Comment sont fabriqués les thermoplastiques : un aperçu des méthodes de production

Les thermoplastiques sont aujourd’hui l’un des types de plastiques les plus utilisés en raison de leur polyvalence et de leur rentabilité. Ils peuvent être facilement remodelés et remodelés plusieurs fois par chauffage et refroidissement. Cela les rend idéaux pour une variété d’applications de fabrication.

Il existe plusieurs procédés clés utilisés pour fabriquer des thermoplastiques à l’échelle industrielle. Les principaux sont l’extrusion, le moulage par injection, le soufflage et le thermoformage. Le processus exact utilisé dépend du type de résine plastique ainsi que de la forme et des propriétés souhaitées du produit final.

Cet article donnera une introduction générale aux thermoplastiques et à la manière dont ils sont fabriqués.

Composition des thermoplastiques

Quand on pense aux thermoplastiques, on imagine un monde dans lequel des molécules simples forment des structures complexes. Ces matériaux sont essentiels dans tout, des emballages aux pièces automobiles.

Bases des polymères

Le thermoplastique commence par monomères, petites molécules qui s’unissent comme une chaîne. Lorsqu'il est chauffé selon un processus appelé polymérisation, ces monomères créent chaînes polymères. Imaginez-le comme un train où chaque wagon est un monomère et le train entier est le polymère.

• Polyéthylène (PE): Souvent utilisé pour les sacs en plastique, c'est une sorte de modèle pour les thermoplastiques.
• Chlorure de polyvinyle (PVC): Les tuyaux et les cadres de fenêtres tirent généralement leur robustesse du PVC.
• Polystyrène (PS): Pensez aux emballages et aux tasses à café jetables, c'est votre polystyrène au travail.
• Nylon (Polyamide): Ce n'est pas seulement pour les bas : les engrenages et les serre-câbles ont également besoin de la résistance du nylon.
• Polypropylène (PP): Incontournable pour les conteneurs et les pièces automobiles, le PP est connu pour sa polyvalence.
• Polycarbonate (PC): Vos lunettes pourraient utiliser du PC pour cette qualité claire mais résistante.

Types de thermoplastique

Voici quelques exemples courants de plastiques thermodurcissables :

• Résine époxy – utilisée dans les revêtements, les adhésifs et les composites
• Résine polyester – utilisée dans les composites en fibre de verre
• Résines phénoliques – utilisées dans les adhésifs, les revêtements et les composants électriques
• Mélamine formaldéhyde – utilisé dans la vaisselle, les stratifiés et les tableaux effaçables à sec
• Urée formaldéhyde – utilisé dans les raccords électriques et les adhésifs
• Silicone – utilisé pour les joints, les joints et les revêtements

Additifs et modificateurs

Parfois, les thermoplastiques ont besoin d’un petit coup de pouce. Voici où additifs et modificateurs entrer en jeu.

• Remplisseurs: Ils peuvent renforcer la force sans se ruiner.
• Stabilisateurs: Votre mobilier d'extérieur reste solide au soleil grâce aux stabilisateurs UV.
• Plastifiants: Le PVC en tire sa flexibilité, ce qui le rend idéal pour les câbles ou le cuir synthétique.

Considérez les additifs comme les épices secrètes que les chefs utilisent pour perfectionner leurs plats ; ils affinent les propriétés de vos plastiques.

Processus de fabrication des thermoplastiques

Lorsque vous découvrirez comment les thermoplastiques prennent vie, vous tomberez sur quelques techniques clés. Ils commencent tous à partir de matières plastiques brutes, généralement sous forme de résines, qui sont ensuite transformées en une variété de produits par la chaleur et la pression. Passons en revue certaines des méthodes les plus populaires.

Moulage par injection

Dans moulage par injection, vous faites fondre vos granulés de plastique puis les injectez dans un moule sous haute pression. C'est un incontournable pour produire une vaste gamme d'articles, des pièces automobiles aux conteneurs. La vraie affaire ici est le moule : super précis, souvent complexe et un peu coûteux. Mais une fois que vous y avez investi, vous pouvez pomper des tonnes de pièces avec une qualité constante.

Extrusion

Extrusion c'est comme extraire du dentifrice d'un tube mais en beaucoup plus chaud et avec du plastique. Il pousse continuellement le plastique fondu à travers une matrice pour le façonner en longs tubes, tiges ou feuilles. L'extrusion concerne davantage les formes longues et continues, donc si c'est ce dont vous avez besoin, elle est généralement plus rentable que le moulage par injection.

Thermoformage

Avec thermoformage, vous chauffez une feuille de plastique jusqu'à ce qu'elle soit souple, puis vous la drapez sur un moule. Un aspirateur aspire l'air, ce qui permet à la feuille de serrer fermement le moule. Ce n'est pas aussi minutieux que le moulage par injection, mais il est idéal pour les articles plus grands et plus fins comme les gobelets ou les plateaux jetables.

impression en 3D

Et n'oublions pas impression en 3D. En gros, vous déposez des couches de plastique fondu selon un modèle numérique, créant ainsi des formes complexes que d'autres méthodes ne peuvent pas gérer. Ce n'est pas aussi rapide que le moulage par injection ou l'extrusion pour la fabrication en vrac, mais pour les prototypes ou les pièces sur mesure, cela change la donne.

