Extrusion des plastiques
Les produits en matière plastique sont fréquemment fabriqués par extrusion. À partir d'un matériau le plus fréquemment thermoplastique, on produit en continu des pièces de grande longueur : profilés pour portes...
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Polymère - Plasturgie
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Les produits en matière plastique sont fréquemment fabriqués par extrusion. À partir d'un matériau (granulés ou poudre) le plus fréquemment thermoplastique, on produit en continu des pièces de grande longueur : profilés pour portes et fenêtres, tuyaux, câbles, tubes, feuilles, films, fibres textiles, plaques, joncs, etc.
Les producteurs de matières plastiques ont développé des grades adaptés à l'extrusion pour l'ensemble des types de polymères. Un polymère avec une masse molaire élevée et une structure amorphe est préféré pour l'extrusion. Pour l'extrusion-gonflage, une large distribution de masses molaires est requise.
Principe de l'extrusion des plastiques
L'extrudeuse (quelquefois appelée boudineuse) comprend un fourreau cylindrique chauffant (thermorégulé) à l'intérieur duquel tourne au moins une vis sans fin alimentée à travers des doseurs par des trémies d'alimentation en granulés ou en poudre.
Le fourreau est composé par plusieurs modules fermés ou équipés d'un orifice d'alimentation ou de dégazage.
La vis est caractérisée par sa longueur (L) et son diamètre (D) mais aussi par le ratio de ces deux paramètres (L/D). La vis est constituée d'un ensemble d'éléments de vis assemblés sur un arbre cannelé.
La vis malaxe, compresse, échauffe et transporte en continu la matière fluidifiée et homogène vers la filière. Celle-ci conférera à la masse plastifiée la forme désirée.
Pour la fabrication de films plastiques (film étirable, sac poubelle... ), le matériau passe dans une filière à entrefer fin, de façon à former un extrudat de quelques dixièmes de millimètres.
Dans le cas de la fabrication de profilés, l'extrudeuse est le plus souvent suivie d'un bac de calibration qui ajuste la pièce aux tolérances recherchées. La mise aux dimensions se fait à l'entrée du bac via un calibrateur lubrifié, ensuite la pièce est refroidie par échange thermique avec un flux d'eau circulant.
Cette opération peut faire appel à plusieurs techniques dont le choix est déterminé surtout par les dimensions de la pièce à réaliser.
Extrusion-gainage
La technique d'extrusion-gainage sert à recouvrir les conducteurs électriques d'au moins une couche de matériaux polymères (PVC, HDPE, fluoropolymère, etc. ) pour les isoler. L'installation qui applique une matière plastique sur un conducteur se nomme une ligne d'extrusion. Une ligne d'extrusion simple se compose de plusieurs accessoires, fréquemment onéreux :
- d'une machine qui déroule le conducteur nu, le dévidoir ;
- d'une ou plusieurs extrudeuses qui appliquent le plastique sur le conducteur ;
- d'un bac de refroidissement ;
- d'un cabestan ;
- d'une machine qui enroule le fil isolé sur une bobine, le bobinoir.
Extrusion-formage
La matière est extrudée sous forme de nappe et mise aussitôt en forme par une technique analogue au thermoformage ; adaptée aux grandes séries ainsi qu'à la fabrication de pièces de grandes dimensions (éléments de carrosserie, bateaux, valises, carters, pots, barquettes, etc. ).
Extrusion-calandrage
Cette méthode se prête à la fabrication de feuilles et de plaques.
Extrusion en filière plate
Cette extrusion dite cast sert à tirer des films plastiques en faibles épaisseurs de 7 jusqu'à 30 µm.
Extrusion-soufflage
Il s'agit de gonfler un tube (paraison) obtenu par extrusion, en y insufflant de l'air ou un gaz inerte pour que la matière fluide vienne se plaquer contre les parois du moule de soufflage constitué de deux demi-moules. Cette technique sert à mouler en discontinu des corps creux (récipients tels que réservoirs, bouteilles, flacons, etc. ).
Extrusion-gonflage
On forme tout d'abord une paraison à paroi mince. Après gonflage (la bulle est fréquemment spectaculaire) et refroidissement, on obtient des films (sacs plastiques en PE, PP... ). À la différence de l'extrusion-soufflage, ce procédé n'utilise pas de moule.
Filage
Les trois techniques de filage des polymères (filage à l'état fondu, par voie sèche et par voie humide) utilisent des filières comportant plusieurs dizaines de trous. L'étirage longitudinal après refroidissement des fils continus est très important (jusqu'à 500 %). Généralement, la vitesse d'étirage est un peu supérieure à la vitesse de la matière en sortie de filière. Cet étirage longitudinal aligne les chaînes moléculaires, ce qui perfectionne nettement les propriétés mécaniques (rigidité, résistance à la déformation dans l'axe d'étirage... ) du matériau. La technique de filage du polymère à l'état fondu est la plus utilisée. Elle est employée pour l'élaboration de fibres PE, PP, PA et PET.
Cœxtrusion
Plusieurs vis d'extrusion alimentent une filière pour cœxtruder jusqu'à neuf couches de polymère, chacune ayant ses qualités propres. A titre d'exemple, obtention pour l'emballage alimentaire de films multicouches à effet barrière au dioxygène, responsable de l'oxydation des produits frais ou cuisinés (un emballage en PE est perméable au dioxygène).
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