POM - Polyacétal (Delrin)

Le polyacétal (POM), également connu sous le nom de polyoxyméthylène ou sous la marque commerciale Delrin, est un thermoplastique technique semi-cristallin haute performance largement reconnu pour sa rigidité exceptionnelle, son faible coefficient de frottement, sa stabilité dimensionnelle remarquable et sa résistance en fatigue supérieure. Commercialisé pour la première fois par DuPont en 1960, le POM est devenu le matériau de choix pour les composants mécaniques de précision traditionnellement fabriqués à partir de métaux tels que le zinc, le laiton et l'aluminium.

Le marché mondial du polyacétal était évalué à environ 5,5 milliards de dollars en 2024 et devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 5,0 % jusqu'en 2030, porté par le remplacement croissant des métaux dans les composants automobiles, la demande en expansion pour les mécanismes d'électronique grand public de précision, et les applications croissantes dans les dispositifs médicaux et les systèmes de plomberie. La production mondiale de POM dépasse 1,5 million de tonnes par an, l'automobile représentant environ 40 % de la consommation totale selon les données de Technavio.

Les résines polyacétal sont conformes aux spécifications ASTM D4181 pour les matériaux d'injection et d'extrusion en acétal (POM). Certains grades sont approuvés pour le contact alimentaire conformément à la norme FDA 21 CFR 177.2470, à la norme NSF/ANSI 61 pour les composants de systèmes d'eau potable, et répondent à la classification UL 94 HB. Les grades destinés aux applications de systèmes de carburant automobile sont conformes aux normes de perméation SAE et EPA pertinentes.

Propriétés clés du polyacétal :

• Rigidité et résistance élevées avec un module de flexion de 2 600–3 200 MPa et une résistance à la traction de 60–70 MPa — parmi les plus élevés de tous les thermoplastiques semi-cristallins non renforcés.
• Coefficient de frottement exceptionnellement bas (0,20–0,35 contre acier) et excellente résistance à l'usure, permettant aux engrenages, roulements et composants de glissement de fonctionner pendant des millions de cycles sans lubrification.
• Stabilité dimensionnelle remarquable avec un retrait faible et prévisible, une absorption d'humidité minimale (0,20–0,25 %) et une excellente résistance au fluage sous charge permanente.
• Endurance en fatigue supérieure — le POM supporte les charges cycliques répétées mieux que pratiquement tout autre thermoplastique technique non renforcé, ce qui est essentiel pour les éléments ressorts, les assemblages à encliquetage et les charnières souples.
• Bonne résistance chimique aux aldéhydes, esters, éthers, hydrocarbures et à la plupart des carburants et lubrifiants automobiles. Le POM est particulièrement résistant aux solvants organiques qui attaquent de nombreux autres plastiques techniques.
• Excellentes propriétés de retour élastique et de récupération, faisant du POM le matériau idéal pour les connexions à encliquetage, les clips ressorts et les charnières intégrales flexibles.
• Lubrification naturelle et faible génération de bruit en fonctionnement, important pour les mécanismes d'électronique grand public, les composants d'habitacle automobile et les entraînements d'appareils électroménagers.

Homopolymère vs. Copolymère

Le polyacétal est commercialement disponible en deux formes distinctes, chacune offrant des caractéristiques de performance différentes :

• POM Homopolymère (ex. : Delrin) : Produit par polymérisation du formaldéhyde, le POM homopolymère offre une résistance mécanique, une rigidité et une dureté supérieures par rapport au copolymère. Il possède un point de fusion plus élevé (178 °C contre 165 °C) et des propriétés mécaniques à court terme légèrement meilleures. L'homopolymère est privilégié lorsque les performances mécaniques maximales et la résistance aux chocs sont requises.
• POM Copolymère (ex. : Celcon, Hostaform) : Produit par copolymérisation du trioxane avec de faibles quantités de comonomère (généralement l'oxyde d'éthylène). Le copolymère offre une meilleure stabilité thermique en transformation, une résistance améliorée à l'eau chaude et aux environnements alcalins, une porosité au cœur réduite dans les sections épaisses, et des fenêtres de transformation plus larges. Le copolymère est privilégié pour les pièces en contact avec l'eau chaude, les composants à parois minces et les applications nécessitant une transformation prolongée en canaux chauds.

Grades disponibles

POM homopolymère standard offre la résistance mécanique, la rigidité et la résistance en fatigue les plus élevées parmi les grades d'acétal non renforcés. Ces grades sont la référence pour les engrenages de précision, les mécanismes à came et les composants structurels nécessitant des performances mécaniques maximales.

POM copolymère standard offre une excellente stabilité de transformation thermique, une résistance supérieure à l'eau chaude et une latitude de transformation plus large par rapport à l'homopolymère. Les grades copolymère sont privilégiés pour les raccords de plomberie, les applications eau chaude et les pièces de précision à parois minces.

POM à faible frottement et chargé PTFE intègrent du PTFE (polytétrafluoroéthylène), du silicone ou d'autres additifs lubrifiants pour réduire encore davantage le coefficient de frottement déjà bas. Ces grades sont essentiels pour les applications où un contact glissant POM contre POM ou POM contre métal se produit, notamment les mécanismes d'imprimantes, les guidages de convoyeurs et les réglages de sièges automobiles.

POM stabilisé UV contient des absorbeurs et stabilisateurs UV pour les applications extérieures où le POM se dégraderait autrement sous une exposition prolongée aux ultraviolets. Ces grades sont utilisés dans l'outillage de jardin, les mécanismes extérieurs automobiles et la quincaillerie d'extérieur.

POM renforcé fibres de verre contenant 10 % à 25 % de fibres de verre offre une rigidité accrue, une température de fléchissement sous charge plus élevée (jusqu'à 170 °C) et une dilatation thermique réduite tout en maintenant de bonnes propriétés d'usure. Ces grades sont destinés aux consoles structurelles, aux composants de pompes et aux boîtiers de précision nécessitant des tolérances dimensionnelles serrées sur des plages de températures.

Transformation

Le polyacétal est principalement transformé par injection avec des températures de masse fondue recommandées de 190–230 °C pour le copolymère et 200–220 °C pour l'homopolymère, avec des températures de moule de 60–120 °C. Des températures de moule plus élevées (80–120 °C) améliorent la cristallinité, l'état de surface et la stabilité dimensionnelle. Le POM a une absorption d'humidité relativement faible, mais un étuvage à 80–90 °C pendant 2 à 3 heures est recommandé pour une qualité de surface optimale.

Le POM est également transformé par extrusion (barres, plaques, profilés), usinage CNC de demi-produits extrudés et soufflage pour contenants creux. Les options de post-traitement comprennent le soudage par ultrasons, le soudage par plaque chaude, le soudage par rotation, l'assemblage par encliquetage, l'insertion par emmanchement et la fixation mécanique. Le POM n'accepte pas facilement le collage ou la peinture en raison de sa faible énergie de surface, bien que les traitements de surface par plasma et flamme puissent améliorer l'adhérence si nécessaire.