Formulation:

    - Additifs: ce qui est ajouté au polymère. Cela peut être des chaînes courtes de polymères, des oligomères ou de petites molécules. Le produit final est un polymère.
    - Charges: ce sont des éléments organiques et inorganiques d'environ 10 microns que l'on ajoute. Il n'y a pas d'interactions entre charge et polymères. Les charges n'ont donc pas d'effet spécifique sur les propriétés du produit final que l'on appelle alors un polymère chargé.
    - Renforts: ces éléments ajoutés interagissent avec le polymère originel. Ils servent à optimiser les propriétés (surtout mécaniques). On obtient comme produit final un composite.

            Les additifs:

    - Plastifiants:
    Ils augmentent la souplesse en diminuant la température de transition vitreuse. Le problème principal est que les plastifiants migrent.
    On utilise principalement des phtalates, des huiles parafiniques ou du tricrésylphosphate.
    En augmentant le volume libre entre les molécules, la température de transition vitreuse diminue. Pour qu'il y ait une bonne adéquation entre polymère et plastifiant, il faut que leurs paramètres de solubilité respectif soient assez proches.
    On utilise un minimum de 10% de plastifiant en masse dans la composition, sinon le matériau durcit.

    - Antioxydant:
    Ils évitent la dégradation du polymère par l'oxygène. On utilise généralement du diterbutylparacrésol.

    - Stabilisants thermiques:
    Sous l'effet de la chaleur, le PVC largue de l'acide chlorhydrique HCl et devient très cassant. On utilise alors des pièges à HCl pour stopper la réaction. On se sert généralement de métaux lourds (PB, Pa, sels de Cd, ...) ou d'huiles époxydées qui sont moins toxiques.

    - Stabilisants U.V.:
    Un photon U.V. a une longueur d'onde comprise entre 0,28 et 0,40 microns. Ce qui correspond à une énergie de 72 à 100 kcal par mole. Cette énergie est suffisante pour casser une liaison d'un carbone tertiaire. Pour éviter de fragiliser le polymère, on utilise de la phénylsalicilate dont les liaisons tertiaires sont particulièrement faibles. Ce sont celles-là et non celles du polymère qui casseront.

    - Autres additifs:
    Agents auto-extinguibles (ou flame-retardants): des phosphagènes.
Antistatiques: agents hydroscopiques, acides gras, lubrifiants, pellicule métallique, ...: ils permettent d'augmenter l'écoulement des charges en augmentant la conductivité superficielle.
    Pigments: inorganiques (denses et opaques, volumineux (oxydes de fer, ...) ) ou organiques(plus brillants et plus petits).
    Agents réticulants: pour faire des polymères 3D
    Agents démoulants, lubrifiants: silicones ou esters d'acide gras
Fongicides: pour tuer les microorganismes qui croissent dans le polymère.

            Les charges:

    Si les charges (elliptiques ou sphérique) n(ont aucune interaction avec le polymères, on a un polymère chargé. Si les charges interagissent légèrement, on a un polymère à renforts réticulaires. Si les charges interagissent beaucoup, on a un composite.

    - Théories, effet de la charge:
    Théorie d'Einstein (charges sphériques): soient n la viscosité du polymère chargé, n0 celle du polymère non-chargé, et c le volume fractionnaire des charges:
n = n0 . ( 1+2,5 c )
    Théorie de Mooney (charges non-sphériques): soit B le facteur d'encombrement des charges (1,35<B<1,91):
n = n0 . [2,5 c / ( 1 -B . c )]

    - Charges organiques:
    Le carbone (en sphère d'environ 80 microns de diamètre) améliore la résistance aux U.V. et la conductivité électrique. Utilisé surtout pour les élastomères et les polyoléfines.
    Les charges cellulosiques (farine de bois, ...) s'utilisent surtout pour les PVC et les polyoléfines.

    - Charges inorganiques:
    Des billes de verre d'un diamètre proche de 40 microns, pleines ou creuses permettent de faire un polymère lisse tout autant que rugueux, suivant le besoin.
    Les silicates (talcs, caolin, micas, ...) ont un effet légèrement renforçant.

            Les renforts:

    Ce sont des particules d'environ 50 microns de diamètre. On obtient des composites.
    Il existe des renforts fibre courte (de l'ordre du mm), des renforts fibre moyenne ou mi-longue (de l'ordre du cm) et des renforts fibre longue (où les fibres font environ la taille de l'échantillon).

    - Fibres courtes et mi-longues:
    On utilise du verre pour les renforts inorganiques ou polyester et polyamides pour des renforts organiques. Si les matériau est soumis à une compression, on utilise des fibres de verre. L'avantage du verre est que l'on sait créer des liaisons entre les fibres de verre et la matrice polymère.
    Si les renforts sont répartis aléatoirement, on obtient un matériau basse performance, tandis que si les fibres sont orientées dans une direction spécifiques, on obtient un produit moyenne performance.

