Le nylon fait son entrée dans la vie de tous les jours. Il a été créé en 1935 par Wallace Carothers de la société DuPont pour remplacer la soie dans la fabrication des bas pour femmes. Mais c'est au cours de la Seconde Guerre mondiale qu'il a pris son essor et que les gens ont commencé à l'utiliser à d'autres fins. Le nylon a d'abord été utilisé dans les parachutes, les pneus de camion, les tentes et les réservoirs de carburant. Aujourd'hui, il est devenu la fibre synthétique la plus utilisée au monde.
Le nylon appartient au groupe des polyamides (PA). La résistance et la résilience du produit proviennent des liaisons amides. Parmi les polyamides courants, on trouve le Kevlar, le Nomex et le Pebax. Parmi tous, le Kevlar est particulièrement robuste. Il est donc largement utilisé dans la fabrication de gilets pare-balles. Le Nomex est un matériau résistant à la chaleur utilisé dans les vêtements de lutte contre les incendies. Le nylon (PA) est aujourd'hui utilisé dans divers produits en plus des vêtements et des tissus. PA6 GF30 page pour en savoir plus sur le matériau PA6.
Pourquoi le nylon 6 (Pa6), le nylon 66 (Pa66) et le nylon 12 (Pa12) ne peuvent-ils pas être utilisés de manière interchangeable ?
Différents nylons sont utilisés pour différentes applications. Choisir la mauvaise qualité de nylon peut entraîner plusieurs problèmes. Voici ce que vous pouvez rencontrer :
- Sous-performance aux températures de service : Le Nylon 6 a des points de fusion et une résistance thermique qui varient de Nylon 66 et le nylon 12. Ces différences impliquent que la résistance à la chaleur de chaque matériau diffère considérablement lorsqu'il est testé dans des conditions d'utilisation réelles. L'utilisation d'un grade de nylon dont la stabilité thermique est insuffisante risque d'entraîner des ruptures et des contaminations qui affecteront la qualité de votre application.
- Usure prématurée : Le nylon choisi doit avoir une résistance et une flexibilité adéquates pour éviter toute défaillance dès les premières étapes de fonctionnement. L'utilisation d'une mauvaise qualité de nylon entraîne une défaillance des composants, un vice qui compromet la vie des utilisateurs finaux. De plus, certaines pannes nécessitent un processus de maintenance imprévu qui augmente les coûts et le temps perdu en production.
- Dépenses inutiles : Il faut choisir la bonne qualité pour la bonne application. Par exemple, opter pour un matériau en nylon plus cher alors qu'un matériau moins cher le fera peut facilement faire exploser les coûts du projet. Étant donné que le nylon 6, le nylon 66 et le nylon 12 présentent des avantages et des limites particuliers distincts, la compréhension des caractéristiques spécifiques peut aider à déterminer lequel de ces matériaux conviendra à votre projet. Cela peut vous faire économiser des milliers de dollars sur la refabrication, les réparations et les remplacements.
Par conséquent, un concepteur ou un transformateur doit comprendre et comparer les différentes propriétés et performances de chaque qualité de nylon pour obtenir les meilleurs résultats dans l'application du produit.
Différentes qualités de Nylin
Les composants en plastique des moteurs de voitures sont légèrement similaires aux nylons dans le sens de l'idée. Les polyamides, connus sous le nom de nylons, sont de plusieurs types. Ceux-ci comprennent :
- Nylon 6
- Nylon 6/6 (Nylon 66 ou Nylon 6,6)
- Nylon 6/9
- Nylon 6/10
- Nylon 6/12
- Nylon 4/6
- Nylon 11
- Nylon 12/12
Le système de dénomination est associé aux atomes de carbone des matériaux de base de chacune des structures. Par exemple, le nylon 6 est dérivé du caprolactame et comprend six atomes de carbone dans ses chaînes. Le nylon 6/6 provient de l'hexaméthylène diamine avec six atomes de carbone et de l'acide adipique avec six également.