Soufflage

Les tubes thermoplastiques sont extrudés puis serrés dans un moule alors qu'ils sont encore chauds et mous. De l'air comprimé est soufflé dans le tube et le gonfle pour prendre la forme du moule. Utilisé pour fabriquer des récipients et des pièces en plastique creux comme des bouteilles, des réservoirs, etc. 

Calandrage

Les feuilles thermoplastiques sont produites en pressant du plastique fondu entre de grands rouleaux pour former des feuilles uniformes. Utilisé pour produire des revêtements de sol en PVC, des films plastiques, etc. 

Propriétés et performances

Vous êtes sur le point de vous familiariser avec les propriétés qui font des thermoplastiques un matériau incontournable dans diverses industries. Qu'il s'agisse de leur polyvalence ou de leur durabilité, ces matériaux sont synonymes de performances de premier ordre.

Propriétés physiques et mécaniques

Les thermoplastiques offrent une large gamme de propriétés physiques et mécaniques qui peuvent être de structure amorphe ou cristalline, affectant leurs performances. Les thermoplastiques amorphes sont connus pour être plus souples et moins cassants, tandis que les types cristallins offrent généralement une résistance et une résistance à la chaleur plus élevées. La plupart sont connus pour leur poids léger nature couplée à une robustesse mécanique importante. Le température de transition vitreuse est un chiffre crucial à surveiller : il vous indique quand le matériau va ramollir sous l'effet de la chaleur, ce qui en dit long sur ses scénarios d'utilisation.

Résistance thermique et chimique

Ces matériaux ne sont pas seulement résistants ; ils ont une sérieuse résistance à offrir. Stabilité thermique est une caractéristique des thermoplastiques, ce qui signifie qu'ils peuvent conserver leurs propriétés sur une large plage de températures, depuis les températures ambiantes froides jusqu'aux températures ambiantes les plus froides. Cependant, la plage exacte dépend du polymère spécifique. Leur résistance chimique ce qui en fait un succès dans les environnements où ils sont exposés à des produits chimiques susceptibles de dégrader d'autres matériaux. Cette résistance peut cependant varier en fonction de la structure du polymère (amorphe ou cristalline). Vous devrez donc choisir judicieusement en fonction du type d'environnement auquel votre matériau sera confronté.

Résistance aux chocs et à la traction

La résistance aux chocs des thermoplastiques peut être remarquablement élevée. De plus, leur résistance à la tractionLa force qu'ils peuvent supporter avant de se briser n'est pas à prendre en compte avec des valeurs comme 333 MPa dans certains composites thermoplastiques renforcés de fibres.

Applications dans diverses industries

Les thermoplastiques se sont infiltrés dans presque tous les coins et recoins de la fabrication moderne. Ils sont très polyvalents, vous les verrez donc dans de nombreux secteurs différents. Jetons un coup d'œil à quelques secteurs spécifiques dans lesquels les thermoplastiques font leur travail.

Construction et tuyauterie

Vous avez des tuyaux à poser et les thermoplastiques sont votre choix. PVC et abdos sont des stars dans ce jeu : abordables et faciles à installer, ils constituent l’essentiel de nombreux systèmes de plomberie. Ils résistent à l'eau, aux produits chimiques et à la corrosion comme des champions, c'est pourquoi ils sont partout dans votre maison et votre bureau.

Automobile et aérospatiale

Dans le monde automobile, l’objectif est de rendre les choses plus légères et plus économes en carburant. Les thermoplastiques sont ici les héros méconnus, contribuant à réduire le poids sans lésiner sur les performances. Pensez à tout, de votre tableau de bord à la conduite de carburant. Même dans l’aérospatiale, ces matériaux sont importants pour des raisons similaires : des avions plus légers signifient moins de carburant et plus d’efficacité.

Équipement médical

Lorsqu’il s’agit d’équipement médical, vous voulez des matériaux propres et sûrs. Les thermoplastiques viennent à nouveau à la rescousse, car ils sont utilisés dans une tonne de produits jetables, comme les seringues et les poches de sang. 

Solutions d'emballage

Visitez n’importe quel rayon de supermarché et vous comprendrez pourquoi les thermoplastiques sont les rois de l’emballage. De plus, vous pouvez les mouler dans n’importe quelle forme ou taille, ce qui est pratique.

Durabilité et recyclabilité

Lorsqu'il s'agit de thermoplastiques, la durabilité est un enjeu majeur. Vous devez considérer comment vos plastiques sont fabriqués et quoi cela leur arrive à la fin de leur cycle de vie. Heureusement, la plupart des thermoplastiques sont recyclable. Cela signifie qu'ils peuvent être refondus et remodelés, réduisant ainsi le besoin de nouveaux matériaux et minimisant les déchets.

• Recyclage: C'est assez simple avec les thermoplastiques. Réchauffez-les et ils redeviendront liquides, prêts à être transformés en quelque chose de nouveau.

Le recyclage de vos thermoplastiques est généralement une victoire, car il réduit à la fois les déchets et la demande de ressources vierges. Mais considérez ceci : si vos plastiques sont contaminés ou mal triés, cela peut perturber le processus de recyclage.

Voici le score :

Vos choix jouent donc un grand rôle ici. Plus vous vous concentrerez sur les énergies renouvelables et la bonne gestion des déchets, mieux l’environnement se portera.