TORLON-A4-FR vs1.vp - Solvay Plastics

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Stabilité thermique Analyse thermogravimétrique Les résines TORLON sont exceptionnellement stables sur une vaste plage de températures. Chauffé à 10 °C par minute dans l’air ou dans l’azote, le TORLON 4203L ne manifeste pratiquement aucune perte de poids dans le domaine de températures de travail habituelles et bien au-delà (voir figure 17). Figure 17 Analyse thermogravimétrique du TORLON 4203L Poids, % Azote Air Température, °F Température, °C Tenue thermique long terme Indice thermique relatif UL L’indice thermique relatif UL fournit une estimation de la température maximale d’utilisation en continu. On l’établit selon la méthode prescrite par Underwriters Laboratories. Pour le matériau testé, on détermine les propriétés initiales suivantes : contrainte en traction, résilience, rigidité diélectrique, résistance à l’arc, stabilité dimensionnelle et inflammabilité. Pour certaines de ces propriétés et pour diverses températures et durées de vieillissement, on enregistre les variations de la propriété en pourcentage de sa valeur initiale. La « fin de vie » d’une propriété à une température donnée est définie comme le temps nécessaire pour réduire la propriété à 50 % de sa valeur initiale à cette température. On construit la courbe des points de fin de vie pour pouvoir prévoir la « durée de vie » à une température donnée. L’indice thermique relatif est la température correspondant à une durée de vie de 100 000 heures. Les polymères TORLON ont été testés suivant la procédure ci-dessus (rigidité diélectrique pour l’indice thermique électrique ; choc lzod pour l’indice thermique mécanique avec choc ; contrainte en traction pour l’indice thermique mécanique sans choc). Tableau 9 Indices thermiques relatifs des résines TORLON Épaisseur minimale Électrique Avec choc Mécanique Sans choc in mm °F °C °F °C °F °C TORLON 4203L 0,031 0,81 428 220 * * 410 210 0,047 1,2 428 220 * * 410 210 0,096 2,4 428 220 * * 410 210 0,118 3,0 428 220 392 200 428 220 TORLON 4301 0,118 3,0 * * 392 200 392 200 TORLON 5030 0,062 1,5 428 220 * * * * 0,096 2,4 428 220 * * * * 0,118 3,0 428 220 392 200 428 220 * Non testé L’indice thermique relatif UL prédit une durée de vie utile de 100 000 heures à la température de l’indice. Les polymères TORLON ont des indices thermiques relatifs UL pouvant atteindre 220 °C, ce qui équivaut à plus de onze ans d’utilisation continue à cette température. Ces indices sont nettement supérieurs à ceux de la plupart des résines techniques hautes températures. Le tableau 9 récapitule les indices thermiques des grades 4203L, 4301 et 5030 de TORLON. Consultez le site Underwriters Laboratories, www.ul.com, pour obtenir les données les plus récentes. Conservation des propriétés après vieillissement thermique Le polyamide-imide TORLON résiste très bien aux expositions prolongées à hautes températures. Cette stabilité thermique des polymères peut-être déterminée en mesurant l’évolution des propriétés mécaniques après vieillissement à des températures élevées. Des barreaux en traction, moulés par injection et post-traités (selon la norme ASTM D1708, épaisseur 3,2 mm) ont subi un vieillissement thermique à 250 °C dans des fours à ventilation forcée. Des échantillons ont été prélevés du four régulièrement, conditionnés à 23 °C et 50 % d’humidité relative, puis soumis à un essai de traction. Les résines TORLON conservent leur résistance après un vieillissement prolongé à haute température (voir figure 18). Après 10 000 heures de vieillissement, la contrainte en traction des polymères TORLON dépasse la contrainte maximale de nombreuses résines concurrentes. Le TORLON 4203L, par exemple, a une résistance après vieillissement de plus de 170 MPa. Il est intéressant de noter que la résistance en traction des échantillons commence par augmenter et qu’une résistance supérieure est obtenue au-delà du post-traitement standard. Après vieillissement thermique prolongé, les polymères TORLON conservent d’excellentes propriétés électriques, mécaniques et de tenue au feu. Le tableau 10 montre le haut niveau de propriétés du TORLON 4203L après une exposition prolongée à 250 °C. Stabilité thermique – 12 – Solvay Advanced Polymers, L.L.C.
