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Charges et agents de renforcement

Des charges naturelles aux charges hautes performances.



Une charge est une substance inerte, minérale ou végétale ajoutée à un polymère, permettant de modifier les propriétés mécaniques, électriques, thermiques, l'aspect de surface ou de réduire le coût d'un matériau.

Le choix d'une charge est déterminé en fonction des propriétés recherchées et doit répondre à un certain nombre de contraintes:
- Compatibilité avec la matrice: non toxicité, absence de décoloration ou d'impuretés gênantes, neutralité chimique et inertie, stabilité à la chaleur et à la lumière, faible absorption d'eau, aucune influence sur la stabilité du polymère ou sa couleur.
- Mouillabilité: bonne répartition des poudres dans la matrice polymère ou adhérence des fibres à la résine de base.
- Uniformité de la qualité et de la taille des grains.
- Faible action abrasive sur l'outil de traitement.
- Prix de revient lié à l'application.

Les charges améliorent de nombreuses propriétés que le matériau polymère n'a pas ou ne peut pas atteindre seul. Ils permettent notamment d'obtenir un ou plusieurs des effets suivants:
- rigidité et dureté accrues;
- régularisation de la dilatation thermique et du retrait;
- augmentation de la résistance thermique;
- diminution du fluage;
- modification des propriétés rhéologiques (écoulement, thixotropie); - mise en œuvre plus facile;
- modification de l'apparence (opacité, couleur, texture).

Pour permettre leur incorporation, les charges nécessitent plusieurs caractéristiques chimiques et physiques.

En effet, les charges ne doivent pas réagir chimiquement avec la matrice, les adjuvants et les stabilisants. Aussi, il faut prendre en considération, la couleur et l'indice de réfraction, la densité, le taux de matière volatile, les dimensions des particules, la dureté Mohs et la dispersibilité.

Généralement, les charges sphériques ont une faible action interfaciale avec la matrice polymère et se comportent comme des prolongateurs inertes, qui remplacent par effet de masse un certain volume du polymère.
Ainsi, les poudres et farines bon marché présentent un intérêt économique. Ces charges réduisent le coût de l'opération de moulage, diminuent le retrait, améliorent parfois la résistance mécanique du matériau (notamment en compression).

Au contraire, les charges fibreuses donnent lieu à une interaction importante entre leur surface et la matrice polymère, et jouent donc (à l'exception des fibres végétales) le rôle de renforcement de la matière plastique. Ils améliorent la résistance à la rupture, augmentent la rigidité et assurent une meilleure conservation de ces propriétés à haute température.

Ils sont souvent appelés charges de renforcement ou agents de renforcement.

Les charges minérales améliorent souvent les propriétés diélectriques, augmentent la résistance à la chaleur et à l'humidité, augmentent la densité du matériau de moulage et diminuent le retrait.



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Pollen Am Charges organiques naturelles - Pellet extruder
Charges organiques naturelles

Il existe un certain nombre de charges organiques naturelles, les principales étant la farine de bois, les fibres végétales et l'amidon

Farine de bois

Réduit le retrait lors du moulage. Fournit de bonnes propriétés électriques et une résistance aux chocs.

Fibre végétale

Faibles caractéristiques mécaniques, bonne résistance à l'usure, isolation thermique et électrique.

Amidon

Permet d'obtenir des matériaux biodégradables.




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Charges organiques synthétiques

Il y a souvent une amélioration des caractéristiques des résines contenant des charges synthétiques sous forme de poudres de polymère.

Élastomère styrène / butadiène

Augmente la résistance aux chocs.

PTFE et polymères fluorés

Améliorez la résistance aux chocs et la lubrification.

Acéto butyrate de cellulose

Réduit le retrait lors du moulage.

Polyéthylène

Améliore la finition de la surface.




Pollen Am Charges minérales - Pellet extruder
Charges minérales

Il existe plusieurs charges minérales telles que des craies, des carbonates et des silices, qui facilitent l'extrusion, améliorent la résistance, réduisent le retrait, etc.

Carbonate de calcium

Améliore la brillance ainsi que la résistance mécanique, facilite l'extrusion.

Sables de silice

Réduisez le retrait lors du moulage.

Quartz

Améliore la résistance à l'humidité et la résistance à la fissuration.

Farine de diatomées (tripoli)

Augmente la résistance à la compression, l'isolation thermique, électrique et acoustique.

Silice thermique

Augmente la viscosité, améliore la thixotropie.

