Comment se forment les produits en plastique ?

Découvrez les méthodes de base du traitement des matériaux thermoplastiques et thermodurcissables :

Les plastiques sont omniprésents, apparaissant dans les technologies les plus pointues comme dans les objets les plus banals. Ces polymères, molécules en forme de chaîne, sont si largement utilisés que leur absence se ferait sentir instantanément et profondément. Les plastiques peuvent être divisés en deux groupes : 1) les thermoplastiques, qui une fois formés, peuvent être chauffés et reformés à plusieurs reprises, et 2) les thermodurcissables, qui ne peuvent pas être refondus une fois formés. Voici les principales méthodes de traitement de ces deux groupes de plastiques :

Moulage par injection

C'est la principale méthode de formation des thermoplastiques. Dans le moulage par injection, la matière plastique est chargée dans une trémie et passe dans une unité d'injection chauffée. Une vis à mouvement alternatif déplace le plastique le long de cette longue chambre de chauffage, où le matériau est fondu à l'état fluide. Lorsque le plastique ramolli atteint la fin de cette chambre, il est forcé à haute pression à travers une buse et dans un moule froid. Le plastique est contenu dans ce moule, dont les moitiés sont maintenues fermées par des pinces, jusqu'à ce qu'il durcisse. Dès que le matériau se solidifie, le moule s'ouvre et la presse éjecte le plastique formé.

Des versions modifiées de cette technique sont parfois utilisées pour traiter les matériaux thermodurcissables. Mais des problèmes peuvent survenir car le plastique thermodurcissable ramolli peut finir par durcir alors qu'il est encore dans la chambre de chauffe. Pour résoudre ce problème, le moulage par jet, le moulage offset et le moulage par machine à vis liquéfient le plastique thermodurcissable juste au moment où il passe à travers la buse d'injection dans le moule.

Soufflage

Cette méthode est utilisée pour former des objets creux à partir de matériaux thermoplastiques. Dans le moulage par soufflage, un tube fondu de matériau thermoplastique est formé, puis de l'air comprimé est utilisé pour souffler le tube, forçant le matériau à prendre la forme de l'intérieur d'un moule de soufflage refroidi. Les techniques de soufflage les plus utilisées sont l'extrusion, l'injection et l'injection-étirage.

Dans le moulage par extrusion-soufflage, la matière plastique est forcée à travers une filière pour former le tube en plastique fondu, qui est soufflé par de l'air comprimé. Pendant ce temps, le moulage par injection-soufflage consiste à mouler par injection une préforme - qui ressemble à un tube à essai - puis à placer la préforme dans un moule de soufflage à remplir d'air comprimé. La troisième méthode, le moulage par injection-étirage-soufflage, incorpore l'élément d'étirement avant le soufflage.

Thermoformage

Le processus de thermoformage des feuilles de plastique a progressé rapidement ces dernières années. Cette méthode consiste à chauffer une feuille thermoplastique jusqu'à un état plastique conforme, puis à utiliser de l'air et/ou des aides mécaniques pour la rendre conforme aux contours d'un moule.

La pression atmosphérique peut aller de presque zéro à plusieurs centaines de psi. Jusqu'à environ 14 psi de pression atmosphérique, la pression nécessaire est obtenue en libérant l'espace entre la feuille et le moule afin de profiter de cette pression atmosphérique. C'est ce qu'on appelle le formage sous vide, un type de thermoformage qui reproduira de manière satisfaisante la configuration du moule dans la plupart des applications de formage.

Moulage par compression

C'est la méthode la plus largement utilisée pour traiter les matériaux thermodurcissables. Il n'est normalement pas utilisé pour former des thermoplastiques. Le moulage par compression consiste à appliquer de la chaleur et de la pression sur un matériau dans un moule afin qu'il soit pressé dans une forme particulière.

Dans ce processus, la poudre de moulage plastique, mélangée à des charges pour améliorer les propriétés du produit final, est placée directement dans une cavité de moule ouverte. Le moule est ensuite fermé, appliquant de la chaleur et de la pression sur le plastique et le forçant à s'écouler à travers le moule. Pendant que le moule chauffé est fermé, le plastique thermodurcissable change chimiquement et prend définitivement la forme du moule. Les trois variables de moulage par compression - pression, température et temps de fermeture du moule - diffèrent selon la conception du produit et le matériau formé.

Moulage par transfert

Comme le moulage par compression, cette méthode est utilisée pour former des matériaux thermodurcissables et implique le durcissement permanent du plastique dans un moule sous chaleur et pression. Contrairement au moulage par compression, cependant, le moulage par transfert comprend le chauffage du plastique à un état fluide avant qu'il n'atteigne le moule et le forcer dans un moule fermé à l'aide d'un piston à commande hydraulique.

Le moulage par transfert a été conçu pour mouler des objets complexes avec de petits trous profonds ou de nombreux inserts métalliques. Alors que le moulage par compression repose sur un composé de moulage sec qui peut perturber le placement des inserts métalliques et des broches qui forment les trous, la matière plastique dans le moulage par transfert est liquéfiée afin qu'elle puisse s'écouler autour de ces pièces métalliques sans perturber leur position.

Moulage par injection de réaction

Cette technique de traitement est relativement nouvelle mais a rapidement été acceptée. Dans le moulage par injection de réaction (RIM), deux composants liquides - les polyols et les isocyanates - sont mélangés dans une chambre à des températures relativement basses (75 degrés -140 degrés F) avant d'être injectés dans un moule fermé, où une réaction exothermique a lieu . En raison de cette réaction, ce processus consomme beaucoup moins d'énergie que tout autre système de moulage par injection.

Le RIM renforcé (R-RIM) consiste à ajouter un matériau tel que de la fibre de verre hachée ou broyée au polyuréthane pour améliorer la rigidité et le module et ainsi élargir les applications.

Extrusion

Cette méthode peut former des matériaux thermoplastiques en feuilles continues, films, tubes, tiges, profilés et filaments. De plus, ce processus est utilisé pour transformer les thermoplastiques en revêtements pour fils, câbles et cordons.

Dans le moulage par extrusion, la matière plastique sèche est d'abord placée dans une trémie qui alimente une longue chambre de chauffage. La matière plastique est poussée à travers cette chambre par une vis à rotation continue. En atteignant la fin de la chambre, le matériau fondu est expulsé à travers une minuscule ouverture ou filière, qui porte la forme requise dans le produit final. Au fur et à mesure que l'extrusion de plastique sort de la filière, elle est placée sur un tapis roulant où elle est refroidie, le plus souvent par des soufflantes ou par immersion dans l'eau.