Matériaux plastiques résistants à l'usure: additifs, mécanismes et solutions DEYU

Réponse courte

Les matières plastiques résistantes à l'usure sont généralement développées en combinant une résine de base appropriée avec un ou plusieurs additifs résistants à l'usure. Les additifs courants incluent le PTFE, le silicone, le MoS2, le graphite, la fibre aramide, la fibre de carbone, la fibre de verre, le UHMWPE, les lubrifiants internes, les cires, les charges céramiques et les charges minérales.

Chaque additif a une fonction différente. PTFE réduit principalement la friction et améliore l'autolubrification. MoS2 améliore la lubrification limite et la résistance à l'usure. Le graphite fournit une lubrification solide et peut également supporter la conductivité. La fibre aramide contribue à former un réseau de fibres résistant à l'usure. La fibre de carbone améliore la rigidité, la stabilité dimensionnelle et les performances conductrices et résistantes à l'usure. Les systèmes UHMWPE et silicone améliorent le glissement à faible friction et réduisent le bruit.

Un matériau résistant à l’usure ne peut être obtenu en ajoutant un seul additif d’usure universel. Il doit être conçu en fonction de la résine, de la charge, de la vitesse, du matériau d'accouplement, de la température, des conditions de lubrification, des exigences en matière de bruit, de la tolérance dimensionnelle et de l'environnement de service. Yuyao Deyu DEYU Plastics fournit DGK-POM TF90M PTFE résistant à l'usure POM🔍 et DGK-PA6 G25MS MoS2 renforcé résistant à l'usure PA6🔍, avec des composés résistants à l'usure DGK personnalisés basés sur POM, PA6, PA66, PPS, PEEK, PP, PC / ABS, TPU et d'autres systèmes.

Introduction: la résistance à l'usure n'est pas seulement une question de dureté

De nombreux clients pensent qu’un plastique résistant à l’usure doit simplement être plus dur ou plus résistant. En réalité, la résistance à l’usure est une propriété du système. Cela dépend du coefficient de frottement, de la température de surface, de la charge, de la vitesse de glissement, du matériau d'accouplement, de la pression de contact, des conditions de lubrification, de la rugosité de la surface, de la dispersion des charges, de la structure de la pièce et de la stabilité à long terme.

Un matériau plastique peut avoir une dureté élevée mais une faible résistance à l'usure. Un matériau plus souple peut avoir un bon glissement à faible friction dans une application spécifique. Un matériau renforcé de fibres peut résister à la déformation mais endommager la surface de contact. Un matériau autolubrifiant peut réduire le bruit et la friction mais perdre en rigidité si l'additif est excessif.

Le développement de plastiques résistants à l’usure doit donc répondre à plusieurs questions:

• Quelle est la résine de base?
• La pièce glisse, tourne, roule ou frotte?
• Quel est le matériau de raccordement: métal, plastique, caoutchouc, céramique ou revêtement?
• L’environnement est-il sec, lubrifié, poussiéreux, humide, chaud ou froid?
• Un faible frottement est-il plus important ou une résistance à l'usure portante?
• La pièce nécessite-t-elle un faible bruit, une rigidité, une conductivité ou une stabilité dimensionnelle élevée?

Ce n’est qu’une fois ces questions claires que l’additif résistant à l’usure approprié pourra être sélectionné.

1. PTFE: faible friction et autolubrification

PTFE est l'un des additifs les plus courants pour les plastiques résistants à l'usure. Il présente un coefficient de friction extrêmement faible et un excellent comportement autolubrifiant.

PTFE peut réduire le coefficient de frottement, améliorer l'autolubrification, réduire le broutage, réduire le bruit de glissement, réduire la génération de chaleur pendant le mouvement, améliorer la résistance à l'usure lors du glissement à sec et protéger la surface de contact dans des applications sélectionnées.

PTFE est couramment utilisé dans les systèmes POM / PTFE, PA / PTFE, PC / PTFE, PPS / PTFE, PEEK / PTFE, PP / PTFE et certains systèmes flexibles TPU / PTFE. Les applications typiques incluent les engrenages, les curseurs, les bagues, les rouleaux, les rails de guidage, les pièces de vannes, les boîtiers mobiles, les pièces coulissantes à faible bruit et les composants mécaniques de précision.

