Résines AMODEL - Solvay Plastics
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Table des matières<br />
Résines <strong>AMODEL</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1<br />
Nomenclature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2<br />
Séchage de la résine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3<br />
Équipement de séchage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3<br />
Durée et température de séchage . . . . . . . . . . . . . . . . 3<br />
Maintien d’une résine sèche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4<br />
Conséquences d’un mauvais contrôle de la teneur en<br />
humidité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4<br />
Équipement de mise en œuvre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5<br />
Considérations sur les presses d’injection . . . . . . . . . . 5<br />
Contrôle de la température du moule. . . . . . . . . . . . . . 5<br />
Conditions de mise en œuvre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />
Configuration de départ de la presse . . . . . . . . . . . . . . 7<br />
Température du fourreau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />
Paramètres du cycle de moulage . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />
Phase d’injection du polymère ou de remplissage du<br />
moule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7<br />
Phase de maintien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />
Refroidissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />
Température du moule et contrôle . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />
Surinjection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8<br />
Démoulage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9<br />
Broyats. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9<br />
Matériaux adaptés au broyage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9<br />
Quantité de broyats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9<br />
Effets sur le processus de moulage . . . . . . . . . . . . . . 10<br />
Schémas d’utilisation des broyats . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />
Ajout de broyats en continu . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11<br />
Recyclage en cascade des broyats . . . . . . . . . . . . 11<br />
Spécifications et qualification des pièces . . . . . . . . . . . 11<br />
Optimisation de l’emploi des broyats . . . . . . . . . . . . . 11<br />
Élimination de tout contaminant . . . . . . . . . . . . . . 11<br />
Classification par taille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />
Séchage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />
Mélange homogène avec la résine vierge . . . . . . . 12<br />
Emploi de quantités constantes . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />
Purges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />
Purges de routine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12<br />
Procédure de purge en cas d’interruption du cycle. 13<br />
Procédure d’arrêt quotidienne . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />
Procédure de changement de grade . . . . . . . . . . . 13<br />
Purges exceptionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />
Panne d’alimentation de la presse d’injection . . . . 13<br />
Perte du collier chauffant de la buse ou du fourreau<br />
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13<br />
Perte de contrôle du thermocouple sur le collier . . 13<br />
Obstruction de la buse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />
Panne de la presse d’injection . . . . . . . . . . . . . . . . 14<br />
Conception du moule. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />
Moules métalliques et traitement de surfaces . . . . . . 15<br />
Types de moules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />
Moules à deux plaques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />
Moules à trois plaques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16<br />
Système de canaux chauds. . . . . . . . . . . . . . . . . . 16<br />
Agencement équilibré de la cavité . . . . . . . . . . . . . 16<br />
Refroidissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />
Systèmes de canaux de distribution. . . . . . . . . . . . . . 17<br />
Seuils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17<br />
Carottes directes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />
Seuils latéraux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />
Seuils en diaphragme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />
Seuils en sous-marin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />
Moules à canaux chauds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18<br />
Dimensions du seuil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19<br />
Emplacement des seuils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19<br />
Éventation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19<br />
Tolérances de moulage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
Éjection de la pièce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
Dépouille. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
Polissage du moule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
Éjecteurs ou broches d’éjecteur. . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
Plaques de dévêtissage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
Éjecteurs de plaque fixe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />
Noyaux rétractables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21<br />
Maintenance du moule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22<br />
Dépannage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Résines <strong>AMODEL</strong><br />
La polyphthalamide (PPA) <strong>AMODEL</strong> ® est une famille de<br />
polymères techniques semi-cristallins dont le rapport<br />
coût/performances vient combler l’écart entre les<br />
polymères techniques traditionnels (polycarbonate,<br />
polyamides, polyesters, acétals, etc.) et les polymères<br />
spécialisés plus onéreux (polymères à cristaux liquides,<br />
polysulfure de phénylène, polyétherimide).<br />
La résine <strong>AMODEL</strong> présente d’excellentes propriétés<br />
mécaniques (résistance par contraintes élevées, rigidité,<br />
résistance à la fatigue et au fluage) sur une large plage de<br />
températures. Pour les applications structurelles, les<br />
grades renforcés verre assurent plus de rigidité et de<br />
résistance au fluage à hautes températures. Les résines<br />
renforcées de charges minérales offrent une stabilité<br />
dimensionnelle et une planéité améliorées. Certains<br />
grades peuvent recevoir un revêtement métallique ou<br />
époxy. Les grades modifiés choc peuvent offrir une<br />
ténacité sensiblement plus élevée, comparable à celle des<br />
nylons super-tenaces mais associée à une résistance et<br />
une rigidité très nettement supérieures sur une vaste<br />
plage de températures et de teneurs en humidité.<br />
Les grades <strong>AMODEL</strong> non renforcés sont destinés à des<br />
applications générales d’injection et d’extrusion<br />
nécessitant brillant de surface, hautes propriétés<br />
antifriction, faible déformation et bonne rigidité, ainsi que<br />
d’excellentes performances mécaniques à hautes<br />
températures. Les caractéristiques générales des familles<br />
de résines <strong>AMODEL</strong> sont indiquées au tableau 1.<br />
Tableau 1<br />
Famille de produits <strong>AMODEL</strong><br />
Types de produits<br />
Renforcés fibres de<br />
verre<br />
Renforcés charges<br />
minérales / verre<br />
Ignifugés<br />
Non renforcés,<br />
modifiés choc<br />
Renforcés verre<br />
améliorés choc<br />
Description générale<br />
Ces résines offrent une<br />
résistance et une rigidité<br />
optimales pour un coût réduit.<br />
Elles sont indiquées pour des<br />
applications nécessitant une<br />
grande stabilité à hautes<br />
températures.<br />
Ces matériaux offrent une rigidité<br />
et une résistance thermique<br />
proches de celles des produits<br />
renforcés verre, tout en étant<br />
plus stables dimensionnellement<br />
et plus économiques.<br />
Ces grades sont homologués<br />
94 V0 à 0,8 mm et 94-5V à<br />
1,6 mm. On peut les souder en<br />
phase gazeuse et par refusion<br />
infrarouge. Disponibles en<br />
version renforcé verre et renforcé<br />
charges minérales / verre.<br />
Ces résines super-tenaces offrent<br />
une résistance Izod entaillé de<br />
plus de 800 J/m et gardent leur<br />
résistance et leur rigidité<br />
supérieures à hautes et basses<br />
températures.<br />
Ces grades représentent un<br />
équilibre parfait entre rigidité,<br />
résistance, allongement,<br />
résistance thermique et stabilité<br />
dimensionnelle. Ils offrent<br />
également de bonnes propriétés<br />
de friction et d’usure.<br />
Renforcés charges<br />
minérales<br />
Les grades renforcés charges<br />
minérales assurent un excellent<br />
fini de surface pour la<br />
métallisation sous vide, la mise<br />
en peinture ou le chromage.<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 1
Nomenclature<br />
Le système général de nomenclature des grades de résine<br />
<strong>AMODEL</strong> est exposé au tableau 2. Prenons pour exemple<br />
le grade <strong>AMODEL</strong> AFA-6133 V0 Z BK 324 : le nom indique<br />
que ce grade est ignifugé, à base de résine A-600x<br />
contenant 33 % de verre (pondéral). Classé UL 94 V-0 à<br />
0,8 mm, il permet une mise en œuvre aisée. Il est<br />
pigmenté en noir par un colorant dont la formule est 324.<br />
Les noms des grades super-tenaces <strong>AMODEL</strong><br />
commencent par les lettres ET, mais suivent pour le reste<br />
le même principe de nomenclature.<br />
Tableau 2<br />
Nomenclature des résines <strong>AMODEL</strong><br />
Position Caractéristique Signification/exemple<br />
1 re lettre Famille de produits A = <strong>AMODEL</strong><br />
Lettres suivantes Descripteur facultatif F = ignifugé<br />
P = prêt pour peinture/revêtement<br />
S = structurel<br />
T = renforcé<br />
- Trait d’union<br />
1 er chiffre Résine de base 1 = A-100x résine de base<br />
4 = A-400x résine de base<br />
5 = A-500x résine de base<br />
6 = A-600x résine de base<br />
9 = A-900x résine de base<br />
2 e chiffre Type de renforcement 0 = sans<br />
1 = verre<br />
2 = minéral A<br />
3 = minéral A + verre<br />
4 = minéral B<br />
5 = minéral B + verre<br />
7 = carbone ou fibre de graphite<br />
9 = résistant au glycol<br />
3 e et 4 e chiffres Taux de renforcement 33 = 33 % pondéral<br />
45 = 45 % pondéral<br />
etc.<br />
Espace<br />
1 ou 2 lettres suivantes Suffixe HN = stabilisé thermiquement, non lubrifié<br />
HS = stabilisé thermiquement<br />
HSL = stabilisé thermiquement et lubrifié<br />
L = lubrifié, non stabilisé thermiquement<br />
NL = non lubrifié, non stabilisé thermiquement<br />
V0 = UL 94 V0 à 0,8 mm<br />
V0 Z = UL 94 V0 à 0,8 mm, traitement amélioré<br />
Espace<br />
2 lettres suivantes Code couleurs NT = naturel, sans pigment<br />
BK = noir<br />
WH = blanc<br />
etc.<br />
3 chiffres suivants Numéro de la couleur par exemple 324<br />
2 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
Séchage de la résine<br />
