Rotomoulage
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2008-07-21T13:14:08Z
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/* Inserts de mise en forme */
{{ébauche|technique}}
Le '''rotomoulage''' est un procédé de mise en forme des [[matières plastiques]].
La matière première, le plastique sous forme de poudre ou le plastisol (PVC) sous forme liquide, est chargée dans un moule afin de reproduire la forme intérieure de ce moule dont le volume peut aller de 0,1 à 50 000 litres.
Les matières les plus utilisés sont le [[polyéthylène]] et le [[Chlorure de polyvinyle|PVC]] Plastisol, mais il est aussi possible de transformer du [[polypropylène]], du [[polycarbonate]], des [[polyamide]]s...
== Principe ==
Le process de transformation comporte quatre phases :
*le remplissage du moule ;
*la cuisson de la matière plastique ;
*le refroidissement de la matière plastique ;
*le démoulage.
=== Remplissage moule empreinte à coquilles ===
Le moule,composé de deux demi-coquilles ou plus (moule a forme complexe) en acier ou en aluminium, est rempli de matière plastique en poudre [[micronisée]], dont le poids correspond à celui de la pièce à obtenir. Le moule est ensuite fermé a l'aide de différents systèmes de verrouillage ( vis ecrou, sauterelles, etc..), et a été au préalable fixé sur un système mécanique appellé bras de rotation qui lui permettant de tourner simultanément autour de deux axes ortogonaux ;la machine porte le nom de rotomouleuse.
=== Cuisson de la matière en poudre ===
Une fois le moule fermé, il est mis en mouvement. Les vitesses de rotation étant faibles, l'effet de la [[force centrifuge]] est négligeable. L'ensemble moule et matière sont chauffés par apport de chaleur au moyen de rampe à gaz, de panneau [[infrarouge]] ou par convection forcée dans un four.
Le moule transmet les calories à la matière qui fond et se répartit uniformément à l'intérieur du moule.
=== Refroidissement ===
La solidification de la matière est obtenue en projetant sur le moule de l'air ambiant (ventilation)ou de l'air avec un brouillard d'eau (micropulverisation). Le refroidissement continue jusqu'à durcissement du thermoplastque. source mes 20 ans experience dans le domaine du rotomoulage thermoplastique
=== Démoulage ===
Lorsque la pièce obtenue, est suffisamment refroidie, on ouvre les raccords rapides, on soulève la partie mobile du moule et on extrait la pièce qui reproduit exactement l’architecture interne du moule. Pour les plastiques thermoplastiques, il est intéressant de retirer du moule la pièce encore chaude pour profiter de sa maléabilté (étant au dessus de la [[Température de transition vitreuse|Tg]])
== Utilisations ==
Le rotomoulage est une technique qui permet de faire la plupart des formes possibles simples ou complexe sans collage ni soudure :
*des corps creux complètement fermés ou ouverts ;
*des contenances de 0,8 à 175 200 l (limite théorique démontrée par le laboratoire Mines de Paris SUPALEX Matériaux);
*des épaisseurs de 0,5 à 120 mm ;
*des doubles parois, avec possibilité de remplissage par de la mousse ;
*des parois multicouches ;
*des inserts et des broches où l'on veut ;
*des assemblages et collage de pièces et/ou d’accessoires.
Cette technique trouve des applications dans de nombreux secteurs :
*jouets : ballons, poupées, voitures miniatures...
*réservoirs, citernes ;
*canoës, planches à voile ;
*carters.
*satellites
*ordinateurs
== Le Rotomoulage ==
- Le moulage de matières plastiques par rotation est une des façons de produire des pièces à base de polymères.
- Les pièces produites par ce procédé sont creuses.
- Le procédé permet de réaliser des formes complexes.
- La conception des pièces doit être pensée afin de convenir non seulement à l’usage final mais aussi au procédé de moulage.
- Le design des moules est très important afin de faciliter le moulage et le démoulage des pièces.
