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RÉSUMÉ
La mise en œuvre du procédé d’injection par eau est rigoureusement identique à celle de l’injection assistée par gaz. Il existe bien des différences mais l’objectif reste le même, à savoir réaliser des corps creux. Les applications de l’injection assistée par eau sont pour l’instant plus réduites. Aujourd’hui, l’injection assistée par eau permet de compenser certaines lacunes de l’injection assistée par gaz, en particulier dans le domaine des échanges thermiques. Mais le procédé se démocratise et l’on trouve des applications dans des domaines aussi variés que le jouet, l’électroménager, le médical, le bricolage, l’ameublement et l’automobile.
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Jean-Luc DREYER : Simplast Sarl
INTRODUCTION
Le procédé d’injection assistée par eau (IAE) est paradoxalement plus ancien que l’injection assistée par gaz (IAG) Injection assistée par gaz. En effet, le premier brevet décrivant l’injection assistée par eau date de 1938 (figure 1).
La mise en œuvre du procédé est rigoureusement identique à celle de l’injection assistée par gaz. Il existe bien de sensibles différences mais l’objectif final reste le même, à savoir réaliser des corps creux.
Les applications de l’injection assistée par eau sont pour l’instant plus réduites et n’ont pour seul objectif que de diminuer le temps de cycle.
Contrairement à l’azote, l’eau est un fluide peu cher et à disposition immédiate.
Bien sûr, on retrouve tous les avantages de l’injection assistée par gaz :
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augmentation de la rigidité en créant un effet tube, jusqu’à 80 mm de diamètre ;
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diminution de la masse de la pièce ;
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diminution de la force de fermeture en cas de remplissage partiel ;
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diminution des retassures ;
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augmentation de la rigidité à moment quadratique équivalent.
Aujourd’hui, l’injection assistée par eau permet de compenser certaines lacunes de l’injection assistée par gaz, en particulier dans le domaine des échanges thermiques.
L’injection assistée par eau, plus encore que l’injection assistée par gaz, est un procédé où chaque étape doit être optimisée, de la conception de la pièce au choix de la matière, et de la sélection de l’outillage à celle de la presse à injecter. Il suffit d’un seul paramètre négligé pour risquer une production aléatoire, voire de mauvaise qualité. Les fournisseurs matière ont formulé des résines spécifiques qui permettent de retarder les phénomènes de cristallisation.
Le procédé se démocratise et l’on trouve des applications dans des domaines aussi variés que le jouet, l’électroménager, le médical, le bricolage, l’ameublement et l’automobile.
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Principes généraux des procédés
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1. Avantages de l’eau sur l’azote
Deux raisons justifient le remplacement de l’azote par l’eau pour l’injection : la première est purement économique, la seconde est plus technique.
1.1 Aspect économique
Contrairement à l’azote qui présente des propriétés d’échange thermique désastreuses, l’eau évacue très facilement les joules par conduction. On peut dès lors espérer une réduction de temps de cycle très conséquente. En pratique, sur certaines pièces, on a pu atteindre 50 % de réduction par rapport à l’injection assistée par gaz.
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Comparaison de la conductivité thermique de l’azote et de l’eau :
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azote :k = 37,4 × 10–3 W × m–1 × K–1
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eau :k = 616,2 × 10–3 W × m–1 × K–1
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Comparaison de la capacité thermique massique à pression constante de l’azote et de l’eau :
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azote :cp = 1,305 kJ × kg–1 × K–1
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eau :cp = 4,13 kJ × kg–1 × K–1
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1.2 Aspect technique
Assez rapidement, on a pu se rendre compte que pour les pièces de forte section, au-delà de 26 mm de diamètre, l’injection assistée par gaz ne permettait plus d’obtenir des réductions de temps de cycle intéressantes. Au-delà de ce diamètre, et tout à fait indépendamment des conditions d’injection, on observe à l’intérieur de la pièce un phénomène de coulure (figure 2). Pour remédier à ce problème, il est indispensable de changer de procédé.
Lorsque l’on injecte du gaz dans une pièce, il se réchauffe instantanément au contact du polymère fondu et il n’y a quasiment aucun effet de refroidissement depuis l’intérieur du corps creux. La seule façon...
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Avantages de l’eau sur l’azote
ANNEXES
Alors que la situation est compliquée en injection assistée par gaz, elle est simple en injection assistée par eau. En effet, l’Institut fûr Kunststoffverarbeitung (IKV) de Aachen (Allemagne) a travaillé sur ce procédé dès 1996 et a publié la totalité de ses travaux dans la revue Kunststoffe d’avril 1999. Cette publication empêche toute demande de brevets en Europe et permet la promotion du procédé plutôt que d’ériger des barrières protectionnistes. En fait, l’injection assistée par eau est bien plus ancienne que l’injection assistée par gaz ; l’IKV a retrouvé un brevet datant de 1938, brevet aujourd’hui dans le domaine public.
HOBSON (R.). – Method and apparatus for making hollow articles of plastic material. PS-US 2331688 (1938).
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Brevets procédés
Soulignons...
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