Dans le monde actuel, le développement durable passe rapidement d'un simple argument marketing à une véritable exigence. Face à cette évolution, les transformateurs cherchent de plus en plus à intégrer des plastiques recyclés post-consommation (PCR) dans leurs flux de matières premières. Mélanger une petite quantité de plastique recyclé à de la résine vierge est facile. En revanche, l'utilisation de la résine PCR 100% est plus complexe. Elle influe sur les performances de la vis et du cylindre.
Les matériaux recyclés se comportent différemment des résines vierges. Non seulement votre procédé est sujet à des variations et à des contaminations, mais vous devez également faire face à une fluidité à l'état fondu instable et à une sensibilité au cisaillement inattendue. Pour réussir votre PCR 100%, il est indispensable d'adapter votre procédé et de comprendre l'interaction entre votre vis, votre cylindre et ce matériau.
Cet article expliquera comment traiter le produit de PCR 100% et surmonter ses difficultés.
Éléments à prendre en compte lors du traitement de la PCR 100%
La principale différence lors du traitement des produits PCR est que l'on ne sait pas ce que l'on obtient.
Le plastique recyclé provient d'innombrables sources, ce qui signifie que le matériau que vous traitez peut présenter des masses moléculaires, des taux d'humidité et des niveaux de contamination très variables. Ces différences influent sur la fluidité du matériau à l'état fondu et sur son comportement sous cisaillement.
Une telle variabilité engendre deux problèmes majeurs.
1- Instabilité de fusion
Le principal problème est l'instabilité à l'état fondu. Le PCR se dégrade plus rapidement que la résine neuve, ce qui entraîne une viscosité irrégulière et une mauvaise fluidité. L'autre difficulté réside dans la présence de contaminants. On trouve souvent des fragments de papier, des particules métalliques ou des résidus de polymère dégradé mélangés au matériau. Ces contaminants peuvent créer des défauts de surface sur les pièces et endommager l'équipement.
2- Sensibilité à l'humidité
Il est également important de noter que l'humidité joue un rôle crucial dans le traitement du PCR 100%. La plupart des matériaux recyclés absorbent l'humidité. Lors de la fusion, cette humidité génère de la vapeur, créant ainsi des bulles, des vides et des défauts de surface sur vos pièces. Même avec la meilleure vis du monde, si le matériau n'est pas correctement séché, le résultat sera catastrophique.
La gestion de ces problèmes relève en partie du processus, en partie conception de la vis et du canon. Examinons maintenant quelques-uns des points essentiels à surveiller lors du traitement de la PCR 100%.
Pourquoi la conception de la vis et du cylindre est plus importante avec PCR
Le procédé PCR 100% ne peut être réalisé avec une vis standard. La fluidité à chaud des amorces PCR peut varier en fonction de l'indice de fluidité, de la contamination, de la dégradation, etc. Une vis conçue pour stabiliser la fusion est recommandée pour un traitement optimal.
Les vis à barrière contribuent à atténuer l'instabilité de la matière fondue en forçant la séparation du polymère solide et fondu pendant la transformation. Ces vis sont dotées d'une spire de barrière qui, au lieu de laisser le matériau partiellement fondu se propager dans la section suivante de la vis, le dirige vers deux canaux distincts.
Pour les matériaux issus de la PCR, cette séparation est cruciale. Les plastiques recyclés contiennent souvent des particules qui fondent à des vitesses différentes. Lors du traitement de la PCR, il est important de prendre en compte le fait que les plastiques recyclés peuvent contenir des particules qui fondent à des vitesses différentes de celles du reste du matériau.
Sans séparation du métal en fusion et des solides, des instabilités d'écoulement, des granulés non fondus et des défauts de surface peuvent apparaître. Les sections de mélange distributif et dispersif, telles que les mélangeurs Maddock ou les éléments de mélange en spirale, améliorent considérablement le mélange des additifs, des colorants et du métal en fusion, permettant ainsi d'obtenir un métal en fusion plus homogène, moins de défauts visuels et des pièces aux performances supérieures.
Le traitement des matériaux PCR exige une attention particulière au mélange afin de limiter la contamination, les variations de couleur, la dégradation des polymères, etc. Il est important de noter que les vis de centrifugation utilisées en PCR ne doivent pas exercer un cisaillement excessif sur le matériau. Bien que le mélange contribue à l'homogénéité, il peut également accélérer la dégradation des polymères. Une vis à barrière permettant un léger mélange serait idéale.
Rôle de la conception optimisée des vis
Le choix d'une vis adaptée peut faire toute la différence entre un processus stable et des fluctuations constantes. Votre vis peut contribuer à atténuer certaines irrégularités de matériau observées lors des PCR. Une vis correctement configurée permet une fusion plus homogène et un mélange plus uniforme du matériau.
