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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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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 ;
-
la performance du transfert de chaleur ;
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les modes de chauffage et de refroidissement ;
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la qualité du moule ;
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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.
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- Version archivée 1 de janv. 2004 par Abbas TCHARKHTCHI
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Analyse d’un cycle de rotomoulage
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3. Conditions du rotomoulage
3.1 Matériaux rotomoulables
En principe, tous les polymères peuvent être utilisés en rotomoulage. On peut utiliser également les polymères chargés, les mousses de polymères pour la fabrication des pièces mono- et multicouches . Cependant les conditions de rotomoulage doivent être adaptées à chaque type de polymère ce qui n’est pas toujours facile et réalisable. Actuellement, les polymères les plus utilisés sont des thermoplastiques.
Les polymères thermoplastiques sont des matériaux formés par des très grosses molécules. Leur poids moléculaire est très important (entre environ 30 kg/mole et plus de 1 000 kg/mole). Pour cette raison leur viscosité à l’état fondu est très élevée. Pour diminuer la viscosité afin d’augmenter la fluidité du polymère, il faut augmenter la température de mise en œuvre. Cependant nous sommes limités par le risque de dégradation, en particulier quand le temps de cycle du procédé est élevé. C’est le cas du rotomoulage. En conséquence nous sommes devant deux exigences contradictoires. D’une part, nous devons augmenter la température pour augmenter la fluidité du polymère et d’autre part nous ne devons pas augmenter trop la température pour éviter sa dégradation. À cause de cette contradiction, le rotomoulage de la majorité des polymères (masse moléculaire élevée et stabilité thermique faible) est difficile.
Les thermoplastiques sont classés en deux grandes catégories : les polymères...
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BIBLIOGRAPHIE
-
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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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(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).
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ANNEXES
RotoCure 2000 System Manager©
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Rotoplas
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
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