Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Le rotomoulage permet la fabrication de pièces complexes. Longtemps marginal, ce procédé a connu un essor grâce au développement de nouveaux polymères et de machines performantes, et à l'amélioration des contrôles du procédé. Cet article décrit le principe du procédé, les différentes étapes du cycle de fabrication et les équipements utilisés. Il présente les phénomènes physiques liés au changement d'état et à l'évolution de la rhéologie des systèmes non réactifs et réactifs, les principes de la modélisation et des résultats de simulation. Il s'attache à l'analyse des pièces ainsi produites, dresse une comparaison avec d'autres procédés de fabrication, et présente les avantages et les limites de ce procédé.
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Rotational molding allows the manufacture of complex parts. Remained marginal for a long time, this process has experienced a boom thanks to the development of new polymers, powerful machines and the improvement of process controls. This article describes the principle of the process, the different stages of the manufacturing cycle and the equipment used. It presents the physical phenomena linked to the change of state and to the evolution of the rheology of non-reactive and reactive systems. The modelling principles are then presented and illustrated by several examples. It focuses on the analysis of the produced parts, and makes a comparison with other manufacturing processes and presents the advantages and limits of this process.
Auteur(s)
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Abbas TCHARKHTCHI : Professeur des universités - Président de la commission technique et scientifique de l’Association Francophone de Rotomoulage (AFR) - Arts et Métiers ParisTech (ENSAM), Paris, France
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. Le principe du rotomoulage est relativement simple mais ce procédé est capable de fabriquer des 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 ont apporté à l’industrie le matériau idéal pour ce procédé.
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 le polyéthylène). Cependant, des progrès dans la synthèse des nouveaux polymères, ainsi que dans les moyens de contrôle du procédé, ont permis de revoir ce jugement. C'est pourquoi les récents développements ont conduit les concepteurs à considérer cette technologie comme une alternative à l’extrusion-soufflage.
Si les éléments essentiels du rotomoulage et le principe de base n’ont pas changé depuis les années 1950, des progrès significatifs ont été obtenus depuis dans les domaines suivants :
-
la compréhension du procédé et celui du changement d’état du matériau pendant le procédé ;
-
la surveillance et le contrôle du procédé ;
-
la qualité de construction de la machine ;
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la performance du transfert de chaleur ;
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les modes de chauffage et de refroidissement ;
-
la qualité du moule ;
-
les nouveaux matériaux.
À l'heure actuelle, de nouveaux types de machines (automatisées), de moules (avec le système de chauffage direct), et de matériaux deviennent disponibles et permettent de fabriquer différentes pièces techniques comme par exemple des pièces en polymères renforcés (chargés) ou des pièces multicouches (polymère/polymère, polymère/mousse/polymère) avec des polymères de différentes familles.
De plus, la technique de rotomoulage réactif permet l’utilisation des polymères thermodurcissables (polyuréthanes ou polyépoxy) pour la fabrication des pièces de haute performance.
Des secteurs importants du marché s’ouvrent aux produits rotomoulés, car le procédé peut fournir des pièces de haute qualité, à rendement élevé et à des prix concurrentiels. C’est pourquoi le rotomoulage peut désormais prendre sa place légitime à côté des autres procédés, tels que l’extrusion-soufflage, le thermoformage et le moulage par injection.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
thermoplastic polymer | rheology | manufacturing process | process control
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2004 par Abbas TCHARKHTCHI
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Granulométrie de la poudre4. Analyse d’un cycle de rotomoulage
4.1 Différentes étapes d’un cycle de rotomoulage
La température de consigne du four est assez différente de celle régnant à l’intérieur du moule. La température du moule et celle du polymère sont très dépendantes de celle du four, mais elles dépendent également d’autres facteurs tels que :
-
la quantité et la nature du polymère ;
-
le rapport surface/volume du moule ;
-
la matière du moule et son épaisseur.
La température de l’air à l’intérieur du moule donne une idée assez précise des changements d’état du polymère, en particulier quand il commence à fondre, lorsque la fusion (plastification) est terminée, et quand il commence à cristalliser.
Les mesures de températures au cours de la mise en œuvre ont été réalisées à l'aide d'un système embarqué d'acquisition, DATAPACK. Ce système utilise des thermocouples de type K et permet de réaliser jusqu'à dix mesures simultanément. Ainsi plusieurs thermocouples peuvent être positionnés afin de mesurer la température du four, la température de la surface externe et interne du moule, la température de la poudre, ou du mélange réactionnel mais également la température de l'air interne du moule.
La figure 11 montre la variation de la température du four et de l’intérieur du moule.
Au début, le moule et le polymère sont froids (à la température de l’environnement) et la poudre bouge librement. La chaleur passe donc directement à travers le moule pour chauffer l’air intérieur et la poudre de polymère. Aussi longtemps que le polymère ne fond pas, la température intérieure augmente à vitesse quasi constante. Cette vitesse de montée en température dépend de la chaleur échangée et de la capacité calorifique du polymère.
Au point A (figure 11), proche du point de fusion (état caoutchoutique/liquide), la première couche fondue de polymère adhère au moule. La vitesse de montée en température diminue. Pour les polymères semi-cristallins, cette diminution s’explique essentiellement par l’absorption d’énergie due à la chaleur latente de fusion. Pour les polymères thermoplastiques amorphes, le changement...
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Analyse d’un cycle de 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).
-
(2) - ARAMAZOTTI (D.) - Rotational moulding. - Plastics Products Design Handbook, ed. MILLER (E.), Marcel Dekker, New York (1983).
-
(3) - 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).
-
(4) - TAN (S.B.), HORNSBY (P.R.), McAFEE (M.B.), KEARNS (M.P.), McCOURT (M.P.) - Internal Cooling in Rotational Molding. - A Review, Polymer Engineering and Science ; 51(9) : p. 1683-1692 (2011).
-
(5) - TCHARKHTCHI (A.), BRIOT (J.), CRAWFORD (R.J.), ROBERT (A.), KEARNS (M.) - Rotomoulage du polyéthylène chargé mica. - Matériaux et Techniques, nos 9-10, p. 37-43 (2001).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
RotoCure 2000 System Manager©
http://www.ferryindustries.com
HAUT DE PAGE
ANTEC (SPE Annual Technical Conference)
ARMI Annual Meetings
ARMO (Alliance of Rotational Moulding Organisations) conference
Rotoplas
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Ferry...
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