PET vs PETG : propriétés, usinage CNC et choix des matériaux

Le PET et le PETG sont tous deux des polyesters thermoplastiques, mais ce ne sont pas des matériaux interchangeables. Le PET désigne une vaste famille de matériaux qui comprend des produits destinés à la fabrication de bouteilles, de films, de fibres et des produits techniques. Dans le secteur de l'usinage, le PET-P ou PETP désigne généralement le PET semi-cristallin de qualité technique. Le PETG, en revanche, est un copolyester amorphe modifié, réputé pour sa transparence, sa résistance et sa thermoformabilité.

En usinage CNC, le PET-P est généralement choisi pour sa rigidité, sa résistance à l'usure, sa résistance au fluage et sa stabilité dimensionnelle, ce qui le rend adapté aux pièces structurelles de précision, aux engrenages, aux bagues et aux composants de guidage. Le PETG est quant à lui plus couramment utilisé pour les capots transparents, les hublots, les panneaux et les composants de protection soumis à de faibles charges. Cet article compare leur structure chimique, leurs propriétés mécaniques, leurs performances physiques et thermiques, leurs propriétés électriques, leur résistance chimique, leur usinabilité CNC et les critères de sélection des matériaux.

Que sont le PET et le PETG ?

Le PET et le PETG appartiennent à la même famille de polyesters thermoplastiques, mais leurs structures et leurs caractéristiques fonctionnelles diffèrent. Le PET constitue la famille de matériaux de base ; « PET-P » est une appellation couramment utilisée pour désigner le PET semi-cristallin de qualité technique ; quant au PETG, il s'agit d'une forme de PET modifiée par copolymérisation.

Qu'est-ce que le PET ?

PET signifie polyéthylène téréphtalate. Il est généralement obtenu par polycondensation de l'acide téréphtalique et de l'éthylène glycol. En fonction de sa cristallinité, de sa qualité et de son mode de transformation, le PET peut être utilisé pour la fabrication de bouteilles, de films, de fibres et de composants techniques. De ce fait, les différents produits en PET peuvent présenter des variations importantes en termes de transparence, de rigidité, de résistance à la chaleur et de performances mécaniques.

Dans cet article, le terme « PET » désigne principalement le PET technique utilisé pour la fabrication de plaques, de tiges et de composants usinés par CNC, plutôt que le PET conventionnel destiné à la fabrication de bouteilles ou de films. Le PET technique se caractérise généralement par une grande rigidité, une faible absorption d'humidité et une bonne stabilité dimensionnelle, ce qui le rend adapté aux pièces nécessitant un ajustement précis ou une résistance à long terme aux charges.

Qu'est-ce que le PET-P ?

PET-P, également écrit sous la forme PETP, désigne généralement une forme semi-cristalline de PET destinée à des applications techniques. Il ne s'agit pas d'un polymère distinct, mais d'un type de PET mis au point pour offrir une résistance mécanique, une stabilité dimensionnelle, une résistance à l'usure et une usinabilité améliorées. Il est généralement commercialisé sous forme de plaques, de tiges et de tubes.

Le PET-P est souvent utilisé pour la fabrication d'engrenages, de bagues, de rouleaux, de composants de guidage, d'isolateurs électriques et de pièces structurelles de précision. C'est pourquoi les propriétés mécaniques et d'usinage du PET abordées dans cet article se rapportent principalement au PET-P.

Qu'est-ce que le PETG ?

PETG signifie Polyéthylène téréphtalate modifié au glycol. Il est obtenu en introduisant des comonomères tels que le CHDM dans le système polymère du PET, ce qui réduit la tendance du matériau à cristalliser et lui permet de rester essentiellement amorphe.

Cette structure confère au PETG une grande transparence, une bonne résistance et une large plage de traitement. Il est couramment utilisé pour la fabrication de protections transparentes, de hublots, de panneaux et de boîtiers. Le PETG peut également être usiné par fraisage CNC, percé, découpé et tourné, bien que sa surface relativement tendre le rende plus sensible à la chaleur générée par la découpe, aux rayures et à la pression de serrage.

PET vs PETG : en bref

Le tableau ci-dessous présente les huit facteurs les plus importants en matière d'usinage CNC et de choix des matériaux.

Dans l'ensemble, le PET-P est mieux adapté aux composants de précision, résistants à l'usure et soumis à des charges importantes, tandis que le PETG convient davantage aux pièces transparentes, résistantes aux chocs et soumises à des charges légères.

