Utilisation du polyamide par secteur
Graphique 2 : Utilisation du polyamide par secteur.[2]
Où utilise-t-on le polyamide ?
Le polyamide s’est fait une place dans d’innombrables secteurs. En voici quelques exemples :
Industrie textile
Les fibres de polyamide, c’est-à-dire le nylon ou le perlon que nous connaissons tous, se retrouvent dans les bas, les vêtements de sport, les sous-vêtements et de nombreux autres vêtements. Ces fibres sont également utilisées comme tissus techniques, comme lignes de pêche ou pour le cordage des raquettes de tennis.
Industrie automobile
Outre leur utilisation comme fibres dans l’industrie textile, les polyamides ont leur place dans l’automobile en tant que thermoplastiques techniques — pour les armatures, les ailes ou sous le capot pour les réservoirs ou les conduites de carburant, les freins, les composants de transmission et dans l’e-mobilité.
Industrie électrique et électronique
On trouve également des polyamides dans l’industrie électrique et électronique, sous forme de boîtiers, de circuits imprimés, de matériaux isolants, d’appareils électroménagers ou de pompes.
Secteur de la construction
Ici, le polyamide est utilisé comme rupture de pont thermique dans les profilés pour les fenêtres et les constructions de façade.
Secteur de l’emballage
Le polyamide joue surtout un rôle dans les emballages souples. On le retrouve dans les emballages sous vide de produits alimentaires tels que le fromage, la charcuterie et les produits surgelés.
Le graphique 3 montre que la part du polyamide dans l’industrie automobile est en constante augmentation et que celle du secteur de l’emballage est également en hausse.
Valeur du polyamide (PA) 6 consommé par l’industrie des utilisateurs finaux
Graphique 3 : Parts sectorielles du polyamide en tant que compound technique.[3]
Le polyamide sous la loupe
Mais à quoi ressemble exactement le polyamide et comment est-il fabriqué ? Pour cela, il faut faire un petit tour du côté de la chimie organique. Les polyamides sont des polymères linéaires. Leur particularité : des liaisons amides répétées régulièrement le long de la chaîne principale. Presque tous les polyamides importants sont dérivés d’amines primaires. Qu’est-ce que cela signifie ? Le groupe fonctionnel ‑CO-NH- est présent dans leurs unités répétitives le long de la chaîne polymère (voir la formule structurelle).
Formule structurelle du polyamide : le groupe amide bleu se répète le long de la chaîne du polymère. R représente le reste du composé utilisé pour la synthèse.
Le groupe amide est formé lors de la fabrication du polyamide à partir d’un acide carboxylique et d’une amine. La liaison amide qui en résulte est hydrolysable, c’est-à-dire qu’elle peut être rompue par une réaction avec l’eau. L’industrie utilise par exemple des acides aminocarboxyliques, des lactames, des diamines et des acides dicarboxyliques comme monomères pour les polyamides.
Production de PA6 et PA66
Les PA 66 et PA 6 sont souvent utilisés comme composés techniques. Bien que ces deux polyamides aient des propriétés chimiques et physiques similaires, leur processus de fabrication est fondamentalement différent et repose sur des matières premières différentes. Le polyamide 66 — connu sous le nom de nylon — peut être produit à partir de la diamine hexaméthylènediamine (HMD) et de l’acide adipique, un acide dicarboxylique. Le groupe carboxyle (-COOH) de l’acide adipique réagit avec le groupe amino de la diamine (-NH2). Il en résulte la liaison peptidique (-NH-CO-). Il s’agit de l’élément de base de tous les polyamides. En revanche, le polyamide 6 — connu sous le nom de perlon — est obtenu par polymérisation par ouverture de cycle à partir de ε‑caprolactame avec de l’eau comme initiateur. À température élevée, l’acide ω‑aminocaproïque (chimiquement : acide ω‑amino-hexanoïque) se forme à partir du ε‑caprolactame en forme de cycle. Il possède un groupe carboxyle à une extrémité et un groupe amine à l’autre extrémité. Cette propriété est appelée bifonctionnalité. L’acide ω‑aminocaproïque est capable de réagir avec lui-même pour former des polyamides à longue chaîne.
