La plasturgie

La plasturgie, qu’est ce que c’est ?

La plasturgie est l’industrie qui crée et transforme les matières plastiques en produits finis. Cette industrie est assez récente si on la compare à la sidérurgie. Tout commence en 1870 grâce à un concours visant à remplacer les boules de billard en ivoire, la cellulose a été créée par les frères Hyatt qui donne naissance à la plasturgie. C’est au cours du XXe siècle la plupart des plastiques ont été créés et développés.

Les techniques de transformation de la plasturgie

Présentation des principales techniques de transformations de la plasturgie

Injection

Principe

La matière première (polymère) sous forme de granulé est introduite dans une presse à injecter. Ce polymère est chauffé et malaxé. Une fois fondu, il est injecté sous pression dans un moule en acier verrouillé. Le moule joue un rôle essentiel dans ce processus de transformation, c’est lui qui donne la forme finale au produit.

schema-principe-injectionSource : user.skynet.be
  1. Les granulés sont introduits dans la trémie de la machine
  2. La rotation de la vis sans fin entraine les granulés dans le fourreau
  3. Les colliers chauffants et le malaxage de la vis font fondre les granulés
  4. Une fois que la quantité de matière nécessaire est fondue, elle est accumulée en bout de vis et un mouvement de translation injecte la matière dans le moule.
  5. Le refroidissement dans le moule permet à la matière de garder la forme du moule.
  6. Une fois refroidie le moule s’ouvre et la pièce est éjectée
    Un nouveau cycle recommence

Applications

Technique particulièrement adaptée à la grande série pour la fabrication de pièces de très petite ou de grande taille (de quelques dixièmes grammes à plusieurs kilogrammes).

Médical : Instruments médical à usage unique,
Automobile : Tableau de bord voiture, pièce sous capot moteur
Loisir : Télévision, Téléphone portable
Electro-ménager (cafetière, robot…)

Injection soufflage

Principe

Ce procédé consiste à combiner la technique d’injection avec celle du soufflage. La matière est injectée pour donner une préforme qui peut intégrer le vissage final de la pièce. La préforme peut être stockée, transportée ou directement réchauffée pour être ensuite soufflée à la forme voulue.

L’éprouvette est alors enfermée dans un moule de soufflage en deux demi-coquilles ayant la forme désirée. Une extrémité de la préforme est pincée. De l’air comprimé (le plus souvent) est ensuite injecté dans la cavité par l’orifice de la préforme afin de plaquer la matière contre l’empreinte refroidie et figer la pièce dans sa forme finale.

Schéma

schema-injection-soufflageSource : adel.fr et wikipédia

Applications

L’application la plus connue est la bouteille (eau, soda), cela permet d’avoir une cadence très élevée dans le cycle de fabrication.

Calandrage

Principe

Le calandrage est une technique de fabrication de feuilles, de plaques ou de films par laminage d’une matière thermoplastique entre plusieurs cylindres parallèles constituant la machine appelée : calandre.

Schéma

schema-calendrageSource : grepa-plastic.fr
  1. Formulation : Mélange de plastiques, additifs, stabilisants, charges diverses (suivant l’application final du produit)
  2. Mélangeur pour homogénéiser la matière : la matière est chauffée puis malaxée dans une vis sans fin spéciale (différente de l’injection et l’extrusion) pour donner une pate épaisse
  3. Gélification de la matière entre 2 calandres chauffées : la matière passe plusieurs fois entre les rouleaux pour être bien homogénéisée.
  4. Réglages des paramètres de gélification (température calandres, pressions, vitesse rotation…)
  5. Calandrage : calibrage et grainage de la feuille. La matière passe entre des calandres chauffées à différentes températures. L’écartement, la pression, le type de rouleaux vont donner les dimensions et les aspects des films
  6. Refroidissement et stabilisation le passage dans le chemin de rouleaux permet le refroidissement du film ou de la feuille
  7. Tirage
  8. Réglages et paramètres de la ligne (vitesse avance, espacement rouleaux…)
  9. Mise en bobine ou empilage des feuilles suivant les dimensions et épaisseurs

Applications

Le calandrage permet de fabriquer des produits semi-finis qui seront transformés par la suite par thermoformage, soudure, découpe dans différents secteurs d’activités (automobile, médical, industrie).

Thermoformage

Principe

Le thermoformage est une technique qui utilise des matériaux thermoplastique semi-finis tels que les plaques, les films ou des feuilles. Le chauffage permet de ramollir la matière pour lui donner la forme souhaitée. La mise en forme se fait par le plaquage de la feuille sur un moule sous l’effet du vide. Le matériau se fige lorsqu’il refroidit, donnant ainsi la forme finale du produit.

Thermoformage manuel

Cette technique est utilisée pour les petites séries et les pièces de grandes dimensions

Schéma

schema-thermoformageSource : larousse.fr
  1. Mise en place de la feuille et chauffage par un plateau chauffant supérieur et inférieur.
  2. Montée du moule : la feuille ramollie et le moule monte pour emboutir la feuille.
  3. Formage / Refroidissement : une fois le moule en position haute, le vide est fait entre le moule et la feuille. La feuille se plaque sur le moule est en prend sa forme.
  4. De l’air ou de petites gouttelettes d’eau sont projetées sur la pièce pour la refroidir et lui donner sa forme finale. De l’air est soufflée à l’intérieur du moule pour décoller la pièce du moule et celui-ci descend pour libérer la pièce.
    Une fois le moule descendu, la pièce peut être enlevée puis décortiquée pour enlever les déchets (cercle rouge)

Applications

Publicité, enseignes (tabac, pharmacie…)
Baignoire
Jouets (bac à sable, toboggans…)

Thermoformage en ligne

Le principe est identique, mais la ligne est automatisée et utilisée pour les grandes séries et faibles épaisseurs.

