Le métier, les plastiques et le procédé
Module 1 / 5
Sommaire
1.2 Les matières plastiques : familles et propriétés
Avant de régler une presse, le régleur doit savoir ce qu'il met dedans. Les plastiques ne se comportent pas tous de la même façon à la chaleur : certains fondent et refondent, d'autres durcissent une fois pour toutes. Ce chapitre pose les bases sur les grandes familles de polymères, les thermoplastiques courants de l'injection, leur conditionnement et leurs pièges (humidité, retrait).
Les trois grandes familles de polymères
Thermoplastiques
Ramollissent à la chaleur, durcissent en refroidissant — de façon réversible.
Thermodurcissables
Durcissent irréversiblement à la chaleur (réticulation).
Élastomères
Matières souples et élastiques.
Qu'est-ce qu'un plastique ? Les trois familles
Les plastiques sont des matières issues de polymères : de longues chaînes de molécules. On les met en forme principalement par chauffage, ce qui rend la matière déformable, puis par refroidissement, qui la fige. Selon leur comportement face à la chaleur, on distingue trois grandes familles :
- Les thermoplastiques : ils ramollissent à la chaleur et durcissent en refroidissant, et ce de façon réversible. On peut donc les fondre, les mouler, puis les refondre. Ils sont fusibles et recyclables : ce sont les matières de l'injection.
- Les thermodurcissables : ils durcissent de façon irréversible sous l'effet de la chaleur (phénomène de réticulation). Une fois cuits, ils ne refondent plus (ex. : résines époxy, phénoliques). Leur mise en œuvre est différente de l'injection des thermoplastiques.
- Les élastomères : matières souples et élastiques (caoutchoucs, et les TPE — thermoplastiques élastomères).
Les grandes familles de thermoplastiques
Parmi les thermoplastiques, on distingue souvent deux grands groupes selon l'usage :
- Les commodités (ou « grand public ») : PP, PE, PS, PVC. Matières courantes et économiques, très utilisées en emballage et produits de grande consommation.
- Les techniques : ABS, PA (polyamide), PC (polycarbonate), POM… Matières aux propriétés mécaniques ou thermiques supérieures, destinées aux pièces techniques.
Chaque matière possède des caractéristiques propres dont le régleur doit tenir compte :
- sa plage de température de mise en œuvre ;
- sa fluidité (sa capacité à couler dans le moule) ;
- son retrait au refroidissement ;
- ses propriétés : rigidité, résistance mécanique, transparence, aptitude au contact alimentaire…
| Sigle | Matière | Groupe | Hygroscopique ? |
|---|---|---|---|
| PP | Polypropylène | Commodité | Non |
| PE | Polyéthylène | Commodité | Non |
| PS | Polystyrène | Commodité | Non |
| PVC | Polychlorure de vinyle | Commodité | Non |
| ABS | Acrylonitrile butadiène styrène | Technique | Oui (à sécher) |
| PA | Polyamide (nylon) | Technique | Oui (à sécher) |
| PC | Polycarbonate | Technique | Oui (à sécher) |
| POM | Polyoxyméthylène | Technique | Non |
| PMMA | Acrylique (« plexiglas ») | Technique | Oui (à sécher) |
| PET | Polyéthylène téréphtalate | Technique | Oui (à sécher) |
Ce tableau est une vue d'ensemble générale : la fiche technique du fournisseur reste la seule référence pour chaque grade précis.
Le conditionnement : granulés, colorants, additifs, charges
La matière arrive généralement sous forme de granulés (parfois en poudre). À cette matière de base, on peut associer plusieurs composants selon la recette de la pièce :
- Les colorants : souvent sous forme de mélange-maître (masterbatch), un concentré que l'on dose avec la matière naturelle pour obtenir la teinte voulue.
- Les additifs : anti-UV (résistance au soleil), ignifugeants (résistance au feu), antistatiques… qui modifient les propriétés de la matière.
- Les charges et renforts : par exemple des fibres de verre, qui augmentent la rigidité et la résistance mécanique de la pièce.
C'est au régleur qu'il revient de doser et mélanger ces composants selon la recette définie : la moindre erreur de dosage (colorant, taux de renfort) se voit directement sur la pièce.
L'humidité et le séchage de la matière
Certaines matières sont hygroscopiques : elles absorbent l'humidité de l'air. C'est notamment le cas du PA, du PC, de l'ABS et du PET. Si on les injecte humides, le résultat est mauvais.
Ces matières doivent donc être séchées avant injection, à l'aide d'une étuve ou d'un déshumidificateur. Sans séchage, l'humidité provoque des défauts :
| Sans séchage d'une matière hygroscopique | Conséquence sur la pièce |
|---|---|
| L'eau présente se vaporise pendant la fusion | Bulles, traces, défauts d'aspect |
| La matière peut être chimiquement altérée | Dégradation, perte de propriétés mécaniques |
Les deux phénomènes à toujours garder en tête
L'humidité
Les matières hygroscopiques (PA, PC, ABS, PET) doivent être séchées avant injection, sinon bulles et dégradation.
Le retrait
En refroidissant, la matière se contracte : chaque plastique a son retrait propre, à intégrer dans les cotes.
Le retrait et le recyclage
Le retrait. En refroidissant dans le moule, la matière se contracte : c'est le retrait. Chaque matière possède un retrait caractéristique dont il faut tenir compte. Les conséquences pratiques :
- les cotes de la pièce finie sont plus petites que l'empreinte du moule — le retrait est anticipé dès la conception ;
- un refroidissement mal maîtrisé peut générer des retassures (creux à la surface, là où la matière s'est rétractée).
Le recyclage. Les thermoplastiques se recyclent puisqu'ils peuvent refondre. La matière de récupération (carottes, pièces rebutées) est broyée pour donner du « régénéré ». On réincorpore souvent une part de matière broyée à la matière vierge, dans les limites fixées par les spécifications de la pièce.
Mes réflexes terrain
- Je vérifie quelle matière je traite et si elle est hygroscopique (à sécher) avant de lancer.
- Je vérifie que la recette est respectée : matière, colorant (masterbatch), additifs, taux de broyé.
- Je garde en tête le retrait de la matière quand j'analyse un problème de cotes ou de retassures.
À retenir
- Trois familles de polymères : thermoplastiques (réversibles, fusibles, recyclables — matières de l'injection), thermodurcissables (durcissement irréversible) et élastomères (souples).
- Thermoplastiques courants : commodités (PP, PE, PS, PVC) et techniques (ABS, PA, PC, POM…), chacun avec sa température de mise en œuvre, sa fluidité et son retrait.
- La matière arrive en granulés ; on y ajoute colorants (masterbatch), additifs et charges/renforts (fibres de verre) selon la recette.
- Les matières hygroscopiques (PA, PC, ABS, PET) doivent être séchées avant injection, sinon bulles et dégradation.
- Le retrait : la matière se contracte en refroidissant ; il s'anticipe sur les cotes et explique les retassures.
- Les thermoplastiques se recyclent (broyé / régénéré), réincorporés dans les limites des spécifications.