Lors du développement d'un nouveau produit, il existe tellement de types de plastiques différents que le choix du bon matériau dépend de critères spécifiques à chaque application.
D'après notre expérience, les ingénieurs devraient déterminer pour quelle utilisation la matière plastique servira. Contact Alimentaire, résistance aux chocs, souplesse, résistance au feu, propriétés mécaniques, comportement face au feu ou biocompatible.
Voici nos recommandations sur les plastiques les plus couramment utilisés pour chaque exigence de produit.
Sécurité alimentaire
Les plastiques utilisés pour la production, la cuisson, le stockage des aliments doivent répondre à quelques critères. Ils doivent être stériles et ne conférer aucune saveur à l'aliment. Ils doivent être non biodégradables dans la plupart des cas, non absorbants et imperméables aux huiles et acides comestibles.
Le PET (polyéthylène téréphtalate) est idéal dans presque toutes ces catégories, ce qui explique en partie pourquoi il est le plastique le plus courant pour les emballages alimentaires. On le trouve partout. Il est utilisé dans les bouteilles d'eau et de soda et autres récipients alimentaires. Il est résistant et incassable, mais aussi léger et facilement recyclable. Le PET, sous forme de fibres, est appelé polyester et est le type de tissu artificiel le plus courant pour les vêtements et l'isolation. Le PELD (polyéthylène basse densité) est utilisé pour fabriquer des sacs alimentaires et du film plastique, tandis que le PEHD (polyéthylène haute densité) est idéal pour les planches à découper en plastique.
Le PP (polypropylène) se trouve également dans les contenants alimentaires, tels que les pots de yaourt. Il convient également de noter que de nombreux plastiques de qualité technique sont également considérés comme sûrs pour les aliments, mais ne sont utilisés que dans les équipements de transformation des aliments ou d'autres produits durables en raison de leur coût plus élevé.
Résistance aux chocs
Le plastique de cette catégorie doit résister à des coups répétés et reprendre sa forme d'origine sans se bosseler ni se fissurer. L'ABS (acrylonitrile butadiène styrène) et le HIPS (High-Impact Polystyrène) sont utilisés pour fabriquer des boîtiers d'outils électriques, des boîtes à outils, des bagages, des articles de sport et d'autres produits qui subissent beaucoup d'impacts mais restent rigides. Ces composés de résine peuvent être rendus encore plus résistants avec l'ajout de fibres de verre ou de carbone.
Il existe également un marché important pour le plastique transparent en remplacement du verre. Le PC (polycarbonate) est idéal pour les pare-brise de moto, les verres de lunettes en plastique et les écrans de protection légers.
Flexibilité
Tous les plastiques sont capables d'une certaine flexibilité. De nombreux produits n'ont pas besoin d'une grande résistance, mais doivent être flexibles sans perdre complètement leur forme. Le PP (polypropylène) est le roi des plastiques pour fabriquer des charnières mobiles comme vous en trouverez sur les bouchons des bouteilles de shampoing ou des distributeurs de pilules. Ce type de plastique peut être plié des milliers de fois avant de se casser, bien après la fin de la durée de vie du produit.
Le PEHD est plus durable pour un usage intensif, vous le trouvez donc dans des poubelles robustes qui sont souvent jetées.
Le TPU (polyuréthane thermoplastique) est un type d'élastomère. Il est extensible et caoutchouteux, il est donc utilisé pour les roulettes, les bagues d’étanchéité et les joints, les gaines de câbles et les articles de sport. Le degré de souplesse et d'élasticité est contrôlé en faisant varier la composition chimique.
Plastique technique
Les plastiques techniques sont des polymères cristallins aux propriétés mécaniques similaires à celles du métal. Ils sont solides et durables comme leurs homologues en métal tout en étant légers et moins coûteux à produire dans de grands volumes de production comme nous le faisons chez 3DPRINT.
Cette catégorie comprend les matières plastiques comme l'ABS, le nylon (polyamide), le PEEK (polyétheréthercétone) et le POM (polyoxyméthylène). Ils sont tous rigides, résistants à la température et à des faible frottement pour certain. En outre, le PEEK, l'ABS et le nylon peuvent tous être imprimés en 3D pour une liberté de conception. Le PEEK reste le roi dans ce domaine avec des hautes résistances aux températures et avec un excellent coefficient de frottement.
Certains produits fabriqués à partir de plastiques techniques peuvent comprendre des roulements à billes, des engrenages et des arbres comme par exemple des poignées de couteau, des manche de pistolet en plastique, des interrupteurs et d'autres pièces de réduction de poids pour les applications automobiles et aérospatiales.
Résistance aux flammes
En présence d'une flamme ou d'une autre source de chaleur élevée, tout plastique fondra et certains prendront même feu. La préoccupation concernant la résistance au feu est particulièrement importante lorsque le plastique est utilisé dans un espace confiné comme un intérieur de voiture ou une cabine d'avion. Cependant, les plastiques varient dans leur comportement au feu. Certains sont auto-extinguibles lorsque la source de chaleur est supprimée. D'autres peuvent propager les flammes verticalement ou produire des fumées dangereuses. Le plastique le plus naturellement résistant au feu est le PVC (polychlorure de vinyle). La présence de chlore aide à priver le feu de l'oxygène nécessaire à la combustion, mais bien sûr, le chlore gazeux est un autre problème grave.
Le secret de la résistance au feu est soit de recouvrir la matière plastique d'un produit chimique ignifuge, soit d'ajouter des impuretés au composé, ce qui aidera à interrompre le cycle de combustion. Certains de ces additifs comprennent le bore, l'antimoine, le chlore, le brome, l'aluminium et le phosphore.
Étant donné qu'il y a tellement de variables et de formules, il est préférable de vérifier avec le fabricant pour confirmer l'indice de sécurité incendie UL du matériau. La cote la plus élevée est UL94-VO, ce qui signifie que le matériau ne brûle pas, est auto-extinguible et ne goutte pas de thermofusible sur le sol.
Biocompatibilité
L'utilisation de composants en plastique pour les dispositifs et équipements médicaux a considérablement augmenté ces dernières années. Pour protéger les patients et réguler l'industrie, la norme ISO-10993 permet de codifier les différentes utilisations médicales des matières plastiques.
Les résines peuvent être utilisées pour fabriquer des stents sanguins, des articulations artificielles et des remplacements osseux, des cathéters, des prothèses, des perfuseurs, des moniteurs cardiaques, des valves, des tubes, des distributeurs de pilules et bien d'autres.
Il est essentiel d’utiliser la bonne résine pour chaque application. Les lignes directrices ISO déterminent l'évaluation du «risque biologique» en fonction de l'interaction avec le corps: implantée de façon permanente, en contact temporaire avec la peau, ou pour une utilisation dans des appareils médicaux.
Sur la base de ces catégories, nous pouvons suggérer ce qui suit:
Contact à court terme et avec la peau: PE, PS, Nylon, PVC, Téflon, PEEK, PP, PPSU
Contact à long terme ou médecine interne: PPSU, PEHD, PMMA, époxy (pour implants dentaires)
Matériel médical et outillage: PEEK, POM, PMMA, PC, PVC, PEHD.
Notre conseil sur le choix des matières
Chez 3DPRINT, nous proposons une gamme de services internes de prototypage et de production, y compris le moulage par injection plastique ou l'usinage CNC.
Nos ingénieurs peuvent vous aider à choisir le meilleur plastique (ou métal) à utiliser pour votre prochain produit et peuvent également vous conseiller sur la façon d'optimiser vos conceptions pour obtenir les meilleurs résultats.
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