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LES TECHNIQUES DE MISE EN FORME DES MATERIAUX PLASTIQUES Université Hassan II-M

LES TECHNIQUES DE MISE EN FORME DES MATERIAUX PLASTIQUES Université Hassan II-Mohammedi Faculté des Sciences Ben M’Sik Casablanca Département de chimie MASTER GÉNIE DES MATÉRIAUX ET ENERGIE Proposé par: Proposé par: Pr. Said Bouaajja Pr. Said Bouaajja Réalisé par: Réalisé par: KAMAL SAOUD KAMAL SAOUD Année universitaire: Année universitaire: 2019/2020 2019/2020 LA MISE EN OEUVRE DES MATIÈRES PLASTIQUES Entamée à l’issue du processus de fabrication des polymères, avant les phases de commercialisation, de consommation et de recyclage des plastiques, la mise en œuvre consiste à transformer les résines plastiques en produits finis ou semi-finis. Et si les opérations changent selon la nature de ces produits, il est néanmoins possible d’inventorier les quelques méthodes principalement employées par les industriels. I)- Le procède d’injection 1)- Définition: • Le procédé d’injection permet de fabriquer des pièces de géométrie complexe en une seule opération. Le procédé injection est destiné à produire très rapidement des objets en très grandes quantités. • Cette technique permet d'obtenir en une seule opération des pièces finies en matière plastique, de formes complexes, dans une gamme de poids allant de quelques grammes à plusieurs kilogrammes. • La matière, en granulés, ramollie par la chaleur est injectée dans un moule sous forte pression. Après refroidissement ces moules permettent la réalisation d'objets de dimensions et formes variables, ainsi que de pièces techniques très complexes et de grandes précisions. • Les Paramètres d’injection sont : Force de verrouillage ,Temps de dosage ,Vitesse d’injection ,Débit d’injection ,Temps d’injection ,Pression d’injection ,Pression de maintien ,Temps de maintien . 2)- Les Presses d’injection : Une presse d’injection des thermoplastiques est composée par les ensembles Une presse d’injection des thermoplastiques est composée par les ensembles suivants : suivants : • Ensemble d’injection et de plastification (trémie, fourreau, vis). • Ensemble de fermeture (moule, vérin de fermeture). • Ensemble hydraulique (système hydraulique). • La partie commande . Une machine est caractérisée par : Une machine est caractérisée par : • La force de fermeture qui est comprise entre 50 tonnes et 3000 tonnes • La pression sur la matière injectée qui peut atteindre 2000 bars • La capacité d'injection (en cm³ ou en kg) Suivant le sens d'injection on distingue : Suivant le sens d'injection on distingue : • Les presses verticales (faible capacité) . • Les presses horizontales (machines plus fréquentes). Figure I. Les parties constituantes d’une Presse d’injection. Figure I. Les parties constituantes d’une Presse d’injection. 3)- La cycle d’injection : (1). Le polymère est fondu . (2). Le polymère s’accumule en tète de vis . (3). La vis se transforme en piston qui injecte à grande vitesse le polymère chaud dans un moule fermé et froid : c’est la phase de remplissage. (4). Le refroidissement du polymère est lent du fait de sa faible conductivité thermique. (5). La pièce continue à se refroidir dans le moule puis, après éjection, à l’extérieur du moule. (6). Recommencer avec la prochaine pièce. (1). Le polymère est fondu . (2). Le polymère s’accumule en tète de vis . (3). La vis se transforme en piston qui injecte à grande vitesse le polymère chaud dans un moule fermé et froid : c’est la phase de remplissage. (4). Le refroidissement du polymère est lent du fait de sa faible conductivité thermique. (5). La pièce continue à se refroidir dans le moule puis, après éjection, à l’extérieur du moule. (6). Recommencer avec la prochaine pièce. Figure I.2 : Les différentes phases du cycle d’injection. III)- Le procédé de Thermoformage 1)- Définition: • Le thermoformage est une technique de transformation de matières thermoplastiques qui permet la production industrielle d’objets les plus divers tels une barquette d’emballage, un pot de yaourt, une baignoire, etc. • L’objet thermoformé s’obtient en deux étapes de transformation du matériau initial. La matière plastique, produite à partir de monomères, se trouve dans la plupart des cas, sous forme de granulés.  La première étape de mise en forme, consiste en la fabrication d’une feuille ou d’une La première étape de mise en forme, consiste en la fabrication d’une feuille ou d’une plaque par la technique de l’extrusion. plaque par la technique de l’extrusion.  La deuxième étape, est le procédé du thermoformage, qui va mener à l’objet final. La deuxième étape, est le procédé du thermoformage, qui va mener à l’objet final. 