- A la conception du moule il faudra penser à tout ce qui pourra réduire les opérations de conformation de la pièce finale (la main d’œuvre ayant un cout non négligeable).
- Les domaines d’application du rotomoulage sont très nombreux : travaux publics, assainissement, automobile, jouets, nautisme, mobilier urbain, équipement industriel.
Les déformations liées aux formes complexes des pièces sont souvent difficiles à prévoir.
Le démoulage des pièces non libres dans les moules doit se faire rapidement afin que les contraintes mécaniques appliquées par les inserts ou autres formes de retenue ne viennent pas contrarier le retrait naturel de la pièce.
L'idéal serait que la pièce soit encore à 40-50° au moment du démoulage.
Certaines formes ou gabarits de conformation peuvent être utilisés pour canaliser le retrait et maintenir des dimentions requises lors de l'utilisation finale de la pièce.
== Le design des moules ==
L’étude des moules est primordiale et doit tenir compte au plus prêt de ce que sera la pièce définitive, de son utilisation et des contraintes qui lui seront appliquées.
Les moyens de finition de la pièce doivent être prévus (inserts, filetages et défonçages,..).
Les moules peuvent être de différentes matières (tôle de fer, aluminium).
Les moules de forme simple (réservoirs, boites, containers) peuvent être fabriqués en tôlerie.
Les moules en aluminium sans formes complexes peuvent être fait par usinage.
Dès que le design de la pièce finale se complique, il y aura production d’une maquette en bois afin de tirer des croutes qui serviront à couler les différentes parties du moule en aluminium.
Le métier de modeleur sur bois est bien souvent impliqué à ce stade de la réalisation.
Au moment de la conception du moule il faudra prendre en considération les différents retraits qui s’appliqueront jusqu’à l’étape finale de la pièce à produire.
Le retrait de l’aluminium en coulée puis le retrait de la matière plastique utilisée pour produire la pièce peuvent en cumulé représenter 4.5 à 5 %.
A l’intérieur du moule il ne faudra pas de contre-dépouille surtout si la matière plastique utilisée a un faible retrait (cas des polycarbonates).
Tous les angles devront être rayonnés et les plus ouverts possible. La règle veut qu’il n’y ait jamais d’angles inférieurs à 45°.
Le nombre des plans de joints ne devra pas être sous évalué.
La disposition des plans de joints aura aussi son utilité tant sur la facilité du démoulage mais aussi sur l’esthétique.
Même non utilisés lors du processus normal de démoulage, les plans de joins peuvent grandement servir lors de l’entretien des moules et lors d’incidents pouvant survenir lors du démoulage.
La qualité de l'outillage, donc des pièces, dépend de la bonne maîtrise de sa conception. L'étude de l'outillage est réalisée par le bureau d'études suivant les spécificités de la technique de transformation choisie. Les formes de la pièce et l'aspect de finition désiré vont définir la nature du matériau à utiliser (aluminium coulé, acier chaudronné, matériaux composites) et le nombre de partie d'outillage ou partie usinée, nécessaire au démoulage.
En fonction de l'épaisseur de la pièce à obtenir,il faut s'assurer que le moule pourra contenir le voulume de matière première dans sa configuration ouverte au poste de chargement.
L'épaisseur de la pièce est directement liée au volume de poudre chargé.
Diminuer ou aumenter l'épaisseur d'une pièce revient à agir de manière linéaire sur le poids de matière chargé dans le moule.
== La finition des moules ==
Les moules peuvent être de différentes matières (tôle de fer, aluminium).
L’état de finition des moules donnera l’aspect final de la pièce.
Les plans de joints ont une grande importance non seulement sur la qualité finale mais aussi sur l’aspect.
Les plans de joints assurent l’étanchéité du moule et concourent donc à l’aspect final. Un défaut de fermeture engendre un passage de matière qui nécessitera de l’ébarbage et laissera ainsi une marque plus ou moins visible et cela sans compter les effets de bullage qui souvent en résultent.
Des inserts peuvent être posés pour convenir aux fonctionnalités finales de la pièce.
