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RÉSUMÉ
L'injection assistée par gaz est un procédé apparu fin des années 80. Le but premier de ce procédé était de réaliser des gains matières et éventuellement de temps de cycle. Très rapidement, de nombreuses difficultés sont apparues : contraintes juridiques, maîtrise des paramètres du procédé, technologie des injecteurs pour ne citer que les plus fréquentes. En parallèle, des travaux réalisés soit en bureau d'études, soit en laboratoire de recherche ont permis d'élargir le champ d'applications du procédé. Aujourd'hui, de nouveaux procédés sont étudiés, l'injection assistée par eau, mais aussi les procédés d'injection microcellulaire, la bi-injection assistée par gaz ou agents gonflants permettent d'entrevoir de nouvelles possibilités et ainsi compenser les limites de l'injection assistée par gaz.
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Jean-Luc DREYER : Simplast Sarl
INTRODUCTION
Les premières applications de l’injection assistée par gaz (IAG) n’avaient qu’un seul but, économiser de la matière. Mais très rapidement, elles se multiplièrent et, aujourd’hui, l’injection assistée par gaz pourra être utilisée pour :
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améliorer la phase de maintien en pression et diminuer les retassures ;
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diminuer les temps de cycle en assurant un meilleur contact polymère- outillage ;
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augmenter la rigidité en créant un effet tube.
Cette technique de transformation peut être mise en œuvre par différents procédés présentant évidemment des avantages et des inconvénients. Afin de faciliter la compréhension des phénomènes, nous porterons toute notre attention sur le procédé de remplissage partiel, procédé quasi libre de contraintes juridiques. Ce procédé permet de cumuler tous les avantages de l’injection assistée par gaz :
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diminution du poids de la pièce ;
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diminution du temps de cycle, car moins de matière injectée nécessaire ;
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diminution de la force de fermeture pour la même raison ;
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diminution des retassures ; le gaz va pouvoir être guidé dans les zones critiques ;
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augmentation de la rigidité à moment quadratique équivalent ;
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amélioration de l’aspect.
L’injection assistée par gaz est un procédé où toute étape doit être optimisée, de la conception de la pièce au choix de la matière, et de l’optimisation de l’outillage jusqu’au choix de la presse à injecter. Il suffit d’un seul paramètre négligé pour risquer une production aléatoire, voire de mauvaise qualité. Le choix de la matière est primordial, surtout pour les polymères chargés. Choisir la matière générique (ou d’entrée de gamme) pour une pièce technique optimisée conduit souvent vers une impasse. Les défauts d’aspect ont une telle influence que la totalité du projet peut être remise en cause. Ce procédé trouve aujourd’hui une seconde jeunesse, après un démarrage très rapide suivi par une longue période de désillusions. En plus des difficultés techniques s’est greffé un problème de protection industrielle.
Le procédé se démocratise et l’on trouve des applications dans des domaines aussi variés que celui du jouet, de l’électroménager, du médical, du bricolage et de l’ameublement. Il y a encore dix ans, on considérait que le procédé était « réservé » à l’automobile et aux façades de téléviseurs.
Pour de plus amples renseignements, le lecteur pourra se reporter aux dossiers traitant de la modélisation de l’injection dans ce traité.
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- Version courante de oct. 2015 par Jean-Luc DREYER
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1. Principes généraux des procédés d’injection assistée par gaz
Très schématiquement, on peut citer les procédés suivants :
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le remplissage partiel ;
-
le remplissage avec utilisation de masselotte ;
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le remplissage avec refoulement de la matière dans le fourreau ;
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le remplissage avec utilisation de noyau mobile ;
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l’injection de gaz pour le compactage de pièces d’aspect ;
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injection externe de gaz ;
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injection de gaz hyper-refroidi.
1.1 Technique de remplissage partiel
Le principe de cette technique est très simple : la cavité est partiellement remplie lors de la phase d’injection dynamique ; le gaz sous pression termine le remplissage en repoussant la matière encore fondue au cœur de la veine. C’est le procédé le plus économique (figure 1).
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Avantages
Ce sont essentiellement :
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une réduction jusqu’à 45 % du poids de la pièce ;
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une réduction de la force de fermeture jusqu’à 30 % ;
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une faible pression d’injection de gaz (20 à 60 bar) ;
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une réduction du temps de cycle ;
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une possibilité de réaliser des moules multiempreintes (jusqu’à 16 empreintes) ;
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un outillage très simple à réaliser.
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Inconvénients
Ce sont essentiellement :
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une forte sensibilité de la qualité aux conditions de mise en œuvre ;
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un orifice de 3 mm de diamètre minimal dû à la trace de l’injecteur de gaz ;
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la nécessité d’optimiser toutes les phases du procédé, pièce, moule, presse, matière.
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Mise en œuvre
Pour mettre en œuvre ce procédé, il faut diminuer la quantité de matière correspondant à un remplissage complet de la cavité, en conservant toutefois un matelas de matière suffisant pour ne pas détériorer la vis d’injection. Quelques instants avant la fin de l’injection dynamique, on déclenchera l’injection du gaz, permettant ainsi une transition souple entre les deux phases. La phase de compactage, traditionnellement assurée par la presse à injecter, sera dédiée...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AVERY (J.) - Gas assist injection molding, principles and applications. - Hanser (2001).
-
(2) - BATTENFELD - Technique d’injection des années 1990 - , 1990.
-
(3) - KLÖECKNER FERROMATIK - Système Airpress. -
-
(4) - HYDAC – BEFA - Système d’injection et de récupération d’azote. -
-
(5) - Du PONT de NEMOURS - Moulage avec injection de gaz des polymères techniques de Du Pont de Nemours. - Rapport technique TRG 3060.
-
(6) - ECKARDT (H.) - Pression interne de gaz en continu pour injection. - Meinerzhagen, Plast Europe, juin 1993.
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