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Auteur(s)
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Michel CHEVALIER : Diplômé d’études supérieures techniques du Conservatoire national des arts et métiers - Ancien Chef du laboratoire Matières à mouler de la société La Bakélite
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les matières thermodurcissables sont des matières susceptibles d’être transformées en un produit essentiellement infusible et insoluble lorsqu’elles sont traitées par la chaleur ou par d’autres moyens tels que radiations, catalyseurs, etc.
Cet état est le résultat d’une réticulation aboutissant à la formation d’un réseau macromoléculaire tridimensionnel. La réticulation s’effectue pendant une opération de moulage.
Dans le cas des matières thermodurcissables, il est nécessaire d’appliquer une pression sur la matière pour d’une part remplir le moule, d’autre part éviter la formation de bulles dues à des dégagements gazeux, conduisant à des pièces poreuses. Suivant la nature, la composition ou la présentation des produits, le moulage doit être réalisé sous moyenne pression (3 à 15 MPa) ou sous haute pression (supérieure à 20 MPa). Dans cet article sont regroupées sous le vocable haute pression les deux gammes de pressions ci‐dessus.
Le moulage sous pression des matières thermodurcissables permet aussi bien la production d’objets en grande série que la production de produits semi-finis (panneaux stratifiés).
Trois techniques de moulage sont utilisables : compression, transfert et injection. Le moulage par compression des phénoplastes a été mis au point par Baekeland en 1909. Le moulage par transfert est apparu en 1926 et le moulage par injection en 1965.
Actuellement, le moulage par compression est plus généralement utilisé pour les pièces de grande surface ainsi que pour les pièces en composites renforcés par des fibres (par exemple de verre). Les fibres sont moins dégradées par cette technique.
Le moulage par transfert, qui était une étape intermédiaire de la mise au point du moulage par injection, ne représente qu’un faible volume.
Le moulage par injection est réservé à la production en grandes séries.
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Choix de la matière1. Généralités
Comme tous les plastiques, les matières thermodurcissables présentent sous certaines conditions (température, temps) la plasticité nécessaire à leur mise en forme.
L’état rigide permettant le démoulage est le résultat d’une réaction chimique irréversible. Les thermodurcissables peuvent donc être démoulés à chaud, contrairement aux thermoplastiques qui doivent être démoulés après refroidissement.
La viscosité η (ou son inverse : la fluidité) d’une masse de matière thermodurcissable soumise à une élévation de température évolue suivant deux processus antagonistes (figure 1). Au début, la viscosité décroît sous la simple action de la chaleur (phase plastique). À mesure que la température de la masse s’élève, la réaction chimique s’amorce et se développe, ce qui fait augmenter la viscosité.
Dans le cas du moulage des matières thermodurcissables, il est préférable de parler de fluidité plutôt que de viscosité.
Dans le cas des phénoplastes, par exemple, la diminution de fluidité devient sensible lorsque la température de la matière dépasse 120 oC.
Les matières plastiques, considérées comme non conductrices de la chaleur à cause de leur faible conductivité thermique, imposent des délais pour les échanges thermiques. Dans le cas des matières thermodurcissables, l’achèvement de la réaction chimique de réticulation nécessite également un certain temps. La notion de temps intervient donc dans l’évolution de la fluidité (figure 2).
Il ne faudrait pas en conclure que la durée de moulage des thermodurcissables est systématiquement plus élevée que celle des thermoplastiques. Ainsi, dans le cas du moulage par injection, suivant l’épaisseur des pièces et les conditions de moulage, la durée de réticulation des thermodurcissables peut être plus courte que le temps de refroidissement des thermoplastiques.
La fluidité varie également en fonction de la pression (figure 3).
Par ailleurs, la réaction de réticulation, aboutissant à la formation du réseau tridimensionnel, est généralement une polycondensation...
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