Types de nylon: comment choisir la bonne note

Nous rencontrons du nylon tous les jours - il a été utilisé pour la première fois comme substitut en soie dans les tissus, et pendant la Seconde Guerre mondiale, il est apparu dans les parachutes, les cordons de vie et même les doublures de gilet pare-balles. Aujourd'hui, le nylon est l'un des plus populairesplastiques d'ingénierie, grâce à son rapport résistance / poids élevé, à la résistance à l'usure auto-lubrifiante, à la stabilité chimique et thermique et à la polyvalence.

Qu'est-ce que le nylon?

Le nylon est le nom commercial d'une famille de polymères synthétiques connus sous le nom de polyamides, développés pour la première fois par DuPont entre 1935 et 1937. Ses chaînes moléculaires constituent des liaisons répétitives –NH - Co– (amide) et les liaisons hydrogène entre ces chaînes créent une cristallinité accrue. Cette structure donne au nylon un point de fusion élevé, une excellente résistance chimique et des propriétés supérieures-isolant électrique. En tant que thermoplastique, le nylon peut être tourné dans les fibres, coulé dans des films ou moulé par injection en formes complexes, et peut être modifiée avec des additifs pour obtenir un large éventail de propriétés. Dans les sections suivantes, nous explorerons plusieurs des grades en nylon les plus courants et comment leurs propriétés distinctes conviennent à différentes applications.

Tableau de comparaison des grades en nylon

Avant de plonger dans les détails, le tableau ci-dessous offre un aperçu concis des caractéristiques clés de chaque qualité en nylon.

Nylon 6 (PA6)

Le nylon 6 (PA6) est un polyamide semi-cristallin produit par polymérisation d'ouverture du cycle de ε-caprolactame. L'une de ses caractéristiques remarquables est une excellente résistance à l'impact; Il peut absorber les chocs même à basse température sans fracturation. Le PA6 offre également une résistance à la traction élevée, des propriétés d'auto-lubrification et une résistance à l'abrasion exceptionnelle. En conséquence, le PA6 est le choix incontournable des composants d'ingénierie à usage général qui exigent un équilibre de résistance, une résistance à l'usure et de la ténacité, tels que les engrenages, les bagues de roulement et les collecteurs d'admission automobile. Dans le secteur des fibres, il est largement utilisé dans les tapis, les textiles et le cordon de pneu. Avec un point de fusion autour de 220 ° C et une cristallisation plus progressive, le PA6 est plus facile à traiter que les nylons PA6 / 6 et à longue chaîne tels que PA11 et PA12, offrant un rétrécissement des moisissures inférieurs et des finitions plus lisses. Cette facilité de moulure rend PA6 particulièrement bien adapté aux pièces complexes ou à parois minces comme les sièges du stade et les cadres d'armes à feu.

Le PA6 a l'absorption d'humidité la plus élevée chez les nylons courants, il peut donc ne pas être idéal pour les pièces de précision exposées aux changements d'humidité. Pour les applications de tolérance serrée, l'étanchéité ou le pré-séchage est recommandée. Encore un PA6 est le généraliste de la famille en nylon car il établit un équilibre entre le coût, la transformation et les performances.

Nylon 6/6 (PA6,6 ou PA 66)

Le nylon 6/6 (PA66) était l'un des nylons d'origine et est très similaire au nylon 6 à bien des égards, mais il a des chaînes polymères plus cristallines. En conséquence, il offre une résistance et une rigidité à la traction plus élevées que le nylon 6. Il est également plus difficile et plus résistant à l'usure, ce qui profite aux applications à forte charge ou à haute friction. Le point de fusion du nylon 6/6 est d'environ 260 ° C (500 ° F) - plus élevé que le nylon 6 - il peut donc résister à des températures de fonctionnement plus élevées avant l'adoucissement et convient à des environnements thermiques plus exigeants. Le compromis est la procédabilité: le nylon 6/6 peut être plus difficile à mouler ou à extruder, nécessitant des températures de fusion et de moisissures plus élevées et tendance à montrer un plus grand rétrécissement des moisissures que le nylon 6.

Le nylon 6/6 est également légèrement moins sujet à l'absorption de l'humidité que le nylon 6, mais il est toujours hygroscopique, donc l'humidité doit être considérée pour les pièces de tolérance serrée. Il est généralement moins résistant à l'impact que le nylon 6; En d'autres termes, le nylon 6 est mieux adapté à la résistance à l'impact ou à la résistance aux vibrations, tandis que le nylon 6/6 est préféré lorsque la limite d'élasticité, la rigidité et la résistance à la chaleur comptent le plus. En pratique, le nylon 6/6 est souvent utilisé dans des applications similaires au nylon 6 lorsque des performances supplémentaires sont nécessaires - par exemple, des pièces mécaniques à haute résistance, des engrenages, des boîtiers et des composants sous-capables automobiles qui voient des températures élevées. Il est également courant dans les machines industrielles, l'outillage et les composants électriques, où il conserve la résistance dans une large plage de températures et offre de bonnes propriétés diélectriques.