Les résines <strong>AMODEL</strong> sont hygroscopiques. Exposées à un<br />
air humide, elles en absorbent l’humidité. Si cette<br />
absorption d’humidité n’a qu’un effet minime sur les<br />
propriétés et les dimensions des pièces, elle peut affecter<br />
considérablement le processus de moulage.<br />
Les résines <strong>AMODEL</strong> sont expédiées en conditionnement<br />
imperméable à l’humidité, séchées jusqu’à 1 500 ppm<br />
(0,15 %) ou moins. Bien que cette teneur en humidité soit<br />
acceptable pour certains processus, il est généralement<br />
recommandé de sécher le matériau jusqu’à moins de<br />
1 000 ppm (0,10 %). Afin d’assurer l’uniformité de la mise<br />
en œuvre et des pièces, il importe que la teneur en<br />
humidité au cours du moulage soit à la fois basse et<br />
relativement constante.<br />
Équipement de séchage<br />
La résine est le plus souvent séchée dans une trémie<br />
séchante montée sur la presse d’injection. Le dispositif de<br />
séchage doit être sec lui-même et capable de maintenir<br />
un point de rosée de –32 °C. Les lits dessicatifs simples<br />
sont généralement satisfaisants, à condition que le<br />
dessicatif soit remplacé régulièrement. Les lits dessicatifs<br />
doubles sont souvent plus fiables car ils permettent de<br />
régénérer un lit alors que l’autre est en service. Les<br />
systèmes rotatifs sont encore plus sûrs, le dessicatif étant<br />
constamment renouvelé. Le séchage sur plaques en fours<br />
à circulation d’air n’est praticable que pour les processus<br />
de courte durée.<br />
Durée et température de séchage<br />
La durée et la température de séchage dépendent de la<br />
teneur en humidité de la résine employée, de la taille de la<br />
trémie et du débit de moulage. Pour déterminer la<br />
température de séchage adéquate, on divise la capacité<br />
(en kilogrammes) de la trémie par la consommation de<br />
résine (en kilogrammes par heure). On obtient ainsi la<br />
durée de séchage, en heures. Une fois le temps de séjour<br />
fixé, consulter le tableau 3 pour établir la température de<br />
séchage des résines <strong>AMODEL</strong> placées dans la trémie<br />
directement depuis le sac scellé.<br />
Tableau 3<br />
Temps de séjour / température de séchage<br />
Temps de séjour, h Temp. de séchage, °C<br />
8 ou plus 80<br />
6 95<br />
4 110<br />
2 120<br />
Toute résine <strong>AMODEL</strong> exposée à l’air libre dans un sac<br />
ouvert pendant plus de 24 heures absorbera assez<br />
d’humidité pour qu’un séchage d’au moins huit heures à<br />
120 °C soit nécessaire.<br />
La figure 1 indique le temps nécessaire pour sécher une<br />
résine <strong>AMODEL</strong> « humide » à diverses températures. La<br />
courbe montre qu’une température de 95 °C est peu<br />
efficace et que 110 °C à 120 °C sont préférables. Le<br />
séchage à des températures supérieures à 120 °C risque<br />
d’assombrir les teintes des résines naturellement<br />
colorées.<br />
La teneur en humidité se mesure à l’aide d’un dispositif<br />
d’analyse gravimétrique. L’essai doit avoir lieu à 170 °C,<br />
pendant 10 minutes.<br />
Figure 1<br />
Temps de séchage des résines humides<br />
95<br />
110<br />
120<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 3
Maintien d’une résine sèche<br />
Si la trémie est alimentée directement à partir des sacs, il<br />
faut les ouvrir un par un et verser immédiatement. Les<br />
sacs doivent rester fermés jusqu’au dernier moment. Nous<br />
déconseillons d’ouvrir plusieurs sacs à la fois pour laisser<br />
un transporteur pneumatique transférer le contenu vers la<br />
trémie au fur et à mesure des besoins. La résine<br />
absorberait de l’humidité, ce qui peut entraîner des<br />
problèmes de mise en œuvre.<br />
Si la trémie est alimentée à partir d’un sac de 500 kg,<br />
pratiquer une petite ouverture et introduire le « manche »<br />
du transporteur pneumatique. Refermer l’ouverture autour<br />
du manche. Si le matériau n’est pas entièrement utilisé,<br />
refermer le sac de manière aussi étanche que possible.<br />
Le transporteur doit utiliser de l’air séché. L’air ambiant<br />
introduirait de l’humidité dans la résine.<br />
Conséquences d’un mauvais<br />
contrôle de la teneur en humidité<br />
Si la résine <strong>AMODEL</strong> contient trop d’humidité, le<br />
processus de moulage et les propriétés des pièces<br />
moulées en seront affectés. La gravité des effets dépend<br />
de la teneur en humidité, du grade, du type de moule et de<br />
la pièce.<br />
La teneur en humidité de la résine au cours de la mise en<br />
œuvre détermine la viscosité à l’état fondu. La figure 2<br />
montre qu’une teneur en humidité plus élevée diminue la<br />
viscosité à l’état fondu, car le poids moléculaire du<br />
polymère diminue.<br />
En parallèle, des produits volatils supplémentaires sont<br />
produits, ce qui augmente l’encrassement des évents.<br />
Dans les cas extrêmes, les pièces moulées portent des<br />
marques de brûlure et leurs propriétés mécaniques sont<br />
amoindries. La plus infime variation de la teneur en<br />
humidité peut altérer la viscosité dans une mesure<br />
suffisante pour causer des problèmes de dimensions et<br />
d’aspect.<br />
entraînent à leur tour des variations de dimensions et de<br />
poids. Dans les cas extrêmes, on peut s’attendre à des<br />
bavures et à des incomplets.<br />
Certains indicateurs de la presse d’injection permettent de<br />
vérifier si la viscosité (teneur en humidité) change, souvent<br />
avant même que ce changement ne cause la production<br />
de pièces inacceptables. Observer les paramètres<br />
suivants :<br />
• Pression hydraulique à la commutation.<br />
Si cette pression diminue, cela signifie que la<br />
viscosité de la résine a diminué. Une pression<br />
moindre pour maintenir la vitesse d’injection<br />
programmée signifie une teneur en humidité plus<br />
élevée.<br />
• Position finale du tampon.<br />
Si le tampon diminue à pression de maintien<br />
constante, cela signifie que la viscosité de la résine<br />
a diminué, probablement en raison d’une teneur en<br />
humidité plus élevée.<br />
De nombreuses presses d’injection peuvent enregistrer les<br />
valeurs de ces paramètres. On peut généralement fixer<br />
des seuils d’alertes pour le paramètre.<br />
Figure 2<br />
Effet de la teneur en eau sur la viscosité à l’état fondu<br />
Si la teneur en humidité n’est pas strictement contrôlée, il<br />
est difficile de mouler de manière constante et uniforme.<br />
Si l’humidité varie alors que les pièces sont moulées<br />
suivant une pression et un temps de maintien constants,<br />
la densité des pièces variera. Ces variations de densité<br />
4 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
Équipement de mise en<br />
œuvre<br />
Les résines <strong>AMODEL</strong> peuvent être mises en œuvre sur des<br />
presses à injecter conventionnelles. Les résines <strong>AMODEL</strong><br />
étant hygroscopiques, la presse doit être munie d’une<br />
trémie séchante. Voir page 3 pour des recommandations<br />
spécifiques sur l’équipement de séchage.<br />
Considérations sur les presses<br />
d’injection<br />
La presse doit pouvoir contrôler le processus d’injection<br />
via la vitesse et la position de la vis. La plupart des<br />
machines fabriquées depuis 1980 offrent cette fonction.<br />
On peut adapter aux machines plus anciennes des<br />
capteurs linéaires et contrôleurs électroniques. Cela est<br />
souhaitable si la presse permet de mesurer les valeurs et<br />
de définir des alertes pour les paramètres suivants : temps<br />
d’injection, tampon et pression hydraulique à la<br />
commutation.<br />
Il est recommandé d’utiliser une vis avec un rapport de<br />
compression de 2,5 à 3,5 pour 1 et un rapport<br />
longueur/diamètre (L/D) de 18 à 22 pour 1. Les buses<br />
coniques inversées sont également recommandées.<br />
Contrôle de la température du<br />
moule<br />
Selon le grade de résine <strong>AMODEL</strong> utilisé, on emploiera un<br />
chauffage à l’eau ou à l’huile pour maintenir le moule à<br />
une température adéquate. Les grades <strong>AMODEL</strong> de la<br />
série A-1000 demandent des températures de moule de<br />
135 °C et donc un chauffage à l’huile. Un chauffage à eau<br />
suffira pour toutes les autres résines <strong>AMODEL</strong>. Le<br />
régulateur doit permettre de maintenir la température du<br />
fluide caloporteur à +/– 2 °C. La capacité volumique de la<br />
pompe doit suffire à la création d’un flux turbulent à<br />
travers le moule.<br />
Les tuyaux allant de la pompe au moule doivent être de<br />
dimensions adéquates et protégés par une gaine<br />
métallique tressée. L’isolation thermique des conduits<br />
préviendra la perte de chaleur. Les raccords et joints<br />
toriques doivent être adaptés aux températures requises.<br />
La température (seuil supérieur et inférieur) et la pression<br />
(seuil supérieur) doivent faire l’objet d’un système<br />
d’alarme. Dans l’intérêt du personnel, il est recommandé<br />
d’installer un dispositif d’arrêt d’urgence en cas de<br />
surpression.<br />
Choisir une presse assurant une force de fermeture de<br />
0,6 tonne par centimètre carré (545 bar ou 55 MPa) de<br />
surface de pièce projetée et une capacité de fourreau 1,5<br />
à 3,3 fois supérieure au dosage. Une presse de cette taille<br />
réduit le temps de séjour dans le fourreau, car chaque<br />
dosage utilise 30 à 60 % de la capacité.<br />
Les presses d’injection doivent être fermement fixées.<br />
Vérifier régulièrement que le jeu entre le fourreau et la vis<br />
se maintient dans les limites indiquées par le fabricant.<br />
Rechercher également les signes d’usure excessive sur le<br />
clapet.<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 5
Tableau 4<br />
Conditions de moulage au départ<br />
Paramètres Série A-1000<br />
AS-1000<br />
Série A-4000<br />
AS-4000<br />
Série A-6000 Série ET-1000<br />
AT-5000<br />
AT-1000<br />
Série<br />
AF(A)-1000<br />
Série<br />
AF(A)-4000<br />
FR-4000<br />
Série<br />
AF(A)-6000<br />
FR-6000<br />
Série<br />
AT-1100<br />
Série<br />
AT-6100<br />
Conditions de séchage (1)<br />
Température de séchage, °C 120 120 120 110 (2) 120 120 120 110 (2) 110 (2)<br />
Durée, heures 4 4 4 4 4 4 4 4 4<br />
Conditions de moulage<br />
Température de la<br />
matière (purge), °C<br />
320-337 330-345 325-340 320-330 325-335 325-335 325-335 320-330 320-330<br />
Températures du fourreau<br />
zone arrière, °C 310 315 310 300 300 300 300 310 310<br />
zone intermédiaire, °C 315 320 315 310 310 310 310 315 315<br />
zone avant, °C 320 325 320 315 315 315 315 320 320<br />
Température de la buse (3) , °C 320 325 320 315 315 315 315 320 320<br />
Température du moule, °C >135 >80 >80 135 >80 >80 >135 >80<br />
Vitesse d’injection élevée élevée élevée moyenne élevée élevée élevée moyenne moyenne<br />
Temps de remplissage, secondes 1-2 1-2 1-2 2-4 0,5-2 0,5-2 0,5-2 1-3 1-3<br />
Pression d’injection, bar 700-1500 700-1500 700-1500 700-1500 600-1500 600-1500 600-1500 600-1500 600-1500<br />
Pression de maintien, bar 350-800 350-800 350-800 350-800 350-800 350-800 350-800 350-800 350-800<br />
Temps de maintien (4) , s/mm 3 1 1,5 3 3 1 1,5 3 1,5<br />
Contre-pression, bar
