Propriétés à court terme - Solvay Plastics

Table des matières
Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Chimie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Structure chimique et propriétés . . . . . . . . . . . . . . . 2
Données produits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Choix du matériau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Nomenclature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Homologations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Contact avec les aliments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
United States Pharmacopeia
(pharmacopée des États-Unis)* . . . . . . . . . . . . . . . . 5
National Sanitation Foundation. . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Normes internationales pour le contact
avec l’eau potable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Water Byelaws Scheme – Royaume-Uni . . . . . . . 6
Service fédéral de santé allemand. . . . . . . . . . . . 6
Underwriters Laboratories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Propriétés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Propriétés à court terme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Tableaux des propriétés types . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Propriétés en traction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Courbes contrainte-déformation . . . . . . . . . . . . . . . 9
Propriétés en flexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Propriétés en compression. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Propriétés en cisaillement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Résistance aux chocs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Izod entaillé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Sensibilité à l’entaille. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Impact en traction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Coefficient de Poisson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Résistance à l’usure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Propriétés à long terme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Fluage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Module apparent ou de fluage . . . . . . . . . . . . . . 16
Courbes isochrones contrainte-déformation. . . . 17
Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Propriétés thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Température de transition vitreuse. . . . . . . . . . . . . 18
Modifications des propriétés mécaniques. . . . . . . . 18
Classification des résines thermoplastiques. . . . 18
Effets de la température sur le module . . . . . . . 19
Effets de la température sur la contrainte en
traction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Température de fléchissement sous charge . . . . . . 20
Variables d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Comparaison des températures
de fléchissement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Coefficient de dilatation thermique. . . . . . . . . . . . . 21
Conductivité thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Chaleur spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Comportement au feu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
UL 94 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Indice d’oxygène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Température d’auto-inflammabilité . . . . . . . . . . 22
Densité de fumée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Stabilité thermique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Analyse thermogravimétrique . . . . . . . . . . . . . . 22
Vieillissement thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Indice thermique relatif (RTI) UL. . . . . . . . . . . . . 23
Propriétés électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Rigidité diélectrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Résistivité transversale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Constante diélectrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Facteur de dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Propriétés à court terme UL 746A . . . . . . . . . . . . . 25
Résistance à l’arc haute tension, faible courant
(D495). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Indice de résistance au courant de cheminement
(CTI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Indice de fuite sous haute tension (HVTR) . . . . . 25
Essai au fil chaud (HWI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Résistance à l’arc haute intensité (HAI) . . . . . . . 25
Résistance à l’environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Tenue à l’hydrolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Stérilisation à la vapeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Résistance chimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Résistance chimique du RADEL R . . . . . . . . . . . 28
Résistance à la fissuration sous contrainte. . . . . . . 29
Résistance à l’exposition aux rayons . . . . . . . . . . . 32
Propriétés physiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Densité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Absorption d’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Conception des pièces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Étude mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Niveaux de contrainte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Calculs contrainte-déformation . . . . . . . . . . . . . . . 34
Limites de la conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Concentrations de contraintes . . . . . . . . . . . . . . 37
Conception pour moulage par injection . . . . . . . . . 38
Épaisseur de paroi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Variations de l’épaisseur de paroi. . . . . . . . . . . . . . 38
i

Dépouille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Nervures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Noyaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Bossages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Séchage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Rhéologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Caractéristiques numériques pour le calcul
d’écoulement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Moulage par injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Équipement pour le moulage par injection . . . . . . . 44
Conception des vis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Pointes de vis et clapet antiretour . . . . . . . . . . . 44
Buses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Moules. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Dépouille et éjection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Seuils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Éventation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Contrôle de la température du moule. . . . . . . . . 44
Paramètres de la machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Températures du moulage par injection. . . . . . . 45
Température du moule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Température du fourreau. . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Temps de séjour dans le fourreau . . . . . . . . . . . 45
Processus de moulage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Caractéristiques de l’alimentation . . . . . . . . . . . 45
Contre-pression. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Vitesse de rotation de la vis. . . . . . . . . . . . . . . . 45
Vitesse d’injection et éventation. . . . . . . . . . . . . 46
Démoulage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Retrait. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Caractéristiques d’écoulement de la résine . . . . . . 46
Mesure de la contrainte résiduelle . . . . . . . . . . . . . 48
Extrusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Préséchage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Températures d’extrusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Recommandations concernant la vis . . . . . . . . . . . 49
Conception de la filière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Types de produits extrudés . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Gainage de câbles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Film. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Feuilles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Tuyaux et tubes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Mise en route, arrêt et purge . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Procédure de mise en route. . . . . . . . . . . . . . . . 50
Procédure d’arrêt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Purges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Opérations secondaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Usinage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Perçage et taraudage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Sciage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Tournage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Fraisage et détourage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Finitions et décoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Peinture. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Galvanoplastie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Marquage à chaud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Impression. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Métallisation sous vide. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Pulvérisation cathodique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Métallisation par projection à la flamme ou à l’arc . 52
Assemblage et raccords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Soudure par ultrasons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Soudure par friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Collage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Attaches mécaniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Filetage moulé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Inserts filetés. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Vis autotaraudeuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Inserts placés par ultrasons. . . . . . . . . . . . . . . . 55
Encliquetage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
ii

Liste des tableaux
Indice de fluidité des résines RADEL pures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Grades RADEL renforcés verre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Résines sulfone conformes aux exigences USP classe VI . . . . . . . . . . . . 5
Matériaux certifiés NSF 51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Matériaux certifiés NSF 61 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Résines RADEL conformes à la norme BS 6920 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Grades RADEL listés par les KTW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Propriétés types (1) – Unités anglo-saxonnes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Propriétés types (1) – Unités internationales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Propriétés en traction des résines pures (ASTM D638). . . . . . . . . . . . . 11
Propriétés en flexion des résines pures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Propriétés en compression des résines pures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Contrainte en cisaillement des résines pures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Coefficients de Poisson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Température de transition vitreuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Température de fléchissement sous charge des résines et
mélanges RADEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Coefficient de dilatation thermique linéique * . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Conductivité thermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Indice limite d’oxygène des résines RADEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Densité de fumée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Détail de l’analyse thermogravimétrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Indices thermiques relatifs selon l'UL 746B * . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Propriétés électriques des résines RADEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Propriétés électriques des résines RADEL selon l'UL 746A. . . . . . . . . . 25
Liste des figures
Structures chimiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Liaisons ou groupes caractéristiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Capacité thermique des résines RADEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Tenue à l’hydrolyse des résines RADEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Résistance des résines RADEL aux solvants organiques . . . . . . . . . . . . 3
Résistance aux chocs des résines RADEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Courbe contrainte-déformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Courbe contrainte-déformation – Module tangente/sécante. . . . . . . . . . 9
RADEL A-300A – Courbe contrainte-déformation à la limite élastique . 10
RADEL R-5000 – Courbe contrainte-déformation à la limite élastique . 10
ACUDEL 22000 – Courbe contrainte-déformation à la limite élastique . 10
ACUDEL 25000 – Courbe contrainte-déformation à la limite élastique . 10
RADEL AG-320 – Courbe contrainte-déformation à la rupture . . . . . . . 10
RADEL AG-330 – Courbe contrainte-déformation à la rupture . . . . . . . 10
Contrainte en traction du RADEL A renforcé verre . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Module d’élasticité en traction du RADEL A renforcé verre. . . . . . . . . . 11
Appareillage de flexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Contrainte en flexion du RADEL A renforcé verre . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Contrainte en flexion du RADEL A renforcé verre . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Contrainte en compression du RADEL A renforcé verre . . . . . . . . . . . . 12
Module d’élasticité en compression du RADEL A renforcé verre. . . . . . 13
Contrainte en cisaillement du RADEL A renforcé verre . . . . . . . . . . . . . 13
Dispositif d’essai de choc Izod. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Izod entaillé des résines pures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Choc Izod entaillé en fonction du rayon d’entaille. . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Résistance à l’impact en traction des résines pures. . . . . . . . . . . . . . . 14
Résistance à l’abrasion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Module apparent du RADEL A-200A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Module apparent du RADEL AG-230 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Module apparent du RADEL R-5000. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Courbe isochrone contrainte-déformation du RADEL A-200A . . . . . . . . 17
Courbe isochrone contrainte-déformation du RADEL AG-230 . . . . . . . . 17
Courbe isochrone contrainte-déformation du RADEL R-5000 . . . . . . . . 17
Endurance à la fatigue en flexion du RADEL A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Module d’élasticité en flexion / température – Résines GF RADEL A. . . 19
Contrainte en traction / température – Résines GF RADEL A . . . . . . . . 19
Module d’élasticité en flexion / température – Résines pures. . . . . . . . 19
Variation du module avec la température. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Contrainte en traction / température – Résines pures . . . . . . . . . . . . . 19
Température de fléchissement sous charge des résines pures . . . . . . 20
Chaleur spécifique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Analyse thermogravimétrique sous azote. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Analyse thermogravimétrique sous air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Tenue à l’eau bouillante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Effets de l’exposition prolongée à l’eau chaude . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Résistance en autoclave à vapeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Résistance chimique – Tableau général* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Résistance chimique de la résine RADEL R par immersion* . . . . . . . . . 28
Critères de sélection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Résistance à la fissuration sous contrainte des fluides automobiles . . . 30
Résistance à la fissuration sous contrainte des produits chimiques
organiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Résistance à la fissuration sous contrainte des produits chimiques
inorganiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Résistance à la fissuration sous contrainte des fluides aéronautiques . 32
Poids spécifique des résines RADEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Équations de contrainte et fléchissement maximum . . . . . . . . . . . . . . 35
Surfaces et moments d’inertie pour diverses sections . . . . . . . . . . . . . 36
Contraintes admissibles calculées 1 pour une charge intermittente . . . . 37
Contraintes admissibles calculées 1 pour une charge constante . . . . . . 37
Taux de cisaillement – Viscosité du RADEL A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Taux de cisaillement – Viscosité du RADEL R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Caractéristiques numériques pour le calcul d'écoulement . . . . . . . . . . 43
Conditions de moulage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Prise en compte des données toxicologiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Paramètres pour essai de contrainte résiduelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Procédure pour déterminer la contrainte résiduelle . . . . . . . . . . . . . . . 48
Déformations maximales admissibles pour des encliquetages . . . . . . . 56
Vieillissement thermique du RADEL A et du PEI . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Vieillissement thermique du polyphénylsulfone RADEL R . . . . . . . . . . . 23
Résistance aux radiations du RADEL A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Résistance aux radiations du RADEL R. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Relation volume spécifique / poids spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Absorption d’eau par immersion à 23 °C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Facteur de concentration de contraintes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Variations de l’épaisseur de paroi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Dépouille favorisant le démoulage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Conception de nervure recommandée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Recommandations générales pour la conception des bossages . . . . . . 39
Séchage de la résine RADEL A dans un four à circulation d’air chaud . 40
Séchage de la résine ACUDEL 22000 dans un four à circulation
d’air chaud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Séchage de la résine ACUDEL 25000 dans un four à circulation
d’air chaud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Séchage de la résine RADEL R dans un four à circulation d’air chaud . 40
Rhéologie de la résine RADEL A-200A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Rhéologie de la résine RADEL A-300A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Rhéologie de la résine RADEL AG-230 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Rhéologie de la résine RADEL AG-330 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Rhéologie de la résine RADEL R-5000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Rhéologie de la résine RADEL R-5800 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Conception des vis pour moulage par injection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Écoulement spiral du RADEL A-300A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Écoulement spiral du RADEL A-200A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Écoulement spiral du RADEL AG-210. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Écoulement spiral du RADEL AG-230. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Écoulement spiral du RADEL R-5000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Écoulement spiral du RADEL R-5800 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Conception du directeur d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Conception des raccords par collage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Conception d’attaches mécaniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Filetage interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Filetage externe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Conception du bossage pour vis autotaraudeuses . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Conception du bossage pour insertion d’insert par ultrason . . . . . . . . . 55
Conception d’un clip pour poutre droite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Conception d’un clip pour poutre conique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Constante de proportionnalité (K) pour poutre conique . . . . . . . . . . . . . 56
iii

Introduction
Solvay Advanced Polymers offre une gamme étendue de résines
techniques aux performances exceptionelles. La gamme
comprend des polysulfones amorphes, des polymères
semi-cristallins et des polymères de très hautes performances.
Parmi les polysulfones amorphes, on compte :
Le polysulfone UDEL ®
Les mélanges de polysulfone MINDEL ®
Le polyéthersulfone RADEL ® A
Le polyphénylsulfone RADEL ® R
Les mélanges de polyphénylsulfone ACUDEL ®
Nos polymères semi-cristallins sont :
Le polyphthalamide AMODEL ®
Le polyarylamide IXEF ®
Le polysulfure de phénylène PRIMEF ®
Le polymère à cristaux liquides XYDAR ®
Nous proposons également des polymères décrits comme résines
de très hautes performances du fait de leurs qualités
exceptionnelles pour certains domaines spécifiques :
Le polyamide-imide TORLON ®
Le polycétone aromatique KADEL ®
La famille des polysulfones amorphes comprend donc le
polysulfone UDEL, les mélanges de polysulfone MINDEL, le
polyéthersulfone RADEL A, le polyphénylsulfone RADEL R et les
mélanges de polyphénylsulfone ACUDEL. Le Guide de conception
du polysulfone UDEL constitue la principale source d’informations
sur le polysulfone.
Alors que celui-ci présente des données spécifiques sur le
polyéthersulfone RADEL A, le polyphénylsulfone RADEL R et les
mélanges de polyphénylsulfone ACUDEL. Ce guide vise à fournir
aux ingénieurs les renseignements nécessaires pour une
utilisation efficace de ces matériaux. En plus de données sur les
propriétés mécaniques, thermiques, électriques et physiques à
court terme, ce guide contient des informations sur les propriétés
à long terme, comme le fluage, la fatigue et la stabilité thermique ;
la résistance aux produits chimiques et aux facteurs
environnementaux ; ainsi que des informations sur les différentes
homologations. Sont également incluses des recommandations
pour la transformation de ces matériaux, la conception des pièces
et les opérations secondaires.
Le présent document traite surtout des grades standards RADEL
et ACUDEL. La famille RADEL R comprend aussi des matériaux
spécialement formulés pour satisfaire aux strictes exigences de
sécurité de l’industrie aéronautique civile. Ces résines, qui
constituent la série R-7000, sont conformes aux exigences de la
FAA en termes de faible dégagement de chaleur, de fumée et de
gaz toxiques. De tels grades spécialisés se situent en dehors du
champ d’application de ce manuel.
Pour obtenir des informations sur d’autres familles de produits ou
sur les grades spécialisés du polyphénylsulfone RADEL R,
consultez notre site www.solvayadvancedpolymers.com ou
contactez votre représentant commercial.
Les résines hautes températures RADEL et les mélanges ACUDEL
présentent des qualités exceptionnelles parmi lesquelles :
Excellente stabilité thermique
Excellente résistance mécanique
Bonne résistance à la fissuration sous contrainte
Température de fléchissement sous charge élevée :
supérieure à 213 °C
Résistance au feu sans l’ajout d’additifs
Transparence
Homologation pour le contact avec les aliments et l’eau
potable.
Le polyphénylsulfone RADEL R présente en outre un Izod entaillé
de 690 J/m, une tenue virtuellement illimitée à la stérilisation
vapeur, ainsi qu’une excellente résistance à l’eau chaude chlorée.
Le polyéthersulfone RADEL A offre un indice thermique relatif UL
de 190 °C. Pour certaines applications, les mélanges ACUDEL
représentent des alternatives économiques au polyphénylsulfone
RADEL R.
Ces propriétés – alliées à la facilité de mise en œuvre – font de
ces résines le matériau de choix pour de nombreuses
applications.
Parmi les applications du polyéthersulfone RADEL A dans les
composants électriques/électroniques, on peut citer les
composants moulés interconnectés (MID), les connecteurs, les
supports pour vieillissement accéléré, les isolants pour fils
électriques, ou encore les carters et composants de démarreurs
ou contacteurs.
Plateaux chirurgicaux, supports d’instruments dentaires,
composants d’instruments médicaux et poignées d’instruments
chirurgicaux, matériel de restauration et plateaux de repas
d’institutions sont autant d’applications du polyphénylsulfone
RADEL R.
Dans le domaine du transport, la résine RADEL R sert à la
fabrication des intérieurs de cabines d’avion, réflecteurs, douilles,
connecteurs et corps de fusibles.
Le polyphénylsulfone RADEL R et les mélanges de
polyphénylsulfone ACUDEL sont utilisés dans les sytèmes de
tuyauterie plastique, où ils forment raccords et tubulures.
– 1 – Guide de conception des résines RADEL

Structure chimique et propriétés
Chimie
Le polyéthersulfone RADEL A et le polyphénylsulfone RADEL R
constituent le prolongement naturel de la gamme de
thermoplastiques techniques de hautes performances Solvay.
En tant que membres de la famille des polysulfones, ils présentent
beaucoup de propriétés remarquables que l’on retrouve par
exemple dans un produit comme l'UDEL. Comparé au polysulfone
UDEL, le polyéthersulfone RADEL A démontre une meilleure
capacité thermique, une résistance inhérente aux flammes, une
résistance chimique renforcée et des propriétés mécaniques
supérieures. Le polyphénylsulfone RADEL R offre une endurance
et une résistance aux chocs exceptionnelles, accompagnées d’une
résistance chimique surpassant même celle du polyéthersulfone
RADEL A.
Les structures chimiques du polysulfone UDEL, du
polyphénylsulfone RADEL R et du polyéthersulfone RADEL A sont
illustrées à la figure 1.
Figure 1
Structures chimiques
Introduction
Structure chimique et propriétés
La stéréochimie du groupe sulfone empêche toute tendance à
cristalliser à partir de l’état fondu : ces résines sont donc
amorphes et présentent limpidité et transparence.
Les polysulfones comportent des noyaux aromatiques
(phénylènes) pontés par des liens sulfone et éther, et dans le cas
du polysulfone UDEL, des liens isopropylidène.
Ces liaisons ou groupes caractéristiques, illustrés à la figure 2,
confèrent aux polysulfones des caractéristiques spéciales,
notamment tenue à l’hydrolyse, stabilité thermo-oxydative,
stabilité à l’état fondu, températures d’utilisation élevée et
ductilité. C’est en particulier le groupe sulfone électronégatif,
dans lequel l’atome de soufre se trouve à son état d’oxydation
maximale, qui apporte au polymère son excellente stabilité
thermo-oxydative, tout en élevant sa température d’utilisation
à long terme.
Figure 2
Liaisons ou groupes caractéristiques
Polysulfone UDEL
Sulfone
Éther
Isopropylidène
Polyphénylsulfone RADEL R
Polyéthersulfone RADEL A
Principalement
avec un
faible
taux de
polyéthersulfone
polyétheréther sulfone
Le groupement phénylène éther contribue à la flexibilité de la
chaîne du polymère, qui se traduit par une haute ténacité, un
allongement élevé et une bonne ductilité, tout en favorisant la
fabrication de la matière fondue. La remarquable tenue à
l’hydrolyse qui différencie les polysulfones des autres
thermoplastiques techniques résulte de la résistance à l’hydrolyse
aqueuse des groupements phénylène sulfone et éther. A l’inverse,
les produits concurrents, comme les polycarbonates, les
polyesters, les polyarylates et les polyétherimides contiennent
tous des liaisons hydrolysables dans leurs unités fondamentales,
ce qui peut conduire à une dégradation du poids moléculaire.
Cette dégradation aurait pour conséquence une perte importante
de propriétés après exposition à des milieux aqueux agressifs, tels
que l’eau bouillante, la vapeur, les solutions acides ou caustiques.
C’est le polyéthersulfone qui possède la concentration la plus
élevée de liaisons sulfone dans l’unité fondamentale du polymère.
Cette liaison polaire attire l’eau, avec comme conséquence que le
polyéthersulfone a la plus haute absorption d’eau parmi les
polysulfones du commerce.
Le RADEL R comprend un groupe diphénylène qui améliore de
façon exceptionnelle la tenue aux chocs et réduit la sensibilité à
l’entaille, dont les valeurs de résistance Izod entaillé dépassent
690 J/m.
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 2 –

Choix du matériau
Données produits
Choix du matériau
La famille des polysulfones, qui inclut le polysulfone UDEL, le
polyéthersulfone RADEL A et le polyphénylsulfone RADEL R,
regroupe des résines amorphes qui conjuguent excellente stabilité
thermique, haute résistance et endurance, tenue à l’hydrolyse
exemplaire, transparence et bonne résistance à la fissuration sous
contrainte. Les mélanges de polysulfone MINDEL ainsi que les
mélanges de polyphénylsulfone ACUDEL présentent des
avantages supplémentaires en matière de coût et de
performances.
Nous soulignerons dans cette section les différences entre les
différents polysulfones afin de vous aider à choisir le matériau qui
répondra le mieux à vos besoins. La plupart de ces résines sont
transparentes tandis que leurs mélanges sont opaques.
Parmi cette famille de produits, c’est le polysulfone UDEL qui est
le plus utilisé, car il est le moins cher. Il est le moins coloré et offre
la meilleure transparence ; quant à la tenue à l’hydrolyse, il n’est
surpassé que par le polyphénylsulfone RADEL R, aux
performances nettement supérieures. Vous pouvez trouver des
informations supplémentaires sur le polysulfone UDEL dans le
Guide de conception du polysulfone UDEL, disponible auprès de
votre représentant Solvay ou encore sur notre site.
La figure 3 compare la capacité thermique relative des résines
RADEL et leurs mélanges au polysulfone UDEL et au
polycarbonate. Elle montre que les résines RADEL sont
particulièrement indiquées pour des environnements à
températures plus élevées.
La figure 4 compare la tenue à l’hydrolyse de ces résines par
rapport au polycarbonate et au polysulfone. En terme de tenue à
l’hydrolyse, seuls le polyphénylsulfone RADEL R ou les mélanges
de polyphénylsulfone surpassent les polysulfones.
La figure 5 illustre les performances relatives des résines RADEL
après exposition aux solvants organiques. La courbe montre que
le polyphénylsulfone RADEL R possède de loin la meilleure
résistance à l’attaque et/ou à la fissuration sous contrainte en
présence de solvants organiques. Le polyéthersulfone RADEL A,
les mélanges de polyphénylsulfone et le polysulfone UDEL
démontrent clairement leur supériorité par rapport au
polycarbonate.
Une propriété clé pour beaucoup d’applications est la résistance
aux chocs, qu’il est difficile de quantifier. Certains tests mesurent
la sensibilité à l’entaille, d’autres la résistance à la pénétration à
grande vitesse. La figure 6 donne une estimation de la résistance
aux chocs des résines RADEL, estimation qui comprend un
classement de résistance aux chocs au mouton-pendule ainsi que
des résultats d’impact en traction. La courbe indique que ces
résines sont des matériaux résilients et ductiles offrant une
excellente tenue au choc.
Le polyéthersulfone RADEL A est disponible en grades non
chargés et en grades renforcés verre. Chaque type est proposé en
diverses viscosités à l’état fondu.
Structure chimique et propriétés
Figure 3
Capacité thermique des résines RADEL
Capacité thermique
Performance relative
Figure 4
Tenue à l’hydrolyse des résines RADEL
Tenue à l’hydrolyse
Performance relative
Figure 5
Résistance des résines RADEL aux solvants organiques
Résistance aux solvants organiques
Performance relative
– 3 – Guide de conception des résines RADEL

