Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Pierre ROY : Ingénieur Technologie des polymères et des composites de l’École des mines de Douai - Ancien directeur technique de la société VYGON - Directeur technique et qualité de la société OPTIS
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Lire l’articleINTRODUCTION
Il est admis communément que la microplasturgie désigne les pièces plastiques obtenues par transformation traditionnelle mais dont la masse n’excède pas 1 g dans le cas de pièces injectées ou dont la section est de l’ordre de 1 mm2 dans le cas des profilés d’extrusion et dont le volume est situé autour de 1 mL pour les flacons obtenus par injection ou par extrusion-soufflage.
Ces pièces sont utilisées dans de nombreux domaines industriels qui vont de la cosmétique (corps de pompes de vaporisateurs), la pharmacie (unidoses de médicaments), le médical (cathéters, sondes à ballonnet), à l’électronique, les télécommunications (connecteurs, pièces de téléphones portables, fibres optiques) et l’horlogerie (engrenages).
Elles ont pour dénominateur commun une précision dimensionnelle de l’ordre de quelques micromètres, d’où le terme de « microplasturgie ».
Leur développement ne cesse de s’accélérer en raison de l’arrivée sur ces marchés des « microsystèmes », dispositifs comprenant plusieurs fonctions méca-niques, électroniques, optiques intégrées et utilisant à plein une des fonctions principales permises par les matières plastiques, l’intégration de fonctions.
Cette tendance du marché repousse toujours plus loin les limites de la transformation des matières plastiques et l’objet de cet article est de rappeler les règles de base et les limites actuelles des procédés traditionnels, de proposer des approches et d’ouvrir sur les nouveaux moyens en cours de développement qui seront mis à la disposition des industriels dans les prochaines années.
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Extrusion : conception de la ligne3. Unités de plastification : limites et remèdes
3.1 Introduction
Nous allons ici décrire comment adapter un ensemble vis-fourreau, appelé unité de plastification, aux exigences de la microplasturgie.
Le rôle de l’unité de plastification, composée d’une vis d’Archimède de géométrie évolutive dans un fourreau, est triple :
-
permettre l’alimentation et le transport du polymère à l’état solide ;
-
amener le polymère à l’état fondu dans la zone de fusion ou plastification ;
-
forcer le polymère à travers l’outillage dans la zone de pompage.
3.2 Conception de la zone d’alimentation
Une approche de dimensionnement des vis d’extrusion ou d’injection pourrait être de réduire de façon homothétique l’ensemble de façon à être en rapport avec le volume ou le débit de matière mis en œuvre.
Cette approche se heurtera très rapidement au principal problème rencontré au niveau de la zone d’alimentation, la taille des granulés (a priori déterminée et invariable, sauf pour la poudre, rarement utilisée). En effet, une vis de diamètre 15 mm par exemple qui a un noyau de 7 mm a donc une hauteur de filet de 3,5 mm et un pas de 15 mm et contiendra donc une seule couche de quatre granulés de large (pour des granulés de l’ordre de 3 à 4 mm de dimension maximale et relativement sphériques ce qui est rarement le cas).
De plus, la très faible profondeur relative de la section d’alimentation peut provoquer une fusion précoce du polymère, avec pour conséquence un mauvais remplissage de la zone de pompage et une fluctuation de débit par manque de convoyage solide. Une longueur d’environ 8 D de cette zone convient généralement.
La solution la plus couramment adoptée consiste donc à diminuer le diamètre du noyau afin d’obtenir une profondeur de filet légèrement supérieure à la taille du granulé, ce qui permet d’obtenir des débits réguliers.
Au-delà, il est toujours possible de regranuler la matière pour obtenir des granulés plus petits ou plus réguliers, solution parfois employée par les fabricants de microtubes.
Une autre solution à ce problème d’alimentation...
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Unités de plastification : limites et remèdes
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AGASSANT (J.-F.) et al - Polymer Processing (La mise en forme des matières plastiques). - Carl Hanser Verlag, 475 p. (1991).
-
(2) - MICHAELI (W.) - Extrusion dies for plastics and rubber : design and engineering computations. - Carl Hanser Verlag, 340 p. (1992).
-
(3) - REES (H.) - Mold engineering. - Carl Hanser Verlag, 621 p. (1995).
-
(4) - SFIP (Société Française des ingénieurs des plastiques) - Dernières évolutions en microplasturgie. - SFIP Le Diamant (1998).
-
(5) - ALVAREZ (T.R.), GUTIERREZ (J.), RUSSELBURG (M.) - High speed injection of thin-wall polycarbonate tubes (Injection haute vitesse de tubes en polycarbonate à parois fines). - Medical Plastics and biomaterials, SPE technical paper, Canon communications LLC, USA, p. 42-44, juil.-août 1997.
-
(6) - BEEVERS (A.) - Micro...
1 À lire également dans nos bases
AGASSANT (J.-F.) - VINCENT (M.) - Modélisation de l'injection – Remplissage des moules. - [AM 3 695] Traité Plastiques et Composites (2000).
AGASSANT (J.-F.) - VINCENT (M.) - Modélisation de l'injection – Compactage et contraintes résiduelles. - [AM 3 696] Traité Plastiques et Composites (2001).
BELLET (M.) - MONASSE (B.) - AGASSANT (J.-F.) - Simulation numérique des procédés de soufflage. - [AM 3 705] Traité Plastiques et Composites (2002).
CARROT (C.) - GUILLET (J.) - Viscoélasticité linéaire des polymères fondus. - [AM 3 620] Traité Plastiques et Composites (1999).
CARROT (C.) - GUILLET (J.) - Viscoélasticité non linéaire des polymères fondus. - [AM 3 630] Traité Plastiques et Composites (2000).
CHATAIN (M.) - DOBRACZYNSKI (A.) - Injection des thermoplastiques : les moules. - [A 3 680] Traité Plastiques et Composites (1995).
JAMMET (J.-C.) - Thermoformage. - [AM 3 660] Traité Plastiques et Composites (1998).
MOUSSEAU (P.) - SARDA (A.) - DETERRE (R.) - Thermique de l'injection des thermoplastiques. Fondements. - [AM 3 684] Traité Plastiques et Composites (2005).
MOUSSEAU (P.) - SARDA (A.) - DETERRE (R.) - Thermique de l'injection des thermoplastiques. Optimisation. - [AM 3 685]...
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