Conditions de mise en<br />
œuvre<br />
Configuration de départ de la<br />
presse<br />
Le tableau 4 indique les paramètres de la presse<br />
d’injection pour les différents grades des résines <strong>AMODEL</strong>.<br />
Température du fourreau<br />
Les paramètres type de la température du fourreau sont<br />
indiqués. L’ajustement des températures du fourreau a<br />
pour objectif d’atteindre les températures de fusion<br />
indiquées au tableau 4.<br />
Le réglage dépendra du rapport capacité du fourreau /<br />
dosage. Si la majeure partie du fourreau est employée à<br />
chaque dosage, les températures de la trémie doivent être<br />
plus élevées. Si seule une petite portion du fourreau est<br />
employée, on réduira les températures moyennes. Un<br />
temps de séjour prolongé entraînerait la dégradation du<br />
polymère et des propriétés des pièces moulées. Si la<br />
température dépasse 350 °C, le polymère risque de se<br />
décomposer.<br />
La température de la buse doit être ajustée pour<br />
compenser le gel ou le suintement. Elle doit être aussi<br />
élevée que possible pour minimaliser l’effet de goutte<br />
froide, mais assez basse pour éliminer le risque de<br />
suintement.<br />
Les régulateurs doivent maintenir la température du moule<br />
au-dessus de la valeur minimale indiquée au tableau 4. On<br />
peut avoir recours à des températures plus élevées pour<br />
améliorer l’aspect extérieur des pièces ou faciliter le<br />
remplissage du moule, mais la longueur du cycle doit être<br />
prolongée en conséquence. Les pièces aux parois très<br />
minces nécessitent parfois des températures de moules<br />
plus élevées pour assurer une cristallinité optimale.<br />
Paramètres du cycle de moulage<br />
Le processus de moulage doit être décomposé en trois<br />
étapes distinctes :<br />
• Phase d’injection du polymère ou de remplissage<br />
du moule<br />
• Phase de maintien ou de densification de la pièce<br />
• Phase de refroidissement et de recul de la vis<br />
Phase d’injection du polymère ou de remplissage<br />
du moule<br />
Le remplissage du moule est la phase du cycle qui<br />
s’effectue à haute pression ; il se termine lorsque la<br />
pression est réduite jusqu’à la pression de maintien. Il<br />
existe divers moyens de contrôler cette étape.<br />
On peut contrôler la durée d’injection à pression<br />
constante, ou contrôler la pression à l’aide d’un capteur de<br />
pression dans la cavité, ou contrôler le débit d’injection<br />
jusqu’à ce que la vis atteigne un point prédéterminé.<br />
Si la presse offre cette fonction, il est recommandé de<br />
contrôler la vitesse d’injection et de passer à la pression<br />
de maintien lorsque la vis atteint une position déterminée.<br />
Cette méthode permet d’injecter à une vitesse déterminée<br />
un volume de résine précis dans la cavité. Il est en général<br />
préférable d’injecter rapidement.<br />
Pour appliquer cette méthode, il est impératif de<br />
déterminer la position de vis marquant le passage de la<br />
pression d’injection à la pression de maintien, appelé point<br />
de commutation V-P. Cette position correspond à un<br />
remplissage de 95 % de l’empreinte ; le reste de la pièce<br />
doit être rempli avec la pression de maintien. Cette<br />
méthode devrait permettre d’évacuer tout gaz résiduel<br />
sans le brûler. Pour déterminer ce point de commutation,<br />
c’est-à-dire la position de la vis qui permet de passer en<br />
phase de maintien, on peut appliquer la méthode<br />
suivante :<br />
1. Régler la pression de maintien à zéro.<br />
2. Régler la vitesse d’injection à 5-13 cm/s.<br />
3. Injecter des pièces incomplètes en augmentant<br />
progressivement le dosage afin de trouver la position<br />
de vis à laquelle le moule est presque plein mais pas<br />
entièrement (+/–95 %).<br />
4. Si les pièces semblent pleines, déplacer le point de<br />
commutation vers le bas (volume de dosage réduit).<br />
5. Dans le cas inverse, déplacer le point de commutation<br />
vers le haut (volume de dosage augmenté).<br />
Inversement, on peut déterminer le point de commutation<br />
à l’aide de la pression de la cavité. La pression dans la<br />
cavité augmente lorsque le moule se remplit. Ajuster le<br />
point de commutation en l’augmentant jusqu’à ce que la<br />
pression augmente, puis en le réduisant progressivement,<br />
par paliers, jusqu’à ce que la pression de la cavité reste<br />
constante. Le succès de cette méthode dépend du<br />
placement correct des capteurs de pression. Ils doivent<br />
être placés dans la partie de la cavité remplie en dernier.<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 7
Ce point de commutation permet de produire des pièces<br />
presque pleines. Une fois le point de commutation<br />
déterminé, on applique la pression de maintien pour<br />
compléter le remplissage du moule. Faute de contrôleurs<br />
de vitesse et de position, régler la pression d’injection et la<br />
durée de manière à remplir le moule rapidement, en<br />
général en 1 ou 2 secondes.<br />
Phase de maintien<br />
Le remplissage de la cavité du moule par le polymère<br />
s’achève pendant la phase de maintien. L’application<br />
continue de la pression permet de compenser la<br />
diminution du volume spécifique lié à une diminution de la<br />
température et à la cristallisation de la pièce. Les<br />
variables permettant cette compensation sont la pression<br />
et le temps de maintien.<br />
Durant la phase d’injection, la vitesse d’injection pour un<br />
grade particulier d’<strong>AMODEL</strong> est réglé conformément à la<br />
valeur indiquée au tableau 4. Il importe de respecter la<br />
pression d’injection nécessaire pour assurer la vitesse<br />
d’injection souhaitée ; quant à la pression de maintien<br />
initiale, elle sera au moins la moitié de cette valeur. On<br />
veillera ensuite à ce que cette pression de maintien soit la<br />
plus élevée possible, sans provoquer de bavures, afin<br />
d’assurer une densification optimale de la pièce moulée.<br />
Le temps de maintien dépend de plusieurs facteurs,<br />
notamment de l’épaisseur de la pièce, des dimensions du<br />
seuil, de la température du moule et de la vitesse de<br />
cristallisation de la résine. À l’aide du facteur de<br />
multiplication (calcul du temps de maintien initial) donné<br />
au tableau 4, et en fonction de l’épaisseur maximale de la<br />
pièce, on obtient une première évaluation du temps de<br />
maintien nécessaire. En fait, la détermination<br />
expérimentale du temps de maintien constitue la meilleure<br />
méthode. Peser les pièces et rechercher le point auquel<br />
l’augmentation du temps de maintien n’augmente plus le<br />
poids des pièces. Une mauvaise densification de la pièce<br />
moulée risque d’affecter les performances (déformations,<br />
retrait non uniforme, fissures).<br />
Refroidissement<br />
En se refroidissant, la pièce devient assez rigide et solide<br />
pour qu’on puisse l’éjecter du moule sans que les broches<br />
d’éjecteur ne la déforment. En parallèle, la vis tourne et<br />
fait fondre le volume de matière nécessaire pour<br />
l’injection de la pièce suivante. La vitesse de rotation de la<br />
vis varie entre 100 et 200 tr/min, avec une<br />
contre-pression juste suffisante pour assurer un dosage<br />
uniforme. La vitesse de rotation de la vis est indiquée au<br />
tableau 4.<br />
Si les temps de refroidissement sont longs, le temps de<br />
séjour dans le fourreau risque de devenir excessif et<br />
d’entraîner une dégradation du polymère. L’ajout d’un<br />
temps de retard de dosage (intervalle supplémentaire<br />
entre la fin du maintien et le retour de vis) permet de<br />
réduire la dégradation. En cas de problèmes d’éjection,<br />
vérifier la dépouille du moule et rechercher des signes de<br />
contre-dépouille ou de rugosité sur les surfaces.<br />
Température du moule et contrôle<br />
Il importe de maintenir une température uniforme sur la<br />
surface du moule. On doit pour cela faire circuler un fluide<br />
caloporteur à travers une série de canaux forés dans le<br />
moule. Le fluide caloporteur est généralement un mélange<br />
d’eau et d’éthylène glycol si la température du moule ne<br />
dépasse pas 95 °C, une huile pour des températures<br />
supérieures voire de l’eau sous pression.<br />
On doit aussi tenir compte des caractéristiques du moule,<br />
par exemple la présence de noyaux à isoler<br />
thermiquement et dont le contrôle doit être plus strict. Il<br />
existe pour cela plusieurs méthodes. La plus simple<br />
consiste à forer un canal de refroidissement<br />
supplémentaire dans la cavité et d’y faire parvenir le fluide<br />
caloporteur au travers du noyau. Si cette partie de la<br />
cavité est trop petite pour y découper un canal, on peut<br />
placer dans le noyau une broche conductrice en<br />
cuivre-béryllium qui facilitera le transfert de la chaleur.<br />
Faute de solution prévue pour les points chauds du moule,<br />
le cycle risque d’être plus long et les pièces risquent de<br />
coller au moule.<br />
Surinjection<br />
La pratique de la surinjection se généralise. Les inserts<br />
utilisés sont notamment des conducteurs, grilles de<br />
connexion, roulements, bagues, limiteurs de couple et<br />
autres éléments de structure. On doit considérer plusieurs<br />
facteurs lorsque l’on veut incorporer des inserts dans des<br />
pièces moulées.<br />
8 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
L’insert doit pouvoir supporter la température du plastique<br />
fondu. Les roulements lubrifiés et les plaques métallisées<br />
doivent pouvoir supporter des températures élevées. Le<br />
plaquage à l’étain, par exemple, est en général déconseillé<br />
car le point de fusion de l’étain est inférieur à la<br />
température de mise en œuvre de la résine.<br />
Les inserts doivent être maintenus de manière telle que la<br />
force d’injection du plastique ne les déplace pas. On place<br />
pour cela des tiges ou porte-inserts sur les deux moitiés<br />
du moule. Les inserts destinés à être encapsulés dans la<br />
pièce seront maintenus par les porte-inserts qui se<br />
rétracteront au cours de l’injection. On détermine la<br />
synchronisation du retrait des tiges et de l’injection de<br />
manière expérimentale, en fonction de la position de la vis.<br />
Les inserts doivent être maintenus afin de ne pas être<br />
déplacés pendant la fermeture du moule. Le problème est<br />
plus sérieux si la fermeture est horizontale plutôt que<br />
verticale.<br />
Le retrait du plastique autour des inserts est en général<br />
suffisant pour les maintenir en place, mais il est souvent<br />
recommandé de prévoir une irrégularité sur la surface de<br />
l’insert pour créer un lien mécanique. Une irrégularité<br />
anguleuse sur un conducteur ou une surface moletée sur<br />
un insert droit suffiront. Si les inserts métalliques sont de<br />
grandes dimensions, il est quelquefois utile de les<br />
préchauffer. L’insert réchauffé se dilate, ce qui empêche la<br />
fissuration de la pièce car la résine et l’insert se<br />
refroidiront et se contracteront ensemble.<br />
Démoulage<br />
Les agents ou sprays de démoulage ne sont pas<br />
