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Les Techniques de transformations

Publié le 29 mai 2008 par Frogetech

Née il y'a une cinquantaine d'années, la Plasturgie est une industrie jeune comparée aux industries pluriséculaires de la fonte, de l'acier, du verre... Elle conçoit et fabrique les produits en matière plastique. Nous en apprécions chaque jour les performances, aussi bien dans la vie courante que dans les secteurs de pointe.

Tout est parti d'une boule de billard...

En effet, il y a plus d'un siècle, qu'est née, en 1870, à partir du camphre et de la cellulose, la première matière plastique : le nitrate de cellulose ou celluloïd. C'était le fruit de l'invention des frères Hyatt, imprimeurs de l'Etat de New York, qui, à l'occasion d'un concours, cherchaient un substitut à l'ivoire dans la fabrication des boules de billard.

Cette première économie des ressources de la nature a été suivie de bien d'autres. Ainsi nos forêts bénéficient-elles aujourd'hui du remplacement du papier par le plastique dans la fabrication des films et feuilles pour l'emballage.

En 1884, apparaissait le premier fil artificiel, en acétate de cellulose. Mais c'est de la première moitié du XXème siècle que datent le développement de la chimie de synthèse et la découverte des matières plastiques.

De 1930 à 1940, les grands laboratoires de recherche allemands et américains mettent au point les grands thermoplastiques :
- Polychlorure de vinyle
- Polystyrène
- Polyéthylène
- Polyamide...
Mais aussi des produits comme le polyméthacrylate de méthyle (plexiglas).
Depuis la dernière guerre, la recherche s'est élargie à d'autres pays qui, avec d'autres découvertes importantes, développent continuellement de nouvelles matières et applications.

L'association de plusieurs matériaux autorise également des avancées technologiques.

Dans le cas des composites, une matrice plastique est associée à des fibres (verre, carbone...) qui la chargent et la renforcent.

Il est également possible d'associer différentes matières plastiques entre elles ou avec d'autres matériaux tels que le papier, l'aluminium... ce sont des complexes.

Naissance de la Plasturgie

La découverte des matériaux " plastiques " et leurs possibilités de mise au point de produits originaux ont provoqué l'éclosion de techniques spécifiques de transformation. Une industrie nouvelle a remplacé l'artisanat d'hier consacré aux peignes, aux aiguilles à tricoter...

L'évolution du tissu industriel d'Oyonnax est sur ce point exemplaire. Quelques dates et quelques chiffres suffisent pour illustrer les mutations vécues par cette industrie naissante :

De 1880 à 1913 : le celluloïd s'ajoute au buis et à la corne, matériaux utilisés depuis 2 siècles pour la fabrication des boîtes à ouvrages, des boutons et des peignes... le nombre de façonniers passe de 120 à 310

De 1914 à 1929 : la galalithe, le rhodoïd permettent l'extension de l'offre produits aux aiguilles à tricoter, aux broches, aux fermoirs, monture de lunettes... en 1929, le chiffre d'affaires de la profession est multiplié par 7.

En 1930, les premières presses à injecter démarrent à Oyonnax.

En 1936, les premiers jouets et articles ménagers en plastique arrivent sur le marché.

En 1960, le premier salon des plastiques se tient à Oyonnax

En 1989, le mot Plasturgie apparaît dans le " Petit Larousse ".

En 2000, 3 900 entreprises de Plasturgie sont répertoriées en France.

Les Mousses Polyéthylénes (PE):

Les mousses PE sont catégorisées en deux grande familles: Les mousses PE réticulés (PE-XL), et les mousses PE non-réticulés (PE-NXL). Pour vous donner une image simple, les mousses PE réticulés ont une structure moléculaire trés liée, comme un textile à mailles serrées. Les mousses PE non-réticulés ont une structure moléculaire plus lache, comme un non-tissé ou un géotextile. Qu'elles soient réticulées ou non, les mousses PE sont généralement à cellules fermées (Quelques exceptions chez certains producteurs ou par des méthodes de transformation ultérieures).

La réticulation des mousses PE permet d'obtenir une résistance thermique plus élevée, des cellules plus fines, une résistance chimique accrue et des propriétés thermoplastiques trés utiles pour les opérations de thermo-compression ou de thermoformage. Cela étant dit, si ces propriétés (et certaines autres) ne sont pas requises, les mousses PE non-réticulés sont bien meilleur marché

 

Les Mousses Polyuréthannes (PU):

La principale différence des mousses PU par rapport aux mousses PE est la structure ouverte de leurs cellules. (à nouveau, quelques exceptions chez certains producteurs ou par des méthodes de transformation ultérieures). Ces mousses peuvent également être réticulées ou non-réticulées. Trés appréciées pour leur confort dans l'ameublement, les siéges automobile ou la confection, les mousse PU ont toutefois certaines limites: étant thermodurcissables, elles ne sont pas faciles à thermocomprimer sans support d'une autre matière. Néanmoins, les références sont si nombreuses qu'elles sont utilisées dans différentes applications industrielles.

Le Thermoformage : est un procédé de seconde transformation. La matière, sous forme de feuilles, de plaques, de tubes ou de profilés est ramollie par chauffage et mise en forme par application sur un moule géométrique simple.

