Composite léger à base de fibres de carbone longues et de polyamide 12

Informations PA12

Le nylon à longue chaîne carbonée est un nylon dont l'unité répétitive de la chaîne principale de la molécule de nylon contient un groupe amide, et la longueur du groupe méthylène entre deux groupes amide est supérieure à 10. On l'appelle nylon à longue chaîne carbonée, incluant le nylon 11, le nylon 12, etc.

Le PA12, également appelé nylon 12 ou poly(dodécalactame) ou poly(laurolactame), est un nylon à longue chaîne carbonée. Sa matière première de base est le butadiène, un thermoplastique semi-cristallin à cristallin. Le nylon 12 est le nylon à longue chaîne carbonée le plus répandu. Il possède la plupart des propriétés générales du nylon et, outre sa faible absorption d'eau, présente une grande stabilité dimensionnelle, une résistance aux hautes températures et à la corrosion, une bonne ténacité et une facilité de mise en œuvre. Comparé au PA11, un autre nylon à longue chaîne carbonée, le butadiène, matière première du PA12, coûte trois fois moins cher que l'huile de ricin, matière première du PA11. Il peut donc être utilisé dans la plupart des applications et trouve de nombreuses utilisations dans des domaines tels que les durites de carburant automobile, les flexibles de freins pneumatiques, les câbles sous-marins et l'impression 3D.

Parmi les nylons à longue chaîne, le PA12 présente de grands avantages par rapport aux autres matériaux en nylon : faible absorption d’eau, faible densité, point de fusion bas, résistance aux chocs, au frottement, aux basses températures et aux carburants, bonne stabilité dimensionnelle et bonne isolation phonique. Le PA12 combine les propriétés du PA6, du PA66 et des polyoléfines (PE, PP), offrant ainsi une combinaison de légèreté et de propriétés physico-chimiques avantageuses.

PA12-LCF

Si l'on compare le matériau de base au béton, la fibre joue le rôle d'armature en acier, et leur mélange équivaut à ajouter une armature en acier au béton. En béton seul, les pièces moulées se fissureraient facilement sous l'effet de contraintes extérieures. En revanche, une fois l'armature à haute résistance ajoutée et le béton l'enrobant suffisamment, elles ne formeraient plus qu'un seul bloc. Soumise à des contraintes extérieures, l'armature en acier résisterait à la majeure partie de celles-ci, conférant ainsi à l'ensemble une résistance structurelle très élevée.

La fibre de carbone possède de nombreuses propriétés exceptionnelles : résistance axiale et module d'Young élevés, faible densité, performances spécifiques élevées, absence de fluage, résistance aux très hautes températures en milieu non oxydant, bonne résistance à la fatigue, capacité thermique massique et conductivité électrique intermédiaires entre celles des non-métaux et des métaux, faible coefficient de dilatation thermique et d'anisotropie, bonne résistance à la corrosion, bonne transmittance aux rayons X, bonne conductivité électrique et thermique, bon blindage électromagnétique, etc. Comparée à la fibre de verre traditionnelle, la fibre de carbone présente un module d'Young plus de trois fois supérieur ; il est environ deux fois supérieur à celui de la fibre Kevlar, elle est insoluble et gonfle dans les solvants organiques, les acides et les bases, et possède une résistance à la corrosion remarquable.

Le nylon est un plastique technique aux performances excellentes, mais il absorbe l'humidité et présente une faible stabilité dimensionnelle. Sa résistance et sa dureté sont également bien inférieures à celles des métaux. Afin de pallier ces inconvénients, dès les années 1970, on a utilisé des fibres de carbone ou d'autres types de fibres pour le renforcer et améliorer ses performances. Les matériaux en nylon renforcé de fibres de carbone ont connu un développement rapide ces dernières années, car le nylon et la fibre de carbone offrent d'excellentes performances dans le domaine des plastiques techniques. La synthèse de ces matériaux composites reflète la supériorité des deux : résistance et rigidité nettement supérieures à celles du nylon non renforcé, faible fluage à haute température, stabilité thermique considérablement améliorée, bonne précision dimensionnelle, résistance à l'usure et excellent amortissement. Comparé au nylon renforcé de fibres de verre, il présente des performances supérieures. C'est pourquoi les composites nylon renforcé de fibres de carbone (CF/PA) ont connu un développement rapide ces dernières années.

Fiche technique pour référence

Le nylon 12 présente une faible absorption d'eau, une bonne résistance aux basses températures, une bonne étanchéité à l'air, une excellente résistance aux alcalis et aux graisses, une résistance moyenne aux alcools et aux acides inorganiques dilués et aromatiques, de bonnes propriétés mécaniques et électriques, et est un matériau auto-extinguible.

Application

Adapté aux secteurs de l'automobile, des pièces sportives, de l'énergie solaire, des jouets haut de gamme et à d'autres industries.

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Foire aux questions

1. Comment le matériau composite en fibre de carbone thermoplastique permet-il de réaliser des économies et de protéger l'environnement ?

Les composites thermoplastiques à base de fibres de carbone sont utilisés pour fabriquer des pièces destinées à des machines haut de gamme. Ils présentent une excellente usinabilité, une bonne aptitude au formage sous vide, une bonne plasticité pour l'emboutissage et une bonne aptitude au pliage.


2 Les composites thermoplastiques en fibres de carbone ne conviennent-ils qu'au moulage par injection ?

Du point de vue du procédé, le moulage par injection présente un degré d'automatisation plus élevé que le moulage traditionnel. La matière première n'étant pas en contact avec l'extérieur, la qualité d'aspect du produit est garantie : absence de points noirs, d'impuretés, d'irrégularités de couleur, etc. Les propriétés mécaniques, la stabilité dimensionnelle et la précision du produit sont également supérieures. Actuellement, Toray, géant japonais de la fibre de carbone, utilise principalement le moulage par injection pour la fabrication de composites thermoplastiques renforcés de fibres de carbone. Cette méthode est particulièrement adaptée à la production de pièces de formes complexes et à la production en série. Il convient toutefois de noter que les composites thermoplastiques renforcés de fibres de carbone par moulage par injection doivent être renforcés par des fibres de carbone courtes ou en poudre ; ce procédé n'est pas applicable aux composites thermoplastiques renforcés de fibres de carbone continues.

Comparativement aux équipements de moulage par injection, les équipements de moulage par compression et leurs moules sont relativement simples et moins coûteux à fabriquer. Ces équipements peuvent être utilisés avec des résines thermodurcissables et thermoplastiques. Le moulage de produits en fibre de carbone thermoplastique bénéficie d'une solide expérience dans la fabrication de pièces en fibre de carbone thermodurcissable. L'utilisation du moulage pour la fabrication de pièces composites en fibre de carbone thermoplastique permet de réduire les pertes de matières premières et d'éviter des coûts excessifs. De plus, pour la production en série, le prix est plus compétitif par rapport au moulage par injection, ce qui permet de mieux répondre à la demande du marché.

Xiamen LFT composite plastic Co., Ltd.

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