Nomenclature
Figure 6
Résistance aux chocs des résines RADEL
Résistance aux chocs
Performance relative
Données produits
Le premier chiffre sert à indiquer la viscosité relative à l’état
fondu. Les propriétés mécaniques, physiques, thermiques et
chimiques des résines RADEL A, pures et chargées verre,
s’avèrent équivalentes pour toutes les viscosités à l’état fondu,
sauf indication particulière.
Le tableau 1 reprend les différents grades de résines RADEL non
renforcées et leur viscosité relative à l’état fondu, mesurée par la
méthode d’essai ASTM D1238, exprimée en g/10 min à une
température donnée et sous une charge connue, appelée indice
de fluidité (MFI).
Les grades renforcés verre sont signalés par l’ajout d’un « G » à
l’identifiant de base de la famille. Le tableau 2 montre la
composition et l'indice de fluidité des résines RADEL chargées
fibres de verre.
Tableau 1
Indice de fluidité des résines RADEL pures
Lorsqu’on recherche un polysulfone à tenue thermique élevée,
une résistance inhérente à la flamme, une résistance chimique
renforcée et des propriétés mécaniques supérieures à celles du
simple polysulfone, c’est le polyéthersulfone RADEL A qui est le
plus indiqué.
Les grades renforcés verre offrent une rigidité et une stabilité
dimensionnelle plus élevées, auxquelles on peut associer d’autres
avantages comme la résistance au fluage, la résistance aux
produits chimiques et une dilatation thermique plus faible. Les
résines RADEL AG-340 et AG-360 sont des mélanges renforcés
verre économiquement intéressants, contenant respectivement
20 % et 30 % de fibres de verre.
Dans les cas où l’on recherche le maximum de résistance,
couplée à une tenue aux produits chimiques et à l’hydrolyse
surpassant celle de toutes les résines transparentes du
commerce, ou encore si le matériau doit résister aux
environnements des autoclaves, c’est le polyphénylsulfone
RADEL R qui s’impose.
Il est disponible en plusieurs grades : R-5000, grade transparent à
usage général ; R-5100, en couleurs ; R-5500, destiné
à l’extrusion ; R-5800, grade transparent à fluidité élevée.
Les produits ACUDEL sont des mélanges économiques de
polyphénylsulfone, non chargés et opaques, destinés à satisfaire
un large éventail d’exigences en termes de conception et de mise
en œuvre.
Le polyéthersulfone RADEL A et le polyphénylsulfone RADEL R
peuvent tous deux être colorés en une grande variété de couleurs,
transparentes ou opaques.
Nomenclature
Dans la nomenclature des résines RADEL, une lettre indique la
famille du polymère, « A » désignant la famille des
polyéthersulfones et « R » celle des polyphénylsulfones.
MFI,
g/10 min
Grade
Résines RADEL A
à 380 °C, 2,16 kg
A-100* 12
A-200A** 20
A-300A 30
Résines ACUDEL
à 380 °C, 2,16 kg
22000 12
25000 17
35000* 10
Résines RADEL série R-5000
à 365 °C, 5,0 kg
R-5500* 11
R-5000/5100 17
R-5800 25
* Grade pour l’extrusion ** Extrusion ou moulage par injection
Tableau 2
Grades RADEL renforcés verre
Grade Composition
Indice de fluidité
à 380 °C, 2,16 kg,
g/10 min
AG-220 RADEL A-200A 20 % verre 10
AG-320 RADEL A-300A 20 % verre 14
AG-230 RADEL A-200A 30 % verre 10
AG-330 RADEL A-300A 30 % verre 12
AG-340 Mélange RADEL A-300A
18
20 % verre
RG-5030 RADEL R 30 % verre 15*
* Fluidité mesurée à 365 °C, 5,0 kg
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 4 –

Homologations
Homologations
Les résines RADEL sont conformes aux exigences de nombreux
organismes gouvernementaux et/ou de réglementation, comme
indiqué ci-dessous. Ces normes sont sujettes à des changements
fréquents ; contactez votre représentant Solvay Advanced
Polymers pour toute information concernant une application
spécifique exigeant homologation ou reconnaissance.
Contact avec les aliments
Food and Drug Administration des États-Unis (agence américaine
pour la sécurité des produits alimentaires et pharmaceutiques) –
Le polyéthersulfone RADEL A est conforme aux spécifications de
la norme 21CFR177.1560 sur les matériaux en contact direct avec
les aliments. Le polyphénylsulfone RADEL R est également
conforme à l’avis Food Contact Notification 000083 et peut faire
l’objet d’une utilisation répétée au contact de tous les types
d’aliments, suivant les critères FDA B à H.
Directive européenne 2002/72/CE – Directive de la commission
relative aux matériaux et objets en matière plastique destinés à
entrer en contact avec les aliments.
Plusieurs grades de RADEL A, RADEL R et ACUDEL sont reconnus
conformes à chacune de ces normes. Vous pouvez obtenir des
renseignements sur les listes actuelles de grades spécifiques
auprès de votre représentant Solvay Advanced Polymers.
United States Pharmacopeia (pharmacopée des
États-Unis)*
Le tableau 3 liste les grades de résine sulfone conformes aux
exigences applicables aux plastiques de classe VI, qui en permet
l’utilisation dans les instruments médicaux de classe II et
classe III.
Tableau 3
Résines sulfone conformes aux exigences USP classe VI
Mélanges de polyphénylsulfone ACUDEL
25000 GY1037 25000 WH6417 35000 GY1037
35000 BK937 35000 BU1027
Polyéthersulfone RADEL A
A-300A NT
Polyphénylsulfone RADEL R
R-5000 CL301 R-5100 VT173 R-5500 GY8057
R-5000 NT R-5100 YL1028 R-5500 GR1127
R-5100 BK935 R-5500 BK937 R-5500 WH837
R-5100 BK937 R-5500 BU1027 R-5800 NT
R-5100 BU525 R-5500 BU1200 R-5800 CL301
R-5100 GY7016 R-5500 GY1037 RG-5030 NT
R-5100 RD3031
Contact avec les aliments
National Sanitation Foundation
NSF International est un organisme indépendant à but non lucratif
qui élabore des normes toxicologiques et établit des listes de
matériaux homologués. Pour plus de renseignements sur NSF,
voir leur site www.nsf.org. Parmi leurs nombreuses normes, on
en retiendra deux d’importance particulière pour les polysulfones :
la norme 51 sur les matériaux d’équipements alimentaires et la
norme 61 sur les matériaux d’équipements d’eau potable.
Norme NSF 51
Matériaux pour équipements alimentaires
Le tableau 4 liste les polysulfones certifiés par cette norme et la
température maximale d’utilisation autorisée. La norme porte sur
les types d’aliments suivants : matières sèches, aqueuses, acides,
produits laitiers, huiles et boissons alcoolisées. Les matériaux
listés ci-dessous sont certifiés pour tous types d’aliments.
Tableau 4
Matériaux certifiés NSF 51
Température maximale
Grade
d’utilisation, °C
Mélange de polyphénylsulfone ACUDEL
22000 BK937 100
22000 NT15 100
Polyéthersulfone RADEL A
A-200A 191
AG-210 NT 191
AG-220 NT 191
AG-230 NT 191
AG-310 NT 191
AG-320 NT 191
AG-330 NT 191
Polyphénylsulfone RADEL R
R-5000 191
R-5100 NT15 191
R-5900 NT 191
R-5900 BK937 191
* Solvay Advanced Polymers ne permet ni ne cautionne l’utilisation de ses produits
dans des implants. Pour toute question concernant notre politique en matière
d’implants, contactez votre représentant Solvay Advanced Polymers.
– 5 – Guide de conception des résines RADEL

Normes internationales pour le contact avec l’eau potable
Norme NSF 61
Composants des circuits d’eau potable, effets sur
la santé
Le tableau 5 liste les polysulfones certifiés conformes à la norme
NSF 61 à 85 °C.
Ces tableaux ne sont présentés qu’à titre indicatif. Il est fortement
recommandé, avant utilisation pour une application exigeant
certification, de consulter le site www.nsf.org/certified/ afin de
vérifier la liste la plus récente.
Tableau 5
Matériaux certifiés NSF 61
Mélange de polyphénylsulfone ACUDEL
22000 BK937 22000 WH6417 22000 WH7407
22000 NT15
Polyéthersulfone RADEL A
AG-330 NT
Polyphénylsulfone RADEL R
R-5000 NT R-5100 NT15 R-5100 WH6417
R-5100 BK937 R-5100 BU1197
Normes internationales pour le contact avec l’eau
potable
Les listes deviennent caduques périodiquement et, selon la
demande du marché, elles ne sont pas automatiquement
certifiées à nouveau. Contactez votre représentant Solvay
Advanced Polymers pour obtenir la liste la plus récente.
Water Byelaws Scheme – Royaume-Uni
Le tableau 6 liste les grades de RADEL qui ont réussi les tests
selon la norme BS 6920 sur la qualité de l’eau et conviennent
donc à l’utilisation en contact avec l’eau potable et qui seront
inclus dans la section « Material », deuxième partie du répertoire
« Water Fittings and Materials ».
Ces produits sont également approuvés pour une utilisation avec
eau froide ou chaude jusqu’à 85 °C.
Tableau 6
Résines RADEL conformes à la norme BS 6920
A-100 NT AG-320 NT R-5100 NT
A-200A NT AG-330 NT R-5100 BK937
A-300A NT
R-5100 GY1037
AG-230 NT R-5000 NT R-5100 BU1197
Service fédéral de santé allemand
Le tableau 7 liste les résines qui, une fois testées et examinées,
se sont avérées conformes aux recommendations KTW du service
fédéral de santé allemand pour des températures allant jusqu’à
90 °C :
Tableau 7
Grades RADEL listés par les KTW
A-100 NT R-5100 BU1197
AG-330 NT
ACUDEL 22000 GY1037
R-5100 NT15 ACUDEL 22000 BK937
R-5100 BK937
Underwriters Laboratories
De nombreux grades commerciaux de polyphénylsulfone ACUDEL,
de polyéthersulfone RADEL A et de polyphénylsulfone RADEL R
sont listés dans le répertoire des composants autorisés
(Recognized Component Directory) des Underwriters Laboratories.
Les données se rapportant aux performances à court terme sont
rassemblées au tableau 24, page 25. Les évaluations à long terme
sont regroupées au tableau 22, page 24. Pour les renseignements
les plus récents sur ces évaluations, voir le site des Underwriters
Laboratories, Inc. : www.ul.com.
Propriétés
Les propriétés mécaniques des matériaux sont d’une importance
primordiale lors de la conception des pièces. Dans l’optique d’une
conception optimale des pièces, le concepteur doit soigneusement
accorder les exigences de l’application aux propriétés mécaniques
du matériau.
Les propriétés mécaniques des polymères sont plus dépendantes
du temps et de la température que celles des métaux, ce qui les
rend d’une certaine façon plus sensibles aux facteurs environnementaux.
Pour exploiter au mieux les polymères, le concepteur
doit considérer non seulement leurs propriétés mécaniques
à court terme, mais également les contraintes de chaque application
en termes de temps, de température et d’environnement.
Propriétés à court terme
Propriétés
En général, les fiches techniques des fournisseurs indiquent
uniquement les propriétés mécaniques à court terme des
matériaux. Dans certains cas, ces valeurs peuvent être
considérées comme une indication des capacités maximales
absolues du matériau.
Pour obtenir ces valeurs, on prépare généralement un échantillon
spécial que l’on soumet à une charge croissante, jusqu’à sa
défaillance (rupture le plus souvent). Les échantillons pour essais
sont conçus de telle sorte qu'on obtienne des résultats
reproductibles, et peuvent générer des valeurs plus élevées que
s’ils avaient été usinés à partir d’une pièce réelle. Les essais étant
effectués sur de courts laps de temps, les effets à long terme sont
minimisés.
On effectue les essais dans un environnement contrôlé afin
d’éliminer les facteurs environnementaux, ce qui permet d’éviter
toute diminution des propriétés due à l’exposition à des produits
chimiques. Parmi les propriétés à court terme testées, on compte
généralement : contrainte et module d’élasticité en traction,
contrainte et module d’élasticité en flexion, choc Izod entaillé,
force de compression, contrainte en cisaillement et dureté.
Tableaux des propriétés types
Les propriétés types des résines techniques RADEL et des
mélanges de polyphénylsulfone ACUDEL sont indiquées aux
tableaux 8 et 9.
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 6 –

Propriétés à court terme
Tableaux des propriétés types
Tableau 8
Propriétés types (1) – Unités anglo-saxonnes
Propriété Normes Unités
Mécanique
A-300A
A-200A
A-100
(1) Valeurs types. Les propriétés réelles de chaque lot varient (4) Les données relatives à la combustion et à la combustibilité
dans la limite des spécifications.
résultent d’essais à petite échelle en laboratoire et ne sont
(2) PR = pas de rupture.
pas représentatives du risque associé à ces matériaux ou à
(3) Recuit épaisseur 1/8”. d’autres matériaux en cas d’inflammation dans des conditions
réelles.
RADEL A RADEL R ACUDEL
AG-320
AG-220
AG-330
AG-230
AG-340
R-5800
R-5500
R-5100
R-5000 RG-5030 22000 25000 35000
Contrainte en traction D638 kpsi 12,0 15,2 18,3 17,3 10,1 17,4 11,2 10,1 10,1
Module d’élasticité en traction D638 kpsi 385 825 1 250 980 340 1 330 390 340 340
Allongement en traction D638 %
à la limite élastique 6,5 3,2 1,9 7,2 6,7 7,2 7,2
à la rupture 25–75 3,2 1,9 3,1 60–120 2,4 25–75 50–100 50–100
Contrainte en flexion D790 kpsi 16,1 21,0 26,0 24,5 15,2 25,1 15,7 15,3 15,3
Module d’élasticité en flexion D790 kpsi 420 750 1 170 860 350 1 170 400 370 370
Contrainte en compression D695 kpsi 14,5 21,9 25,6 14,4
Module d’élasticité en
compression
D695
kpsi 388 875 1 120
Contrainte en cisaillement D732 kpsi 8,0 8,8 9,5 8,8 8,4 8,3 8,3
Résilience Izod D256 ft-lb/in
entaillé 1,6 1,1 1,4 1,2 13,0 1,4 2,0 5,0 5,0
non entaillé PR (2) 12 10 12 PR (2) 12 PR (2) PR (2) PR (2)
Impact en traction D1822 ft-lb/in 2 160 31 34 190 175 175 175
Dureté Rockwell D785 R127 R121 R124 R122
Thermique
Température de fléchissement D648
sous charge (3)
°F
à 66 psi 417 424 428 417
à 264 psi 399 417 420 405 405 410 387 405 405
Point de ramollissement Vicat D1525B °F 418 422 424
Coefficient de dilatation
thermique
E831
in/in°F 27 17 17 23 31 10 35 33 33
(5)
Conductivité thermique E1530
1,66 2,08 2,08 1,66 1,66 1,66
Température de transition
vitreuse
DSC
°F 428 428 428 428 428 428 428 (6) 428 (6) 428 (6)
Combustion (4)
Indice d’oxygène D2863 % 39 40 40 38 38 38 38
Classement au feu selon
l'UL94 à 0,031 in
UL94
94 V-0 94 V-0 94 V-0 94 V-0
Température
d’auto-inflammabilité
D1929
°F 936
Électrique
Rigidité diélectrique D149 V/mil 380 440 440 418 360 400 470
Résistivité transversale D257 ohm-cm 1,7x10 15 >10 16 >10 16 1,9x10 16 >10 15 >9x10 15 >9x10 15
Constante diélectrique D150
à 60 Hz 3,51 3,84 4,11 3,44
à 10 3 Hz 3,50 3,84 4,13 3,45
à 10 6 Hz 3,54 3,88 4,17 3,81 3,45 3,90 3,40
Facteur de dissipation D150
à 60 Hz 0,0017 0,0015 0,0019 0,0006
à 10 3 Hz 0,0022 0,0018 0,0018
à 10 6 Hz 0,0056 0,0081 0,0094 0,0103 0,0076 0,0090 0,0080
Physique
Poids spécifique D792 1,37 1,51 1,58 1,45 1,29 1,53 1,28 1,28 1,28
Indice de réfraction 1,651 1,672
Absorption d’eau (7) après 24 h D570 % 0,5 0,4 0,4 0,3 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3
Absorption d’eau (7) après 30
jours
D570
% 1,8 0,9 1,1 0,7 0,8 0,9 0,9
(5) BTU in
Exprimée en
hr ft
2 F
(6) La valeur indiquée est celle du composant majoritaire du
mélange.
(7) Mesurée sur produit complètement sec.
– 7 – Guide de conception des résines RADEL

Tableaux des propriétés types
Propriétés
Tableau 9
Propriétés types (1) – Unités internationales
Propriété Normes Unités
Mécanique
A-300A
A-200A
A-100
RADEL A RADEL R ACUDEL
AG-320
AG-220
AG-330
AG-230
AG-340
R-5800
R-5500
R-5100
R-5000 RG-5030 22000 25000 35000
Contrainte en traction D638 MPa 83 105 126 119 70 120 77 70 70
Module d’élasticité en traction D638 GPa 2,65 5,70 8,62 6,76 2,34 9,17 2,69 2,34 2,34
Allongement en traction D638 %
à la limite élastique 6,5 3,2 1,9 7,2 6,7 7,2 7,2
à la rupture 25–75 3,2 1,9 3,1 60–120 2,4 25–75 50–100 50–100
Contrainte en flexion D790 MPa 111 145 179 169 105 173 108 105 105
Module d’élasticité en flexion D790 GPa 2,90 5,17 8,07 5,93 2,41 8,07 2,76 2,55 2,55
Contrainte en compression D695 MPa 100 151 177 99
Module d’élasticité en
compression
D695
GPa 2,68 6,03 7,72
Contrainte en cisaillement D732 MPa 55 61 65 61 58 57 57
Résilience Izod D256 J/m
entaillé 85 59 75 64 694 75 106 265 265
non entaillé PR (2) 640 530 625 PR (2) 640 PR (2) PR (2) PR (2)
Impact en traction D1822 kJ/m 2 336 65 71 400
Dureté Rockwell D785 R127 R121 R124 R122
Thermique
Température de fléchissement D648
sous charge (3)
°C
à 0,45 MPa 214 218 220 214
à 1,82 MPa 204 214 216 207 207 210 197 207 207
Point de ramollissement Vicat D1525B °C 214 217 218
Coefficient de dilatation
thermique
E831
m/m°C 49 31 31 41 56 18 63 59 59
Conductivité thermique E1530 W/mK 0,24 0,30 0,30 0,24 0,24 0,24
Température de transition
vitreuse
DSC
°C 220 220 220 220 220 220 220 (5) 220 (5) 220 (5)
Combustion (4)
Indice d’oxygène D2863 % 39 40 40 38 38 38 38
Classement au feu selon
l'UL94 à 0,8 mm
UL94
94 V-0 94 V-0 94 V-0 94 V-0
Température
d’auto-inflammabilité
D1929
°C 502
Électrique
Rigidité diélectrique D149 kV/mm 15 17 17 16 15 16 18
Résistivité transversale D257 ohm-cm 1,7x10 15 >10 16 >10 16 1,9x10 16 >10 15 >9x10 15 >9x10 15
Constante diélectrique D150
à 60 Hz 3,51 3,84 4,11 3,44
à 10 3 Hz 3,50 3,84 4,13 3,45
à 10 6 Hz 3,54 3,88 4,17 3,81 3,45 3,90 3,40
Facteur de dissipation D150
à 60 Hz 0,0017 0,0015 0,0019 0,0006
à 10 3 Hz 0,0022 0,0018 0,0018
à 10 6 Hz 0,0056 0,0081 0,0094 0,0103 0,0076 0,0090 0,0080
Physique
Poids spécifique D792 1,37 1,51 1,58 1,45 1,29 1,53 1,28 1,28 1,28
Indice de réfraction 1,651 1,672
Absorption d’eau (6) après 24 h D570 % 0,5 0,4 0,4 0,3 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3
Absorption d’eau (6) après 30
jours
D570
% 1,8 0,9 1,1 0,7 0,8 0,9 0,9
(1) Valeurs types. Les propriétés réelles de chaque lot varient (4) Les données relatives à la combustion et à la combustibilité
dans la limite des spécifications.
résultent d’essais à petite échelle en laboratoire qui ne sont
(2) PR = pas de rupture.
pas représentatives du risque associé à ces matériaux ou à
(3) Recuit épaisseur 3,2 mm. d’autres matériaux en cas d’inflammation dans des conditions
réelles.
(5) La valeur indiquée est celle du composant
majoritaire du mélange.
(6) Mesurée sur produit complètement sec.
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 8 –

Propriétés à court terme
Propriétés en traction
On détermine les propriétés en traction en serrant un échantillon
dans les pinces d’un appareil d’essais et en séparant ces pinces à
une vitesse déterminée suivant la méthode d’essais ASTM D638.
La contrainte en traction est définie comme la force requise pour
séparer les pinces, divisée par la section minimale. L’échantillon
s’allonge en raison de la contrainte, et l’allongement divisé par sa
longueur initiale constitue la déformation.
Si l’on rapporte la contrainte appliquée à la déformation qui en
résulte, on obtient pour les polymères ductiles comme les
polysulfones une courbe similaire à celle de la figure 7.
La portion initiale de la courbe contrainte-déformation qui est
montrée à la figure 8 est particulièrement intéressante. Cette
figure montre que la déformation est directement proportionnelle
à la contrainte, jusqu’à une certaine valeur de la contrainte. On
appelle cette partie la zone d’élasticité linéaire ou zone
hookéenne ; cette contrainte limite est appelée limite
proportionnelle. Le module d’élasticité en traction correspond à la
pente de la courbe contrainte-déformation lorsqu’un échantillon
est soumis à une charge en traction. Comme il est difficile de
mesurer la pente d’une courbe, des conventions ont été adoptées
afin de standardiser les essais et de réduire les variations dans
leurs résultats. L’une de ces méthodes repose sur le calcul de la
pente d’une tangente à la courbe. Une autre utilise la pente d’une
sécante tirée entre l’origine et un niveau de déformation choisi
arbitrairement. Dans notre cas, c’est la méthode de la tangente à
la courbe qui a été utilisée pour obtenir ces données.
Les polymères ductiles atteignent leur « limite élastique » avant de
rompre. Au début de la séparation des mâchoires, la contrainte ou
force nécessaire à l’allongement de l’échantillon est directement
proportionnelle à l’allongement ou à la déformation. Plus l’essai
avance et plus les échantillons montrent un taux important de
déformation permanente, jusqu’au point où la contrainte
nécessaire à tout allongement supplémentaire devient moindre.
Ce point est celui de la « limite élastique » et le niveau de
contrainte correspondant est souvent appelé contrainte à la limite
élastique. L’allongement est appelé allongement à la limite
élastique ou déformation à la limite élastique. Au fur et à mesure
de l’essai, l’échantillon s’allonge jusqu’à rupture. Le niveau de
contrainte à ce point est appelé contrainte à la rupture en traction
ou tension de rupture. La méthode de détermination des
propriétés en traction, ASTM D638, définit la résistance à la
rupture en traction comme le maximum de la contrainte à la limite
élastique ou de la contrainte à la rupture.
Courbes contrainte-déformation
Les données sur les propriétés en traction sont généralement
indiquées en présentant sous forme de tableau des
caractéristiques comme la contrainte, le module d’élasticité et
l’allongement en traction. Bien que ces données soient suffisantes
pour la plupart des applications, la courbe contrainte-déformation
permet en elle-même de donner des renseignements
supplémentaires sur la réaction du matériau au chargement,
renseignements qui aideront les ingénieurs à estimer la viabilité
de la conception d’une pièce.
Les figures suivantes présentent les courbes
contrainte-déformation de plusieurs résines RADEL et ACUDEL.
L’essai sur les résines non chargées a été interrompu à la limite
d’élasticité, tandis que ceux sur les résines renforcées verre ont
été poursuivis jusqu’à la rupture.
Les courbes se trouvent à la figure 9 pour RADEL A-300A, à la
figure 10 pour RADEL R-5000, à la figure 11 pour ACUDEL 22000,
à la figure 12 pour ACUDEL 25000, à la figure 13 pour RADEL
AG-320, enfin à la figure 14 pour RADEL AG-330.
Figure 7
Courbe contrainte-déformation
Contrainte
Figure 8
Contrainte
Limite élastique
Voir
encart
Déformation, %
Déformation, %
Tangente
Sécante
Propriétés en traction
Courbe contrainte-déformation – Module tangente/sécante
– 9 – Guide de conception des résines RADEL

Courbes contrainte-déformation
Propriétés
Figure 9
RADEL A-300A – Courbe contrainte-déformation à la limite
élastique
Figure 12
ACUDEL 25000 – Courbe contrainte-déformation à la limite
élastique
Contrainte, kpsi
Contrainte MPa
Contrainte, kpsi
Contrainte MPa
Déformation, %
Déformation, %
Figure 10
RADEL R-5000 – Courbe contrainte-déformation à la limite
élastique
Figure 13
RADEL AG-320 – Courbe contrainte-déformation à la rupture
Contrainte, kpsi
Contrainte MPa
Contrainte, kpsi
C t i t MP
, , , , , , ,
Déformation, %
Déformation, %
Figure 11
ACUDEL 22000 – Courbe contrainte-déformation à la limite
élastique
Figure 14
RADEL AG-330 – Courbe contrainte-déformation à la rupture
Contrainte, kpsi
Contrainte MPa
Contrainte, kpsi
Contrainte MPa
, , , , ,
Déformation, %
Déformation, %
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 10 –