La norme DIN ISO 1043–1 définit la nomenclature des polyamides : PA est la désignation abrégée de tous les polyamides. L’abréviation est suivie du nombre d’atomes de carbone présents dans les monomères. Par exemple, s’il s’agit de perlon, fabriqué à partir de l’acide ω‑amino-hexanoïque bifonctionnel à six atomes de carbone, l’abréviation est PA 6. Si le polymade est fabriqué à partir d’un acide dicarboxylique avec une diamine, comme c’est le cas pour le nylon, les atomes de carbone des deux monomères sont importants, ils sont comptés et indiqués l’un après l’autre. C’est pour cette raison que le nylon est appelé PA 66[4].
Propriétés du PA6 versus PA66 — similaires et pourtant différentes
Le PA6 et le PA66 présentent tous deux de bonnes propriétés de glissement et d’amortissement, sont très résistants à l’abrasion et aux chocs et résistent aux bases faibles, aux lubrifiants, aux huiles et aux graisses. En raison de l’agencement différent des chaînes de polymère, le PA66 présente de légers avantages, comme le montre le tableau.
| PA6 | PA66 | |
|---|---|---|
| Point de fusion en °C | 220 | 260 |
| Température du verre en °C (sec) | 50–60 | 50–60 |
| Densité | 1,15 g/ml | 1,2 g/ml |
| Absorption d’humidité en % (23 °C, 50 % d’humidité) | 2,6–3,4 | 2,5–3,1 |
| Usinabilité — faible usure des outils et qualité de surface | Bon | Meilleur |
| Retrait | Faible | Plus grand |
| Absorption d’eau | Plus élevé | Plus faible |
| Module de traction en MPa — sec | 2700–3500 | 2700–3500 |
| Module de traction en MPa — humide à l’air | 900‑1200 | 1000–1600 |
L’agencement différent des molécules confère au PA66 de légers avantages mécaniques. De plus, le PA66 est plus résistant à la température et absorbe moins d’humidité, il est donc plus stable dimensionnellement. Mais le PA6 présente également quelques avantages. L’état de surface, en particulier pour les types renforcés de fibres de verre, est meilleur, car la fusion se solidifie plus lentement. De plus, les températures de traitement plus basses du PA6 entraînent une consommation d’énergie plus faible, ce qui réduit les coûts de production par rapport au PA66. En raison de sa plus grande absorption d’humidité, le PA6 est plus résistant aux chocs que le PA66.
Les propriétés mécaniques et thermiques du polyamide peuvent être encore nettement améliorées par l’ajout d’additifs, de fibres de verre ou de carbone. Il est ainsi possible de produire des polyamides très résistants aux chocs, stabilisés à la chaleur et à l’hydrolyse. Les PA6 et PA66 conviennent au moulage par injection, à l’extrusion et au moulage par soufflage. Pour l’industrie des fibres, les fibres sont filées directement à partir de la masse fondue.
Avantages et inconvénients du polyamide
Les avantages
Les avantages du polyamide en tant que fibre sont évidents : ce matériau est très solide, résistant à l’usure, élastique et indéformable. Il est léger, sèche rapidement, ne craint pas l’humidité et se froisse peu.
Les polyamides sont de plus en plus utilisés dans les applications techniques. En raison de sa grande résistance mécanique et chimique, ce plastique technique a remplacé de nombreuses pièces métalliques dans la construction automobile. Les composants à géométrie complexe soumis à de fortes contraintes sont relativement faciles à fabriquer en grandes quantités et à un coût réduit. Le remplacement du métal par le polyamide permet de réduire le poids du véhicule et donc sa consommation de carburant.
Les paliers lisses, les courroies de transmission, les roues dentées ou les rouleaux en polyamide ont fait leurs preuves, car ce matériau offre une résistance élevée à l’usure et de bonnes propriétés de glissement. Les fibres de carbone améliorent encore les propriétés de glissement déjà existantes.
L’industrie électrique et électronique est, avec l’industrie automobile, le deuxième plus gros consommateur de polyamides techniques. Ils sont utilisés pour les boîtiers et l’isolation des composants électroniques, car le matériau présente une grande résistance à l’isolation électrique et aux courants de fuite. Si nécessaire, le matériau peut également être rendu électriquement conducteur par l’ajout de métal et de graphite.