Nylon 4/6 (PA4 / 6)

Comme un autre nylon aliphatique à chaîne courte, PA4 / 6 correspond le plus à PA66 dans un profil mécanique et thermique. Ce polymère a une structure hautement cristalline - plus que PA6 ou PA66 - à la symétrie et à la courte longueur de la diamine. En conséquence, PA4 / 6 a un point de fusion plus élevé et une résistance à la traction plus élevée; Parmi les nylons aliphatiques, il est effectivement près du sommet pour les performances mécaniques avant de vous déplacer dans des familles de polymères plus spécialisées. Il cristallise également plus rapidement, permettant des cycles de moulage plus courts et une résistance à la fatigue potentiellement plus élevée. La ténacité à l'impact de PA4 / 6 peut dépasser celle de PA66 (en particulier dans les tests en martelle), ce qui est notable étant donné la raide.

À la baisse, PA4 / 6 absorbe plus d'humidité que PA66 et est plus coûteux à produire (et à acheter). On pourrait dire que PA4 / 6 augmente la barre des performances en nylon au détriment de la stabilité et du coût de l'humidité.

Nylon 11 (PA11)

Le nylon 11 est un polyamide bio à longue chaîne produit par auto-condensation de l'acide 11-aminounouncanoïque (à partir de l'huile de ricin). Ses longs segments de méthylène le rendent beaucoup moins polaire que les nylons à chaîne courte tels que PA6 et PA66, de sorte qu'il absorbe très peu d'humidité (≈0,2 à 0,3% à l'humidité ambiante), reste dimensionnellement stable et maintient les propriétés électriques dans des environnements humides. Mécaniquement, il est dur et très ductile (allongement souvent de 200 à 300%), et il conserve une résistance à l'impact et à la fatigue même à basse température - donc en pratique, il se comporte plus comme un plastique d'ingénierie flexible qu'un plastique rigide.

Le revers de cette structure à longue chaîne est une résistance / rigidité à la traction plus faible et une résistance à la chaleur inférieure (point de fusion ~ 185–190 ° C Le PA11 est bien adapté aux services de contact fluide et de plein air: carburant flexible et lignes de frein pneumatiques, tuyaux / connexions rapides, vestes de câbles, joints et tubes médicaux ou industriels. Il s'agit également d'une poudre de base pour l'impression SLS 3D lorsque des pièces difficiles et résistantes à l'impact sont nécessaires. Par rapport à PA12, PA11 offre un point de fusion légèrement plus élevé et généralement un meilleur vieillissement UV / Air chaud, tandis que PA12 a tendance à être un toucher plus doux et plus flexible.

Nylon 12 (PA12)

Le PA12 est un nylon «à longue chaîne» bien connu, souvent associé à des noms commerciaux comme Vestamid ou Grilamid. Le nylon 12 est chimiquement très similaire au nylon 11 et est souvent considéré comme interchangeable dans de nombreuses utilisations, mais il existe des différences subtiles. Le nylon 12 est entièrement pétrochimique (généralement de Butadiène), tandis que le nylon 11 est bio-basé à partir de l'huile de ricin renouvelable, ce qui peut avoir une importance si la durabilité est une préoccupation. Le PA11 a généralement un point de fusion légèrement plus élevé, fonctionne un peu mieux à des températures élevées et montre souvent une meilleure résistance aux UV. Le PA12, en revanche, est légèrement plus flexible (allongement ~ 300–400% contre ~ 200–300% de PA11) et a un module légèrement inférieur, donc il est un peu plus doux. Pour l'absorption d'humidité et la résistance chimique, ils sont pratiquement les mêmes - tous les deux sont superbes.

Il convient de noter le coût: PA12 est généralement parmi les nylons les plus chers (avec PA11 au PAR ou un peu plus élevé en raison de sa matière première bio). En tant que tel, PA12 est utilisé lorsque ses avantages uniques sont vraiment nécessaires - vous ne choisirais pas PA12 où PA6 suffirait, car le PA6 est beaucoup moins cher. En résumé, PA12 offre certaines des meilleures stabilité et résistance chimique dans la famille en nylon et reste ductile même dans des conditions de congélation, ce qui le rend idéal pour les tuyaux, les joints, les connexions rapides, les vestes de câble et d'autres pièces qui ne doivent pas échouer dans des environnements humides, froids ou chimiquement agressifs. Cependant, il n'est pas aussi fort ou résistant à la chaleur que PA6 ou PA66, donc c'est un spécialiste plutôt qu'un remplacement universel.

Nylon 6/10 (PA6 / 10)

Le nylon 6/10 (PA610) a été l'un des premiers nylons «à faible humeur» développés pour résoudre les problèmes d'humidité du PA66. Avec moins de groupes d'amide par unité de longueur, il est moins polaire et absorbe environ la moitié (ou moins) de l'humidité de PA6, offrant une meilleure stabilité dimensionnelle. Il montre également un bon allongement comme les autres nylons à longue chaîne et conserve la ténacité dans le froid, ce qui le rend adapté aux pièces extérieures ou à basse température. Par rapport à PA6 / PA66, PA610 a une résistance et une rigidité à la traction légèrement inférieures; Dans l'ensemble, considérez le PA610 comme un nylon qui échange un peu de force et de rigidité pour une meilleure stabilité de l'humidité et la flexibilité.

