Optimiser l’injection de matières plastiques recyclées

Si le recyclage des matières plastiques s’est considérablement développé ces dix dernières années, le manque de recul sur la transformation des matières plastiques recyclées (MPR) reste bloquant pour de nombreux industriels.

Le pôle Performance Industrielle de Polyvia mène des essais à partir de différentes matières recyclées (PET, PP, PC, PC/ABS, PA6, PA66, etc.) afin d’étudier l’ensemble des paramètres d’injection et ainsi accompagner les transformateurs dans cette transition. Les essais ont été réalisés sur la plateforme technique de Polyvia, à partir de l’outillage du démonstrateur GEM haute température, de la technologie Heat & Cool Roctool et du système Kistler pour la mesure de pression dans le moule.

Vérifier le taux d’humidité de la matière en phase de pré-process

Certains transformateurs de PA recyclés rencontrent des problématiques au moment de l’injection. La première étape de notre étude était de vérifier le taux d’humidité de la matière. En effet, un taux élevé peut entrainer un phénomène de givrage (condensation d’eau sur la paroi du moule), voire une dégradation des caractéristiques mécaniques. A l’inverse, un taux d’humidité trop bas entraine des irrégularités de remplissage de l’empreinte.

Concernant l’étude d’un plastique recyclé technique de Lehvoss, un PA66 recyclé - Luvotech Eco PA66 GF30 BK, nous avons obtenu un taux d’humidité compris entre 0,05% et 0,1%, donc bien inférieur au 0,15% recommandé pour ce type de polymère.

Ajuster les paramètres d’injection

Concernant le process en lui-même, les paramètres d’injection ne varient pas de manière significative entre un PA66 vierge et un PA66 recyclé, où seul le point de commutation a été ajusté. Le profil de maintien est resté du même ordre. Les courbes de pression empreinte mesurées pour les deux matières sont superposables, signifiant des process de moulage identiques.

Dans le cas d’autres matières que les polyamides (PP, PC, ABS…), il faudra porter une vigilance particulière sur le profil de température qui devra certainement être ajusté en fonction de la viscosité de la matière.

Améliorer les aspects de surface des pièces en MPR

Très souvent l’esthétique des pièces en matériaux recyclés n’est pas optimale. Au cours des essais, le pôle Performance Industrielle évalue l’impact d’une technologie chaud/froid sur l’état de surface des pièces injectées en matière recyclée et leurs performances mécaniques. La technologie Heat & Cool développée par Roctool fonctionne par induction via une intégration de réseaux d’inducteurs dans l’empreinte. Avant remplissage, la surface du moule est chauffée sur une vaste plage de température pouvant aller de 50°C à 400°C en quelques secondes. Le refroidissement est assuré par des circuits d’eau intégrés à l’arrière des réseaux d’inducteurs.

En injectant dans un moule plus chaud, on apporte un aspect brillant à la pièce. Par exemple, la brillance obtenue pour un PC/ABS recyclé est de 88GU en conventionnel, tandis qu’avec Roctool nous obtenons 108GU. De plus cela permet d’éliminer les lignes de soudures et de réduire les contraintes internes.

Le temps de cycle d'une pièce injectée avec la technologie Roctool peut être plus long suivant le cycle thermique employé, compte tenu de la nécessité de chauffer la surface du moule à haute température (en quelques secondes), mais surtout celle de refroidir ensuite celle-ci. Pour minimiser cet impact et obtenir des temps de cycle similaires à l'injection classique, le débit d'eau fourni par les thermorégulateurs doit être important, idéalement proche des 100L/min. Avec la technologie Roctool, nous obtenons des états de surfaces améliorés et des caractéristiques mécaniques plus reproductibles qu’en conventionnel.

Anticiper les variations de lots et stabiliser le process

Lorsque l’on parle de matière recyclée, la variation d’un lot à un autre inquiète. Pourtant, cela n’implique pas nécessairement un ajustement complexe des paramètres.

L’identification de sources fiables de matières recyclées reste primordiale, mais d’autres solutions existent pour simplifier la surveillance et le contrôle du procédé.

Au cours des essais menés, le système de mesure par capteurs de Kistler est utilisé afin d’observer et affiner les courbes d’injection en temps réel. Le positionnement de capteurs dans l’empreinte présente trois atouts majeurs, en particulier dans le cas d’injection de MPR :

• Une captation d’information sur la pièce, au cœur du process : l’effet microscope lié à la présence de capteurs amplifie la visualisation des phénomènes de remplissage et permet d’obtenir des courbes plus précises pour mieux détecter et anticiper les variations de matière.
• Un pilotage par la pression empreinte qui permet d’optimiser le remplissage et offre une plus grande stabilité afin d’homogénéiser des pièces lors du passage d’un lot de matière A à un lot de matière B, même en cas de variation de la viscosité.
• Un gain de temps : l’instrumentation de l’outillage permet d’obtenir des courbes de pression de référence qui rendent la mise au point plus efficace.

L’ajustement des paramètres est simplifié de cycle en cycle et évite les rebuts de production.