PLASTIQUES ET COMPOSITES DANS LES VEHICULES RENAULT
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COMPÉTITION PLASTIQUE-MÉTAL DANS L'INDUSTRIE AUTOMOBILE
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RÉSUMÉ

Dans l'industrie automobile, comme dans toutes les industries fabriquant des biens de consommation, ce sont les prix de revient qui, à caractéristiques recherchées égales, guident le choix des matériaux.
Les caractéristiques recherchées peuvent être mécaniques, thermiques, électriques, phoniques, de tenue au vieillissement dans un milieu donné, d'aspect, etc...

La baisse de prix de certaines matières premières, la mise au point de nouveaux produits, le perfectionnement des machines et des procédés de mise en oeuvre, favorisent depuis quelques années, le développement des pièces en plastique dans l'automobile.
Les possibilités d'obtenir en un seul moulage des pièces réalisées par un assemblage d'éléments en tôle d'acier, de colorer les pièces dans la masse, de répondre aux nouvelles normes de sécurité, de se plier aux exigences du style, sont également des avantages en faveur du plastique.
Par contre, les prix matières encore élevés, le manque de rigidité, la mauvaise tenue à la chaleur, en limiteront toujours plus on moins l'emploi.
Dans certains cas. il n'y a plus compétition mais mariage entre plastique et métal, revêtement plastique sur métal, insert métallique dans pièce en plastique...

Quand on fait intervenir l'amortissement des investissements, on peut trouver, dans certains cas, que les solutions plastique et métal ont chacune leur zone de rentabilité.
Les études de prospective faites aux Etats-Unis prévoient que de 1970 à 1975 la consommation de plastique dans l'automobile sera triplée.

I - BUT DE L'EXPOSÉ

Le nombre de pièces en plastique remplaçant des pièces en métal croît régulièrement dans l'automobile.
Les métallurgistes peuvent donc s'interroger :

  1. Pourquoi cette progression du plastique ?
  2. Jusqu'où ira-t-elle ?

Notes allons essayer de fournir des éléments de réponses à ces questions, à travers un exposé qui sera plutôt documentaire que scientifique.

II - GÉNÉRALITÉS SUR LES PLASTIQUES

Rappelons que les matières plastiques sont des macromolécules d'origine naturelle (ex. : cellulose) ou synthétique (ex. : polyéthylène).

Le chimiste classe plutôt les plastiques d'après la nature chimique des chaînes moléculaires tandis que: le mouleur et l'utilisateur préfèrent un classement tenant compte des propriétés intéressant la mise en oeuvre et la tenue en service.
Ce classement divise les matières: plastiques en deux groupes (fig. 1)

Figure 1 - Classement en 2 groupes d'après les caractéristiques générales

Groupe ==>

1 - Thermoplastiques

2 - Thermodurcisables

Action de la chaleur

Ramollissement puis fusion

Baisse de viscosité puis durcissement

Structure moléculaire

Structure linéaire

Réseau linéaire

Structure tridimensionnelle

Réseau multibranches

Réseau linéaire ponté
(par réticulation)

Propriétés générales

Plus de souplesse,
plus d'allongement à la rupture.

Grande rigidité,
moins de fluage,
meilleure tenue à la chaleur.

Principe des procédés
de moulage industriels
.

Introduction d'une matière chaude
dans un moule froid.

Introduction d'une matière froide
dans un moule chaud.

Les thermoplastiques ont une structure moléculaire linéaire. Les liaisons entre molécules sont des liaisons hydrogène ou de force de Van der Waals.
Tandis que les thermodurcissables ont une structure moléculaire tridimensionnelle (réseau multibranches ou réseau linéaire ponté). Leur durcissement résulte de la formation de liaisons chimiques dont les forces résistent généralement aux actions mécaniques et thermiques usuelles.
Dans les procédés de moulage industriels, les thermoplastiques sont mis en oeuvre en introduisant de la matière chaude clans un moule froid et les thermodurcissables en introduisant de la matière froide dans un moule chaud.

