Pourquoi la résistance de surface des produits en plastique diminue-t-elle lorsqu’on utilise de la résine recyclée ?

L’utilisation de résine recyclée dans les pièces en plastique présente des défis pour les ingénieurs. L’ajout de matériaux secondaires peut entraîner une dégradation plus importante du plastique, réduisant sa résistance structurelle d’origine et augmentant le risque de fissuration, en particulier dans les zones à forte contrainte telles que les crochets et les trous de vis. Malgré ces problèmes, l’incorporation de matériaux recyclés dans les plastiques est essentielle pour la durabilité environnementale.

Mais pourquoi l’utilisation de matières secondaires recyclées réduit-elle la résistance des plastiques ? Cette question peut être examinée à deux niveaux

1. Origine des matières secondaires recyclées

Premièrement, les mouleurs par injection de plastique doivent-ils utiliser des matières secondaires ? Si la protection de l’environnement est une préoccupation, les économies de coûts constituent souvent une motivation principale, car les matières secondaires sont moins chères. Mais ces usines utilisent-elles le même type de matériaux recyclés que les granulés de plastique d’origine ? Par exemple, si les granulés d’origine sont des matériaux PC Sabic (anciennement GE), les fabricants utilisent-ils réellement des matériaux PC recyclés Sabic, utilisent-ils des matériaux PC recyclés disponibles, voire même mélangent-ils de l’ABS ? Plus la qualité des granulés de plastique est élevée, moins il est approprié pour les fabricants d’utiliser des matériaux recyclés, car cela peut entraîner des produits de moindre qualité.

Une autre incertitude concernant les matériaux recyclés est le stockage. Ces matériaux sont souvent stockés de manière inappropriée, exposés aux éléments tels que le vent, le soleil et la pluie. Vous avez peut-être remarqué qu'une chaise en plastique laissée au soleil finit par se décolorer et devenir cassante. De même, les matériaux recyclés exposés à des conditions difficiles auront des propriétés physiques dégradées, ce qui entraînera une qualité imprévisible.

2. La différence entre les valeurs MFI (Melt Flow Index) avant et après injection de plastique

Deuxièmement, même si votre processus d'injection de plastique utilise des matériaux qui correspondent strictement aux granulés de plastique d'origine ou des matériaux recyclables ayant les mêmes spécifications et provenant de la même marque, l'expérience montre que la valeur MFI (Melt Flow Index) de la plupart des plastiques augmente d'environ 20 à 30 % après l'injection. Cette augmentation du MFI entraîne généralement une réduction de la résistance structurelle du plastique, ce qui peut avoir un impact sur les performances et la durabilité globales du produit.

Les plastiques thermoplastiques se caractérisent par la formation de cristaux polymères enchevêtrés, ce qui leur confère une résistance structurelle élevée. Au cours du processus de moulage par injection, la vis mère cisaille et brise ces longues chaînes moléculaires en segments plus courts, réduisant ainsi leur poids moléculaire. Ce processus, appelé scission de chaîne, entraîne un affaiblissement de l'enchevêtrement moléculaire et une diminution ultérieure de la résistance. Pour des informations plus détaillées, veuillez vous référer à l'article sur les propriétés rhéologiques des plastiques.

Compte tenu des fluctuations de prix et de la disponibilité des résines thermoplastiques, il est prudent d'optimiser l'utilisation de votre résine. Une méthode courante consiste à utiliser du matériau recyclé. Une fois le projet terminé, tout excédent de matériau et les pièces rejetées peuvent être récupérés et réutilisés comme matériau recyclé, qui peut ensuite être mélangé à une nouvelle résine ou utilisé indépendamment.

Lorsque les thermoplastiques sont soumis à des contraintes thermiques et mécaniques, ils peuvent devenir fragiles et cassants, une dégradation connue sous le nom de « historique thermique ». La chaleur du traitement et du processus de broyage peuvent affecter les propriétés physiques, chimiques et d'écoulement de la résine thermoplastique, ainsi que de tout produit fabriqué à partir de matériaux rebroyés. Bien que la température ou l'historique thermique soient souvent considérés comme la principale cause de la dégradation des polymères, de nombreuses résines peuvent conserver leurs propriétés physiques grâce à un nombre limité de cycles de rebroyage si elles sont correctement gérées pendant le traitement.