recommandés avec les résines <strong>AMODEL</strong>. Ils peuvent<br />
causer de nombreux problèmes tels que défauts d’aspect,<br />
difficultés de collage, détérioration des propriétés<br />
électriques, accumulation d’un dépôt dans le moule ou<br />
encore manque d’uniformité du processus. L’utilisation<br />
d’agents de démoulage ne devrait pas être nécessaire,<br />
sauf peut-être lors du démarrage d’un moule neuf.<br />
Si l’éjection des pièces est difficile, il faut revoir la<br />
conception du moule et les conditions de mise en œuvre.<br />
Vérifier que les broches d’éjecteur sont en nombre<br />
suffisant et qu’elles couvrent une surface appropriée.<br />
Vérifier aussi que la dépouille du moule est suffisante.<br />
Rechercher sur le moule les signes d’endommagements<br />
susceptibles de causer une contre-dépouille. Vérifier que<br />
la phase de refroidissement est assez longue.<br />
Broyats<br />
La résine <strong>AMODEL</strong> étant thermoplastique, les carottes et<br />
canaux de distribution peuvent être broyés, mélangés à de<br />
la résine vierge et retraités. On appelle broyats le matériau<br />
ainsi recyclé. Bien employés, les broyats permettent à la<br />
fois de réaliser des économies et de préserver<br />
l’environnement. Considérer soigneusement l’emploi<br />
prévu et les fiches techniques avant d’introduire des<br />
broyats dans un processus.<br />
Matériaux adaptés au broyage<br />
Les carottes et canaux de distribution constituent<br />
généralement la source principale des broyats. Certaines<br />
pièces mal formées peuvent également être employées, à<br />
condition qu’elles ne contiennent pas d’éléments<br />
étrangers tels que des inserts et qu’elles n’aient pas été<br />
contaminées par de l’huile, de la graisse, des poussières,<br />
etc. Ne pas utiliser de pièces dégradées ni de carottes ou<br />
canaux de distribution portant des marques de brûlure.<br />
Quantité de broyats<br />
Idéalement, la quantité de broyats doit être égale à la<br />
quantité de matériau générée lors du moulage. Il importe<br />
que le pourcentage de broyats soit constant.<br />
Par exemple, si les carottes et canaux de distribution<br />
constituent 20 % du poids de chaque dosage, on<br />
emploiera 20 % de broyats. Il est possible que 25 % de<br />
broyats assure encore des pièces de qualité mais le<br />
processus ne génère pas de quoi maintenir ce rapport<br />
constamment. Or, s’il varie, le processus de moulage et<br />
donc la qualité des pièces produites varieront également.<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 9
En règle générale, un niveau de 25 % est acceptable.<br />
Dans certains cas, des niveaux plus élevés permettent<br />
encore de produire des pièces de qualité acceptable. Pour<br />
la plupart des applications il est toutefois préférable de ne<br />
pas dépasser les 50 %. Des niveaux extrêmement élevés<br />
de broyats risquent d’affecter la qualité des pièces<br />
moulées.<br />
Figure 3<br />
Effet de 25 % de broyats sur la contrainte en traction<br />
de la résine <strong>AMODEL</strong> AS-1133 HS<br />
Des études ont démontré que la qualité des pièces<br />
produites avec un niveau de broyats modéré est<br />
acceptable. Les figures 3 à 5 montrent les résultats<br />
obtenus. Ces courbes prouvent que la contrainte en<br />
traction et la résistance au choc se maintiennent lorsque<br />
l’on utilise 25 % de broyats avec un grades renforcé verre<br />
ou un grade ignifugé de résines <strong>AMODEL</strong>.<br />
Effets sur le processus de<br />
moulage<br />
Les broyats ayant déjà été moulés, leur poids moléculaire<br />
peut être légèrement plus faible ; la viscosité à l’état fondu<br />
est donc inférieure. Cet effet est souvent négligeable, mais<br />
il est parfois nécessaire d’ajuster les conditions de<br />
moulage pour le compenser. En principe, réduire<br />
légèrement la phase de pression de maintien est suffisant.<br />
Figure 4<br />
Effet de 25 % de broyats sur la contrainte en traction<br />
de la résine <strong>AMODEL</strong> AF-1145 V0<br />
La réduction possible de la viscosité est une des raisons<br />
principales qui justifient l’utilisation d’un niveau fixe de<br />
broyats. Si ce niveau varie, il est possible que les<br />
variations de viscosité en découlant obligent à ajuster les<br />
paramètres afin de maintenir la qualité.<br />
Si le matériau (avant ou après broyage) est laissé à l’air<br />
libre, absorbe l’humidité ambiante et n’est pas<br />
correctement séché, une chute importante (et difficilement<br />
gérable) de viscosité s’ensuivra. Les broyats doivent être<br />
traités et séchés comme la résine vierge. Les bavures,<br />
suintement de la buse ou dégagements de gaz excessifs<br />
sont souvent des signes d’humidité dans la résine ou dans<br />
les broyats.<br />
Figure 5<br />
Effet de 25 % de broyats sur la résistance au choc<br />
Izod de la résine <strong>AMODEL</strong> AS-1133 HS<br />
10 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
Schémas d’utilisation des broyats<br />
Ajout de broyats en continu<br />
Certains transformateurs pensent que les broyats doivent<br />
être éliminés après un certain nombre de cycles. Cette<br />
attitude prudente, justifiée avec certains matériaux, n’est<br />
pasnécessaireaveclarésine<strong>AMODEL</strong>,àlacondition<br />
d’instaurer un plan de recyclage des broyats adéquat. On<br />
peut approcher cette question sous deux angles :<br />
expérimental et théorique. Du point de vue expérimental, les<br />
études ont montré que l’emploi continu de 25 % de broyats<br />
n’a pas d’effet négatif sur les propriétés des pièces<br />
fabriquées (figures 3 à 5).<br />
Du point de vue théorique, on considère que la fraction de<br />
broyats de la génération précédente est réduite à la<br />
génération suivante. Par exemple, soit un niveau de 25 %<br />
de broyats.<br />
• Au premier cycle, 75 % de résine vierge sont<br />
mélangés à 25 % de broyats ; 25 % de la résine sont<br />
donc réemployés.<br />
• Au second cycle, 75 % de résine vierge sont<br />
mélangés à 25 % de broyats de la génération<br />
précédente ; seuls 6,25 % (25 % de 25 %) du<br />
matériau ont donc été employés deux fois.<br />
• Au troisième cycle, 75 % de résine vierge sont<br />
mélangés à 25 % de broyats de la seconde<br />
génération ; 1,56 % ont donc été employés trois fois.<br />
• Au quatrième cycle, 75 % de résine vierge sont<br />
mélangés à 25 % de broyats de la troisième<br />
génération ; 0,39 % a donc été employé quatre fois.<br />
• Au cinquième cycle, la quantité de broyats employés<br />
pour la cinquième fois est inférieure à 0,1 %.<br />
La dilution constante avec de la résine vierge permet donc<br />
d’utiliser les broyats en continu.<br />
Spécifications et qualification des<br />
pièces<br />
Quelquefois, la spécification d’une pièce indiquera<br />
« 100 % vierge » ou « Broyats non autorisés ». Dans ces<br />
cas, il est conseillé de signaler au client les économies<br />
possibles grâce à un emploi judicieux des broyats. Lors de<br />
la fabrication des prototypes, il est bon de préparer<br />
quelques échantillons contenant la quantité recommandée<br />
de broyats. Ceci permettra au client de tester différents<br />
types de pièces. Si des pièces contenant des broyats ne<br />
lui sont fournies qu’après la fin des tests, la vérification de<br />
validité de ces pièces peut demander des opérations<br />
supplémentaires longues et coûteuses.<br />
Optimisation de l’emploi des<br />
broyats<br />
Élimination de tout contaminant<br />
Toute trace d’huile, de graisse ou de poussière doit être<br />
éliminée avant le broyage. Aucune impureté ne doit<br />
contaminer les broyats. En cas de présence d’un corps<br />
non identifié, il est préférable de renoncer à employer le<br />
matériau. Une infime quantité d’impuretés suffit à<br />
contaminer une grande quantité de résine vierge. Le<br />
broyeur doit être soigneusement nettoyé à chaque<br />
changement de matériau. Des aimants placés à la<br />
goulotte d’alimentation de la presse permettront<br />
d’éliminer les métaux ferreux, comme des débris de lames<br />
de broyeur.<br />
Figure 6<br />
Utilisation des broyats<br />
Recyclage en cascade des broyats<br />
Nous déconseillons fortement le recyclage en cascade des<br />
broyats. Cette méthode consiste à rassembler tous les<br />
broyats pour les réemployer à 100 %. Les broyats issus<br />
de ce cycle sont à nouveau utilisés à 100 %, puis mis au<br />
rebut. Cette méthode produit trois types de pièces (vierge,<br />
première génération et deuxième génération) aux<br />
propriétés différentes. Il sera donc nécessaire de prévoir<br />
trois séries de paramètres de moulage pour trois<br />
viscosités différentes. Cette procédure est déconseillée.<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 11
Classification par taille<br />
Pour assurer un bon mélange des broyats et de la résine<br />
vierge, la taille des deux sortes de granules doit être aussi<br />
uniforme que possible. Les granules de broyats trop gros<br />
risquent de bloquer la goulotte. La poussière provenant du<br />
broyeur tend à adhérer aux parois de la trémie, auquel cas<br />
les filtres du chargeur pneumatique nécessitent une<br />
maintenance plus intensive. La méthode la plus efficace<br />
pour trier les granules consiste à utiliser un crible vibrant<br />
double (maillage 4 pour le tamis supérieur, 40 pour le<br />
tamis inférieur). Les granules ne traversant pas le tamis 4<br />
sont renvoyés au broyeur. Les granules trop fins traversant<br />
la maille 40 doivent être jetés. Les granules restant entre<br />
les deux tamis sont utilisables.<br />
Séchage<br />
Nous avons déjà indiqué que les broyats doivent être<br />
parfaitement secs avant le moulage. Pour éviter le recours<br />
à des procédures particulières de séchage, on peut<br />
employer les broyats en « circuit fermé » (voir figure 6).<br />
Dans ce cas, les carottes et canaux sont envoyés au<br />
broyeur et triés par taille immédiatement après usage. Les<br />
broyats sont ensuite ramenés à la trémie avant qu’ils<br />
puissent absorber de l’humidité ambiante.<br />
Mélange homogène avec la résine vierge<br />
Dans le but de maintenir une composition constante, de<br />
dosage à dosage et de pièce à pièce, il importe de bien<br />
mélanger le broyat à la résine vierge. Si le mélange est<br />
préparé hors ligne, on peut employer des tambours<br />
mélangeurs ou autre méthode similaire. La figure 6<br />
représente une trémie équipée d’un chargeur<br />
proportionnel qui mesure les volumes de résine vierge et<br />
de broyats. Le chargeur est muni d’un régulateur<br />
permettant de varier le temps d’alimentation pour<br />
chacune des deux source, et ainsi d’ajuster les<br />
pourcentages si nécessaire.<br />
Par exemple, un mélange à 25 % obtenu en plaçant 75 kg<br />
de résine vierge dans la trémie puis 25 kg de broyats ne<br />
serait pas acceptable. Un tel mélange produirait 75 % des<br />
pièces à base de 100 % de résine vierge puis 25 % des<br />
pièces à base de 100 % de broyats.<br />
Emploi de quantités constantes<br />
Pour maintenir la stabilité du processus, on doit employer<br />
un pourcentage constant de broyats, l’idéal étant d’utiliser<br />
exactement la quantité produite. Nous avons indiqué plus<br />