Talcs

Apporte une pigmentation blanche à gris clair, améliore l'écoulement et la rigidité des pièces.

Micas

Améliore le moulage des prémélanges.

Kaolin

Améliore la résistance à l'humidité et la résistance à la fissuration.

Wollastonite

Réduit l'absorption d'eau, améliore la résistance aux chocs et les propriétés thermiques et diélectriques.




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Oxydes métalliques et hydrates

Des oxydes métalliques et des hydrates sont ajoutés aux résines sous forme de poudres fines et de microsphères, ils augmentent la densité, une meilleure résistivité électrique, la conductivité thermique, etc.

Oxyde d'aluminium

Améliore la résistivité électrique, assure une bonne conductivité thermique; diminue le coefficient de dilatation thermique, augmente la rigidité, la résistance à l'abrasion et au feu.

Oxyde de magnésium

Augmente la viscosité des prémélanges, ainsi que la dureté et la rigidité des pièces.

Oxyde de zinc

Augmente la conductivité électrique et la résistance aux rayons ultraviolets.

Oxyde de béryllium

Augmente la conductivité électrique.

Dioxyde de titane

Pigment blanc, barrière anti-UV, améliore la résistance au vieillissement, donne une bonne résistance à l'eau et à la chaleur.

Oxysulfate de magnésium (MOS)

Fibres courtes, augmente le module d'Young, la résistance aux chocs et à la chaleur.

Céramique

Famille de charges offrant une réduction de masse de 15 à 25%, une meilleure résistance à la compression et aux chocs.




Pollen Am Charges verre - Pellet extruder
Verre

Le verre peut être utilisé comme charge sous forme de fibre, c'est alors une charge dite de renfort, de billes de verre creuses ou de microsphères, permettant d'améliorer les performances de la matrice polymère ou de réduire la masse des pièces produit.

Fibres de verre

Agents renforçants.

Perles de verre creuses

Améliore la résistance à l'eau et au vieillissement Augmente le module de Young en compression.

Microsphères de verre

Facilite le remplissage du moule. 25 à 35% de réduction de la masse des pièces obtenues.




Pollen Am Charges carbone - Pellet extruder
Carbone

Le carbone est une charge largement utilisée dans l'industrie sous forme de poudre et de fibre.

Noir de carbone

Pigment, barrière UV, antioxydant. La conductivité thermique augmente avec le taux de charge, quelle que soit la taille des particules. La conductivité électrique des matériaux chargés augmente avec la teneur en carbone et avec la finesse des particules.

Graphite

Améliore la rigidité et la résistance au fluage.

Coke de pétrole

Améliore la résistance à la traction et la résistance à la chaleur.

Sphères de carbone creuses (carbosphères)

Réduisez la densité.

Fibres de carbone et de graphite

Enduit de renforcement haute performance, prix élevé limitant leur utilisation à d'excellentes applications.




Pollen Am Charges métalliques - Pellet extruder
Charges métalliques

L'ajout de charges métalliques (aluminium, cuivre, nickel, fer, etc.) est effectué pour fabriquer les matières plastiques utilisées pour conduire l'électricité ou la chaleur, et notamment pour la protection électromagnétique de divers appareils.

Aluminium

Améliore l'usinabilité, la résistance aux chocs, la conductivité thermique et électrique.

Cuivre

Améliore la rigidité et la résistance au fluage.

Fer

Améliore l'usinabilité, la conductivité thermique et électrique.

Lead

Haute densité, offre une protection contre les radiations et l'absorption du son dans les matériaux.

Zinc

Améliore la résistance à la corrosion.

Titanate de potassium

Améliore la stabilité dimensionnelle et réduit le cycle de moulage.

Sulfate de baryum

Augmente la densité et la résistance à la compression.

Ferrite de baryum

Donne des propriétés magnétiques.




Pollen Am Charges fibres d'aramide - Pellet extruder
Aramide

Les fibres d'aramide sont des charges renforçantes et ont des propriétés mécaniques élevées, elles sont généralement appelées «Kevlar».

Aramide

Légèreté, bonne résistance aux chocs et à l'abrasion.




Pollen AM logo technologie ouverte - Pellet extruder
Open material technology

Pam est une technologie d'impression 3D compatible avec les matériaux industriels sous forme de granulés. Les thermoplastiques chargés ou renforcés sont compatibles. La polyvalence de la solution Pam permet de transformer des matériaux thermoplastiques enrichis ; quelle que soit la fibre jusqu'à 60%.


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