Propriétés à court terme
Le tableau 10 montre que la contrainte en traction du
polyéthersulfone RADEL A est supérieure d’environ 20 % à celle
du polysulfone UDEL ou encore du polyphénylsulfone RADEL R.
Le polyphénylsulfone RADEL R présente un allongement plus
important à la limite élastique comme en rupture, ainsi qu’un
module plus faible, ce qui indique une plus grande ductilité.
Cette plus grande ductilité engendre une plus grande résilience
et une sensibilité moindre aux concentrations de contraintes.
Figure 15
Contrainte en traction du RADEL A renforcé verre
Propriétés en flexion
Tableau 10
Propriétés en traction des résines pures (ASTM D638)
Grade
Contrainte,
MPa
Module, GPa
Allongement
à la limite
élastique, %
Allongement
à la rupture,
%
UDEL 70 2,48 5–6 50–100
Contrainte en traction, kpsi
Contrainte en traction, MPa
RADEL A 83 2,65 6,5 25–75
Teneur en fibre de verre, %
RADEL R 70 2,34 7,2 60–120
ACUDEL 22000 77 2,69 6,7 25–75
ACUDEL 25000 70 2,34 7,2 50–100
ACUDEL 35000 70 2,34 7,2 50–100
Figure 16
Module d’élasticité en traction du RADEL A renforcé verre
La figure 15 montre la contrainte en traction à température
ambiante du polyéthersulfone RADEL A renforcé verre. Comme
prévu, l’ajout de fibres de verre augmente la contrainte en
traction.
Le module de traction du polyéthersulfone RADEL A augmente
avec la teneur en fibre de verre, comme illustré à la figure 16.
Propriétés en flexion
Les propriétés en flexion ont été déterminées selon l'ASTM D790
méthode I, en chargeant en trois points (voir figure 17). Lorsqu’on
utilise cette méthode, l’échantillon de 127 x 13 x 3,2 mm est
soutenu en deux points et la charge est appliquée au centre.
L’échantillon est allongé jusqu’à rupture ou jusqu’à ce que
l’allongement de la fibre atteigne 5 %.
Les essais de flexion permettent de mieux connaître le
comportement du matériau lors du fléchissement. Au cours
de cet essai, le barreau est soumis simultanément à des forces
de traction et de compression.
Module d’élasticité en traction, kpsi
Figure 17
Appareillage de flexion
Teneur en fibre de verre, %
Charge appliquée
Module d’élasticité en traction, GPa
– 11 – Guide de conception des résines RADEL

Propriétés en compression
Propriétés
Le tableau 11 montre que la résine RADEL A possède les valeurs
de contrainte et de module d’élasticité en flexion les plus élevées.
La flexibilité de la résine RADEL R est attestée par son module
d’élasticité en flexion plus faible.
Figure 18
Contrainte en flexion du RADEL A renforcé verre
Tableau 11
Propriétés en flexion des résines pures
Grade Contrainte, MPa Module, GPa
UDEL 106 2,69
RADEL A 111 2,90
RADEL R 105 2,41
ACUDEL 22000 108 2,76
ACUDEL 25000 105 2,55
ACUDEL 35000 105 2,55
Contrainte en traction, kpsi
Contrainte en traction, MPa
Teneur en fibre de verre, %
L’ajout de fibres de verre augmente la contrainte en flexion des
résines RADEL A, comme l’illustre la figure 18.
La figure 19 montre que les grades renforcés verre ont des
modules bien plus élevés que les matériaux purs, ce qui suggère
que les matériaux renforcés verre sont indiqués dans des
applications demandant une plus grande rigidité et/ou un moindre
fluage.
Propriétés en compression
La contrainte et le module d’élasticité en compression sont
mesurés suivant la méthode ASTM D695. Pour cet essai,
l’échantillon est placé entre des plaques parallèles. On réduit la
distance entre les plaques, tout en surveillant la charge nécessaire
pour rapprocher les plaques l’une de l’autre. La contrainte
maximale acceptée par l’échantillon (généralement la charge à la
rupture) est la force de compression, et la pente de la courbe
contrainte-déformation constitue le module d’élasticité en
compression.
Les contraintes en compression du polyéthersulfone RADEL A, du
polyphénylsulfone RADEL R, et du polysulfone UDEL, montrées au
tableau 12, sont semblables. Le module de compression du
polyéthersulfone RADEL A est très proche de celui du polysulfone
UDEL. La fibre de verre augmente substantiellement la contrainte
en compression (figure 20) ; le module en compression augmente
de façon équivalente (figure 21).
Figure 19
Contrainte en flexion du RADEL A renforcé verre
Module d’élasticité en traction, kpsi
Teneur en fibre de verre, %
Figure 20
Contrainte en compression du RADEL A renforcé verre
Module d’élasticité en traction, GPa
Tableau 12
Propriétés en compression des résines pures
Propriétés UDEL RADEL A RADEL R
Contrainte, MPa 96 100 99
Module, kpsi (GPa) 2,6 2,7
Contrainte en compression, kpsi
Contrainte en compression, MPa
Teneur en fibre de verre, %
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 12 –

Propriétés à court terme
Propriétés en cisaillement
La contrainte en cisaillement est déterminée suivant la méthode
d’essai ASTM D732. Au cours de cet essai, une plaque est placée
sur un plateau, lequel comporte un trou sous l’échantillon. Un
emporte-pièce de diamètre légèrement inférieur à celui du trou
est poussé contre le matériau et y poinçonne un disque circulaire.
La contrainte maximale est considérée comme la contrainte en
cisaillement.
Les contraintes en cisaillement des résines sulfone pures sont
indiquées au tableau 13. L’ajout du renforcement fibre de verre
permet d’obtenir des contraintes en cisaillement plus élevées,
comme le montre la figure 22.
Tableau 13
Contrainte en cisaillement des résines pures
Contrainte en cisaillement
kpsi
MPa
Polysulfone UDEL 9,0 62
Polyéthersulfone RADEL A 8,3 57
Polyphénylsulfone RADEL R 8,8 61
Mélange de polyphénylsulfone 8,4 58
ACUDEL 22000
Mélange de polyphénylsulfone
ACUDEL 25000/35000
8,3 57
Résistance aux chocs
Les polymères étant viscoélastiques, leurs propriétés dépendent
de la vitesse à laquelle la charge est appliquée. Si la charge est
appliquée à grande vitesse, la pièce est considérée comme étant
soumise à un choc.
Un exemple courant de choc : les essais de chute, au cours
desquels on laisse tomber la pièce en plastique sur une surface
dure et rigide, par exemple un sol en béton. Pour qu’une pièce en
plastique puisse supporter la collision sans dommages, elle doit
pouvoir absorber l’énergie cinétique qu’elle contenait avant la
collision. La capacité d’une pièce en plastique à absorber l’énergie
est fonction de sa forme, de sa taille, de son épaisseur et du type
de plastique. Les méthodes actuelles de détermination de la
résistance au choc ne fournissent pas au concepteur des données
qui puissent être utilisées de façon analytique. Ces essais
permettent seulement de déterminer la résistance relative au choc
et de comparer les sensibilités à l’entaille de différents matériaux.
Izod entaillé
L’essai Izod entaillé (ASTM D256) est une des méthodes les plus
répandues de comparaison des polymères. Pour cet essai, on
prépare un échantillon en usinant une entaille de rayon 0,25 mm
et de profondeur 2,5 mm à un angle de 45°. L’échantillon entaillé
est ensuite frappé par un pendule, de la manière illustrée à la
figure 23. Après le choc, le pendule continue à se balancer, mais il
a perdu de l’énergie dans la collision. La quantité d’énergie perdue
correspond à la résilience Izod en joules par mètre d’épaisseur de
poutre.
Figure 21
Module d’élasticité en compression, kpsi
Teneur en fibre de verre, %
Propriétés en cisaillement
Module d’élasticité en compression du RADEL A renforcé
verre
Figure 22
Contrainte en cisaillement du RADEL A renforcé verre
Contrainte en cisaillement, kpsi
Figure 23
Dispositif d’essai de choc Izod
Mâchoires
Teneur en fibre de verre, %
Module d’élasticité en compression, GPa
Contrainte en cisaillement, MPa
Rayon de l’entaille
– 13 – Guide de conception des résines RADEL

Résistance aux chocs
Propriétés
Comme le montre la figure 24, le polyphénylsulfone RADEL R
présente une résistance exceptionnelle au choc mesurée suivant
l’essai Izod entaillé. Le polysulfone UDEL et le polyéthersulfone
RADEL A sont généralement considérés comme présentant une
bonne résistance aux chocs, mais celle du polyphénylsulfone
RADEL R se situe dans un ordre supérieur.
On considère que le matériau est en état de rupture si une fissure
apparaît et se propage dans l’échantillon. Au cours de l’essai Izod
entaillé, l’entaille sert de fissure et l’essai mesure principalement
la résistance à la propagation de la fissure. Si on effectue l’essai
sans entaille, on prévoit donc l’apparition d’une fissure et sa
propagation. Les résines sulfone sont extrêmement résistantes à
la formation de fissures, à telle enseigne qu’aucune des résines
pures ne casse lors de l’essai sans entaille.
Sensibilité à l’entaille
Une autre façon d’évaluer la sensibilité à l’entaille consiste à
mesurer l’Izod entaillé en fonction de divers rayons d’entaille. Les
matériaux sensibles à l’entaille présentent une réponse négative
marquée aux entailles étroites, c’est-à-dire aux rayons plus
faibles.
Comme le montre la figure 25, le polyphénylsulfone RADEL R
présente une très bonne résistance à la perte de propriétés que
causent les entailles plus étroites. On peut même dire qu’à cet
égard, il est similaire au polycarbonate. Le polyéthersulfone
RADEL A est sensible aux entailles étroites mais démontre une
excellente résistance lorsque le rayon d’entaille est supérieur à
0,5 mm. Les mélanges ACUDEL offrent une bonne résistance pour
un rayon d’entaille de 0,4 mm ou plus.
Impact en traction
L’essai d’impact en traction est similaire au choc Izod en ce qu’un
pendule est utilisé dans les deux cas, mais l’échantillon est
soumis à une traction à grande vitesse plutôt qu’à la charge en
flexion de l’essai Izod. Une autre différence est que dans cet essai,
les échantillons ne sont pas entaillés. C’est la méthode décrite
dans ASTM D1822 qui a été suivie. Les résultats donnent une
meilleure indication de la résistance appliquée au choc que ceux
de l’essai Izod.
La figure 26 montre que les trois types de polysulfone se révèlent
assez ductiles dans les conditions de cet essai. Les mélanges
ACUDEL sont eux aussi assez ductiles.
Figure 24
Izod entaillé des résines pures
Izod entaillé, ft-lb/in
Izod entaillé, ft-lb/in
Figure 25
Choc Izod entaillé en fonction du rayon d’entaille
Rayon d’entaille, mm
, , , , , , , ,
Rayon d’entaille, mil
Figure 26
Résistance à l’impact en traction des résines pures
Izod entaillé, J/m
Izod entaillé J/m
Impact en traction, ft-lb/in²
Impact en traction, kJ/m 2
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 14 –

Propriétés à court terme
Coefficient de Poisson
Le coefficient de Poisson est le rapport de la déformation latérale
à la déformation longitudinale, dans la limite proportionnelle. Pour
illustrer, prenons par exemple un barreau cylindrique soumis à une
contrainte en traction : la longueur (L) augmente en même temps
que son diamètre (D) diminue. Le coefficient de Poisson () est
calculé de la manière suivante :
D
D
L
L
La valeur du coefficient de Poisson a été mesurée selon la
méthode d’essai ASTM E132. Les résultats sont indiqués au
tableau 14.
Table 14
Coefficients de Poisson
Matériau
UDEL 0,37
RADEL A 0,41
RADEL AG-230/330 0,42
RADEL R 0,43
ACUDEL 22000 0,41
ACUDEL 25000/35000 0,42
Coefficient de Poisson
Résistance à l’usure
Pour évaluer la résistance à l’abrasion, l’essai d’abrasion de Taber
a été effectué avec une meule CS-17 et une charge de 1 kg.
La figure 27 montre que la résistance à l’abrasion de RADEL A
est assez similaire à celle du polysulfone UDEL, et que le
renforcement par adjonction de fibre de verre a peu d’effet.
Figure 27
Résistance à l’abrasion
Résistance à l’abrasion, mg/1000 cycles
Teneur en fibre de verre, %
– 15 – Guide de conception des résines RADEL

Fluage
Propriétés à long terme
Les propriétés mécaniques des matériaux sont affectées par la
vitesse et le mode d’application de la contrainte. Pour les
polymères, ces effets peuvent être plus marqués que pour les
métaux, mais les conséquences sont semblables. Le concepteur
doit se rappeler qu’une contrainte constante provoque une
déformation plus importante que le module à court terme ne le
laisse supposer. Il doit également être conscient de l’effet de
charge cyclique. Cette section présente les informations connues
sur le fluage et la fatigue.
Fluage
Si un barreau en polymère est constamment exposé à une
contrainte, ses dimensions se modifient en fonction de celle-ci.
Ce phénomène est appelé « fluage ». Dans le cas le plus simple,
en traction, le barreau s’allongera sous contrainte en fonction
du temps. Le terme « déformation » désigne l’augmentation
de longueur, ou allongement, divisé par la longueur initiale.
On peut également observer et mesurer le fluage en torsion ou en
flexion, ainsi qu’en compression. En flexion, la déformation est la
mesure de l’allongement sur la face extérieure. En compression,
le barreau raccourcit véritablement et la déformation est la
mesure de ce raccourcissement.
Les données sur le fluage présentées dans ce guide ont été
obtenues en mode traction.
Module apparent ou de fluage
Au moment de la conception d’une pièce, il est primordial de
considérer les propriétés à court terme (par exemple contrainte,
rigidité et résistance au choc). Normalement, on calcule aussi la
déformation maximale car elle influence le fonctionnement de la
pièce. Si la pièce est soumise à une contrainte constante ou à une
contrainte à long terme, les déformations seront plus importantes
que celles qu’on pouvait prévoir sur la base des propriétés à court
terme.
Le module de fluage, ou module apparent, est utile pour prévoir
les déformations de manière. Pour calculer le module apparent,
on divise la contrainte appliquée par l'allongement mesuré après
exposition à une charge pendant une durée spécifiée. Le module
apparent permet de prévoir plus précisément les déformations
après une exposition à long terme sous contrainte.
La figure 28 présente les données de module apparent pour le
RADEL A en fonction du temps, sous une contrainte de 20,7 MPa.
Les modifications dimensionnelles ou fluage, et par conséquent le
module apparent, sont aussi fonction de la température.
En augmentant la température de l’essai, on réduit le module.
La figure 29 atteste que le renforcement du polyéthersulfone
RADEL A par addition de fibre de verre augmente fortement le
module apparent. Cette valeur plus élevée du module apparent
annonce une déformation plus faible pour une contrainte
équivalente.
Figure 28
Module apparent du RADEL A-200A
Module, kpsi
Module, kpsi
contrainte de 20,7 MPa
Durée, heures
Figure 29
Module apparent du RADEL AG-230
Module, kpsi
contrainte de 20,7 MPa
Durée, heures
Figure 30
Module apparent du RADEL R-5000
contrainte de 20,7 MPa
Propriétés
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
M d l GP
Module GPa
Module GPa
Durée, heures
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 16 –

Propriétés à long terme
Les données sur le module apparent du polyphénylsulfone RADEL R
sont présentées à la figure 30. RADEL R offre une résistance au
fluage remarquable, surtout à température élevée.
Courbes isochrones contrainte-déformation
Le diagramme isochrone contrainte-déformation constitue une
autre façon de présenter les données sur le fluage. Pour le
préparer, on rapporte les contraintes obtenues après une durée de
temps spécifié. Cette méthode présente l’avantage de résumer de
façon concise une grande quantité de données. On obtient le
module apparent en un point quelconque en divisant la contrainte
par la déformation qui en a résulté. (Il est à noter que les chiffres
indiquent la déformation en pourcentage ; la déformation réelle
est la valeur sur la courbe divisée par 100.)
La figure 31 montre les courbes contrainte-déformation du
polyéthersulfone RADEL A après 100 heures de charge
constamment appliquée. Le module apparent en un point
quelconque peut être calculé en divisant la contrainte par la
déformation indiquée.
Les figures 32 et 33 présentent respectivement les courbes
isochrones pour la résine RADEL A renforcée verre et pour la
résine RADEL R pure.
Fluage
Figure 31
Courbe isochrone contrainte-déformation du RADEL A-200A
Contrainte, kpsi
Contrainte MPa
100 heures
, , , , ,
Déformation, %
Figure 32
Courbe isochrone contrainte-déformation du RADEL AG-230
Contrainte, kpsi
Contrainte, MPa
100 heures
, , , , , , , ,
Déformation, %
Figure 33
Courbe isochrone contrainte-déformation du RADEL R-5000
Contrainte, kpsi
Contrainte MPa
100 heures
, , , , ,
Déformation, %
– 17 – Guide de conception des résines RADEL

Fatigue
Fatigue
Lorsqu’un matériau est soumis à une contrainte cyclique, la
rupture survient à des niveaux de contrainte inférieurs à la
résistance maximale à court terme du matériau. Un engrenage
constitue un bon exemple d’une application pour laquelle la
contrainte est cyclique. Au fur et à mesure que l’engrenage
menant tourne en entraînant le pignon mené, chaque dent est tour
à tour soumise à une contrainte, suivie d’un intervalle de temps
pendant lequel cette contrainte est nulle ou presque, jusqu’à ce
que la dent soit de nouveau en prise. Beaucoup d’applications
impliquent un élément de fatigue pour lequel l’aspect cyclique
n’est pas toujours aussi évident. On peut également citer
l’exemple des bagues guidant un arbre tournant, des pièces
soumises à vibration, ou encore n’importe quelle pièce rotative de
pompe ou de compresseur.
Les métallurgistes, qui connaissent bien ce phénomène ont défini
le terme de « limite d’endurance » pour désigner la contrainte
cyclique maximale à laquelle on peut soumettre un matériau tout
en lui conservant une durée de vie illimitée. En général, ce niveau
de contrainte correspond à la contrainte maximale sans
défaillance après 10 millions (10 7 ) de cycles de charge. Même si
le terme « limite d’endurance » est quelquefois utilisé lors de
discussions liées à la conception de pièces comportant des
matériaux plastiques, la réaction des plastiques aux contraintes
cycliques est plus complexe que celle des métaux, et la limite
d’endurance ne peut être aussi strictement définie.
Pour mesurer et/ou comparer la contrainte plastique de matériaux,
il est impératif de spécifier le mode (traction, compression ou
flexion), la fréquence et le profil de la contrainte. Les données
d’endurance à la fatigue ont été générées en utilisant la méthode
d’essai ASTM D671. Cette méthode prévoit une configuration en
poutre en porte-à-faux et une force d’amplitude constante. Plus
précisément, l’échantillon était de type « A », la fréquence 30 Hz,
et le modèle de machine utilisé un appareil d’essais universel
Sontag modèle SF-01-U.
Les courbes d’endurance à la fatigue en flexion pour les grades purs
et renforcés verre du RADEL A sont illustrées à la figure 34. Bien que
ces essais n'aient été effectués que sur des résines RADEL de série
A-200A, on suppose que les résines de série A-300A donneraient des
résultats semblables.
Propriétés thermiques
Les réactions du matériau aux variations de la température
ambiante constituent ses propriétés thermiques. Il s’agit des
variations de résistance et de rigidité ; des changements de
dimensions ; des variations chimiques dues à la dégradation
thermique ou à l’oxydation ; du ramollissement, de la fusion ou de
la distorsion ; du changement de morphologie ; de simples
variations de température. Les propriétés des matériaux fondus
sont étudiées dans le chapitre traitant de la mise en œuvre. Le
comportement de ces matériaux en cas de combustion est étudié
au chapitre traitant du comportement au feu.
Température de transition vitreuse
En général, lorsqu’il est chauffé, un polymère devient progressivement
moins rigide, jusqu’à atteindre un état caoutchouteux. La température
à laquelle le matériau passe de l’état vitreux à l’état caoutchouteux
est définie comme sa température de transition vitreuse (Tg). Cette
température est importante car plusieurs modifications
fondamentales ont lieu en ce point. Ces changements portent, entre
autres, sur le volume libre du polymère, l’indice de réfraction,
l’enthalpie et la chaleur spécifique. Le tableau qui suit liste les
températures de transition vitreuse du polysulfone UDEL, du
polyéthersulfone RADEL A et du polyphénylsulfone RADEL R. Les
températures de transition vitreuse des résines RADEL sont
supérieures de 35 °C à celles du polysulfone UDEL. Cette différence
se traduit par une capacité thermique plus étendue.
Tableau 15
Température de transition vitreuse
Température de
transition vitreuse*
Résine
°F °C
UDEL 365 185
RADEL A 428 220
RADEL R 428 220
* La température de transition vitreuse est définie comme le moment où
la capacité thermique change, selon la méthode de l’analyse
calorimétrique différentielle. La valeur mesurée est généralement
arrondie aux 5 °C.
Figure 34
Endurance à la fatigue en flexion du RADEL A
Contrainte, kpsi
à
Nombre de cycles
Contrainte, MPa
Modifications des propriétés mécaniques
Quand la température ambiante augmente, les thermoplastiques
deviennent de plus en plus mous, jusqu’à devenir fluides. Jusqu’à
ce point, on peut suivre le ramollissement en établissant le
graphique du module d’élasticité et de la température.
Classification des résines thermoplastiques
On divise souvent les résines thermoplastiques en deux classes :
amorphes et semi-cristallines. La figure 35 montre de façon
schématique les différentes réactions de ces deux types de
résines aux variations de température. En général, le module des
résines amorphes diminue lentement lorsque la température
augmente, jusqu’à la température de transition vitreuse (Tg). Les
résines amorphes ne sont généralement pas utilisées à des
températures supérieures à leur température de transition
vitreuse. Le module des résines semi-cristallines copie le
comportement des résines amorphes jusqu’à la température de
transition vitreuse. À Tg, le module décroît rapidement jusqu’à un
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 18 –

Propriétés thermiques
certain niveau, puis s’y maintient plus ou moins jusqu’au point de
fusion (Tm). Les résines semi-cristallines sont souvent utilisées à
des températures ambiantes comprises entre leurs températures
de transition vitreuse et leurs points de fusion.
Effets de la température sur le module
Les résines polysulfone UDEL, polyéthersulfone RADEL A et
polyphénylsulfone RADEL R sont toutes amorphes. On peut voir les
effets de la température sur leurs modules de flexion à la figure 36.
Modifications des propriétés mécaniques
Figure 37
Module d’élasticité en flexion / température – Résines GF
RADEL A
Température ,
Module d’élasticité en flexion, kpsi
Module d’élasticité en flexion GPa
Figure 35
Variation du module avec la température
Amorphe
Température
Figure 38
Contrainte en traction / température – Résines pures
Température
Module
Semi-cristallin
Contrainte en traction, kpsi
Contrainte en traction MPa
Figure 36
Température
Module d’élasticité en flexion / température – Résines pures
Température
Figure 39
Contrainte en traction / température – Résines GF RADEL A
Température,
Température
Module d’élasticité en flexion, kpsi
Module d’élasticité en flexion GPa
Contrainte en traction, kpsi
Contrainte en traction, MPa
Température
Température
– 19 – Guide de conception des résines RADEL

