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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 :
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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 ;
-
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.
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- Version archivée 1 de janv. 2004 par Abbas TCHARKHTCHI
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Conditions du rotomoulage
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2. Moules et machines
2.1 Moules
Les moules de rotomoulage sont souvent réalisés en deux parties démontables. Après sa fermeture, le moule est complètement étanche. La figure 3 montre deux exemples de moules en deux parties. La matière utilisée pour la fabrication du moule possède une conductivité thermique très élevée afin de transmettre rapidement la chaleur au polymère à l’intérieur du moule et également d’évacuer rapidement la chaleur lors du refroidissement. Il existe quatre types de moules différents.
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Moules coulés en aluminium
Quelques avantages et inconvénients :
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avantages :
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il est possible de réaliser des formes complexes,
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la conductivité thermique de l’aluminium est élevée ce qui est favorable pour un transfert thermique rapide,
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la durée de vie de ce type de moule est élevée ;
-
-
inconvénients :
-
le coût de la réalisation de ce type de moule est élevé,
-
la durée nécessaire pour la production du premier moule est élevée,
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la réalisation de moules de très grandes dimensions est difficile,
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des porosités se forment dans les parois du moule lors de sa fabrication,
-
la résistance thermomécanique de l’aluminium est faible.
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Moules chaudronnés en tôle
Ils sont constitués de feuilles de métal relativement fines, mises en forme puis soudées les unes aux autres. Le moule est fini par polissage :
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avantages :
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la durée de production du premier moule est courte,
-
le prix du premier moule n’est pas élevé,
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la résistance thermomécanique de l’acier est élevée,
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la stabilité dimensionnelle du moule est bonne,
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la réalisation de moules de grandes dimensions est possible ;
-
-
inconvénients :
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il est difficile de fabriquer des moules de formes géométriques complexes,
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le moule est relativement lourd,
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l’état de surface interne du moule n’est pas très bon.
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-
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Moules obtenus par électroformage
Dans...
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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).
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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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...
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)
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