Le polycarbonate est un matériau plastique, extrêmement polyvalent, utilisé dans des dizaines de domaines différents, de l’industrie automobile à celle aéronautique.
En effet, il peut être employé pour créer des objets extrêmement robustes, en mesure de supporter les rayons du soleil et les écarts de température sans perdre ses caractéristiques mécaniques.
Le polycarbonate est très apprécié car il permet de créer des objets de toutes dimensions, même très grands, car il est en mesure de soutenir des poids considérables sans se déformer.
Ce matériau plastique peut être soumis à de nombreux façonnages, toujours avec d’excellents résultats. Par exemple, on utilise différentes techniques de moulage, de découpe au laser, de fraisage et de polissage, d’encollage et de soudage chimique.
Chez Bellelli Ufficio, nous avons choisi le polycarbonate comme matériau primordial pour la réalisation de nos produits, sur la base de ses nombreuses caractéristiques !
Il s’agit en effet d’un polyester de l’acide carbonique qui est obtenu à partir d’un composé d’origine organique, dénommé bisphénol, présentant une très grande résistance aux rayons UV et une excellente transparence.
De plus, le polycarbonate est atoxique et possède un degré élevé de formage, avec très peu de limites d’épaisseur et de pliage.
Technique de formage des matières plastiques
Les matières plastiques, du latin plasticus (façonner - modeler), doivent leur nom à leur capacité d’assumer différentes formes lorsqu’elles sont soumises à des contraintes thermiques ou chimiques déterminées.
Par exemple, le polycarbonate peut être travaillé à de hautes températures (entre 170°C et 225°C9. De cette manière, le risque de modifier les propriétés mécaniques du matériau est pratiquement nul. On obtient ainsi des formes personnalisées avec un excellent degré de précision.
Pour effectuer le moulage d’un objet en polycarbonate, opaque ou transparent, on part de la matière première qui, dans la majorité des applications, se présente sous forme de feuilles d’une épaisseur prédéterminée, très fines ou plus épaisses.
Le polycarbonate est également disponible en blocs qui sont réservés aux applications particulières lorsqu’il est nécessaire d’effectuer une grande quantité d’opérations d’élimination de matière après le moulage.
On obtient les meilleurs résultats lorsque l’on utilise des feuilles d’une épaisseur plutôt limitée, de 4 mm à 1 cm environ, déjà colorées.
Même s’il est également possible d’ajouter par la suite un pigment de surface, le résultat ne peut être comparé à celui d’une distribution volumétrique, en particulier de par l’exceptionnel indice de réfraction de la lumière qui rend le polycarbonate plus transparent que le verre.
Pour le moulage, on utilise des presses à chaud qui nécessitent l’emploi de moules particuliers qui calquent l’intérieur et l’extérieur du profil que l’on veut obtenir et dont la forme détermine considérablement le résultat final.
Normalement, le produit est prêt immédiatement après le formage (qui peut être réalisé en série et en grandes quantités) mais pour certaines typologies de produits, il est nécessaire d’effectuer un passage de finition pour éliminer les bavures et les petites imperfections, comme par exemple les bords de raccordement.
Défauts de moulage du polycarbonate
Bien que technologiquement à l’avant-garde, le moulage du polycarbonate peut présenter de petites imprécisions.
Il s’agit cependant de problèmes qui ne passent pas inaperçus au contrôle de qualité et qui, pour un produit de grande qualité, ne sont pas visibles pour l’utilisateur final.
Dans certains cas, il s’agit de fautes conceptuelles qui peuvent altérer la robustesse structurelle alors que dans d’autres cas, ce ne sont que de petits défauts esthétiques.
Il va sans dire que, pour les éviter, il est possible de mettre en place des mises au point préalables ou correctives.
• Les défauts de formage du polycarbonate les plus communs sont les bulles ou les vides qui se créent à l’intérieur des pièces. Selon leur ampleur, ils peuvent ou non porter préjudice au produit du point de vue esthétique ou bien des propriétés mécaniques du matériau.
• La retassure, ou contraction volumétrique, se dénote lorsque l’épaisseur moyenne est très grande et en présence d’importantes différences entre les sections. Ce phénomène s’identifie par une légère dépression ou creux en certains points, à cause de tensions intérieures durant la stabilisation thermique de la pièce.
• Les brûlures apparaissent lorsque le gaz employé pour le formage n’est pas correctement dégagé vers l’extérieur.
• La déformation ou gauchissement est typique des pièces très fines ; elle apparaît habituellement lorsque la vitesse de refroidissement n’est pas uniforme et que certains points durcissent avant l’heure, en se gondolant.
• Les bavures se forment en particulier aux points de jonction entre deux pièces moulées. Il s’agit en fait d’une petite quantité de matériau résiduel qui s’infiltre dans le plan de joint. Elles peuvent cependant être facilement éliminées à l’aide d’un outil abrasif.
• Si les feuilles de polycarbonate sont colorées de manière inappropriée, il est possible que les pigments utilisés ne soient pas uniformément répartis et forment des tourbillons.
• Dans les jonctions plus grandes, des lignes de soudure peuvent se créer. Il s’agit de lignes et d’épaississements aux intersections des blocs de polycarbonate unis les uns aux autres.
