La transformation des flocons de bouteilles en PET recyclé (rPET) de type 100% en bobines de feuilles de haute transparence, adaptées au thermoformage, constitue l'un des choix les plus rentables et les plus durables dans le domaine de l'emballage plastique moderne. Cependant, le rPET présente des défis de transformation spécifiques, notamment la sensibilité à l'humidité, la dégradation de la viscosité intrinsèque (IV) et la présence d'impuretés.
Pour produire efficacement des plaques en PET transparentes et résistantes sans engager de coûts énergétiques excessifs, les fabricants s'appuient sur des technologies d'extrusion modernes, telles que les extrudeuses à double vis parallèles et les systèmes de co-extrusion ABA à trois couches.
Principaux défis liés au traitement des flocons de PET recyclés
Avant d'aborder les configurations des machines, il est essentiel de comprendre ce qui se passe lors du traitement des flocons de bouteilles en PET post-consommation :
- Hydrolyse et perte intraveineuse : Le PET est hygroscopique. L'humidité présente à des températures de fusion élevées provoque une hydrolyse, qui rompt les chaînes polymères et fait baisser la viscosité intrinsèque (IV), ce qui se traduit par des feuilles cassantes.
- Incohérences liées aux impuretés : Les flocons recyclés contiennent souvent des résidus de PVC, de polyoléfines (bouchons/étiquettes) ou présentent des variations de teneur en humidité.
- Jaunissement et perte de clarté : La dégradation thermique due à une exposition prolongée à la chaleur entraîne des défauts optiques et une décoloration.
Processus étape par étape : des flocons aux bobines de feuilles finies
Étape 1 : Préparation et dosage des flocons
Les flocons de bouteilles issues du recyclage post-consommation sont lavés, débarrassés des métaux et triés par couleur. Des doseurs gravimétriques à plusieurs composants assurent un dosage précis des flocons de rPET, des granulés de PET vierge ou des additifs de mélange-maître.
Étape 2 : Extrusion et dévolatilisation (avec ou sans séchage)
Traditionnellement, le PET nécessitait 4 à 6 heures de préséchage et de cristallisation, des opérations très gourmandes en énergie. Les équipements d'extrusion modernes permettent de contourner cette étape.
Machine d'extrusion de feuilles de PET à double vis parallèle (Technologie sans séchage) : Équipées d'un système de dégazage à vide poussé en plusieurs étapes (systèmes de vide descendant jusqu'à < 5 mbar), les extrudeuses à double vis en parallèle extraient en continu l'humidité et les composés volatils directement de la masse fondue. Cela permet d'éviter l'hydrolyse sans avoir recours à un équipement de préséchage distinct, ce qui réduit considérablement la consommation d'énergie.
Étape 3 : Filtration à chaud et dosage par pompe à engrenages
Les flocons de bouteilles recyclées contenant des contaminants microscopiques, des changeurs de filtre continus à grande surface (de type « backflush » ou à piston hydraulique) permettent d'éliminer les particules. Une pompe de fusion de haute précision assure ensuite une pression stable et sans pulsations vers la filière en T.
Étape 4 : Co-extrusion et structuration des couches (structure ABA)
Afin d'optimiser les coûts des matériaux tout en conservant des propriétés de surface exceptionnelles, les fabricants d'emballages ont recours à la coextrusion.
Lignes de co-extrusion de feuilles ABA PET à trois couches:
- A Couches (surfaces extérieures, environ 10 à 201 TP3T chacune) : PET vierge ou mélange de PET vierge et de PET anti-adhérent de haute qualité, garantissant une excellente transparence, une excellente imprimabilité et la conformité aux normes relatives au contact alimentaire.
- Couche B (couche centrale, ~60-80%) : Flocons de PET recyclé (rPET) 100% ou déchets de squelette interne.
Cette structure permet aux fabricants d'optimiser l'utilisation du rPET dans la partie centrale tout en garantissant des surfaces extérieures rigides, adaptées au contact alimentaire et prêtes pour le thermoformage.
