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RÉSUMÉ
L'importance du marché des profilés plastiques est avérée. Les extrudeuses plastifient d'abord la matière, qui passe ensuite dans une filière afin d'obtenir la forme désirée. Celle-ci est refroidie et calibrée par les conformateurs, puis mesurée pour permettre un contrôle du procédé grâce à des outils statistiques. Les indices et graphes de contrôle issus de la maîtrise statistique des procédés dont les calculs et constructions sont décrits et appliqués sur tableur à un cas réel. Enfin, le tirage et la découpe à longueur ont lieu. Les défauts les plus courants sont présentés avec leurs possibles causes et remèdes.
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Stéphan Puissant : Ingénieur d'essai - BCIAG, Klosterzelgstrasse, Suisse - Intervenant au GIP InSIC
INTRODUCTION
En Europe, le marché global des profilés est en pleine expansion. Selon une étude de marché AMI, en 2009, le PVC est le polymère majoritairement utilisé avec plus de 90 %. Ce marché des profilés est dominé par la production en Allemagne (47 % de la production en Europe) et est tiré par l'augmentation continue des besoins en isolation dans le bâtiment. Selon cette même étude, les profilés pour les ouvertures de bâtiments représente en effet à peu près 65 % du marché total des profilés thermoplastiques. Selon une étude IC Market Forecast Windows, le marché des profilés de fenêtre, après une baisse de volume (en nombre de fenêtres installées) due à la crise entre 2007 et 2010, devrait connaître une augmentation de 1,5 % par an entre 2011 et 2014. Le segment des profilés de fenêtre en PVC représente à peu près 40 % du marché global des profilés de fenêtre (toutes matières confondues, c'est-à-dire bois, aluminium…), cette dernière proportion étant en augmentation régulière. On s'attend ainsi à un développement significatif de ce marché dans les années qui viennent. L'importance des profilés nécessite une connaissance plus approfondie des étapes techniques de fabrication. Leur ligne de production est techniquement très proche des lignes d'extrusion de tubes, mais la prépondérance de la transformation du PVC implique l'utilisation d'extrudeuse bivis contrarotatives interpénétrées et les formes compliquées demandées nécessitent des filières, ainsi que des calibreurs adaptés. Cet article, après un rappel de l'importance du marché et une description des différents profilés, propose de passer en revue les différentes étapes de production des profilés et d'introduire les outils de maîtrise statistique des procédés (MSP) qui sont nécessaires à l'analyse du procédé et à la garantie des qualités dimensionnelles exigées. Enfin, les principaux défauts observés, ainsi que leurs possibles causes et remèdes, sont décrits.
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3. Diversité des lignes de production selon les marchés
3.1 Étapes d'une ligne d'extrusion de profilé
Une ligne d'extrusion, bien que différente selon le type de produit, comporte toujours les mêmes éléments (figure 3) le long du flux de matière. Ces éléments diffèrent en fonction du marché visé.
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Convoyage de la matière première
La matière première, ou l'ensemble des composants qui la constituent, est acheminée dans la trémie de l'extrudeuse par une station de convoyage, qui se double parfois d'une station de dosage des divers composants. Une telle station de convoyage-dosage n'est pas représentée figure 3
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Extrudeuse
L'extrudeuse sert à plastifier, homogénéiser et mettre sous pression la (les) matière(s) première(s).
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Filière de profilé
Ensuite, cette matière plastifiée, nommée extrudat, est poussée grâce à la pression générée par l'extrudeuse dans une filière (ou une tête) d'extrusion dont la fonction est de transformer la section circulaire de l'extrudat obtenue en sortie d'extrudeuse dans la section du profilé, tout en assurant une bonne répartition de matière et un débit homogène.
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Calibration et refroidissement
Une fois cette section obtenue, il est nécessaire de finaliser les dimensions de l'extrudat obtenu, tout en le refroidissant. C'est l'étape de calibration. Parfois, en fin de calibration, une unité de chauffage par rayonnement infrarouge est ajoutée afin de relaxer les contraintes dans le profilé et éviter sa déformation.
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Unité de tirage
Afin d'assurer le mouvement continu du produit refroidi et de section droite finale, un système de tirage est utilisé.
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Contrôle des dimensions
Un système de mesure des dimensions finales dans la section du produit permet, par l'intermédiaire d'une boucle de régulation, de piloter la vitesse de tirage et la vitesse de rotation de l'extrudeuse. Cette mesure permet aussi de garantir un produit conforme aux spécifications. Souvent, dans la même zone, une impression en surface de la référence produit et du métrage est effectuée par des imprimantes de type jet d'encre.
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Unité de découpe et de stockage
Enfin, le produit doit être coupé à longueur voulue et stocké.
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BIBLIOGRAPHIE
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(5) - BERGHAUS (U.), PREDÖHL (W.), PÖHLER (F.), REITEMEYER (P.) - Extrusion of Pipes, Profiles and Cables, - pp. 43-99, Plastics Extrusion Technology, Edited by F. HENSEN, Carl HANSER Verlag, Münich, Vienna, New York 1997.
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ISO 21747 (2006), Statistical methods-Process performance and capability statistics for measured quality characteristics
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Buisson http://www.buisson-pvc.com/
Deceunink http://www.deceuninck.be/fr/
Grosfillex https://www.grosfillex.com/
Keller http://www.kellerplastics.com/
Morel http://www.morel.fr/
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Pesl http://www.pesl.es/fr/profiles-plastiques-pvc-extrudes-sur-mesure.html
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