>>Pots pour produits laitiers, coques de petits bateaux...

 

 

La Pultrusion consiste à faire passer des fibres imprégnées de résine dans une filière chauffée où se forme ainsi un profilé rigide produit en continu, dont la longueur n'est donc pas limitée.

La Stratification : des couches superposées de supports tels que bois, papier, textiles sont imprégnées de résine thermodurcissable puis pressée et chauffée sous haute pression pour provoquer la polymérisation. Ce procédé réservé aux thermodurcissables n'est applicable qu'à l'obtention de produits plats.

La Chaudronnerie : la matière, sous forme de semi-produits manufacturés, est transformée par procédé mécanique, pour répondre aux besoins de l'industrie en général, dans les problèmes de stockage ou transport de substances corrosives ou non. Cette technique comporte des opérations de découpe, de formage à chaud, d'usinage et d'assemblage par soudure avec ou sans apport de matière.

Il existe une quinzaine de procédés de fabrication des composites dont :

- Le moulage basse pression avec transfert de résine "RIM" (schéma ci-contre)
- Le moulage par compression "BMC-SMC"
- Le moulage par injection "ZMC"
- La pultrusion : la fibre de renforcement traverse un bain de résine thermodurcissable, avant de passer dans une filière et d'être polymérisée en étuve : cette technique permet d'obtenir des profils creux à sections complexes.

Les procédés de transformation se différencient par le type de polymère mis en œuvre, les formes à réaliser, et les qualités recherchées

L'Injection : permet d'obtenir en une seule opération des pièces finies, de formes complexes, dans une gamme de poids de quelques grammes à plusieurs kilogrammes.

La matière ramollie est d'abord malaxée par une vis tournant dans un cylindre chauffé puis introduite sous pression dans un moule fermé.

Les principaux domaines d'application sont : les pièces industrielles pour l'automobile, l'électronique, la robotique, l'aérospatial, le médical...

>> Téléphones, seringues, poubelles, capots, carters, boîtes...

L'Injection Soufflage est utilisée pour la fabrication de corps creux (flacons, bouteilles).

Une préforme injectée est ensuite plaquée par jet d'air comprimé contre les parois d'un moule puis refroidie.

>> Bouteilles, flacons, pots, réservoirs de carburant, citernes agricoles et industrielles

L'Extrusion est un procédé de transformation en continu. Cela consiste à introduire le plastique sous forme de poudre ou de granulés dans un cylindre chauffant à l'intérieur duquel il est poussé par une vis sans fin. En avançant, la matière ramollit, se comprime, puis passe à travers une filière qui lui donne la forme souhaitée.

On obtient de cette façon des produits de grande longueur : profilés pour portes et fenêtres, canalisations, câbles, tubes, joints, grillages...

La co-extrusion améliore ce procédé en additionnant plusieurs couches de matière pour réaliser un produit qui bénéficie ainsi de propriétés combinées.

L'Extrusion Gonflage : une gaine formée par extrusion est dilatée à l'air comprimé. Elle donne des films pour sacs et emballages.

>> Gaines minces, films pour serres, sacs poubelles, cabas, sacs de congélation.

 

Le Calandrage : des produits plats de plus grande largeur (feuilles ou plaques) sont obtenus par laminage d'une résine thermoplastique entre les cylindres chauffants.

>> Revêtements de sols et de murs, nappes, ameublement, maroquinerie, articles gonflables

 

L'Enduction : une résine thermoplastique à l'état pâteux est déposée sur un support continu (tissu, papier), puis passée au four. Le film, qui peut être décoré, sert de protection ou de revêtement.

>> Sols, murs, vêtements, mobilier...

 

Le Rotomoulage : technologie de moulage par rotation de pièces creuses (fermées ou ouvertes) de 0,5 à 50 000 litres, sans soudure ni collage.

>> Réservoirs, kayaks, planches à voiles, ballons, cuves, containers...

 

L'Expansion : le moussage des polystyrènes ou des polyuréthannes sert à fabriquer des produits alvéolaires.

>> Isolants, blocs à découper pour l'ameublement, l'automobile...

 

La Compression : sert à faire de petits et moyens objets en thermodurcissables (isolants thermiques et électriques). La matière à l'état de prépolymère est déposée dans un moule, chauffée puis comprimée. Sous l'action de la chaleur, la polymérisation s'effectue dans le moule.

>> Isolants thermiques et électriques.

Pour les THERMOPLASTIQUES, la fabrication part de poudres, de granulés, ou de semi-finis (plaques, films).

Un apport de calories par chauffage ou frottement fait passer la matière de l'état solide à l'état plastique, la mise en forme est alors possible dans un moule ou une filière...

L'objet est ensuite figé dans la forme voulue par un système de refroidissement.

Mais il est possible de changer ultérieurement la forme ou l'état de la pièce. Le processus est réversible.

Pour les THERMODURCISSABLES, les produits de base sont livrés à la transformation à l'état de polymérisation partielle. Celle-ci s'achève dans le moule - alors que la matière est déjà mise en forme - sous l'action de catalyseurs, mais aussi d'accélérateurs, voire même de chaleur.

Le démoulage n'intervient que lorsque la polymérisation est assez avancée pour que le produit présente les propriétés requises.

La mise en forme définitive est irréversible.


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