Qu’ils soient massifs ou sous forme de films, les matériaux présentent des propriétés qui varient suivant leur nature ou leur chimie. Ces propriétés sont parfois antinomiques et le choix du bon matériau est souvent une affaire de compromis. Néanmoins, des combinaisons sont possibles grâce à la fonctionnalisation.

 

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1 - Les principales propriétés des films

 

Les propriétés physiques, chimiques et mécaniques des matériaux sont nombreuses. Voici les principales propriétés recherchées pour les films.

 

A - Propriétés thermiques

Les matériaux sous forme de films sont très utilisés pour la gestion thermique, par exemple dans les batteries de véhicules électriques. Des films conducteurs thermiques comme le Kapton® MT+ permettent de dissiper la chaleur alors que le Kevlar, un aramide tissé, protège à la fois du froid et des chocs.

 

B - Propriétés électriques

Lorsque sa résistivité est supérieure à 108 Ω⋅m, on considère qu’un film mince est un bon isolant électrique. Néanmoins, la propriété inverse, la conductivité électrique, est parfois attendue. Ainsi, si les films polymères sont généralement d’excellents isolants, les films métalliques comme l’aluminium sont de bons conducteurs électriques.

 

D - Propriétés optiques

Dans certains cas, les matériaux sont choisis pour leurs propriétés optiques. La transparence à certaines longueurs d’onde (UV, infrarouge, visible) ou encore l’opacité sont ainsi des critères courants. Par exemple, les films transparents aux UV sont nécessaires en cas de collage UV. Enfin, des films métalliques sont parfois recherchés pour leurs propriétés réfléchissantes.

 

E - Propriétés de surface

Les caractéristiques des matériaux ne sont pas entièrement liées aux propriétés internes. Les propriétés de surface des films peuvent avoir une importance capitale, par exemple lorsque 2 matériaux sont en contact ou en cas de collage. La surface d’un film peut-être :

  • Rugueuse ;
  • Lisse ;
  • Hydrophobe ;
  • Hydrophile ;

 

F - Propriétés barrière

Les films sont souvent utilisés pour isoler ou protéger des « agressions extérieures ». Cette fonction de protection est assurée par des couches barrière : barrière thermique (Nomex® 818), UV, feu, gaz ou encore barrière chimique.

 

G - Autres propriétés

La tenue mécanique, la dureté et l’élasticité sont aussi des critères courants. Enfin, la résistance aux produits chimiques doit être étudiée au cas par cas, en fonction de l’environnement du film.

 

2 - Combiner les propriétés des matériaux avec la fonctionnalisation

 

Grâce à la fonctionnalisation, les propriétés décrites précédemment peuvent devenir des fonctionnalités additionnelles d’un matériau.

 

A - Pourquoi fonctionnaliser un matériau ?

Des propriétés telles que l’isolation électrique et l’isolation thermique sont souvent antinomiques. En effet, pour améliorer leur capacité d’isolation thermique, les films peuvent être chargés avec des composants. Néanmoins, ces charges augmentent généralement la conductivité électrique.

La fonctionnalisation permet de surmonter cette difficulté et de concevoir des films à la fois isolants électriques et thermiques.

 

B - Avantages et limites de la fonctionnalisation des matériaux

En théorie toutes les propriétés peuvent être combinées. Par exemple, un film polyester peut-être :

  • Chargé avec des particules absorbant les UV ;
  • Traité anti rayures par un coating ;
  • Rendu hydrophobe par un traitement de surface ;

La fonctionnalisation présente cependant des limites : la compatibilité entre matériaux doit être respectée. Ainsi, des films présentant des différences de coefficient de dilatation trop prononcées ne peuvent être assemblés en cas de cyclage thermique violent (par exemple, passage de -40°C à +130 °C).

 

Polyester chargé avec des absorbeurs UV

Le polyester est peu onéreux, mais aussi peu résistant aux UV.

Pour augmenter sa durabilité en extérieur, on décide généralement de le charger en absorbeurs UV. Si son prix augmente, il reste très nettement inférieur à celui de films fluorés comme le Téflon ou le Tefzel.

 

Conclusion

 

Les propriétés des films peuvent être améliorées grâce aux procédés de fonctionnalisation comme le laminage, les coatings ou encore par des procédés de traitement de surface.

Vous voulez en savoir plus sur les matériaux de type film pour l'isolation thermique ou électrique ? N'hésitez pas à contacter l'un de nos experts sur le sujet.

 

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