Température de fléchissement sous charge
Des trois polysulfones, le polyéthersulfone RADEL A présente le
module initial le plus élevé ainsi que le module le plus élevé à
haute température. La figure 37 montre que l’ajout de fibre de
verre au RADEL A permet de maintenir un module d’élasticité en
flexion.
Effets de la température sur la contrainte en traction
Lorsqu’un matériau perd de sa rigidité à cause de l’élévation de la
température ambiante, il perd également sa résistance. La figure 38
montre l’effet de la température sur la contrainte en traction des
polysulfones purs et la figure 39 présente cette information pour
le RADEL A renforcé verre.
Température de fléchissement sous charge
La température de fléchissement sous charge selon la méthode
ASTM D648, constitue une mesure de la capacité thermique à
court terme. Au cours de cet essai, un barreau de 127 mm de long
est placé sur des supports éloignés de 102 mm l’un de l’autre. On
applique au barreau une charge de 0,45 MPa ou de 1,8 MPa. On
surveille la déformation verticale tandis que la température
augmente à une vitesse déterminée. Lorsque la déformation
verticale atteint le point limite spécifié de 0,25 mm, la
température est relevée et considérée comme la température de
fléchissement (également appelée température de fléchissement
sous charge). Cet essai mesure véritablement la température à
laquelle le module de flexion atteint une valeur d’environ 240 MPa
sous une contrainte de 0,45 MPa ou 965 MPa sous une contrainte
de 1,8 MPa.
Variables d’essai
Certains paramètres d’essai peuvent influer de façon significative
sur les résultats ; le concepteur doit donc être conscient de leurs
effets. Ces paramètres sont l’épaisseur de l’échantillon et ses
antécédents en matière thermique. Pour cet essai, les échantillons
sont des barreaux de section rectangulaire moulés par injection,
d’épaisseur 3,2 mm ou 6,4 mm. L’essai peut être effectué sur
l’échantillon moulé tel quel ou après un traitement thermique ou
recuit. Le recuit doit être effectué pendant une heure à 170 °C
pour le polysulfone UDEL ou à 200 °C pour les résines RADEL A ou
RADEL R.
Les conditions du moulage affectent les niveaux des contraintes
générées pendant celui-ci, et par conséquent la température de
fléchissement apparente des barreaux utilisés tels quels. Le recuit
réduit les contraintes internes liées au moulage et permet
l’augmentation de la température de fléchissement. L’écart entre
les températures de fléchissement des échantillons tels quels et
recuits est fonction des contraintes internes liées au moulage,
celles-ci étant généralement plus élevées lorsqu’un échantillon
plus mince est utilisé. Comme la température de fléchissement
varie avec les contraintes internes liées au moulage, on utilise
souvent le recuit pour permettre d’en obtenir une valeur plus
reproductible. La valeur après recuit est une meilleure indication
de la capacité thermique d’une résine que la valeur au moulage.
Les effets du recuit et de l’épaisseur des échantillons sont
nettement plus visibles avec les résines pures. Les résultats
obtenus avec des résines renforcées verre sont moins affectés par
ces variables.
Comparaison des températures de fléchissement
Le polyéthersulfone RADEL A et le polyphénylsulfone RADEL R
offrent tous deux une capacité thermique améliorée par rapport au
polysulfone UDEL.
Le tableau 16 présente les données des températures de
fléchissement des RADEL A et R purs et des résines ACUDEL ;
pour le RADEL A renforcé verre, aux deux niveaux de contrainte,
pour une épaisseur de barreau de 3,2 mm après recuit.
La figure 40 compare les températures de fléchissement du
polysulfone UDEL pur, du polyéthersulfone RADEL A, du
polyphénylsulfone RADEL R, et des mélanges de
polyphénylsulfone ACUDEL. Les résines RADEL ont toutes deux
des températures de fléchissement d’environ 30 °C plus élevées
que le polysulfone. La température de fléchissement du
polyphénylsulfone RADEL R est supérieure d’environ 3 °C à celle
du polyéthersulfone RADEL A.
Tableau 16
Température de fléchissement sous charge des résines et
mélanges RADEL
Contrainte, MPa
0,45 1,82
Grade RADEL
°F °C °F °C
A-100, A-200A, A-300A 417 214 399 204
AG-320, AG-220 424 218 417 214
AG-330, AG-230 428 220 420 216
AG-340 405 207
AG-360 415 201
R-5000 417 214 405 207
RG-5030 410 210
Grade ACUDEL °F °C °F °C
22000 387 197
25000, 35000 405 207
Figure 40
Température de fléchissement sous charge
des résines pures
Température de fléchissement sous charge, °F
à 1,8 MPa
Température de fléchissement sous charge °C
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 20 –

Propriétés thermiques
Coefficient de dilatation thermique
Avec l’augmentation de la température, la plupart des matériaux
se dilatent. L’amplitude de la dilatation est donnée comme
ci-dessous :
L L 0
T
L0 est la longueur originale et L et T sont respectivement les
variations de la longueur et de la température. Le coefficient de
dilatation thermique linéique () a été mesuré selon la méthode
ASTM D696.
Les coefficients de dilatation thermique linéique des
polyéthersulfone RADEL A, polyphénylsulfone RADEL R, et de
quelques métaux courants sont donnés au tableau 17. Des
contraintes thermiques seront induites dans les montages
comprenant des matériaux dont les coefficients de dilatation
diffèrent. Les valeurs indiquées dans le tableau 17 doivent
permettre à l’ingénieur de calculer l’importance de toutes les
contraintes développées par la dilatation thermique.
Tableau 17
Coefficient de dilatation thermique linéique *
Matériau in/in°F m/m°C
RADEL A 27 49
RADEL AG-210/310 20 36
RADEL AG-220/320 17 31
RADEL AG-230/330 17 31
RADEL AG-340 23 41
RADEL AG-360 11 20
RADEL R 31 56
RADEL RG-5030 10 18
ACUDEL 22000 35 63
ACUDEL 25000 33 59
ACUDEL 35000 33 59
Alliage de zinc coulé sous pression 15 27
Alliage d’aluminium coulé sous
14 25
pression
Acier inoxydable 10 18
Acier au carbone 8 14
* Mesuré dans le sens du flux
Conductivité thermique
Les polymères sont généralement de mauvais conducteurs de
chaleur. Cette caractéristique est recherchée pour de nombreuses
applications car le polymère assure ainsi une certaine isolation
thermique. Le tableau 18 indique les conductivités thermiques
relatives, mesurées par la méthode ASTM E1530, des résines
techniques RADEL et UDEL, ainsi que de certains autres matériaux
courants.
Tableau 18
Conductivité thermique
Coefficient de dilatation thermique
Conductivité thermique
Matériau
Btu-in/hrft 2 F (W/mK)
UDEL 1,80 0,26
RADEL A 1,66 0,24
RADEL AG-230/330 2,08 0,30
RADEL R 2,08 0,30
ACUDEL 22000 1,66 0,24
ACUDEL 25000/35000 1,66 0,24
Acier inoxydable 140–250 20–36
Carbone 36–60 5–9
Bois (panneau de particules) 12 1,7
Caoutchouc 1,00 0,14
Chaleur spécifique
La chaleur spécifique est définie comme la quantité de chaleur
nécessaire pour accroître d’un degré la température d’une unité
de masse. Cette propriété a été mesurée par la méthode d’essais
ASTM E1269. La figure 41 montre que la chaleur spécifique des
résines RADEL A et R est fonction de la température, et que la
chaleur spécifique change de façon significative à la température
de transition vitreuse. La chaleur spécifique des mélanges de
polyphénylsulfone ACUDEL change également avec la
température, mais étant donné qu’il s’agit d’un mélange, ce
changement est plus graduel.
Figure 41
Chaleur spécifique
Chaleur spécifique, cal/g-°C
,
,
,
,
,
,
,
Température,
Température,
Comportement au feu
UL 94
Les résines RADEL A pures sont homologuées 94 V-0 pour des
échantillons d’épaisseur 1,6 mm. Les grades renforcés verre sont
homologués 94 V-0 pour des échantillons d’épaisseur 0,8 mm.
Les grades de RADEL R R-5000, R-5100 et R-5500 sont tous
homologués 94 V-0 pour des échantillons d’épaisseur 0,8 mm.
Chaleur spécifique J/kg-K
– 21 – Guide de conception des résines RADEL

Stabilité thermique
Indice d’oxygène
L’indice d’oxygène est défini par la méthode ASTM D2863 comme
la concentration minimale d’oxygène, exprimée en pour cent
du volume, dans un mélange d’oxygène et d’azote, qui supportera
la combustion avec flamme d’un matériau initialement à
température ambiante, dans les conditions de cette méthode.
L’air contenant habituellement environ 21 % d’oxygène, un
matériau dont l’indice d’oxygène est nettement supérieur à 21 est
considéré comme incombustible car il ne brûlera que dans une
atmosphère enrichie en oxygène.
Le polyéthersulfone RADEL A, le polyphénylsulfone RADEL R et les
mélanges ACUDEL sont intrinsèquement ignifugés, comme le
montrent les indices d’oxygène du tableau 19.
Tableau 19
Indice limite d’oxygène des résines RADEL
Grade
Indice d’oxygène
A-100 39
Résines renforcées verre 10 % 40
Résines renforcées verre 20 % 40
Résines renforcées verre 30 % 40
R-5000 44
ACUDEL 22000 38
ACUDEL 25000/35000 38
Température d’auto-inflammabilité
La température d’auto-inflammabilité d’un matériau est définie
comme la température d’air ambiant la plus basse à laquelle, en
l’absence d’une source d’ignition, les propriétés
d’autoéchauffement de l’échantillon provoquent l’ignition, ou à
laquelle l’ignition se produit d’elle-même, par une explosion, une
flamme ou une incandescence prolongée. Cette propriété a été
mesurée selon la méthode ASTM D1929.
La température d’auto-inflammabilité du polyéthersulfone RADEL
A est de 502 °C.
Densité de fumée
Lorsqu’un matériau brûle, il génère de la fumée. La quantité et la
densité de la fumée sont importantes dans de nombreuses
applications. La méthode ASTM E662 propose une technique
standard d’évaluation de la densité relative de la fumée. Cet essai
est souvent désigné, suivant le sigle du bureau américain des
normes (National Bureau of Standards) qui l’a développé à
l’origine, comme l’essai de densité de fumée NBS.
Les données du tableau 20 ont été générées dans le cadre des
conditions d’inflammation décrites ci-après. Un brûleur à six becs
a été utilisé pour appliquer une ligne de petites flammes le long
du bord inférieur de l’échantillon. Un système photométrique
dirigé verticalement sert à mesurer le coefficient de transmission
de la lumière pendant que la fumée s’accumule. La densité
optique spécifique (Ds) est calculée à partir de la transmittance de
la lumière. La densité optique maximale est appelée Dm.
Ces données montrent que le polyéthersulfone RADEL A et le
polyphénylsulfone RADEL R ne dégagent que de très faibles
quantités de fumée.
Tableau 20
Densité de fumée
Mesure RADEL A RADEL R
D s
à 1,5 minutes 0 0,3
D s
à 4,0 minutes 1,0 0,4
D m
5–15 35
Épaisseur de l’échantillon – 1,6 mm
Stabilité thermique
Analyse thermogravimétrique
L’analyse thermogravimétrique constitue une méthode
d’évaluation de la stabilité thermique d’un matériau. L’essai
consiste à chauffer un petit échantillon du matériau tout en
surveillant constamment son poids. L’essai est généralement
effectué dans une atmosphère d’azote inerte et dans l’air. La
différence entre les deux résultats indique l’importance de
l’oxygène dans le processus de dégradation.
Les figures 42 et 43 montrent les résultats obtenus pendant
l’analyse thermogravimétrique des résines polysulfone UDEL,
polyéthersulfone RADEL A et polyphénylsulfone RADEL R, en
utilisant une vitesse de chauffe de 10 °C par minute,
respectivement dans l’azote et dans l’air. Les résultats démontrent
la stabilité thermique exceptionnelle des cinq produits. Il n’y a pas
de perte de poids significative en dessous de 427 °C, température
située à plus de 28 °C au-dessus de la température de travail
maximum préconisée. Le tableau 21 donne la température à
laquelle les pertes de poids répertoriées ont été enregistrées. Ces
données montrent clairement que le polyphénylsulfone RADEL R
possède, parmi les résines testées, la meilleure stabilité
thermique.
Figure 42
Analyse thermogravimétrique sous azote
Poids, %
Température,
Température,
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 22 –

Propriétés thermiques
Figure 43
Analyse thermogravimétrique sous air
Figure 44
Vieillissement thermique du RADEL A et du PEI
Stabilité thermique
Température,
Poids, %
Conservation de résistance en traction, %
RADEL A à 190 °C
RADEL A à 200 °C
PEI à 190 °C
PEI à 200 °C
Vieillissement thermique
Température,
Tableau 21
Détail de l’analyse thermogravimétrique
Température (°C) sous azote
Matériau Perte de masse, %
1 2 5 10
UDEL 480 489 500 509
RADEL A 472 487 511 530
RADEL R 504 519 541 556
ACUDEL 22000 491 498 512 521
ACUDEL 25000 487 498 512 522
Température (°C) sous air
UDEL 470 487 502 513
RADEL A 472 487 506 525
RADEL R 496 514 537 558
ACUDEL 22000 476 491 508 519
ACUDEL 25000 481 497 515 527
La stabilité thermo-oxydative limite la température d’utilisation à
long terme des polymères. Pour évaluer les effets à long terme de
températures ambiantes élevées sur les propriétés du
polyéthersulfone RADEL A, des échantillons ont été vieillis dans un
four, à différentes températures. À intervalles réguliers, on retire
des barreaux et on mesure la contrainte en traction à température
ambiante. La figure 44 indique les résultats de ces essais sur le
RADEL A pur. À titre de comparaison, nous indiquons aussi les
données pour le polyétherimide (PEI). Le polyéthersulfone RADEL
A est thermiquement plus stable que le polyétherimide.
L’évaluation des caractéristiques de vieillissement thermique des
résines RADEL R est en cours. Les résultats obtenus à ce jour sont
rassemblés à la figure 45. Il est évident que la supériorité de la
stabilité thermique du polyphénylsulfone RADEL R, observée
pendant l’analyse thermogravimétrique, est également révélée par
ces essais de vieillissement.
Durée, heures
Figure 45
Vieillissement thermique du polyphénylsulfone RADEL R
Conservation de résistance en traction, %
Durée, heures
R-5000 à 200 °C
RG-5030 à 200 °C
Indice thermique relatif (RTI) UL
On détermine les indices thermiques relatifs, suivant la norme
Underwriters Laboratories 746B, à l’aide de données de
vieillissement thermique similaires à celles décrites au
paragraphe précédent. Cette méthode permet de fixer la
température à laquelle on peut exposer un matériau pendant
100 000 heures tout en conservant 50 % de ses propriétés
d’origine. Cette température est généralement considérée comme
la température maximale d’utilisation en continu. Le tableau 22
donne les indices qui ont été attribués au RADEL A par
Underwriters Laboratories. Voir le site de Underwriters
Laboratories www.ul.com pour les informations les plus récentes
et les plus complètes.
– 23 – Guide de conception des résines RADEL

Rigidité diélectrique
Tableau 22
Indices thermiques relatifs selon l'UL 746B *
Grades
RADEL
Épaisseur,
mm Électrique
Mécanique
avec
choc
A-100 0,75 180
180 180 180
A-100
A-200A
A-300A
AG-110
AG-210
AG-310
AG-110
AG-210
AG-310
AG-120
AG-220
AG-320
AG-120
AG-220
AG-320
AG-130
AG-230
AG-330
AG-130
AG-230
AG-330
*
Valeurs en °C
1,5
3,0
0,75 190
1,5
3,0
0,75 190
1,5
3,0
0,75 190
1,5
3,0
Propriétés électriques
Mécanique
sans
choc
190 190 190
190 190 190
190 190 190
De nombreuses applications des résines thermoplastiques
dépendent de leur capacité d’isolation électrique. De nombreux
essais ont été mis au point pour permettre au concepteur
d’évaluer la capacité, pour la résine considérée, de satisfaire à ce
critère.
Rigidité diélectrique
La rigidité diélectrique est la mesure de la capacité d’un matériau
à résister à une forte tension sans claquage électrique. On la
mesure en plaçant un échantillon entre des électrodes et en
augmentant la tension par incréments, jusqu’au claquage
électrique. Quoique les résultats soient mesurés en kV/mm, ils ne
sont pas indépendants de l’épaisseur de l’échantillon. On compare
donc les données de différents matériaux uniquement pour des
épaisseurs d’échantillons équivalentes.
Résistivité transversale
La résistivité transversale est définie comme la résistance d’une
unité volumique du matériau. On effectue cet essai en soumettant
le matériau à une tension de 500 V pendant une minute et en
mesurant le courant. Plus la résistivité transversale est élevée,
plus le matériau sera un isolant efficace, adéquat pour la
fabrication de certains composants.
Constante diélectrique
La constante diélectrique est le rapport des capacités électriques
d’un condensateur, avec respectivement pour diélectrique le
matériau testé et le vide. On utilise les matériaux isolants de deux
manières très différentes : (1) comme support et isolation des
composants, entre eux et par rapport au sol ; (2) fonctionner
comme diélectriques pour condensateur. Dans le premier cas, une
constante diélectrique faible est souhaitable. Dans le second cas,
une constante diélectrique élevée permet d’utiliser des
condensateurs de petite taille.
Facteur de dissipation
Le facteur de dissipation (également appelé facteur de pertes
diélectriques ou angle de perte) mesure la perte diélectrique
(énergie dissipée) du courant alternatif en chaleur. En général,
on recherche des facteurs de dissipation faibles.
Tableau 23
Propriétés électriques des résines RADEL
Grade
Rigidité diélectrique
(D149)
Résistivité
transversale
(D257)
Constante diélectrique (D150)
Facteur de dissipation (D150)
60 Hz 1 KHz 1 Mhz 60 Hz 1 KHz 1 Mhz
A-100, A-200A, A-300A 380 (15) 1,7 x 10 15 3,51 3,50 3,54 0,0017 0,0022 0,0056
AG-220, AG-320 440 (17) > 10 16 3,84 3,84 3,88 0,0015 0,0018 0,0081
AG-230, AG-330 440 (17) > 10 16 4,11 4,11 4,17 0,0019 0,0018 0,0094
AG-340 418 (16) 1,9 x 10 16 3,81 0,0103
R-5000, R-5100, R-5500, R-5800 380 (15) 9 x 10 15 3,44 3,45 3,45 0,0006 0,0076
ACUDEL 22000 470 (18) > 9 x 10 15 3,40 0,0080
ACUDEL 25000, 35000 514 (21) 8 x 10 15 3,40 0,0090
Unités (SI) V/mil (kV/mm) ohm-cm
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 24 –

Propriétés électriques
Propriétés à court terme UL 746A
Certaines propriétés électriques sont spécifiées dans la norme
Underwriters Laboratories 746A (évaluation des propriétés à court
terme des matériaux polymériques) selon leur niveau de
performances. Pour chaque essai, l'UL donne des fourchettes de
résultats et les classes de performances correspondantes. Les
performances les meilleures, ou celles considérées comme
souhaitables, reçoivent une note (NP) de 0 ; les matériaux les plus
performants reçoivent donc les notes les plus basses.
Résistance à l’arc haute tension, faible courant (D495)
Cet essai mesure le temps de résistance d’un isolant à la
formation d’un chemin conducteur en raison d’un phénomène de
décomposition locale, thermique et chimique, et d’érosion. Il est
destiné à évaluer les conditions d’exploitation des circuits en
courant alternatif à hautes tensions, avec des courants
généralement limités à 0,1 A.
Indice de résistance au courant de cheminement (CTI)
Propriétés à court terme UL 746A
en millimètres par minute (vitesse de création d’un chemin
conducteur sur la surface du matériau dans des conditions
standardisées d’essai).
Essai au fil chaud (HWI)
Cet essai détermine la résistance des plastiques à l’inflammation
par un fil chaud. Dans certaines conditions d’exploitation ou de
mauvais fonctionnement, les composants deviennent
anormalement chauds. Si ces pièces surchauffées sont en contact
proche avec les isolants, ceux-ci peuvent s’enflammer. L’objectif
de l’essai est de déterminer la résistance relative des isolants à
l’inflammation dans ces conditions.
Résistance à l’arc haute intensité (HAI)
Cet essai mesure la résistance relative des isolants à
l’inflammation par des décharges électriques disruptives. Dans
certaines conditions, les isolants se trouvent à proximité de
générateurs d’arcs électriques. Si l’intensité et la durée de l’arc
sont très élevées, l’isolant peut prendre feu.
Cet essai détermine la tension maximale en volts pour laquelle on
peut laisser tomber, entre les électrodes appliquées en surface du
matériau, 50 gouttes d’électrolyte, au rythme d’une goutte toutes
les 30 secondes, sans former un chemin conducteur. Il donne une
mesure de la sensibilité de l’isolant au phénomène de
cheminement.
Indice de fuite sous haute tension (HVTR)
Cet essai donne une mesure de la sensibilité de l’isolant au
phénomène de formation d’un chemin conducteur carboné visible
sur sa surface quand il est soumis à une haute tension et à un arc
de courant faible. L’indice de fuite sous haute tension s’exprime
Tableau 24
Propriétés électriques des résines RADEL selon l'UL 746A
Classe de niveau de performance (0 = optimale) indiquée entre parenthèses
Grade RADEL Épaisseur, mm D495, arcs CTI, volts HVTR, mm/min HWI, s HAI, arcs
A-100, 200, 300 0,8 147 (3) 13 (4) 13 (4)
1,6 99 (3) 25 (3) 11 (4)
3,2 94 (6) 155 (4) 97 (3) 85 (1) 20 (3)
AG-210, AG-310 0,8 13 (4) 4 (4)
1,6 25 (3) 4 (4)
3,2 94 (6) 140 (4) 97 (4) 85 (1) 4 (4)
AG-220, AG-320 0,8 13 (4) 4 (4)
1,6 25 (3) 4 (4)
3,2 94 (6) 140 (4) 97 (4) 85 (1) 4 (4)
AG-230, AG-330 0,8 48 (2) 4 (4)
1,6 77 (1) 4 (4)
3,2 121 (6) 140 (4) 203 (4) 96 (1) 4 (4)
R-5000 0,8 >150 (0) >150 (0)
3,2 135 (5) 62 (5) 0 (0)
– 25 – Guide de conception des résines RADEL

Tenue à l’hydrolyse
Résistance à l’environnement
Tenue à l’hydrolyse
La tenue à l’hydrolyse peut être définie comme la résistance à
l’hydrolyse, ou à l’attaque par l’eau. La tenue à l’hydrolyse est un
aspect de la résistance chimique. Elle est particulièrement
importante car l’eau est omniprésente et extrêmement agressive
envers de nombreux polymères. L’immersion dans l’eau bouillante
permet de tester rapidement la tenue à l’hydrolyse. Comme le
montre le tableau 25, les polysulfones possèdent une excellente
résistance à l’hydrolyse. Parmi tous les polysulfones, le
polyphénylsulfone RADEL R offre des performances
exceptionnelles.
La tenue à l’hydrolyse est très importante pour des applications
impliquant la manipulation de fluides et une étude des effets à
plus long terme de l’exposition prolongée du polyphénylsulfone
RADEL R-5000 et du mélange de polyphénylsulfone ACUDEL
22000 à l’eau chaude a été menée. On a déterminé les propriétés
mécaniques des deux résines telles quelles après moulage. Des
échantillons moulés dans ces matériaux ont été exposés à l’eau à
60 °C et à 90 °C pendant des périodes de temps allant jusqu’à
8 000 heures (333 jours). Après exposition, les propriétés
mécaniques de ces échantillons ont été testées. On a calculé le
pourcentage de rétention de chaque propriété en divisant la valeur
finale par la valeur avant exposition et en multipliant par 100.
Les résultats de cette étude sont récapitulés au tableau 26. De
façon générale, ni les propriétés de RADEL R-5000 ni celles de
ACUDEL 22000 n’ont été affectées par l’exposition à l’eau chaude.
Seule la propriété d’allongement à la rupture a montré une perte
significative qui pourrait être interprétée comme signe de
fragilisation. Toutefois, les essais de tenue aux chocs montrent
que celle-ci se maintient et qu’en pratique, la rigidité n’est pas
affectée.
Stérilisation à la vapeur
Les autoclaves à vapeur restent le principal moyen de stérilisation
des instruments médicaux ; la résistance à la stérilisation vapeur
est donc une propriété importante pour les matériaux utilisés dans
ce domaine.
Pour évaluer cette propriété de façon cohérente avec le mode
d’utilisation, de la morpholine a été ajoutée à la vapeur de
manière à simuler la présence d’additifs typiques habituellement
présents dans l’eau de chaudière. Les échantillons sont ensuite
sollicités à la manière d’une poutre en porte-à-faux, où la fibre
externe subit une contrainte de 6,9 MPa, et ce afin de simuler les
contraintes résiduelles ou les contraintes internes liées au
moulage et que l’on trouve communément dans la plupart des
composants.
Les essais ont été effectués dans un autoclave avec de la vapeur
à 0,18 MPa et une température de 132 °C. La vapeur contient de
la morpholine en concentration 50 ppm. Pour les échantillons, on
a utilisé des barreaux moulés de dimensions 127 x 13 x 3 mm.
Les résultats de cette évaluation sont indiqués au tableau 27.
Tableau 25
Tenue à l’eau bouillante
Conservation des propriétés après 10 jours, %
Résine
Contrainte
en traction
Allongement
en traction
UDEL 113 21
RADEL A 94 8
RADEL R 99 105
Tableau 26
Effets de l’exposition prolongée à l’eau chaude
ACUDEL 22000 RADEL R-5000
Conservation de
propriété après 16 000 h, % 60 °C 90 °C 60 °C 90 °C
Contrainte en traction 100,0 104,7 97,2 99,9
Module d’élasticité en traction 90,2 91,9 95,7 94,1
Allongement à la limite élastique 92,5 85,0 92,5 85,0
Allongement à la rupture 56,9 34,7 100,8 30,9
Contrainte à la rupture en flexion 100,9 105,5 102,0 105,3
Module d’élasticité en flexion 108,2 111,6 103,9 106,0
Izod entaillé 64,3 53,6 100,8 117,6
Impact de chute instrumenté 112,9 114,5 102,9 102,9
Tableau 27
Résistance en autoclave à vapeur
Résine
Nombre de cycles
avant fissuration
Nombre de cycles
avant rupture
UDEL 80 150
RADEL A 100 275
RADEL R >1 000* >1 000*
* Test interrompu après 1 000 cycles, sans fissuration ni rupture.
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 26 –

