La mise en oeuvre des matières plastiques

Entamée à l’issue du processus de fabrication des polymères, avant les phases de commercialisation, de consommation et de recyclage des plastiques, la mise en œuvre consiste à transformer les résines plastiques en produits finis ou semi-finis.

Et si les opérations changent selon la nature de ces produits, il est néanmoins possible d’inventorier les quelques méthodes principalement employées par les industriels.

LES METHODES DE MISE EN ŒUVRE DES THERMOPLASTIQUES

LE MOULAGE PAR INJECTION

Lors de cette opération, la matière chauffée, comprimée et ramollie dans une presse à injecter est transfusée dans un moule qui lui donnera sa forme finale. Pour ce faire, les résines sont versées dans un réservoir (une trémie), amollies par le chauffage, et envoyées sous la pression d’une vis rotative (également appelée vis de plastification) vers le moule clos et refroidi, dont elles épouseront la forme en se solidifiant. A l’issue de ces étapes, la pièce est éjectée.

L’injection-soufflage, quant à elle, permet de réaliser des corps creux (bouteilles, flacons) en combinant – comme son nom l’indique – les techniques d’injection et de soufflage. Préformées dans une presse à injecter, les pièces sont dilatées et plaquées contre les parois d’un moule à l’aide d’un jet d’air comprimé. Ce moule sera ensuite refroidi, permettant l’extraction du corps creux final.

Couramment employé, le moulage par injection (également appelé injection plastique) permet donc de produire des pièces plus ou moins complexes en grande série, et destinées par exemple à l’industrie automobile. Les principales matières plastiques utilisées pour l’injection sont le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) et le polychlorure de vinyle (PVC), toutes traitées post-consommation par Paprec Plastiques (et plus spécifiquement France Plastiques Recyclage pour le recyclage des bouteilles en plastique) dans ses usines de recyclage plastique.

En cas de recyclage en interne du plastique industriel (purges machines, carottes, chutes de fabrication), des broyeurs placés au pied des presses d’injection récupèrent et concassent les déchets plastiques produits par les machines et peuvent ainsi les réintroduire dans le process de mise en œuvre. Notons que le broyage fait également partie des nombreuses techniques utilisées par l’industrie du recyclage des plastiques pour recycler les déchets de ce type.

LE MOULAGE PAR EXTANSION

Au cours de cette opération de traitement du plastique - principalement utilisée pour produire des pièces en polystyrène expansé - des billes de résine thermoplastique sont placées dans une chaudière, où, sous l’effet de la vapeur d’eau, elles pourront atteindre jusqu’à trente fois leur taille initiale (on leur adjoint pour cela des agents d’expansion, comme le pentane).

Après avoir été séchées, ces billes pré-expansées seront placées dans un moule clos, où elles seront homogénéisées et définitivement expansées sous l’effet d’une nouvelle injection de vapeur d’eau.

L'extrusion

L’extrusion plastique consiste à compresser la matière amollie et homogène (dans un cylindre chauffé et muni de vis rotatives semblable à celui d’une presse à injecter) et la pousser à traverser une filière (outil rigide percé d’au moins un trou) qui lui donnera la forme souhaitée. Puis, la matière expulsée de cette filière en continu est ensuite refroidie et sectionné à la bonne longueur.

Appelées « extrudeuses » ou « boudineuses », ces machines d’extrusion permettent de produire des pièces pleines, creuses ou particulièrement longues (tubes, tuyaux, profilés pour portes ou fenêtres, câbles, canalisations etc.) à des cadences élevées.

Variante de cette mise en œuvre, l’extrusion-soufflage permet également de produire des corps creux, mais en sectionnant une paraison (un tube de plastique extrudé percé à une extrémité pour laisser passer de l’air ou du gaz comprimé) et en plaçant celle-ci dans un moule en deux parties, qui lui donnera la forme désirée. Une canne de soufflage permettra ensuite d’injecter assez d’air ou de gaz comprimé pour plaquer la matière contre les parois du tube.

