Présentation
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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4. Spécificités de conception – contraintes
L’injection assistée par gaz est un procédé d’injection parmi d’autres et doit être envisagée pour répondre d’abord à un besoin technique. Mais la conception d’une pièce devant être produite par ce procédé impose de respecter certaines règles et demande de prendre certaines précautions. Afin de simplifier, on peut distinguer deux grandes familles géométriques de pièces.
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les grandes pièces planes avec nervures ;
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les pièces tubulaires.
4.1 Grandes pièces planes
Le but en injection assistée par gaz pour ce type de pièces est d’augmenter la rigidité de la pièce. Les gains matière et en temps de cycle sont souvent négligeables. Néanmoins, rigidifier la pièce avec des sections tubulaires peut permettre une réduction sensible de l’épaisseur générale et ainsi économiser quelques grammes de matière. Il faut toujours avoir à l’esprit que le gaz va faciliter le remplissage en apportant un niveau de pression correct jusqu’au dernier point rempli par la matière.
L’exemple classique est la table de jardin (figure 35) ; injecter cette pièce demande une très importante force de fermeture et injecter du gaz quelques instants avant la commutation en pression permet de limiter cette force de fermeture.
Entre un cadre de toit ouvrant en injection classique et un modèle réalisé en injection assistée par gaz, la force de fermeture passe de 1700 t à 1150 t soit un gain de plus de 30 %.
Injecter du gaz dans ce type de pièce permet parfois de pallier un manque de compactage et ainsi supprimer des défauts tels que retassures et/ou déformations.
Un autre exemple type de cette application est la façade de téléviseur où l’azote sous pression circule dans des canaux sur le pourtour de la pièce permettant un compactage correct au droit des différentes nervures et fûts de fixation.
Le dimensionnement des veines gaz est essentiellement fonction de polymère injecté. Quelle que soit la section de passage, il subsiste à cœur une gaine fluide que le gaz peut repousser. À partir du moment où le gaz est présent, on peut avoir la certitude que le compactage de la zone est optimal.
Quelques exemples de veine gaz sont donnés sur la figure 36....
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Spécificités de conception – contraintes
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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