Lors de la réalisation d'une PCR, vous aurez généralement besoin d'une vis avec un type quelconque de section barrière ou de mélange. Les sections de barrière et de mélange permettent de séparer le matériau solide du matériau fondu. Cela permet une fusion plus complète avant la fusion. injection/extrusion. Un meilleur mélange améliore également la dispersion des couleurs et limite la quantité de particules non fondues.
Le taux de compression désigne le degré de compression du matériau lors des phases de fusion, de pressurisation et de transport par la vis. Il s'agit d'une comparaison entre la profondeur du canal dans la section d'alimentation et celle dans la section de dosage. De nombreux concepteurs de vis utilisent un taux de compression élevé afin de générer un cisaillement plus important et de tenter de forcer la fusion du PCR 100%.
Le problème est que la plupart des matériaux recyclés sont dégradés et sensibles à la chaleur en raison de leur historique thermique. Les taux de compression élevés soumettent le matériau à un cisaillement de plus en plus important lors de sa descente dans la vis, générant ainsi davantage de chaleur de cisaillement. Cette chaleur de cisaillement, à son tour, dégrade davantage le polymère.
Une fois que la matière fondue commence à se dégrader, la situation s'aggrave généralement. Visuellement, elle s'assombrit. Sa viscosité chute de façon incontrôlable. Les propriétés mécaniques du produit final se dégradent. Il peut même arriver que des gaz et des particules brûlées se forment, se traduisant par des points noirs et des défauts de surface.
En utilisant une vis à faible taux de compression, on réduit le cisaillement appliqué au matériau. Cela permet une fusion plus stable car le matériau n'est pas fondu brutalement par la chaleur de cisaillement, mais progressivement.
Là encore, la plupart des applications PCR fonctionnent mieux avec un taux de compression plus faible, de l'ordre de 2:1 à 2,5:1. Cette plage peut varier en fonction du polymère traité et de la contamination du matériau.
Le taux de compression n'est qu'une variable parmi d'autres qui doivent être optimisées en fonction de la barrière, du mélange et des autres caractéristiques de la vis. Une vis bien conçue permet de fondre, mélanger et transporter le matériau sans le soumettre à une dégradation thermique et mécanique excessive. Collaborer avec Deer Machine vous aidera à optimiser la géométrie de votre vis pour votre matériau PCR spécifique.
Comment ajuster les profils de température pour plus de stabilité
L'un des aspects les plus délicats du traitement PCR est le contrôle de la température.
Contrairement à la résine vierge, le PCR ne supporte pas les hautes températures. Une température trop élevée peut entraîner la dégradation du polymère, provoquant décoloration, odeur et diminution de sa résistance. À l'inverse, une température trop basse peut causer une mauvaise fusion, engendrant des problèmes d'écoulement et des défauts de surface.
Idéalement, il faut augmenter progressivement la température dans le canon. Il est également important de surveiller la température de fusion réelle et non seulement les points de consigne. Dans certains cas, il est possible de fonctionner à des températures plus basses avec un meilleure conception des vis donnera de meilleurs résultats qu'une température plus élevée.
L'installation d'un système de filtration et le contrôle du taux d'humidité seront également très utiles lors du traitement des produits PCR.
Contrôle de la contamination, filtration et gestion de l'humidité et des matériaux
La filtration est un autre facteur crucial à prendre en compte lors de la réalisation d'une PCR. La moindre contamination peut engendrer des perturbations importantes lors du traitement de la PCR 100%. De faibles quantités de métal ou de papier peuvent endommager les composants et compliquer considérablement le nettoyage de l'appareil.
Veillez à choisir le filtre à tamis ou le filtre de fusion adapté au niveau de contamination de votre matériau. Il est également important de changer régulièrement vos filtres. Un filtre de fusion obstrué peut entraîner une forte augmentation de la pression et des problèmes de débit.
Contrôle de l'humidité des matériaux
L'humidité peut être une cause majeure de défauts lors de la PCR. Tout matériau recyclé peut absorber l'humidité de l'air, surtout s'il est stocké dans un fût ou un entrepôt non climatisé.
Votre matériau serait séché avant même d'atteindre votre trémie. Chaque type de matériau a des temps et des températures de séchage différents. Souvent, des séchoirs déshumidificateurs sont utilisés pour obtenir un taux d'humidité constant. Bien qu'il soit possible d'effectuer une PCR dans le séchoir, toute trace d'humidité entraînera des problèmes en aval.
