Polyoxyméthylène (POM)

Le polyoxyméthylène (POM) est un thermoplastique technique composé d'unités oxyméthylène (–CH₂O–) répétitives. Cette structure cristalline linéaire confère au POM une rigidité, une stabilité dimensionnelle et une résistance à l'abrasion exceptionnelles, ce qui en fait un matériau idéal pour les composants de précision.

Le POM est produit par polymérisation du formaldéhyde ou du trioxane par catalyse anionique ou acide. Il en résulte deux types principaux :

le POM-H (homopolymère), produit directement par polymérisation du formaldéhyde, se caractérise par une cristallinité et une rigidité élevées.

Le POM-C (copolymère), produit par copolymérisation du trioxane avec de faibles quantités de comonomères, améliore la stabilité thermique et la résistance à l'hydrolyse.

Ces procédés de fabrication permettent d'adapter le POM à des domaines d'application spécifiques, notamment pour les composants exigeant une précision élevée et une stabilité dimensionnelle sous contrainte mécanique.

Le POM est un excellent thermoplastique technique moulable par injection, notamment utilisé pour la production en série de composants de précision tels que les engrenages, les paliers lisses, les boîtiers et les vannes. Le POM-H (homopolymère) et le POM-C (copolymère) conviennent tous deux au moulage par injection, bien que le POM-C présente une meilleure stabilité thermique à l'hydrolyse, ce qui facilite sa mise en œuvre. La température recommandée pour le cylindre est d'environ 190 à 210 °C, pouvant atteindre 230 °C selon le type et les spécifications du fabricant. La température du moule doit être comprise entre 60 et 100 °C, des températures plus élevées favorisant une meilleure qualité de surface et une précision dimensionnelle optimale. La pression d'injection est généralement comprise entre 800 et 1 200 bars. Après le moulage par injection, les pièces doivent être refroidies de manière contrôlée afin de minimiser les contraintes et le gauchissement. Le POM peut également être moulé par injection avec des fibres de verre ou des additifs PTFE pour optimiser la rigidité, la résistance à l'abrasion ou les propriétés de glissement, selon l'application.

Le POM peut être transformé par extrusion, notamment pour la production de barres, de feuilles, de profilés et de bandes de film destinées à l'usinage d'ébauches. L'extrusion du POM nécessite un contrôle précis du procédé afin d'obtenir une masse fondue homogène et la cristallinité requise. Les températures du cylindre varient entre 170 et 200 °C, un cisaillement modéré étant privilégié pour éviter la décomposition thermique. Les températures du moule sont généralement comprises entre 80 et 120 °C. Les produits semi-finis extrudés se caractérisent par une résistance élevée, une grande rigidité et une excellente stabilité dimensionnelle, et sont parfaits pour un usinage ultérieur. Grâce à leur faible absorption d'eau, leur stabilité dimensionnelle est maintenue même dans des conditions climatiques changeantes.

Le POM étant extrêmement facile à usiner, l'usinage (tournage, fraisage, perçage) est une méthode de fabrication largement utilisée, notamment pour les prototypes ou les petites séries aux tolérances serrées. L'usinage peut être réalisé avec des outils standard en acier rapide ou en carbure. L'utilisation de liquides de refroidissement n'est généralement pas indispensable, mais peut être utilisée pour optimiser l'état de surface et la dissipation thermique. Grâce à sa faible tendance à la formation de bavures et à ses bonnes propriétés de fragmentation des copeaux, le POM est idéal pour les pièces de précision telles que les engrenages, les éléments coulissants et les composants de vannes. Cependant, lors de l'usinage du POM, il convient de prendre en compte les effets de retour élastique (variation dimensionnelle après usinage), c'est pourquoi un post-revenu est souvent recommandé pour réduire les contraintes.

Le POM est un matériau clé dans l'industrie automobile. Il est utilisé pour des composants précis et résistants tels que les bouchons de réservoir, les composants de lève-vitres, les serrures de porte, les boîtiers de capteurs et de pompes, ainsi que les éléments coulissants et de guidage. Grâce à sa grande solidité, sa rigidité, sa résistance à l'abrasion et sa bonne résistance chimique, le POM est idéal pour les applications intérieures, les groupes motopropulseurs et les systèmes de carburant et de refroidissement. Il offre également une faible absorption d'eau et une excellente stabilité dimensionnelle, lui permettant de fonctionner de manière fiable même dans des conditions climatiques changeantes.

Le POM est utilisé dans de nombreux produits du quotidien et de grande consommation, où un ajustement précis et une résistance durable sont essentiels. Parmi les applications courantes, on trouve les engrenages des appareils de cuisine, les paliers lisses des machines ménagères, les boutons-pression, les instruments d'écriture, les fermetures à glissière et les composants de rasoirs. Grâce à sa grande résistance à l'abrasion, son faible frottement et sa bonne qualité de surface, le POM est particulièrement adapté aux pièces mobiles des produits de grande consommation qui doivent rester silencieuses et fonctionnelles au fil du temps.

Dans l'industrie et la construction mécanique, le POM est utilisé pour les glissières, les engrenages, les roulements, les vannes, les pièces de pompe et les produits semi-finis techniques de précision. Il est idéal pour les composants nécessitant une stabilité dimensionnelle permanente et un faible frottement, même avec peu de lubrification ou un fonctionnement à sec. Grâce à sa résistance chimique à de nombreuses huiles, carburants et solvants, le POM est également utilisé pour la fabrication de pièces dans les secteurs de l'agroalimentaire, de la technologie médicale et des systèmes automatisés. Disponible sous forme de barres, de tôles et de profilés pour l'usinage, le POM est utilisé dans ces secteurs comme matériau pour la fabrication de pièces de précision soumises à de fortes contraintes.

Le polyoxyméthylène (POM) est disponible sous forme d'homopolymère (POM-H), de copolymère (POM-C) et de fibre de verre renforcée. Ses propriétés mécaniques et chimiques diffèrent. Le POM-H se caractérise par une rigidité et une résistance élevées, tandis que le POM-C offre une rigidité légèrement inférieure, mais une meilleure résistance chimique et un allongement à la rupture plus élevé. Le point de fusion du POM-H est d'environ 175 °C, tandis que celui du POM-C est d'environ 165 °C. Ces deux types absorbent très peu d'humidité, garantissant une bonne stabilité dimensionnelle, même en milieu humide.

Le POM renforcé de fibre de verre présente une rigidité et une résistance à la traction nettement supérieures, ce qui le rend intéressant pour les composants soumis à de fortes charges. Cependant, il est plus fragile et présente un allongement à la rupture nettement inférieur. Son coefficient de frottement par glissement est légèrement supérieur à celui du POM non renforcé, ce qui est important pour les applications de glissement. En termes de résistance chimique, le POM-H et le POM-C sont très résistants à de nombreux produits chimiques, tandis que la variante renforcée de fibres de verre est légèrement moins résistante mais plus résistante mécaniquement.

Le POM-C est particulièrement avantageux en termes de mise en œuvre, car il est plus facile à mouler par injection et offre une meilleure stabilité dimensionnelle. Le POM-H offre de meilleures propriétés mécaniques, mais nécessite une mise en œuvre plus précise. Le POM renforcé de fibres de verre est plus exigeant en termes de mise en œuvre, mais il est utilisé lorsqu'une rigidité et une résistance élevées sont requises, par exemple pour les engrenages fortement sollicités ou les pièces de précision.