Résistance à l’environnement
Résistance chimique
En général, les résines polysulfone ont une assez bonne
résistance chimique, surtout aux milieux aqueux. Le tableau 28
donne des indications d’ordre général sur la résistance chimique
relative à plusieurs réactifs courants. Les résines de la famille des
polysulfones ainsi que la résine polyétherimide montrent une
excellente résistance aux acides en solution aqueuse. Les
polysulfones résistent aussi aux solutions caustiques aqueuses
qui attaquent fortement le polyétherimide.
Le polyphénylsulfone RADEL R démontre également une
excellente résistance à l’eau chlorée aux températures élevées.
Malgré une exposition à un environnement d’eau recyclée à 90 °C
contenant 5 ppm de chlore pendant 1,500 heures, il n’y a eu
aucune réduction de la contrainte à la rupture de la résine ni du
poids des barreaux échantillons. Lors d’essais du même type,
d’autres résines techniques telles que le polyamide-6,6 et un
polycétone aliphatique ont subi des pertes de poids substantielles.
Certains hydrocarbures chlorés sont des solvants des polysulfones
et du polyétherimide et d’autres peuvent causer des fissurations
sous contrainte à des degrés divers. De façon générale, cette
classe de produits chimiques est incompatible avec ces résines.
C’est toutefois le polyphénylsulfone RADEL R qui offre la meilleure
résistance.
Résistance chimique
Les solvants aromatiques et les solvants oxygénés, comme les
cétones et les esters, peuvent causer des fissurations sous
contrainte à la fois dans les polysulfones et dans le
polyétherimide. Parmi ce groupe de résines, c’est le
polyphénylsulfone RADEL R qui manifeste la meilleure résistance.
Les grades renforcés verre de RADEL R conviennent souvent à ce
genre d’environnement sans souffrir de fissuration sous
contrainte.
Tableau 28
Résistance chimique – Tableau général*
Réactif
Polysulfone
UDEL
Polyéthersulfone
RADEL A
Polyphénylsulfone
RADEL R
ACUDEL
25000/35000 PEI
Acide acétique (20 %) E E E E E
Acide chlorhydrique (20 %) E E E E E
Acide sulfurique (20 %) E E E E E
Benzène M M AB AB M
Éthanol B E E E E
Éther monoéthylique
d’éthylène-glycol 2
M M B AB AB
Hydroxyde de sodium (10 %) E E E E M
Iso-octane B E E E E
Méthyléthylcétone M M M M AB
n-Butane B E E E E
Tétrachlorure de carbone M B/E E B E
Toluène M M AB AB M
Trichloroéthane-1,1,1 M M B AB AB
Exposition – Immersion pendant sept jours à température ambiante.
* Critères de sélection
E Excellente Peu ou pas d’effet
B Bonne Pas de perte significative des propriétés
AB Assez bonne Quelques effets négatifs, quelques propriétés utiles maintenues
M Médiocre Attaque importante ou rupture
– 27 – Guide de conception des résines RADEL

Résistance chimique
Résistance chimique du RADEL R
Ces essais sélectifs ayant établi la résistance chimique
exceptionnelle du polyphénylsulfone RADEL R, des essais plus
poussés ont été effectués. Des échantillons de polyphénylsulfone
RADEL R ont été immergés dans divers réactifs pendant sept jours
à température ambiante. Les effets de cette exposition ont été
surveillés en mesurant tout changement de poids et en prenant
note de tout changement d’apparence. Les résultats de cette
évaluation sont indiqués au tableau 29. En résumé, le
polyphénylsulfone RADEL R n’est pas sérieusement affecté par
ces produits chimiques organiques, à l’exception des cétones.
Parmi les produits chimiques inorganiques testés, seuls les acides
forts concentrés ont eu un effet négatif. Plusieurs fluides
fonctionnels courants dans le domaine du transport ont été testés.
Seul le fluide hydraulique aéronautique Skydrol ® 500B a provoqué
l’apparition de fentes.
Tableau 29
Résistance chimique de la résine RADEL R par immersion*
Réactif Concentration, % Perte de masse, % Commentaires
Produits chimiques organiques
Acétate d’éthyle 100 +3,7 Blanchissement des bords
Acétate de butyle 100 +0,0 Pas de changements
Acétone 100 +9,0 Ramollissement en surface
Acide acétique glacial 100 +0,0 Légère attaque
Acide citrique 100 +0,5 Pas de changements
Acide formique 10 +0,6 Pas de changements
Alcool butylique 100 –0,0 Pas de changements
Anhydride acétique 100 +1,0 Fendillement
Benzène 100 +0,7 Opacité
Carbitol solvant 100 –0,0 Pas de changements
Cyclohexane 100 +0,0 Pas de changements
Éthanol 100 +0,3 Taches foncées
Éthylène Glycol 100 –0,4 Pas de changements
Formaldéhyde 40 +0,4 Pas de changements
Glycérol 100 –0,0 Pas de changements
Méthanol 100 +0,9 Opacité
Tétrachlorure de carbone 100 +0,0 Pas de changements
Toluène 100 +0,8 Blanchissement
Trichloroéthane–1,1,1 100 +0,0 Pas de changements
Produits chimiques inorganiques
Acide chlorhydrique 20 +0,2 Pas de changements
Acide chlorhydrique 37 +0,2 Décoloration
Acide nitrique 20 +0,5 Pas de changements
Acide nitrique 71 +26,9 Opacité et fissuration
Acide oléique 100 0,0 Pas de changements
Acide sulfurique 50 +0,1 Pas de changements
Acide sulfurique 97 –11,3 Attaque
Hydroxyde de potassium 10 +0,5 Pas de changements
Hydroxyde de sodium 10 +0,5 Pas de changements
Fluides fonctionnels
Carburéacteur JP-4 100 +0,0 Opacité
Essence 100 +0,1 Pas de changements
Huile de frein 100 –0,2 Opacité
Huile de moteur 10 W-40 100 +0,0 Opacité
Kérosène 100 +0,0 Pas de changements
Liquide hydraulique LO–1 100 +0,0 Pas de changements
* 7 jours à température ambiante
Skydrol® 500B 100 –0,3 Fendillement
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 28 –

Résistance à l’environnement
Résistance à la fissuration sous contrainte
Pour évaluer la résistance des résines RADEL à la fissuration sous
contrainte environnementale, on a fixé sur des gabarits cintrés des
échantillons pour essais de 127 mm de longueur, de 13 mm de
largeur et de 3,2 mm d’épaisseur. Le rayon du gabarit détermine
la déformation de l’échantillon. On calcule la contrainte
correspondante à partir du module d’élasticité en traction du
matériau. On applique ensuite les réactifs sur la partie centrale de
l’échantillon monté sur le gabarit. Après une exposition de
24 heures, on examine les échantillons, on recherche des signes
d’attaque et on les classifie. Le tableau 30 définit la classification
telle qu’utilisée dans les tableaux suivants de résistance à la
fissuration sous contrainte.
Les résultats de ces essais pour les fluides automobiles sont
indiqués au tableau 31 page 30. Les essais de produits chimiques
organiques présentés dans le tableau 32 page 31. Le tableau 33
montre les résultats des produits chimiques inorganiques et le
tableau 34 donne ceux des produits chimiques pour l’aviation,
page 32.
Les variables importantes de la fissuration sous contrainte sont la
température, le niveau de contrainte, la durée et le réactif. Si un
réactif provoque une fissuration dans certaines conditions de
durée, de température et de niveau de contrainte, les
généralisations suivantes s’appliquent. Aux plus faibles niveaux de
contrainte, la fissuration peut ne pas se produire à moins que le
temps d’exposition ne se prolonge ou bien que la température soit
bien plus élevée. De façon générale, les températures plus
élevées accélèrent la fissuration. Selon le réactif et sa miscibilité
avec le diluant, la dilution peut avoir un effet sur la fissuration
sous contrainte ou même l’éliminer.
Lors de la conception des pièces, il est important de considérer
l’environnement chimique, particulièrement si la pièce est
soumise à une contrainte.
Tableau 30
Critères de sélection
Symbole
OK
D
F
R
Résistance à la fissuration sous contrainte
Définition
Pas de modification apparente, pas de fissures, pas de
ramollissement, pas de décoloration
Dissolution, phénomènes de solvatation, ramollissement ou
gonflement
Fendillement
Rupture
– 29 – Guide de conception des résines RADEL

Résistance à la fissuration sous contrainte
to
Tableau 31
Résistance à la fissuration sous contrainte des fluides automobiles
24 heures
Température Grade
Niveau de contrainte, MPa
Concentration, %
Réactif
°F °C RADEL zéro 6,9 13,8 27,6
A-200A OK OK OK F
Alcool-essence – 15 %
AG-230/330 OK OK OK OK
100 73 23
Méthanol
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
73 23
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
50
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
212 100
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
Antigel (Prestone ® )
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
73 23
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
100
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
212 100
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK F F
Carburant de référence C 100 73 23
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK F
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK F
Essence sans plomb 100 73 23
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK F
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
73 23
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
Fluide de servodirection 100
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
212 100
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
73 23
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
Huile de moteur 10W-40 100
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
212 100
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
73 23
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
Huile de transmission 100
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
212 100
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
Liquide concentré pour
AG-230/330 OK OK OK OK
50 73 23
lave-glace
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 30 –

Résistance à l’environnement
Résistance à la fissuration sous contrainte
org
Tableau 32
Résistance à la fissuration sous contrainte des produits chimiques organiques
24 heures
Réactif
Concentration, %
Température,
Grade
Niveau de contrainte, MPa
°F °C
RADEL
zéro 6,9 13,8 27,6
Acétone 100 73 23
Alcool isopropylique 100 73 23
Carbitol (éthoxydiglycol) 100 73 23
Cellosolve (éther
monoéthylique
d’éthylène-glycol 2)
100 73 23
Chlorure de méthylène 100 73 23
Méthanol 100 73 23
Méthyléthylcétone 100 73 23
Toluène 100 73 23
Trichloroéthane-1,1,1 100 73 23
A-200A R R R R
AG-230/330 D D D D
R-5000 D F F F
RG-5030 D D D D
A-200A OK OK F F
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A F F R R
AG-230 OK OK OK OK
R-5000 OK OK F F
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A F F F F
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK F F
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A D D D D
AG-230/330 D D D D
R-5000 D D D D
RG-5030 D D D D
A-200A OK OK OK OK
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A R R R R
AG-230/330 D D D D
R-5000 D R R R
RG-5030 D D D D
A-200A F R R R
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK F F
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK F R R
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
– 31 – Guide de conception des résines RADEL

Résistance à l’exposition aux rayons
Tableau 33
Résistance à la fissuration sous contrainte des produits chimiques inorganiques
24 heures
Réactif
Concentration, %
Acide chlorhydrique 20
Acide sulfurique 50
Hydroxyde de sodium 20
Température, Grade
Niveau de contrainte, MPa
°F °C RADEL zéro 6,9 13,8 27,6
A-200A OK OK OK R
73 23
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A F F F
212 100
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
73 23
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
212 100
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
73 23
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
212 100
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
Tableau 34
Résistance à la fissuration sous contrainte des fluides aéronautiques
24 heures
Réactif
Concentration, %
Carburéacteur A 100 73 23
Fluide de dégivrage
aéronautique
Fluide hydraulique
(Skydrol ® 500B)
Température Grade
Niveau de contrainte, MPa
°F °C RADEL zéro 6,9 13,8 27,6
100 73 23
100 73 23
A-200A OK OK OK OK
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A OK OK OK OK
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
A-200A F R R R
AG-230/330 OK OK OK OK
R-5000 OK OK OK OK
RG-5030 OK OK OK OK
Résistance à l’exposition aux rayons
Le polyéthersulfone RADEL A-200A a été exposé à des rayons
gamma à des doses de 4, 6, et 8 megarads. On a mesuré les
propriétés des échantillons exposés pour les comparer à celles
des échantillons non exposés. La résine RADEL A s’est avérée
pratiquement insensible à la radiation, comme le montre la
figure 46.
La résistance aux rayons gamma du polyphénylsulfone RADEL R a
été évaluée de façon analogue en utilisant des doses de 5, 7,5, et
10 megarads. Comme indiqué à la figure 47, la radiation n’a
pratiquement pas d’effet sur le RADEL R, même lorsqu’on utilise
des dosages plus élevés.
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 32 –

Propriétés physiques
Densité
Figure 46
Résistance aux radiations du RADEL A
Conservation de la propriété, %
Figure 47
Dosage rayons gamma, mégarads
Contrainte en traction
Module d’élasticité en traction
Impact en traction
Figure 48
Relation volume spécifique / poids spécifique
Volume de résine, in³/lb
Volume de résine, cm³/kg
Résistance aux radiations du RADEL R
Contrainte en traction
Module d’élasticité en traction
Choc Izod
, , , , ,
Poids spécifique
Conservation de la propriété, %
, , ,
Tableau 35
Poids spécifique des résines RADEL
Type de matériau Grade
Poids
spécifique
Résines pures A-100, 200, 300 1,37
ACUDEL 22000, 25000, 35000 1,28
R-5000, 5100, 5500, 5800 1,29
Propriétés physiques
Densité
Dosage rayons gamma, mégarads
Les résines plastiques sont vendues au poids, mais utilisées par
unité de volume. La densité est la propriété qui définit la relation
du volume au poids. Le terme de poids spécifique se rapporte à la
densité du matériau par rapport à celle de l’eau, qui à 4 °C est par
définition de 1,0000 g/cc. La figure 48 montre que le volume de
résine par unité de poids varie à l’inverse du poids spécifique de
la résine. Autrement dit, plus le poids spécifique est faible, plus
grand sera le nombre de pièces produites à partir d’un
kilogramme. Le tableau 35 liste les poids spécifiques des résines
RADEL A et R.
Absorption d’eau
La plupart des polymères absorbent une certaine quantité d’eau,
mais des variations très importantes existent au niveau de la
vitesse d’absorption et de la quantité d’eau absorbée. La figure 49
montre les courbes du taux d’absorption d’eau en fonction du
temps des résines UDEL, RADEL A, RADEL R, et ACUDEL qui ont
été obtenues en utilisant des échantillons d’épaisseur 3,2 mm.
Le polysulfone UDEL est bien connu pour son faible taux
d’absorption d’eau, tandis que le RADEL R absorbe une quantité
légèrement plus grande, mais moins que le RADEL A. Le taux
d’absorption de la résine ACUDEL est plus élevé que celui de la
résine UDEL, mais plus faible que celui de la résine RADEL R.
Résines renforcées verre AG-210 1,43
AG-220/320 1,51
AG-230/330 1,58
AG-340 1,45
RG-5030 1,53
Figure 49
Absorption d’eau par immersion à 23 °C
Humidité absorbée, %
,
,
,
,
,
Durée, heures
– 33 – Guide de conception des résines RADEL

Niveaux de contrainte
Conception des pièces
Ce chapitre présente les principes de base et les
recommandations d’ordre général qui pourront aider l’ingénieur à
concevoir de nouveaux composants. L’objectif est de parvenir à
une conception qui réponde aux exigences de résistance physique
et de déformation d’une part et de volume minimal d’autre part,
tout en tenant compte des contraintes dues au montage, aux
variations de température, aux facteurs environnementaux et à la
mise en œuvre ou transformation.
Étude mécanique
Les équations de contrainte et de déformation constituent le point
de départ de la conception d'une pièce. Les calculs mécaniques
pour les résines RADEL sont les mêmes que pour d’autres
matériaux techniques, il faut cependant que les constantes
physiques reflètent les caractéristiques viscoélastiques des
polymères. Ces caractéristiques varient avec la vitesse de
déformation, la température et l’environnement chimique. Les
constantes physiques, par exemple le module d’élasticité, doivent
être adaptées aux conditions d’exploitation prévues.
Par exemple, si on prévoit une charge pendant une période
prolongée, le module de fluage (ou module apparent) est
préférable au module d’élasticité à court terme. Si le chargement
est cyclique et à long terme, c’est la contrainte plastique au cours
de la longueur de vie prévue qui constitue le facteur limitant.
Niveaux de contrainte
La détermination des charges auxquelles la pièce sera soumise et
le calcul de la contrainte ou de la déformation qui en résultera
constituent les premières étapes de l’analyse précédant la
conception. Les charges peuvent être extérieures ou résulter de la
déformation des pièces suite à des variations de température ou
au montage.
Comme exemple de charge extérieure, on peut citer le poids des
instruments médicaux sur le plateau du stérilisateur. Des
déformations peuvent apparaître quand on visse un interrupteur
sur une plaque, ou quand la température d’un ensemble
augmente et que la pièce en plastique se dilate davantage que la
pièce en métal sur laquelle elle est fixée.
Conception des pièces
Calculs contrainte-déformation
Pour pouvoir utiliser les équations classiques, on doit accepter les
simplifications suivantes :
1. La pièce peut être décomposée en une ou plusieurs
structures plus simples.
2. Le matériau peut être considéré comme linéaire au
point de vue élastique et isotrope.
3. La charge est une charge statique concentrée en un
point ou répartie, appliquée de façon progressive
pour une courte durée.
4. La pièce n’est pas soumise à des contraintes
résiduelles ni à des contraintes internes liées au
moulage.
Plusieurs types de pièces peuvent être analysés à l’aide d’un
modèle à flexion de poutre. Le tableau 36 donne la liste des
équations de contrainte et de flexion maximales pour certaines
poutres. La contrainte maximale se manifeste à la surface de la
poutre, au point le plus éloigné de la surface neutre. Elle est
donnée par :
Mc
I
M
Z
où
M = moment de flexion, m.kg
c = distance à l’axe neutre, mm
I = moment d’inertie, mm 4
Z = I = module de section, mm³
c
Le tableau 37 présente les sections (A), les moments d’inertie (I),
les distances de l’axe neutre (c) et les modules de section (Z) pour
quelques profils communément rencontrés.
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 34 –

anchor beamstress anchor simply anchor cantil anchor simsup anchor canbeam anchor concent anchor uniform
Étude mécanique
Calculs contrainte-déformation
Tableau 36
Équations de contrainte et fléchissement maximum
Poutre simple
Charge concentrée au centre
Poutre en porte-à-faux (fixée à une extrémité)
Charge concentrée à l’extrémité libre
FL 4Z
(à la charge)
3
FL
Y
48EI
(à la charge)
FL
Z
(à l’encastrement)
3
FL
Y
3EI
(à la charge)
Poutre simple
Charge uniformément répartie
Poutre en porte-à-faux (fixée à une extrémité)
Charge uniformément répartie
F (charge totale)
FL 8Z
F (charge totale)
FL 2Z
(au centre)
(à l’encastrement)
Y
FL
5 3
384EI
Y
3
FL
8EI
(au centre)
(à l’encastrement)
Deux extrémités fixes
Charge concentrée au centre
Deux extrémités fixes
Charge uniformément répartie
FL 8Z
(à l’encastrement)
F (charge totale)
FL Z 12
(à l’encastrement)
Y
3
FL
192EI
Y
3
FL
384EI
(à la charge)
(au centre)
– 35 – Guide de conception des résines RADEL

nchor crossection anchor rectang anchor i-beam anchor circular anchor h-beam anchor tube anchor c-beam anchor t-beam anchor u-beam
Calculs contrainte-déformation
Conception des pièces
Tableau 37
Surfaces et moments d’inertie pour diverses sections
Rectangulaire
Poutre en I
A bd
c
d
2
bd
I
12
3
bd
Z
6
2
A bd h ( b t)
c
d
2
3 3
bd h ( b t)
I
12
3 3
bd h ( b t)
Z
6d
Circulaire
Poutre en H
d
A 2
4
c
I
Z
d
2
d
4
64
d
3
32
A bd h ( b t)
c
b
2
2sb
ht
I
12
3 3
2sb
ht
Z
6b
3 3
Tube
Rectangle creux
2 2
( do
di
)
A
4
c
d o 2
4 4
( do
di
)
I
64
4 4
( do
di
)
Z
32d
o
A b d b d
d
c
1
2
bd
I
1 1 2 2
3
1 1
bd
12
3
2 2
3
bd
1 1
bd
Z
6d
1
3
2 2
Poutre en T ou nervurée
Poutre en U
A bs ht
2 2
d t s ( b t)
c d
2 ( bs ht)
Z
I
c
tc b( d c ) ( b t)( d c s)
I
3
3 3 3
A bd h( b t)
2bs
ht
c b
2 A
2bs
ht
I
3
Z
I
c
3 3
2 2
Ab ( c)
2
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 36 –

Étude mécanique
Limites de la conception
Une fois que le concepteur a calculé les valeurs maximales de la
contrainte et de la déformation, il compare la contrainte aux
propriétés du matériau (contrainte en traction, compression ou
cisaillement). Il décide ensuite si la conception prend en compte
un coefficient de sécurité suffisant ou s’il faut changer l’épaisseur
des parois, ajouter des nervures ou changer le tracé pour
augmenter le module.
Le terme « conception admissible » désigne la résistance du
matériau intégrant des coefficients de sécurité suffisants pour les
charges prévues. Le tableau 38 présente les conceptions
admissibles pour des charges intermittentes à court terme. Le
tableau 39 fournit les contraintes admissibles pour une charge
constante, avec le fluage comme considération majeure. Ces
tableaux ne tiennent pas compte de facteurs environnementaux
autres que la température. La présence de produits chimiques
peut réduire de beaucoup les valeurs admissibles.
La conception de la pièce, déterminée par les équations
mécaniques, constitue une bonne base, mais elle ne tient tout
simplement pas compte de certains facteurs critiques. Par
exemple, la résistance au choc d’une pièce est directement liée à
sa capacité d’absorber l’énergie de l’impact, sans fracture.
Généralement, le fait d’augmenter l’épaisseur de la paroi améliore
la résistance au choc de la pièce moulée. Cependant le fait
d’augmenter l’épaisseur de la paroi pourrait aussi amoindrir cette
résistance au choc, en rendant la pièce trop rigide et donc
incapable de fléchir et de répartir l’énergie de l’impact. Il est donc
obligatoire de tester la résistance au choc de prototypes pour
valider la conception.
Concentrations de contraintes
Les concentrations de contraintes peuvent causer des défaillances
prématurées, en particulier sous l’effet d’un choc ou de la fatigue.
Le fait de réduire les angles aigus réduit les concentrations et
améliore la résistance structurelle des pièces. Pour éviter ces
problèmes, les rayons intérieurs des coins doivent être au moins
égaux à la moitié de l’épaisseur nominale de la paroi. Un rayon de
0,5 mm doit être considéré comme une valeur minimale pour un
congé de raccordement.
Les coins extérieurs doivent présenter un rayon égal à la somme
du rayon intérieur et de l’épaisseur de la paroi, pour préserver une
épaisseur uniforme. La figure 50 illustre l’effet d’un rayon de
raccordement sur le facteur de concentration de contrainte.
Tableau 38
Calculs contrainte-déformation
Contraintes admissibles calculées 1 pour une charge
intermittente
Grade 23 °C 93 °C 177 °C
A-100, 200, 300 42 32 18
AG-210, 310 46 33 24
AG-220, 320 53 40 26
AG-230, 330 63 47 29
R-5000, 5100, 5500, 5800 36 23 18
1 Les facteurs environnementaux peuvent réduire la contrainte admissible
Tableau 39
Contraintes admissibles calculées 1 pour une charge
constante
Grade 23 °C 93 °C 177 °C
A-100, 200, 300 21 16 9
AG-210, 310 22 16 12
AG-220, 320 26 20 13
AG-230, 330 31 23 14
R-5000, 5100, 5500, 5800 18 11 9
1 Les facteurs environnementaux peuvent réduire la contrainte admissible
Figure 50
Facteur de concentration de contraintes
Facteur de concentration de contraintes
,
,
,
,
,
Rayon
Épaisseur
, , , ,
Rapport rayon/épaisseur
– 37 – Guide de conception des résines RADEL

