Moulage par injection de polystyrèneLe moulage par injection de polystyrène, ou PS, est une technique de fabrication courante et est réputée pour sa capacité à créer de grands volumes de composants identiques à un rythme rapide. Le polystyrène est un thermoplastique très approprié. Car il est bon marché, facilement moulable et possède de nombreuses applications dans divers secteurs. Cet article explique les procédures suivies dans le moulage par injection de polystyrène ainsi que des domaines tels que le matériau utilisé, les directives de conception, les détails des paramètres de traitement et les avantages et inconvénients de cette méthode.

Qu'est-ce que le moulage en polystyrène ?

Le moulage du polystyrène est l'une des techniques de formage polystyrène, un polymère thermoplastique aux nombreuses applications. Cela se fait généralement par le biais de procédés de moulage par injection. Dans ce cas, du polystyrène fondu est injecté dans une cavité de moule pour former des formes complexes avec une grande précision. Le moulage par injection de polystyrène est populaire dans de nombreuses industries car le matériau est bon marché et relativement facile à traiter. En outre, il présente des propriétés très recherchées telles que la rigidité et la transparence. Le processus est cohérent et intensif, ce qui le rend approprié pour la production de masse.

Pourquoi le polystyrène est-il si couramment utilisé ?

L'utilisation généralisée du polystyrène peut être attribuée à plusieurs facteurs. Tel que;

1. Rentabilité : Le PS est peu coûteux à fabriquer et les coûts de production sont considérablement bas lorsqu’il est produit à grande échelle.
2. Versatilité: Il peut être facilement façonné en plusieurs formes. Il est donc applicable aux produits de substitution, c'est-à-dire aux canettes et autres biens de consommation durables.
3. Clarté et rigidité : Le PS produit une finition claire, brillante et brillante. Cette finition est rigide mais également très légère.
4. Facilité de traitement : Il présente un point de fusion bas et de bonnes caractéristiques d'écoulement, ce qui lui permet d'être facilement traité par moulage par injection.
5. Recyclabilité : Le PS peut être recyclé, ce qui favorise un système de fabrication durable.

Propriétés du polystyrène (PS)

Le tableau suivant présente les différentes propriétés du polystyrène.

 

Propriété	Polystyrène à usage général (GPPS)	Polystyrène à fort impact (HIPS)
Densité	1,04 – 1,06 g/cm³	1,03 – 1,06 g/cm³
Résistance à la traction	30 – 60 MPa	15 – 35 MPa
Résistance à la flexion	70 – 110 MPa	25 – 55 MPa
Résistance aux chocs (Izod entaillé)	20 – 35 J/m	150 – 300 J/m
Allongement à la rupture	1 – 2%	30 – 50%
Point de fusion	210°C – 250°C	200°C – 230°C
Rétrécissement	0.4 – 0.7%	0.3 – 0.8%
Absorption d'eau (24 heures)	0.03%	0.03%
Transparence	Transparent	Opaque
Applications	Emballage, Couverts jetables	Pièces automobiles, jouets

Processus étape par étape du moulage par injection de polystyrène (moulage par injection PS)

Le moulage par injection de polystyrène est une procédure standard de production en série de pièces de détail fabriquées à partir du matériau de base en polystyrène (PS). Elle comprend plusieurs étapes critiques. Cela peut inclure la préparation du matériau, la fusion du matériau et le déchargement final de la pièce. Voici une explication détaillée de chaque étape du processus de moulage par injection de polystyrène :

1. Préparation du matériel

Cette étape est principalement composée de sous-processus. Parlons-en brièvement.

1. Sélection des matières premières : Nous choisissons des granulés ou des pastilles de polystyrène en fonction du produit final. Il peut s'agir par exemple de polystyrène pour produits transparents (GPPS) ou de polystyrène à fort impact (HIPS) pour produits qui subissent des chocs violents.
2. Séchage: En général, le polystyrène n'a pas tendance à absorber l'eau. Mais en cas d'humidité élevée, le matériau nécessite simplement un mini-séchage pour éviter les défauts d'humidité dans le processus de moulage. Si nécessaire, le matériau est séché pour éliminer toute trace d'humidité du matériau.

2. Faire fondre le polystyrène

De même, cette étape implique également certains sous-processus, à savoir :

1. Chargement de la trémie : Ici, nous séchons les granulés, puis ils sont à leur tour introduits dans la presse à injecter par l'intermédiaire d'une trémie. Au-dessus de l'alimentateur se trouve la trémie qui alimente le cylindre de la machine en matière.
2. Chauffage et fusion : Il est équipé de serpentins chauffants pour faire fondre le polystyrène jusqu'à son état ramolli, c'est-à-dire autour de 200°C à 250°C. La vis qui y tourne pousse le matériau vers l'avant et mélange et fait fondre le polymère de manière uniforme.