haut que si le niveau de broyats varie, le processus et la<br />
qualité des pièces peuvent varier en conséquence. Le<br />
chargeur proportionnel prélève via les deux sources et<br />
contrôle le pourcentage de broyats et de résine vierge.<br />
Purges<br />
La purge est l’élimination de toute résine résiduelle dans<br />
le fourreau de la presse d’injection. Quand on passe d’un<br />
type de résine à un autre, il importe de nettoyer<br />
soigneusement le fourreau. La purge est également<br />
importante au démarrage et lors de l’arrêt, lorsque la<br />
résine risque d’être exposée à des températures élevées<br />
pendant un temps relativement long. En général, on purge<br />
à l’arrêt et on remplace les résines sensibles à la chaleur<br />
par des résines plus stables. La purge permet également<br />
d’ôter les matières dégradées du fourreau et de la vis. La<br />
suite du paragraphe fournit des recommandations pour la<br />
purge des résines <strong>AMODEL</strong>.<br />
Purges de routine<br />
En fin de moulage, ou si le processus doit être interrompu<br />
plus de 10 minutes, il est recommandé d’éliminer toute la<br />
résine <strong>AMODEL</strong> du fourreau. Elle risquerait autrement de<br />
se dégrader et de contaminer les pièces moulées par la<br />
suite.<br />
Les consignes de sécurité doivent être impérativement<br />
respectées en toute circonstance. Toutes les protections<br />
de machine et tous les couvercles doivent être en place<br />
lors des purges. Le personnel chargé de l’opération doit<br />
porter l’équipement de protection individuelle. Les<br />
matériaux purgés étant extrêmement chauds,<br />
l’équipement de protection est obligatoire pour toute<br />
manipulation. Il est également recommandé d’installer un<br />
écran de protection contre la buse de la carotte, pour<br />
protéger le moule. L’écran de protection doit être construit<br />
en matériaux capables de résister aux conditions de la<br />
purge. Les matériaux purgés doivent être éliminés<br />
conformément aux règlements locaux.<br />
12 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
Procédure de purge en cas d’interruption du<br />
cycle<br />
Si le cycle est interrompu plus de 10 minutes, effectuer<br />
une purge simple :<br />
1. Couper l’alimentation de la trémie.<br />
2. Éloigner l’ensemble vis-fourreau de l’entrée du moule.<br />
3. Purger la vis et éliminer toute trace de résine<br />
<strong>AMODEL</strong>.<br />
4. Remplir la trémie de polyéthylène haute densité<br />
(PEHD).<br />
5. Purger le fourreau à l’aide du PEHD jusqu’à nettoyage<br />
complet.<br />
Au redémarrage, purger avec de la résine <strong>AMODEL</strong><br />
jusqu’à obtention d’un dosage acceptable.<br />
Procédure d’arrêt quotidienne<br />
Lors des arrêts quotidiens, ou si le moulage doit être<br />
interrompu pendant plusieurs heures, et qu’on utilise<br />
ensuite le même grade lors du redémarrage de la<br />
production, on doit effectuer la procédure d’arrêt telle que<br />
décrite ci-dessus (points 1 à 5).<br />
6. Couper le chauffage du fourreau.<br />
Procédure de changement de grade<br />
Lorsqu’une production est terminée et que l’on souhaite<br />
changer de grade, la procédure ci-dessous est<br />
recommandée :<br />
1. Couper l’alimentation de la trémie.<br />
2. Éloigner le fourreau du moule.<br />
3. Purger la vis et élimner toute trace de résine <strong>AMODEL</strong>.<br />
4. Ajouter un produit de purge approprié aux hautes<br />
températures dans la trémie. Plusieurs produits de<br />
purge*, disponibles dans le commerce, sont<br />
homologués pour les températures employées ici. Les<br />
produits doivent être homologués pour 400 °C au<br />
moins. Respecter les instructions du fabricant de la<br />
purge.<br />
5. Purger jusqu’à ce que toute trace de résine <strong>AMODEL</strong><br />
ait disparu des purges.<br />
6. Ajouter du PEHD dans la trémie.<br />
7. Purger à l’aide du PEHD jusqu’à nettoyage complet.<br />
8. Couper le chauffage du fourreau.<br />
*Un bon matériau de purge à haute température se compose<br />
généralement de PEHD de moyenne à haute viscosité et d’acrylique<br />
(PMMA). D’autres matériaux peuvent donner de bons résultats.<br />
Purges exceptionnelles<br />
Diverses situations inattendues peuvent provoquer<br />
l’interruption du processus. Les purges sont alors<br />
nécessaires car l’interruption du cycle entraîne la<br />
dégradation de la résine et donc souvent de la qualité des<br />
pièces.<br />
Panne d’alimentation de la presse d’injection<br />
En cas de panne :<br />
1. Couper le chauffage du fourreau et de la buse.<br />
Lorsque le courant est rétabli :<br />
2. Éloigner du moule le chariot du fourreau et rallumer le<br />
chauffage du fourreau et de la buse. Au cours du<br />
réchauffement du fourreau jusqu’à température de<br />
travail, il est probable que la résine <strong>AMODEL</strong> subisse<br />
une certaine dégradation. En conséquence, on peut<br />
s’attendre à des suintements de la buse et/ou<br />
dégagements de gaz excessifs.<br />
3. Augmenter la ventilation. Installer des écrans de<br />
protection pour éviter tout contact avec la résine<br />
chaude.<br />
4. Lorsque le fourreau est suffisamment chaud, exécuter<br />
la procédure de purge en cas d’interruption du<br />
cycle décrite plus haut, afin d’éliminer toute la résine<br />
<strong>AMODEL</strong> du fourreau. Ne pas tenter de raccourcir le<br />
processus en augmentant les températures au-delà<br />
des seuils prévus.<br />
5. Une fois toute la résine purgée, le moulage peut<br />
reprendre.<br />
Perte du collier chauffant de la buse ou du<br />
fourreau<br />
Le collier peut se détériorer en cas de gel du fourreau.<br />
1. Dans ce cas, éteindre tous les colliers chauffants.<br />
2. Décomprimer manuellement la vis et laisser refroidir<br />
le fourreau.<br />
3. Lorsque le fourreau est froid, remplacer le collier<br />
défectueux et chauffer à nouveau.<br />
4. Une fois le fourreau revenu à la bonne température,<br />
purger selon la procédure de purge en cas<br />
d’interruption du cycle décrite plus haut.<br />
5. Reprendre le moulage.<br />
Perte de contrôle du thermocouple sur le collier<br />
Si le thermocouple ne fonctionne pas correctement, le<br />
système risque de surchauffer.<br />
1. Dans ce cas, débrancher la zone défectueuse et<br />
exécuter la procédure de purge en cas<br />
d’interruption du cycle décrite plus haut.<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 13
2. Couper tous les chauffages du fourreau.<br />
3. Lorsque l’appareil a refroidi, remplacer le thermocouple<br />
défectueux.<br />
4. Reprendre le moulage.<br />
Obstruction de la buse<br />
La buse de la presse d’injection peut s’obstruer pour deux<br />
raisons principales : lorsque la résine se solidifie (gèle)<br />
dans la buse et lorsque la buse est bouchée par une<br />
pointe de vis cassée, un clapet ou autre objet. La<br />
solidification de la résine étant la plus fréquente, nous<br />
vous recommandons d’essayer les étapes 1 et 2 en<br />
premier lieu.<br />
Panne de la presse d’injection<br />
En règle générale, si l’une des fonctions de la presse est<br />
défectueuse (fermeture, pression hydraulique ou autre<br />
fonction mécanique), il est recommandé de procéder aux<br />
réparations avant de continuer le moulage. S’il est<br />
nécessaire d’interrompre le moulage pendant plus de dix<br />
minutes pour ces réparations, exécuter la procédure de<br />
purge en cas d’interruption du cycle.<br />
1. Vérifier que le chauffage de la buse et le thermocouple<br />
fonctionnent correctement.<br />
2. Si c’est le cas, élever la température de la buse par<br />
paliers de 5 °C, jusqu’à ce que la résine s’écoule<br />
librement. Ne pas dépasser 350 °C. Si la température<br />
de la buse n’est pas suffisante, il faut ajouter un<br />
chauffage et/ou isoler la buse. Ne pas utiliser de<br />
chauffage externe, chalumeau par exemple, car tout<br />
excédent de chaleur localisé risque de provoquer une<br />
accumulation de pression dangereuse en ce point. De<br />
la résine chaude pourrait s’échapper lors du<br />
relâchement de la pression.<br />
3. Si le fait d’élever la température jusqu’à 350 °C ne<br />
suffit pas à dégager l’obstruction, il est probable que<br />
la buse elle-même soit bouchée. Couper tous les<br />
chauffages du fourreau.<br />
4. Lorsque le fourreau est froid, retirer la buse. Ne pas<br />
tenter de retirer la buse si la résine est encore en<br />
fusion : une accumulation de pression dangereuse en<br />
ce point est possible.<br />
5. Remettre en place la buse dégagée et rallumer les<br />
chauffages du fourreau. Lorsque sa température<br />
atteint le point prédéterminé, purger selon la<br />
procédure de purge en cas d’interruption du cycle<br />
décrite plus haut.<br />
14 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
Conception du moule<br />
Moules métalliques et traitement<br />
de surfaces<br />
De même qu’avec les autres résines techniques, le<br />
nombre et la qualité des pièces qu’un moule est censé<br />
produire seront déterminés par le type d’acier choisi. Pour<br />
une production à cadence élevée, un investissement initial<br />
élevé dans un moule de qualité se justifie.<br />
Généralement, les aciers habituels pour les moules, par<br />
exemple H-13, S-7 et P-20, sont acceptables pour<br />
l’injection. Si l’on emploie des résines renforcées verre ou<br />
minéraux, le moule doit offrir une bonne résistance à<br />
l’abrasion ; H-13 est fortement recommandé. Par contre,<br />
les métaux mous tels que l’aluminium ne sont pas du tout<br />
recommandés, même pour les prototypes. Le moule en<br />
acier doit être durci avant le lancement de la production ;<br />
il est toutefois préférable d’essayer le moule avant de le<br />
durcir, afin de ne pas rendre les dernières opérations de<br />
dimensionnement plus difficiles.<br />
Après avoir déterminé les dimensions générales du moule,<br />
conformément aux valeurs de retrait du grade considéré, il<br />
est prudent de le découper « steel safe ». On découpera<br />
les éléments du moules correspondant aux parties<br />
internes des pièces (noyaux) un peu plus grands que les<br />
dimensions finales prévues, et les éléments externes plus<br />
petits. Après le premier échantillonnage, les pièces<br />
moulées seront mesurées et les dimensions finales du<br />
moule ajustées.<br />
Même si l’apparence de la pièce a peu d’importance, il est<br />
préférable d’éliminer toutes les marques sur le moule pour<br />
faciliter l’éjection des pièces. Toutes les surfaces doivent<br />
être polies dans la direction d’éjection. Les surfaces<br />
grainées apparentes sont acceptables ; les<br />
contre-dépouilles ne le sont pas. Pour plus d’informations,<br />
voir page 20 la section concernant l’utilisation de la<br />
dépouille pour faciliter l’éjection de la pièce.<br />
La métallisation du moule en acier n’est généralement pas<br />
requise. Si la pièce doit présenter une surface brillante et<br />
durable, on peut effectuer un chromage du moule ou un<br />
traitement au nitrure de titane. On peut trouver d’autres<br />
traitements (revêtement ou traitement de surface) dans le<br />
commerce. Nous ne les avons pas étudiés de manière<br />
