Soutenance de thèse de Laurianne Viora

Influence des contaminants contenus dans des PET recyclés mécaniquement sur le procédé d’injection-soufflage de bouteilles

Laurianne Viora a réalisé sa thèse dans l’équipe S&P sous la direction de Christelle Combeaud et Jean-Luc Bouvard. Elle soutient sa thèse de doctorat en spécialité doctorale “Mécanique Numérique et Matériaux” le 5 septembre 2024 devant le jury suivant (sous réserve de l’accord des rapporteurs) :

Mme Olga KLINKOVA Institut supérieur de mécanique de Paris (ISAE-Supméca) Rapporteure
Mme Sandrine HOPPE Ecole Nationale Supérieure des Industries Chimiques (ENSIC) Rapporteure
M. Fabrice SCHMIDT Institut Mines Télécom d’Albi (IMT Mines Albi) Examinateur
M. Didier PERRIN École nationale supérieure des mines d’Alès (IMT-Mines d’Alès) Examinateur
M. Jean-Luc BOUVARD MinesParis (Centre de Mise en Forme des Matériaux-CEMEF) Examinateur
Mme Christelle COMBEAUD MinesParis (Centre de Mise en Forme des Matériaux-CEMEF) Examinatrice
M. Gilles DENNLER Centre Technique Industriel (CTI) de la Plasturgie et des Composites français (IPC) Invité

Résumé :

Dans une optique de lutte contre la pollution plastique et d’économie des ressources, l’Union Européenne impose que 25 % de PET recyclé (rPET) soit incorporé dans les bouteilles en PET d’ici 2025. Certains industriels ont comme volonté d’aller jusqu’à 100 % de rPET dans certaines de leurs bouteilles. Cependant, une telle prouesse est-elle envisageable ? Quelles sont les conséquences de la présence des contaminants (substances que l’on ne peut totalement retirer du procédé de recyclage mécanique) sur le procédé de soufflage des bouteilles ? Pour répondre à cette question, deux PET recyclés mécaniquement (rPET) et issus de deux gisements différents (Europe et hors Europe) sont comparés à une résine PET vierge de référence. Deux mélanges à 50 % de PET vierge et de rPET sont également à l’étude. Les étapes de caractérisation ont permis de montrer que le rPET européen comporte des chaînes plus petites et plus de contaminants que le PET vierge. Le second rPET d’origine hors Europe présente des masses molaires proches du PET vierge et un nombre de contaminants compris entre ceux du PET vierge et du premier rPET. Cette différence de proportion en contaminants a de nombreux impacts sur le procédé d’injection soufflage. L’augmentation du nombre de contaminants, tout comme la diminution de la masse molaire, diminue la capacité du rPET à s’amorphiser lors du procédé d’injection. La gamme de formage, gamme de température qui permet la mise en œuvre du PET, est réduite par sa température de cristallisation froide. Les contaminants augmentent l’absorption thermique des rPET ce qui rend les préformes de rPET plus chaudes en début de soufflage pour une même puissance de chauffe fournie. L’utilisation de rPET contaminé accélère les cinématiques de soufflage mais réduit les capacités des rPET à cristalliser sous étirage au-delà de leur température de transition vitreuse. En effet, les contaminants peuvent gêner la formation des cristaux induit en s’immisçant entre les chaînes. Néanmoins, l’aptitude à l’étirage au-delà de la température de transition vitreuse ainsi que la capacité des rPET à développer une microstructure induite organisée (ou mésophase) sont attestées, même si celle-ci semble retardée. La réalisation d’enveloppes pré-soufflées est possible quelle que soit la proportion en PET recyclé et conduit à des propriétés respectant le cahier des charges d’une bouteille réalisée en PET vierge.

Mots-clés : Poly(Ethylène Téréphtalate)), Polymère recyclé, Recyclage mécanique, Etirage à chaud, Injection soufflage, Microstructure