L’UHMW et le HDPE sont des thermoplastiques de la famille des polyéthylènes possédant des caractéristiques distinctes et particulières. Dans cet article, nous discuterons de leurs applications respectives ainsi que des critères qui les différencient.
UHMW-PE (polyéthylène de masse molaire très élevée)
Le polyéthylène de masse molaire très élevée est un plastique de performance reconnu pour son faible coefficient de friction. Son nom anglais, ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMW-PE ou simplement UHMW), fait référence à sa structure moléculaire.
« Les UHMW ont une densité d’environ 940 kg/m3, soit environ 3 fois plus légers que l’aluminium. »
Alex Tremblay Frenette, Ing.
Les principaux avantages de l’UHMW
Sa chaîne moléculaire extrêmement longue confère à ce plastique une impressionnante résistance à l’abrasion et aux chocs tout en lui permettant de demeurer très léger. En effet, l’UHMW possède une densité d’environ 940 kg/m3, soit inférieure à celle de l’eau (1000 kg/m3). Ce sont donc des plastiques qui flotteront sur l’eau. Les avantages des UHMW sont nombreux :
- Excellente résistance à l’abrasion ;
- Excellente résistance aux impacts ;
- Réduction des bruits d’impact et de friction ;
- Bonne résistance chimique ;
- Coefficient de friction très bas ;
- Offerts en version autolubrifiante
(cliquez ici pour en apprendre davantage sur les plastiques autolubrifiants) ; et - Offerts en version détectable par magnétisme
(cliquez ici pour en apprendre davantage sur les plastiques détectables par magnétisme).
Les applications de l’UHMW
Les UHMW sont utilisés par plusieurs industries différentes en raison de leur grande polyvalence. Ils permettent aussi de répondre à de nombreux besoins grâce à leurs combinaisons très avantageuses de propriétés mécaniques. Dans le domaine manufacturier, l’UHMW est, entre autres, utilisé dans la conception de pièces mécaniques, de guides, de bandes d’usure, d’engrenages, de revêtements antifriction, de pièces de convoyeurs et de chutes. Bien qu’il soit beaucoup plus léger et plus abordable, l’UHMW blanc est souvent confondu avec le PFTE (Téflon) en raison de leur faible coefficient de friction.
En outre, plusieurs UHMW sont de grade alimentaire et sont donc prisés par le secteur de l’alimentation. Par conséquent, ils sont fréquemment utilisés dans la fabrication de rouleaux, de guides de chaînes, de pièces de convoyeurs et de revêtements de chutes. Parmi les UHMW pouvant entrer en contact avec des denrées comestibles, on peut penser au TIVAR® 1000, au TIVAR® HPV, au TIVAR® MD et au TIVAR® H.O.T.
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L’UHMW est aussi couramment utilisé dans les secteurs d’exploitation des ressources naturelles. Ses propriétés en font un choix très performant pour optimiser le transport des matières en vrac. Principalement utilisé dans la fabrication de revêtements à haute résistance à l’abrasion, il possède aussi un très faible coefficient de friction, permettant ainsi de réduire le colmatage dans les chutes. De plus, la solidité des revêtements d’UHMW permet de protéger les équipements tout en optimisant le flux de déversement des matières premières. Le TIVAR® 88-2 est notamment un excellent matériau pour la fabrication de recouvrement en raison de son efficacité et de son coefficient de friction dynamique très bas (0,08) permettant aux matières en vrac de glisser facilement sur sa surface. Il réduit aussi les bruits d’impact et de frottement générés par l’acheminement du vrac. Les revêtements en UHMW de haute performance peuvent être soudés, augmentant leur durée de vie tout en réduisant les risques d’infiltration de matières derrière ces derniers.
Les UHMW spécialisés
Les plastiques de performance possèdent un vaste éventail de propriétés grâce à l’ajout de divers additifs permettant d’améliorer certaines propriétés de base de la résine plastique. Les UHMW n’y font pas exception.
UHMW à haute résistance à la chaleur :
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Comme mentionné précédemment, les UHMW standards demeurent performants lorsqu’assujettis à des températures allant jusqu’à 180 °F (82 °C). D’autres, comme le TIVAR® H.O.T., ont été spécifiquement développés pour résister à des températures encore plus élevées. Ils dureront donc jusqu’à 10 fois plus longtemps que les UHMW standards lorsque soumis à des températures extrêmes. Concrètement, ils peuvent être utilisés dans des environnements où la température atteint 230 °F (110 °C) en continu et peuvent tolérer des pointes allant jusqu’à 275 °F (135 °C).
