétés rendent le PBT populaire pour les composants automobiles, électriques et industriels tels que les connecteurs, les engrenages et les pièces de précision où des performances plus élevées sont nécessaires.
Polytétrafluoroéthylène (PTFE)
PTFE a l'un des coefficients de frottement les plus bas parmi les solides. Cela signifie que les composants tels que les roulements, les phoques et les pièces coulissantes fabriquées à partir de PTFE ne nécessitent généralement pas de lubrifiants supplémentaires. Sa surface naturellement antiadhésive est également largement utilisée dans les revêtements d'ustensiaux de cuisine et d'autres applications où l'adhésion est problématique. De plus, le PTFE est très résistant à presque tous les produits chimiques et offre une excellente résistance à la chaleur, soutenant une exposition continue à des températures jusqu'à 260 ° C (500 ° F). Il fournit également une isolation électrique efficace. Cependant, par rapport à d'autres plastiques d'ingénierie comme PEEK ou POM, le PTFE est relativement doux, a une faible résistance à la traction et a tendance à se déformer sous une contrainte constante.
Conclusion
Les plastiques de matières premières sont des matériaux rentables avec des propriétés de base, thermique et chimique. Ils sont largement utilisés dans l'emballage, les produits jetables, les articles ménagers et les biens de consommation de tous les jours. En revanche, les plastiques d'ingénierie offrent d'excellentes propriétés mécaniques, chimiques, électriques et optiques, et sont devenus le choix préféré pour remplacer les matériaux comme les métaux et la céramique dans des applications exigeantes. Si vous avez d'autres questions ou exigences du produit concernant les matériaux plastiques, n'hésitez pas à Contactez-nous !
FAQ
1. Quelle est la différence entre les plastiques d'ingénierie et les plastiques spécialisés?
Les plastiques d'ingénierie sont des matériaux à haute performance qui offrent une résistance élevée, une résistance à la chaleur et une stabilité chimique pour les applications exigeantes. Les exemples courants incluent PC, PMMA et POM.
Les plastiques spécialisés sont conçus pour des applications de niche spécifiques qui nécessitent des propriétés uniques, telles que une résistance chimique extrême, une clarté optique exceptionnelle, des propriétés électriques spécialisées et une stabilité environnementale exceptionnelle. Les polymères de cristal liquide (LCP), le polyétherimide (PEI) et les thermosgues à haute performance comme les résines époxy sont les exemples typiques.
2. Quel est le plastique d'ingénierie le plus fort?
Il n'y a pas un seul plastique d'ingénierie «le plus fort» dans l'ensemble car la résistance dépend de la propriété spécifique (traction, flexion, impact, etc.) et les conditions d'utilisation. Cependant, polyamideimide (PAI) est considéré comme ayant la résistance à la traction la plus élevée parmi les thermoplastiques non renforcés, atteignant environ 21 000 psi. Ce matériau haute performance a également une excellente résistance à l'usure et au rayonnement, une faible inflammabilité et une émission de fumée et une stabilité thermique élevée. Le PAI est largement utilisé dans les moteurs à réaction, les moteurs à combustion interne, les rondelles de poussée et les circuits imprimés, ainsi que dans les vannes, les engrenages, les roulements, les connecteurs électriques et d'autres composants mécaniques critiques.
3. Quel est le plastique de base le plus utilisé?
Le polyéthylène (PE) est le plastique le plus utilisé, ce qui représente plus de 34,4% de la production totale en plastique en 2024. Il s'agit d'un polymère thermoplastique rentable facile à mouler, ce qui en fait un aliment de base dans l'emballage, les produits de consommation et les applications industrielles. Ses différentes formes, telles que LDPE et HDPE, élargissent encore son utilisation globale.
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