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EnglishRÉSUMÉ
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 :
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la compréhension du procédé et celui du changement d’état du matériau pendant le procédé ;
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la surveillance et le contrôle du procédé ;
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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 ;
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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.
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2004 par Abbas TCHARKHTCHI
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5. Granulométrie de la poudre
5.1 Micronisation
5.1.1 Procédé de micronisation
Comme nous l’avons déjà mentionné au paragraphe 3.3, la granulométrie de la poudre est un paramètre ayant un rôle très important dans la mise en œuvre.
La micronisation permet d’obtenir une poudre de polymère à partir de granulés. Ces granulés sont déversés dans un réservoir et passent à travers des tamis vibrants de différentes tailles. Une fois tamisés, les grains sont aspirés dans le système de micronisation proprement dit (figure 14).
Les grains y sont pulvérisés en passant entre deux plateaux tournant à grande vitesse et comportant des stries aiguisées favorisant ainsi l’éclatement du granulé. L’écartement des deux plateaux est ajusté en fonction de la taille de poudre désirée.
Une fois pulvérisés, les particules de poudre sont transportées dans un tuyau d’aspiration qui reconduit la poudre de polymère dans les tamis vibrants.
Ces tamis vont permettre alors de trier les différents grains et les plus gros subiront un nouveau cycle jusqu’à obtenir la taille voulue. Les autres seront récupérés et prêts pour être rotomoulés.
Lors de la pulvérisation, on observe, pour certains polymères, un échauffement important du matériau provoquant une dégradation de la qualité de la poudre finale (mauvaises tailles et formes de grains, propriétés du matériau altérées…).
Pour pallier ce problème, il est possible d’utiliser un réfrigérant (azote liquide), qui fragilise les granulés et facilite ainsi leur pulvérisation.
Une...
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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).
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(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
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Rotoplas
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