UHMW détectable par magnétisme :
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Il s’agit ici d’un UHMW auquel on combine un additif de métal. Ce polyéthylène demeure donc léger et a comme caractéristique d’être repérable par un détecteur de métal industriel standard, pensons par exemple au TIVAR® MD (MD signifiant metal detectable). Les plastiques détectables par magnétisme sont, dans un contexte alimentaire, un atout non négligeable pour réduire les risques de contamination par un corps étranger puisqu’ils permettent de faciliter le repérage des contaminants lorsqu’une pièce ou un fragment de plastique se retrouve sur une ligne de production. Bien qu’encore peu connus en Amérique du Nord, ils sont aujourd’hui un standard en Europe en matière de sécurité alimentaire.
UHMW autolubrifiant :
On obtient ce type d’UHMW au coefficient de friction très bas en ajoutant, à même la résine, un lubrifiant sous forme d’huile ou de cire. L’autolubrification permet d’éliminer les besoins en lubrification externe puisque le plastique se lubrifie dans son mouvement. Plusieurs UHMW de la gamme TIVAR® sont d’ailleurs autolubrifiants : le TIVAR® HPV et le TIVAR® Ceram P®.
Le HDPE
Tout comme l’UHMW-PE, le HDPE (high-density polyethylene ou polyéthylène haute densité) appartient à la famille des polyéthylènes. Le nom HDPE fait référence à la structure moléculaire de ce thermoplastique utilisé dans une multitude d’industries. Tout comme l’UHMW, il est aussi offert en grade alimentaire, pensons par exemple au SANALITE, utilisé dans la fabrication de planches à découper.
Les principaux avantages du HDPE
Le HDPE possède certains avantages comparables à ceux de l’UHMW telles une bonne résistance chimique et une bonne résistance aux impacts. Il est aussi :
- Rigide ;
- Malléable ;
- Facilement usinable ;
- Résistant à l’abrasion ;
- Facile à souder (plus que l’UHMW).
Les applications du HDPE
Puisqu’il peut être facilement moulé ou soudé selon des besoins spécifiques, le HDPE est principalement utilisé dans les secteurs alimentaire, médical et chimique. Il est aussi fréquemment utilisé dans la fabrication de cuves de stockage d’eau et de bassins de stockage de produits chimiques.
Comment choisir entre UHMW et HDPE
Bien que ces deux polyéthylènes soient assez similaires, ils possèdent des caractéristiques qui les différencient et qui leur sont propres. Pour être certain d’effectuer le bon choix, il faut se baser sur l’application dans laquelle devra performer le plastique ; pour des applications plus exigeantes, l’UHMW sera, dans bien des cas, plus approprié que le HDPE. Aussi, le coefficient de friction du HDPE (0,20) est beaucoup plus élevé que celui de l’UHMW (0,08). Donc, pour des applications où l’on désire réduire la friction et l’usure, un UHMW sera un choix beaucoup plus adapté.
Quand opter pour du HDPE :
- Pour des applications qui nécessitent une forme précise obtenue uniquement par moulage ;
- Pour des pièces de très grandes tailles qui doivent être soudées ;
- Pour des réservoirs de stockage d’eau ;
- Pour des bassins de stockage de produits chimiques ;
- Pour des planches à découper de grade alimentaire faciles à nettoyer ; et
- Pour des pièces ou modules utilisés à l’extérieur.
Quand opter pour de l’UHMW :
- Pour des pièces mécaniques soumises à un grand stress ;
- Pour des composantes soumises à une très grande force de friction ;
- Pour réduire l’usure et la friction des systèmes ;
- Pour réduire les risques de contamination alimentaire (grâce à la détection par magnétisme) ; et
- Pour des recouvrements qui réduisent le bruit.
Le HDPE est un plastique polyvalent adapté à une grande variété d’applications. Cependant, il est préférable d’opter pour un des nombreux grades d’UHMW pour des applications aux contraintes importantes.
Si vous désirez en apprendre davantage sur les polyéthylènes, consultez notre article « Qu’est-ce que le polyéthylène ? »