3. Phase d'injection

Cette phase peut inclure les processus suivants :

1. Injection: Le polystyrène doit ensuite passer par la deuxième phase. Il fond et se mélange uniformément pour devenir homogène. La vis avance ensuite rapidement et presse la masse fondue dans la cavité du moule. La pression permet au polystyrène fondu de remplir la cavité du moule jusque dans les moindres détails. La forme de la pièce peut ainsi être facilement obtenue.
2. Remplissage du moule : Le moule est composé de deux moitiés, la moitié centrale et la moitié creuse. Ces deux moitiés doivent ensuite être pressées fermement l'une contre l'autre. Le polystyrène fondu est ensuite injecté dans la cavité jusqu'aux limites du moule. Cette conception implique que les portes, les canaux et les évents doivent être correctement conçus. Ainsi, ils peuvent permettre un remplissage et un écoulement uniformes du polymère fondu.

4. Refroidissement et solidification

Ici, les principaux processus sont :

1. Phase de refroidissement : Une fois la cavité du moule remplie de matériau, il faut qu'elle refroidisse et se solidifie. Nous maintenons la température à l'aide d'un liquide de refroidissement, c'est-à-dire de canaux d'eau. Cela permet au polystyrène de refroidir rapidement.
2. Solidification: Lorsque le polystyrène refroidit, il change d'état physique, passant d'un état fondu à un état solide et prend la forme du moule. Le temps de refroidissement est important car il a un impact sur la géométrie et la finition de surface du produit final.

5. Retrait de la pièce moulée

1. Ouverture du moule : Lorsque la pièce a été suffisamment refroidie et solidifiée, les moitiés du moule (noyau et cavité) se séparent efficacement.
2. Éjection: Des broches ou des plaques de noyau sont utilisées pour forcer l'éjection de la pièce finie hors de la cavité du moule. Il faut veiller tout particulièrement à ce que la pièce soit éjectée sans l'abîmer d'une manière ou d'une autre.

6. Post-traitement

1. Découpe et finition : Il est calé et après l'éjection, il contient des matériaux supplémentaires tels que des grappes ou des canaux qui sont généralement rabotés. Cette opération peut être effectuée manuellement ou à l'aide d'un équipement automatisé.
2. Inspection et contrôle qualité : Les pièces moulées sont inspectées pour déceler tout signe de déformation légère, de creux visibles à travers la peau ou de zones mal remplies. Le contrôle qualité garantit que chacune des pièces reçues est conforme aux normes requises pour compléter l'ensemble du produit.

7. Recyclage des déchets

1. Réaffûtage : Les éventuels restes de matière résultant de la découpe ou les pièces défectueuses peuvent être broyés et utilisés dans une fusion. Ils peuvent également être mélangés à des granulés de polystyrène pur pour réutiliser les processus de moulage, ce qui réduit le gaspillage de matière.

Directives de conception pour le moulage par injection de polystyrène

La conception du moulage par injection de polystyrène nécessite une attention aux détails pour garantir la qualité et la fonctionnalité : concentrez-vous donc sur les directives suivantes ;

• Épaisseur de la paroi : Il faut toujours respecter une épaisseur standard des murs. Cela permet d'éviter les déformations ou l'affaissement de la structure. Une épaisseur comprise entre 2 et 4 mm est suffisante, mais l'épaisseur finale est laissée à la discrétion du fabricant.
• Angles de dépouille : Les angles de dépouille doivent être compris entre 1 et 2° pour un retrait rapide des pièces du moule.
• Côtes et bossages : Il faut ajouter des nervures pour soutenir les sections fines et prévoir l'emplacement des bossages où les vis doivent être montées. Ainsi, elles peuvent également être soutenues.
• Rayons d'angle : Utilisez des rayons d'angles larges dans la partie conception. Ainsi, les variations drastiques du matériau peuvent être réduites au minimum dans la conception.
• Emplacement de la porte : Placez les portes de positionnement sur la partie la plus large ou la plus épaisse du produit. Ainsi, vous pouvez garantir que le moule sera rempli à ras bord et minimiser le rétrécissement.

Caractéristiques du polystyrène et comparaison avec d'autres matériaux

Voici le tableau détaillé qui fournit une comparaison détaillée du polystyrène et d'autres matériaux, notamment le PP, le PE, l'ABS, etc., vous pouvez aller sur comment choisir le meilleur matériaux de moulage par injection page pour en savoir plus sur les matières plastiques.

