Plastiques POM : acétals copolymères et homopolymères
Le POM (polyoxyméthylène), également appelé acétal, est un plastique technique souvent utilisé dans les environnements d’ingénierie humides. Connu pour son niveau d’absorption d’humidité proche de zéro et son excellente stabilité dimensionnelle, l’acétal conserve de bonnes performances mécaniques même dans les applications nécessitant un usinage important, des tolérances serrées et/ou une résistance élevée au fluage et à la déformation.
Alors que d’autres matériaux peuvent se dégrader ou se déformer prématurément en raison de l’hydrolyse, de la corrosion chimique ou des contraintes liées à l’usinage, les acétals (notamment copolymères) conservent davantage leurs performances et leur forme. Matériaux extrêmement résistants ayant tendance à reprendre leur forme d’origine, les acétals copolymères et homopolymères sont indispensables aux applications techniques de précision où aucun compromis ne peut être fait sur les tolérances.
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Quelle est la différence entre l’acétal copolymère (POM C) et l’acétal homopolymère (POM H) ?
La principale différence entre l’acétal copolymère et l’acétal homopolymère réside dans la structure moléculaire résultant de la méthode de polymérisation.
L’acétal homopolymère est produit par polymérisation d’un monomère unique, ce qui lui donne une structure moléculaire cristalline régulière. L’acétal copolymère est obtenu en polymérisant deux monomères différents, ce qui donne une structure plus amorphe.
Les acétals copolymères et homopolymères sont tous deux des plastiques semi-cristallins, mais le POM H a un degré de cristallinité plus élevé que le POM C.
En quoi les propriétés de performance du POM C et du POM H diffèrent-elles ?
De manière générale, le POM H présente de meilleures performances mécaniques tandis que le POM C présente une meilleure résistance chimique.
L’acétal homopolymère surpasse l’acétal copolymère d’environ 15 % en termes de dureté, de rigidité, de résistance à la traction et de résistance à la compression. En outre, il peut supporter des charges environ 10 % plus élevées avant de présenter un fluage.
Bien que l’acétal copolymère puisse être moins rigide et plus ductile que l’acétal homopolymère, il présente une porosité à cœur considérablement réduite. Pour cette raison, le POM C est moins sujet au dégazage et présente une plus grande résistance à un nombre plus important de produits chimiques par rapport au POM H (pH 4 à 13 contre pH 4 à 9). Le POM C affiche également la résistance à l’hydrolyse à des températures plus élevées (85 °C contre 60 °C) et peut résister à des températures de service continu plus élevées dans l’air (100 °C contre 90 C°).
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Les propriétés thermiques suivantes sont basées sur des tests réalisés sur nos demi-produits en acétal standard non chargé Acetron® / Ertacetal® H POM H et Acetron® GP / Ertacetal® C POM C.
Température de fléchissement sous charge de l’acétal
Test de fléchissement sous charge à 1,9 MPa (264 PSI)
POM C POM H ISO 75-1/-2 100 °C 110 °C ASTM D648 220 °F 250 °F Températures de service minimales et maximales : Plage de températures pour les acétals
POM C POM H Temp. service min. -50 °C / -58 °F -50 °C / -58 °F Temp. service continu autorisée dans l’air (20 000 h) 100 °C / 180 °F 110 °C / 190 °F Point de fusion de l’acétal
Température de fusion (DSC, 10 °C [50 °F]/min)
POM C POM H ISO 11357-1/-3 165 °C 180 °C ASTM D3418 335 °F 347 °F Conductivité thermique du POM
La conductivité thermique est une mesure de la capacité d’un plastique à transférer la chaleur par conduction. Comparé à la plupart des autres plastiques techniques, le POM H présente une conductivité thermique légèrement plus élevée. Cela fait de l’acétal homopolymère une excellente solution pour les applications telles que les dissipateurs thermiques ou les composants de gestion thermique dans les appareils électroniques, où l’efficacité du transfert et de la dissipation thermique est essentielle pour maintenir une température de fonctionnement appropriée.
Conductivité thermique à 23 °C (73 °F)
POM C POM H W/(K.m) 0,31 0,31 BTU in./(hr.ft².°F) 1,6 2,5 Coefficient de dilatation thermique linéaire de l’acétal
Le coefficient de dilatation thermique linéaire (CLTE, Coefficient of Linear Thermal Expansion) permet de déterminer le taux de dilatation d’un matériau en fonction de la température. Les acétals homopolymères présentent généralement un CLTE inférieur à celui des acétals copolymères, ce qui rend le POM H plus approprié que le POM C dans les applications sèches à haute température nécessitant une stabilité dimensionnelle.
ASTM E-831 TMA - µin./in./°F
POM C POM H -40 à 150 °C / -40 à 300 °F 54 47 ISO µm/(m.K)
POM C POM H 23 à 60 °C / 73 à 140 °F 110 95 23 à 100 °C / 73 à 210 °F 125 110 -
Les propriétés mécaniques suivantes sont basées sur des tests réalisés sur nos demi-produits en acétal standard non chargé Acetron® / Ertacetal® H POM H et Acetron® GP / Ertacetal® C POM C.
