Keycap Kevin : tous les plastiques ne se valent pas, et cela vaut aussi pour les boîtiers d’interrupteurs

L’interrupteur rend un clavier mécanique. Comme le nom l’implique, des pièces se déplacent et différentes forces interagissent. J’ai déjà expliqué dans l’article suivant quels sont les composants qui jouent un rôle.

Dans cet article, j’aborde les matériaux les plus courants pour les boîtiers, à savoir le polycarbonate, le POM, le nylon et l’UHMWPE, et leur influence sur la sensation de frappe et le son, ou du moins j’essaie. Car il s’avère que :

Tous les plastiques ne se valent pas

Quand j’ai commencé mes recherches, je me suis dit que ce serait facile. Après avoir étudié en profondeur les propriétés des matériaux, je peux toutefois dire que ce n’est pas si simple. L’éventail des spécifications est très large selon les indications. Cela s’explique aussi par le fait que les plastiques ne sont généralement pas purs, mais mélangés. Les informations que je donne sur les différents matériaux sont donc à prendre avec des pincettes. Ce sont des valeurs indicatives, mais pas des faits concrets. Toutes les données des spécifications des matériaux me sont fournies par MatWeb et Omnexus (en anglais).

Les caractéristiques déterminantes des matériaux de boîtiers sont la dureté, le module d’élasticité, la rigidité spécifique et le coefficient de frottement.

La dureté en Shore D indique la profondeur à laquelle une tige de test pénètre dans un matériau. Plus la valeur est élevée, plus le matériau est dur. Le module d’élasticité décrit le rapport entre la contrainte et la déformation d’un corps qui en résulte. Elle s’exprime en gigapascals (GPa). Pour une même taille, un matériau avec un module d’élasticité plus élevé est plus rigide qu’un matériau avec un module d’élasticité plus faible. La rigidité spécifique tient compte non seulement du module d’élasticité, mais aussi de la densité d’un matériau. Elle se calcule en divisant le module d’élasticité par la densité. La densité est exprimée en grammes par centimètre cube (g/cm3). Le coefficient de frottement est une valeur sans unité. Il décrit à quel point un matériau est lisse par rapport à un standard. Il est exprimé sur une échelle de 0 à 1, une valeur de 0 correspondant à un matériau « sans frottement ».

Toutes les caractéristiques ont un impact sur le son. Plus le module d’élasticité d’un matériau est souple et grand, plus il est silencieux (en anglais). Et : plus le module d’élasticité est grand, plus le son est de basse fréquence.

D’un autre côté, la densité a également une influence sur le son. En effet, plus la masse est dense, plus le son est profond. Cependant, la densité et le module d’élasticité sont généralement des données contradictoires. Pour en tenir compte, il existe la rigidité spécifique. Une faible rigidité spécifique signifie un son plus grave.

Le coefficient de frottement et la dureté ont également un impact sur la sensation de frappe. Le frottement produit un bruit de grattage qui peut être gênant. Plus le frottement est faible, plus la frappe est souple et agréable. La dureté n’a qu’une influence secondaire sur la sensation ressentie lorsque vous appuyez sur l’interrupteur. Un matériau plus souple est moins dur au toucher lorsque la tige touche la partie inférieure de l’interrupteur.

Polycarbonate

Dureté : Shore D93
Module d’élasticité : 2,35 GPa
Rigidité spécifique : 1,96
Coefficient de frottement : 0,31

Le polycarbonate est sans doute le matériau par excellence pour les boîtiers d’interrupteurs. La plupart des revêtements transparents sont en thermoplastique. De nombreux boîtiers de claviers sont également en polycarbonate. Il y a une bonne raison à cela : le plastique est relativement facile à travailler (en anglais).

POM

Dureté : Shore D88
Module d’élasticité : 2,5 GPa
Rigidité spécifique : 1,77
Coefficient de frottement : 0,25

Le polyoxyméthylène (POM) fait également partie des matériaux d’interrupteurs les plus courants. Toutefois, la plupart du temps, ce n’est pas pour le boîtier, mais pour la tige. Cependant, ces dernières années, de plus en plus de touches avec des boîtiers en POM sont apparues. Le plastique fait partie des thermoplastiques techniques.

