Bibliographie & annexes
Présentation
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)
-
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 ;
-
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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Moules et machines1. Principe du rotomoulage
1.1 Description générale du procédé
De manière générale, le procédé peut être décrit comme suit : on fait tourner un moule, chargé avec le matériau thermoplastique sous forme de poudre, sur deux axes perpendiculaires, à une vitesse faible de rotation (1 à 40 tr/min). Le moule (de taille, de forme, d’épaisseur et de matériau variables) en rotation est placé dans un four piloté en température. La chaleur est transférée par conduction depuis la paroi du moule vers le mélange « matériau fondu/poudre/air ». Pendant que le moule tourne, la première couche fondue du polymère se forme sur la paroi du moule sous l’effet de la tension de surface, du cisaillement entre les couches de poudre et de la pesanteur. Le bilan de ces trois forces est toujours en faveur du plaquage du polymère (densité faible) sur la paroi du moule. Le polymère fondu reste toujours sur la paroi au cours du procédé. Après la formation de la première couche de polymère, la deuxième couche se forme sur cette première couche fondue chaude. Ce processus continue jusqu’à la consommation de la totalité de la poudre de polymère pour obtenir une pièce avec la distribution d’épaisseur souhaitée.
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...
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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).
-
(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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