Modification minérale des produits en polyéthylène extrudés-soufflés

Lors de la transformation des corps creux, on ajoute en quantité adaptée diverses charges minérales : certaines améliorent la rigidité et la dureté des produits, d’autres réduisent le coût des matières premières.

Premièrement, réduire le coût des matières.

Ces dernières années, dans les ateliers chinois de transformation de corps creux, la charge et la modification restent généralement d’un faible niveau technique : le coût diminue fortement, mais la qualité baisse davantage et peine à satisfaire les clients. Cela tient sans doute à une étude insuffisante des matières, des produits et du rapport performance/prix.

À l’heure actuelle, la charge et la modification du HDPE offrent encore de nombreuses pistes. La plupart des fabricants utilisent un mélange-maître de charge à base de carbonate de calcium, mélangé dans une certaine proportion. Ce mélange-maître utilisant généralement un polyéthylène de bas poids moléculaire comme support, une forte proportion dégrade fortement la tenue à l’état fondu et donc la qualité : baisse de la résistance aux chocs, épaisseur irrégulière, problèmes techniques durablement difficiles à résoudre en production. En outre, le carbonate de calcium, amorphe, n’apporte rien à la résistance mécanique du plastique.

Comment augmenter la proportion de mélange-maître économique sans trop altérer les performances mécaniques du produit ? Plusieurs pistes sont possibles.

1 Utiliser du carbonate de calcium ultrafin comme base du mélange-maître : plus la poudre est fine, mieux elle se disperse dans le plastique, ce qui améliore nettement les propriétés. Mais le coût de production de la poudre augmente avec sa finesse, ce qui n’est pas rentable pour des produits visant surtout la réduction des coûts.

2 Améliorer la formulation de la matière de base. Le mélange-maître de carbonate de calcium étant lubrifié par de nombreuses cires de bas poids moléculaire, sa température de fusion est abaissée. Son ajout augmente l’indice de fluidité global de la matière, réduisant la tenue à l’état fondu et rendant l’épaisseur irrégulière au soufflage. On peut alors ajuster l’indice global en améliorant la matière principale : ajouter une proportion de HDPE à plus faible indice de fluidité améliore efficacement la situation. Les prix des matières de poids moléculaires différents étant proches, cela améliore la qualité tout en réduisant les coûts.

3 En complément, ajouter une petite quantité de polyéthylène greffé ou de copolymère polaire d’éthylène comme l’EVA ou l’EAA. L’affinité du mélange-maître s’en trouve améliorée ; combiné à la piste 2, l’ajout d’un peu de greffé ou de copolymère polaire améliore fortement, à mesure que sa proportion augmente, la tenue à l’état fondu, les propriétés mécaniques et surtout la ténacité.

Améliorer les performances

Pour les corps creux en polyéthylène, deux indicateurs comptent généralement : la tenue à la chute et la résistance à la compression. La première traduit l’usage de base du produit et dépend de la ténacité et de la résistance de la matière ; la seconde conditionne la hauteur de gerbage et dépend de sa rigidité. L’amélioration des corps creux en HDPE part généralement de ces deux aspects.

1 Augmenter la rigidité, c’est-à-dire la résistance et le module en flexion, est une application importante de la modification minérale. Les charges lamellaires comme le mica, le talc et la montmorillonite nanométrique améliorent nettement ces propriétés. La poudre étant difficile à ajouter directement, beaucoup de fabricants utilisent des mélanges-maîtres ; attention toutefois : ces mélanges-maîtres ne doivent pas contenir autant de cires de bas poids moléculaire que ceux de carbonate de calcium, sous peine d’abîmer le produit et de réduire sa résistance tout en augmentant sa rigidité.

2 La ténacité s’améliore surtout par l’ajout d’élastomères comme le SBS, ou par du LDPE ou du LLDPE. Mais le SBS dégrade la résistance chimique, et l’effet du LDPE et du LLDPE reste modeste. Une méthode de renforcement minéral est aujourd’hui répandue en Chine : par exemple, l’ajout de 4% en masse de montmorillonite nanométrique n-02 augmente la ténacité d’environ 5%. On utilise aussi des mélanges ternaires combinant renforcement minéral et organique, comme le mélange-maître de montmorillonite nanométrique n-30, qui contient à la fois de la montmorillonite et du polyéthylène métallocène : ténacité et renfort se combinent parfaitement pour améliorer encore les corps creux en HDPE.