approfondie, mais nous n’avons pas rencontré de<br />
traitement meilleur, à long terme, que le chromage à haute<br />
densité ou le nitrure de titane.<br />
La résine <strong>AMODEL</strong> n’est pas chimiquement agressive<br />
envers l’acier, mais usure et abrasion sont possibles,<br />
particulièrement avec les grades renforcés verre et<br />
verre/minéraux. L’usure apparaît en général dans les zones<br />
soumises à de forts cisaillements (seuils, coins, surfaces de<br />
la cavité entrant en contact en premier avec la résine<br />
injectée). La conception du moule doit tenir compte de la<br />
possibilité d’usure, particulièrement pour l’emplacement<br />
des seuils et la forme de la cavité. L’utilisation de pièces<br />
rapportées pour les seuils ou autres endroits sensibles,<br />
facilement interchangeables, doit être privilégiée afin de<br />
réduire la durée des réparations due à l’usure.<br />
Types de moules<br />
Plusieurs types de moules sont appropriés. Il s’agit des<br />
moules à deux ou trois plaques et à canaux chauds. Tous<br />
contiennent des coulisseaux manuels ou hydrauliques et<br />
autres fonctions requises. Les résines <strong>AMODEL</strong> sont peu<br />
adaptées aux opérations de moulage par compression,<br />
transfert ou soufflage.<br />
Moules à deux plaques<br />
Les moules à deux plaques (ou moules A-B) sont les plus<br />
simples et les plus fréquents. La plaque A est fixe et la<br />
plaque B mobile. La résine fondue est injectée à travers la<br />
carotte du côté A, le long d’un canal sur le plan de joint,<br />
vers la ou les cavités (en général du côté B).<br />
Le système d’éjection étant généralement prévu pour<br />
éjecter la pièce du côté B, il est nécessaire que la carotte<br />
et le canal se trouvent du côté B au moment de l’ouverture<br />
du moule. On découpe généralement un piège à goutte<br />
froide, ainsi que le canal et la majeure partie de la cavité,<br />
du côté B.<br />
Le piège à goutte froide, découpé en général du côté B<br />
face à la carotte, remplit deux fonctions. Premièrement, il<br />
recueille le premier dosage injecté, lequel contient<br />
souvent une « goutte froide » de résine provenant de la<br />
buse qui l’empêche d’atteindre la cavité. Deuxièmement, à<br />
l’aide d’une légère contre-dépouille, il extirpe la carotte du<br />
côté A à l’ouverture du moule. Une broche d’éjecteur sur<br />
le côté B, à proximité du piège, permet d’éjecter la carotte.<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 15
Le système des canaux est découpé en général dans la<br />
partie mobile du moule. Les broches d’éjecteur des<br />
canaux situées en partie sous la surface (broches de<br />
succion) retiennent les canaux du côté mobile. Ces<br />
broches de succion peuvent comporter de légères<br />
contre-dépouilles.<br />
La plus grande partie de la pièce est généralement<br />
moulée du côté mobile, de sorte que la pièce elle-même<br />
reste sur ce côté à l’ouverture du moule. Les irrégularités<br />
du côté fixe doivent être minimales. S’il est nécessaire<br />
d’avoir une irrégularité importante du côté A, mieux vaut<br />
prévoir une éjection positive du côté A, par exemple à<br />
l’aide d’un éjecteur à ressort.<br />
Moules à trois plaques<br />
Ces moules sont en fait des moules à deux plaques<br />
modifiés, avec une plaque centrale entre les plaques<br />
mobile et fixe de la presse. Cette plaque centrale isole les<br />
carottes et canaux des pièces. Le système de canaux est<br />
formé entre les plaques fixe et centrale et les pièces<br />
moulées entre les plaques centrale et mobile. Lorsque le<br />
moule s’ouvre, les pièces sont éjectées de la partie<br />
mobile. La carotte et les canaux se détachent et restent<br />
entre la plaque centrale et la partie fixe. Un éjecteur à<br />
ressort situé sur la plaque centrale éjecte le canal.<br />
Ce système offre plusieurs avantages, comparé au moule<br />
à deux plaques. D’abord, le dégagement est automatique<br />
au cours du processus d’éjection, plutôt qu’en tant<br />
qu’opération secondaire. Ensuite, les possibilités de<br />
sélection du nombre et de l’emplacement des seuils sont<br />
plus variées. On peut placer plusieurs seuils sur les pièces<br />
de grandes dimensions, pour plus de facilité au<br />
remplissage.<br />
Système de canaux chauds<br />
Les systèmes à canaux chauds remplacent les systèmes<br />
de carotte et canaux froids avec un distributeur chauffé à<br />
l’électricité qui conserve cette portion du dosage à l’état<br />
fondu. La résine est injectée dans les cavités du côté B<br />
directement depuis les points d’injection du distributeur.<br />
L’économie de matériau constitue le principal avantage de<br />
ce système. Les carottes et canaux n’étant pas moulés,<br />
toute la résine va dans la pièce.<br />
Pour les matériaux cristallins tels que le PPA <strong>AMODEL</strong>, la<br />
régulation thermique des systèmes à canaux chauds est<br />
capitale. Un séjour trop long dans le distributeur causerait<br />
la dégradation du matériau. À chaque point d’injection du<br />
distributeur doit correspondre un régulateur de<br />
température. Le thermocouple de contrôle de chaque<br />
source de chaleur dans le distributeur et le point<br />
d’injection doit être proche de la résine, entre la résine et<br />
la source de chaleur.<br />
En principe, la conception du moule doit rester aussi<br />
simple que possible. Lors du positionnement de la cavité,<br />
il faut tenir compte de l’éjection des pièces et de<br />
l’emplacement du seuil. La gestion thermique du moule<br />
est aussi extrêmement importante. Le fluide caloporteur<br />
doit s’écouler de manière à maintenir une température<br />
uniforme dans la cavité. L’éjection des pièces dépend de<br />
ces facteurs.<br />
Agencement équilibré de la cavité<br />
Pour les moules multicavités, l’agencement des<br />
empreintes déterminera la qualité des pièces. Cela signifie<br />
que toutes les empreintes doivent contenir le même<br />
volume et se remplir au même moment. Dans les moules<br />
mal équilibrés, certaines cavités sont trop pleines et<br />
d’autres pas assez. Dans un moule équilibré, toutes les<br />
empreintes se remplissent à la même vitesse et à la<br />
même pression, ce qui assure l’uniformité des pièces. Les<br />
cavités doivent pour cela être équidistantes de la carotte<br />
avec des canaux de même dimensions. L’écoulement doit<br />
être identique dans les différentes empreintes.<br />
On construit parfois des moules « collectifs » avec deux ou<br />
plusieurs pièces différentes. Nous déconseillons<br />
l’utilisation de ces moules, souvent impossibles à<br />
équilibrer. Si, pour des raisons d’économie, des cavités<br />
différentes doivent être placées sur un même moule, les<br />
canaux doivent être munis de vannes. Lorsque la qualité<br />
de pièces différentes moulées simultanément n’est pas<br />
satisfaisante, les vannes permettent de les mouler<br />
séparément.<br />
16 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
Refroidissement<br />
Le processus de moulage par injection des<br />
thermoplastiques consiste principalement en l’injection<br />
d’une résine en fusion dans une cavité suivie du<br />
refroidissement avant éjection ; il est donc extrêmement<br />
important que la température du moule soit bien<br />
contrôlée. En général, on doit pour cela fait circuler un<br />
fluide caloporteur à travers les canaux du moule. L’eau<br />
suffit aux températures allant jusqu’à 95 °C ; au-delà,<br />
l’huile est obligatoire. La température de moule requise<br />
dépend du grade mis en œuvre.<br />
Nous déconseillons fortement l’utilisation de cartouches<br />
électriques chauffantes : elles peuvent certes chauffer le<br />
moule, mais ne peuvent le refroidir. Le polymère injecté<br />
est souvent beaucoup plus chaud que la cavité et il est<br />
nécessaire d’éliminer la chaleur. Ceci est particulièrement<br />
important pour les zone isolées thermiquement, par<br />
exemple les petits noyaux dans lesquels la chaleur risque<br />
de s’accumuler et de gêner l’éjection. On peut insérer des<br />
broches conductrices en cuivre-béryllium dans ces zones<br />
pour faciliter le transfert de la chaleur.<br />
Les canaux de refroidissement doivent être à égale<br />
distance des cavités, et l’écoulement tel que les cavités<br />
reçoivent la même quantité de fluide à la même<br />
température. Les canaux de refroidissement doivent être<br />
placés en parallèle plutôt qu’en série. Le diamètre des<br />
canaux du fluide caloporteur doit être soigneusement<br />
dimensionné, dans les limites du débit possible, de façon<br />
à créer un écoulement turbulent augmentant le transfert<br />
de chaleur.<br />
Systèmes de canaux de<br />
distribution<br />
Le rôle d’un système de canaux est d’établir un passage<br />
entre la carotte et la cavité. Les carottes et canaux sont en<br />
général broyés afin de réduire le gaspillage de matériau.<br />
On autorise en général un mélange de 25 % de carottes et<br />
canaux broyés avec 75 % de résine vierge. La conception<br />
du moule, pour être optimale, doit donc compter au plus<br />
un poids de 25 % de carottes et canaux.<br />
canal trapézoïdal avec une pente de 10 % a un poids<br />
supérieur de 25 % environ, mais il est beaucoup plus<br />
facile à produire.<br />
La taille des canaux dépend de la longueur d’écoulement<br />
et du grade de résine employé. Dans tous les cas, l’axe<br />
principal du canal doit être plus large que la section la<br />
plus épaisse de la pièce, pour assurer que le canal ne gèle<br />
pas avant que la pièce soit entièrement densifiée.<br />
Si un canal se divise pour remplir plusieurs cavités, le<br />
volume total de tous les canaux secondaires ne doit pas<br />
dépasser celui du canal principal. L’objectif est de ne pas<br />
diminuer la vitesse d’écoulement de la matière fondue.<br />
On doit placer un piège à goutte froide à chaque angle du<br />
canal de distribution et à la base de la carotte. Ces puits<br />
permettront de piéger le premier jet et empêcheront<br />
l’introduction de matériau froid dans la cavité.<br />
Les canaux de distribution étant souvent recyclés, après<br />
broyage il importe de bien les ventiler pour prévenir toute<br />
marque de brûlure. L’éventation du canal permet<br />
également de laisser les gaz s’échapper plutôt que d’avoir<br />
à les dégazer au travers de la cavité.<br />
Pour assurer que les canaux restent sur la plaque choisie<br />
au moment de l’ouverture du moule, on peut utiliser des<br />
arrache-carottes et des broches de succion créant des<br />
contre-dépouilles minimes. Des éjecteurs de bonne taille<br />
sur les canaux permettent de les éjecter du moule.<br />
Seuils<br />
Tous les types conventionnels de seuils sont adaptés aux<br />
résines <strong>AMODEL</strong>, y compris les canaux chauds.<br />
Le choix du seuil doit tenir compte de son emplacement<br />
en vue d’une densification optimale, du mode d’extraction,<br />
de la génération et de l’emploi de broyats ainsi que des<br />
exigences esthétiques.<br />
On peut réduire le poids des canaux en les raccourcissant<br />
et en diminuant le rapport surface/volume. Les canaux<br />
entièrement cylindriques ont donc le plus faible rapport<br />