En revanche, leurs propriétés sont variables. Elles ne sont pas aussi importantes que celles des aciers, mais les différences structurelles et les additifs peuvent avoir un impact significatif sur les performances. Il existe près de 90 types différents de Nylon 11, fournis par un seul fournisseur.
Le nylon dans les plastiques techniques
Les matériaux en nylon sont appréciés pour leur grande résistance, leur grande rigidité et leur résistance aux chocs ou leur ténacité. Ces caractéristiques en font des matériaux de prédilection pour les plastiques techniques. Parmi les plus connus, on trouve les engrenages, les grilles, les poignées de porte, les roues de deux-roues, les roulements et les pignons. Ces produits sont également utilisés dans les boîtiers d'outils électriques, les borniers et les rouleaux coulissants.
Cependant, le matériau peut présenter un inconvénient. En effet, il absorbe l'humidité, ce qui altère à la fois les propriétés et les dimensions du tissu. Ce problème est réduit en renforçant le nylon avec du verre, ce qui permet d'obtenir un matériau solide et résistant aux chocs. moulage par injection de nylon page pour en savoir plus sur cette matière plastique.
Les nylons résistants à la chaleur trouvent progressivement leur place dans des applications telles que le remplacement des métaux, des céramiques et d'autres polymères. Ils sont utilisés dans les moteurs automobiles et les industries pétrolières et gazières. Le nylon 6 et le nylon 6/6 sont généralement choisis en raison de leur prix relativement bas et de leur grande résistance à l'usure. Le nylon est-il sûr ? page pour en savoir plus sur le matériau nylon.
Caractéristiques du nylon 6/6
Formule chimique : [−NH−(CH2)6−NH−CO−(CH2)4−CO−]n
Le nylon 6/6 d'origine est généralement le moins cher. C'est pourquoi il est très populaire. Le nylon 6/6 est souvent utilisé en Allemagne pour des raisons historiques liées à l'approvisionnement. Le nylon 6/6 a une bonne résistance aux températures élevées et à l'humidité et est assez solide à tous les niveaux de température et d'humidité. Il offre également une résistance à l'abrasion et une faible perméabilité à l'essence et aux huiles.
De plus, le nylon 6/6 présente des conséquences négatives. Il absorbe rapidement l'humidité et cet effet réduit la résistance aux chocs et la ductilité lorsque le polymère est sec. Il est également très sensible aux UV et à la dégradation oxydative. Cependant, le nylon 6/6 présente une résistance inférieure aux acides faibles par rapport aux types tels que le nylon 6/10, 6/12, 11 ou 12. En outre, le nylon 6/6 est encore largement utilisé dans les composants électriques en raison des progrès réalisés en matière de résistance au feu. Il remplace également le métal dans les outils à main moulés sous pression.
Propriétés du Nylon 6
Formule chimique : [−NH−(CH2)5−CO−]n
Le nylon 6 présente plusieurs propriétés. Ces caractéristiques exceptionnelles le distinguent des autres qualités de nylon et des produits similaires du marché. Le nylon 6 présente une très bonne élasticité, accompagnée d'une résistance à la traction très élevée. Cela le rend encore plus précieux car il ne réagit ni avec les alcalis ni avec les acides.
De plus, le nylon 6 offre également une protection adéquate contre différents types d'abrasion. Son point de fusion est de 220 ℃. La température de transition vitreuse peut être ajustée à 48 ℃. Les filaments de nylon 6 ont une surface sans relief qui pourrait être comparée à celle du verre. Une autre propriété exceptionnelle de ce matériau est sa capacité à gonfler et à absorber jusqu'à 2,41 TP5T d'eau. Ces propriétés rendent le nylon 6 utile dans l'automobile, l'aérospatiale, les cosmétiques et les produits de consommation.
Applications du Nylon 6
Le nylon 6 est largement utilisé dans les cas où le matériau doit avoir une résistance élevée, une résistance aux chocs et une résistance à l'usure. Sa polyvalence le rend adapté pour :
- Brins : fibres
- Nettoyage : Poils de brosse à dents
- Strumming : cordes et médiators pour guitare
- Mécanisme : Engrenages
- Serrure : Loquets de panneau
- Blindage : Isolation des circuits
- Coque : Boîtier d'outil électrique
- Encart : Implants médicaux
- Couverture : Films, emballages et conditionnements
Avantages du Nylon 6
Plusieurs avantages font du nylon 6 un excellent choix pour des utilisations spécifiques :
- Il offre une très grande rigidité et une bonne résistance à l'abrasion.