Les inconvénients
Cependant, là où il y a de la lumière, il y a aussi de l’ombre. Malgré ses nombreux avantages, le polyamide présente quelques inconvénients. Le polyamide présente une mauvaise résistance chimique aux acides et aux bases.
En outre, ce matériau présente des inconvénients tant au niveau de sa production que de son utilisation et de son élimination. La production de polyamide vierge nécessite du pétrole brut. La production est très gourmande en énergie, tout comme le traitement du polyamide. Les conséquences climatiques et environnementales qui en découlent sont évidentes.
Un autre dommage environnemental survient lorsque les polyamides se retrouvent dans l’eau et dans l’environnement, par exemple via les vêtements : Dans la machine à laver, de minuscules particules de fibres s’enlèvent. Ces minuscules particules, connues dans les médias sous le nom de microplastiques, se retrouvent dans les eaux usées. Les technologies actuelles ne permettent pas aux stations d’épuration de filtrer complètement les microplastiques. En un seul lavage de textiles en nylon, environ un demi-million de microfibres peuvent se retrouver dans les eaux usées. [7]
Recyclage du polyamide : opportunités et défis
Comme de nombreux plastiques, le polyamide fait l’objet de discussions sur la durabilité et la protection de l’environnement. L’un des thèmes majeurs est le recyclage. C’est le seul moyen de minimiser les déchets de polyamide et de les réintroduire dans le cycle des matériaux. Les avantages sont nombreux : Le pétrole n’est pas nécessaire pour les produits recyclés, la consommation d’énergie par kilogramme de polyamide recyclé est bien inférieure à celle des produits neufs et le matériau ne finit pas dans les décharges, les incinérateurs ou la nature. Le climat et l’environnement en bénéficient. Les polyamides sont faciles à recycler mécaniquement. Cependant, en raison de la structure chimique et des exigences techniques du traitement, un savoir-faire étendu est indispensable. Le défi est le suivant : le produit recyclé doit être d’une qualité constante et présenter des propriétés aussi proches que possible de celles du matériau vierge. C’est la seule façon pour les transformateurs de plastique de fabriquer des produits de haute qualité qui fonctionnent de manière optimale lorsqu’ils sont utilisés dans l’automobile, l’aéronautique ou l’industrie électronique.
Pour atteindre cet objectif, les recycleurs doivent être en mesure d’obtenir des déchets de polyamide de qualité constante et en quantité suffisante pour les traiter avec soin. C’est précisément cette capacité qui caractérise ENNEATECH.
ENNEATECH : le polyamide recyclé réduit l’empreinte carbone de 90
La raison de l’empreinte carbone positive des produits d’Enneatech réside dans les matériaux de base : les sous-produits de polyamide issus de l’industrie textile haut de gamme constituent le cœur des polyamides recyclés résistants aux chocs. L’entreprise les utilise pour produire un matériau de base homogène. Enneatech bénéficie ici d’un long savoir-faire issu de l’industrie textile et de relations clients-fournisseurs tout aussi longues. Comme l’entreprise fait partie des précurseurs sur le marché, elle dispose d’un large portefeuille de fournisseurs et peut livrer de manière fiable même dans des situations de marché difficiles. En recyclant les déchets textiles de haute qualité, Enneatech produit des polyamides dont l’empreinte carbone est traçable et documentée.
S’appuyant sur des décennies d’expérience dans le recyclage du polyamide, Enneatech a réussi à proposer un composé PA6 et PA6.6 chargé recyclé extrêmement résistant aux chocs avec sa gamme de produits Entron Eco : les composés Entron Eco. Avec sa propre ligne de compoundage, l’entreprise répond sur demande aux spécifications individuelles des clients. Les compounds présentent non seulement des propriétés mécaniques exceptionnelles, mais aussi uneempreinte carbone réduite de 90% par rapport aux matériaux vierges. Outre les compounds chargés, Entron Eco est également disponible sous forme de granulés. Il est obtenu sans polymères étrangers ni additifs et constitue la base des compounds chargés. Bien entendu, il en va de même ici : L’empreinte carbone est toujours inférieure de 90% à celle des produits neufs.