2)- Principe: • Le thermoformage est basé sur le phénomène de transition vitreuse (Tg) des thermoplastiques. En effet, leur température de transition vitreuse passée, les thermoplastiques sont à l'état caoutchoutique, il devient alors facile de leur donner une nouvelle forme. Une fois la température descendue en dessous de la transition vitreuse, le polymère retourne à l'état solide (vitreux). Les polymères les plus couramment utilisés et leurs caractéristiques de thermoformabilité de polymères courants sont les suivants: Figure 1 : Principe du thermoformag Les différentes étapes du thermoformage par le vide sont (Figure1) : Les différentes étapes du thermoformage par le vide sont (Figure1) : • La première étape consiste à soumettre à la chaleur une feuille de plastique afin de la rendre malléable, on retire les appareils de chauffage puis le plateau et le moule sont élevés en position de formage . • La douzième étape c’est Le formage : Une fois la feuille ramollie, elle peut facilement adopter la forme du moule auquel elle sera soumise. Des moules dit mâles (convexes) ou femelles (concaves) peuvent être drapés pour obtenir les pièces. Ainsi, le plastique malléable prend l’empreinte du moule et obtient la forme voulue . • La troisième étape :Une fois la pièce formé, elle refroidit en restant sur le moule, puis elle et démouler et évacuer. Le refroidissement suit le formage et consiste en étape importante afin d’obtenir un produit conforme. • La période de durcissement dépend de l’épaisseur de la pièce et de l’efficacité du système de refroidissement. Trois grandes techniques pour procéder au formage soit: ✓L’évacuation d’air : la feuille colle au moule. ✓L’air pressurisé : la feuille est pressée contre le moule. ✓La force mécanique. 3)- Les Types de thermoformage: Il existe différentes méthodes pour thermoformer une pièce : Il existe différentes méthodes pour thermoformer une pièce : ➢ ➢Par le vide : le vide, créé entre la matière et le moule, force la Par le vide : le vide, créé entre la matière et le moule, force la matière à épouser la forme du moule sous l'effet de la pression atmosphérique matière à épouser la forme du moule sous l'effet de la pression atmosphérique (≈1 bar) ; (≈1 bar) ; ➢ ➢Sous pression: la mise en forme est assurée par une pression de 3-4 bar (envoi Sous pression: la mise en forme est assurée par une pression de 3-4 bar (envoi d'air comprimé) chassant l'air entre la matière et le moule. Cette d'air comprimé) chassant l'air entre la matière et le moule. Cette méthode permet une meilleure précision des contours et répartition des méthode permet une meilleure précision des contours et répartition des épaisseurs mais l'installation est plus coûteuse, l'air comprimé est également épaisseurs mais l'installation est plus coûteuse, l'air comprimé est également plus coûteux que le vide ; plus coûteux que le vide ; ➢ ➢Moule mâle/femelle : méthode proche de l'emboutissage ou compression à Moule mâle/femelle : méthode proche de l'emboutissage ou compression à chaud; chaud; ➢ ➢Procédé Twin sheet (double coque) : dispositif permettant de réaliser Procédé Twin sheet (double coque) : dispositif permettant de réaliser simultanément deux parties d'une pièce creuse et de les souder. Pour ce faire le simultanément deux parties d'une pièce creuse et de les souder. Pour ce faire le piston supérieur est également équipé d'une pompe à vide et fonctionne piston supérieur est également équipé d'une pompe à vide et fonctionne exactement comme la partie inférieure. exactement comme la partie inférieure. 4)- Moule pour le thermoformage: Les moules sont généralement en aluminium mais peuvent être en résine époxydes pour de petites séries, voire en bois pour la fabrication d'échantillons. Les pièces sont réalisées avec des moules positifs ou négatifs . 5)- Machines de thermoformage : • Une machine de thermoformage est généralement constituée d’un poste de Une machine de thermoformage est généralement constituée d’un poste de chauffe, d’un poste de formage proprement dit, d’un poste de découpe et d’un chauffe, d’un poste de formage proprement dit, d’un poste de découpe et d’un poste d’empilage. Pour un fonctionnement optimal de l’ensemble, chaque poste d’empilage. Pour un fonctionnement optimal de l’ensemble, chaque étape ou poste doit faire l’objet du meilleur réglage étape ou poste doit faire l’objet du meilleur réglage • Les machines sont en général équipées d’automates permettant le réglage et Les machines sont en général équipées d’automates permettant le réglage et le suivi des principales opérations. Il est aujourd’hui impératif qu’elles soient le suivi des principales opérations. Il est aujourd’hui impératif qu’elles soient fiables et qu’elles assurent la reproductibilité du cycle de formage pour que fiables et qu’elles assurent la reproductibilité du cycle de formage pour que les objets thermoformés aient la qualité requise. les objets thermoformés aient la qualité requise. Figure 3 : uploads/Industriel/ tmmp.pdf