- Le nylon 6 convient aux opérations de moulage par injection.
- Ce matériau est particulièrement performant dans les applications où une résistance aux chocs est requise.
- Il est flexible pour reprendre sa forme initiale après avoir été déformé.
- Le nylon 6 possède de bonnes propriétés de teinture et la capacité de conserver ces couleurs.
Inconvénients du Nylon 6
Malgré ses avantages, le nylon 6 présente quelques inconvénients :
- Son point de fusion est bas par rapport aux autres matériaux, soit 220 ℃.
- En raison de sa propriété hygroscopique, il a tendance à absorber l’humidité de l’air et de l’atmosphère environnante.
- Les températures élevées et la lumière réduisent sa résistance et sa structure ; il n'est donc pas adapté à une utilisation dans de telles conditions.
- Le nylon 6 n'est pas immunisé contre les rayons UV et, par conséquent, des caractéristiques telles que la couleur et la résistance sont connues pour se dégrader lorsque le matériau est exposé au soleil.
Comparaison entre le Nylon 6 et le Nylon 6/6
Chimiquement, le Nylon 6/6 a une meilleure résistance au chlorure de calcium ainsi que de meilleures propriétés de résistance aux intempéries. De plus, il a un HDT plus élevé que le Nylon 6. Cependant, il a été prouvé que tous les nylons sont affectés par la dégradation lorsqu'ils entrent en contact avec l'essence éthanol 15%.
Lors de la sélection du matériau en nylon, il existe des outils de sélection de matériaux tels que UL Prospector qui peuvent être utilisés pour répondre aux propriétés de l'application prévue. D'autres choix connexes tels que les acétals et les polyesters thermoplastiques doivent être pris en compte lors du choix.
Nylon 12 (PA 12) : un matériau performant doté d'une structure unique
[−NH−(CH2)11−CO−]n
Le nylon 12 (PA 12) est le matériau le plus couramment utilisé dans les procédés d'impression SLS et Multi Jet Fusion. Il s'agit d'un polyamide aliphatique qui présente une structure ouverte avec un squelette en carbone aliphatique contenant exactement 12 carbones dans son squelette polymère. Le PA 12 présente une résistance élevée aux produits chimiques, au sel et à l'huile selon les spécifications du tableau ci-dessous. Il a un point de fusion inférieur d'environ 180 °C (356 °F) mais reste un matériau très utile.
Comme le PA 11, il a moins tendance à absorber l'humidité, ce qui le rend stable dans différents climats. Le PA 12 est proposé en noir et blanc et l'ajout de charges de verre et de minéraux améliore les caractéristiques mécaniques et thermiques. Il est largement utilisé dans les boîtiers d'impression, les fixations, les cathéters et les systèmes de carburant des automobiles.
Le PA 12 est également biocompatible et permet de fabriquer des composants médicaux adaptés. Outre son utilisation médicale, il est utilisé dans les emballages cosmétiques, les connexions électriques et de nombreux autres produits industriels.