Épaisseur de paroi
Conception pour moulage par
injection
De nombreux composants à base de résines RADEL sont moulés
par injection ; il faut donc considérer soigneusement les facteurs
qui influenceront la mise en œuvre. Ces facteurs comprennent
l’épaisseur de la paroi et ses variations, la dépouille, les nervures,
les bossages et des noyaux.
Épaisseur de paroi
En général, les parois des pièces doivent être aussi minces que
possible, à condition que la résistance nécessaire pour supporter
les charges prévues soit préservée, que la flexion ne dépasse pas
les limites de la conception, que l’écoulement soit adéquat et que
la pièce réponde aux critères d’inflammabilité et de choc. Les
pièces ainsi conçues seront aussi légères que possible, avec un
cycle de moulage réduit et un prix de revient minimal.
Il arrive que les exigences de l’injection requièrent une épaisseur
de paroi supérieure à l’épaisseur déduite par l’analyse mécanique.
L’écoulement des résines RADEL, comme celui des autres
thermoplastiques, dépend de l’épaisseur de la paroi, de la forme
du moule et des paramètres de transformation, telles que la
vitesse et la pression de l’injection, la température du moule et de
la matière. En pratique, l’épaisseur de la paroi est généralement
comprise entre 0,7 et 6,5 mm. On peut obtenir des épaisseurs de
0,25 mm pour des écoulements courts. On trouvera page 46 des
renseignements spécifiques sur la longueur d’écoulement par
rapport à l’épaisseur de la paroi pour plusieurs grades de RADEL.
Variations de l’épaisseur de paroi
Bien que l’idéal soit une épaisseur de paroi uniforme, il est parfois
nécessaire de la faire varier pour des raisons de structure,
d’apparence et de démoulage. Dans ce cas, le dessinateur doit
rechercher une variation graduelle, par exemple dans le rapport
de 3 à 1 comme illustré à la figure 51. Les variations brutales sont
problématiques, tant au niveau de l’apparence que de la stabilité
dimensionnelle, en raison des temps de refroidissement différents
et d’écoulements turbulents.
Conception des pièces
Du point de vue de la structure, une variation prononcée entraîne
aussi une concentration des contraintes, qui réduira les
performances des pièces soumises à des charges ou à des chocs.
Dépouille
On prévoit souvent une dépouille dans la direction d’ouverture du
moule, afin de faciliter l’éjection de la pièce. Cette conicité crée un
jeu dès que le moule commence à s’ouvrir, ce qui permet de
détacher la pièce des parois du moule. La conicité est appelée
« dépouille », et on mesure « l’angle de dépouille ». La figure 52
illustre l’usage de la dépouille.
Une dépouille adéquate permettra un démoulage facile. En
général, pour les résines RADEL, le dessinateur devra prévoir un
angle de 1° à 2° de chaque côté, sur les parois interne et externe.
Dans certains cas particuliers, on utilise des angles de dépouille
plus faibles, à condition que les parois soient polies.
Pour des moules profonds, ou en cas d’utilisation de noyaux, la
dépouille sera plus importante. Les parois grainées augmentent la
dépouille nécessaire d’au moins 1° par 0,025 mm de profondeur
de grain, sur chaque côté.
Figure 52
Dépouille favorisant le démoulage
Changement dimensionnel dû à la dépouille
Profondeur
Angle de dépouille
Figure 51
Variations de l’épaisseur de paroi
Médiocre
Bonne
Optimale
Prononcée
Conique
Graduelle
Nervures
On peut augmenter la rigidité structurelle d’une pièce, au moment
de la conception, à l’aide de nervures bien conçues et bien
situées, plutôt que de prévoir des parois plus épaisses. Une
nervure bien conçue permet de réduire l’épaisseur de la paroi,
donc d’économiser du matériau et du poids, de diminuer les
cycles de moulage et d’éliminer le besoin de parois épaisses et
les problèmes de retassures liés. Des nervures bien placées
remplissent également la fonction de canaux d’alimentation, en
aidant la matière à s’écouler dans le moule.
Les règles suivantes sont impératives quand on prévoit des
nervures. L’épaisseur de la base de la nervure doit être égale à la
moitié de l’épaisseur de la paroi adjacente. Si les nervures sont
sur la face visible, leur largeur doit être réduite au minimum. Dans
les endroits où la structure est plus importante que l’aspect, les
nervures peuvent avoir 75 ou même 100 % de l’épaisseur de la
paroi extérieure. Dans la mesure du possible, les nervures doivent
être intégrées aux autres éléments, bossages, supports de
montage, etc. Les nervures ne doivent pas nécessairement être
régulières en hauteur ou en largeur ; elles sont souvent fonction
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 38 –

Conception pour moulage par injection
de la distribution des contraintes dans la pièce. Toutes les
nervures auront au moins 0,5° de dépouille par côté et un rayon
minimal de 0,5 mm à la base.
La figure 53 montre les relations recommandées entre les
différentes dimensions.
Noyaux
base du bossage, pour assurer sa résistance et réduire la
concentration des contraintes. On peut également renforcer le
bossage en l’entourant de supports en forme de goussets, ou en
l’attachant à une paroi proche avec une nervure bien conçue. Les
sections épaisses sont à éviter, car elles causent l’apparition de
retassures sur la surface de la pièce.
Figure 53
Conception de nervure recommandée
Dépouille 0,5–1,5°
t0,5mm
Figure 54
Recommandations générales pour la conception des
bossages
D.I.
D.E.
Noyaux
Une bonne conception devrait impliquer entre autres une
épaisseur de parois uniforme pour toute la pièce. Tout manque
d’uniformité dans la pièce peut provoquer un cycle plus long, des
retassures et des contraintes internes.
Les sections épaisses doivent être évidées pour assurer une
épaisseur de paroi uniforme. Pour plus de simplicité et
d’économies lors de la fabrication des moules, les noyaux doivent
être parallèles au plan de joint du moule. Les noyaux placés dans
une autre direction nécessitent en général une action auxiliaire ou
un chargement/déchargement manuel.
Les noyaux qui pénètrent dans la cavité sont soumis à de fortes
pressions. La longueur des trous borgnes d’un diamètre supérieur
à 1,6 mm ne doit pas excéder trois fois le diamètre, ou deux fois
le diamètre si celui-ci est inférieur à 1,6 mm. Ces
recommandations sont à doubler pour les noyaux évidés. Les
dépouilles doivent être ajoutées à tous les noyaux et l’outillage
doit être poli pour faciliter éjection.
Bossages
Les bossages sont des protubérances sur la paroi nominale d’une
pièce, destinées à servir de points d’attache ou de maintien. La
conception des bossages dépend en grande partie du rôle qu’ils
doivent jouer. Les bossages s’utilisent avec des emmanchements
à force, les vis autotaraudeuses ou les inserts posés par ultrasons.
Ces différents modes de fixation exercent une contrainte
circonférentielle sur la paroi du bossage.
En règle générale, le diamètre extérieur de chaque bossage doit
être le double du diamètre intérieur du trou et l’épaisseur de paroi
des bossages ne doit pas dépasser celle de la pièce. La figure 54
illustre ces directives.
Toutes les autres forces imposées au bossage peuvent être
transmises à la paroi nominale. Pour cette raison, un rayon
minimal de 25 % de l’épaisseur de la paroi est obligatoire à la
D.E.=2xD.I.
0,25 T
– 39 – Guide de conception des résines RADEL

Séchage
Fabrication
Les méthodes de mise en œuvre utilisées avec les résines RADEL
et les mélanges ACUDEL sont le moulage par injection, l’extrusion
et l’extrusion-soufflage.
Séchage
Le polyéthersulfone RADEL A, le polyphénylsulfone RADEL R et les
mélanges de polyphénylsulfone ACUDEL doivent être
complètement secs avant toute mise en œuvre. Bien que ces
polymères soient stables du point de vue hydrolytique et qu’ils ne
soient pas sujets à une dégradation de leur poids moléculaire, un
séchage incomplet causerait des défauts d’aspect de la pièce
moulée, allant de simples stries à des bulles en grande quantité.
De telles pièces peuvent toutefois être rebroyées.
Les granules de résine RADEL peuvent être séchés sur des
plateaux dans un four à circulation d’air ou dans une trémie
séchante. Les temps de séchage sont d’au moins : 2,5 h à 177 °C,
4 h à 150 °C, ou 4,5 h à 135 °C. Le séchage à moins de 135 °C
n’est pas recommandé, car il entraînerait des durées de séchage
excessives. La résine séchée doit être manipulée avec précaution
pour éviter l’absorption d’humidité ambiante et l’on utilisera de
préférence des conteneurs secs et des trémies couvertes.
Des taux d’humidité de 500 ppm maximum pour le moulage par
injection et de 100 ppm pour l’extrusion sont recommandés.
Des courbes de séchage typiques pour le polyéthersulfone RADEL
A, le polyphénylsulfone RADEL R et les résines ACUDEL 22000 et
ACUDEL 25000 sont illustrées aux figures 55 à 58.
Fabrication
Figure 56
Séchage de la résine RADEL R dans un four à circulation
d’air chaud
Teneur en eau, ppm
Figure 57
Durée, heures
Séchage de la résine ACUDEL 22000 dans un four à circulation
d’air chaud
50
Moulage par injection
50
Extrusion
Teneur en eau, ppm
Moulage par injection
Extrusion
Durée, heures
Figure 55
Séchage de la résine RADEL A dans un four à circulation
d’air chaud
Figure 58
Séchage de la résine ACUDEL 25000 dans un four à circulation
d’air chaud
50
50
Teneur en eau, ppm
Moulage par injection
Extrusion
Teneur en eau, ppm
Moulage par injection
Extrusion
Durée, heures
Durée, heures
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 40 –

Rhéologie
Séchage
Rhéologie
Pour assister le fabricant dans la conception adéquate d’outils et
d’équipements de transformation, nous fournissons les données
rhéologiques des résines RADEL mesurées en fonction de divers
paramètres. Les valeurs de la viscosité en fonction du taux de
cisaillement sont données aux tableaux 40 et 41.
Tableau 40
Taux de cisaillement – Viscosité du RADEL A
Taux de
cisaillement,
Viscosité
réelle,
poise
Grade
RADEL Temp., °C
s –1
A-200A 345 100 9 756
1 000 4 660
10 000 1 496
365 100 6 695
1 000 3 198
10 000 1 027
385 100 4 595
1 000 2 195
10 000 705
AG-230 345 100 21 080
1 000 7 505
10 000 2 170
365 100 13 648
1 000 4 859
10 000 1 400
385 100 8 835
1 000 3 145
10 000 910
A-300A 340 100 2 995
1 000 1 002
5 000 243
360 100 1 609
1 000 692
5 000 228
380 100 1 082
1 000 499
5 000 193
400 100 639
1 000 358
5 000 183
AG-330 340 100 2 633
1 000 923
5 000 256
360 100 1 427
1 000 556
5 000 201
380 100 902
1 000 388
5 000 172
400 100 699
1 000 328
5 000 159
Tableau 41
Taux de cisaillement – Viscosité du RADEL R
Grade
RADEL Temp., °C
R-5000/
R-5100
Taux de
cisaillement,
s –1
Viscosité
réelle,
poise
340 30 32 810
100 30 474
500 15 293
1 000 9 465
3 000 3 803
360 30 16 996
100 16 000
500 10 244
1 000 6 780
3 000 3 084
380 30 9 669
100 9 317
500 6 723
1 000 4 864
3 000 2 446
400 30 6 808
100 6 451
500 4 767
1 000 3 637
3 000 2 000
R-5800 340 30 24 224
100 22 725
500 12 948
1 000 8 225
3 000 3 549
360 30 11 972
100 11 499
500 8 071
1 000 5 613
3 000 2699
380 30 7 165
100 7 109
500 5 297
1 000 3 995
3 000 2 133
400 30 4 936
100 4 768
500 3 661
1 000 2 914
3 000 1 724
– 41 – Guide de conception des résines RADEL

Séchage
La figure 59 donne les courbes des données rhéologiques du
RADEL A-200A, la figure 60 celles du RADEL A-300A, la figure 61
celles du RADEL AG-230 renforcé verre, et la figure 62 celle du
RADEL AG-330.
Figure 59
Rhéologie de la résine RADEL A-200A
Fabrication
Les données rhéologiques du RADEL R-5000 sont présentées à la
figure 63, et celles du RADEL R-5800 à la figure 64.
Figure 62
Rhéologie de la résine RADEL AG-330
Viscosité, poise
Viscosité, poise
Taux de cisaillement, s –1
Figure 60
Taux de cisaillement, s –1
Rhéologie de la résine RADEL A-300A
Figure 63
Rhéologie de la résine RADEL R-5000
Viscosité, poise
Viscosité, poise
Taux de cisaillement, s –1
Taux de cisaillement, s –1
Figure 61
Rhéologie de la résine RADEL AG-230
Figure 64
Rhéologie de la résine RADEL R-5800
Viscosité, poise
Viscosité, poise
Taux de cisaillement, s –1
Taux de cisaillement, s –1
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 42 –

Rhéologie
Caractéristiques numériques pour le calcul d’écoulement
Caractéristiques numériques pour le calcul
d’écoulement
L’utilisation accrue de la modélisation mathématique pour prédire
l’écoulement et le refroidissement a créé un besoin, celui de
connaître certaines constantes ou certains paramètres liés à la
matière. Ces paramètres, pour les résines RADEL, sont indiqués
au tableau 42.
Tableau 42
Caractéristiques numériques pour le calcul d'écoulement
Grade RADEL
Propriété
Diffusivité
thermique de la
matière fondue
Chaleur
spécifique de la
matière fondue
Densité de la
matière fondue
à 69 MPa
Température de
non
écoulement
Température de
gel
(solidification)
Masse
volumique du
solide
Unités
A-200A
A-300A
AG-230
AG-330 R-5000
cm 2 /s 9,72 x 10 –4 9,02 x 10 –4 1,66 x 10 –3
cal/g-C 0,438 0,408 0,480
g/cm 3 1,3432 1,5963 1,2855
°C 220,0 219,7 219,7
°C 206,0 214,0 215,0
g/cm 3 1,3554 1,5633 1,2900
Température de transition vitreuse
Début °C 220 220 220
Fin °C 225,9 227,3 221,0
– 43 – Guide de conception des résines RADEL

Équipement pour le moulage par injection
Moulage par injection
Équipement pour le moulage par injection
Les caractéristiques de moulage par injection des résines RADEL sont
similaires à celles des résines polysulfones UDEL. Les résines RADEL
peuvent facilement être transformées par injection avec la plupart des
visdepressesd’injection.
Conception des vis
La plupart des vis de type universel donneront satisfaction avec
les résines RADEL. La figure 65 montre un modèle courant de vis
pour la mise en œuvre des résines techniques RADEL.
Figure 65
Conception des vis pour moulage par injection
D = diamètre extérieur de la vis
L = longueur totale de la vis
18–22 D
LF = longueur de la zone d’alimentation
0,5 L
LT = longueur de la zone de compression
0,3 L
LM = longueur de la zone de dosage (ou pompage) 0,2 L
CR = rapport de compression
1,8–2,4 : 1
Pointes de vis et clapet antiretour
La bonne conception de la pointe de vis et du clapet antiretour est
primordiale. Le clapet antiretour, ou clapet de retenue, empêche la
matière fondue de s’écouler en sens inverse sur la vis pendant
l’injection et le maintien. Si on n’utilise aucun clapet antiretour, il
sera difficile voire impossible de maintenir un matelas régulier.
Le clapet antiretour ou le dispositif antiretour annulaire doivent
être prévus pour un écoulement régulier, en évitant les points
morts ou la contre-pression. Les clapets à billes sont déconseillés.
La pointe de la vis doit en outre être profilée pour minimiser la
quantité de matière fondue stagnant devant la vis.
Buses
Les buses ouvertes sont préférables aux buses à obturateur. La
configuration de l’alésage de la buse doit bien correspondre à la
pointe de la vis.
Fabrication
Moules
Les directives standard de conception des moules s’appliquent
aux résines RADEL.
Dépouille et éjection
En général, les moules d’injection pour les résines RADEL doivent
avoir une dépouille de 1 à 2°. La zone de contact des broches
d’éjecteur ou des plaques de démoulage doit être aussi grande
que possible pour prévenir la déformation de la pièce ou la
pénétration des broches lors de l’éjection.
Seuils
On peut utiliser avec les résines RADEL tous les types
conventionnels de seuils, y compris les canaux chauds. Certains
modèles de canaux chauds peuvent poser problème car ils sont
susceptibles d’entraîner des temps de séjour plus longs ou des
« points morts » où le matériau peut s’accumuler et se dégrader.
Les dimensions des seuils doivent permettre le remplissage sans
nécessiter des températures de fusion ou des pressions extrêmes.
Les microbulles et retassures peuvent être causées par le gel du
seuil avant la fin du remplissage.
Éventation
Les moules pour résines RADEL doivent être éventés, y compris
au bout des canaux d'alimentation et au niveau des lignes de
soudure. La longueur des évents doit être de 2 à 3 mm, avec une
profondeur pouvant atteindre 0,08 mm.
Contrôle de la température du moule
Il est impératif de bien contrôler la température du moule ; la
qualité des pièces en dépend. Pour certaines pièces
particulièrement complexes, il est possible que le moule nécessite
un thermocouple et/ou un régulateur pour chacune des parties du
moule afin d’obtenir une température homogène. On atteint les
températures requises pour le moulage des résines RADEL à
l’aide d’un dispositif de fluides caloporteurs à l’huile ou au moyen
d’un chauffage électrique.
Les fluides caloporteurs sont préférables aux chauffages
électriques. Les chauffages électriques permettent de maintenir la
température du moule au-dessus du minimum requis, mais
comme ils n’éliminent pas l’excédent de chaleur, la température
du moule peut dépasser la température souhaitée, surtout lorsque
les pièces sont de grandes dimensions.
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 44 –

Moulage par injection
Paramètres de la machine
Températures du moulage par injection
Le tableau 43 montre les températures d’injection de la matière
fondue recommandées pour les différentes résines RADEL.
En général, les températures trop élevées ne sont pas
recommandées car elles entraînent un risque de dégradation
thermique. On préfère donc les températures de matière fondue
ne dépassant pas 395 °C.
Température du moule
La température du moule détermine dans une grande mesure le
retrait, la déformation, le respect des tolérances, la qualité du fini
de la pièce moulée et le niveau de contraintes générées au
moulage.
Pour la résine RADEL, la température du moule se situe
généralement entre 140 et 180 °C. Seuls les grades renforcés
verre RADEL requièrent des températures plus élevées pour un fini
optimal. Le tableau 43 liste les températures de moules
recommandées pour les différents grades RADEL.
On peut réduire les pertes de chaleur en ajoutant une plaque
d’isolation entre le moule et les plateaux de la presse. Les pièces
moulées de haute qualité requièrent un dispositif bien conçu de
canaux de refroidissement et un bon paramétrage de la
température du moule.
Température du fourreau
Les granules RADEL peuvent être fondus dans des conditions peu
sévères et des temps de séjour dans le fourreau relativement
longs peuvent être acceptés si le paramétrage des températures
est tel que la température augmente progressivement de la trémie
à la buse. Si les temps de séjour sont courts, on peut régler le
chauffage de toutes les résistances du fourreau à la même
température. Il faut prévoir au moins un chauffage indépendant
(de valeur nominale 200 W à 300 W) pour la buse, car les
déperditions de chaleur vers le moule peuvent être importantes en
raison du rayonnement et de la conductivité. On réduira ces pertes
en isolant la buse.
Il est important de surveiller le contrôle du chauffage. En détectant
à temps les anomalies, vous éviterez une rupture de la vis en cas
de panne d’une des zones de chauffe du fourreau. On peut
améliorer l’alimentation en granules en maintenant la température
autour de la trémie à environ 80 °C.
Paramètres de la machine
Temps de séjour dans le fourreau
Le temps passé par le plastique dans le cylindre de plastification
influe sur la qualité du moulage. Si celui-ci est trop court, les
granules ne seront pas assez fondus. Dans le cas inverse, la
dégradation thermique devient probable ; elle est indiquée par la
décoloration, des stries foncées et même la présence de
particules brûlées dans les pièces. On peut souvent réduire le
temps de séjour en utilisant une petite unité de plastification. Les
temps de séjour seront acceptables si le dosage est d’environ 30
à 70 % de la capacité du fourreau. Aux températures de matière
fondue listées au tableau 43, toutes les résines RADEL peuvent
supporter un temps de séjour de 10 à 20 minutes.
Processus de moulage
Caractéristiques de l’alimentation
En utilisant des vis telles que représentées à la figure 65 page 44,
et en indexant les températures recommandées, on assure une
alimentation et une plastification homogènes des granules RADEL.
La température de la zone d’alimentation ne doit pas être trop
élevée, sans quoi les granules pourraient fondre prématurément et
créer un bourrelet, empêchant de ce fait l’alimentation correcte de
la vis.
Contre-pression
On l’utilise généralement pour maintenir un temps de
plastification constant, pour éviter l’entraînement de l’air et pour
améliorer l’homogénéisation de la matière fondue. Bénéfique
jusqu’à un certain niveau, une contre-pression trop élevée
provoquerait un échauffement important par friction.
Vitesse de rotation de la vis
Dans la mesure du possible, la vitesse de rotation de la vis doit
être telle que le temps de plastification disponible soit entièrement
utilisé. En d’autres termes, plus le cycle est long et plus la vitesse
de rotation de la vis doit être basse. Par exemple, une vitesse de
rotation de 60 à 100 tr/min est souvent suffisante pour une vis
d’un diamètre de 50 mm. Ceci est particulièrement important à de
hautes températures de matière fondue, pour que la matière ne
stagne pas longtemps dans la tête de vis. Les vitesses de rotation
basses minimalisent également l’augmentation de température
due à la friction.
Tableau 43
Conditions de moulage
Grade RADEL
Température de la matière
fondue, °C Température du moule, °C Retrait, %
A-200A 365-390 138-160 0,6–0,7
A-300A 350-390 138-160 0,6–0,7
AG-210 360-390 138-160 0,5
AG-320 360-390 138-160 0,4
AG-330 360-390 138-160 0,3
R-5000/5100 365-393 150-163 0,6–0,7
ACUDEL 365-393 150-163 0,6–0,7
– 45 – Guide de conception des résines RADEL