Nylon

Dureté : Shore D70
Module d’élasticité : 2,3 GPa
Rigidité spécifique : 2
Coefficient de frottement : 0,28

Le nylon, en fait le polyamide, est, comme le polycarbonate, souvent utilisé pour les boîtiers d’interrupteurs. Cela s’explique par le fait qu’il est également relativement facile à travailler. La plupart des revêtements des touches de Cherry MX sont en partie constitués de fibres synthétiques issues du pétrole

UHMWPE

Dureté : Shore D65
Module d’élasticité : 5,3 GPa
Rigidité spécifique : 5,6
Coefficient de frottement : 0,14

Le polyéthylène à poids moléculaire ultra élevé (UHMWPE) n’est pas utilisé depuis longtemps comme matériau d’interrupteur. Et ce, bien que le thermoplastique semi-cristallin et non polaire soit en fait le plastique le plus utilisé. De tous les matériaux de la liste, il présente le coefficient de frottement le plus faible et le module d’élasticité le plus élevé.

Que signifie tout cela ?

En fait, dans cet article, je voulais vous montrer l’impact du matériau de boîtier sur le son et la sensation de frappe. Malheureusement, les caractéristiques ne me permettent pas de dire si c’est toujours le cas. En effet, comme nous l’avons mentionné, l’éventail des caractéristiques est large : tous les polycarbonates ne se ressemblent pas, tous les nylons ne sont pas identiques, et ainsi de suite.

D’après les indications, c’est le POM qui devrait avoir le son le plus grave. UHMWPE a la rigidité la plus élevée, mais le plus faible coefficient de frottement. Il est également le plus silencieux. Les autres se situent entre ces deux extrêmes.

Dans la vidéo suivante, je vous montre quelques exemples. Pour cela, je me suis procuré des interrupteurs MM de Wuque Studios. Ils sont produits par le fabricant JWK. MM est l’abréviation de Mix and Match. Je peux assembler moi-même les différentes parties d’un interrupteur. Pour les parties supérieure et inférieure du boîtier, on peut choisir entre l’UHMWPE, le nylon modifié et le POM modifié. Pour la tige, j’en choisis une en POM. Comme Wuque Studios ne propose pas de matériau de boîtier en polycarbonate, je choisis Auqa Kings V3 d’Everglide. Ils sont entièrement en polycarbonate. Je remplace la tige par une tige en POM de Wuque Studios.

Lors des enregistrements, j’ai toujours utilisé le même microphone et je l’ai placé à la même distance et au même angle par rapport au clavier. En fait, je trouve que le polycarbonate a la sonorité la plus grave, suivi par le POM. Et ce, bien que le son du POM soit censé être plus profond. L’UHMWPE sonne également plus bas à mes oreilles que le nylon, ce qui ne devrait pas être le cas. À l’exception de l’UHMWPE, la direction est la bonne. L’ordre correspond à ce que j'ai ressenti en termes de volume et de frottement.

Bien entendu, d’autres éléments que le switch ont une influence sur le son. Le clavier, le tapis et l’acoustique de la pièce sont d’autres facteurs qui l’influencent. Si j’ai du mal à faire la différence à l’écoute, c’est peut-être aussi parce que les différences sont relativement petites. Il s’agit toujours de matières plastiques, avec une différence relativement faible en termes de rigidité spécifique. Pour la plaque supérieure, par exemple, sur laquelle sont placés les interrupteurs, la rigidité spécifique varie d’environ 2 pour les matières plastiques à 96 pour le carbone. Cela devrait donc avoir un impact beaucoup plus important sur le son que le boîtier d’interrupteur. Enfin, les enregistrements sonores sont toujours à prendre avec précaution, et : chaque oreille est différente. Vous ne le percevez peut-être pas de la même manière que moi.

En conclusion, je ne suis pas vraiment plus intelligent après mes recherches. J’ai bien une idée de la direction que cela pourrait prendre, mais je ne peux malheureusement pas dire de manière définitive comment un Switch sonne en fonction des matériaux de son boîtier.