Tableau pour Nylon 6/6 vs Nylon 6 vs Nylon 12 :
| Propriété | Nylon 6 | Nylon 66 | Nylon 12 |
| Résistance aux hydrocarbures | Modéré | Supérieur | Excellent |
| Rétrécissement du moule | Rétrécissement inférieur | Rétrécissement plus élevé | Rétrécissement minimal |
| Résistance aux chocs | Supérieur | Modéré | Haut |
| Facilité de coloration | Couleur brillante | Moins accrocheur | Modéré |
| Vitesse d'absorption de l'eau | Haut | Modéré | Faible |
| Potentiel de recyclabilité | Supérieur | Modéré | Haut |
| Mobilité moléculaire | Haut | Inférieur | Modéré |
| Récupération élastique | Supérieur | Modéré | Haut |
| Affinité des colorants | Supérieur | Modéré | Haut |
| Cristallinité | Plus | Moins | Moins |
| Température de déflexion thermique | 180°C - 220°C | 250°C - 265°C | ~ 180°C |
| Point de fusion | 215°C - 220°C | 250°C - 265°C | 175°C - 180°C |
| Résistance aux acides chimiques | Modéré | Supérieur | Excellent |
| Rigidité | Modéré | Supérieur | Flexible |
| Solidité des couleurs | Supérieur | Modéré | Haut |
| Résistance à la température | Haut | Supérieur | Modéré |
| Capacité de nettoyage | Modéré | Supérieur | Excellent |
| Module d'élasticité | Supérieur | Modéré | Haut |
| Structure interne | Moins compact | Plus compact | Moins compact |
| Formation de polymérisation | Anneau ouvert (caprolactame) | Condensation (Hexaméthylènediamine + Acide adipique) | Condensation (Laurolactame) |
| Récupération d'humidité | 4% - 4.5% | 4% - 4.5% | ~ 0.4% |
| Exigences relatives aux monomères | 1 (Caprolactame) | 2 (Hexaméthylènediamine + acide adipique) | 1 (Laurolactame) |
| Densité | 1,2 g/ml | 1,15 g/ml | 1,01 g/ml |
| Degré de polymérisation | ~200 | 60 - 80 | ~100 |
Nylons et résistance aux UV
Les nylons sont également très sensibles aux rayons ultraviolets (UV). Leur suspension expose leur structure à la dégradation au fil du temps. L'utilisation de stabilisants dans les formulations de nylon augmente leur capacité à résister à la dégradation par les UV. Le nylon 6/6 est particulièrement vulnérable à ces rayons tandis que le nylon 6 présente des risques potentiels de dégradation s'il n'est pas renforcé par des additifs appropriés.
La lumière UV excite certains électrons dans les liaisons chimiques qui forment les polymères de nylon. Cette interaction cible les électrons pi et brise la double liaison et les systèmes aromatiques, offerts par la tutelle de Bowe. Par exemple, le nylon 6 est connu pour avoir une bonne résistance aux UV au niveau de sa liaison amide et est donc susceptible de se dégrader. Par exemple, les polymères de polyéthylène qui n'ont pas d'électrons pi sont plus résistants aux rayons UV que les autres polymères.
Tous les matériaux se dégradent en raison de l'exposition aux UV, pas seulement le nylon. Néanmoins, lorsque des stabilisateurs sont incorporés, le nylon peut être utilisé dans des applications caractérisées par une utilisation en extérieur. Par exemple, les mini-rivets à pression fabriqués en nylon 6/6 sont adaptés à une utilisation en extérieur. Ces rivets sont classés ignifuges UL94 V-2 pour leur résistance au feu et leur fonctionnalité dans divers environnements.
Pour optimiser les performances des produits en nylon, ceux-ci sont généralement exposés au soleil et sont soumis à des stabilisateurs UV. Ces additifs aident à absorber ou à réfléchir les rayons ultraviolets qui sont nocifs pour les pièces en nylon, augmentant ainsi la durée de vie des pièces en nylon. Le choix de ces stabilisateurs est donc fait de manière à offrir les meilleures performances tout en n'affectant pas les propriétés mécaniques.
Pour résumer, le nylon est intrinsèquement sensible à l'action des UV, mais des améliorations avec des stabilisateurs sont possibles. La connaissance de l'effet de la lumière UV sur le nylon peut aider à éviter de choisir le mauvais matériau pour les applications qui seront exposées à l'environnement extérieur. Parfois, pour augmenter la résistance, nous ajouterons de la fibre de verre au nylon pour le fixer ensemble afin de fabriquer des pièces moulées en nylon, celles que nous appelons moulage par injection de nylon chargé de verre parties.