Les parois internes du moule qu’elles soint lisses ou structurées donneront un aspect plus ou moins esthétiques.
Après traitement par ponçage, sablage ou microbillage, l’intérieur du moule sera paré d’un agent de démoulage.
== Le rôle des évents ==
Chaque moule est équipé d'au moins un évent.
Le but de l'évent est de garder l'équilibre de la pression à l'intérieur du moule.
Au moment de la chauffe l'évent évacue l'atmosphère gazeuse à l'extérieur du moule.
Au moment du refroidissement l'air entre dans le moule et ainsi évite à la pièce d'être en dépression.
Un évent bouché peut amener la pièce à être bullée au niveau des plans de joints.
Lors du refroidissement un évent bouché peut entrainer des bulles de surface au niveau des plans de joint mais encore entrainer une déformation par éffondrement des parois de la piéces en sous dépression.
Des parois concaves mettent en évidence un manque de pression à l'intérieur de la pièce au moment du refroidissement.
L'entretien du bon état des évents se fait à chaque cycle au moment du déchargement de la piéce moulée avant fermeture du moule qui est rechargé en matière première.
La position de l'évent se fera de préférence centrée sur une partie de la pièce qui subira une transformation avant usage.
Dans la mesure ou l'évent est centré par rapport à la partie usinée, son empreinte poura servir au centrage ou au guidage de l'outil de transformation.
La longueur de l'évent sera choisie de façon à se situer au centre de la pièce sans pouvoir entrer en contact avec la paroi opposée et de longueur suffisante pour traverser la vague formée par la matière en fusion.
Un évent trop cout risque de ne pas remplir son role au moment de la solidification de la matière qui viendrait ainsi l'obstruer.
== La pose d'inserts ==
Dans leur utilisation finale les pièces rotomoulées auront souvent la nécessité d'être fixées ou complétées par d'autres sous ensembles et appareillages.
Cette fonction sera assurée au moyen d'inserts moulés dans la matière plastique.
L'étude de la forme des inserts devra tenir compte des contraintes mécaniques qui seront appliquées. Ces contraintes sont majoritairement de deux ordres: la rotation et l'arrachement.
Le maintien des inserts peut être rigide ou souple. On préfèrera le montage souple qui lors du refroidissement de la pièce dans le moule évitera partiellement des déformations.
Le montage souple se fait par enfilement d'un ressort sur la tige de maintien de l'insert.
L'avantage est double: l'insert est maintenu plaqué contre la paroi du moule et lors du refroidissement la pièce subit de manière moindre l'effet de retenue qui est souvent source de déformation non prévue.
Dans les moules en aluminium il faudra assurer la traversée de moule par un canon en acier.
Les montages et démontages successifs auraient un effet abrasif néfaste. En s'agrandissant par friction le passage de fixation provoquera une entrée d'air néfaste au processus.
Dans le cas d'inserts devant être tenus à distance de la paroi du moule pour inclusion totale, on prévoira un insert lisse additionnel qui sera retiré lors du démoulage ou perdu dans la matière.
== Inserts de mise en forme ==
Certains inserts fixes ou mobiles pourront être posés dans les moules afin de fournir des fonctions utiles à la pièce moulée.
Tels que:
pas de vis.
avant trou aveugle.
logement de réservation pour composants particuliers.
trous débouchants pour traversée de piéce.
épargnes de moulage en EPDM (téflon)
Ces inserts ne sont pas destinés à demeurer dans la pièce mais à faire des empreintes d'aménagement.
* [http://www.rotational-moulding.org Etudes sur le rotomoulage par l'ENSAM]
* [[Moulage par injection]]
* [http://www.rotax.fr ROTAX - Prestation globale en rotomoulage - moussage]
* [http://www.bocaplast.com BOCAPLAST - rotomoulage technique]
* [http://www.eurosteam.fr EUROSTEAM - rotomoulage technique]
{{portail chimie}}
[[Catégorie:polymère]]
[[Catégorie:plasturgie]]