Étape 5 : Calandrage, refroidissement et enroulement
La feuille en fusion sort de la filière en T pour être acheminée vers une calandre à trois rouleaux, qui assure un contrôle précis de l'épaisseur, le refroidissement et la finition de surface (brillante ou mate). Une fois refroidie, la feuille est découpée en continu, soumise à un contrôle d'épaisseur par balayage optique, puis enroulée en rouleaux serrés.
Comparaison des solutions mécaniques pour le traitement des flocons de PET
| Fonctionnalité d'extrusion | À vis unique (traditionnel) | Vis jumelées parallèles | Co-extrusion ABA à trois couches |
|---|---|---|---|
| Taux de flocons de rPET | 20% – 50% max. | Jusqu'à 100% | Jusqu'à 1 001 TP3T en couche centrale |
| Conditions préalables au séchage | Obligatoire (déshumidification) | Non requis (vide poussé) | Cela dépend du choix de l'extrudeuse |
| Consommation d'énergie | Plus élevé (préchauffage nécessaire) | 30-40% inférieur | Optimisé par couche |
| Homogénéité de la masse fondue | Modéré | Cisaillement et malaxage exceptionnels | Idéal pour optimiser la rentabilité des processus impliquant plusieurs matériaux |
| Avantage clé | Coût d'investissement réduit | Traitement direct des flocons | Surface haut de gamme + âme en rPET de haute qualité |
Pourquoi TZ Machinery Equipment est leader dans le domaine de l'extrusion de feuilles de PET
Lors du choix d'un système d'extrusion destiné aux flocons de bouteilles en PET recyclées, la stabilité du processus et l'efficacité énergétique sont primordiales. TZ Machinery propose des configurations techniques spécialisées, conçues spécifiquement pour la transformation de flocons à forte teneur en PET :
- Machine d'extrusion de feuilles de PET à double vis parallèle : Conçu avec deux vis modulaires co-rotatives qui assurent une dispersion optimale, un nettoyage automatique de la matière fondue et un dégazage sous vide poussé, permettant ainsi le traitement direct du rPET sans préséchage.
- Lignes de coextrusion de feuilles à trois couches ABA PET : Conçu pour optimiser la rentabilité, ce matériau permet aux usines d'utiliser des flocons recyclés à moindre coût pour la partie centrale tout en conservant des couches extérieures d'une transparence cristalline pour les récipients alimentaires, les emballages blister et les produits thermoformés.
Questions fréquemment posées
Est-il possible de fabriquer des plaques en PET à partir de flocons de bouteilles recyclées de type 100% ?
Oui. Grâce à une ligne d’extrusion de feuilles de PET à double vis parallèle équipée d’un système de dévolatilisation sous vide poussé, les flocons de PET recyclé post-consommation 100% peuvent être transformés directement en bobines de feuilles destinées au thermoformage, sans cristallisation ni séchage par déshumidification préalables.
Quel est l'avantage d'une structure ABA dans la co-extrusion de feuilles de PET ?
Une structure ABA à trois couches permet aux fabricants d'intégrer des flocons de PET recyclé ou des résidus de découpe broyés au cœur du matériau (couche B), tout en utilisant du PET vierge ou des additifs fonctionnels pour les couches extérieures (couches A). Cela permet de réduire les coûts des matières premières tout en préservant l'aspect de la surface et la sécurité en matière de contact alimentaire.
Pourquoi le dégazage sous vide est-il nécessaire pour l'extrusion de flocons de PET ?
Le PET se dégrade rapidement sous l'effet de la chaleur et de l'humidité (hydrolyse). Un dégazage sous vide poussé en plusieurs étapes permet d'éliminer la vapeur d'eau et les impuretés volatiles directement de la masse fondue du polymère pendant l'extrusion à double vis, préservant ainsi la viscosité intrinsèque (VI) du matériau.