Analyse des performances du nylon 6, du nylon 66 et du nylon 12
Le nylon 6 présente une très grande résistance à l'humidité. Il présente une résistance élevée aux chocs et à la fatigue par flexion. Le nylon 6 nécessite des températures de traitement plus basses que le nylon 66. De plus, sa nature amorphe signifie également que ses moules ont moins de rétrécissement que leurs homologues cristallins. Cependant, il est également possible d'obtenir des qualités de nylon 6 entièrement transparentes pour des utilisations particulières. Cependant, ce nylon gonfle et absorbe l'humidité à des taux plus élevés, ce qui le rend dimensionnellement instable. Certains de ces défis peuvent être surmontés en alliant le polymère avec du polyéthylène basse densité. Certaines des utilisations du nylon 6 sont par exemple les sièges de stade et les bas. D'autres utilisations incluent les grilles de radiateur et les fils industriels. En outre, les fibres de brosse à dents et les protections de machines sont également produites à partir de nylon 6.
De tous les types de nylon, le nylon 66 est réputé pour être le plus couramment utilisé. Il possède une résistance élevée dans une gamme de températures. Ce type démontre une résistance élevée à l'abrasion et une faible perméabilité. Ce matériau est très résistant aux huiles minérales et aux réfrigérants. La résistance chimique au chlorure de calcium saturé est également un avantage. De plus, il présente également de bonnes caractéristiques de résistance aux intempéries dans ce nylon. Le plus souvent, le nylon 66 rivalise avec les métaux dans les corps et les cadres d'outils moulés sous pression. Ce nylon peut également être utilisé dans des conditions humides. Cependant, la résistance aux chocs est faible, tout comme la ductilité. Certaines des utilisations sont les roulements à friction, les câbles de pneus et les airbags automobiles.
Le nylon 12 présente des avantages différents par rapport aux autres matériaux. Il présente une bonne résistance chimique dans cette application, améliorant ainsi la durée de vie du matériau. Les taux d'absorption d'humidité sont également relativement faibles, ce qui le rend dimensionnellement stable. Le nylon 12 est utilisé dans l'impression 3D et les pièces automobiles. De plus, ce nylon est utilisé dans les tubes flexibles et les composants médicaux. Pour ces raisons, le nylon 12 est devenu un matériau polyvalent pouvant être utilisé dans de nombreuses industries. Cependant, le nylon 12 présente des avantages différents par rapport au nylon 6 et au nylon 66 en fonction de l'application requise.
Comparaison des applications du nylon 6, du nylon 66 et du nylon 12
Cet article se concentre sur l'application de deux types de nylons, le nylon 6 et le nylon 66. Les caractéristiques de ces nylons ont un grand impact sur leurs applications dans plusieurs industries.
Le nylon 6 a un point de fusion plus bas et une bonne aptitude au traitement. Il est donc adapté à la fabrication de textiles légers et d'autres pièces industrielles. Le nylon 6 fabriqué par moulage par injection de nylon est largement utilisé. Ce matériau convient au moulage de différentes pièces telles que les garnitures intérieures d'automobiles, les pièces d'appareils électroménagers et les articles de sport.
Le Nylon 6 présente également l'avantage d'être élastique et de résister à l'usure. Ces caractéristiques le rendent adapté aux textiles tels que les chaussettes et les vêtements de sport.
D'autre part, le Nylon 66 est apprécié pour son point de fusion plus élevé ainsi que pour ses propriétés mécaniques améliorées. Cela le rend plus adapté à une utilisation dans des systèmes où des températures et des propriétés mécaniques intenses sont nécessaires.
Dans les procédés de moulage par injection de nylon, le nylon 66 est privilégié pour la fabrication de produits résistants à l'usure. Parmi les applications possibles figurent les plastiques techniques, les composants de moteurs automobiles et les gadgets électroniques.
De plus, la stabilité à haute température du Nylon 66 le rend adapté aux applications dans les secteurs de l'automobile et de l'aérospatiale. Cela implique que sa résistance dans de telles conditions le rend encore plus précieux dans les applications qui doivent répondre à des normes élevées.
