Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le rotomoulage est un procédé relativement simple qui permet la fabrication de pièces complexes. Resté longtemps marginal, ce procédé a connu un nouvel essor grâce au développement de nouveaux polymères, et à l'amélioration des contrôles du procédé. Cet article décrit le principe du procédé, les équipements utilisés et les différentes étapes du cycle de fabrication. Il s'attache ensuite à l'analyse des pièces ainsi produites, et dresse une comparaison avec d'autres procédés de fabrication.
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Abbas TCHARKHTCHI : Président de la commission technique et scientifique de l’AFR (Association française de rotomoulage) - Maître de Conférences à l’ENSAM (École nationale des arts et métiers)
INTRODUCTION
le rotomoulage est un procédé de transformation des matières plastiques utilisé pour réaliser des pièces creuses de petites ou grandes dimensions ou encore des pièces à double paroi à . Le principe du rotomoulage est relativement simple ; ce procédé permet cependant la fabrication de pièces complexes. Ces deux avantages sont la clé de son succès.
Le premier brevet décrivant une machine qui ressemble beaucoup aux équipements actuels de rotomoulage a été déposé en 1935. L’introduction des plastisols (PVC) en 1941 par la société Union Carbide a permis les premiers développements du rotomoulage. L’utilisation industrielle du polyéthylène dans les années 1950 et sa disponibilité sous forme micronisée vers 1960 apporteront à l’industrie le matériau idéal pour ce procédé.
Cependant, le procédé est resté longtemps marginal. En effet, il était considéré comme lent (donc réservé aux petites séries) et comme restrictif dans le choix des polymères utilisables (essentiellement polyéthylène). Cependant, depuis vingt ans, des progrès dans la synthèse des nouveaux polymères ainsi que dans les moyens de contrôle du procédé, ont permis de revoir ce jugement. Ainsi les récents développements ont conduit les concepteurs à considérer cette technologie comme une alternative à l’extrusion-soufflage. Grâce au rotomoulage, il est possible de fabriquer des produits tels que jouets, ballons, poupées, mannequins pour magasins de vêtements, bacs, cuves, bateaux, containers pour récupérations des déchets ménagers (tri sélectif), éléments d’équipements automobiles ou agricoles, etc.
Pendant la décennie passée, un certain nombre d’améliorations significatives ont été apportées à cette technique, et à l’heure actuelle des nouveaux types de machines, de moules, et de matériaux deviennent disponibles pour pouvoir fabriquer différentes pièces techniques comme par exemple des pièces en polymères renforcés (chargés) ou des pièces multicouches (polymère/polymère ; polymère/mousse/polymère) par rotomoulage ( à ).
Des secteurs importants du marché s’ouvrent aux produits rotomoulés, car l’industrie du rotomoulage peut fournir des pièces de haute qualité, à rendement élevé et à des prix concurrentiels. C’est pourquoi le rotomoulage peut maintenant prendre sa place légitime à côté des autres procédés, tels que l’extrusion-soufflage, le thermoformage, et le moulage par injection.
La quantité de matière transformée par rotomoulage (à l’échelle mondiale) est évaluée à 100 000 tonnes en 1996 et plus de 160 000 tonnes en l’an 2000. La croissance est de 10 à 12 % par an.
Ce procédé a connu un essor beaucoup plus rapide aux États-Unis que dans le reste du monde. Il y a aujourd’hui environ 1 000 entreprises de rotomoulage dans le monde dont 400 aux États-Unis et 260 en Europe.
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- Version courante de août 2020 par Abbas TCHARKHTCHI
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Moules et machines1. Principe du rotomoulage
1.1 Description générale du procédé
D’une façon générale, le procédé peut être décrit comme suit : on fait tourner un moule, chargé avec le matériau thermoplastique, dans plusieurs directions de l’espace, à une vitesse faible de rotation (2 à 40 tr/min). Le moule (de taille, de forme, d’épaisseur et de matériau variables) en rotation est placé dans un four piloté par un programme de température donné. La chaleur est transférée par conduction depuis la paroi du moule vers le mélange « poudre /matériau fondu / air ». Pendant que le moule tourne, la poudre se déplace et tombe sous l’effet de la pesanteur et son mouvement est influencé par des facteurs tels que le frottement du matériau avec la paroi du moule et les dimensions des particules de poudre.
Dans un cycle de rotomoulage, la température du moule augmente de la température ambiante jusqu’à la température maximale demandée. Le chauffage du polymère est réalisé par conduction directe entre la surface interne du moule et le système poudre / air qui est en contact avec la surface. Pendant que la température (à la surface interne du moule) augmente et atteint une température proche de la température de fusion du polymère, les particules de poudre deviennent visqueuses et adhèrent sur la surface du moule.
La figure 1 montre le mécanisme de la fusion d’une particule de poudre et son adhésion sur la surface interne du moule. Le chauffage et la rotation continuant, les particules de poudre tombent dans la partie basse du moule, fondent progressivement et s’étalent sur la paroi interne (figure 1 a). L’étalement, assuré par le poids du matériau fondu, est limité par la tension superficielle. Sur la partie verticale, la force de cisaillement induite par le poids ainsi que la tension superficielle assurent l’adhésion entre le polymère fondu et la paroi (figure 1 b). Sur la partie supérieure du moule, la tension superficielle empêche le décollement du matériau fondu de la paroi (figure 1 c). À la fin de cette étape, quand la poudre a complètement fondu et que le matériau est réparti de façon homogène, le moule est transporté dans une chambre de refroidissement.
Le...
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Principe du rotomoulage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CRAWFORD (R.J.) - Rotational moulding of plastic. - Research Studies Press Ltd., J. Willey & Sons Inc., Second edition, chap. 1, 3 and 9 (1996).
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(2) - ARAMAZOTTI (D.) - Rotational moulding. - Plastics Products Design Handbook, ed. MILLER (E.), Marcel Dekker, New York (1983).
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(3) - ZONSZAIN (I.) - Rotomoulage peu connu mais performant. - Plastiques modernes et élastomères, vol. 50, no 9 (1998).
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(4) - CRAWFORD (R.J.), GIBSON (S.) - Rotational molding the basics for designers. - Rotation, p. 36-45, juil.-août 2000.
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(5) - OLIVEIRA (M.J.), CRAMEZ (M.C.) - Rotational molding of polyolefins : Processing, morphology, and properties. - J. Macromol. Sci., Phys., vol. 40, nos 3-4, p. 457-471 (2001).
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(6) - IWAKURA (K.), OHTA (Y.), CHEN (C.H.), WHITE (J.L.) - Experimental investigation of rotational molding...
1 À lire également dans nos bases
NIVON (M.) - Sécurité dans la transformation des plastiques. - [AM 3 748] Traité Plastiques et Composites (2001).
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RotoCure 2000 System Manager© : http://www.ferryindustries.com
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ANTEC (SPE Annual Technical Conference) http://www.4spe.org
ARMI Annual Meetings http://www.rotomolding.org
ARMO (Alliance of Rotational Moulding Organisations) conference http://www.bpf.co.uk
ROTOPLAS'...
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