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 :
-
améliorer la phase de maintien en pression et diminuer les retassures ;
-
diminuer les temps de cycle en assurant un meilleur contact polymère- outillage ;
-
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 ;
-
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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Spécificités de conception. Contraintes2. Matériels et périphériques
Très schématiquement, la mise en œuvre du procédé d’injection assistée par gaz ne demande qu’une source d’azote et un système de régulation de pression. Contrairement à ce que l’on pourrait croire, on peut mettre en œuvre ce procédé sur toutes les presses à injecter récentes.
Afin d’assurer une transition correcte entre la fin de l’injection dynamique et le début de l’injection du gaz, il faut transmettre au pupitre une information électrique indiquant soit le début de l’injection, soit la position exacte de la vis. En pratique, il suffit de récupérer cette information au niveau d’un relais qui se déclenche au démarrage de l’injection.
2.1 Source d’azote
Pour pouvoir choisir objectivement son mode d’approvisionnement en azote, il faut prendre en compte deux paramètres importants :
-
une estimation annuelle de la consommation d’azote ;
-
le polymère transformé.
La grande difficulté pour un transformateur est de connaître les coûts induits par la décision de démarrer une production en injection assistée par gaz. Pour pouvoir répondre à cette question, il est indispensable d’évaluer, avec la plus grande précision, la consommation d’azote par pièce. Celle-ci peut se calculer de façon relativement simple, en déterminant les volumes des différentes cavités occupées par le gaz. Une fois le volume à la pression atmosphérique connu, il faut le convertir en volume à la pression de transformation. Déterminer par sa simple expérience le niveau de pression du gaz peut s’avérer délicat bien que, en règle générale, on connaisse les ordres de grandeur. Très grossièrement et pour les pièces communes, entre le remplissage partiel et le procédé avec masselotte, le rapport de pression est de l’ordre de 2 ; on retiendra environ 50 bar pour le remplissage partiel et 100 bar pour le procédé avec masselotte. Évidemment, lorsque l’on doit positionner plusieurs injecteurs ou transformer une matière plus technique, la solution la plus sage est de réaliser une étude rhéologique. Cette étude permettra de situer très rapidement le niveau de pression, les logiciels étant aujourd’hui à même de signaler certaines causes de défauts.
Plus faible sera la pression d’injection du gaz, plus faible sera la consommation d’azote...
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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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