1. Coûts compétitifs des matières plastiques : Les coûts des matières plastiques sont devenus compétitifs sous l'influence de plusieurs facteurs :
le perfectionnement des matières et des procédés et l’augmentation des séries fait baisser le prix du produit fini ;
la multifonctionnalité et le moulage de formes complexes entraînent de sérieuses économies de fabrication et d'assemblage.
Figure7- Les prix indicatifs des familles de plastiques, comparés aux autres matériaux
IV.
Quel avenir pour les matières plastiques ? L’industrie de la transformation du plastique en Europe et aux USA a évolué depuis
les années 80 de façon continue alors que les dernières années, on avait vu une forte augmentation de la production mais également de la consommation. En Tunisie, la consommation de plastique dépasse 17kg par habitant. Il existe par ailleurs pour la Tunisie un marché local en croissance, pas seulement pour les plaques, feuilles, tubes et profilé mais aussi pour les pièces techniques notamment grâce au secteur automobile et du bâtiment. L’activité principale est la transformation du plastique à destination des marchés automobile, agricole, du bâtiment, de l’emballage, de l’électricité ou l’électronique. Le secteur fait intervenir différentes technologie, notamment l’injection, l’extrusion, le moulage par compression, l’extrusion soufflage, mais également des opérations simples, telles que la décoration par impression ou encore le recyclage.
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Figure 8 - Exemple des objets plastique.
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Elaboration des matières plastiques Les techniques de transformation des plastiques dépendent de la nature des polymères et de la destination des produits finis. Les principaux procédés de fabrication industrielle sont
:
l’injection,
l’injection
soufflage,
l’extrusion,
l’extrusion
soufflage,
le
thermoformage, l’expansion moulage, le calandrage, le roto-moulage.
I.
L’injection Le moulage par injection sur une presse est le principal procédé de transformation des
thermoplastiques. Il consiste à ramollir (état visqueux) la résine, généralement en granulés, introduite dans la presse et à l’injecter sous forte pression au travers d’une buse dans l’empreinte d’un moule. La pièce produite est généralement terminée et utilisable aussitôt. C’est une méthode de production très rapide pour produire des objets en très grande quantité. La technique de fabrication est fréquente pour fabriquer des objets moulés de qualité, parfois de forme compliquée dans le domaine de l’automobile, du jouet ou de l’électronique. On peut réaliser des objets très volumineux, par contre, il n'est pas possible de faire des parois supérieures à 6 mm.
Figure 9 - Principe d’une presse d’injection plastique et un moule
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II.
L’injection soufflage Est un procédé utilisé pour fabriquer la plupart des bouteilles et des flacons. On utilise
des pièces semi-finies obtenues par injection. Par exemple pour les bouteilles d’eaux minérales, le plastique est préformé. Le corps de la préforme est chauffé puis une tige étire la préforme jusqu'au fond du moule. Enfin, un très puissant jet d’air plaque la matière contre les parois du moule. La préforme prend alors la forme et le moule est refroidi puis ouvert pour faire sortir la bouteille. Comme pour l’injection, pour changer la forme de la bouteille, il suffit de changer le moule.
Figure 10 – moule et préforme
III.
L’extrusion L’extrusion consiste à introduire au moyen d’une trémie, la résine en granulés ou en
poudre dans une chambre ou fut cylindrique à vis. La fluidification est aidée par le chauffage du fourreau la tète de la machine comporte une filière destinée à donner à la matière qui la traverse la forme désirée. Le produit obtenu passe entre des rouleaux qui le soutiennent pendant le refroidissement par aspersion d’eau ou jets d’air frais.
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Figure 11 - une presse de l’extrusion et sa filière
IV.
L’extrusion soufflage Permet de fabriquer des corps creux. Cela commence par l’extrusion d’un tube plein
appelé la paraison. Ce tube de plastique encore chaud sortant de la filière est coupé et un moule froid en deux parties se referme autour de lui. Ensuite, de l'air est injecté dans la matière par une canne de soufflage et le polymère vient se plaquer sur les parois intérieures du moule qui est rapidement refroidit. Le procédé se termine par le démoulage, le décarottage et l’élimination des déchets de moulage de la pièce.
Figure 12 - une presse de l’extrusion avec une paraison
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V.