    - Fibres longues:
    Elles sont utilisées pour des matériaux haute (et très haute performance) et légers. Ce sont généralement de très bons matériaux en élongation, mais ils sont forcément anisotropes.
    Fibres aramides: Elles sont très légères, mais basse performances. Les polyamides aromatiques ont une bonne tenue en élongation et en température. Mais on ne sait pas les ensimer à la matrice polymère, et l'humidité s'insère à l'intérieur du matériau. Ex. Kevlar.
    Fibres de verre: Elles sont haute performances, mais lourdes. Elles résistent très bien en compression, et on sait les rendre manipulables par ensimage.
    Fibres de carbone: Légères, elles ont une très grande résistance à la fatigue, MAIS elles ne sont surtout pas à utiliser en compression.

    - Les tissus:
    Ils ont des propriétés de surface qui leur confère une résistance en deux dimensions. On peut aligner deux nappes dans des directions différentes (à 45°) afin d'augmenter une propriété unidirectionnelle. La matrice est imprégnée de tissus, ce qui permet de favoriser l'adhérence.

Techniques de mise en oeuvre:

 Il y a deux techniques typiques:
- le moulage qui, à partir d'une matière fondue, donne un matériau aux propriétés isotropes,
l'extrusion qui fait passer une matière fluide par une filière et amène à un matériau très anisotrope.

  La technique est donc choisie en fonction du produit à obtenir.

Le produit de base est le plus    
souvent sous forme de granulets:

            Les Moulages:

    - Le moulage par compression:
    C'est la technique la plus simple. On utilise soit de la poudre, soit des granulés, ou encore de la matière pâteuse. Le matériel à utiliser est simple, mais les cadences sont lentes et le matériau synthétisé n'est pas homogène.
    Il faut une matière première fluide ou fluidifiable à chaud.
    Par cette technique, on moule peu de TP, mais surtout beaucoup de TD.
    Le problème majeur est la présence de bulles. On le contourne en faisant des préformes.
    On utilise deux types de moules: le moule à couteaux (bon marché, mais il y a souvent des bavures ou du gaspillage de matière. Et on ne peut pas contrôler la pression) ou le moule positif (plus propre et permettant de contrôler la pression pour une meilleure reproductibilité et une bonne prédiction de remplissage).
    La presse doit avoir un système de chauffage (130 à 380°C) et une pression de 20 à 40 MPa. De plus il faut connaître sa force de fermeture, la surface utile du plateau et la hauteur maximale du piston.

    - Le moulage par transfert:
    La présence d'une chambre de transfert permet de faire passer la matière à mouler en matière plastique, laquelle est alors amenée sous pression dans le moule. Ce système évite les hétérogénéités de température dans les formes complexes, mais il y a beaucoup de chutes et une orientation préférentielle du matériau due à l'insertion sous pression.
    La matière à mouler doit être plus fluide que pour le moulage par compression et il faut une cinétique de durcissement rapide.
    Les moules à transfert supérieur sont facile à charger, mais durs à démouler. Par contre les moules à chargement inférieur permet de faire des formes complexes, mais pose des problèmes de chargement.
    Il faut deux presses, mais le système est facilement automatisable.

    - Le moulage par injection:
    La matière fondue est injectée (pression d'injection de 100 à 200 MPa), il faut donc un TP. Il faut donc fluidifier la matière et refroidir le moule. L'avantage essentiel est que l'objet sort directement (sans démoulage), donc la cadence peut être importante. Par contre, il n'est pas possible de faire des parois supérieures à 6 mm.
    A chaque moulage, une carotte de matière est perdue, mais recyclable si on utilise des TP.
    On peut réaliser des objets très volumineux.
    La vis d'injection permet une alimentation sans bulle.

Schémas de principe des différentes techniques de moulage:
    - Moulage par compression
    - Moulage par compression transfert
    - Moulage par injection
    - Moulage par injection soufflage
    - Moulage au contact.
    - Moulage au sac.
    - Moulage sous vide.

            Les extrusions:

    La matière fluide est poussée à travers la filière et l'objet extrudé sort de la machine. Il faut donc que la matière ait une tenue et une viscosité qui le permette (typiquement 50% TP).
    Une extrudeuse possède trois fonctions: l'alimentation (transfert de la matière solide vers la zone de fluidification), la fluidification (à une certaine température et une certaine pression) et le pompage (à une pression d'environ 10 MPa).
    Suivant les cas, on peut utiliser des vis à pas constant ou variable, à filet simple ou multiple, à un ou deux étages.
    On extrude surtout des TP de viscosité bien définie.
    Le calandrage, une famille spéciale d'extrusion, met en œuvre 3 ou 4 cylindres.
        - A 3 cylindres (dispositif en L), on extrude des plaques à partir de matériaux de grande viscosité.
        - A 4 cylindres (dispositif en F), on extrude des films à partir de matière première de faible viscosité.
    Les vitesses de sortie peuvent atteindre 200 m/mn.

Schémas de principe des différents types d'extrusion et de calandrage:
    - Extrusion.
    - Extrusion gonflage
    - Extrusion soufflage
    - Extrusion calandrage
    - Calandrage

            Autres techniques :

    - Enduction
    - Enroulement filamentaire
    - Pultrusion
    - R.I.M. (Reaction Injection Molding)
    - Thermoformage