Moulage des composites par procédés R-RIM et S-RIM

Abstract

Les polymeres resultant d’une polycondensation ont fait l’objet d’etudes nombreuses, mais l’une des decouvertes les plus importantes est sans aucun doute la synthese des polyurethannes par Otto Bayer en 1937. Les polyurethannes , qui resultent de la reaction d’un diisocyanate sur un compose bifonctionnel a hydrogene mobile, peuvent reagir plus ou moins rapidement en fonction des produits de base et des quantites de catalyseurs utilises. Ces materiaux ont tout d’abord ete mis en œuvre sur des machines qui permettaient le dosage des deux composants introduits separement dans une tete de melange munie d’un agitateur. Cela impliquait, au debut des annees 1950, que les produits passent par le corps des pompes, puis une fois la coulee terminee, que l’operateur effectue un nettoyage ou un rincage de la tete de melange a l’aide d’un solvant. Aux environs de 1970 sont parues les premieres publications decrivant des tetes de melange dites « haute pression » pour la mise en œuvre de polyurethannes. Leur principal avantage etait la suppression du nettoyage de la tete de melange apres la coulee, d’ou leur nom de tetes autonettoyantes . Les etudes ont principalement ete menees en Republique federale d’Allemagne. Le developpement du procede RIM (« reaction injection molding ») utilisant ce type de tete de melange a connu un essor industriel important a partir du milieu des annees 1970. Comme son nom l’indique, il s’agit d’un procede d’injection dans un moule en meme temps que se produit la reaction chimique. Tout polymere resultant de la polycondensation d’elements liquides ou facilement liquefiables peut etre transforme par le procede RIM qui fait l’objet d’un article specialise [A 3 746] dans la rubrique Plasturgie du present traite. A ces polymeres peuvent etre ajoutees des charges renforcantes ou non, de taille compatible avec le procede que l’on appelle alors R-RIM (« reinforced RIM ») , c’est-a-dire des charges pouvant passer par les injecteurs des tetes de melange. Il est egalement possible de renforcer les pieces a l’aide de fibres longues unidirectionnelles tissees ou a distribution aleatoire, en positionnant au prealable ces renforts dans le moule avant l’injection du polymere (S-RIM : « structural RIM » ). Les polyurethannes sont les polymeres les plus utilises industriellement dans les procedes R-RIM et S-RIM. On assiste a leur remplacement progressif par des polyurees ou d’ autres polymeres qui devraient permettre au procede RIM de satisfaire pleinement les besoins des industriels, et plus particulierement des constructeurs automobiles europeens, pour la realisation de pieces de carrosserie peintes , cela dans le cadre d’une production reellement industrielle et automatisable. Le rapport qualite/prix de ces nouveaux materiaux pour RIM est prometteur. De larges possibilites sont offertes aux materiaux polymerisables a partir de deux constituants liquides , susceptibles d’etre charges a l’aide de fibres vegetales ou minerales. Outre les polyurees, il faut noter le developpement d’autres materiaux tels que les polydicyclopentadienes, les polyesters ou d’autres a venir. On peut egalement envisager l’elaboration de nouveaux polymeres par interpenetration simultanee de reseaux ou SIN (« simultaneous interpenetration networks ») . Le degre d’interpenetration sera alors fonction de la compatibilite entre les polymeres [1] [2]. Ces types de produits sont encore assez peu utilises dans le cadre du procede RIM et nous allons nous interesser plus particulierement aux grandes familles de polymeres transformes industriellement, avec les renforts et les charges associes les plus utilises. Ensuite nous decrirons le materiel necessaire pour mettre en œuvre le procede RIM : machine pour doser et injecter les constituants reactifs ; moule qui donne sa forme a la piece a realiser ; presse porte-moule ; puis nous preciserons le mode operatoire et les performances des procedes R-RIM et S-RIM compares a d’autres methodes concurrentes. Pour terminer, nous en donnerons les principales applications actuelles et futures.