Son point de fusion (~ 220–225 ° C) et le rétrécissement modéré font des conditions de moulage / extrusion près de PA6. Chimiquement, PA610 est excellent: il résiste à la plupart des huiles et solvants et est notamment résistant à la fissuration du stress environnemental en présence de sels tels que le chlorure de zinc (qui peut attaquer de manière agressive PA66). Parce qu'une partie de son contenu (acide sébacique) provient de sources renouvelables, il est parfois commercialisé comme une option en nylon plus durable. Les utilisations classiques comprennent les poils et les filaments (par exemple, brosse à dents et poils de brosse industrielle - des notes «Tynex» dupont historiquement), monofilament (ligne de pêche, ligne de trimeur de mauvaises herbes). Dans les pièces moulées, PA610 est utilisé pour les isolateurs / connecteurs électriques, les composants de précision, les éléments de fermeture éclair et certains composants du système de carburant automobile (bien que PA12 et PA11 dominent les conduites de carburant continues). Par rapport à PA12, PA610 est moins cher et un peu plus fort, il peut donc remplacer PA12 dans des rôles moins exigeants. En bref, le PA610 remplit une niche en nylon intermédiaire - donnant une partie de la force de pointe du PA66 pour gagner une grande partie de la stabilité de l'humidité de PA12, souvent à un coût raisonnable; Il est particulièrement pratique pour les environnements semi-pondérants ou les pièces qui doivent conserver des propriétés dans le froid.

Nylon 6/12 (PA6 / 12)

PA612 (parfois appelé «612 nylon») est très similaire à PA610: les deux ont une faible absorption d'humidité et une stabilité bien meilleure dimensionnelle que PA6 / PA66, restent durs à l'extérieur et à basse température, et ont un point de fusion autour de 215 à 218 ° C, de sorte que les conditions de moulage / extrusion sont proches de PA6. Les deux sont bien adaptés aux connecteurs de manipulation des fluides, aux connecteurs électriques de précision et aux pièces exposées à l'humidité qui doivent maintenir des dimensions étroites.

L'absorption d'humidité à l'équilibre du PA612 est plus faible, sa perméation de carburant / vapeur d'eau est plus faible et sa dérive de propriétés à l'état humide est plus petite, mais elle coûte généralement plus cher. En règle générale, choisissez PA612 pour les environnements humides où la stabilité dimensionnelle et électrique à long terme est essentielle; Choisissez PA610 lorsque la ténacité ou la résistance extrêmement à basse température à la fissuration du stress dans les environnements de chlorure de zinc est plus importante et la sensibilité aux coûts est plus élevée.

Comment choisir la bonne note en nylon pour votre projet

Chaque nylon de grade de nylon - du nylon 6 et 6,6 au nylon aliphatique à chaîne courte 4,6 et le nylon à longue chaîne 6,10, 6,12, 11 et 12 - offrent un équilibre distinct des propriétés. Le nylon 6 et 6,6 sont des tronçons à usage général à haute résistance et rigidité, adaptés à de nombreuses pièces porteuses mais sensibles à l'humidité. Le nylon 4,6 augmente la résistance à la chaleur et conserve une forte résistance pour les utilisations à haute température et à forte stress, bien qu'avec une absorption et un coût d'humidité plus élevés. En se déplaçant vers des chaînes plus longues, le nylon 6,10 et 6,12 réduisent l'absorption d'humidité et améliorent la ténacité au prix d'un peu de force, celle des pièces nécessitant une stabilité dans des réglages humides ou froids. Enfin, les nylon 11 et 12 offrent parmi les meilleures futures et résilience chimique, ce qui en fait des choix incontournables pour le contact fluide, les applications extérieures et flexibles, bien que leurs points de fusion plus bas et leurs prix plus élevés les limitent à des rôles de niche mais critiques.

• Lors de la sélection d'un nylon pour le développement de produits, considérez l'environnement, les besoins mécaniques et tous les facteurs réglementaires / durabilité. Par exemple:
• Haute résistance et chaleur dans un environnement sec: choisissez PA66 ou PA46 (nylon 4,6).
• Impact et facilité de moulage: PA6 pourrait être le meilleur.
• Humidité élevée ou submergée dans les fluides: un nylon à longue chaîne comme PA612, PA11 ou PA12 empêchera l'enflure et maintiendra les propriétés.
• Besoins équilibrés avec une certaine stabilité de l'humidité mais toujours une résistance décente: considérons PA610 ou PA612 comme compromis.
• Tuyau / tube flexible qui contacte les produits chimiques: PA12 ou PA11 (restez flexibles et résistez à la fissuration / absorption).

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