Schéma

schema-thermoformage-ligne
  1. Matière : la bobine de film est déroulée et avance pas à pas
  2. Chauffage : le film est chauffé par des résistances et se ramolli
  3. Formage : le film ramolli passe dans un moule (en vert) et l’aspiration plaque la matière sur le moule. Le formage peut être amélioré par un piston (en jaune)
  4. Refroidissement : la pièce sort du moule et est refroidie
  5. Découpe : la coupe peut se faire soit par un pistonnage (schéma) soit par une découpe par scie (suivant les applications et les dimensions
  6. Convoyage : les pièces sont amenées jusqu’au conditionnement

Applications

Pots yaourts
Blister
Gobelets plastique
Emballage

Extrusion

Principe

La matière première sous forme de granulé ou de poudre est introduite dans l’extrudeuse. La matière passe dans une vis sans fin et un cylindre chauffé, la température et la friction entraine la fonte de la matière. La forme de la vis fait monter en pression la matière qui passe au travers d’une filière (pièce en acier) pour donner la forme au profilé final.

Schéma

schema-extrusionSource : alexpb.com
  1. La matière est insérée dans l’extrudeuse (granulé ou poudre)
  2. Le cylindre chauffant permet de ramollir la matière
  3. La vis sans fin tourne et permet de fondre et homogénéiser la matière, celle-ci monte en pression en bout de vis.
  4. La matière passe au travers la filière, qui va donner la forme finale du produit
  5. La matière est refroidie et conformée généralement sous vide (pour conserver les dimensions)
  6. Les profilés sont tirés en bout de ligne puis coupés à longueur et palettiser

Applications

Bâtiment fenêtre : profilé fenêtre, gouttières, tube d’évacuation
Médical : tube perfusion

Extrusion soufflage

Principe

Ce procédé consiste à combiner la technique de l’extrusion avec celle du soufflage. Le tube extrudé (paraison) est enfermé dans un moule de soufflage (2 demi-coquilles ayant la forme désirée). La paraison présente un orifice à son extrémité, qui est pincée (là où sera l’ouverture finale du récipient). De l’air sous pression est ensuite insufflée dans la cavité par l’orifice afin de plaquer le tube déformable contre l’empreinte refroidie et figer la pièce dans sa forme finale.

Schéma

schema-extrusion-soufflageSource : Thomasplasturgie
  1. Moule ouvert : la paraison sort de l’extrudeuse puis descend dans le moule.
  2. Fermeture du moule : La fermeture du moule vient assembler la partie inférieure de la paraison.
  3. Soufflage de la paraison : la canne de soufflage introduit de l’air sous pression dans la paraison, celle-ci vient se plaquer sur les parois du moule refroidit.
  4. Ouverture moule : la pièce est évacuée à l’ouverture du moule et un nouveau cycle recommence.

Applications

Flacons => Bidons
Pièces automobile

Extrusion gonflage

Principe

Ce procédé est un dérivé de l’extrusion, il consiste à souffler en continu de l’air à l’intérieur de la paraison pour la faire gonfler. Ce procédé ne nécessite pas de moule, c’est l’air soufflée qui donne la forme et le refroidissement. Cette technique permet de fabriquer des sacs plastiques.

Schéma

schema-extrusion-gonflage
  1. La matière est extrudée et passe au travers une filière à tête d’équerre
  2. L’air est soufflé à l’intérieur de la paraison (tube) pour la faire gonfler => formation de la gaine
  3. L’air soufflé donne la forme et refroidi la gaine
  4. Le passage dans les rouleaux permet d’aplatir la gaine pour réaliser différente étapes (découpe, marquage, pliage…)
  5. La gaine aplatie est ensuite enroulée sur des bobines pour le stockage ou d’autres étapes de fabrications.

Applications

Fabrication des sacs plastiques, sacs poubelles…

Rotomoulage

Principe

On introduit un polymère (principalement plastique en poudre) dans un moule métallique puis celui-ci est fermé. Ce moule est chauffé et tourne selon 2 axes de rotation. Le plastique tapisse alors l’intérieur du moule. Après refroidissement et démoulage, on obtient la pièce désirée.

Schéma

schema-rotomoulageSource : dag-kayak.com
  1. Ouverture du moule
  2. Chargement de la formulation (polymères et additifs éventuels)
  3. Fermeture et verrouillage du moule
  4. Mise en rotation du moule sur 2 axes perpendiculaire
  5. L’ensemble toujours en rotation est chauffé, cela entraine la fonte du polymère qui adhère aux parois.
  6. Une fois toute la matière fondue, l’ensemble toujours en rotation peut être refroidi
  7. Après le refroidissement, le moule est ouvert et la pièce peut être sortie.

Applications

Le rotomoulage permet de réaliser des produits creux, il est très utilisé pour les produits de grandes dimensions telles que les cuves ou les canoës kayak.

Broyage et micronisation

Principe :

Le broyage et la micronisation permettent de transformer des produits finis ou des chutes de production en « matière première ». Le broyage permet de créer des morceaux de matières (taille de 1 à plusieurs mm suivant les broyeurs). La micronisation permet de transformer ces particules en poudre (taille quelques centaines de microns).

broyage et micronisation

Sources images :
Image balles déchets plastique (CIFRA)
Image broyeur (hellopro.fr)
Image matière broyée et micronisée (http://sictomsudallier.fr)

Le but de la micronisation est d’obtenir des particules de matières suffisaement fines pour permettre des les réincorporés dans des futures mélanges de matières.