Les matières plastiques peuvent être moulées seules ou accompagnées de charges, de fibres ou autres adjuvants divers (fig. 2)

Figure 2 - Composition des plastiques

Thermoplastiques
ou
thermodurcissables

utilisés seuls ==> matériaux généralement transparents ou translucides
+ charges ==> opacité et rigidité
+ plastifiants ==> souplesse
+ expansion gazeuse ==> matériaux alvéolaires
+ fibres de renforcement ==> Plastiques renforcés ou plastiques armés
+ adjuvants divers ==> coloration
==> incombustibilité
==> stabilité dans différents milieux, etc

Les plastiques les plus utilisés dans l'automobile figurent sur les tableaux suivants :

Figure 3 - Thermoplastiques usuels

Famille Produit Principales
références
commerciales
Prix
F/kg
Densité Prix
F/dm3
Module
d'élasticité
E kgf/mm²
Résistance
flexion
Rf kgf/mm²
CELLULOSIQUES Acétobutyrate de
cellulose plastifié
enite II
Celidor BSPM
8,00 1,23 9,85 80-100 2-3
POLYAMIDES Polyadipate d'hexaméthylène
diamine (6-6)

Polysébasate d'hexaméthylène
diamine (6-10)

Polyundécanamide (11)

Zytel 101
Nylon A216 et A217
Ultramid A4K
Nylon D Zytel 31
Ultramid S3K

Rilsan


6,30 à 7,50

12,50


12,00


1,14

1,09


1,05


8,00

13,65


12,60


350

200


80-130


8-9

6-7


5-7

POLYACETAL Polyformaldéhide Delrin
Hostaform
7,80 1,43 11,15 350-400 10-12
POLYCARBONATE   Makrolon 8,00 1,20 9,60 250-300 10-12
POLYOLEFINES Polyéthylène basse densité

Polyéthylène haute densité

Polypropylène et copolymère
éthylène/propylène

Alkathène
Plastylène
Lacqtène
Manolène
Natène, Essène
Hostalen
Moplen, Napryl
Prylène
2,00

2,80

2,90

0,92

0,95

0,91

1,85

2,70

2,65

~ 50

170-220

170-220

1,5-2,5

2,5-4

2,5-4

POLYVINYLIQUES Polychlorure de vinyle (PVC)

Polychlorure de vinyle plastifié

Polyméthacrylate de méthyle
Polystyrène choc

Copolymère styrène/
acrylonitrile/butadiène (ABS)

Copolymère polyphénylène
oxyde/polystyrène choc

Lucoflex
Afcodur
Rhodopas x
Lucolène
Solvic
Géon
Altulite, Lucite
Plexiglas, Diakon
resarit
afcolène
Lorkalène
Lacqrène
Ugikral, Novodur
Lustran, Lorkaryl
Cycolac, Afcoryl
Lacqran
Arnox 731
1,70

1,70 à 2,50

4,50

2,00

4,00 à 5,00

8,50

1,40

1,30

1,18

1,03

1,05

1,06

2,40

2,65

5,35

2,10

4,75

9,05

300-350

250-300

250-300

350-400

270

7-9

9-11

6-7

5-11

9-11

Figure 4 - Thermoplastiques renforcés

Famille Produit Principales
références
commerciales
Prix
F/kg
Densité Prix
F/dm3
Module
d'élasticité
E kgf/mm²
Résistance
flexion
Rf kgf/mm²

THERMOPLASTIQUES
RENFORCES

Polyamide 6-6
30% fibres de verre

Polyamide 6
30% fibres de verre

60% fibres de verre

Polypropylène
46% amiante

Polypropylène
30% fibres de verre

Polycarbonate
30% fibres de verre

Nylon A216-Y16
Maranyl A190
Ultramid
Renyl MVR3C
Akulon K2-62V

Burethan BKV30

Moplen T50
amiante


7,50 à 9,00


7,50 à 8,00

8,30

3,50

5,00


8,00


1,37


1,36

1,50

1,36

1,13


1,43


11,30


10,55

12,45

4,80

5,65


11,45


640


700

1400

385

420


1100


17-20


17-20

24

3-4

6-7


16

Figure 5 - Thermodurcissables usuels

Famille Produit Principales
références
commerciales
Prix
F/kg
Densité Prix
F/dm3
Module
d'élasticité
E kgf/mm²
Résistance
flexion
Rf kgf/mm²
PHENOPLASTES Phénoplaste
charges minérales
Phénoplaste
farine de bois
Phénoplaste
déchets de coton
Stratifié phénoplaste
tissus coton

P11 et P12

P21

P41 at P42

Céloron

P11 3,16
P12 2,35

P21 1,80
P41 3,75
P42 4,29

5,00

1,7
1,7

1,35
1,35
1,35

1,35

5,40
4,00

2,55
5,10
5,70

11,45


1300-1700

600-700

700-900

500-700


6-8

6-8

6-8

6-10

POLYESTERS
INSATURES
Polyester
tissus de verre
Polyester
mat ou préforme

Prémélanges (BMC)*

Préimprégnés (SMC)*

Résines :
  • Polylite
  • Stratyl
  • Rhodester

Norsomix
Ervamix
Stratyrex
Pregmat


4,00

3,00

2,50

4,00


1,65

1,5

1,8

1,7


6,60

4,50

4,50

6,80


1800

900

900

1250


15-20

15-20

6-10

20

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