Quel est le rapport idéal entre la résine broyée et la résine vierge ?

En règle générale, l'industrie du moulage vise un mélange de 20 à 25 % ou moins de résine recyclée mélangée à de la résine vierge. Cependant, selon le procédé de fabrication, le rapport peut varier de 100 % de résine vierge à 100 % de résine recyclée.

Les facteurs qui influencent cette variation comprennent

• Formation inadéquate des manipulateurs de résine

• Calibrage incorrect des doseurs de matières vierges et/ou broyées

• Mélange irrégulier de matériaux

• Manque de discipline dans l'atelier ou de respect des procédures établies

• Pour éviter des résultats potentiellement désastreux, des procédures appropriées et une discipline dans l’atelier sont essentielles.

Un autre point important à prendre en compte est que même si le mélange initial contient 20 % de matière broyée, les passes suivantes contiendront toujours une partie du mélange de matière broyée précédent. La résine du premier passage reste dans le stock. Vérifiez auprès de votre fournisseur de résine pour savoir combien de fois votre plastique peut passer par le processus de moulage avant que ses propriétés ne se dégradent de plus de 10 % et pour déterminer quelles propriétés sont affectées en premier.

De quels problèmes potentiels devez-vous être conscient ?

Assurez-vous que les résines telles que le nylon, le polycarbonate, le poly(téréphtalate de butadiène) (PBT) et le poly(téréphtalate d'éthylène) (PET) sont correctement séchées avant le traitement initial. Sinon, elles peuvent s'hydrolyser dans le cylindre de la machine de moulage, raccourcissant les chaînes polymères et provoquant une dégradation. L'incorporation de matériaux recyclés dégradés dans de la résine vierge à des niveaux de 25 % peut affecter considérablement les performances et la fonction des pièces finales. Il est de la plus haute importance de surveiller les niveaux de température. Le traitement de la résine vierge à des températures supérieures aux niveaux recommandés peut accélérer la dégradation du polymère.

La taille uniforme des granulés est également essentielle. Sans entretien régulier du broyeur, vous pouvez vous retrouver avec une large gamme de tailles de granulés, de la poussière fine aux morceaux de ¼ de pouce ou plus. Pendant la plastification ou la rotation de la vis, la vis peut ne pas faire fondre ces granulés de différentes tailles de manière uniforme, ce qui peut potentiellement affecter les propriétés des pièces finies. La regranulation est une solution efficace à ce problème. En filtrant par fusion le rebroyé, les contaminants non plastiques peuvent être éliminés. Pour maintenir une stabilité optimale du processus, un entretien régulier du broyeur est essentiel. Cela comprend l'affûtage des lames, le nettoyage de la machine et la vérification du bon fonctionnement du tamis.

Selon vous, quel est le plus grand défi associé au réaffûtage ? D'après mon expérience, la contamination par des plastiques et des matériaux étrangers représente un obstacle important. La production est souvent interrompue en raison de pointes chaudes obstruées. Pour réduire les coûts, il est conseillé d'utiliser uniquement de la résine vierge dans les outils à canaux chauds et de réserver la résine réaffûtée pour les outils à canaux froids. Bien que cela ne soit pas une option viable pour tous, c'est une stratégie efficace lorsqu'elle est réalisable.

Quelles solutions existent pour répondre à ces problématiques ?

Au lieu de mélanger de la résine recyclée avec de la résine vierge, envisagez d'utiliser de la résine recyclée à 100 %. Cette approche permet d'éviter les problèmes mentionnés ci-dessus. Avec cette méthode, vous utilisez d'abord toute la résine vierge, puis vous faites passer la résine recyclée dans les machines à pleine capacité.