Présentation
Auteur(s)
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Michel CHATAIN : Ingénieur IDN (Institut industriel du Nord) - Docteur ès sciences physiques - Ancien professeur à l’École nationale supérieure d’arts et métiers de Paris (ENSAM)
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Alexandre DOBRACZYNSKI : Ingénieur mécanicien de l’université catholique de Louvain - Docteur de l’université de Paris - Ancien ingénieur d’assistance technique au Centre d’étude des matières plastiques (CEMP) - Ingénieur-conseil
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’injection des matières thermoplastiques utilise une presse à injection (décrite dans l’article [A 3 690]) sur laquelle est monté un moule d’injection qui fait l’objet du présent article.
La presse permet, dans un cylindre d’injection où la matière est chauffée par conduction et par cisaillement (vis-piston), de plastifier le polymère qui se présente dans la trémie d’alimentation sous forme de granulés.
La presse permet en outre de fermer le moule avant l’injection, de le maintenir fermé pendant son remplissage en assurant le maintien de la pression qui atteint couramment 150 MPa.
Pendant le cycle, le plastique fondu se refroidit en passant de la température d’injection (le plus souvent voisine de 200 oC ou supérieure) à une température proche de celle du moule, à laquelle l’objet devient solide.
Nous essaierons de montrer pourquoi les plastiques (en particulier les polymères cristallins), qui possèdent des coefficients de dilatation thermique volumique relativement élevés par rapport aux autres matériaux, ne présentent pas au démoulage le retrait que l’on pourrait craindre.
Par ailleurs, l’écoulement dans le moule, qui dépend de la géométrie des seuils d’alimentation et de la morphologie de l’empreinte, va avoir des conséquences directes sur la macrostructure du polymère : son orientation moléculaire, son anisotropie, sa cristallinité.
Les auteurs remercient particulièrement Henryk ZAWISTOWSKI pour l’apport considérable au présent article de son ouvrage cité en référence [12], et son autorisation de reproduction de nombreuses illustrations.
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5. Problèmes thermiques
5.1 Généralités
La précision avec laquelle la régulation thermique doit être assurée est non seulement fonction de la nature du polymère mais aussi de la destination des pièces injectées.
La production de pièces de précision, par exemple, ou d’objets pour lesquels des contraintes d’ordre esthétique sont imposées (emballages de produits cosmétiques) exige une régulation rigoureuse de la température du moule et un refroidissement lent.
Pour la production d’articles de grande consommation, au contraire, les contraintes économiques prévalent et justifient souvent un refroidissement rapide. Dans tous les cas, le mouleur doit être en mesure d’assurer le réglage de la température des différents points du moule.
Un refroidissement lent et contrôlé contribue à la diminution des contraintes internes et augmente la cristallinité en même temps que la stabilité et les propriétés mécaniques des polymères cristallins.
Une température de parois élevée facilite l’écoulement de la matière, diminue l’orientation du polymère en facilitant la relaxation ; en contrepartie, il peut en résulter une augmentation du temps de maintien sous pression.
HAUT DE PAGE5.2 Refroidissement contrôlé des moules
Le refroidissement des moules se fait dans une large plage de températures au‐dessous des températures de solidification (Ts , cf. tableau 4).
Le système presque toujours utilisé consiste à réaliser, dans les parois du moule, un réseau de canaux par lesquels circule un liquide de refroidissement :
-
mélange eau/alcool au‐dessous de 5 oC ;
-
eau pour les températures comprises entre 5 et 95 oC ;
-
huiles thermostables jusqu’à 150 oC ;
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thermofluides spéciaux jusqu’à 220 oC (systèmes Tool-Temp de Codim).
L’apport de chaleur dans le moule est périodique et lié...
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