PTFE n’est pas toujours meilleur avec un contenu plus élevé. Une quantité excessive de PTFE peut réduire la résistance à la traction, la résistance aux chocs, la résistance de la ligne de soudure, la qualité de la surface, la stabilité du moulage et la résistance dimensionnelle. Par exemple, le POM associé au PTFE convient aux engrenages, curseurs et bagues à faible friction, mais le contenu du PTFE doit être équilibré avec les exigences de résistance et de moulage.

DEYU utilise PTFE lorsque le client a besoin d'un faible frottement, d'un faible bruit, d'une autolubrification et d'un glissement plus fluide. Les séries DGK-POM / PTFE et DGK-PA / PTFE peuvent être personnalisées en fonction du frottement, du taux d'usure, de la résistance, de la couleur et du processus de moulage.

2. MoS2: lubrification des limites et résistance à l'usure des charges

Le bisulfure de molybdène, ou MoS2, est un lubrifiant solide en couches. Sa structure en couches contribue à réduire la résistance au cisaillement entre les surfaces de glissement.

Le MoS2 peut réduire la friction sous lubrification limite, améliorer la résistance à l'usure sous charge, réduire l'usure de l'adhésif, améliorer la stabilité au glissement, prendre en charge les applications de glissement métal-plastique et réduire la chaleur de friction dans des conditions sélectionnées.

Le MoS2 est couramment utilisé dans les PA6 / MoS2, PA66 / MoS2, POM / MoS2, PPS / MoS2, PEEK / MoS2 et d'autres plastiques techniques nécessitant des performances d'usure portantes. Les applications typiques incluent les curseurs, les bagues, les blocs de guidage, les engrenages, les cages de roulements, les supports mécaniques, les patins d'usure et les pièces mobiles industrielles.

MoS2 doit être bien dispersé. Si la teneur est trop élevée ou si la dispersion est mauvaise, cela peut entraîner une résistance aux chocs plus faible, des lignes de soudure plus faibles, une couleur noire ou foncée, des défauts de surface, un mauvais équilibre mécanique et une instabilité de traitement. MoS2 est plus adapté lorsque la pièce nécessite un glissement stable sous charge, en particulier dans les systèmes PA et POM.

DEYU utilise MoS2 lorsque le client a besoin d'une résistance à l'usure portante, d'un glissement stable et d'une chaleur de friction plus faible. Les matériaux DGK-PA6 / MoS2 et DGK-PA66 / MoS2 peuvent être développés pour les curseurs industriels, les blocs de guidage et les composants en nylon résistant à l'usure.

3. Graphite: lubrification solide et résistance à l’usure conductrice

Le graphite est un autre lubrifiant solide en couches. Il peut réduire la friction et, dans certains systèmes, également favoriser la conductivité électrique ou thermique.

Le graphite peut améliorer le comportement de glissement à sec, supporter la résistance à l'usure sous charge modérée, assurer la stabilité des couleurs foncées, répondre aux exigences de conductivité ou de contrôle statique et améliorer la dissipation thermique dans les systèmes sélectionnés.

Le graphite peut être utilisé dans les systèmes POM / graphite, PA / graphite, PPS / graphite, PEEK / graphite, PTFE / graphite et les composés hybrides résistants à l'usure à base de carbone. Il est utile pour les roulements, les blocs coulissants, les joints, les pièces mobiles industrielles, les composants conducteurs résistants à l'usure et certaines pièces coulissantes à haute température.

Le graphite rend généralement le matériau noir ou gris foncé. Une charge élevée peut réduire la ténacité, affecter la qualité de la surface et modifier le comportement de traitement. DEYU utilise principalement du graphite dans des matériaux noirs ou foncés résistants à l'usure, en particulier là où la lubrification solide et la conductivité sont toutes deux utiles.

4. Lubrifiants au silicone et à base de silicone

Les additifs à base de silicone sont souvent utilisés pour améliorer le glissement des surfaces, réduire la friction et réduire le bruit des pièces en plastique en mouvement.

Le silicone peut améliorer le pouvoir lubrifiant de la surface, réduire le bruit de grincement, réduire le coefficient de frottement, améliorer le démoulage, améliorer la sensation de glissement et réduire le broutage dans certaines applications.

