Commençons par définir ce qu’on entend par « autolubrifiant ». Ce terme fait référence à une pièce mécanique ou une composante d’un système constituée d’un matériau permettant son fonctionnement sans apport de lubrifiant[1]. Une pièce autolubrifiante permet donc à un système de fonctionner efficacement sans pour autant avoir besoin d’un ajout de graisse ou d’huile, par exemple. La lubrification des pièces et des systèmes est nécessaire pour réduire la friction et par le fait même, l’usure. C’est exactement sur cet aspect que se démarquent les plastiques autolubrifiants.
Ces derniers sont une gamme de polymères dotés d’additifs de lubrification. Ceux-ci permettent au plastique de se lubrifier par son propre mouvement, et ce, sans avoir à ajouter un lubrifiant externe. Pour des plastiques utilisés dans des applications alimentaires, il existe des additifs non toxiques qui répondent aux normes alimentaires canadiennes, américaines ainsi qu’européennes.
La résine de base d’un plastique autolubrifiant est donc enrichie d’un additif sous forme d’huile ou de cire lui permettant de réduire son coefficient de friction. Plus il est bas, plus les matériaux glisseront facilement sur sa surface. Remplacer les pièces standards par des équivalents faits de plastique autolubrifiant permet de bénéficier des avantages de la lubrification tout en évitant les désavantages qu’elle peut engendrer.
« L’emploi de plastiques autolubrifiants permet d’augmenter les vitesses et les pressions admissibles en plus de réduire la fréquence des maintenances. »
Alex Tremblay Frenette, ing.
Les différents types de plastiques autolubrifiants
Puisqu’il est possible d’ajouter un additif de lubrification à de nombreuses résines plastiques différentes, il existe par conséquent une grande variété de plastiques autolubrifiants. Il est donc possible de choisir le polymère le mieux adapté selon les contraintes et les propriétés mécaniques requises. L’emploi de plastiques autolubrifiants permet d’augmenter les vitesses et les pressions admissibles en plus de réduire la fréquence des maintenances.
Bien qu’il existe plusieurs options quant aux additifs de lubrification, nous nous concentrons dans cet article sur ceux spécifiquement conçus pour des applications alimentaires. Les plastiques autolubrifiants sont principalement développés à base de trois résines différentes : la résine de nylon, la résine de polyéthylène de masse moléculaire très élevée (UHMW) ainsi que la résine de polyester (PET-P).
Les nylons
Utilisés en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques, les nylons de performance sont souvent un meilleur choix que l’acier inoxydable puisqu’ils sont très résistants à l’usure, à l’abrasion et aux agents chimiques tout en étant nettement plus faciles à machiner que les pièces mécaniques de métal.
Le NYCAST® NYLOIL FG (Food Grade) est un excellent exemple d’un matériau de haute performance autolubrifiant. Comme son nom l’indique, le NYLOIL est doté d’un additif d’huile végétale ajoutée à même sa résine lors de sa conception. Il en résulte un polymère lubrifié de façon homogène étant en mesure de se lubrifier par son propre mouvement.
Le NYCAST® NYLOIL FG est conçu pour être de qualité alimentaire et peut entrer en contact direct avec des denrées. Comme mentionné précédemment, la lubrification des pièces est nécessaire pour réduire la friction. Dans un contexte alimentaire, les options sont plus limitées puisqu’un ajout externe de lubrifiant (graisse ou huile) peut représenter un risque accru de contamination. Le NYCAST® NYLOIL FG a été développé dans le but d’offrir les avantages d’un ajout de lubrifiant sans en subir les désavantages. Le résultat est un matériau adapté aux environnements alimentaires aux contraintes des plus exigeantes. En raison de son coefficient de friction extrêmement bas (0,12), le NYCAST® NYLOIL FG est fréquemment utilisé dans la fabrication de pièces mécaniques, de revêtements ainsi que de coussinets (bushings).
Les UHMW
L’UHMW est un plastique de haute performance à base de polyéthylène de masse moléculaire très élevée. C’est un matériau prisé pour ses propriétés mécaniques, notamment sa résistance à l’abrasion. Il est à noter que, tout comme les nylons, les UHMW ne sont pas tous destinés à un usage alimentaire.