Composition chimique et structure moléculaire

Le PET est obtenu par polycondensation de l'acide téréphtalique (PTA) et de l'éthylène glycol (EG). Selon les conditions de transformation, il peut présenter une structure amorphe ou semi-cristalline. Le PET-P utilisé pour l'usinage CNC est généralement semi-cristallin, ce qui lui confère une rigidité, une résistance à l'usure et une stabilité dimensionnelle supérieures.

Le PETG est un copolyester modifié obtenu en introduisant des comonomères tels que le CHDM dans la chaîne polymère du PET. Cette modification empêche la cristallisation, ce qui permet au PETG de rester en grande partie amorphe. De ce fait, le PETG offre une meilleure transparence et une meilleure ténacité, mais sa rigidité, sa résistance à la chaleur et sa stabilité dimensionnelle à long terme sont généralement inférieures à celles du PET-P.

Propriétés mécaniques

Les valeurs ci-dessous comparent des matériaux PET-P et PETG représentatifs de qualité technique. Les valeurs réelles peuvent varier en fonction de la qualité, de l'épaisseur, de la température et de la méthode d'essai.

Résistance à la traction et rigidité

Le PET-P présente généralement une limite d'élasticité et un module de traction supérieurs à ceux du PETG, ce qui le rend moins susceptible de se déformer ou de perdre sa forme sous l'effet d'une charge. Il est donc mieux adapté aux éléments de support, aux blocs de fixation, aux pièces à ajustement de précision et aux composants soumis à des charges mécaniques continues.

Le PETG présente une rigidité moindre mais une plus grande ductilité, ce qui le rend plus adapté aux boîtiers transparents, aux capots de protection et aux pièces structurelles qui ne sont pas appelées à supporter de lourdes charges.

Comportement à la flexion

Le PET-P présente une résistance à la flexion d'environ 117 MPa et un module de flexion d'environ 3,31 GPa, ce qui lui confère une meilleure résistance à la flexion. Il est donc adapté aux composants de grande longueur, aux plaques de support minces et aux pièces usinées qui doivent conserver leur planéité.

Le PETG présente un module de flexion plus faible et est plus susceptible de se déformer sous l'effet d'une charge continue ou à des températures élevées, ce qui le rend plus adapté aux applications peu sollicitées.

Résistance aux chocs et ténacité

Le PETG présente généralement un allongement à la rupture et une résistance aux chocs avec entaille nettement supérieurs à ceux du PET-P. Il peut supporter une déformation plus importante avant de céder, ce qui le rend adapté à la fabrication de protections et de boîtiers transparents susceptibles d'être exposés à des chocs, des chutes ou des vibrations.

Le PET-P privilégie la rigidité et la stabilité dimensionnelle plutôt qu'une résistance élevée aux chocs. Les parois minces, les angles vifs et les encoches doivent donc être conçus avec soin afin de réduire la concentration des contraintes.

Dureté, usure et fluage

Le PET-P présente généralement une dureté de surface supérieure à celle du PETG, ce qui lui confère une meilleure résistance à l'indentation et à l'usure. Il est couramment utilisé pour la fabrication d'engrenages, de bagues, de rouleaux et de composants de guidage.

Le PET-P offre également une meilleure résistance au fluage, ce qui lui permet de conserver plus efficacement ses dimensions sous une charge continue. Le PETG est quant à lui plus susceptible de se déformer progressivement sous l'effet d'une contrainte prolongée ou de températures élevées.

Propriétés physiques et thermiques

Les valeurs suivantes sont représentatives des plaques en PET-P et PETG de qualité technique. Les valeurs exactes doivent être vérifiées à l'aide de la fiche technique du fournisseur.

Densité et absorption d'humidité

Le PET-P est légèrement plus dense que le PETG, bien que ces deux matériaux présentent une absorption d'humidité relativement faible. Grâce à cette faible absorption d'humidité et à sa plus grande rigidité, le PET-P conserve sa précision dimensionnelle même lorsque les conditions d'humidité varient.

Le PETG absorbe également beaucoup moins d'humidité que des matériaux tels que le nylon, mais il offre généralement une stabilité dimensionnelle inférieure à celle du PET-P dans les applications nécessitant des tolérances serrées ou soumises à des charges à long terme.

Transparence et apparence

Le PET-P de qualité technique est généralement disponible en couleur naturelle, blanche, grise ou noire. Il est principalement choisi pour ses performances mécaniques, sa résistance à l'usure et sa stabilité dimensionnelle, plutôt que pour sa transparence.

Le PETG se caractérise généralement par une grande transparence et une surface brillante, ce qui le rend adapté à la fabrication de hublots, de composants d'affichage, de boîtiers transparents et de protections de machines. Sa surface est toutefois plus sensible aux rayures.