 

Propriété	Polystyrène (PS)	Polypropylène (PP)	Polyéthylène (PE)	ABS
Densité (g/cm³)	1.04 – 1.06	0.90 – 0.91	0.91 – 0.96	1.03 – 1.06
Point de fusion (°C)	240	160 – 170	130 – 145	220 – 230
Résistance à la traction (MPa)	40 – 60	25 – 35	20 – 30	40 – 50
Résistance aux chocs	Faible	Haut	Moyen	Haut
Coût	Faible	Faible	Faible	Moyen

Avantages et inconvénients de l'utilisation du polystyrène

Avantages :

Voici quelques-uns des avantages, notamment :

1. Rentable et facilement disponible.
2. Très grande clarté pour des tâches totalement transparentes.
3. Non complexe et ne prend pas de temps pour traiter une grande quantité d’énergie.
4. Il est léger avec une bonne classe de stabilité dimensionnelle.
5. C'est une sorte de matériau recyclable qui le met dans un panier respectueux de l'environnement.

Inconvénients :

De même, voici les limites ou les inconvénients du polystyrène.

1. Faible résistance aux chocs et assez vulnérable aux fissures.
2. Ne résiste pas à la chaleur. Il devient donc mou à des températures élevées.
3. La résistance aux rayons UV est faible et la couleur se décolore facilement.
4. Il s’agit d’un matériau fragile qui se fracture facilement sous l’effet de la pression.
5. Non biodégradable, il constitue donc une menace pour l’environnement s’il est jeté ou non recyclé.

Précautions pour le moulage par injection PS :

Voici donc les précautions à prendre pour le moulage par injection du PS :

• Séchage: Assurez-vous que le PS est exempt d’humidité pour éviter toute contamination par l’humidité.
• Contrôle de la température : Il est également important de maintenir une température de traitement constante pour éviter la dégradation du matériau.
• Conception du moule : Lors de la conception de la structure, intégrez les angles droits dans le projet. En outre, prévoyez une bonne ventilation du bâtiment pour éviter les imperfections.
• Éjection: En raison du problème de force de déformation des pièces, vous devez appliquer une quantité correcte de force d'éjection.
• Temps de refroidissement : Le gauchissement et le retrait sont influencés par le temps de refroidissement du composant. Il faut donc trouver un bon équilibre pour que cela n'ait pas d'impact sur la pièce.

Température de traitement du polystyrène dans le moulage par injection

La température utilisée dans le moulage par injection est généralement comprise entre 200 et 250 °C pour traiter le polystyrène. Elle favorise le bon écoulement des matériaux et évite de les dégrader à un niveau incontrôlable. Si la température du polystyrène est trop basse, le matériau risque de ne pas fondre correctement. Le moule risque alors de ne pas être rempli de manière optimale, ce qui peut entraîner des défauts tels que des injections insuffisantes ou des pièces sous-remplies.

En revanche, lorsque la température est élevée, le matériau a tendance à se casser et à perdre sa couleur et ses propriétés mécaniques, ainsi qu'à dégager des gaz toxiques. La température de moulage est bien régulée pour permettre au matériau de bien s'écouler dans la cavité. Ainsi, il reproduit la conception de la pièce et fournit des produits de haute qualité.

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Conclusion

Moulage par injection de polystyrène Il s'agit d'un procédé de fabrication relativement efficace et à prix raisonnable. Il s'applique à de nombreux produits. En outre, le moulage par injection de polystyrène permet d'obtenir de bonnes pièces avec un degré élevé de clarté et de rigidité grâce à une conception et un traitement de moule appropriés. Cependant, il présente certains inconvénients, comme une faible résistance aux chocs et une faible stabilité thermique du matériau. En utilisant les directives de conception, vous pouvez utiliser de manière rentable le processus de moulage par injection de polystyrène.

Questions fréquemment posées

Q1. Quelle est la plage de température du polystyrène ?

La température de traitement du polystyrène se situe normalement entre 200°C et 250°C.

Q2. Pourquoi le polystyrène est-il utilisé dans le moulage par injection ?

Il est principalement utilisé car il est bon marché et facile à traiter. Car il offre une rigidité et une clarté améliorées.

Q3. Quelles sont les principales faiblesses du polystyrène en tant que matériau ?

Le principal inconvénient est qu'il a un faible indice de rebond. Il ne résiste donc pas à la chaleur et est très cassant.

Q4. Le polystyrène peut-il être recyclé ?

Bien sûr que oui ! Le polystyrène peut être recyclé, ce qui signifie que la production d'un tel produit peut être considérée comme un processus respectueux de l'environnement.

Q5. Quelle est l'utilisation répandue du polystyrène ?

Il est utilisé dans l’emballage, les biens de consommation, les matériaux d’isolation, les applications médicales, les éléments automobiles et autres.