Processus de moulage
Vitesse d’injection et éventation
La vitesse d’injection choisie pour le remplissage du moule
constitue un autre facteur important de la qualité des pièces
moulées. Il faut utiliser une vitesse d’injection modérée : assez
élevée pour assurer l’homogénéité de la matière fondue, mais
assez basse pour éviter la brûlure par cisaillement. L’injection
rapide assure une solidification uniforme et un bon fini de la
surface, particulièrement pour les grades renforcés verre.
Le moule doit être conçu pour permettre à l’air de s’échapper
rapidement des cavités pendant la phase d’injection. Sinon, la
compression rapide de l’air à l’intérieur de la cavité produit de
hautes températures, donc une surchauffe localisée et des
marques de brûlure. Dans le but d’éliminer les vides, la vitesse
d’avancement de la vis et la pression de maintien doivent être
suffisamment hauts pour compenser la diminution de volume qui
se produit au refroidissement.
Les seuils doivent être suffisamment larges pour que le polymère
ne se solidifie pas avant la fin du temps de maintien. Tout
bouchon qui se forme dans ou à proximité du seuil empêche la
pression de maintien de compacter la pièce à l’intérieur du moule.
Démoulage
Les pièces en RADEL se démoulent facilement et n’adhèrent pas
aux parois du moule, même quand elles sont chaudes. En règle
générale, la dépouille des moules pour les résines RADEL doit être
de 1 à 2°. Une dépouille légèrement plus élevée est nécessaire
pour les produits renforcés verre, en raison de leur moindre retrait.
La surface des éjecteurs ou plaques de démoulage doit être aussi
grande que possible. Les broches d’éjecteur ne doivent pas être
trop fines, elles pourraient s’enfoncer dans les pièces et les
déformer lorsque le cycle est rapide ou les températures de
moulage élevées.
Retrait
Le retrait est défini comme étant la différence entre les
dimensions du moule et celles de la pièce moulée, à température
ambiante. Le retrait est avant tout une propriété de la résine
thermoplastique, il résulte de la diminution de volume qui se
produit lorsque la matière refroidit à l’intérieur du moule. D’autres
facteurs qui affectent le retrait sont la géométrie de la pièce,
l’épaisseur des parois, la taille et l’emplacement des seuils et les
paramètres de mise en œuvre. L’interaction de tous ces facteurs
permet difficilement de calculer à l’avance le retrait exact, mais
des valeurs estimées typiques sont présentées au tableau 43.
Caractéristiques d’écoulement de la
résine
On peut caractériser l’écoulement d’un matériau en mesurant la
longueur d’écoulement dans une cavité en spirale pour différentes
épaisseurs, températures et pressions de moulage. On a
déterminé ces données pour les RADEL A-200A, A-300A, AG-210,
et AG-230. Pour le RADEL A-200A, les résultats sont indiqués à la
figure 66, pour le RADEL AG-210 à la figure 67, pour le RADEL
A-300A à la figure 68, et pour le RADEL AG-230 à la figure 69.
Les données d’écoulement spiral pour le RADEL R-5000 sont
représentées à la figure 70 et pour le RADEL R-5800 à la
figure 71.
Figure 66
Écoulement spiral du RADEL A-200A
Écoulement spiral, in
Figure 68
Écoulement spiral du RADEL A-300A
Écoulement spiral, in
350 °C, 90 MPa
350 °C, 152 MPa
390 °C, 90 MPa
390 °C, 152 MPa
350 °C, 90 MPa
350 °C, 152 MPa
390 °C, 90 MPa
390 °C, 152 MPa
Épaisseur de paroi, mm
Épaisseur de paroi, mil
Figure 67
Écoulement spiral du RADEL AG-210
Écoulement spiral, in
350 °C, 90 MPa
350 °C, 152 MPa
390 °C, 90 MPa
390 °C, 152 MPa
Épaisseur de paroi, mm
Épaisseur de paroi, mil
Épaisseur de paroi, mm
Épaisseur de paroi, mil
Fabrication
Écoulement spiral mm
Écoulement spiral mm
Écoulement spiral mm
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 46 –

Caractéristiques d’écoulement de la résine
Processus de moulage
Figure 69
Écoulement spiral du RADEL AG-230
Épaisseur de paroi, mm
, , , , , ,
350 °C, 90 MPa
350 °C, 152 MPa
390 °C, 90 MPa
390 °C, 152 MPa
Écoulement spiral, in
É l t i l
Épaisseur de paroi, mil
Figure 70
Écoulement spiral du RADEL R-5000
Épaisseur de paroi, mm
, , , , ,
Écoulement spiral, in
Écoulement spiral mm
Pression d’injection 138 MPa
Épaisseur de paroi, mil
Figure 71
Écoulement spiral du RADEL R-5800
Épaisseur de paroi, mm
, , , , ,
Écoulement spiral, in
Écoulement spiral mm
Pression d’injection 138 MPa
Épaisseur de paroi, mil
– 47 – Guide de conception des résines RADEL

Mesure de la contrainte résiduelle
Lorsque les thermoplastiques sont moulés par injection, le
processus induit dans les pièces moulées des contraintes
résiduelles ou contraintes générées au moulage. Contrairement
aux contraintes induites par des charges mécaniques ou
thermiques dans les pièces plastiques, qui peuvent être calculées
de façon conventionnelle, il n’existe pas de moyen fiable de
prédiction des niveaux de contrainte résiduelle. Les performances
sont affectées par la contrainte résiduelle présente dans une
pièce. Puisqu’il n’est pas possible de calculer ces contraintes, il
est important de pouvoir les mesurer.
On a développé une méthode de détermination de la contrainte
résiduelle dans des pièces moulées avec de la résine RADEL pure.
Il s’agit d’exposer des pièces finies à des réactifs chimiques
connus pour provoquer craquelures et fissures dans le matériau, à
des niveaux de contrainte spécifiques. L’exposition des pièces à
ces réactifs, alors qu’elles sont soumises à une charge nulle,
permet de quantifier la contrainte résiduelle.
Le tableau suivant précise les réactifs qui ont été utilisés pour ce
test et les niveaux de contrainte pour lesquels ils sont réputés
provoquer des fissures dans le matériau. Ces données ont été
générées à température ambiante, pour une concentration du
réactif de 100 % et un temps d’exposition d’une minute.
Le temps d’exposition requis pour que ces réactifs provoquent une
fissure au niveau de contrainte relevé est d’une minute. Ce temps
permet d’effectuer un test rapidement et de limiter les possibilités
d’erreurs en surexposant ou en sous-exposant. L’exposition
prolongée induit des fissures à des niveaux de contrainte plus
faibles que les niveaux spécifiés.
Pour déterminer la contrainte résiduelle d’une pièce moulée en
RADEL, sélectionner la liste appropriée au grade de RADEL à
tester au tableau 44, et suivre la procédure indiquée, en
commençant avec le premier réactif de la liste.
Tableau 44
Paramètres pour essai de contrainte résiduelle
Réactifs
Niveau de contrainte
minimale pour
l’apparition d’une fissure,
MPa
Polyéthersulfone RADEL A
Acétate d’éthyle (EA) 8
Éther monoéthylique d’éthylène-glycol 2
15
(Cellosolve)
50 % * MEK / 50 % * EA 6
Méthyléthylcétone (MEK) 3
Polyphénylsulfone RADEL R
Acétate d’éthyle (EA) 12
Méthyléthylcétone (MEK) 8
5% * N-Méthyl pyrrolidone / 95 % * MEK 6
* % par volume
Procédure pour déterminer la contrainte résiduelle
1. Laisser la pièce refroidir à température ambiante puis
rincer avec de l’isopropanol.
2. Exposer la pièce au réactif pendant une minute, puis rincer
à l’eau.
3. Inspecter la pièce en pleine lumière pour y détecter
d’éventuelles zones fendillées ou fissurées. La détection
de microfissures peut être difficile.
4. Si la pièce ne présente ni fentes ni fissures, la contrainte
résiduelle est plus faible que celle indiquée au tableau 44
pour ce réactif. Passer au réactif suivant et effectuer de
nouveau les étapes 2 et 3.
La contrainte résiduelle de la pièce se situe entre le niveau de
contrainte indiqué pour lequel le réactif est réputé provoquer une
fissure et le niveau situé immédiatement au-dessus dans le
tableau 44.
Une telle détermination, basée sur l’usage de réactifs, est
approximative par nature. Même de faibles différences dans les
conditions de l’essai (température ambiante, temps d’exposition,
concentration du réactif, etc.) peuvent causer des variations au
niveau des résultats. Ceux-ci doivent se situer à moins de 20 %
du niveau de contrainte réel.
La contrainte résiduelle dépend de nombreux paramètres
susceptibles d’avoir changé au moment même du moulage. C’est
pour cela que le niveau de contrainte peut varier d’une pièce à
l’autre, et qu'il est recommandé de tester plusieurs exemplaires.
La détermination de la contrainte résiduelle acceptable pour une
pièce spécifique doit être effectuée en gardant à l’esprit son
application finale, et en particulier, l’environnement chimique
auquel celle-ci sera exposée. Les résines RADEL sont des
thermoplastiques amorphes dont la résistance chimique est jugée
bonne. Les pièces de contrainte résiduelle inférieure à 5 MPa sont
généralement tenues pour bien moulées.
Prise en compte des données toxicologiques
Consultez les fiches toxicologiques fournies avant de manipuler
les réactifs à tester et suivez les recommandations du fabricant
en matière de précautions d’utilisation.
Les tests doivent être effectués sous hotte ventilée ou dans un
endroit bien aéré. Les réactifs étant des produits chimiques
organiques inflammables, ils doivent être entreposés dans des
conteneurs fermés loin de toute flamme nue, des risques
d’étincelles ou d’endroits dont la température pourrait devenir
élevée. Leur évacuation doit être conforme aux règlements
fédéraux, nationaux ou locaux.
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 48 –

Extrusion
Extrusion
Le polyéthersulfone RADEL A et le polyphénylsulfone RADEL R
peuvent être extrudés facilement en utilisant un équipement
conventionnel d’extrusion.
Préséchage
Il est obligatoire de bien sécher les résines RADEL avant
l’extrusion, afin d’empêcher la formation de bulles dans l’extrudat.
On séchera la résine jusqu’à ce que la teneur en eau soit
inférieure à 100 ppm. Les temps et les températures de séchage
adaptés sont indiqués aux figures 55 et 56 page 40. Les trémies
séchantes doivent être bien isolées et étanches. La température
de l’air entrant doit être assez élevée et sa teneur en eau assez
basse pour pouvoir maintenir les granules au-dessus de 150 °C
dans un air avec un point de rosée de –40 °C. Cette condition doit
être maintenue assez longtemps pour que la teneur en eau du
polymère devienne inférieure à 100 ppm.
Températures d’extrusion
Selon l’opération d’extrusion à effectuer, la température de la
matière extrudée doit être comprise entre 340 et 400 °C.
Pour la plupart des opérations, on recommande de fixer les
températures du fourreau entre 330 et 370 °C. Ces réglages de
température sont censés produire la température de matière
extrudée requise si on les maintient de façon uniforme entre 340
et 400 °C.
Si vous utilisez une vis avec une zone d’alimentation relativement
peu profonde, un réglage plus élevé peut être nécessaire pour
mieux contrôler l’opération dans les limites de pression et
d’alimentation électrique de l’appareil.
Recommandations concernant la vis
En général, on recommande des vis avec des rapports
longueur/diamètre de 20:1 à 24:1. Les taux de compression
compris entre 2:1 et 2,5:1 donnent de bons résultats. Le pas de la
vis doit être égal à son diamètre et la transition entre la zone
d’alimentation et la zone de pompage doit être progressive. Les
zones de compression (plastification) et de pompage doivent être
plus longues que la zone d’alimentation. La zone de compression
doit être la plus longue de façon à chauffer la résine et à la
ramollir suffisamment avant d’arriver à la zone de pompage. Une
configuration de départ peut être : alimentation 4 longueurs,
compression 14, pompage 6.
Les vis à deux étages permettent le dégazage une fois la matière
fondue comprimée de façon optimale. La conception des doubles
vis comprend une zone de décompression permettant le dégazage
par le vide après la première zone de compression. Cette zone de
décompression est d’abord suivie d’une zone intermédiaire et
enfin d’une zone de pompage, selon les principes décrits pour la
vis simple.
En règle générale, les conceptions de vis prévues pour les
polyoléfines ne donnent pas de résultats acceptables avec les
résines RADEL.
Conception de la filière
Le chauffage de la filière doit être conçu pour atteindre et
maintenir des températures de 430 °C. La viscosité des résines
RADEL étant fonction de la température, il est important de bien
maîtriser la température de la filière pour assurer un extrudat
uniforme.
Préséchage
Il faut toujours utiliser des filières profilées. Un profil d’écoulement
hydrodynamique et le fait d’intégrer des bouchons de purge aux
extrémités des filières éliminent le risque de stagnation et de
dégradation de la matière dans la filière.
Les filières doivent pouvoir travailler en continu à des pressions
pouvant atteindre 240 bar. Les canaux d’écoulement, les bords
des filières et les peignes doivent être soigneusement polis et
chromés pour assurer à l’extrudat un aspect optimal.
Types de produits extrudés
Gainage de câbles
On peut extruder les résines RADEL sous forme de câbles ou de
fils à l’aide d’une tête d’équerre avec filière du type tube ou avec
une filière dite à pression. La température du fil doit être proche
de celle du polymère fondu. Grâce à leur grand allongement en
fondu, les résines RADEL permettent de réduire l’épaisseur
matière autour du fil. Afin d’améliorer l’adhésion du polymère
fondu sur le fil, il est recommandé de mettre la tête d’équerre
sous vide. Les fils ainsi fabriqués ne doivent pas être refroidis
rapidement, mais plutôt lentement en passant dans un bain d’eau
ou à l’aide d’un système d’arrosage.
Film
Grâce à leur tenue en fondu élevée, les résines RADEL offrent
d’excellentes propriétés d’allongement et permettent la production
de films très fins. Le film extrudé à partir d’une filière plate
possède un module élevé, une bonne résistance au choc et
d’excellentes propriétés électriques sur une vaste plage de
températures. Le film peut être soudé à chaud et imprimé, sans
prétraitement particulier.
Pour une extrudeuse de 64 mm, les conditions d’extrusion d’un
film sont les suivantes :
Filière : La filière standard, alimentée par un canal de type
« porte-manteau » et équipée d’une barre d’étranglement
déformable, donne de bons résultats. Les bords de filière
de 0,6 à 1,5 mm sont destinés aux films de 0,03 à 0,25 mm.
Les filières doivent pouvoir travailler en continu à 240 bar.
Plaques à trous / filtres : Les plaques à trous, responsables
des « lignes de filière », ne sont pas nécessaires.
Toutefois, lorsqu’elles sont utilisées en même temps qu’un
filtre, elles peuvent produire un extrudat régulier et sans
défaut. Une autre possibilité consiste à interposer une
bague qui assurera la liaison entre la tête et l’extrudeuse.
Chill-roll : Un rouleau d’un diamètre de 215 mm chauffé à
180 °C doit être utilisé pour empêcher que le film ne se
ride.
– 49 – Guide de conception des résines RADEL

Mise en route, arrêt et purge
Feuilles
Les filières standards pour feuille (tubulure en forme de poire ou
ronde avec barre d’étranglement) sont satisfaisantes.
L’écartement des filières est généralement de 10 à 20 % plus
large que l’épaisseur finale souhaitée. La température du rouleau
(cylindre) pour l’extrusion de feuilles doit rester assez élevée pour
prévenir le gondolage et réduire les déformations de la feuille. Les
techniques d’enveloppement en "S" ou de calandrage direct
donnent de bons résultats, à condition qu’on puisse obtenir des
températures de cylindre de 180 à 230 °C. Le calandrage requiert
également le maintien d’une petite réserve de matière (cordon de
matière fondue) dans l’espacement entre les rouleaux.
On utilise une cisaille mécanique pour couper les feuilles à la
bonne longueur et ce pour les épaisseurs inférieures à 2,5 mm.
Pour les feuilles plus épaisses, la scie est préférable.
Tuyaux et tubes
On peut extruder des tuyaux et tubes en RADEL à l’aide d’un
dispositif constitué d’un mandrin (poinçon) relié à la filière au
moyen d’ailettes. Il est capital de bien maîtriser la température de
matière extrudée pour obtenir un extrudat de haute qualité. On
recommande des températures de matière extrudée situées entre
340 et 370 °C.
La méthode de contrôle dimensionnel par dispositifs de calibrage
et succion donne de bons résultats. Pour un meilleur contrôle de
la matière fondue, la filière d’extrusion doit être de 70 à 100 %
plus grande que la filière de calibrage.
Pour une extrusion de haute qualité, vous devrez réduire les
contraintes liées à la mise en œuvre autant que possible. Pour
cela, on minimalise le refroidissement dans le bain de calibrage
par le vide tout en maintenant les exigences dimensionnelles. Un
bain d’eau de faible durée (1/4 à 1/5 de la durée requise pour le
polyéthylène) permet d’obtenir ce résultat.
Mise en route, arrêt et purge
Procédure de mise en route
Alimenter en résine préséchée et chaude l’extrudeuse
préchauffée, la vitesse de rotation de la vis étant réglée à
15-20 tr/min. Dès que la zone d’alimentation est remplie, réduire
la vitesse à 5-10 tr/min jusqu’à ce que la matière sorte de la
filière. Ajuster la vitesse de rotation de la vis pour le débit
d’extrusion requis.
Procédure d’arrêt
Si une extrusion doit être interrompue, certaines précautions
s’imposent. Il est fortement déconseillé de laisser les résines
stagner à température d’extrusion dans une extrudeuse pendant
des périodes prolongées. Le risque de décomposition est
important, auquel cas il sera difficile de relancer et de purger
correctement la machine.
Si l’arrêt est court (deux heures maximum), purger l’extrudeuse
avec du polysulfone UDEL. Vider l’extrudeuse, puis redémarrer en
suivant la procédure de mise en service. Pour des arrêts plus
longs, l’extrudeuse doit être purgée avec le polysulfone UDEL, puis
vidée. Le chauffage de l’extrudeuse devra être arrêté et celle-ci
refroidie à température ambiante. Le lendemain, pour redémarrer,
mettre en chauffe la filière au moins une heure, préférablement
deux, avant l’extrudeuse. Dès que l’extrudeuse atteint 315 à
340 °C, on fait tourner la vis jusqu’à ce que la température
d’extrusion recommandée soit atteinte. Commencer en suivant la
procédure de mise en service, avec des vitesses de rotation de la
vis faibles, jusqu’à ce que la matière sorte de la filière.
Purges
Plusieurs techniques permettent de purger les résines RADEL des
équipements d’extrusion. Parce que les résines RADEL sont des
matériaux résistants, stables et capables de résister aux hautes
températures, les procédures les plus efficaces consistent à
remplacer la résine RADEL par un plastique à plus faible
température qui s’enlève plus facilement. Le polyéthylene est
généralement recommandé, mais des agents de purge du
commerce conviennent également.
La procédure la plus efficace consiste à purger progressivement,
en commençant par une résine polysulfone naturelle, telle que
l'UDEL P-1700, suivie d’un polyéthylene à haute densité et faible
fluidité. On doit alimenter en polysulfone jusqu’à nettoyage
complet. La température du fourreau de l’extrudeuse peut baisser
de 15 à 25 °C à mesure que le polysulfone remplace la résine
RADEL. En ajoutant du polyéthylène lorsque la température de la
machine se trouve encore entre 330 et 340 °C, on peut purger le
polysulfone jusqu’à obtenir un extrudat principalement composé
de polyéthylene. À ce stade, on peut enlever la filière, l’adaptateur
et la plaque à trous, nettoyer le polyéthylène pendant qu’il refroidit
et poursuivre la purge de la machine. Lorsque le polysulfone n’est
plus visible dans la purge de l’extrudeuse, on peut baisser la
température à 150 °C sans risque. Plusieurs agents de nettoyage
peuvent alors être utilisés si nécessaire.
Une autre solution consiste à utiliser, immédiatement après la
résine RADEL, une purge de polyéthylène à haute densité et faible
indice de fluidité. Une fois l’extrusion de la résine RADEL terminée,
on vide entièrement la machine, puis on introduit le polyéthylene
que l’on extrude jusqu’à ce que la résine RADEL disparaisse de
l’extrudat. La filière, l’adaptateur et la plaque à trous sont alors
retirés pour nettoyage. On poursuit la purge au polyéthylene
jusqu’à ce que l’extrudat ne présente plus aucune trace de résine
RADEL, après quoi la température peut descendre à 150 °C.
Une fois la purge terminée et l’extrudeuse entièrement vidée, on
peut enlever la vis et la brosser, ainsi que le fourreau, pour les
nettoyer. Les résidus de résine RADEL qui ne partent pas en
brossant peuvent être brûlés, sous réserve de précautions. Une
autre technique consiste à tremper les pièces dans de la
N-méthyl-pyrrolidone (NMP) jusqu’à ce que les résidus de résine
aient suffisamment ramolli pour être facilement enlevés.
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 50 –

Usinage
Opérations secondaires
Usinage
Les résines RADEL peuvent être usinées à l’aide d’outils pour le
travail des métaux. En raison de leurs températures de
ramollissement élevées, on peut travailler à des vitesses de coupe
relativement grandes, sans encrassement. La rigidité inhérente de
ces matériaux permet des coupes profondes et lisses, sans
écaillage ni ébrèchement. Si le refroidissement est nécessaire,
l’aspersion d’eau donne de bons résultats.
Perçage et taraudage
Les forets hélicoïdaux standards à grande vitesse sont
recommandés. Une vitesse de coupe de 90 m/min à une vitesse
d’avance de 0,15 à 0,40 mm/tr est recommandée. Le taraudage
doit être effectué avec des forets en acier rapide à entrée inclinée,
à 2 ou 3 goujures.
Sciage
Les lames de scies à ruban à 4 dents par centimètre donnent des
résultats satisfaisants avec des vitesses de coupe de 900 à
1 500 m/min, mais d’autres configurations de lames à bois
conviennent également.
Tournage
On peut utiliser des tours à vitesse variable, avec des outils à
pointe ronde ou pointus. La configuration recommandée pour les
outils pointus est : angle de coupe 3°, angle de dépouille 10°,
angle latéral 5°.
Une vitesse de coupe de 150 à 600 m/min avec une vitesse
d’avance de 0,05 à 0,25 mm/tour convient.
Fraisage et détourage
On peut réaliser ces deux opérations à grande vitesse, sans fluide
de refroidissement ni lubrifiant. Les outils pour aluminium
conviennent parfaitement. Par exemple, on peut fraiser un creux
de dimensions 13 x 2,5 mm à une vitesse de rotation de
1 750 tr/min, et une vitesse d’avance de 115 mm/min.
Finitions et décoration
Les résines RADEL se prêtent parfaitement aux opérations de
finition et peuvent satisfaire à toutes les exigences fonctionnelles
ou décoratives.
Peinture
On peut appliquer de nombreuses couleurs aux résines RADEL, à
l’aide de peintures organiques et de techniques conventionnelles.
La peinture offre un moyen économique d’obtenir l’aspect
souhaité.
Une bonne adhésion, sans fragilisation, est indispensable. Pour
une bonne adhésion de la peinture, il est important d’éliminer au
préalable toutes les impuretés : poussière, graisse, huile, traces de
démoulage. Si des contaminants sont présents, on nettoiera les
pièces. Les pièces qui ont été manipulées dans les règles n’auront
probablement pas besoin d’être nettoyées avant la peinture.
On peut recourir au rouleau ou à l’immersion, mais le pistolage
reste la méthode la plus courante.
Perçage et taraudage
Le choix du type de peinture dépend du fini décoratif ou de la
fonction recherchés, ainsi que de la technique d’application. Les
revêtements les plus utilisés sont les polyuréthanes, les
polyesters, les époxydes, les acryliques et les alkydes.
Selon le type de peinture, on séchera à l’air ou dans un four. S’il
est nécessaire de passer les pièces au four, la haute résistance
thermique des résines RADEL permet d’utiliser des températures
relativement élevées.
Galvanoplastie
Les pièces plastiques traitées par galvanoplastie sont
extrêmement robustes et peuvent remplacer les alliages légers
moulés sous pression et feuilles métalliques. Après un
prétraitement spécial de formation d’une surface conductrice sur
les pièces en plastique, on peut leur faire subir des processus de
galvanoplastie similaires aux traitements appliqués aux métaux.
Marquage à chaud
Le marquage à chaud est un processus permettant, en une seule
étape et à moindre coût, de transférer une image haute qualité sur
une pièce en plastique. Une matrice chauffée transfère un motif
depuis un ruban de transfert vers une surface plastique plate. Il
peut s’agir de lettres ou de motifs décoratifs (pigmentation,
imitation bois, finition métallique).
Les résines RADEL sont parfaitement adaptées au marquage à
chaud, avec rouleau ou en application verticale. Elles ne
nécessitent pas de procédures d’application particulières et les
paramètres habituels de température de la filière, de pression et
de durée conviennent.
Impression
La résine RADEL se prête bien aux techniques de sérigraphie et de
tampographie. La tampographie permet de réaliser d’importantes
économies en raison de la rapidité de la reproduction. Elle permet
aussi la reproduction d’images en plusieurs couleurs, à l’aide d’un
équipement d’impression multicolore. Le processus de sérigraphie
est généralement réservé aux petits volumes. Plus lent que la
tampographie, la sérigraphie permet de décorer les surfaces
courbes, ce qui en fait une solution idéale pour de nombreuses
pièces moulées.
Parmi les encres d’imprimerie qui conviennent à la résine RADEL,
on peut citer les encres à séchage à l’air, les encres composites et
les encres à séchage ultraviolet.
Les grades renforcés de résine RADEL peuvent être utilisés pour le
marquage laser.
– 51 – Guide de conception des résines RADEL