Résistance à la chaleur

Dans des conditions de charge équivalentes, le PET-P présente généralement une température de déformation sous charge bien supérieure à celle du PETG. Il est donc mieux à même de conserver sa rigidité et sa précision dimensionnelle à des températures élevées.

Le PETG est plus sensible à la chaleur. Lors de l'usinage CNC, une vitesse de broche trop élevée, une avance insuffisante ou une mauvaise évacuation des copeaux peuvent entraîner un ramollissement du matériau, l'adhérence de l'outil et la fusion des bords.

Dilatation thermique et stabilité dimensionnelle

Le PET-P présente généralement un coefficient de dilatation thermique linéaire inférieur à celui du PETG, ce qui se traduit par des variations dimensionnelles plus faibles en fonction des variations de température. Il est donc mieux adapté aux pièces nécessitant des tolérances serrées, des ajustements de précision et une stabilité dimensionnelle à long terme.

Le PETG est plus adapté lorsque la transparence, la résistance ou l'aspect esthétique priment sur un contrôle dimensionnel rigoureux.

Propriétés électriques

Les valeurs suivantes sont représentatives des grades PET-P et PETG non renforcés. La fréquence des essais, l'épaisseur et la méthode d'essai peuvent influencer les résultats.

Le PET-P et le PETG présentent tous deux une résistivité électrique élevée et peuvent être utilisés comme matériaux d'isolation électrique à usage général. Le PET-P, grâce à sa meilleure stabilité dimensionnelle, convient particulièrement à la fabrication de blocs isolants, de supports et de composants électriques de précision. Le PETG est quant à lui plus adapté aux capots électriques transparents et aux panneaux de protection.

Le PET-P et le PETG standard ne sont ni antistatiques ni conducteurs d'électricité par nature. Les applications nécessitant un contrôle de l'électricité statique doivent utiliser des grades contenant des additifs antistatiques ou des charges conductrices.

Résistance chimique

Le PET-P et le PETG ne rouillent pas comme les métaux, mais leur exposition à des produits chimiques incompatibles peut entraîner un gonflement, un ramollissement, des fissures, une perte de transparence ou une diminution de la résistance mécanique.

Le PET-P et le PETG résistent généralement à de nombreuses huiles, aux acides faibles et aux détergents courants. Il convient toutefois de faire preuve de prudence avec les alcalis forts, les cétones, les solvants aromatiques et les environnements propices à l'hydrolyse à haute température. Les pièces en PETG transparent peuvent également devenir opaques, présenter des fissures de contrainte ou perdre leur brillance de surface après avoir été exposées à des produits chimiques incompatibles.

La résistance chimique réelle dépend de la concentration, de la température, de la durée d'exposition, des contraintes résiduelles et de la nuance du matériau. Les composants utilisés dans les équipements chimiques, les systèmes de nettoyage ou les applications impliquant une immersion à long terme doivent être évalués à l'aide des données de compatibilité fournies par le fournisseur et d'essais réalisés avec les milieux réels.

PET ou PETG pour l'usinage CNC

Le PET-P et le PETG peuvent tous deux être usinés par CNC, mais ils présentent des différences en termes de stabilité d'usinage, de sensibilité à la chaleur et de contrôle dimensionnel.

Usinage CNC du PET / PET-P

• Performances de coupe : Le PET-P présente une grande rigidité et offre un bon maintien lors de l'usinage, ce qui le rend adapté au fraisage, au tournage, au perçage et à l'usinage de contours de précision.
• Précision dimensionnelle : La faible dilatation thermique et la faible absorption d'humidité permettent de préserver la position des trous, la planéité et les cotes d'ajustage.
• Finition de la surface : Des outils bien affûtés et des vitesses d'avance adaptées permettent d'obtenir une surface usinée stable et propre.
• Perçage et filetage : Le PET-P est particulièrement adapté au perçage, à l'alésage, au taraudage et au filetage par tournage, car il présente des parois de perçage et des profils de filetage relativement stables.
• Risque de déformation : Les pièces à parois minces ou les composants ayant subi un enlèvement important de matière peuvent se déformer lorsque les contraintes internes se libèrent.
• Pièces courantes : Engrenages, bagues, rouleaux, guides, isolateurs et composants structurels de précision.