surface/volume. Ce sont les canaux de distribution les plus<br />
efficaces, mais aussi les plus difficiles à fabriquer. Le<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 17
Figure 7<br />
Seuils en sous-marin<br />
Plan de joint<br />
Éjecteurs<br />
Carottes directes<br />
Les carottes directes sont employées le plus souvent avec<br />
des canaux chauds, ainsi que sur les prototypes. Cette<br />
méthode consiste à aligner la cavité avec la carotte ou<br />
sous le canal chaud. Elle a pour principaux avantages sa<br />
simplicité ainsi qu’un volume de canaux et une longueur<br />
d’écoulement considérablement réduits. Les inconvénients<br />
sont les gouttes froides visibles sur la pièce et la nécessité<br />
de retirer les restes de carotte ou de canal froid, ce qui<br />
implique un usinage en post-traitement ou une action<br />
manuelle de l’opérateur de la presse.<br />
Seuils latéraux<br />
Les seuils latéraux sont les plus fréquents. On les emploie<br />
avec des carottes et canaux chauds ordinaires. Le canal<br />
chaud introduit la résine dans la cavité le long du plan de<br />
joint. Les pièges à goutte froide sont implantés dans les<br />
canaux d’alimentation pour les éliminer des pièces. On<br />
place en général du côté mobile du moule une<br />
contre-dépouille qui sert d’arrache-carotte. On peut aussi<br />
placer de légères contre-dépouilles au seuil, contre la<br />
pièce, pour faciliter la séparation de la pièce et du canal.<br />
Les seuils latéraux ont pour avantages la facilité de<br />
fabrication, de modification et de maintenance, ainsi qu’un<br />
processus fiable. Les pièges éliminent les gouttes froides<br />
des pièces. L’inconvénient de cette méthode tient à la<br />
production de déchets, dont certains peuvent cependant<br />
être broyés et réemployés. Il est fortement recommandé<br />
d’utiliser des pièces rapportées pour les seuils afin de les<br />
remplacer facilement en cas d’usure.<br />
Seuils en diaphragme<br />
Les seuils en diaphragme sont utilisés presque<br />
exclusivement pour le moulage de pièces circulaires sans<br />
lignes de soudure. Cette méthode assure également un haut<br />
degré de planéité si on emploie un grade renforcé fibres<br />
susceptibledesedéformeravecd’autrestypesdeseuils.<br />
De même qu’avec les carottes directes, un usinage sera<br />
nécessaire pour éliminer le point d’injection.<br />
Seuils en sous-marin<br />
Les seuils en sous-marin constituent l’une des méthodes<br />
les plus employées car ils se détachent d’eux-mêmes. Ils<br />
s’appuient sur un système de canaux de plan de joint<br />
similaire à ceux des seuils latéraux standard. À proximité<br />
de la cavité, cependant, les canaux passent sous les plans<br />
de joint pour ressurgir dans la pièce sous la surface de ce<br />
plan de joint (voir figure 7). Au moment de l’éjection, les<br />
pièces moulées et les canaux/seuils sont séparés par le<br />
moule lui-même. L’angle formé par le canal du point<br />
d’injection et la surface d’attaque de la pièce est un<br />
paramètre critique : il assure une éjection correcte du<br />
seuil lui-même et permet d’éviter une rupture du seuil<br />
dans le moule. En raison du module élevé des grades<br />
<strong>AMODEL</strong> renforcés, l’angle recommandé pour ces grades<br />
sera de 30° au maximum, à la perpendiculaire du plan de<br />
joint. Pour les grades non renforcés avec des modules<br />
plus faibles, on peut choisir des angles moins grands.<br />
Le principal avantage des seuils en sous-marin tient au<br />
fait qu’ils se détachent d’eux-mêmes. Ils présentent<br />
cependant un risque de marques (traces) de seuils<br />
irrégulières. Il est fortement recommandé d’utiliser des<br />
pièces rapportées pour ces types de seuils, pour des<br />
questions de facilité de remplacement.<br />
Moules à canaux chauds<br />
Les moules à canaux chauds sont très utilisés en raison<br />
des économies de matériau qu’ils permettent. On peut les<br />
combiner avec tous les types décrits plus haut, mais on<br />
peut également les connecter directement à un seuil. Ils<br />
sont souvent fournis sous forme de systèmes « clés en<br />
main » ; il convient toutefois de s’assurer que la<br />
conception de certains éléments est bien conforme aux<br />
exigences des résines <strong>AMODEL</strong>. Les canaux du<br />
distributeur doivent permettre un écoulement régulier,<br />
sans angles aigus ni points morts. La résine en fusion tend<br />
à stagner dans les coins ou angles morts, ce qui entraîne<br />
une dégradation, avec risque de contamination du<br />
matériau et des pièces.<br />
18 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
Il est capital de contrôler la température des moules à<br />
canaux chauds. À chaque point d’injection du moule doit<br />
correspondre un thermocouple et une source de chaleur.<br />
Le thermocouple doit se situer entre la source de chaleur<br />
et le canal de matière fondue, permettant ainsi une<br />
gestion thermique précise, sans dégradation de la résine.<br />
Figure 8<br />
Évents<br />
Dimensions du seuil<br />
Les dimensions d’un seuil dépendent de plusieurs<br />
facteurs, notamment de la taille de la pièce, de son<br />
épaisseur, du type de seuil et du grade utilisé. En général,<br />
le seuil le plus petit doit être de la moitié de l’épaisseur de<br />
la paroi au point considéré, ce afin d’assurer une<br />
densification optimale. Si les seuils sont trop petits, on<br />
risque d’obtenir des pièces insuffisamment compactées,<br />
avec un retrait inégal, poreuses à l’intérieur, portant des<br />
marques de retassure ou offrant des propriétés<br />
mécaniques inférieures.<br />
Les seuils latéraux rectangulaires doivent être 1,5 à 2 fois<br />
plus larges que profonds ; quant à la profondeur, elle doit<br />
être proportionnelle à l’épaisseur de la pièce comme défini<br />
plus haut.<br />
Les seuils en sous-marin seront au moins de 0,5 mm,<br />
avec une dimension supérieure pour des pièces plus<br />
grandes.<br />
Les seuils des moules à trois plaques doivent avoir un<br />
diamètre minimum de 0,5 mm pour les petites pièces et<br />
de 3,2 mm pour les pièces plus grandes. Les seuils trop<br />
importants risqueraient de créer des problèmes<br />
d’ouverture du moule.<br />
Emplacement des seuils<br />
Les seuils doivent toujours se situer dans la partie la plus<br />
épaisse de la pièce, pour permettre l’écoulement du<br />
matériau de la section étroite à la plus large. On peut<br />
préférer d’autres emplacements pour des raisons<br />
d’esthétique, mais nous ne recommandons pas que<br />
l’écoulement se fasse de la section la plus étroite à la plus<br />
large. L’emplacement des seuils doit parfois tenir compte<br />
d’autres facteurs tels que l’emplacement de la ligne de<br />
soudure, la planéité requise et le nombre de seuils<br />
nécessaires au remplissage.<br />
Éventation<br />
Les évents (voir figure 8) permettent au gaz ou à l’air<br />
présent dans la cavité de s’échapper quand la résine est<br />
injectée. Une éventation inadéquate risque de causer la<br />
compression des gaz dans la cavité, qui peuvent ensuite<br />
s’échauffer au point de laisser des marques de brûlure sur<br />
la pièce et des dépôts sur le moule. On appelle ce<br />
phénomène « effet diesel ». Une mauvaise éventation peut<br />
aussi être cause d’une mauvaise qualité de la ligne de<br />
soudure et de l’incapacité à remplir la cavité. En raison des<br />
vitesses d’injection relativement rapides nécessaires pour la<br />
plupart des grades <strong>AMODEL</strong>, l’éventation doit être bien<br />
étudiée.<br />
L’emplacement des évents dépend de la forme de<br />
l’empreinte et peut être prédit avec une grande précision<br />
lors de la simulation de l’écoulement. Les incomplets<br />
peuvent également signaler les zones à éventer. En<br />
général, les évents doivent se situer face aux seuils, sur<br />
les lignes de soudure attendues, à différents endroits du<br />
plan de joint, de sorte que leur volume total soit d’environ<br />
25 % du périmètre de la cavité. Pour une éventation sous<br />
le plan de joint, on intègre des évents aux broches<br />
d’éjecteur. L’éventation des noyaux et des cavités<br />
profondes facilite l’éjection des pièces en éliminant le<br />
risque de succion par le vide et de déformation de la<br />
pièce.<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 19
Dans les cas où la production est régulièrement<br />
interrompue pour le nettoyage des dépôts sur le moule, la<br />
mise en place d’évents supplémentaires et plus profonds<br />
peut aider à résoudre le problème.<br />
Tolérances de moulage<br />
Les variations dimensionnelles d’une pièce moulée sont<br />
fonction des variations, du processus de moulage, du<br />
retrait et des dimensions des empreintes.<br />
Le retrait est fonction du type de renforcement et de sa<br />
teneur. Plus la teneur est élevée et plus le retrait est faible.<br />
Les charges de rapport longueur/diamètre important<br />
(fibres de verre par exemple) présentent des taux de<br />
retrait différents dans le sens de l’écoulement et dans le<br />
sens transversal. Consulter les données de retrait pour un<br />
grade donné.<br />
Les résines <strong>AMODEL</strong> permettent de respecter des<br />
tolérances relativement étroites, à condition que les<br />
variations liées au processus de moulage soient minimes.<br />
La tolérance réelle dépend de la dimension elle-même.<br />
Plus grandes elles sont, plus larges peuvent être les<br />
tolérances. On peut généralement garantir une tolérance<br />
de +/– 0,2 % pour les dimensions considérées. Pour des<br />
dimensions plus grandes, la tolérance peut être<br />
augmentée. Pour des dimensions très petites, une<br />
tolérance de +/– 0,05 mm est acceptable.<br />
On doublera les cibles citées plus haut pour les calculs<br />
statistiques.<br />
Éjection de la pièce<br />
Plusieurs facteurs importants entrent en ligne de compte<br />
dans la facilité d’éjection des pièces. Les problèmes de<br />
moulage sont le plus souvent liés à des problèmes<br />
d’éjection.<br />
Dépouille<br />
La dépouille consiste à ajouter une conicité permettant à<br />
la pièce de se détacher du moule après un court trajet des<br />
éjecteurs. Cette grandeur est appelée « angle de<br />
dépouille ». Bien que les angles de dépouille ne soient pas<br />
considérés comme faisant partie du système d’éjection<br />
proprement dit, ils sont essentiels à son bon<br />
fonctionnement. Les angles de dépouille des résines<br />
<strong>AMODEL</strong> sont de de 0,5 à 1° au moins pour les surfaces<br />
externes des moules, de 1 à 1,5° pour les surfaces<br />
internes et noyaux.<br />
Si les tolérances ne permettent pas les angles<br />
recommandés, on devra rechercher d’autres méthodes,<br />
par exemple la division de la pièce moulée entre la<br />
surface fixe et la surface mobile, ou la répartition des<br />
noyaux. Ces méthodes permettent de réduire de moitié les<br />
variations de dimensions dues à la dépouille.<br />
Si la surface de la pièce est grainée, les angles de<br />
dépouille doivent être augmentés de 1° pour 0,025 mm de<br />
profondeur du grain.<br />
Polissage du moule<br />
Il est essentiel que les surfaces d’éjection des moules<br />
soient polies dans le sens de l’éjection. Les<br />
