Analyser la formule des matières premières et les quatre principaux procédés de moussage de l'EVA et d'extrusion de feuilles d'EVA

EVAL'EVA, copolymère d'acétate de vinyle, est un polymère. La semelle intermédiaire en EVA est légère et possède d'excellentes propriétés physiques. C'est le matériau le plus utilisé dans les chaussures légères haut de gamme, les chaussures de sport et les chaussures de ville. Aujourd'hui, nous allons découvrir la composition des matières premières et les quatre principales étapes de la fabrication du mousseur EVA.

1. À propos de la formule de moussage EVA

La formule de moussage de l'EVA se compose généralement des matières premières suivantes : ingrédients principaux, charges, agents moussants, agents de pontage, accélérateurs de moussage et lubrifiants.

Le matériau principal est l'EVA ou le PE. Bien entendu, afin d'améliorer les propriétés physiques du produit, il est possible d'y ajouter d'autres matériaux, tels que du caoutchouc, du POE (coélastomère polyéthylène-octène), etc., voire même une petite quantité de TPR (un type de plastique possédant à la fois les propriétés du caoutchouc et des thermoplastiques) pour optimiser certaines caractéristiques physiques.

Concernant l'EVA, le principal indicateur est sa teneur en VA. Son niveau influe directement sur la quasi-totalité des propriétés des produits en mousse EVA. Certains produits peuvent être fabriqués uniquement à partir de PE. Les principaux ingrédients utilisés dépendent néanmoins des exigences du produit.

On utilise généralement des charges, actuellement du carbonate de calcium ou du talc. Leur rôle est de réduire les coûts, d'accroître la rigidité du produit, etc., et elles peuvent également influencer la conductivité thermique. La granulométrie est généralement utilisée comme indicateur de qualité (la teneur en humidité étant également un facteur), par exemple 120 mesh, 400 mesh, etc. En principe, plus la granulométrie est fine, mieux c'est, mais le prix sera évidemment plus élevé. Le dosage maximal indiqué dans les formules que j'ai consultées est de 40 phr (le dosage correspond au pourcentage de l'ingrédient principal).

Les agents moussants utilisés sont généralement des agents moussants de la série AC, tels que l'AC-3000H. Les agents moussants de la série AC sont des agents moussants haute température avec une température de décomposition supérieure à 220 degrés.

Il existe également des agents moussants basse température, comme l'AD-300, dont la température de décomposition est de 140 degrés, et des agents moussants moyenne température. Le prix étant relativement similaire et les agents moussants haute température étant plus stables, de nombreux fabricants d'EVA traditionnels optent désormais pour ces derniers, parfois en association avec d'autres. Le dosage d'agent moussant dépend du grossissement spécifique.

L'agent de pontage le plus couramment utilisé actuellement est le DCP (phtalate de dioctyle). Auparavant, on utilisait également le TAIC, le PL400, etc. La demi-vie du DCP est de 1 minute à 180 °C et de 10 minutes à 130 °C. Par conséquent, lors de la manipulation de supports de formation, la température doit être maintenue en dessous de 120 °C.

Pour certains produits exigeant une maîtrise des odeurs, un autre agent de pontage, le BIPB, peut être utilisé, généralement en association avec le TAIC. Le dosage de DCP est généralement de 0.5 à 0.6 phr pour le moussage à plat et le moussage en moule de petite taille, et de 0.8 à 1.0 phr pour le moussage par injection. Bien entendu, des ajustements sont possibles, et son utilisation peut varier.

Parmi les accélérateurs de moussage, deux sont couramment utilisés : la poudre d'oxyde de zinc et la poudre de stéarate de zinc. Auparavant, nous utilisions les deux en combinaison, mais nous n'utilisons plus que l'oxyde de zinc. Un seul produit suffit, et la stabilité du produit final est potentiellement meilleure. L'oxyde de zinc permet de réduire la température de décomposition du charbon actif à environ 160 °C, ce qui facilite la production. Il est généralement admis que le dosage d'oxyde de zinc ne doit pas dépasser 0.2 phr. Un excès de produit entraîne un retrait plus important, tandis qu'un dosage insuffisant ralentit considérablement la prise du moussage. Il est donc préférable de ne pas descendre en dessous de 1.0 phr/h.

Lubrifiant, généralement de l'acide stéarique. En réalité, son effet est limité. Il empêche simplement le matériau d'adhérer à la machine lors de la pratique. Un excès est déconseillé car il peut réduire le frottement entre les pièces et altérer la plupart de leurs propriétés physiques. Une dose de 0.5 phr est recommandée.

