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RÉSUMÉ
La mise en œuvre du procédé d’injection par eau est rigoureusement identique à celle de l’injection assistée par gaz. Il existe bien des différences mais l’objectif reste le même, à savoir réaliser des corps creux. Les applications de l’injection assistée par eau sont pour l’instant plus réduites. Aujourd’hui, l’injection assistée par eau permet de compenser certaines lacunes de l’injection assistée par gaz, en particulier dans le domaine des échanges thermiques. Mais le procédé se démocratise et l’on trouve des applications dans des domaines aussi variés que le jouet, l’électroménager, le médical, le bricolage, l’ameublement et l’automobile.
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Jean-Luc DREYER : Simplast Sarl
INTRODUCTION
Le procédé d’injection assistée par eau (IAE) est paradoxalement plus ancien que l’injection assistée par gaz (IAG) Injection assistée par gaz. En effet, le premier brevet décrivant l’injection assistée par eau date de 1938 (figure 1).
La mise en œuvre du procédé est rigoureusement identique à celle de l’injection assistée par gaz. Il existe bien de sensibles différences mais l’objectif final reste le même, à savoir réaliser des corps creux.
Les applications de l’injection assistée par eau sont pour l’instant plus réduites et n’ont pour seul objectif que de diminuer le temps de cycle.
Contrairement à l’azote, l’eau est un fluide peu cher et à disposition immédiate.
Bien sûr, on retrouve tous les avantages de l’injection assistée par gaz :
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augmentation de la rigidité en créant un effet tube, jusqu’à 80 mm de diamètre ;
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diminution de la masse de la pièce ;
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diminution de la force de fermeture en cas de remplissage partiel ;
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diminution des retassures ;
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augmentation de la rigidité à moment quadratique équivalent.
Aujourd’hui, l’injection assistée par eau permet de compenser certaines lacunes de l’injection assistée par gaz, en particulier dans le domaine des échanges thermiques.
L’injection assistée par eau, plus encore que l’injection assistée par gaz, est un procédé où chaque étape doit être optimisée, de la conception de la pièce au choix de la matière, et de la sélection de l’outillage à celle de la presse à injecter. Il suffit d’un seul paramètre négligé pour risquer une production aléatoire, voire de mauvaise qualité. Les fournisseurs matière ont formulé des résines spécifiques qui permettent de retarder les phénomènes de cristallisation.
Le procédé se démocratise et l’on trouve des applications dans des domaines aussi variés que le jouet, l’électroménager, le médical, le bricolage, l’ameublement et l’automobile.
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6. Principaux paramètres de mise en œuvre
La mise en œuvre du procédé de remplissage partiel est beaucoup plus compliquée qu’en injection assistée par gaz. La principale difficulté provient de l’injecteur : avec de l’azote, le gaz est injecté à travers une section de moins de 0,2 mm2. Cela est possible en raison de la très faible viscosité du gaz. En injection assistée par eau, le problème est complètement différent et beaucoup plus compliqué.
Injecter l’eau en écoulement laminaire devient difficile dans la mesure où les paramètres tels que pression, débit et température sont antagonistes. Trop augmenter le débit et la pression provoque le passage à un écoulement turbulent alors que l’écoulement est idéal en régime laminaire. Cela est parfaitement incompatible avec une section de passage d’un injecteur gaz. Il a fallu trouver un système d’ouverture et de fermeture d’un orifice qui permette à l’eau d’être injectée dans les conditions optimales.
En remplissage partiel, et pour éviter tout défaut lié à la commutation, on applique en pratique une avance à l’injection du gaz pour maintenir une vitesse suffisante au front matière. Si l’on pratique de la sorte en injection assistée par eau, le niveau de pression appliqué à la matière repousse du polymère fondu à travers l’orifice de l’injecteur d’eau et colmate les flexibles. Cela condamne le procédé d’injection assistée par eau pour toutes les pièces d’aspect, par exemple pour l’automobile et l’électroménager. Évidemment, si aucune contrainte d’aspect n’est exigée, le remplissage partiel reste le procédé le plus économique. Néanmoins, compte tenu des difficultés de mise en œuvre, c’est le procédé avec masselottes qui est aujourd’hui privilégié.
Différentes pistes de recherche sont donc explorées afin de combiner l’avantage du gaz dans la phase de génération de la bulle et l’injection de l’eau pour assurer le refroidissement de la matière depuis l’intérieur de la bulle. On peut citer des travaux de la société TiK en Allemagne, de Bauer Compresseurs ou encore de CGI.
Le procédé d’injection assistée par eau mis en œuvre avec une ou plusieurs masselottes ne demande aucune compétence particulière étant donné que le remplissage de la cavité est réalisé de façon parfaitement...
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ANNEXES
Alors que la situation est compliquée en injection assistée par gaz, elle est simple en injection assistée par eau. En effet, l’Institut fûr Kunststoffverarbeitung (IKV) de Aachen (Allemagne) a travaillé sur ce procédé dès 1996 et a publié la totalité de ses travaux dans la revue Kunststoffe d’avril 1999. Cette publication empêche toute demande de brevets en Europe et permet la promotion du procédé plutôt que d’ériger des barrières protectionnistes. En fait, l’injection assistée par eau est bien plus ancienne que l’injection assistée par gaz ; l’IKV a retrouvé un brevet datant de 1938, brevet aujourd’hui dans le domaine public.
HOBSON (R.). – Method and apparatus for making hollow articles of plastic material. PS-US 2331688 (1938).
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Brevets procédés
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