Transformation

 

La plastugie est la dénomination du secteur d'activité mettant en oeuvre les polymères que ce soient des plastiques thermoplastiques, ou thermodurcissables, ou élastomères. Dans les procédés de transformation c’est ce qui ne se voit pas qui est le plus important. Un ou plusieurs des procédés suivant sont utilisés pour aboutir à un produit fini. A chaque procédé et à chaque étape les vitesses et les contraintes sont différentes de même que le mode de mélange ou d’écoulement. Dans tous ces procédés les conditions de mise en œuvre du matériau et la forme du moule lui confère ses propriétés mécaniques. Dans une grande partie de ces procédés les matériaux peuvent faire l’objet de moussage afin d’en réduire la consommation, le poids ou pour d’améliorer les propriétés mécaniques ou thermiques.

Extrusion*:

 

Depuis Archimède la vis sans fin a été réinventée pour être adaptée à tous les polymères et aux matières premières pour les mélanges avec renforts.

 

Les extrudeuses mono vis ont essentiellement une fonction de transport et des capacités de mélange limitées même si des éléments facilitant la dispersion peuvent être incorporés.

Cidessous une comparaison par simulation de l'écoulement dans la section d'un extrudeur monovis entre un fluide newtonien et un fluide selon le modelede Cross. Faites dérouler le diaporama. La vitesse de surface est de 1m2/s, la viscosité cinématique est de 0.01 m2/s, la section est de 10cmx10cm. Les vitesses absolues sont comparées sur un lignes 2,5 cm sous la surface mobile. La première simulation est prise comme référence.

Les simulations sont réalisées avec openFoam designer v1.5.

Si vous etes interessé de savoir ce qui se passerait avec un polymère viscoélastique ou un nanocomposite contactez-moi*. 


 

 

Les extrudeuses bi vis sont les plus courantes pour les mélanges. La modularité des éléments constitutifs des vis permet une grande flexibilité dans la formulation des mélanges et la mise en œuvre de réactions. Les vis peuvent être en configuration auto nettoyantes ou avec un espace limitant la destruction des renforts lors de l’usage de fibres longues. Elles peuvent fonctionner en mode co-rotation ou rotation inversée. Le transport dans
le second cas s’effectue par déplacement positif de la matière dans des cellules définies par la forme des canaux alors que dans le premier cas il s’effectue par un écoulement de type Couette. L’une ou l’autre configuration est plus ou moins bien adaptée en fonction des matériaux mis en œuvre et les temps de résidence nécessaires pour obtenir la qualité finale. 

 

Des « accessoires » viennent se greffer sur les extrudeuses pour l’alimenter dans le cas de mélanges réactifs ou non et pour réguler l’écoulement par pompes à engrenages ou combinaisons d’extrudeuses de types différents.

L’extrusion par piston est aussi pratiquée dans de matières premières déjà mélangées et difficiles à mettre en forme ou nécessitant un écoulement très régulier mais est un procédé discontinu.

Co-extrusion:

 

Elle permet d’assembler de façon continue des matières aux propriétés différentes par exemple pour réaliser des films ou emballages avec de propriétés de barrière renforcées vis-à-vis de l’oxygène de l’air. Elle est aussi utilisée pour réaliser des produits techniques aux propriétés composites (nanofibres conductrices, nanotextiles,…). Celle-ci fait appel à plusieurs extrudeuses alimentant la tête avec les différents matériaux
entrant dans la composition.

 

Calandrage*:


Utilisé en aval d’un équipement l’alimentant en matériau (par exemple extrudeuse) il permet de rectifier la forme, l’épaisseur, ou conférer une orientation au matériau de façon rapide et efficace.

 

Pultrusion:

 

Procédé performant essentiellement utilisé dans la production de câbles, tuyaux renforcés dans lequel une âme est tirée au travers la tête de l’extrudeuse pour l’enrober d’un matériau protecteur ou fonctionnel.

 

 


 

Extrusion soufflage:


Procédé adapté pour la production de produits creux comme les flacons, bouteilles, réservoirs, …

 

Les procédés d’injection*:

 

Injection*, injection assistée par gaz, injection réactive dans le cas de résines thermodurcissables.


Impression, prototypage, fabrication 3D*:

 

Optimisation de la qualité et de la vitesse d'impression des pièces grâce à la connaissance des propriétés physico-chimiques des polymères fondus en relation avec la distribution de leur poids moléculaire et de leur structure.

 

Frittage*:


Utilisé pour la mise en forme de matériau à l’état solide à cause par exemple de leurs propriétés thermiques et rhéologiques (UHMWPE, PTFE) ou pour avoir une grande précision dimensionnelle, et des propriétés anisotropiques.

 

Procédés de moulage:

 

Ce sont des procédés discontinus permettant d’assurer une grande précision dimensionnelle aux produits ainsi que l’anisotropie du matériau.

 

Cela peut être un simple moulage, moulage partransfert, du sur moulage, du moulage réactif.

 

Le rotomoulage est un procédé adapte pour la fabrication de grand corps creux de type cuves.

 

Le thermoformage est un cas particulier ou un film est mis en forme par application sur un moule par dépression d’air.

 

Soudage:

 

Par frottement, par haute fréquence, ultrasons, induction, résistance, laser.

 

Mélangeurs/disperseurs/ émulsionneuses/broyeurs/réacteurs*:

 

Les équipements de type batch permettent d’obtenir des temps de dispersion/réaction plus long que les extrudeuses. Leur choix est varié et adapté à la rhéologie du produit ainsi qu’au type de renfort et à l’intensité nécessaire pour leur bonne dispersion.

 

Pour les caoutchoucs des équipements doivent être capable de les mastiquer et les mélanger  avec leurs réactifs, leurs renforts, leurs huiles, et leurs additifs. Des équipements de type banbury, rouleaux, et brabender sont utilisés. Pour les pâtes à pain, pizza, ou simplement italiennes des malaxeurs sont utilisés. Pour les formulations moins viscoélastiques mais plutôt visqueuses telles que dans les revêtements des disperseurs à haute vitesse avec des lames permettant une bonne dispersion ou avec rotor et stator sont utilisés. Ces derniers sont aussi employés pour les émulsions.

 

Application de Revêtement:

 

En fonction des surfaces, des épaisseurs, et de la rhéologie elle peut se faire par pulvérisation*, enduction rouleau*, enduction par rideau, enduction par trempage, déposition par évaporation, électrodéposition.

 

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Responsable innovation et R&D en recherche d'emploi.

 L’auteur est ni un consultant ni un autoentrpreneur . Il est ingénieur chimiste, inventeur, et a un PhD en science et ingénierie des polymères (plasturgie) avec une expérience internationale dans le développement de produits, tests et procédés innovants. Grace à une approche holistique (concept, synthèse, formulation, procédé, propriété, performance, fonction, produit) il a obtenu d’excellents résultats.

* Ci-dessus correspond à une expérience directe.

 « Ils l’ont fait parce qu’ils ne savaient pas que c’était impossible», M. Twain