PBT - Polybutylène Téréphtalate

Le polybutylène téréphtalate (PBT) est un thermoplastique technique semi-cristallin appartenant à la famille des polyesters. Produit par polycondensation du 1,4-butanediol avec l'acide téréphtalique (ou le diméthyl téréphtalate), le PBT est apprécié pour sa vitesse de cristallisation élevée, ses excellentes propriétés d'isolation électrique, sa bonne résistance chimique et sa faible absorption d'humidité. Ces caractéristiques en font un matériau privilégié pour les connecteurs électriques moulés de précision, les composants automobiles et les pièces d'appareils électroménagers.

Le marché mondial du PBT était évalué à environ 3,5 milliards de dollars en 2024 et devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 6,1 % jusqu'en 2030, porté par la demande croissante dans l'électrification automobile, l'électronique miniaturisée et les télécommunications par fibre optique. La capacité de production mondiale dépasse 2 millions de tonnes par an, avec comme principaux producteurs BASF, DuPont, Toray et SABIC.

Le PBT est conforme aux spécifications ASTM D5927 pour les matériaux d'injection et d'extrusion en polybutylène téréphtalate (PBT). Certains grades répondent aux classifications UL 94 V-0 et sont reconnus dans le cadre des programmes UL Yellow Card. Des grades contact alimentaire sont disponibles conformément à la norme FDA 21 CFR 177.1660, et les grades automobiles répondent aux spécifications des principaux constructeurs OEM.

Propriétés clés du PBT :

• Vitesse de cristallisation élevée permettant des temps de cycle d'injection courts, même à basses températures de moule — réduisant les coûts de production et améliorant la cadence.
• Excellentes propriétés d'isolation électrique avec une rigidité diélectrique élevée, un faible facteur de dissipation et des performances électriques stables sur une large gamme de températures et de fréquences.
• Bonne résistance chimique aux carburants, huiles, graisses, à la plupart des solvants, ainsi qu'aux acides et bases dilués, rendant le PBT adapté aux environnements automobiles sous capot et chimiques industriels.
• Faible absorption d'humidité (0,08–0,10 % à l'équilibre) assurant une excellente stabilité dimensionnelle en conditions humides — un avantage significatif par rapport aux concurrents en nylon (PA).
• Rigidité et résistance élevées, en particulier dans les grades renforcés fibres de verre où la résistance à la traction peut dépasser 130 MPa.
• Bonne résistance aux intempéries et à la dégradation UV dans les grades stabilisés, permettant des applications extérieures.
• Excellente résistance au fluage sous charges mécaniques et thermiques prolongées.

Structure chimique et cristallisation

Le PBT est un polyester aromatique linéaire dont le squelette comprend des groupes ester téréphtalate reliés par des segments à quatre carbones (butylène). L'espaceur à quatre groupes méthylène du PBT — comparé à l'espaceur à deux groupes méthylène du PET — confère une plus grande flexibilité de chaîne, résultant en une cinétique de cristallisation nettement plus rapide. Cette cristallisation rapide est le principal avantage du PBT par rapport au PET en injection : le PBT atteint une cristallinité élevée à des températures de moule plus basses (40–80 °C contre 120–140 °C pour le PET), permettant des temps de cycle plus courts sans sacrifier la qualité des pièces.

Les niveaux de cristallinité typiques dans les pièces moulées en PBT vont de 35 % à 45 %, contribuant à sa résistance chimique, sa stabilité dimensionnelle et sa résistance mécanique. Le degré de cristallinité peut être influencé par la température du moule, la vitesse de refroidissement et les agents nucléants.

Grades disponibles

PBT non chargé offre une combinaison équilibrée de ténacité, flexibilité et isolation électrique pour les applications à usage général. Les grades non chargés sont couramment utilisés dans les connecteurs électriques, les composants d'interrupteurs et les applications où la résistance des lignes de soudure et l'allongement sont critiques.

PBT renforcé fibres de verre (10–50 % FV) offre une augmentation spectaculaire de la rigidité, de la résistance à la traction et de la température de fléchissement sous charge. Les grades chargés verre à 30 % sont la référence industrielle pour les connecteurs automobiles et les composants sous capot. Des taux de charge plus élevés (40–50 %) sont utilisés dans les consoles structurelles et les boîtiers haute température où des valeurs de HDT supérieures à 220 °C sont requises.

PBT ignifugé incorpore des systèmes retardateurs de flamme halogénés ou non halogénés pour atteindre des classifications UL 94 V-0 pour des épaisseurs de paroi aussi faibles que 0,4 mm. Ces grades sont essentiels pour les connecteurs électriques, les disjoncteurs et les boîtiers de relais utilisés dans les systèmes électriques automobiles et industriels.

PBT chargé minéral utilise des charges minérales (talc, wollastonite ou sulfate de baryum) pour améliorer la stabilité dimensionnelle, réduire le voilage et produire des états de surface lisses. Ces grades sont privilégiés pour les pièces plates à parois minces telles que les boîtiers de capteurs, les boîtiers de rétroviseurs et les composants automobiles d'aspect.

PBT modifié choc incorpore des modificateurs élastomères pour améliorer la ténacité et la ductilité au détriment d'une certaine rigidité et résistance thermique. Les grades modifiés choc sont utilisés dans les composants de pare-chocs automobiles, les poignées de portes extérieures et les pièces de systèmes d'essuie-glaces devant résister aux impacts à basse température.

Transformation

Le PBT est principalement transformé par injection, avec des températures de masse fondue recommandées de 230–270 °C et des températures de moule de 40–80 °C. Le pré-étuvage est indispensable : le PBT doit être séché à un taux d'humidité inférieur à 0,02 % (généralement 3–4 heures à 120 °C dans un sécheur déshumidificateur) pour prévenir la dégradation hydrolytique lors de la transformation. Le PBT peut également être transformé par extrusion pour les applications de films, fibres et monofilaments.

Le PBT accepte une gamme d'opérations de post-traitement, notamment le soudage par ultrasons, le soudage laser, le collage, le moulage sur insert et le surmoulage avec des élastomères. Ses excellentes propriétés d'écoulement et sa cristallisation rapide le rendent parfaitement adapté à la production haute cadence en moules multi-empreintes de connecteurs miniaturisés et de composants électroniques.