Structure « mousse » vs structure « allégée »
Polymères allégés en extrusion

1.1 Structure allégée MD / HD

Si l'on réunit dans une boîte 200 cm³ d'air et 800 cm³ de polystyrène PS (figure 1-a), on obtient un mélange de 1 000 cm³ dont le poids est égal à 840,56 g (air : 2,8 g/1 000 cm³ et PS : 1 050 g/1 000 cm³). En d'autres termes, on a créé une nouvelle matière de densité 0,84 g/cm³, dont la structure correspond à celle d'une boîte de volume 1 000 cm³ qui renferme une cavité vide de 200 cm³.

Imaginons de substituer à cette « maxi » cavité un ensemble de 1 000 « mini » cavités de volume équivalent [200 cm³] – chacune de ces minicavités a donc la taille d'une bulle d'air de rayon égal à 3,6 mm – et de les disperser au sein des 800 cm³ de PS (figure 1-b). L'ensemble qui en résulte peut être considéré comme un corps poreux, mais sa cohésion structurelle est assurément médiocre, car les 1 000 bulles, séparées d'environ 10 mm en moyenne les unes des autres, constituent autant de défauts potentiels. Pour autant, cet ensemble aurait une structure expansée, constituée d'une phase continue de PS parsemée de bulles et caractérisée par une densité relative de l'ordre de 0,84.

Imaginons maintenant de diviser la cavité initiale en, non plus 1 000 bulles, mais 1 000 000 bulles de 0,36 mm de rayon chacune. L'ensemble résultant aurait toujours la même densité relative de 0,84, les bulles seraient désormais plus petites (1 mm) et séparées d'environ 0,3 mm en moyenne les unes des autres, constituant une structure certes plus résistante parce que plus homogène, mais ne procurant encore pas un niveau de performance suffisant.

Intuitivement, on comprend qu'en poursuivant dans cette voie – diminution de la taille des bulles et augmentation de leur nombre –, on va finir par atteindre un seuil critique à partir duquel les défauts liés à la taille des bulles et à l'épaisseur de paroi de PS séparant 2 bulles adjacentes s'atténuent, voire disparaissent.

Ce seuil critique dépend non seulement des propriétés du polymère, mais aussi des conditions de mise en œuvre du procédé de fabrication, ainsi que...