Le nylon 12 complète ces matériaux avec les caractéristiques suivantes. Connu pour sa résistance aux produits chimiques, le nylon 12 trouve des applications dans des applications autonomes telles que les réservoirs de carburant, les applications médicales, etc. Un autre avantage est qu'il peut rester dimensionnellement stable dans différents climats, ce qui sera utile dans différents domaines.
Ainsi, chaque type de nylon présente des avantages uniques qui s'adaptent aux différents besoins du marché. Le type de nylon à utiliser dépend de l'application prévue et des conditions dans lesquelles le matériau sera utilisé.
Autres qualités de nylon courantes
Différentes qualités de nylon sont produites et chacune d'entre elles est utilisée pour un usage particulier. Le nylon 610 et le nylon 612 ont une très faible absorption d'humidité et sont donc utilisés pour l'isolation électrique. Ils ont des caractéristiques plus avantageuses, mais ils sont plus coûteux par rapport aux matériaux conventionnels. Caractérisé par une faible absorption d'humidité, le nylon 610 a une température de transition vitreuse relativement basse pour les applications sensibles.
Cependant, en raison de ses caractéristiques flexibles, le nylon 612 remplace progressivement le nylon 610. Ce changement est principalement dû au fait que le prix du nylon 612 est inférieur à celui du nylon 6 et du nylon 66. Sa résistance supérieure à la chaleur augmente sa demande et il est largement utilisé dans la plupart des industries.
En raison de leurs propriétés, le Nylon 612 est généralement connu pour être légèrement inférieur au Nylon 6 et au Nylon 66. Il présente une capacité améliorée à résister au fluage dans les environnements humides, ce qui augmente son applicabilité.
Les deux types de nylon sont le nylon 11 et le nylon 12, ce dernier ayant le taux d'absorption d'humidité le plus faible parmi tous les types de nylon non chargés. Ces nylons présentent une stabilité dimensionnelle améliorée et présentent également une résistance aux chocs et à la flexion supérieure à celle des nylons 6, 66, 610 et 612. Cependant, ils sont chers, plus fragiles et ont une température de service maximale inférieure à celle de leurs homologues travaillés à froid.
En général, le Nylon 11 et le Nylon 12 présentent certains avantages par rapport aux autres membres de la famille du nylon, notamment parce qu'ils présentent des performances exceptionnelles en termes de résistance aux intempéries. Cependant, ils sont menacés par de nouveaux nylons ultra-résistants développés pour de meilleures performances.
Un autre est le Nylon 1212 qui est supérieur au Nylon 6 et au Nylon 66 et plus économique que le Nylon 11 ou le Nylon 12. Il est utilisé dans de nombreux domaines en raison de ses performances équilibrées et de ses prix raisonnables.
À haute température, le nylon 46 présente une résistance élevée aux chocs ainsi que des niveaux modérés de taux de fluage. De plus, il présente un module plus élevé et une meilleure résistance à la fatigue que le nylon 66. Cependant, sa fenêtre de traitement est plus petite que celles du nylon 6T et du nylon 11, ce qui peut affecter son utilisation dans certains environnements de traitement.
Ces qualités de nylon présentent donc des caractéristiques uniques qui les qualifient pour diverses utilisations dans l'industrie. L'analyse de chaque matériau montre que les forces, les faiblesses, les opportunités et les menaces sont le résultat de la formulation et de l'application du matériau.
Conclusion
L'utilisation du nylon 6, du nylon 66 et du nylon 12 dépend de l'application spécifique dont on a besoin. Il présente une bonne flexibilité et une bonne résistance aux chocs et convient donc à la fabrication de composants légers. Le nylon 66 a plus de résistance et de stabilité à la chaleur, et le nylon 6 fonctionne bien dans les applications sous contrainte. Le nylon 12 est actuellement utilisé dans les applications extérieures en raison de sa faible absorption d'humidité et de son excellente résistance aux intempéries, mais il est légèrement cher.
Comprendre les propriétés de chacun nylon grade vous aidera à sélectionner le bon matériau qui fournira les performances dont vous avez besoin ainsi que le coût souhaité. Cela se traduit par des résultats plus durables et plus efficaces dans l'application.