Pour en apprendre davantage sur les UHMW alimentaires, consultez notre article : L’UHMW peut-il être utilisé dans une application alimentaire ?
Le TIVAR® HPV est un excellent exemple d’un UHMW conçu pour le domaine de l’alimentation. De couleur bleue facilitant le repérage, ce polymère est doté d’une grande résistance aux contraintes mécaniques et est conçu spécifiquement pour des environnements de production extrêmement exigeants. Le TIVAR® HPV contient un additif de lubrification sec introduit à sa résine lui permettant de diminuer son coefficient de friction de près de 80 % comparativement à un UHMW standard. Son coefficient de friction dynamique de 0,09 lui permet ainsi de réduire l’usure des systèmes et donc la fréquence de maintenances tout en minimisant les risques de contamination alimentaire. On l’utilise pour fabriquer des guides de chaînes, des revêtements et des pièces mécaniques pour ce secteur.
Les polyesters
Faisant partie de la famille des polyesters (PET-P), l’Ertalyte® TX est utilisé dans la conception de pièces usinées destinées au secteur alimentaire. Ce polymère est idéal pour des pièces soumises à d’importantes contraintes mécaniques et chimiques. Il s’agit d’un plastique de haute performance qui tolère une grande variété de produits chimiques tout en étant doté d’une résistance thermique supérieure à celles des deux familles de matériaux présentées précédemment. Son excellente résistance à l’usure est d’ailleurs comparable et dans certains cas, elle est même supérieure à celle des nylons. Lorsque les contraintes chimiques sont très importantes, l’Ertalyte® TX est donc plus adapté qu’un nylon.
L’Ertalyte® TX a été spécialement développé pour être en contact direct avec les aliments et est donc conforme aux normes et exigences du secteur alimentaire. Il résiste à une variété de contraintes, pensons notamment à la vitesse et la pression, de même que le frottement qui est nettement réduit grâce à son additif de lubrification. Il faut également considérer que l’Ertalyte® TX est aussi beaucoup plus rigide que le nylon et l’acétal tout en offrant une meilleure performance thermique.
Les avantages concrets des plastiques autolubrifiants
1. Réduction de l’usure :
La friction est un phénomène normal qui découle du frottement d’une surface sur une autre. Plus la friction est importante, plus elle génère du stress causant l’usure des surfaces en contact, dans ce cas-ci, avec des pièces et des systèmes. Les plastiques autolubrifiants sont des matériaux dotés de coefficients de friction extrêmement bas, ce qui leur permet de faciliter naturellement le glissement tout en réduisant la friction. En diminuant la friction, l’usure est réduite ce qui simultanément diminue le stress que subissent les surfaces de contact.
2. Réduction des risques de contamination :.png?width=100&name=shield%20(6).png)
Les plastiques autolubrifiants tirent particulièrement leur épingle du jeu dans un contexte alimentaire où l’usage d’un lubrifiant peut potentiellement représenter un risque accru de contamination. En effet, opter pour un matériau autolubrifiant doté d’un très faible coefficient de friction permet souvent d’éliminer les besoins en lubrification externe. Il n’est donc pas nécessaire d’ajouter de la graisse ou de l’huile qui pourraient se retrouver en contact croisé avec les denrées alimentaires.
3. Amélioration de la durée de vie des pièces :.png?width=100&name=stopwatch%20(1).png)
Grâce à une diminution de la friction rendue possible par l’utilisation de matériaux autolubrifiants, la durée de vie des pièces mécaniques et des composantes de systèmes est supérieure.
Une autre solution à considérer pour le domaine alimentaire
Dans une optique où la réduction de la contamination se doit d’être une priorité, il peut être judicieux de considérer les plastiques détectables par magnétisme. Ces polymères de pointe sont dotés d’une meilleure traçabilité, leur permettant ainsi de réduire les risques de contamination par corps étrangers. Pour en apprendre davantage sur les différents plastiques détectables par magnétisme, consultez notre article : Une production alimentaire plus sécuritaire grâce aux plastiques détectables par magnétisme.
1.https://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/autolubrifiant/6742