2. À propos de la technologie

De manière générale, il existe quatre procédés de moussage de l'EVA : le moussage traditionnel sur plaque plane de grande taille, le moussage en moule de petite taille, l'injection et le moussage supercritique.

1. Processus d'injection

Ce procédé deviendra la norme à l'avenir. Le produit est fabriqué en une seule étape, mais la précision du moule est accrue. Le principe est similaire à celui du moulage par injection dans l'industrie plastique, à ceci près que le moule est ouvert immédiatement et que sa température est différente. En d'autres termes, l'injection d'EVA consiste simplement à ajuster la température et le temps d'ouverture du moule, comme pour le moulage par injection plastique. De nos jours, la plupart des chaussures de sport de marque sont fabriquées selon cette méthode. Comparée aux autres méthodes, son efficacité est nettement supérieure.

2. Mousse plate traditionnelle de grande taille

De nos jours, les petites usines utilisent généralement cette méthode, et le coût des machines et équipements est relativement faible. Ce procédé produit des plaques qui sont ensuite transformées en produits par des opérations telles que le poinçonnage et le meulage des bords. Les conditions de moussage sont relativement fixes : la température est de 160 à 170 °C, la durée est déterminée par l’épaisseur du moule (généralement de 90 à 110 secondes par mm) et la pression est de 150 kg/cm².

3. Petite formation de mousse dans le moule

Ce procédé est principalement utilisé dans la fabrication des matériaux pour chaussures. Il sert notamment au premier moussage de la semelle intermédiaire secondaire des chaussures de sport. Le matériau, préparé selon la formule, est granulé, pesé et placé dans le moule. Après moussage, la chaussure prend sa forme générale.

La difficulté de ce procédé réside dans la symétrie du moule et de la formule ; sans cela, il serait difficile de contrôler simultanément le grossissement et la dureté. Souvent, la taille est correcte mais la dureté insuffisante, et inversement, la dureté est suffisante mais la taille est trop petite.

Les conditions de moussage de ce procédé sont relativement flexibles et dépendent de la forme et de la structure du produit. Les principaux paramètres variables sont bien sûr la durée et la température.

J'ai évoqué précédemment la semelle intermédiaire secondaire ; je vais maintenant vous présenter la seconde étape du moulage. Il faut meuler la surface de l'ébauche grossière préalablement moussée, la presser dans le moule final et former le produit en deux phases de chauffage et de refroidissement.

La température de chauffage est de 125 à 135 °C et la pression de 50 kg/cm². Après chauffage pendant une durée déterminée, le matériau est refroidi à l'eau puis utilisé comme semelle intermédiaire secondaire. La taille de la semelle ainsi obtenue par compression est relativement stable et ses propriétés physiques sont supérieures.

4. Moussage supercritique

La chaîne moléculaire de l'EVA étant linéaire, un agent de réticulation est généralement ajouté lors du moussage afin de piéger le gaz grâce à la structure réticulée. Par conséquent, le moussage supercritique de l'EVA nécessite de résoudre le problème du piégeage du gaz.

À en juger par les documents de brevets et certaines informations de l'entreprise, le procédé de moussage supercritique de l'EVA suit fondamentalement le même chemin : réticulation et granulation après mélange et homogénéisation internes, moulage pour obtenir une semelle de chaussure pré-vulcanisée, et placement de la semelle dans un autoclave pour le moussage. Dans l'appareil, un agent moussant physique est introduit dans la cuve, et le matériau de semelle en mousse microporeuse est obtenu par une méthode de réduction de pression.

Les changements morphologiques des matériaux EVA : granulation-injection/moulage par injection-moussage-semelle.

Ce procédé de moussage consiste simplement à remplacer l'agent moussant chimique par un agent moussant physique lors du moulage, puis à ajouter une étape de décompression rapide pour obtenir une semelle en EVA expansée à haute pression. Pour un procédé plus écologique et propre, la réticulation peut être remplacée par une réticulation par irradiation ou d'autres méthodes.

Le procédé de moussage supercritique a considérablement gagné en maturité ces deux dernières années, et les équipements et les procédés ont été progressivement améliorés. Parmi les améliorations majeures, la maîtrise de la formulation et du procédé, permettant d'obtenir d'excellentes performances tout en contrôlant le retrait et les coûts, est essentielle.