Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Jean-Claude JAMMET : Diplômé de l’École d’application des hauts polymères (EAHP) - Ingénieur de recherches Elf-Atochem, Service des technologies de transformation des thermoplastiques
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les techniques de formage sont utilisées très largement dans l’industrie, elles vont de l’estampage, forgeage des métaux au thermoformage des matières plastiques dont il sera question ici.
Le thermoformage permet la production industrielle d’objets les plus divers tels un carter de ventilateur, une barquette d’emballage, un pot de yaourt, une baignoire, etc. L’objet thermoformé s’obtient en deux étapes de transformation du matériau initial. La matière plastique, produite par l’industrie chimique à partir de monomères, se trouve dans la plupart des cas, sous forme de granulés. La première étape de mise en forme, consiste en la fabrication d’une feuille ou d’une plaque par la technique de l’extrusion. La seconde étape, qui nous intéresse ici, en ligne, ou en reprise, est l’opération proprement dite du thermoformage, qui va conduire à l’objet final.
Le thermoformage permet de réaliser des objets d’épaisseurs très variables, de quelques dizaines de micromètres à plus d’un centimètre, de travailler à très hautes cadences de production, avec des outillages bon marché, qui compensent le handicap du coût de la matière première, un semi-produit. Aujourd’hui, le termoformage est un des grands procédés de transformation des polymères thermoplastiques.
Si le principe est resté le même depuis plusieurs décennies, les installations ont quant à elles, évolué. Elles permettent de transformer facilement la plupart des matériaux thermoplastiques, le polypropylène, le polystyrène, le polychlorure de vinyle, le polyméthacrylate de méthyle, les multicouches associant plusieurs types de polymères. De plus en plus, on voit apparaître des polymères expansés qui confèrent aux objets, légèreté et isolation thermique.
Les marchés intéressés sont ceux de l’emballage alimentaire, l’électroménager, le sanitaire, l’automobile, etc.
La technique de thermoformage nécessite pour sa compréhension, non seulement la connaissance des sciences classiques de l’ingénieur, mais aussi celle des polymères. Dans l’exposé qui suit, on s’est efforcé de mettre en relation les observations pratiques avec des points de vue plus scientifiques. Le praticien aussi bien que le scientifique pourront trouver matière à s’enrichir.
Pour une approche plus en profondeur, le lecteur pourra se reporter aux volumes des techniques de l’ingénieur consacrées aux Sciences fondamentales et aux Plastiques.
Les données pratiques sont le fruit d’une expérience industrielle et de laboratoire.
La variété des techniques de thermoformage est très grande, et pour tout complément on pourra se référer aux ouvrages de base ou articles donnés en bibliographie (Doc. AM 3 660).
Les point suivants seront successivement abordés :
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l’aspect matériau et semi-produit avec leurs plages de température de formage ;
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les types généraux de thermoformage ;
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les machines, en détaillant les différentes parties les constituant ;
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la modélisation qui prend un grand essor actuellement ;
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un aperçu du coût comparatif entre pièce injectée et thermoformée ;
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des données sur le marché et ses tendances (Doc. AM 3 660).
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de nov. 2019 par Jean-Claude JAMMET, Francis PINSOLLE
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Modélisation du thermoformage4. Machines de thermoformage
Il y a une très grande diversité de machines de thermoformage, en correspondance avec la diversité des produits et des applications. Les caractéristiques générales sont cependant les mêmes.
4.1 Description générale
Les installations se composent d’un poste de chauffe, d’un poste de formage, quelquefois au même endroit lorsque les éléments de chauffe sont mobiles, d’un poste de découpe et pour les installations « continues » d’un poste d’empilage.
Pour un fonctionnement optimal de l’ensemble, chaque étape ou poste doit faire l’objet du meilleur réglage.
Les matériaux semi-cristallins tel que le PP ont poussé les constructeurs à progresser techniquement. Les machines modernes sont très fiables et permettent de transformer une large gamme de produits.
Une machine de thermoformage discontinue (figure 19) se définit par :
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la surface utile ;
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la profondeur de thermoformage ;
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le système de chauffe : type et puissance ;
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le système de refroidissement : type et puissance ;
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la taille et le mouvement possible du poinçon ;
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le système de mise sous vide et sous pression ;
-
la consommation et la pression d’air utile ;
-
la puissance électrique globale et les cotes hors tout.
Pour une machine continue (figure 20), on considère en plus :
-
la cadence maximale de production (la vitesse maximale est de l’ordre de 6 m/min) ;
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la possibilité de découpe intégrée au moule ;
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le système d’empilage ;
-
le système de transport de la feuille avec les caractéristiques du moteur ;
-
le système de découpe ;
-
les mouvements des tables : mécanique ou hydraulique.
Tout investissement devra prendre en compte chacun de ces critères. La définition des matériaux devant être transformés est également indispensable pour bien orienter les choix techniques.
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Machines de thermoformage
BIBLIOGRAPHIE
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