Bibliographie & annexes
Présentation
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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Outils de simulation5. Défauts observés lors de la mise en œuvre. Solutions
Le procédé d’injection assistée par gaz présente, on l’a vu, bien des avantages mais aussi des inconvénients qui peuvent avoir des conséquences dramatiques pour la pièce et, par voie de conséquences, également pour le transformateur.
On trouvera ci-dessous une liste non exhaustive de défauts que l’on peut observer lors de la mise en œuvre de ce procédé, ainsi que quelques propositions de solutions ou de remèdes.
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Perforation du front de matière
La perforation du front de matière provient d’une insuffisance d’injection de la matière. Pour y remédier, il suffit d’augmenter sensiblement la quantité de polymère injectée jusqu’à obtenir un procédé stable.
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Variation du poids de la pièce
Surveiller le poids de la pièce permet de réaliser un diagnostic en continu du système d’injection. Observer des variations de masse sans qu’aucun paramètre du process ne soit modifié permet immédiatement de conclure qu’une vérification de la presse à injecter s’impose. Dans le cas d’une buse à obturateur, il est probable que la buse n’est plus étanche. Dans le cas d’une buse classique, le problème peut être plus grave et provenir d’une usure locale du fourreau provoquant ainsi des reflux de matière vers l’arrière. Cela est bien entendu vrai aussi en injection classique, mais avec peut-être moins de conséquences.
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État de surface aléatoire
Une instabilité de la qualité de l’état de surface peut provenir d’un problème de pilotage de la presse comme du gaz. Néanmoins, le premier point à vérifier est la répétabilité de la durée de l’injection dynamique. Un écart de plus d’un dixième de seconde provoque des défauts d’aspect en surface de pièce.
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Ligne d’arrêt du front de matière
C’est, sans aucun doute, le principal défaut que tous les transformateurs craignent sur une pièce réalisée avec ce procédé : une sorte de cheveu collé en surface au moment de la commutation en gaz. Le diagnostic est relativement simple, le front de matière s’est arrêté et a refroidi puis a redémarré lors de l’insufflation du gaz.
Dans une première étape, il faut empêcher la matière...
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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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