Polyamide (PA)

Les polyamides sont des polymères synthétiques composés d'unités répétitives de groupes amino (-NH-) et carbonyle (-CO-). Ils sont classés comme thermoplastiques. Cette structure leur confère des propriétés uniques.

Les polyamides sont principalement produits par polymérisation, notamment par croissance par étapes. Deux des polyamides les plus courants sont le PA6 et le PA66 :

- Le PA6 est obtenu par polymérisation du caprolactame, un monomère formé par polymérisation directe ;

- Le PA66 est formé par réaction de l'hexaméthylènediamine avec l'acide adipique.

Ces procédés permettent de produire des polyamides aux propriétés spécifiques, adaptées aux exigences de différentes applications.

Tous les polyamides, et notamment le polyamide 6 (PA6), conviennent au moulage par injection. Il s'agit parfois du procédé de fabrication le plus courant pour les pièces industrielles en polyamide. Le polyamide PA66 présente une résistance thermique légèrement supérieure lors du moulage par injection, ce qui lui permet d'être utilisé à des températures de moulage de 250 à 290 °C, tandis qu'une température de cylindre maximale de 220 à 250 °C convient au PA6. La température du moule pour les deux polyamides est d'environ 50 à 90 °C. Plus le moule est chaud, meilleur sera généralement l'état de surface des pièces. Une pression d'injection allant jusqu'à 1 500 bars est également recommandée. Après le moulage par injection, les pièces doivent être soigneusement refroidies afin de minimiser les déformations. Il est également possible de renforcer les pièces avec de la fibre de verre ou des billes de verre pendant la fabrication, en mélangeant le matériau supplémentaire aux granulés de PA injectés. Cela permet de réduire les déformations et d'améliorer la stabilité dimensionnelle des pièces.

Les pièces en polyamide sont principalement produites par extrusion, par exemple des tubes, des feuilles, des profilés ou des monofilaments. Le PA66 est particulièrement adapté à l'extrusion. Le séchage et le refroidissement sont similaires à ceux du moulage par injection. Les produits en polyamide extrudé se caractérisent par une résistance, une dureté et une ténacité élevées. Ils présentent également une résistance élevée aux températures, allant de -40 à +100 °C. Il convient également de souligner leur bonne résistance aux aliments et aux carburants organiques, ce qui explique leur utilisation fréquente dans l'industrie automobile ou l'emballage.

L'extrusion-soufflage à base de polyamides est souvent utilisée pour la production de conteneurs-citernes et autres pièces moulées creuses. Ces dernières années, cette méthode de transformation a gagné en importance, notamment dans le secteur automobile. Les polyamides PA6 et PA66 sont particulièrement adaptés à ce procédé, car ils offrent une meilleure ténacité et une absorption d'humidité plus faible. Les pièces moulées sont souvent renforcées de fibre de verre pour une meilleure stabilité. Le pré-séchage est particulièrement important dans ce procédé, car la stabilité du tuyau et la qualité de surface dépendent toutes deux de la teneur en humidité du matériau. Le duréthane peut également être utilisé, notamment pour la fabrication de réservoirs et d'appareils sous pression, mais cela nécessite des instructions de mise en œuvre supplémentaires.

La production de films polyamide est particulièrement pertinente pour l'industrie de l'emballage. Ils sont principalement produits par coulée (procédé de coulée) ou par extrusion. La méthode du « chill roll » est utilisée ici. Les granulés de polyamide sont d'abord fondus, puis coulés sous forme de masse fondue sur un refroidisseur, ou extrudés à partir d'une filière, puis placés sur le rouleau refroidi. La masse de polyamide refroidit ensuite sur ce rouleau, formant ainsi le film. Les propriétés du rouleau ont une influence significative sur les propriétés du film. Selon la vitesse de refroidissement, le rouleau et le nombre de rouleaux et de couches, différentes épaisseurs et longueurs peuvent être produites. Ce procédé de production très flexible permet la fabrication d'une grande variété de films, utilisables par exemple pour l'emballage alimentaire ou industriel.

Le polyamide est un matériau clé dans l'industrie automobile. Il est utilisé pour les capots moteur, les collecteurs d'admission d'air, les conduites de réservoir, les boîtiers de connecteurs et les clips de fixation. Grâce à sa résistance aux températures élevées, sa robustesse et sa résistance chimique, le polyamide est idéal pour les composants du compartiment moteur ainsi que pour les systèmes d'alimentation et de refroidissement. Le PA66, notamment, comme illustré sur la photo pour un raccord de tuyau de reniflard, et le PA12 sont bien établis dans ce domaine.

Le polyamide est utilisé dans de nombreux produits du quotidien, des brosses à dents et chevilles aux fibres textiles pour vêtements et tapis. Grâce à sa grande solidité, sa résistance à l'abrasion et à la chaleur, le polyamide est particulièrement adapté aux biens de consommation durables et soumis à des contraintes mécaniques. Il est également fréquemment utilisé dans les appareils de cuisine, les équipements sportifs et les manches d'outils.

Dans l'industrie de l'emballage, le polyamide est principalement recherché comme matériau de film. Les films PA se caractérisent par leur grande résistance à la déchirure, leur bonne barrière à l'oxygène et leur résistance thermique. Ils sont souvent utilisés en association avec d'autres matériaux (par exemple, le PE, l'EVOH) pour l'emballage sous vide, les sachets de cuisson ou les emballages alimentaires. Le PA6 et le PA66, en particulier, sont utilisés pour les structures de films multicouches.

Les polyamides tels que le PA6, le PA66, le PA12, le PA11, le PA46 et le PA610 présentent parfois des propriétés mécaniques et chimiques très différentes. Le PA66 et le PA46 se caractérisent par une résistance à la traction et une rigidité élevées, tandis que le PA12 et le PA11 sont plus souples et plus légers. Leurs points de fusion varient également considérablement : le PA46 arrive en tête à un peu moins de 300 °C, tandis que le PA12 et le PA11 fondent autour de 175-185 °C. Le PA6 et le PA66 absorbent une quantité relativement importante d'humidité, ce qui peut limiter leur stabilité dimensionnelle en milieu humide.

Le PA12 et le PA11 sont particulièrement résistants aux produits chimiques, ce qui les rend idéaux pour les applications en contact prolongé avec les fluides, comme dans l'industrie automobile ou l'emballage. Le PA610 offre un bon équilibre entre résistance chimique et aptitude à la transformation. Le PA46 obtient d'excellents résultats en termes de résistance thermique, mais est plus difficile à transformer. Le PA11, biosourcé et résistant à l'humidité, est particulièrement durable.

Il en résulte des domaines d'application clairs, du moins en termes de propriétés : le PA6 et le PA66 conviennent théoriquement aux pièces de machines soumises à des contraintes mécaniques, mais sont de loin les plus utilisés dans l'industrie en raison de leur rentabilité et de leur facilité de fabrication. Le PA12 et le PA11 sont idéaux pour les tuyaux flexibles et les emballages. Le PA46 est utilisé dans les composants de précision résistants à la chaleur, tandis que le PA610 est convaincant dans les applications structurelles telles que les appareils électroménagers ou les technologies agricoles. En fin de compte, le choix du polyamide reste bien sûr très personnel et dépend notamment des exigences, du prix et de la disponibilité.