Il ne s’agit pas d’un simple défaut esthétique. La ligne de soudure peut représenter un problème pour la sécurité. A l’endroit où il faut faire passer des vis ou d’autres pièces, il est conseillé d’augmenter légèrement l’épaisseur pour éviter la formation de points de rupture.
• Les imperfections de surface sur les ouvrages en polycarbonate sont généralement liées à des outils usés ou mal entretenus, qui laissent des marques circulaires ou en spirale lors des opérations de polissage.
Ce défaut peut être éliminé en vérifiant périodiquement les machines ainsi que la qualité des outils installés.
Ces imperfections sont également liées au nombre des passages de finition et peuvent être aisément résolues en réalisant un décapage par sablage.
• Les traînées et les résidus de démoulage peuvent être des défauts plus ou moinsvisibles. Ils se produisent lorsque l’on enlève les pièces des moules à l’aide d’outils, comme des pinces ou des lames, qui peuvent laisser des traces (des éraflures, des rayures ou des points).
• Les problèmes superficiels, comme les jets ou les peaux d’orange, se produisent en cas d’écarts thermiques et de variations d’écoulement.
Les méthodes de contrôle utilisées par notre société, pour éviter l’apparition de défauts dans les pièces en polycarbonate, comprennent le contrôle visuel, les tests destructifs et le contrôle de la densité.
Paramètres du moulage par injection
Le moulage par injection est un processus dans lequel on utilise des équipements spécifiques, en respectant scrupuleusement des paramètres opérationnels.
En effet, de nombreux défauts présents sur les pièces en polycarbonate moulé dérivent du non-respect des règles.
Voyons les plus importantes :
• Les températures de travail sont très importantes pour préserver les caractéristiques de départ et ne pas engendrer de problèmes structurels graves comme la présence de fissures dans les coudes, la perte de transparence et de couleur, les déformations superficielles (peau d’orange et retassure).
• L’épaisseur est étroitement liée à la température car plus la plaque à traiter est épaisse et plus il est difficile de la maintenir uniforme et par conséquent, la force à exercer pour plier le polycarbonate change.
Il est très difficile d’effectuer de nombreuses déformations lors d’une unique opération car la température peut changer considérablement, également à quelques centimètres de distance dans un même moule.
• Les temps pour le moulage sont très importants ; ils doivent être assez brefs pour garantir une température uniforme et éviter la formation de défauts.
Les temps sont encore plus importants lorsque l’objet en polycarbonate à modeler doit avoir une forme pointue car dans ce cas, l’épaisseur devient encore plus fine.
En effet, si l’on ne fait pas assez attention, les parties plus fines du polycarbonate risquent de perdre leur propriété mécanique, déjà à l’intérieur du moule.
• La pression est un autre élément important car elle doit correspondre à l’épaisseur et à la viscosité de la pièce.
De nombreux moulages par injection requièrent une augmentation de la pression sur une seule surface de la plaque, afin de faire adhérer l’autre au moule, en vue de réduire les coûts d’usinage et le risque de défauts esthétiques.
La pression est fondamentale car l’air à haute température doit être insufflé avec intensité et uniformité dans un laps de temps le plus court possible, afin d’adhérer au calque sans entraîner de phénomènes d’amincissements locaux qui pourraient rendre l’objet fini inutilisable.
Chaque passage de la production doit être réalisé avec une attention extrême, tout comme les finitions et les usinages intermédiaires : découpe avec lame chaude, avec scies traditionnelles, découpes au laser, opérations de perforation et de finition.
Si une pièce est défectueuse, une fois assemblée avec les autres, elle peut compromettre la solidité et la qualité de la pièce finale.
Moulage par injection ABS
Le moulage par injection avec le plastique ABS offre d’excellents résultats grâce aux presses à une et à deux injections.
Il ressemble aux techniques utilisées pour le polycarbonate, également pour des objets de petites dimensions, avec déformation thermoplastique et injection de résine.
Le plastique ABS est légèrement plus doux au toucher que le polycarbonate. Il est largement utilisé car il possède d’excellentes propriétés mécaniques et est très résistant aux chocs.
En outre, il s’agit d’une matière plastique qui n’émane pas d’agents polluants ni de substances toxiques, pas même durant le façonnage à chaud, ce qui la rend idéale pour la fabrication d’objets sur mesure.
La résistance aux chocs, à la coupe et au stress chimique rendent le plastique ABS idéal dans la réalisation d’objets d’usage commun.
Moulage du polycarbonate transparent
Le polycarbonate existe en plusieurs versions : opaque, translucide et transparent.
Ce matériau plastique possède un indice de réfraction supérieur à celui du verre ; il ne risque pas de jaunir ni de changer de couleur ou de transparence, même en cas d’exposition prolongée aux rayons du soleil.
Le polycarbonate est souvent utilisé pour réaliser des marquises, auvents et éléments similaires, destinés à être exposés aux intempéries.
Grâce à sa structure polymérique, il possède une grande tolérance ; il résiste très bien aux chocs et supporte assez bien les températures extrêmes.
Le moulage par injection du polycarbonate transparent permet d’obtenir de nombreuses formes géométriques, dans différentes grandeurs, avec une répétitivité parfaite.
Le moulage par injection du polycarbonate se déroule avec des temps de réchauffement et de refroidissement de la température très rapides.
Ceci permet d’avoir un modelage absolu, une marge d’erreur minime et une transparence cristalline.