Il peut être utilisé dans PP, ABS, PC / ABS, PA, POM, TPU, TPE et d'autres pièces d'apparence ou à faible bruit. Les applications typiques incluent les pièces coulissantes intérieures d'automobiles, les boutons, les interrupteurs, les clips, les charnières, les boîtiers à faible bruit et les pièces mobiles de produits de consommation.

Le silicone doit être sélectionné avec soin car il peut affecter l'aptitude à la peinture, l'impression, le collage, l'apparence de la surface, le comportement de migration et la stabilité à long terme. Pour les pièces d’apparence, le type de silicone et le dosage doivent être soigneusement contrôlés.

5. Fibre d'aramide: résistance à l'usure et protection de surface haut de gamme

La fibre aramide est une fibre haute performance utilisée dans les composés résistants à l'usure. Ceci est particulièrement utile lorsque le matériau doit résister à l’usure sans endommager excessivement la surface de contact.

La fibre d'aramide peut améliorer la résistance à l'usure à long terme, former un réseau d'usure renforcé par des fibres, réduire la perte de matériau lors du glissement, mieux protéger la surface de contact que certaines charges dures et améliorer la stabilité à l'usure lors de mouvements répétés.

La fibre aramide peut être utilisée dans les systèmes PA66 / aramide, PA6 / aramide, POM / aramide, PPS / aramide, PEEK / aramide et hybrides avec PTFE, MoS2 ou silicone. Les applications typiques incluent les engrenages, les curseurs, les bagues, les rails de guidage, les plaques d'usure, les pièces mobiles industrielles, les composants mécaniques automobiles et les pièces de précision à faible usure.

La fibre aramide nécessite une bonne dispersion et compatibilité. Une mauvaise dispersion peut provoquer des amas de fibres, des défauts de surface et des propriétés mécaniques instables. DEYU peut combiner la fibre aramide avec PTFE, MoS2 ou d'autres systèmes lubrifiants pour équilibrer la résistance à l'usure, la friction et les performances mécaniques.

6. Fibre de carbone: rigidité, stabilité et résistance à l’usure conductrice

La fibre de carbone n'est pas seulement un additif de renforcement. Dans les plastiques résistants à l’usure, il peut améliorer la rigidité, la stabilité dimensionnelle, le comportement thermique et parfois la conductivité.

La fibre de carbone peut augmenter la rigidité, réduire la déformation sous charge, améliorer la stabilité dimensionnelle, réduire le retrait, soutenir les performances conductrices ou ESD, améliorer la résistance à la déformation thermique et améliorer la stabilité à l'usure des pièces coulissantes structurelles.

La fibre de carbone est couramment utilisée dans les modèles PA66 / CF, PA6 / CF, POM / CF, PPS / CF, PPA / CF, PEEK / CF ​​et PC / ABS / CF. Les applications incluent des curseurs structurels, des pièces conductrices résistantes à l'usure, des supports de précision, des engrenages, des pièces mécaniques industrielles, des composants fonctionnels automobiles et des pièces mobiles à haute rigidité.

La fibre de carbone peut également créer des risques: une fragilité plus élevée, une résistance aux chocs plus faible, une surface plus rugueuse, une usure plus élevée du moule, une abrasion contre la surface de contact, un retrait anisotrope et un coût plus élevé. Il convient lorsque la pièce nécessite une résistance à l'usure ainsi qu'une rigidité ou une conductivité, mais elle doit être soigneusement équilibrée.

7. Fibre de verre: résistance et rigidité, mais pas toujours faible usure

La fibre de verre est largement utilisée pour améliorer la résistance, la rigidité et la résistance à la chaleur. Il peut améliorer la durabilité structurelle, mais il ne s’agit pas toujours d’un pur additif résistant à l’usure.

La fibre de verre peut augmenter la résistance, la rigidité, la résistance à la déformation thermique, la stabilité dimensionnelle et la résistance à la déformation sous charge. Il est couramment utilisé dans PA6 / GF, PA66 / GF, PBT / GF, PPS / GF, PP / GF et PC / GF.

Dans les applications coulissantes, la fibre de verre peut être abrasive et endommager la surface de contact si la formulation n'est pas équilibrée. Les risques possibles incluent une friction plus élevée, une usure des surfaces de contact, une exposition des fibres, un mauvais lissé de la surface, une faiblesse des lignes de soudure et un retrait anisotrope.

