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6TQP - Mise en œuvre des matières plastiques – page 1 de 26 Mise en œuvre des m

6TQP - Mise en œuvre des matières plastiques – page 1 de 26 Mise en œuvre des matières plastiques / 1 Mise en œuvre Mise en œuvre Mise en œuvre Mise en œuvre des des des des matières plastiques matières plastiques matières plastiques matières plastiques Les mélanges Les mélanges Les mélanges Les mélanges 1. La matière plastique En regardant « le cul » de n’importe quel objet en « plastique », on peut observer des symboles qui indiquent les noms des polymères utilisés pour réaliser l’objet. L’analyse des différents échantillons montre que les matériaux utilisés pour les réaliser contiennent des matières telles que du PVC, PET, PEHD, PEBD, PMMA , ….. Nous allons voir que pour réaliser un objet fini (pot de fleur, une chaise, flacon,….) seul du PVC, seul du PE, seul du PMMA ,…ne suffit pas. Un « plastique » ou plus précisément une matière plastique est un mélange contenant une matière de base constituée d’un ou plusieurs polymères.. Ces matières de base seront toujours accompagnées d’additifs. Ce mélange d’ingrédients forme une matière plastique qui possède des propriétés exceptionnelles que seule le polymère ne possède pas. 6TQP - Mise en œuvre des matières plastiques – page 2 de 26 Mise en œuvre des matières plastiques / 2 2. Composition d’un mélange - Formulation Voici une formulation type c'est-à-dire une recette d’un mélange utilisé pour la mise en œuvre d’un PVC rigide que vous rencontrerez en entreprise, exprimée en pcr, c’est-à-dire en % de la quantité de résine mise en œuvre : La résine : PVC homopolymère (S266 RC)………………………….….100 kg Stabilisants : ″one pack″ Ca/Zn (Marck CZ 2000)……………………………..2 HSE (huile de soja époxydée)……………………………………2 Lubrifiants : Acide 1,2 dihydroxystéarique (Loxiol G 21B)…………………..0,3 Tristéarate de glycérol (Radia 3059 ou Loxiol G15)……………...1 Paraffine ou PE oxydé (Lub 75M)……………………………….0,1 Phtalates d’alcools C16-C18 (Ligalub, Fae ou Loxiol G60)……..0,8 Charges minérales : CaCO3 ex minerais … omyalite 95T (E) [= enrobé]……………15 Ou ex minerais … hydrocarb 95 T (E) [= enrobé]…………id. Ou ex précipitation …Socal 312 N (E,P)……………………id. Ou ex précipitation …Durcal………………………………..id. Pigments et colorants : Divers colorants organiques peu opacifiant, assurant la NUANCE des coloris souhaités Divers pigments minéraux assurant l’opacité et contribuant à la tenue au vieillissement, dont le TiO2 Kronos 2081………………4 (*) Possibilité d’utiliser un mélange S266 RC (85) S 173 GB (15) : qui est un mélange de PVC Suspension et d’un PVC Emulsion, dans le but est d’augmenter les propriétés mécaniques (résistance au choc sous impact) et la brillance des surfaces extrudées. Ne pas dépasser les proportions 85 - 15 sous peine de perdre les effets recherchés. 6TQP - Mise en œuvre des matières plastiques – page 3 de 26 Mise en œuvre des matières plastiques / 3 3. Analyse de la formulation La mise en œuvre du PVC résulte d’opérations thermomécaniques de natures très diverses : extrusion, calandrage, injection, etc. Ceci signifie que de la chaleur doit être fournie au polymère afin de lui conférer une fluidité à chaud suffisante pour qu’à la suite d’un effort mécanique approprié, une masse pâteuse prenne une forme désirée. Le PVC est un thermoplastique : on conforme à chaud l’objet fini et cette forme est conservée au refroidissement. Le malaxage mécanique de la matière produit un auto échauffement important qui cumule ses effets avec ceux de l’apport de calories proprement dit : les deux types d’échauffement ne sont pas indépendants. Toute nouvelle application nécessitera pour cette raison une mise au point des séquences de travail, en se basant par analogie sur des séquences existantes. Il faudra s’intéresser de près au comportement du PVC soumis à un stress thermique ! Les résines de PVC ne sont donc jamais utilisées seules car leur stabilité thermique à la température de transformation est trop faible. C’est à dire que suite à l’action de la chaleur, il se transforme chimiquement : on dit qu’il se dégrade. Il est donc nécessaire de leur adjoindre des stabilisants. D’autre part, comme la plupart des polymères, le PVC a tendance à coller sur le métal chaud des machines de transformation. Il est donc nécessaire de lui adjoindre des lubrifiants qui éviteront ce collage. Enfin il est possible de modifier les propriétés mécanique et colorimétrique du PVC en l’alliant à d’autres polymères, et en lui ajoutant des plastifiants, des charges, des pigments, … Ce grand éventail des adjuvants explique la grande diversité des applications du PVC qui est utilisés pour fabriquer des objets aussi divers que des emballages, des chaussures, des châssis, des tuyaux souple et rigide,….il existe ainsi plusieurs milliers de formulations ! 