Usinage CNC du PETG

• Performances de coupe : Le PETG peut être fraisé, percé, découpé et tourné, mais il est plus tendre et plus sensible à la chaleur de frottement.
• Précision dimensionnelle : La température de découpe et la pression de serrage peuvent avoir une incidence plus importante sur les dimensions finales.
• Finition de la surface : Les surfaces transparentes sont sensibles aux rayures, aux marques de serrage, aux traces d'outils et au blanchiment localisé.
• Perçage et filetage : Il convient d'évacuer régulièrement les copeaux pendant le perçage afin d'éviter toute accumulation de chaleur. Les vis filetées sont particulièrement adaptées aux fixations peu sollicitées.
• Risque de déformation : Les feuilles fines et les pièces transparentes peuvent se déformer sous l'effet d'une force de serrage excessive.
• Pièces courantes : Fenêtres d'observation, protections de machines, panneaux transparents, boîtiers d'instruments et composants d'affichage.

Conseils d'usinage CNC pour le PET et le PETG

Conseils d'usinage du PET / PET-P

• Utilisez des outils en carbure bien affûtés : Des arêtes de coupe tranchantes réduisent l'effort de coupe, la production de chaleur et la formation de bavures.
• Maintenez une vitesse d'avance constante : Une vitesse d'avance trop faible augmente les frottements, tandis qu'une avance excessive peut endommager les arêtes.
• Retirez le matériau par étapes : Évitez les passes de coupe profondes lors de l'usinage de pièces à parois minces ou de haute précision.
• Évacuez rapidement les copeaux : L'accumulation de copeaux dans les trous profonds et les rainures peut entraîner un échauffement localisé et endommager la surface.
• Contrôle de la force de serrage : Les tôles fines, les pièces élancées et les composants de précision ne doivent pas être trop serrés.
• Prévoir une marge de finition : Laissez la pièce se stabiliser après l'usinage de dégrossissage avant de procéder à la finition.

Conseils pour l'usinage du PETG

• Utilisez des outils bien affûtés et bien polis : Cela permet de réduire la traction du matériau, l'adhérence de l'outil et les bords fondus.
• Veillez à disposer d'une quantité suffisante d'aliments : Évitez que l'outil de coupe ne frotte de manière répétée au même endroit.
• Réglage de la vitesse de la broche : Une vitesse excessive, associée à une avance insuffisante, peut ramollir le matériau.
• Utilisez de l'air comprimé : L'air comprimé améliore le refroidissement et l'évacuation des copeaux sans nécessiter l'ajout d'une quantité excessive de liquide de refroidissement.
• Protéger les surfaces transparentes : Conservez le film de protection ou utilisez des cales souples pour éviter les rayures et les marques de serrage.
• Utilisez la technique de perçage par petits coups : Retirez régulièrement le foret pour éliminer les copeaux et réduire l'accumulation de chaleur.
• Réduire la pression de serrage : Les feuilles fines et les revêtements transparents doivent être maintenus à l'aide d'un serrage uniforme et à faible pression.

PET ou PETG : lequel choisir ?

Optez pour le PET / PET-P lorsque vous avez besoin de

• Une plus grande rigidité
• Tolérances dimensionnelles très strictes
• Meilleure résistance à l'usure
• Performances de résistance à la charge à long terme
• Températures de fonctionnement plus élevées
• Fraisage, tournage, perçage ou taraudage de précision
• Engrenages, bagues, rouleaux et éléments de guidage

Optez pour le PETG lorsque vous avez besoin de

• Grande transparence
• Meilleure résistance aux chocs
• Protections de machines transparentes ou hublots d'observation
• Bel aspect de surface
• Pliage à chaud secondaire ou thermoformage
• Éléments structurels transparents pour applications légères
• Composants soumis à des exigences de tolérance modérées

Le PETG ne doit pas être choisi à la place du PET-P uniquement en raison de sa meilleure résistance aux chocs, et le PET-P ne convient pas aux applications nécessitant une grande transparence. Le choix final du matériau doit tenir compte de la charge mécanique, de la température de fonctionnement, des tolérances dimensionnelles, des conditions de frottement, de l'exposition aux produits chimiques et des exigences esthétiques.

Conclusion

Bien que le PET-P et le PETG appartiennent à la même famille de polyesters, ils sont destinés à des applications techniques différentes. Le PET-P est mieux adapté aux pièces mécaniques de précision qui exigent de la rigidité, une résistance à l'usure, une résistance au fluage et une stabilité dimensionnelle. Le PETG convient davantage aux composants transparents, résistants aux chocs et soumis à de faibles contraintes, tels que les protections, les panneaux et les hublots.

Weldo L'usinage comprend le fraisage, le tournage, le perçage et services d'usinage sur mesure pour le PET-P, le PETG et d'autres plastiques techniques. Envoyez-nous vos plans et vos spécifications d'application pour recevoir des recommandations sur les matériaux ainsi qu'un devis d'usinage en fonction de la géométrie de la pièce, des exigences de performance et de la complexité de fabrication.