Compounds thermoplastiques «verts» hautes performances

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1 STRUCTURAL ELASTOMERS WEAR COLOR CONDUCTIVE FLAME RETARDANT FILM/SHEET Compounds thermoplastiques «verts» hautes performances Brice Filipczak Responsable Développement Commercial France

2 Gamme Écologique RTP Compounds biosourcés Biopolymères Fibres/charges naturelles Compounds contenant du recyclé Recyclés pré-consommation Recyclés post-consommation Compounds sans halogène (ignifugés, résistants à l usure) Cette session traite des biopolymères

3 Durabilité Pourquoi RTP s intéresse aux Biopolymères Ressources renouvelables/non renouvelables Répond aux motivations des clients Électronique = programme EPEAT Bâtiment = programme LEED Recyclabilité, non biodégradabilité Formules conçues pour une utilisation pérenne dans des programmes semi-durables & recyclés Les programmes actuels de gestion des déchets dans le monde ne sont pas en mesure de trier et de composter les plastiques

4 Pénétration Initiale des Biopolymères sur le Marché Surtout limitée aux produits de consommation courante

5 Biopolymers techniques? Peut-on introduire une matière biosourcée dans un compound technique haute performance?

6 L avantage Compounder Modifiant choc Alliage Nucléation Charges minérales Renforcement

7 Biopolymères Biopolymères Dérivés de Plantes Acide polylactique PLA Biopolyester Biopolyamide

8 Limites du PLA Faible résistance aux chocs (NI = 15 J/m) Température de service basse (HDT < 50C) Cristallisation lente (temps de cycle important) Faible rigidité (contrainte en élongation = 50 MPa)

9 Tenue aux chocs Essai de choc Izod

10 Tenue au choc intermédiaire HIPS (Polystyrène modifié choc) NI = 105 J/m Contenu Bio= 0%

11 PLA modifié choc Mélange PLA /modifiant choc copolymère NI = 105 J/m Contenu Bio= 95% Contrainte de traction (Mpa) Contrainte de flexion (Mpa) Module de flexion (Mpa) Tenue au choc Izod (J/m) 0.45 MPa ( C) HIPS RTP 2099 X E HI/PLA (1)

12 Tenue au choc élevée ABS NI = 215 J/m Contenu Bio = 0%

13 PLA modifié choc Mélange PLA /modifiant choc copolymère NI = 315 J/m Contenu Bio= 90% Contrainte de traction (Mpa) Contrainte de flexion (Mpa) Module de flexion (Mpa) Tenue au choc Izod (J/m) 0.45 MPa ( C) ABS RTP 2099 X F HI/PLA (2)

14 Extrême tenue aux chocs Alliage PC/ABS NI = 700 J/m Contenu Bio= 0%

15 PLA modifié choc Mélange PLA /modifiant choc copolymère NI = 850 J/m Contenu Bio= 85% Comment augmenter la HDT? Contrainte de traction (Mpa) Contrainte de flexion (Mpa) Module de flexion (Mpa) Tenue au choc Izod (J/m) 0.45 MPa ( C) PC/AB S RTP 2099 X G HI/PLA (3)

16 Température de fléchissement sous charge Peut être augmentée par: Alliage Augmentation du taux de cristallinité Ajout de charges minérale Ajout de fibre de verre Charge ajustée pour obtenir le niveau de contrainte souhaité Force de cisaillement Maximale sur la surface inférieure 88 ou 264 psi selon les critères de l essai

17 Alliages PLA Alliage PLA / PC + compatibilisant NI = 880 J/m Contenu Bio= 32% Possibilité d utiliser du PC recyclé post consommation. Permet un contenu écologique de + de 90%! Contrainte de traction (Mpa) Contrainte de flexion (Mpa) Module de flexion (Mpa) Tenue au choc Izod (J/m) 0.45 MPa ( C) PC/ABS RTP 2099 X D PLA/PC

18 Augmentation du taux de Cristallinité PLA amorphe HDT < 50 0 C PLA cristallin HDT > 95 0 C Formulation nucléante RTP Sites de nucléation Mobilisateur de chaîne moléculaire Formulation 1 = Temps de cycle < 60 secondes Formulation 2 = temps de cycle < 40 secondes

19 Ajout de charges minérales 10 % de CaCO 3 Modifié choc Nucléé 10 % de Talc Modifié choc Nucléé

20 Compound PLA /minéral RTP 2099 X E (10%CaCO 3 ) ABS RTP 2099 X A (10 % Talc) Contrainte de traction (Mpa) Contrainte de flexion (Mpa) Module de flexion (Mpa) Tenue au choc Izod (J/m) 0.45 MPa ( C)

21 Amélioration de la résistance & du Module Résistance à la traction Résistance à la flexion & Module de flexion

22 Résistance, Module & Tenue thermique 30% fibres de verre / PP Résistance à la traction (TS) = 75 MPa Module de Flexion (FM) = 4800 MPa 0.45 MPa= 160 C Contenu Bio= 0% 30% fibres de verre / PA6 TS = 160 Mpa FM = 8300 MPa 0.45 MPa= 215 C Contenu Bio= 0%