DEYU utilise la fibre de verre lorsque la résistance structurelle est nécessaire. Pour les pièces coulissantes, la fibre de verre est souvent associée à de la fibre PTFE, du silicone, du MoS2 ou de l'aramide pour équilibrer résistance et friction.

8. Additifs lubrifiants à base de UHMWPE et PE

Le polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé, ou UHMWPE, est souvent utilisé comme additif lubrifiant et réducteur d'usure.

UHMWPE peut réduire la friction, améliorer les performances de glissement, réduire l'usure de la surface, améliorer la résistance aux rayures dans les systèmes sélectionnés, réduire le bruit et améliorer le comportement de glissement à sec. Il peut être utilisé dans PP, PA, POM, ABS, PC / ABS, TPU, TPE et d'autres pièces coulissantes ou d'apparence.

La compatibilité doit être contrôlée. Une mauvaise dispersion peut provoquer des défauts de surface, une séparation de phases ou des propriétés mécaniques instables. DEYU utilise des systèmes de lubrification basés sur UHMWPE ou PE lorsqu'un glissement plus fluide, un bruit plus faible et une amélioration modérée de l'usure sont nécessaires sans utiliser de lubrifiants solides lourds.

9. Cires, lubrifiants et auxiliaires technologiques

Les cires et les lubrifiants internes sont souvent utilisés pour améliorer le traitement et le glissement des surfaces. Ils peuvent améliorer la fluidité, réduire la friction, améliorer le démoulage, améliorer le glissement de la surface, réduire le couple de traitement et améliorer la dispersion des charges.

Cependant, les lubrifiants peuvent migrer, réduire l'adhérence, affecter l'impression ou la peinture et affaiblir les propriétés mécaniques s'ils sont ajoutés de manière excessive. Il s'agit généralement d'additifs auxiliaires et non de la principale solution de résistance à l'usure pour les applications à forte charge.

10. Charges céramiques et minérales

Les poudres céramiques, les charges minérales, le talc, le carbonate de calcium et d'autres charges inorganiques peuvent améliorer la dureté, la stabilité dimensionnelle et le rapport coût-efficacité des systèmes sélectionnés.

Ils peuvent augmenter la dureté, améliorer la stabilité dimensionnelle, réduire le retrait, améliorer la résistance à la chaleur et réduire les coûts dans certains systèmes. Mais les charges minérales et céramiques peuvent augmenter la fragilité et la friction. Ils peuvent également endommager les surfaces de contact en glissant. Par conséquent, ils ne conviennent pas toujours aux pièces coulissantes de précision, à moins qu’ils ne soient combinés avec des additifs lubrifiants.

11. Comparaison additive

Type d'additif	Fonction principale	Avantages	Risques	Applications appropriées
PTFE	Faible friction, autolubrification	Excellent glissement, faible bruit	Trop réduit la force	Engrenages, curseurs, bagues
MoS2	Lubrification des limites	Bon sous charge	Couleur foncée, risque de dispersion	PA / POM curseurs, blocs de guidage
Graphite	Lubrification solide, conductivité	Usure plus potentiel conducteur	Couleur foncée, perte de ténacité	Roulements, pièces coulissantes conductrices
Silicone	Glissement de surface, faible bruit	Glissement en douceur, réduction du bruit	Problèmes de migration, de peinture	Pièces intérieures, boutons, clips
Fibre d'aramide	Résistance à l'usure haut de gamme	Réseau d'usure, protection des surfaces de contact	Défi de dispersion	PA / POM pièces à forte usure
Fibre de carbone	Rigidité, conductivité, stabilité	Haute rigidité, contrôle dimensionnel	Fragilité, surface rugueuse	Pièces d'usure structurelles conductrices
Fibre de verre	Force, rigidité	Support structurel élevé	Peut abraser la surface de contact	Pièces porteuses
UHMWPE	Lubrification, glissement en douceur	Faible friction, réduction du bruit	Risque de compatibilité	Pièces coulissantes et consommateurs

12. Comment choisir le bon additif résistant à l'usure

Si un faible frottement est l'objectif principal, le PTFE, le silicone, le UHMWPE ou le graphite peuvent être envisagés. Les matériaux appropriés incluent POM / PTFE, PA / PTFE, PP / silicone, TPU / UHMWPE et PPS / PTFE.