Autre variante, l’extrusion-gonflage, qui consiste à injecter de l’air comprimé directement dans la matière chauffée en sortie d’extrudeuse, et ainsi créer une bulle verticale, qui sera aplatie après refroidissement. Lors du recyclage des matières plastiques en interne (lorsque les déchets plastiques ne sont pas récupérés immédiatement par une entreprise de recyclage de plastique ou collectés après la consommation) les pièces sont également traitées, selon leur taille, par des broyeurs ou des déchiqueteurs adaptés.

Notons également que des techniques d’extrusion sont également employées par les sociétés de recyclage de déchets pour recycler le plastique agricole ou industriel.

LE CALANDRAGE

Les opérations de calandrage permettent de produire des plaques, des feuilles ou des films de diverses épaisseurs en comprimant la résine à l’aide de cylindres rotatifs plus ou moins écartés (et à vitesse variable) appelés laminoirs. Une fois transformée en film, en feuille ou en pellicule par ces rouleaux chauffants, puis refroidie et étirée aux dimensions souhaitées, la matière thermoplastique est placée autour d’une bobine industrielle. On utilise notamment ce procédé pour fabriquer des produits plats et larges en PVC, mais aussi des revêtements d’ameublement ou de maroquinerie.

L'enduction

Lors d’une opération d’enduction, la matière liquide ou la solution plastique est déposée sur un substrat (un support de papier, de tissu ou d’aluminium) puis envoyée dans un four de séchage.

Cette transformation permet de réaliser, entres autres choses, des revêtements de sol ou de mur en PVC, divers films en PET, et des emballages industriels souples.

LE ROTOMOULAGE

Le traitement du plastique par rotomoulage comprend le chauffage d’une poudre thermoplastique dans un moule métallique fermé, rotatif et démontable, la transformation de la matière plastique usinable par centrifugation au cœur du moule, le refroidissement de ce dernier au moyen de jets d’eau et/ou d’air froid, et enfin le démoulage de la pièce solidifiée.

C’est ainsi que sont notamment fabriqués certains objets creux, comme les canoës, les planches à voile, les jouets, les cuves, les citernes ou diverses pièces de mobilier.
Notons également que les pièces transformées par rotomoulage sont principalement des plastiques recyclables en polyéthylène moyenne et basse densité. En cas de recyclage des matériaux en interne, les déchets plastiques sont traités en trois temps : celui du broyage, du criblage et enfin de la réintroduction du plastique recyclé dans le process de rotomoulage.

LE THERMOFORMAGE

Cette technique (une seconde transformation) consiste à chauffer des bobines de matière plastique compressée en amont, ramollir les plaques et leur donner une forme à l’aide d’un moule métallique. Des objets de fine épaisseur, comme les emballages divers ou les pots de yaourts, sont régulièrement fabriquées de cette façon.

Notons que les produits thermoformés usagés se retrouvent souvent dans les déchets post-consommation et sont donc récupérés par les recycleurs de plastique. En cas de recyclage des films plastiques en interne, la matière recyclable est broyée, extrudée, et réintroduite sous la forme de granulés dans la chaine de production.

LES METHODES DE MISE EN ŒUVRE DES THERMODURCISSABLES

La mise en œuvre de ces matières est particulière, puisque les pièces en plastique thermodurcissable deviendront au cours de leur transformation des objets finis insolubles et infusibles.

Pour ce faire, les industriels emploient principalement des méthodes de moulage par coulée (liquides versés dans un moule chauffé), par compression (poudre également comprimée dans un moule chauffé) ou par injection (comme pour les thermoplastiques, une vis mobile ou un piston injecte la matière dans un moule clos et chauffé, dont elle prendra la forme).

AUTRES TRANSFORMATIONS

Notons qu’à l’issue de certaines opérations de mise en œuvre, les produits semi-finis (comme les plaques ou les feuilles de plastique) peuvent être thermoformées (voir plus haut), soudées, collées, et/ou subir diverses transformations en usine (sciage, tournage, fraisage, perçage, rabotage etc.), appliquées pour achever leur mise en forme.