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EnglishRÉSUMÉ
L’injection assistée par gaz est un procédé apparu fin des années 80. Le but premier de ce procédé était de réaliser des gains matières et éventuellement de temps de cycle. Très rapidement, de nombreuses difficultés sont apparues : contraintes juridiques, maîtrise des paramètres du procédé, technologie des injecteurs pour ne citer que les plus fréquentes. En parallèle, des travaux réalisés soit en bureau d’études, soit en laboratoire de recherche ont permis d’élargir le champ d’applications du procédé.
Aujourd’hui, de nouveaux procédés sont étudiés, l’injection assistée par eau, mais aussi les procédés d’injection microcellulaire, la bi-injection assistée par gaz ou agents gonflants permettent d’entrevoir de nouvelles possibilités et ainsi compenser les limites de l’injection assistée par gaz.
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Jean-Luc DREYER : Simplast Sarl, Barr (France)
INTRODUCTION
Les matières plastiques étant synthétisées à partir de pétrole et injectées à haute température et haute pression, le gaz utilisé est majoritairement de l’azote avec un taux résiduel d’oxygène inférieur à 1.5 %.
Les premières applications de l’injection assistée par gaz IAG n’avaient qu’un seul but, réaliser des économies de matière. Très rapidement, les applications de l’injection assistée par gaz se multiplièrent et aujourd’hui l’injection assistée par gaz peut être utilisée pour :
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améliorer ou même remplacer la phase de maintien en pression et diminuer les retassures ;
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diminuer les temps de cycle en assurant un meilleur contact polymère-outillage ;
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augmenter de la rigidité en créant un effet tube ;
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réduire les coûts de production en réduisant la force de fermeture
Cette technique de transformation peut être mise en œuvre par différents procédés présentant évidemment des avantages et des inconvénients. Afin de faciliter la compréhension des phénomènes, nous portons toute notre attention sur le procédé de remplissage partiel car il permet de cumuler tous les avantages de l’injection assistée par gaz :
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diminution du poids de la pièce ;
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diminution du temps de cycle car on injecte moins de matière ;
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diminution de la force de fermeture pour la même raison ;
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diminution des retassures, le gaz pouvant être guidé dans les zones critiques ;
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augmentation de la rigidité à moment quadratique équivalent ;
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amélioration de l’aspect.
L’injection assistée par gaz est un procédé où toute étape doit être optimisée, de la conception de la pièce au choix de la matière et de l’optimisation de l’outillage jusqu’au choix de la presse à injecter. Il suffit d’un seul paramètre négligé pour risquer une production aléatoire, voire de mauvaise qualité. Le choix de la matière est primordial, surtout pour les polymères cristallins et chargés. La grande majorité des fournisseurs de résines ont développé pour les polyamides, polypropylènes et autres polybutylène téréphtalate des grades spécifiques adaptés à l’injection assistée par gaz. Choisir un grade inadapté pour une pièce technique optimisée conduit souvent à une impasse, les défauts d’aspect ayant une telle influence que la totalité du projet peut être remise en cause. Ce procédé trouve aujourd’hui une seconde jeunesse après un démarrage très rapide suivi par une longue période de désillusions.
Le procédé se démocratise et l’on trouve des applications dans des domaines aussi variés que le jouet, l’électroménager, le médical, le bricolage et l’ameublement. Il y a encore 15 ans, on considérait que le procédé était « réservé » à l’automobile et aux façades de téléviseurs. Cette récente évolution est due à la créativité dont ont fait preuve les designers et bureaux d’études. Leur but n’est pas de gagner de la matière ou de renforcer la pièce par une nervure creuse, mais d’améliorer la phase de compactage ou de supprimer un mouvement dans le moule.
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 2006 par Jean-Luc DREYER
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6. Défauts observés lors de la mise en œuvre. Solutions
Le procédé d’injection assistée par gaz présente, on l’a vu bien des avantages mais aussi des inconvénients qui peuvent avoir des conséquences dramatiques pour la pièce et donc pour le transformateur. En effet, s’engager à produire une pièce avec ce procédé et devoir ensuite proposer au client une solution alternative pour des raisons de non-résolution de problèmes techniques peut s’avérer commercialement pénalisant pour le futur.
Une liste non exhaustive de défauts que l’on peut observer lors de la mise en œuvre de ce procédé avec une proposition de solution ou de remède est donnée dans ce paragraphe.
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Perforation du front matière
La perforation du front matière provient d’une insuffisance d’injection matière. Pour y remédier, il suffit d’augmenter sensiblement la quantité de polymère injectée jusqu’à obtenir un procédé stable. En phase de mise au point, il est préférable de commencer par supprimer la phase de compactage tout en injectant le gaz. Dans un premier temps, la bulle ne va occuper que le volume occupé par la matière injectée lors du maintien. Ensuite, pour voir grandir la bulle, il suffit de diminuer la quantité de matière injectée en phase d’injection dynamique.
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Variation de la masse de la pièce
Surveiller la masse de la pièce permet de réaliser un diagnostic en continu du système d’injection. Observer des variations de masse de la pièce sans qu’aucun paramètre process ne soit modifié permet immédiatement de conclure qu’une vérification de la presse à injecter s’impose. Dans le cas d’une buse à obturateur, il est probable que la buse ne soit plus étanche. Dans le cas d’une buse classique, le problème peut être plus grave et provenir d’une usure locale du fourreau provoquant ainsi des reflux de matière vers l’arrière. Cela est bien entendu aussi vrai en injection classique mais avec peut être moins de conséquences.
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État de surface aléatoire
Une instabilité de la qualité de l’état de surface peut provenir d’un problème de pilotage de la presse comme du gaz. Néanmoins, le premier point à vérifier est la répétabilité de la durée de l’injection dynamique. Un écart de plus d’un dixième de seconde provoque des défauts d’aspect en surface de pièce.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AVERY (J.) - Gas assist injection molding, principles and applications - . Hanser (2001).
-
(2) - BATTENFELD - Technique d’injection des années 1990 - (1990).
-
(3) - KLÖECKNER FERROMATIK - Système Airpress - .
-
(4) - HYDAC – BEFA - Système d’injection et de récupération d’azote - .
-
(5) - Du PONT de NEMOURS - Moulage avec injection de gaz des polymères techniques de Du Pont de Nemours. - Rapport technique TRG 3060.
-
(6) - ECKARDT (H.) - Pression interne de gaz en continu pour injection - . Meinerzhagen, Plast Europe, juin 1993.
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Moules pour l’injection des thermoplastiques – Généralités et périphériques
-
Moules pour l’injection des thermoplastiques – Conception et réalisation
-
Thermique de l’injection des thermoplastiques. Fondements
-
Thermique de l’injection des thermoplastiques. Optimisation
ANNEXES
Ce n’est qu’en 2010 que la situation juridique a trouvé un épilogue, les joutes juridiques qui avaient perturbé le développement du procédé d’injection assistée par gaz cessèrent le jour où le brevet relatif aux masselottes tomba dans le domaine public. Mais le mal était fait, beaucoup de transformateurs s’étaient découragés devant toutes ces difficultés.
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