L'extrusion gonflage C’est une variante de l’extrusion qui permet de fabriquer des films plastiques. Ce
procédé consiste en sortie de l’extrudeuse à dilater avec de l'air comprimé une gaine polymère précédemment formée. La sortie de l’extrudeuse est verticale, on souffle de l’air comprimé dans la matière fondue qui se gonfle et s’élève verticalement en une longue bulle de film. Après refroidissement, des rouleaux aplatissent le film en une gaine plane qui s’enroule sur des bobines. On fabrique ainsi des films utilisés dans la fabrication d’emballages, de sacspoubelles, de sacs de congélation, des poches médicales pour perfusion et des feuilles souples et fines de revêtements pour serres horticoles.
Figure 13 – une presse d’extrusion avec un mandrin
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VI.
Le formage ou le thermoformage Le formage ou thermoformage est une opération de seconde transformage à partir d’un
produit semi-fini en feuilles ou films. La mise en forme est réalisée par un procédé thermique ou mécamique. Le produit realisé est un produit fini.
Figure 14 – schéma du principe de thermoformage
VII.
L’expansion moulage L’expansion permet de réaliser des pièces généralement volumineuses avec un poids
léger. Les matiére de base sont complétées par des éléments gonflants. La production est réalisée à froid ou à chaud.
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VIII.
Le calandrage Le calandrage est destiné à la fabrication de films, feuilles de plastique et
d’élastomère, ainsi qui au doublage direct de films sur des supports en papier ou en tissu. Le calandrage s’effectue sur une machine à plusieurs cylindres, la calandre. Cette machine est constituée de deux bâtis sur lesquels sont montés des cylindre en fonte trempée et dotés de conduit permettent la circulation d’un fluide thermique qui permet de conserver les cylindres à une température uniforme.
Figure 15 – Machine de calandrage pour feuilles plastique
IX.
Le rotomoulage Le rotomoulage est destiné à la fabrication de corps creux généralement de grandes dimension. Le rotomoulage s’effectue sur des machines à deux axes de rotation orthogonaux. La forme intérieure du moule correspond à celle de l’extérieure de la pièce après refroidissement.
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Figure 16 - schéma du principe de rotomoulage
C. Présentation du procédé et de l’équipement d’injection plastique I.
Le procédé
Le procédé d’injection est le procédé de transformation des plastiques le plus répandu après l’extrusion. L’injection est un procédé de mise en œuvre des thermoplastiques, il consiste à ramollir le plastique généralement en granulés introduit dans la presse et de l’injecter sous forte pression à travers une buse dans l’empreinte d’un moule. La pièce produite est généralement terminée et utilisable aussitôt.
Figure 17 - les différentes étapes d’injection
Pourquoi la matière pastique est-elle chauffée ? La matière plastique sous forme de granulé introduite dans la trémie doit être chauffée pour fournir une pate fondante à l’aide du fourreau. Chaque matière plastique a sa température de mise en œuvre.
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1. Phase de plastification La phase de plastification a pour objectif de faire fondre le volume de matière nécessaire pour l'injection de la pièce et de l'amener à la température d'injection. Température : On vise une température matière de l’ordre de 280 °C. Le profil de température doit être régulièrement croissant de la trémie à la buse avec 260 °C à la zone d'alimentation. Vitesse de rotation de la vis : La vitesse de rotation de la vis doit être telle que la vitesse périphérique soit comprise entre 3 et 10 m/min. Contre pression : la contre-pression sur la vis doit être faible et peut être nulle (pression hydraulique entre 0 et 10bars).
Figure 18 - Phase de plastification
2. La phase d’injection : Les qualités et l'aspect de surface dépendent fortement de la phase de remplissage de la cavité. Pour assurer un remplissage complet de l'empreinte et obtenir des pièces uniformes, la pression et la vitesse d'injection doivent être aussi élevées que possible sans produire de dégradations ou de phénomènes de brûlures par effet Diesel, ni provoquer d'écoulement nuisible au fini de surface de la pièce.
3. Phase de maintien : La phase de maintien, qui suit l'injection, termine le remplissage de la pièce et compense ensuite la diminution de volume spécifique (causée par une diminution de la température ainsi que de la cristallisation) par un apport de matière: le débit est faible mais la pression est élevée. La précision des cotes, la stabilité dimensionnelle ainsi que l'aspect de surface sont influencés par la valeur de la pression de maintien. Il est recommandé, en fonction des tolérances souhaitées, l'application d'une pression matière comprise entre 300 et 1500 bars.
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