Figure 18 Maintien de la résistance mécanique après vieillissement thermique à 250 °C Contrainte en traction, kpsi 35 30 25 20 15 10 5 4203L 5030 4301 4203L 4301 5030 0 0 100 1000 10000 200 300 500 2000 3000 5000 Durée de vieillissement, heures Tableau 10 Maintien des propriétés du TORLON 4203L après vieillissement thermique Chaleur spécifique 200 150 100 La chaleur spécifique en fonction de la température a été déterminée par analyse calorimétrique différentielle. Les données de quatre grades TORLON à quatre températures sont indiquées au tableau 11. 50 Contrainte en traction, MPa Propriété Heures à 250 °C 2 000 12 000 17 000 Rigidité diélectrique*, V/mil (kV/mm) 654 Tenue au feu**, UL 94 94 V-0 94 V-0 94 V-0 Variation du volume**, % 0,0 0,5 0,9 Maintien contrainte en traction**, % 110 86 67 Maintien résilience Izod**, % 101 67 38 * Épaisseur de l’échantillon 0,9 mm * Épaisseur de l’échantillon 3,2 mm Tableau 11 Chaleur spécifique des résines TORLON Chaleur spécifique, cal/g°C Grade TORLON 4203L 4301 5030 7130 Température, °C 25 0,242 0,240 0,229 0,230 100 0,298 0,298 0,276 0,285 200 0,362 0,359 0,327 0,346 250 0,394 0,385 0,353 0,375 Conductivité thermique Les résines TORLON présentent une faible conductivité thermique et sont donc recommandées pour les applications nécessitant une bonne isolation thermique. Le TORLON est utilisé comme réflecteur thermique pour protéger des éléments sensibles contre les hautes températures ou comme isolants thermiques pour éviter des pertes de chaleur. Le tableau 12 indique la conductivité thermique des résines TORLON mesurée selon la norme ASTM C177 sur des échantillons de 1,6 mm d’épaisseur, à des températures de 50 °C et de 100 °C. Tableau 12 Conductivité thermique des résines TORLON Conductivité thermique Grade TORLON Btu·in/h·ft 2·°F W/m·K 4203L 1,8 0,26 4301 3,7 0,54 4275 4,5 0,65 4435 5,6 0,80 5030 2,5 0,37 7130 3,6 0,53 Coefficient de dilatation thermique linéique (CLTE) Le tableau 13 montre que la dilatation thermique du polyamide-imide TORLON est similaire à celle des métaux communs. Tableau 13 CLTE des résines TORLON et de métaux sélectionnés* CLTE ppm/°F 10 -6 /°C TORLON 7130 5,0 9,0 Inconel X, recuit 6,7 12,1 Acier au carbone simple AISI-SAE 1020 6,7 12,1 Titane 6-2-4-2 7,0 12,6 TORLON 5030 9,0 16,2 Cuivre 9,3 16,7 Acier inoxydable, type 304 9,6 17,3 Laiton rouge 90%, C2200 10,2 18,4 Alliage aluminium 2017, recuit, ASTM B221 12,7 22,9 TORLON 4275 14,0 25,2 TORLON 4301 14,0 25,2 Alliage aluminium 7075 14,4 26,0 TORLON 4203L 17,0 30,6 * Les données CLTE pour les résines TORLON ont été déterminées suivant la méthode ASTM D696, sur la plage de températures 23-150 °C. Les données CLTE pour les métaux proviennent des ouvrages suivants : - CRC Handbook of Chemistry and Physics, 54 e édition. - Materials Engineering, Materials Selector 1984, décembre 1983. Guide de conception du polyamide-imide TORLON – 13 – Coefficient de dilatation thermique linéique (CLTE)
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