Qu’est-ce que la technologie Kuzeyboru Polestra™ ?

Matériau de charge hybride innovant pour systèmes composites polymères : Technologie Kuzeyboru Polestra™

Qu'est-ce que Polestra™ ? Dans les projets d'infrastructure, le choix des tubes est généralement axé sur les coûts immédiats. Cependant, le coût réel d'un tube destiné à rester sous terre pendant des décennies est déterminé non pas par son prix d'achat, mais par sa durabilité. C'est précisément pour cela que nous avons développé Polestra™. Polestra™ est une technologie innovante de charge hybride pour systèmes composites polymères, développée par le centre de R&D de Kuzeyboru. Conçue pour optimiser les propriétés mécaniques et thermiques des systèmes composites à matrice thermoplastique, Polestra™ est une formulation hybride innovante qui surpasse les approches traditionnelles de charges monocomposantes. Principalement conçue pour être utilisée dans les gammes de produits à base de polymères, cette structure est une solution d'ingénierie de haute technologie qui maximise simultanément les paramètres de haute résistance mécanique (rigidité, amortissement des chocs), de résistance chimique supérieure, de légèreté structurelle et de rentabilité à l'échelle industrielle.

Système de charge hybride sous forme de granulés : Polestra™

Le succès thermodynamique et morphologique de Polestra™ repose sur l'interaction synergique entre les phases de sua structure. Il s'agit d'un système de charge hybride renforcé par des particules inorganiques sélectionnées pour améliorer les performances mécaniques et la stabilité structurelle du matériau, et modifié par une phase élastomère (elastomeric phase) pour éliminer les risques potentiels de fragilité (brittleness) et les tensions interfaciales que les structures inorganiques rigides pourraient créer au sein de la matrice.
Grâce à la phase élastomère, le système crée un excellent pont entre les charges inorganiques et la matrice polymère, formant une structure qui augmente la résistance aux chocs (impact strength).
En phase finale, Polestra™ est formulée dans une morphologie de granulés solides où ses composants organiques et inorganiques se dispersent de manière homogène grâce à leur haute capacité de dispersion, sans altérer la fluidité du bain dans les processus d'extrusion (extrusion).

Caractérisation des matériaux – Analyses de la microstructure

L'efficacité du système de charge hybride Polestra™ au sein de la matrice thermoplastique doit être évaluée à travers la structure morphologique et les interactions interfaciales formées par les composants.
Dans ce cadre, l'homogénéité microstructurelle, la dispersion (répartition) des particules et la qualité de la liaison entre les phases du matériau de charge hybride ont été examinées à l'aide d'images de microscopie électronique à balayage (MEB / SEM-Scanning Electron Microscopy).

Image de la microstructure MEB du système de charge hybride inorganique Polestra™

Image de la cartographie élémentaire du matériau de charge hybride Polestra™

Augmentation des performances des tubes annelés double paroi en PEHD

Lors des analyses mécaniques effectuées sur des tubes en PEHD (HDPE) additivés avec le matériau de charge hybride Polestra™, il a été déterminé que les valeurs de rigidité annulaire (ring stiffness) des tubes oscillaient entre 9.43 et 12.20 kN/m² (moyenne ≈10.7 kN/m²).
En revanche, il a été observé que ces valeurs restaient à des niveaux compris entre 6.12 et 9.06 kN/m² (moyenne ≈7.45 kN/m²) pour les tubes de référence produits avec des formulations de charge standards.

Tubes annelés double paroi en PEHD SN8, Ø200 produits avec la technologie de charge Polestra™ (à gauche), Comparaison de la rigidité annulaire entre les tubes annelés double paroi produits avec la technologie de charge hybride Polestra™ et ceux produits avec une charge traditionnelle (à gauche)

Cette augmentation mécanique significative, qui correspond à environ 43 %, est une valeur critique pour l'intégrité structurelle des systèmes de tubes annelés double paroi. En effet, la rigidité annulaire est l'indicateur le plus fondamental de la capacité d'un tube, dans les applications d'infrastructure souterraines, à résister à la déformation verticale (vertical deflection) à laquelle il sera exposé sous le poids du remblai et des charges de trafic dynamique.

La modification élastomère dans la structure hybride de Polestra™ optimise le transfert de charge, augmentant considérablement la capacité du matériau à amortir ces contraintes externes.

Modification structurelle des tubes annelés double paroi en PEHD SN8, Ø200 produits avec la technologie de charge Polestra™ à la suite du test de flexibilité annulaire (ID : diamètre intérieur)

Les résultats du test de flexibilité annulaire ont démontré que tous les tubes évalués conservaient leur intégrité structurelle sous la déformation spécifiée, et qu'aucun signe visible de fissures, de délamination (séparation interlaminaire) ou d'affaissement de la paroi n'apparaissait.

Effets sur le processus d'extrusion et durabilité

Le matériau de charge hybride Polestra™ améliore la fluidité du bain dans les systèmes d'extrusion, facilitant ainsi le processus et minimisant les coûts de production unitaires. Sa grande compatibilité avec la matière première d'origine en polyéthylène, en particulier dans les lignes d'extrusion de tubes annelés, réduit considérablement les taux de rebut (déchets), offrant un modèle de production durable et opérationnellement flexible.

La phase élastomère intégrée au système offre une excellente transformabilité (processability) grâce à l'élasticité qu'elle confère au bain ; elle augmente l'efficacité de l'extrusion et la durée de vie de la filière en amortissant les contraintes de cisaillement (shear stress) internes.

Brevet et contribution à l'écosystème scientifique

La technologie de charge hybride Polestra™ s'est concrétisée à la suite d'une vision de R&D systématique et à long terme. Les droits de propriété intellectuelle de cette formulation unique sont entrés dans le processus de sécurisation via une demande de brevet.

Notre article de recherche, qui expose avec une totale transparence scientifique l'augmentation des performances de Polestra™ dans la production de tubes annelés double paroi en PEHD et les effets morphologiques du système de charge inorganique hybride modifié par une phase élastomère, a été publié dans la revue MDPI-Polymers, l'une des publications académiques mondiales les plus prestigieuses (classe Q1) dans le domaine de la science des polymères.

(Pour consulter l'article doi : https://doi.org/10.3390/polym18030385).

Issue des laboratoires du centre de R&D de Kuzeyboru A.Ş. et intégrée à la littérature mondiale, cette publication qualifiée et cet écosystème de brevets sont les indicateurs les plus concrets de notre mission visant à produire des technologies durables, innovantes et scientifiquement fondées à forte valeur ajoutée dans l'industrie des tubes plastiques.