23 Robustesse, Module & Résistance à la Chaleur PBT 30 % fibres de verre Résistance à la traction = 125 MPa Module de flexion = 8300 MPa 0.45 = 215 C Contenu Bio= 0%

24 Compound PLA renforcé PLA 30% de fibre de verre + agent nucléant TS = 110 MPa FM = MPa 0.45 = 165 C Temps de cycle <60sec. Contenu Bio= 70% (100% selon certain modèles)

25 Compound PLA renforcé PP 30% FV RTP 2099 X A PLA 30% FV PBT 30% FV Nylon 6 30% FV Résistance à la traction MPa Résistance à la flexion MPa Module de flexion MPa Choc Izod J/m 0.45 MPa C

26 Procédé Fibres Longues Bobines de fibre continue Procédé de Pultrusion Filière d imprégnation Banc de tirage Granulateur * Longueur standard des granulés: 12mm; diamètre: 3mm

27 Fibre Courte vs FIBRE LONGUE ~2 mm 12mm Longueur de Fibre

28 Compound PLA fibres longues PP 30% FV PBT 30% FV RTP 2099 X A PLA 60% VLF Nylon 6 30% FV Résistance à la traction MPa Résistance à la flexion MPa Module de flexion MPa Choc Izod J/m 0.45 MPa C

29 Stabilité à Long Terme du PLA Est ce que le PLA est biodégradable? Est ce que mes pièces vont tomber en poussière? Pour que le PLA se biodégrade, il faut tout d abord abaisser suffisamment son poids moléculaire pour permettre aux microbes d ingérer le polymère

30 Stabilité à Long Terme du PLA Pour se biodégrader, le PLA doit au préalable subir une hydrolyse Comme avec tous les polyesters thermoplastiques, y compris le PBT et le PET, le PLA s hydrolyse si il est exposé à un taux d humidité élevé et des températures supérieures à la température de transition vitreuse (Tg) PET Tg = 68 C PBT Tg = 57 C PLA Tg = 54 C

31 Stabilité à Long Terme du PLA Utilisation de ces formulations dans le cadre d applications recyclables semidurables: Nous recommandons de ne pas utiliser de composés PLA dans des conditions très humides et à des températures supérieures à 54 C. Ces considérations sont applicables aux PBT & PET

32 Compounds Très hautes Performances Biopolyamide Biopolyester

33 Compounds Très hautes Performances PBT 30% Fibres de verre TS = 125 MPa 0.45 = 215 C Contenu Bio= 0%

34 Biopolyesters RTP produit depuis cinq ans des composés à base de biopolyesters Leurs performances sont similaires à celles du PBT Performances (bio contenu à hauteur de 37%) Structurel = fibres courtes et longues Conducteur = CB, CF, PermaStat Résistant à l usure = PTFE, silicone aramide, etc. Ignifuge = avec et sans halogène Couleurs = sans limites

35 Compound Biopolyester 30% fibres de verre Résistance à la traction = 155 MPa 0.45 = 225 C Contenu Bio= 26% Compound Biopolyester Renforcé Résistance à la traction MPa Résistance à la flexion MPa Module de flexion MPa 30 GF/PBT RTP 4799 X C 30GF/bio- Polyester Choc Izod J/m 0.45 MPa C

36 Compounds Très hautes Performances Polyamide 6 30% fibres de verre Résistance à la traction = 160 MPa 0.45 = 215 C Contenu Bio= 0%

37 Plus de 25 ans de production de biopolyamides issus du ricin Performances analogues à celles du nylon 6 et 66, mais moins hygroscopique Performances (contenu bio à hauteur de 62%) Structurel = fibres courtes et longues Conducteur = CB, CF, PermaStat Résistant à l usure = PTFE, silicone aramide, etc. Ignifuge = avec et sans halogène Couleurs = sans limites Biopolyamides

38 Compound Biopolyamide Renforcé Biopolyamide 30% fibres de verre Résistance à la traction = 140 MPa 0.45 = 215 C Contenu Bio= 43% Résistance à la traction MPa Résistance à la flexion MPa Module de flexion MPa 30 GF Nylon 6 RTP 2099 X A 30GF/Bio PA Choc Izod J/m MPa C

39 Conclusions: les Biopolymères Les biopolymères peuvent atteindre de hauts niveaux de performances! La clé c est de les modifier! Amélioration de la tenue aux chocs Nucléation pour plus une meilleure tenue thermique Alliages pour une meilleure résistance aux chocs et à la chaleur Charges minérales pour une meilleure résistance aux chocs et à la chaleur Renforcement pour plus de robustesse, de module, et tenue thermique plus élevée Biopolyester & biopolyamide techniques Des solutions ignifugées, conductrices ou usure sont également possibles

40 STRUCTURAL ELASTOMERS WEAR COLOR CONDUCTIVE FLAME RETARDANT FILM/SHEET Questions? Merci!