Densité de l’acétal
ISO 1183-1
POM C POM H Densité 1,41 g/cm³ 1,43 g/cm³ Coefficient de frottement et taux d’usure de l’acétal
Dans les environnements secs, les acétals ne sont généralement pas aussi résistants à l’usure et au frottement que les autres plastiques techniques de prix similaire, comme les polyamides. Cependant, dans les environnements humides, les acétals (copolymères, en particulier) surpassent de nombreux plastiques techniques en termes de comportement à l’usure.
Tests tribologiques
Méthode POM C et POM H Taux d’usure ISO 7148-2 45 µm/km Taux d’usure QTM 55010 200 in³.min/ft.lbs.hrX10-¹⁰ Coefficient de frottement dynamique ISO 7148-2 0,3 - 0,45 Coefficient de frottement dynamique QTM 55007 0,25 Résistance à la traction du POM
La résistance à la traction est une mesure de la contrainte qu’un matériau peut supporter avant sa rupture. Les acétals homopolymères présentent une résistance à la traction significativement plus élevée que les acétals copolymères.
Test de résistance à la traction ISO 527-1/-2
POM C POM H Résistance à la traction 66 MPa 78 MPa Résistance en traction (allongement) à la limite d’élasticité 15 % - Résistance en traction (allongement) à la rupture 40 % 24 % Module d’élasticité en traction 3 000 MPa 3 700 MPa Test de résistance à la traction ASTM D638
POM C POM H Résistance à la traction 9 500 PSI 11 000 PSI Résistance en traction (allongement) à la limite d’élasticité 11 % - Résistance en traction (allongement) à la rupture 40 % 30 % Module d’élasticité en traction 400 KSI 9 000 KSI Dureté et résistance aux chocs de l’acétal
Test de dureté et de résistance aux chocs
Méthode POM C POM H Dureté Rockwell M ISO 2039-2 84 88 Dureté Rockwell M ASTM D785 88 89 Résistance aux chocs Charpy, non entaillé ISO 179-1/1eU pas de rupture pas de rupture Résistance aux chocs Charpy, entaillé ISO 179-1/1eA 8 kJ/m² 10 kJ/m² Résistance aux chocs Izod, entaillé ASTM D256 1 ft.lb/po 1 ft.lb/po Module d’élasticité en flexion et résistance à la flexion du POM
Test de résistance à la flexion
Méthode POM C POM H Résistance à la flexion ISO 178 91 MPa 106 MPa Résistance à la flexion ASTM D790 12 000 PSI 13 000 PSI Module d’élasticité en flexion ISO 178 2 660 MPa 3 450 MPa Module d’élasticité en flexion ASTM D790 400 KSI 450 KSI -
Grâce à son faible taux d’absorption de l’humidité et à sa porosité à cœur réduite, l’acétal copolymère présente une bonne résistance aux produits chimiques ayant un pH compris entre 4 et 13.
L’acétal copolymère présente une bonne résistance à de nombreux solvants et lubrifiants couramment utilisés, à l’eau chaude et à la vapeur, aux cétones, aux esters et aux solutions aqueuses acides et alcalines.
L’acétal copolymère présente une faible compatibilité avec les produits chimiques tels que les acides et les alcalins forts, les phénols, les crésols et les halogènes.
En raison d’une porosité à cœur plus importante, l’acétal homopolymère présente une résistance réduite à tous ces produits chimiques par rapport à l’acétal copolymère. Le POM H est uniquement recommandé pour les applications impliquant des produits chimiques dont le pH est compris entre 4 et 9.
- Gestion des fluides - Avec une bonne résistance aux produits chimiques et une faible absorption d’humidité, le POM C est un excellent matériau pour les composants entrant en jeu dans les environnements humides et potentiellement corrosifs, tels que les vannes et les joints.
- Semi-conducteurs et électronique - Grâce à leur rigidité diélectrique élevée et à leur faible porosité, les acétals copolymères sont couramment utilisés dans les applications impliquant des niveaux élevés d’électricité statique.
- Pièces complexes et légères- Les acétals sont souvent choisis pour remplacer les métaux dans les applications où le poids des composants est un facteur déterminant. Grâce à une grande stabilité dimensionnelle, une facilité d’usinage et de bonnes performances mécaniques, le POM H permet de réduire le poids des composants sans perte de fonctionnalité.
- Transformation et emballage alimentaires - Les acétals de qualité alimentaire offrent une excellente résistance à l’usure et aux chocs pour les applications de transformation alimentaire, particulièrement dans les environnements humides. Ils sont également résistants aux agents de nettoyage courants.
MatFind
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Gamme de produits Semitron®
Développée pour optimiser les performances des équipements de fabrication de semi-conducteurs et de produits électroniques, la gamme ESD couvre les polyoléfines et les matériaux imidisés, et inclut notamment les grades Semitron® pour semi-conducteurs POM.
Gamme de produits Acetron® / Ertacetal®
Mitsubishi Chemical Group propose des grades de POM homopolymères et copolymères. Des formulations spéciales incluent un matériau amélioré au frottement, un acétal détectable aux détecteurs de métaux et aux rayons X, des acétals conformes aux normes alimentaires et une gamme couleurs.
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