6TQP - Mise en œuvre des matières plastiques – page 4 de 26 Mise en œuvre des matières plastiques / 4 3.1 LA RESINE (voir chapitre sur la polymérisation) PVC S2 66 RC S = Solvic 2 = polymère obtenu par le procédé en suspension 66 = nombre K (image de la masse molaire) RC = code Solvay (sans intérêt) PVC S1 73 GB S = Solvic 1 = polymère obtenu par le procédé en émulsion 73 = nombre K (image de la masse molaire) GB = code Solvay (sans intérêt) 6TQP - Mise en œuvre des matières plastiques – page 5 de 26 Mise en œuvre des matières plastiques / 5 3.2 LES STABILISANTS Diverses considérations théoriques (énergies de liaison entre atomes et mécanisme cinétique de la polymérisation du monomère correspondant), montrent que le PVC ne devrait manifester une dégradation thermique sensible qu’à des températures élevées, de l’ordre de 250 °C. Or, dès 60 °C, le PVC « vierge », c’est-à-dire exempt de tout additif, est déjà le siège d’un phénomène typique de dégradation : il prend rapidement une coloration rose, nettement visible à l’œil. En cas de doute, il suffit de lui ajouter quelques gouttes d’un plastifiant comme le phtalate de dioctyle (DOP) pour développer la coloration due à l’instabilité thermique. 3.2.1 Instabilité thermique du PVC Par « instabilité thermique », il faut entendre les phénomènes chimiques qui se développent dans la gamme des températures habituelles de mise en œuvre. Il est évident que si le choc thermique est très important, le PVC, comme d’ailleurs la majorité des matières organiques, se décomposera en donnant de nombreux sous produits d’aspect noirâtre. Familièrement, on dit alors que la matière est « cramée » (pensez au steak trop cuit !). Il n’est ici question que des phénomènes susceptibles de se manifester entre ± 60 °C et le « tout début du cramage », état dans lequel l’objet fini a perdu toute valeur depuis longtemps. 3.2.2 Conséquences de l’instabilité thermique du PVC Dans le cas du PVC, deux phénomènes se manifestent simultanément lors d’un choc thermique en l’absence de stabilisant ou lors de la mise en œuvre de formules insuffisamment stabilisées : • le développement d’une coloration qui s’accentue très rapidement • l’émission d’acide chlorhydrique (HCl) gazeux (et chaud !) L’émission d’HCl se traduit par l’apparition de « fumées blanches », corrosives et toxiques, dues au caractère hygroscopique de l’acide qui condense la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère. [Cette propriété est utilisée dans la fabrication de balles traçantes : la condensation de la vapeur d’eau forme une traînée blanche qui « matérialise » la trajectoire du projectile.] Il est strictement indispensable de rester très attentif lors de la mise en œuvre du PVC, afin d’être prêt à prendre les mesures adéquates si une émission de « vapeurs d’HCl » est détectée. 6TQP - Mise en œuvre des matières plastiques – page 6 de 26 Mise en œuvre des matières plastiques / 6 Les mesures préventives ne peuvent en aucun cas être négligées : ♦ Utilisation de machines en bon état de fonctionnement ; vérification régulière des régulations de température ; nettoyage approfondi du matériel en fin de travail, de manière à ôter toute trace de matière qui pourrait coller aux parois métalliques et être l’objet d’une surchauffe. ♦ Mise en œuvre de mélanges dont la stabilité thermique a été préalablement éprouvée par des tests de laboratoire qui permettent de s’assurer qu’une « réserve de stabilité » couvre les aléas qui pourraient être rencontrés ♦ Travail sous une ventilation efficace, permettant l’évacuation des émissions gazeuses, au moins pendant le temps nécessaire à la maîtrise des phénomènes de décomposition. ♦ Formation des opérateurs aux mesures préventives et d’urgence. Il faut insister sur le fait que les cas de décomposition accélérée sont très rares. On ne les rencontre en pratique qu’au stade de la mise au point des formulations en laboratoire, lieu privilégié en équipements divers conçus en fonction des risques encourus. Bien avant l’émission de fumées blanches, la matière travaillée présente de très nettes traces de « colorations bizarres », signe annonciateur d’un début de dégradation qui doit entraîner automatiquement une réaction appropriée dans le délai le plus court possible. Attention ! L’apparition de colorations bizarres n’est pas nécessairement liée à un défaut de stabilisation thermique. Il peut s’agir d’une réaction chimique entre constituants de la formulation lorsque cette formulation comporte une erreur de composition ou lorsqu’on a utilisé des ingrédients uploads/s3/ 6-tqplastles-melanges.pdf