Métallisation sous vide
Métallisation sous vide
La métallisation sous vide des résines RADEL permet de leur
appliquer un revêtement décoratif ou métallique fonctionnel.
L’aluminium est le revêtement le plus fréquent mais on peut
utiliser du laiton ou des métaux tels que l’or, l’argent ou le cuivre.
Pour la plupart des thermoplastiques, la première étape du
processus de métallisation sous vide consiste à appliquer une
couche de fond, émail ou vernis, pour égaliser la surface et
améliorer sa brillance. La couche de fond sert aussi de colle et lie
la pièce moulée et le film métallique qui se déposera pendant
l’opération.
La pièce est ensuite placée dans une enceinte de métallisation
dans laquelle est produite une vapeur de métal qui se dépose sur
la pièce. On applique ensuite un revêtement protecteur
transparent sur la fine couche métallique, afin d’augmenter sa
résistance à l’abrasion et aux conditions environnementales. La
résistance thermique supérieure des résines RADEL permet
d’utiliser des revêtements durables et résistants à l’abrasion, qui
exigent un passage au four à haute température.
L’application des revêtements métalliques sur les pièces moulées
tend à en faire ressortir les défauts. Il importe donc de polir
soigneusement les parois du moule.
Pulvérisation cathodique
Du fait de leur résistance aux chaleurs élevées, les résines RADEL
peuvent subir un traitement de pulvérisation cathodique. Cette
technique emploie le plus souvent des métaux de faible tension de
vapeur comme le cuivre et l’argent. D’autres métaux comme le
platine, le palladium et l’or peuvent être envisagés.
La pulvérisation cathodique permet de maîtriser de façon précise
l’épaisseur de la couche métallique tout en améliorant son
adhésion à la pièce. Ces deux paramètres sont critiques pour des
applications comme les circuits électriques miniaturisés.
Métallisation par projection à la flamme ou à l’arc
Des revêtements métalliques peuvent être déposés sur les résines
RADEL par projection à la flamme ou à l’arc.
Cette technique met en jeu de la poudre d’aluminum, de cuivre ou
de zinc purs, dosée dans un pistolet pulvérisateur spécial. Le
métal en poudre est fondu par une flamme ou un arc électrique,
puis pulvérisé sur la pièce, produisant un revêtement dur et
dense.
Assemblage et raccords
Soudure par ultrasons
La technique de la soudure par ultrasons permet de joindre des
pièces plastiques entre elles. Elle est extrêmement rapide et peut
être entièrement automatisée en vue d’une production à
rendement élevé. Il est important de veiller aux détails tels
que conception des raccords, paramètres de soudure, équipement
utilisé, teneur en eau.
Le principe du raccord ultrasonique est celui de la concentration
de l’énergie sur une petite surface de contact. Les vibrations à
haute fréquence font fondre le matériau, et on maintient la
pression tandis que le matériau se solidifie. La liaison qui est ainsi
formée est peut être aussi forte qu’à l’intérieur du matériau
même.
La soudabilité dépend de la concentration de l’énergie vibratoire
par unité de surface. Les résines RADEL ont des températures de
fusion plus élevées que le polycarbonate et nécessitent plus
d’énergie.
La figure 72 illustre le modèle d’un assemblage bout à bout à
l’aide d’un directeur d’énergie. Le directeur d’énergie en forme de
"V" concentre l’énergie ultrasonique dans cette zone, qui fond
rapidement et relie les pièces quand on les presse l’une contre
l’autre. Pour un scellement hermétique, on préférera un canal
d’écoulement.
Figure 72
Conception du directeur d’énergie
Opérations secondaires
Voici quelques recommandations pour des résultats optimaux :
La sonotrode doit présenter une bonne surface de contact.
La zone de soudure doit être aussi proche que possible du
point de contact de la sonotrode.
Les grandes surfaces à souder et les raccords à ajustement
précis sont à éviter.
Prévoir un écoulement suffisant de matière fondue.
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 52 –

Assemblage et raccords
Soudure par friction
La soudure par friction permet d’assembler rapidement des pièces
dont les faces à joindre sont circulaires. On fixe une pièce et la
pièce rotative entre en contact avec elle sous une certaine
pression. La friction des surfaces de contact produit de la chaleur.
Après la fusion, on arrête la rotation et on laisse la soudure se
solidifier sous pression.
Collage
On peut souder les pièces moulées en résine RADEL entre elles ou
avec d’autres matériaux à l’aide de colles commerciales.
L’efficacité du collage dépend en grande partie des conditions
d’utilisation finale, par exemple la température, le raccord, les
pressions appliquées et l’exposition à des produits chimiques.
Les colles qu’on recommande généralement pour les
thermoplastiques sont les époxy, les acryliques, les phénoliques,
les polyuréthanes, les polyesters et les vinyles. Les fabricants
fournissent les modes d’emploi de leurs colles. Cependant,
l’ingénieur devra tester la qualité du raccord dans les conditions
opératoires.
Les surfaces à souder doivent impérativement être propres, sans
aucune impureté (graisse, huile, empreintes de doigts, traces de
démoulage) susceptible d’affaiblir la liaison. Dans certains cas, les
surfaces des matériaux à assembler devront subir une attaque
chimique ou être rendues rugueuses mécaniquement pour assurer
une prise ferme. La pression de fermeture doit être suffisante pour
assurer un bon contact des deux surfaces, mais pas trop forte
sous peine de déformation des pièces ou de fuite de l’adhésif.
Les zones d’assemblage doivent être conçues de telle sorte
qu’elles se juxtaposent précisément. La figure 73 illustre des
modèles recommandés de raccord par collage. Les pièces doivent
être moulées avec une faible contrainte résiduelle et en
respectant exactement le dimensionnement.
Soudure par friction
Attaches mécaniques
Les attaches mécaniques fréquemment utilisées avec les pièces
plastique moulées par injection comprennent vis, boulons, écrous,
rondelles de blocage et contre-écrous. L’utilisation d’attaches
mécaniques en métal implique d’éviter toute contrainte excessive
dans les pièces plastique à assembler.
Le moyen le plus évident, pour prévenir tout excédent de
contrainte, consiste à contrôler le serrage des attaches
mécaniques à l’aide de limiteurs de couple. S’il est impossible de
limiter la torsion, par exemple en cas de montage sur le terrain,
des vis à épaulement limiteront la compression des pièces en
plastique. On peut aussi utiliser des vis à tête hexagonale à
collerette ou des rondelles plus larges ou à épaulement. La figure 74
illustre certains modèles recommandés pour l’utilisation
d’attaches mécaniques.
Figure 74
Conception d’attaches mécaniques
Figure 73
Conception des raccords par collage
Médiocre
Meilleur
Raccord à recouvrement simple
Joint à recouvrement offset
Joint en double biseau
Joint par tenon et mortaise
Contrainte de flexion
élevée au serrage du
boulon
Vis à tête plate
Contrainte élevée au
calage de la tête de vis
Ajout de bossages à
intervalles réduits ; la
contrainte devient
compressive quand les
bossages se touchent.
Vis à tête ronde ou bombée large
Une conception en
creux permet d’éviter les
contraintes au calage
Assemblage tenon et mortaise en biseau
La vis standard
engendre une contrainte
élevée au serrage
La vis à épaulement
limite la contrainte au
serrage
Assemblage bout à bout
– 53 – Guide de conception des résines RADEL

Attaches mécaniques
Filetage moulé
On peut envisager de réaliser au moulage des filetages mâles ou
femelles directement dans les pièces à assembler. Cependant,
pour ce faire, il faut prévoir dans l’outillage un mécanisme de
dévissage ou de démontage, qu’illustre la figure 75. Dans certains
cas, on peut mouler les filets externes en les répartissant sur le
plan de joint, comme le montre la figure 76. Dans l’ensemble, il
est peu pratique de mouler des filets très fins dépassant les 28
pas.
Figure 75
Filetage interne
Opérations secondaires
Inserts filetés
Les inserts filetés métalliques constituent un élément permanent
de la pièce en plastique. Les inserts existent en plusieurs tailles et
modèles. Ils sont généralement installés dans des bossages
moulés dont le diamètre interne a été calculé en conséquence.
Certains inserts sont forcés dans le bossage, alors que d’autres
sont placés selon des méthodes créant moins de contraintes et
assurant une meilleure adhésion.
Les inserts placés par ultrasons sont très employés. Ce type
d’insert est mis en place avec le même équipement que pour la
soudure ultrasonique. Il s’agit de faire fondre la matière autour de
la partie métallique insérée, afin de lier solidement les deux
éléments, sans contrainte.
Les inserts peuvent être du type filetage femelle ou mâle, des
broches d’alignement ou des douilles d'expansion. Le fournisseur
d’inserts et le fabricant de résine fourniront le mode d’emploi et
les dimensions du bossage.
Le noyau fileté doit se dévisser à
l’ouverture du moule
Figure 76
Filetage externe
Plan de joint
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 54 –

Assemblage et raccords
Vis autotaraudeuses
On peut les utiliser avec les résines RADEL A et RADEL R. Les vis
autotaraudeuses constituent une solution économique pour
attacher des pièces plastique, car elles éliminent le besoin de
filetage interne ou d’une opération de taraudage distincte.
Les vis autotaraudeuses assurent l’assemblage soit par
déformation, soit par enlèvement de matière. Selon l’application
spécifique, les deux types de filetage autotaraudé présentent des
avantages et des inconvénients. Les vis autotaraudeuses qui
procèdent par enlèvement fonctionnent comme un taraud, en
créant un filet. Ces vis créent moins de contrainte, ce qui signifie
un couple moteur plus faible, donc un couple de serrage moins
élevé et une force d’arrachement moindre. Les vis
autotaraudeuses par déformation de matière déforment le
matériau pour y former des filets. Elles induisent plus de
contrainte dans le bossage et nécessitent un couple moteur plus
élevé, mais elles assurent un couple de serrage et une force
d’arrachement plus élevés. Il est préférable de choisir le type de
vis après essais sur prototype.
Figure 77
Conception du bossage pour vis autotaraudeuses
Attaches mécaniques
Inserts placés par ultrasons
L’insertion par ultrasons de pièces métalliques dans du plastique
peut remplacer la méthode des inserts rapportés au moulage. Ce
type d'insertion, associée à une conception adéquate des pièces,
assure des contraintes résiduelles moins élevées qu’avec d’autres
méthodes.
Il existe plusieurs types d’inserts, bien que le principe de base
reste le même. La pression et les vibrations ultrasoniques de
l’insert font fondre le matériau à l’interface métal-plastique et
permettent de l’enfoncer dans un trou moulé ou percé. Le
plastique, fondu et déplacé par le volume de l’insert, s’écoule
dans une ou plusieurs saignées, puis se solidifie de façon à
maintenir plus fermement encore l’insert en place.
La figure 78 décrit les modèles recommandés d’inserts et de
bossages pour la résine RADEL.
Figure 78
Conception du bossage pour insertion d’insert par ultrason
Diamètre de l’insert
Diamètre du bossage =
2 x diamètre de l’insert
,
La figure 77 illustre les principes de conception à appliquer si l’on
utilise des vis autotaraudeuses, notamment :
Pour obtenir un rapport couple de serrage / couple moteur
aussi élevé que possible, choisissez un diamètre de trou
égal au diamètre du pas de la vis.
Il est recommandé de choisir un diamètre de bossage double
du diamètre de la vis. Un bossage trop fin risque de se
fendre ; d’autre part, le couple de serrage ne serait pas
plus élevé avec des bossages plus épais.
Le couple de serrage augmente rapidement avec la
longueur de l’engagement, puis se maintient lorsque la
longueur engagée est 2,5 x le diamètre du pas de la vis.
Afin d’éviter les contraintes élevées, il est recommandé
d’employer des outils à contrôle de couple pour les montages
en ligne.
Si vous utilisez des vis autotaraudeuses, évitez de les
monter et démonter plusieurs fois. Si cela est inévitable,
préférez des vis par déformation de matière.
– 55 – Guide de conception des résines RADEL

Encliquetage
Encliquetage
La ductilité des résines RADEL, combinée à leur résistance, les
rend parfaitement adéquates au montage par encliquetage ou
clipsage. Pour ce type de montage, une partie de la pièce moulée
ou clip doit se courber ou fléchir pour dépasser une certaine
protubérance, puis revenir en place pour maintenir deux ou
plusieurs pièces ensemble. Le principe de ce type de conception
est d’obtenir une force de maintien suffisante, sans dépasser la
limite élastique ou limite de fatigue du matériau.
Les deux types les plus fréquents d’encliquetage de console sont
la poutre droite et la poutre conique. Les figures 79 et 80 illustrent
ces modèles d’encliquetage et les équations correspondantes
permettant de calculer la déformation maximale au moment du
montage. Les constantes de proportionnalité des poutres coniques
sont indiquées à la figure 81. La déformation maximale prévue ne
doit absolument pas dépasser la déformation admissible indiquée
au tableau 45.
Il est préférable que les doigts d’encliquetage soient éloignés des
angles aigus, des seuils ou des lignes de soudure. Si un grand
nombre d’assemblages est prévu, il importe de prendre en compte
la durée de vie en fatigue en visant une limite de déformation plus
basse.
Opérations secondaires
Figure 80
Conception d’un clip pour poutre conique
Déformation maximale 3 Yh0
2
2LK
Maximum Y
Tableau 45
Déformations maximales admissibles pour des
encliquetages
Déformation
Grade RADEL
maximale admise
A-200A 6,0
AG-310 3,0
AG-320 1,5
AG-330 1,0
R-5000/5100/5200 6,7
Figure 81
Constante de proportionnalité (K) pour poutre conique
,
,
,
,
Figure 79
Conception d’un clip pour poutre droite
Déformation maximale 3 Yh0
2
2L
,
,
,
,
, , , , , , , ,
Rapport de hL
à hO
Maximum Y
Solvay Advanced Polymers, L.L.C. – 56 –

Index
A
Abrasion de Taber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Absorption d’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8,33
Acétone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Acide acétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Acide chlorhydrique . . . . . . . . . . . . . . . 27,32
Acide sulfurique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27,32
Alcool isopropylique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Allongement en traction . . . . . . . . . . . . . . 7,8
Analyse thermogravimétrique . . . . . . . . 22,23
Antigel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Appareillage de flexion . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Assemblage et raccords . . . . . . . . . . . . . . . 52
ASTM D1238 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
ASTM D1822 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
ASTM D256 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
ASTM D2863 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
ASTM D638 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
ASTM D648 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
ASTM D671 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
ASTM D695 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
ASTM D696 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
ASTM D790 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
ASTM E132 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
ASTM E662 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Attaches mécaniques . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
B
Benzène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Bossages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Buses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
C
Calculs contrainte-déformation . . . . . . . . . 34
Caractéristiques d’écoulement de la résine 46
Caractéristiques de l’alimentation . . . . . . . 45
Caractéristiques numériques pour le calcul
d'écoulement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Carbitol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Carburant de référence C . . . . . . . . . . . . . . 30
Carburéacteur A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Cellosolve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Chaleur spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Chimie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Chlorure de méthylène . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Clapets antiretour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Classement au feu selon l'UL 94 . . . . . . . . . 7
Classification des résines thermoplastiques 18
Coefficient de dilatation thermique . . . . 7,8,21
Coefficient de Poisson . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Collage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Comparaison des températures de
fléchissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Concentrations de contraintes . . . . . . . . . . 37
Conception admissible . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Conception de la filière . . . . . . . . . . . . . . . 49
Conception de la vis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Conception des vis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Conception du directeur d’énergie . . . . . . . 52
Conception pour moulage par injection . . . 38
Conditions de moulage . . . . . . . . . . . . . . . 45
Conductivité thermique . . . . . . . . . . . . 7,8,21
Constante diélectrique . . . . . . . . . . . . . 7,8,24
Contrainte en cisaillement . . . . . . . . . . . . . 7,8
Contrainte en compression . . . . . . . . . . . . 7,8
Contrainte en flexion . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8
RADEL A renforcé verre . . . . . . . . 12
Contrainte en traction . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8
Effet de la température . . . . . . . . . 20
RADEL A renforcé verre . . . . . . . . 11
Contre-pression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Contrôle de la température du moule . . . . . 44
Courbes contrainte-déformation . . . . . . . . . . 9
Courbes isochrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Courbes isochrones contrainte-déformation 17
Cyclohexane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
D
Décoration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Déformations maximales admissibles
Encliquetages . . . . . . . . . . . . . 56
Démoulage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Densité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22,33
Densité de fumée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
NBS . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Dépouille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Dépouille et éjection . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Dépouille favorisant le démoulage . . . . . . . 38
Détourage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Dispositif d’essai de choc Izod . . . . . . . . . . 13
Données produits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,4
Données rhéologiques du RADEL R-5000 . . 42
Dureté Rockwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8
E
Essai au fil chaud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Eau chaude
Effets de l’exposition . . . . . . . . . . 26
Écoulement spiral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Effet de la température . . . . . . . . . . . . . . . 19
Effets de la température sur la contrainte en
traction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Encliquetage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Épaisseur de paroi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Équipement pour le moulage par injection . 44
ESCR
Fluides aéronautiques . . . . . . . . . 32
Fluides automobiles . . . . . . . . . . 30
Produits chimiques inorganiques . . . . 32
Produits chimiques organiques . . . . . 31
Essence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Éthanol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Éther monoéthylique d’éthylène-glycol 2 . . 27
Étude mécanique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Éventation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44,46
Exposition à l’eau
Effets de l’eau chaude . . . . . . . . . 26
Extrusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Préséchage . . . . . . . . . . . . . . 49
F
Fabrication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Facteur de dissipation . . . . . . . . . . . . . 7,8,24
Fatigue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
FDA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Feuilles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Filetage moulé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Film . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Finitions et décoration . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Flexion de poutre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Fluage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Fluide de dégivrage aéronautique . . . . . . . 32
Fluide de servodirection . . . . . . . . . . . . . . . 30
Fluide hydraulique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Fluides aéronautiques . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Fluidité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Food and Drug Administration . . . . . . . . . . . 5
Fraisage et détourage . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Fumée – Densité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
G
Gainage de câbles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Galvanoplastie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Grades renforcés verre . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
H
Homologations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Huile de moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Huile de transmission . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Hydroxyde de potassium . . . . . . . . . . . . . . 28
Hydroxyde de sodium . . . . . . . . . . . . . . 27,32
I
Impact en traction . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8,14
Impression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Indice d’oxygène . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8,22
Indice de fuite sous haute tension . . . . . . . 25
Indice de réfraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8
Indice de résistance au courant de
cheminement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Indice thermique relatif UL . . . . . . . . . . . . . 23
Indices thermiques relatifs . . . . . . . . . . . . . 24
Inserts filetés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Inserts placés par ultrasons . . . . . . . . . . . . 55
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Iso-octane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Izod entaillé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13,14,26
K
Kérosène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
L
Limite d’endurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Limites de la conception . . . . . . . . . . . . . . 37
Liquide concentré pour lave-glace . . . . . . . 30
Liquide hydraulique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
M
Marquage à chaud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Mesure de la contrainte résiduelle . . . . . . . 48
Métallisation par projection à la flamme ou à
l’arc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Métallisation sous vide . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Méthanol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Méthyl pyrrolidone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Méthyléthylcétone . . . . . . . . . . . . . . . . . 27,31
Mise en route, arrêt et purge . . . . . . . . . . . 50
Modifications des propriétés mécaniques
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18,19
Module apparent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Module d’élasticité en compression . . . . . 7,8

Module d’élasticité en flexion . . . . . . . . . . 7,8
Module d’élasticité en traction . . . . . . . . . 7,8
RADEL A renforcé verre . . . . . . . . 11
Module de fluage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Moment d’inertie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Moulage par injection . . . . . . . . . . . . . . 44,45
Contrôle de la température du moule . 44
Écoulement spiral . . . . . . . . . . . 46
Paramètres de la machine . . . . . . . 45
Moules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
N
National Sanitation Foundation . . . . . . . . . . . 5
NBS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
n-Butane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Nervures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Niveaux de contrainte . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Nomenclature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Normes internationales pour le contact avec
l’eau potable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Noyaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
P
Peinture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Perçage et taraudage . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Pharmacopée des États-Unis . . . . . . . . . . . . 5
Poids spécifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8,33
Point de ramollissement Vicat . . . . . . . . . . 7,8
Pointes de vis et clapet antiretour . . . . . . . 44
Polyétherimide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Procédure d’arrêt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Procédure de mise en route . . . . . . . . . . . . 50
Processus de moulage . . . . . . . . . . . 45,46,47
Propriétés
Court terme . . . . . . . . . . . . . . . 6
Long terme . . . . . . . . . . . . . . 16
Propriétés à court terme . . . . . . . . . . . . . 6,25
Propriétés à long terme . . . . . . . . . . . . . . . 16
Propriétés électriques . . . . . . . . . . . . . . 24,25
Propriétés en cisaillement . . . . . . . . . . . . . 13
Propriétés en compression . . . . . . . . . . . . . 12
Propriétés en flexion . . . . . . . . . . . . . . . 11,12
Propriétés en traction . . . . . . . . . . . . . . . 9,11
Propriétés physiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Propriétés thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Propriétés types - Unités anglo-saxonnes . . 7
Propriétés types - Unités internationales . . . 8
Pulvérisation cathodique . . . . . . . . . . . . . . 52
Purge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
R
Recommandations concernant la vis . . . . . 49
Résilience Izod . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8
Résistance à l’environnement . . . . . . . . . . 26
Résistance à l’usure . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Résistance à la fissuration sous contrainte . 29
Fluides aéronautiques . . . . . . . . . 32
Fluides automobiles . . . . . . . . . . 30
Produits chimiques inorganiques . . . . 32
Produits chimiques organiques . . . . . 31
Résistance à l'arc haute intensité . . . . . . . . 25
Résistance aux chocs . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Résistance aux radiations
RADEL A . . . . . . . . . . . . . . . . 33
RADEL R . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Résistance chimique . . . . . . . . . . . . . . . 27,28
Immersion . . . . . . . . . . . . . . . 28
RADEL R . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Relative . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Résistance en autoclave . . . . . . . . . . . . . . 26
Résistivité transversale . . . . . . . . . . . . 7,8,24
Retrait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45,46
Rhéologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41,42
Rigidité diélectrique . . . . . . . . . . . . . . . 7,8,24
Royaume-Uni – Water Byelaws Scheme . . . 6
S
Sciage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Séchage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Sensibilité à l’entaille . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Service fédéral de santé allemand . . . . . . . . 6
Seuils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44,46
Skydrol® 500B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Soudure par friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Soudure par ultrasons . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Stabilité thermique . . . . . . . . . . . . . . . . 22,23
Stabilité thermo-oxydative . . . . . . . . . . . . . 23
Stérilisation à la vapeur . . . . . . . . . . . . . . . 26
Structure chimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Polyéthersulfone . . . . . . . . . . . . 2
Polyphénylsulfone . . . . . . . . . . . . 2
Polysulfone . . . . . . . . . . . . . . . 2
Propriétés . . . . . . . . . . . . . . . 2,3
T
Trichloroéthane-1,1,1 . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Tableaux des propriétés types . . . . . . . . . . . 6
Taraudage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Température
Transition vitreuse . . . . . . . . . . . 18
Température d’auto-inflammabilité . . . 7,8,22
Température de fléchissement sous charge
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8,20
Température de transition vitreuse . 7,8,18,43
Température du fourreau . . . . . . . . . . . . . . 45
Température du moule . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Températures d’extrusion . . . . . . . . . . . . . 49
Températures du moulage par injection . . . 45
Temps de séjour dans le fourreau . . . . . . . 45
Tenue à l’eau bouillante . . . . . . . . . . . . . . . 26
Tenue à l’hydrolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Tétrachlorure de carbone . . . . . . . . . . . . . . 27
Toluène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27,31
Tournage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Tuyaux et tubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Types de produits extrudés . . . . . . . . . . . . 49
U
UL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8,21,23,24,25
Underwriters Laboratories . . . . . . . . . 6,23,25
United States Pharmacopeia . . . . . . . . . . . . 5
Usinage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
USP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
V
Variables d’essai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Variations de l’épaisseur de paroi . . . . . . . . 38
Vieillissement thermique . . . . . . . . . . . . . . 23
Vis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Vis autotaraudeuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Vitesse d’injection et éventation . . . . . . . . . 46
Vitesse de rotation de la vis . . . . . . . . . . . . 45
W
Water Byelaws Scheme . . . . . . . . . . . . . . . . 6

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