Si la résistance à l'usure sous charge est l'objectif principal, MoS2, fibre d'aramide, fibre de carbone, fibre de verre plus lubrifiant ou PTFE plus fibre de renforcement peuvent être plus appropriés. Les matériaux appropriés incluent PA66 / aramide, PA6 / MoS2, POM / PTFE, PPS / CF / PTFE et PEEK / CF / PTFE.

Si le faible bruit est l'objectif principal, les systèmes PTFE, silicone, UHMWPE et certains systèmes de cire sont des options courantes. Les matériaux appropriés incluent POM / PTFE, PA / PTFE, ABS / silicone, PP / silicone et TPE / UHMWPE.

Si la conductivité et la résistance à l'usure sont toutes deux requises, de la fibre de carbone, du graphite, des systèmes de carbone conducteur, PTFE plus un réseau conducteur ou de la fibre de carbone plus un système de lubrification peuvent être utilisés.

Si la protection de la surface de contact est importante, PTFE, la fibre aramide, le silicone et le UHMWPE sont généralement des directions plus sûres. Les charges dures telles que la fibre de verre et la poudre céramique doivent être utilisées avec précaution car elles peuvent augmenter l'usure de la surface opposée.

13. Plate-forme matérielle résistante à l'usure DEYU DGK

Yuyao Deyu DEYU Plastics fournit des solutions personnalisées de composés résistants à l'usure DGK.

DEYU peut prendre en charge:

• DGK-POM / PTFE série à faible friction
• Série résistante à l'usure DGK-POM aramid
• Série résistante à l'usure conductrice en fibre de carbone DGK-POM
• Série résistante à l'usure DGK-PA6 / MoS2
• Série DGK-PA66 aramid haute résistance à l'usure
• Série DGK-PA66 / PTFE autolubrifiante
• Série résistante à l'usure en fibre de carbone DGK-PA66
• Série résistante à l'usure à haute température DGK-PPS / PTFE
• Série DGK-PEEK / CF / PTFE haute performance et résistante à l'usure
• Série DGK-PP silicone à faible friction
• DGK-TPU série résistante à l'usure à faible friction

DEYU peut ajuster la résine de base, la teneur en PTFE, la teneur en MoS2, la teneur en fibres d'aramide, la teneur en fibres de carbone, le système de silicone, le système UHMWPE, la teneur en graphite, la teneur en fibres de verre, la direction de frottement, le taux d'usure, la résistance mécanique, la résistance aux chocs, l'apparence de surface, la fluidité du moulage, la tolérance des pièces, la couleur et le coût.

Pour développer un matériau approprié, DEYU recommande aux clients de fournir la résine de base ou le matériau actuel, l'application de la pièce, le matériau d'accouplement, la charge, la vitesse de glissement, la température, l'état sec ou lubrifié, les exigences en matière de bruit, le mode de défaillance par usure, le problème de matériau actuel, la durée de vie cible, le dessin ou l'échantillon de la pièce, la méthode de test et si la conductivité, l'ignifugation ou la couleur sont requis.

Conclusion

Les additifs courants résistants à l'usure pour les plastiques comprennent le PTFE, le MoS2, le graphite, le silicone, la fibre aramide, la fibre de carbone, la fibre de verre, le UHMWPE, les cires, les lubrifiants, les charges céramiques et les charges minérales. Chaque additif résout un problème différent.

PTFE convient aux faibles frottements et à l'autolubrification. MoS2 convient à la lubrification limite et au glissement sous charge. Le graphite est utile pour la lubrification solide et les systèmes conducteurs résistants à l'usure. Le silicone et le UHMWPE conviennent pour un glissement en douceur et un faible bruit. La fibre d'aramide est précieuse pour une résistance à l'usure haut de gamme et une protection des surfaces de contact. La fibre de carbone convient aux applications de rigidité, de stabilité dimensionnelle et de résistance à l'usure conductrice. La fibre de verre améliore la résistance mais doit être soigneusement équilibrée dans les systèmes coulissants.

Une solution plastique mature et résistante à l’usure ne doit pas reposer sur un seul additif. Il doit équilibrer le frottement, le taux d'usure, la résistance, la ténacité, la protection de la surface de contact, la stabilité du moulage, le coût et les conditions de service réelles. Pour les engrenages, les curseurs, les bagues, les rouleaux, les rails de guidage, les roulements, les joints et les pièces mobiles industrielles, DEYU peut prendre en charge le développement de formulations, les essais en petits lots et la validation de pièces réelles.