contre-dépouilles ne sont pas autorisées car elles<br />
favorisent l’adhésion de la pièce au moule. Le polissage<br />
du moule devrait constituer une étape régulière des<br />
opérations de maintenance préventive.<br />
Éjecteurs ou broches d’éjecteur<br />
La méthode la plus courante consiste à fixer des éjecteurs<br />
sur une plaque d’éjection dans la partie mobile du moule.<br />
À l’ouverture du moule, les éjecteurs avancent et poussent<br />
la pièce hors de la cavité. L’emplacement et le<br />
dimensionnement des éjecteurs sont extrêmement<br />
importants car ils assurent l’éjection des pièces. Des<br />
broches trop petites ou trop peu nombreuses peuvent<br />
entraîner des défauts de moulage (marques) ou un cycle<br />
de moulage trop long.<br />
Les éjecteurs doivent être réparties uniformément autour<br />
de la pièce pour assurer une éjection régulière. On peut<br />
ajouter des broches aux points les plus profonds. Elles<br />
sont destinées à assurer que la pièce est éjectée<br />
uniformément de la cavité. Sans ces broches, les parties<br />
profondes seront tirées hors de la cavité par les sections<br />
peu profondes, et la pièce risque de se casser ou de se<br />
déformer. Si la pièce comporte une cavité profonde avec<br />
des nervures, des éjecteurs rectangulaires ou lames sont<br />
à envisager. La surface des broches doit être aussi grande<br />
que possible afin de réduire la force par unité de surface<br />
d’éjection.<br />
Plaques de dévêtissage<br />
Si une pièce comporte plusieurs noyaux, spécialement<br />
avec de faibles tolérances de dépouille, on peut employer<br />
une plaque dévêtisseuse ramenant les noyaux vers la<br />
20 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
partie mobile du moule avant engagement des éjecteurs.<br />
Les plaques dévêtisseuses sont souvent munies d’un<br />
ressort, ce qui simplifie la conception.<br />
Éjecteurs de plaque fixe<br />
Dans le cas de pièces complexes présentant un relief très<br />
détaillé sur les deux parties du moule (fixe et mobile), la<br />
pièce risque de rester sur la plaque fixe au moment de<br />
l’ouverture. Pour remédier à ce problème, on utilise<br />
généralement une contre-dépouille (arrache-carotte) du<br />
côté mobile, sous la carotte. Dans les cas extrêmes, une<br />
plaque d’éjection à ressort sur le côté fixe du moule<br />
maintient la pièce du côté mobile.<br />
Noyaux rétractables<br />
Si des contre-dépouilles sont nécessaires sur le diamètre<br />
interne, on peut employer un noyau rétractable. En raison<br />
de la complexité de ces noyaux et de la maintenance<br />
nécessaire, mieux vaut éviter cette solution.<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 21
Maintenance du moule<br />
De la maintenance adéquate du moule dépendent sa<br />
durée de vie et la qualité des pièces. Le programme de<br />
maintenance minimale recommandé est indiqué au<br />
tableau 5. Pour certains moules, des opérations de<br />
maintenance supplémentaires peuvent s’avérer<br />
nécessaires.<br />
Tableau 5<br />
Recommandations pour la maintenance du moule<br />
À chaque poste<br />
Chaque jour<br />
Tous les 20 000 cycles<br />
ou à chaque lot de<br />
fabrication (le plus<br />
court des deux)<br />
Tous les 100 000<br />
cycles<br />
À chaque retour du<br />
moule du magasin<br />
Examinez les pièces,<br />
recherchez les noyaux<br />
ou éjecteurs cassés<br />
ainsi que les rayures<br />
indiquant un dégât dans<br />
l’empreinte.<br />
Recherchez les marques<br />
de brûlure signalant une<br />
obturation des évents.<br />
Vérifiez que le moule<br />
s’ouvre et se ferme sans<br />
heurts.<br />
Nettoyez la surface avec<br />
un nettoyant pour<br />
moule, particulièrement<br />
les évents.<br />
Inspectez les éjecteurs<br />
(manquants, pliés, etc.).<br />
Nettoyez les évents<br />
n’appartenant pas au<br />
plan de joint.<br />
Retirez le moule de la<br />
presse.<br />
Égouttez et nettoyez les<br />
circuits d’huile ou d’eau.<br />
Vérifiez que les circuits<br />
sont dégagés.<br />
Si le moule n’est pas<br />
destiné à être réutilisé,<br />
nettoyez-le avec un<br />
solvant adéquat et<br />
passez un spray<br />
antirouille.<br />
Vérifiez que les brides,<br />
vis et plaques sont bien<br />
serrées et en bon état.<br />
Si le moule retourne au<br />
magasin, conservez la<br />
dernière injection,<br />
représentative de la<br />
qualité de la production.<br />
Démontez les plaques et<br />
nettoyez-les avec un<br />
solvant adapté.<br />
Contrôlez l’usure de<br />
tous les composants.<br />
Remplacez si<br />
nécessaire.<br />
Graissez les pièces<br />
mobiles de la manière<br />
requise.<br />
Vérifiez les dimensions<br />
des seuils et évents.<br />
Vérifiez les joints et<br />
raccords.<br />
Vérifiez l’alignement des<br />
éjecteurs.<br />
Essuyez l’agent<br />
antirouille à l’aide d’un<br />
solvant adéquat.<br />
Vérifiez si le moule n’a<br />
pas été emdommagé<br />
durant le stockage au<br />
magasin.<br />
Vérifiez l’étanchéité des<br />
circuits d’huile ou d’eau.<br />
Donnez aux opérateurs<br />
la dernière injection qui<br />
a été stockée avec le<br />
moule, afin qu’ils<br />
puissent comparer la<br />
qualité.<br />
22 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
Dépannage<br />
Les recommandations de dépannage pour le moulage des<br />
résines <strong>AMODEL</strong> sont indiquées au tableau 6. Les<br />
solutions préconisées ont été regroupées en deux<br />
catégories : paramètres de mise en œuvre et paramètres<br />
d’équipement. Les paramètres de mise en œuvre peuvent<br />
être appliqués pendant un cycle de moulage. La<br />
modification d’un paramètre d’équipement, en revanche,<br />
implique normalement l’interruption du processus. Malgré<br />
la perte de temps que représente cette interruption, c’est<br />
souvent l’approche la plus appropriée.<br />
Moulage par injection des résines <strong>AMODEL</strong> 23
Tableau 6<br />
Guide de dépannage<br />
Vérifier la siccité de la résine<br />
Contre-pression<br />
Température fourreau<br />
Temps de refroidissement<br />
Tampon<br />
Temps et pression de maintien<br />
Pression d’injection<br />
Vitesse d’injection<br />
Température du moule<br />
Températuredelabuse<br />
Vitesse de recul de vis<br />
Dosage<br />
Améliorer les évents<br />
Augmenter la force de fermeture<br />
Augmenter l’angle de dépouille<br />
Augmenter la dimension du seuil<br />
Changer l’emplacement du seuil<br />
Nettoyer et polir le moule<br />
Isoler la buse<br />
Utiliser une buse conique<br />
Polir la buse de la carotte<br />
Appliquer les solutions dans l’ordre numérique<br />
Augmenter<br />
Diminuer<br />
Augmenter ou diminuer<br />
Problème Paramètres de mise en œuvre Outillage et équipement<br />
Pièces cassantes (1) – résine humide 1 Humidité maximale 0,10 %<br />
Pièces cassantes (2) – résine froide 2 1 5 6 7 3 4 Humidité minimale 0,03 %<br />
Pièces cassantes (3) – dégradation 2 1 4 5 3 Réduire le temps de séjour<br />
Traces de brûlure 4 5 2 3 7 6 1 8 9 Évents de 0,03 – 0,06 mm<br />
Traces d’éjecteur 1 4 3 2 5 6<br />
Bavures 4 3 2 5 1<br />
Lignes d’écoulement 5 1 2 3 4<br />
Jet libre 3 2 1<br />
Ligne de soudure 4 6 2 3 5 1<br />
Suintement de la buse 2 5 4 7 8 1 6 3<br />
Geldelabuse 3 4 1 2 5 Reculer le ponton<br />
Pièces collent au moule 5 3 2 6 7 1 Ne pas surcompacter<br />
Dépôts dans le moule et les évents 2 5 4 7 3 6 1<br />
Recul de vis pendant le dosage 1 2 4 3 Contrôler l’usure de la vis<br />
Incomplets 4 2 3 6 1 7 5<br />
Retassures 4 1 3 2 5<br />
Marbrures 1 3 4 2<br />
Carottecoincedanslemoule 3 1 2 4 6 5 Ne pas surcompacter<br />
Imperfections superficielles 4 3 2 1 6 5<br />
Microbulles 4 1 3 2 5<br />
Déformation 3 2 1 4 5 4<br />
*Les pièces cassantes constituent un symptôme qui peut être causé par l’un des trois problèmes suivants ou leur combinaison :<br />
(1) Résine humide : une humidité excessive au cours de la transformation entraînera une dégradation du poids moléculaire.<br />
(2) Résine froide : si la résine est froide ou insuffisamment compactée, les lignes de soudure seront de mauvaise qualité.<br />
(3) Dégradation : des températures trop élevées ou des temps de séjour prolongés peuvent entraîner une dégradation thermique.<br />
24 <strong>Solvay</strong> Advanced Polymers
INDEX<br />
A<br />
Arrêt 13<br />
B<br />
Broches d’éjecteur 20<br />
Broches de succion 16<br />
Broyats 9,10,11<br />
Effets sur le processus de moulage 10<br />
Optimisation de l’emploi 11<br />
Types d’utilisation 11<br />
C<br />
Canaux chauds 16<br />
Moules 18<br />
Carottes directes 18<br />
Changement de grade 13<br />
Chrome 15<br />
Commutation 4,7<br />
Conception du moule 15<br />
Moule en métal 15<br />
Conditions de mise en œuvre 7<br />
Conditions de séchage 3<br />
Configuration de la presse<br />
Points de départ 7<br />
Contrôle de la température du moule 5<br />
Contrôle de la teneur en humidité 4<br />
Cycle<br />
Moulage 7<br />
D<br />
Débit d’injection 7<br />
Démoulage 9<br />
Dépannage 23<br />
Dépouille 20<br />
Dévêtissage<br />
Plaques 20<br />
Diaphragme<br />
Seuils 18<br />
Dimensions du seuil 19<br />
Durée et température de séchage 3<br />
E<br />
Éjecteurs 20<br />
Plaque fixe 21<br />
Éjection de la pièce 20<br />
Emplacement des seuils 19<br />
Équipement<br />
Mise en œuvre 5<br />
Moulage 5<br />
Séchage 3<br />
Éventation 17,19<br />
F<br />
Fourreau<br />
Température 7<br />
I<br />
Injection<br />
Presse de moulage 5<br />
Résine 7<br />
L<br />
Latéral<br />
Seuil 18<br />
M<br />
Maintenance<br />
Moule 22<br />
Presse d’injection 5<br />
Maintien 8<br />
Mise en œuvre<br />
Équipement 5<br />
Moulage<br />
Inserts 8<br />
Par compression 15<br />
Par soufflage 15<br />
Par transfert 15<br />
Tolérances 20<br />
Moules 15<br />
Canaux chauds 18<br />
Deux plaques 15<br />
Maintenance 22<br />
Métal 15<br />
Trois plaques 16<br />
N<br />
Nitrure de titane 15<br />
Nomenclature 2<br />
Noyaux<br />
Rétractables 21<br />
P<br />
Paramètres du cycle de moulage 7<br />
Phase de refroidissement 8<br />
Pièce<br />
Éjection 20<br />
Piège à goutte froide 15<br />
Plaque<br />
Éjecteur fixe 21<br />
Plaques de dévêtissage 20<br />
Polissage<br />
Moule 20<br />
Polissage du moule 20<br />
Presse<br />
Configuration de départ 7<br />
Presse de moulage 5<br />
Pression<br />
Contre 7<br />
Maintien 7<br />
Purge 12,13<br />
Exceptionnelle 13<br />
Interruption du cycle 13<br />
Routine 12<br />
R<br />
Recommandations sur les vis<br />
5<br />
Refroidissement 17,24<br />
Remplissage du moule 7<br />
Résine<br />
Séchage 3<br />
Routine<br />
Purge 12<br />
S<br />
Séchage 3<br />
Équipement 3<br />
Seuils 17,18,19<br />
Carottes 18<br />
Carottes directes 18<br />
Diaphragme 18<br />
En sous-marin 18<br />
Latéraux 18<br />
Tunnel 18<br />
Sous-marin<br />
Seuils 18<br />
Système de canaux chauds<br />
16<br />
Systèmes de canaux de<br />
distribution 17<br />
T<br />
Tampon 4<br />
Température<br />
Buse 7<br />
Fourreau 7<br />
Fusion 7<br />
Moule 7<br />
Température de la buse 7<br />
Tolérances<br />
Moulage 20<br />
Traitement de la surface du<br />
moule<br />
Chromage 15<br />
Nitrure de titane 15<br />
V<br />
Viscosité<br />
Effets de l’humidité 4<br />
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