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Moulage par injection réactive (RIM) .pdf



Nom original: Moulage par injection réactive (RIM).pdf
Titre: Moulage par injection réactive (RIM)
Auteur: Neville Junkin

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Aperçu du document


1

MOULAGE PAR INJECTION
RÉACTIVE (RIM)
H. BEN OMRANE, V. JEYAKUMAR,
N. JUNKIN, M. LLOYD OWEN

Sommaire
2

1.

2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Principe de fonctionnement
Mousse
Mélange
Propriétés mécaniques
Les matériaux utilisés
Conception
Outils numériques
Recyclage

Principe de fonctionnement du RIM
3



Avant de commencer ...
 Pas

de presse à injecter
 Moule ressemble à l’injection classique mais avec des
modifications importantes:
 Unité

de dosage en avant d’injection
 Deux réservoirs de matière en circulation
 Deux pompes
 Des régulateurs thermiques
 Mélangeur

Circuit du procédé
4

Mélangeurs
5

Tête de mélange primaire: Préparer la dose à
injecter puis l’introduire dans le moule avec une
vitesse très importante.
 Meilleure incorporation
 Aftermixer: augmenter la turbulence
dans le moule pour améliorer le mélange.
 Plusieurs types: Cacahuète, cœur…


Moule
6

Moule
7







Au niveau de l’Aftermixer: un écoulement turbulent
mais aussi diminution de la vitesse d’injection de
départ.
Porte-manteau: un comportement plutôt laminaire.
Imposer une vitesse constante le long du front de
matière.

Risque ?

R-RIM et S-RIM
8





Reinforced Reaction Injection Molding
 Charges ajoutées directement dans le mélange.
Sheet Reaction Injection Molding
 Dépôt de charge dans le moule avant fermeture.
Mais le procédé reste toujours le même !!!

9

La mousse

La mousse
10






Création automatique d’une peau
Grand rapport rigidité / poids
Comportement comme un sandwich en composite

Formation de la peau
11




 Moule

apporte de
l’énergie au mélange
 Réaction apporte de
l’énergie au mélange

Mousse
 Agent

gonflant
 Tmélange > Tébullition




Peau
 Tmoule

< Tébullition

Etape 1

Etape 2
 Mélange

dépasse
température du moule
 Mélange refroidit aux
parois

12

Mélange

« Impingement » - Mélange à contre flux
13







Caractéristique unique
de la procédé RIM
Mélange des deux
composants à haute
vitesse
Résultats
 Solution

fortement
homogène
 Surface de contact
maximisé pour réaction

Dépendance sur le nombre de Reynolds
14



Suivi de la température de la réaction  Taux de
conversion

μ ≈1 Pa.s | d ≈ 3mm | ρ ≈ 1 à 1,5 g/cm 3 |Q  vitesse jusqu’à 30 m/s





Caractérise la turbulence
Efficacité du mélange
Conversion croissante avec Re

Dépendance sur le nombre de Reynolds
15

Re= 50

Re = 90

Re = 150

Effets des charges sur le mélange
16



Une fibre de verre
Géométrie d’un cylindre long – très petit
 Ecoulement autour des fibres  obstacle




Mélange à plus bas Re
Les fibres tournent autour de leur axe mineur
 Agitent la matière




Seuil d’efficacité


Encombrement

17

Systèmes réactifs

Le polyuréthane (PUR)
18





Légèreté et résistance élevée à l’abrasion et
déchirure
+ réticulants + catalyseur + agents d’expansion + tensioactifs + eau
+ pigments

Polyol B

Isocyanate A

Uréthane

Polyuréthane

Le polyuréthane (PUR)
19





A = isocyanate

B = polyol

4,4’-diphénylméthane diisocyanate (MDI)

1,4-butanediol

2,4-toluylène diisocyanate (2,4 TDI)

éthylèneglycol

l’hexaméthylène diisocyanate (HDI)

diéthylèneglycol

Mousses souples : toluène diisocyanate (TDI) et polyols (polyéthers
et polyesters) + agent gonflant (CCl3F).
Mousses rigides : polyéthers
R1 — N = C = O + H2O

R1NH2 + CO2

Moussage des polyuréthanes

Le polydicyclopentadiène (PDCPD)
20

Le polydicyclopentadiène (PDCPD)
21



Catalyseur métallique + activateur

Réaction de polymérisation par chaîne :
Initiation / amorçage / propagation




Catalyseurs variés (à base de ruthénium ou de
palladium)



Flexibilité et résistance aux chocs améliorées grâce
aux plastifiants (esters)

Propriétés mécaniques
22



Polyuréthane PU et le Polydicyclopentadiène PDCPD
PDCPD

TPU

Densité g/cm3

1.03 – 1.20

1.22 – 1.91

Viscosité Pa.s

0.21 – 0.39

Résistance à la traction MPa

43 – 46.8

49 – 227

Limite d'élongation

4.0 – 5.0 %

1.60 – 190%

Module d'Young GPa

1.87 – 1.98

0.345 – 45

Limite d'élasticité en flexion MPa

67.0 – 74.5

13.8 – 1150

Module de flexion GPa

1.85 – 2.01

0.234 – 45

Coefficient de Poisson

0.39

0.39

Module de cisaillement GPa

0.683 – 0.712

Température de transition Vitreuse °C

138 – 155

-44

Domaines d’applications
23








Transports : intérieur de véhicules, garnissage de
sièges
Automobile : carrosserie
Ameublement : sièges
Bâtiment : isolation thermique

24

Conception pièce

Conception pièce
25



Contraintes identiques à l’injection classique
 Epaisseurs

constantes
 Nervures : 75% épaisseurs
 Angles de dépouilles : 0,5°1,5°


Pièces expansées
 Pas

d’angles vifs
 Prévoir perçages


Pièces composites
 Géométrie

simple

26

Conception moule

Conception moule
27



Injection basse pression
Moule de faible épaisseur
 Matériau mou








Généralement: Résine époxyde
Alliage léger
Aluminium
Acier usiné

Presses moins puissantes

« Aftermixer » & porte manteau
Régulation thermique

28

Recyclage

Recyclage
29



Poudrage



Moulage compression



Pestalotiopsis microspora

30

Outils numériques

Outils numériques
31



Moldflow
 Ecoulement



dans le moule

Moldex3D
 Simulation

de la conversion

32

MERCI DE VOTRE ATTENTION

Bibliographie
33











CHRISTOPHER W. MACOSKO et al., Impingement Mixing in Reaction Injection
Molding, POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, MID-SEPTEMBER, 1980, Vol. 20,
No. 13
LOUIS T. MANZIONE, Simulation of Cavity Filling and Curing in Reaction Injection
Molding, POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, DECEMBER, 1981, Vol. 21, No.
18
1. J. M. Castro and C. W. Macosko, SPE ANTEC Tech. Pap., 26, 434, 1980.
S. C. TIGHE and L. T. MANZONE, Simulation of Foaming in Reaction Injection
Molding, POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, MID-AUGUST 1988, Vol. 28, No.
15
Simon Choumer et Chantal Nivert, Moulage des composites par procédés R-RIM et
S-RIM, Techniques de l’Ingenieur, 2004
Bayer Systems, Engineering Polyurethanes – RIM Part and Mold Design Guide,
Bayer Material Science, November 2008


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