Vous pouvez également mélanger vos lots de PCR. Même si vous utilisez la méthode 100%, le mélange de vos échantillons permet d'obtenir des propriétés plus homogènes et de garantir un processus plus stable.
Ajuster les paramètres de traitement
Réduire la vitesse de la vis lors du traitement du PCR diminue le cisaillement, limitant ainsi la dégradation du matériau. Il est également conseillé de diminuer la contre-pression, car une pression excessive peut engendrer des problèmes de mélange. Il peut même être nécessaire d'ajuster la pression d'injection/extrusion pour compenser les variations de viscosité à l'état fondu.
Lors du traitement par PCR, veillez à procéder par petites étapes lors du réglage des paramètres. La PCR est extrêmement sensible aux variations, et même de petits ajustements peuvent avoir des conséquences importantes.
Le rôle de la qualité des équipements dans le traitement PCR
Le traitement du PCR 100% peut engendrer des contraintes supplémentaires sur la vis et le cylindre en raison des processus mécaniques et chimiques. Les charges/additifs et les contaminants dégradent la vis et le cylindre plus rapidement que le traitement de matière vierge.
L'un des premiers problèmes rencontrés lors du traitement des PCR est l'usure abrasive. De nombreuses charges, additifs et contaminants sont très abrasifs, notamment les fibres de verre, les charges minérales, la poussière, le sable et autres particules broyées lors du recyclage. Ces charges, additifs et contaminants se retrouvent dans le bain de fusion et finissent par s'infiltrer autour de la vis.
Ces particules abrasives s'infiltrent lentement dans la vis et le cylindre, usant progressivement le métal et provoquant une érosion superficielle. Cette érosion diminue la hauteur de la vis et augmente le jeu entre la vis et le cylindre. L'usure de la vis compromet la stabilité du processus, ce qui peut entraîner des reflux de matière fondue, des mélanges imparfaits, des à-coups, etc.
Selon le ou les polymères que vous traitez, vous pouvez également rencontrer une usure corrosive lors du traitement des PCR. Les additifs et les matériaux dégradés résiduels issus du recyclage peuvent provoquer cette usure. Comme vous le savez peut-être, certains matériaux se corrodent à haute température au contact des métaux. L'usure corrosive peut entraîner des piqûres et fragiliser la surface de vos pièces. vis et canon, causant des dommages à long terme.
L'usure excessive réduit les tolérances, ce qui diminue la stabilité du processus et la qualité du produit. Pour limiter l'usure lors du traitement PCR, il est recommandé d'utiliser des matériaux résistants à l'usure. Ces matériaux se présentent sous différentes formes : cylindres bimétalliques, alliages trempés pour les vis et revêtements. Ils contribuent à lutter contre les particules abrasives tout en préservant l'étanchéité des vis et des cylindres d'origine.
Un entretien et une inspection réguliers sont essentiels lors de la manipulation de matériaux PCR. Surveillez les signes d'usure courants et mettez hors service la vis et le cylindre avant qu'ils ne deviennent visibles en production. Contrôlez les pressions de fusion, surveillez la charge du moteur, vérifiez la régularité de la fusion et observez les rendements pour détecter toute variation, même lente. Toutes ces actions permettent d'identifier l'usure avant qu'elle ne devienne un problème majeur.
En collaborant avec Deer Machine, vous bénéficiez d'un large choix de solutions résistantes à l'usure et nous pouvons vous aider à concevoir des applications adaptées à vos besoins spécifiques. Nous vous accompagnerons dans le choix de la solution optimale pour vos matériaux et votre budget, tout en prolongeant la durée de vie de vos vis et canons.
Erreurs courantes à éviter
De nombreux éléments entrent en jeu dans le traitement PCR, mais la plus grosse erreur que font les gens est de traiter leur PCR 100% comme s'il s'agissait d'une résine vierge.
Certains essaient de forcer le passage du matériau dans la machine en augmentant la température, ce qui ne fait que dégrader le matériau encore plus rapidement.
D'autres négligent l'usure de leurs vis et canons. Des vis et canons usés accentuent les irrégularités de matériau. Identifiez les points à améliorer, car de petits changements peuvent avoir un impact considérable.
Conclusion
Avec l'augmentation de la disponibilité des matériaux recyclés, l'utilisation de la PCR 100% va se généraliser. Bien que la mise en œuvre de la PCR présente des difficultés, une planification rigoureuse permet de les surmonter.
Essayez de comprendre comment votre vis et votre cylindre interagissent avec votre matériau et effectuez les réglages nécessaires. Assurez-vous de maîtriser la température, de gérer la contamination et de sécher correctement votre matériau. Ce ne sont là que quelques exemples de mesures à prendre pour réussir le traitement de l'échantillon PCR 100%.
