Avantages et Inconvenient des matières plastiques

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PRODUCTION DES MATIERES PLASTIQUES 2.1 MATIERES PREMIERES

Les poudres à mouler

On additionne aux résines premières des produits divers destinés à améliorer la quantité des matières plastiques :
· Les charges : le choix de la charge dépend de la propriété recherchée.
· Les plastifiants : permettent d’accroître la plasti cité, la souplesse, et la résistance au choc ;
· Les colorants : améliorent la couleur des résines out en conservant les transparences nécessaires;
· Les catalyseurs : peuvent être initiateurs ou inhibiteurs d’une réaction de polymérisation ou de polycondensation. Ce sont des métaux, des sels métalliques, des oxydes et les rayons ;
· Les stabilisateurs, au cours de la mise en œuvre de s matières plastiques, empêchent les altérations surtout du PVC ;
· Les lubrifiants : sont utilisés pour faciliter le démoulage. En général, ce sont des corps gras comme le stéarate de zinc.

Les stratifiés

Les stratifiées sont fabriquées à partir des résine et des matériaux en feuille de papier ou du tissus. Ils sont utilisés en électrotechnique, en lectronique,é dans la mécanique et la construction navale et dans la production des céramiques.

Les plastiques armés

Ce sont des plastiques comportant une armature résistante dans la matrice résineuse. Ils sont souvent utilisés dans les industries du bâtiment, dans la fabrication de tôles planes ou ondulées.

Les résines liquides

Moulées sans pression, ils se durcissent sous l’action des catalyseurs et/ou de la chaleur. On utilise souvent les plexiglas et du polymétacrylatede méthyle.

LES DEMI-PRODUITS

Ce sont des produits intermédiaires entre les matières plastiques et les produits finis. Ils doivent être usinés pour donner des objets finis. nO a deux sortes de demi-produits :
Les extrusions : sont des produits longs par rapport à leur section droite. Ils sont fabriqués à l’aide d’une extrudeuse ou boudineuse.
Les films, les feuilles et les plaques : sont des produits fins.

PRODUCTION DES PIECES EN PLASTIQUE

Le moulage :

C’est un procédé mécanique qui permet de donner uneforme à la matière plastique. Il existe quatre (4) type de moulage :
• Le moulage par compression
Utilisé surtout sur les matières thermodurcissables, on verse la poudre à mouler et la pastille séchée préalablement, et on soumet de la chaleur etune forte pression dans le moule durant un temps suffisant pour durcir les résines. En tenant compte de la température, la pression et le temps de moulage.
· Le moulage transfert
On chauffe la poudre à mouler dans une cavité, et on presse la résine ramollie par un piston à travers un canal dans une moule fermée et chaufféeLa. plastification de la matière est totale d’où son utilisation dans la fabrication des pièces compliquées.
• Le moulage par coulée
On l’effectue sans pression, convenable aux résines à faible viscosité à une température modérée.
· Le moulage par injection
Il convient aux matières thermoplastiques. On injecte la résine en fusion dans le moule, et on
la maintient à une température peu élevée.

L’usinage

En général, c’est une méthode pour obtenir la formedésirée par enlèvement de matière. On distingue :
· L’usinage à froid
Le découpage et le sciage : on utilise la cisailleà main (faible épaisseur) ou une scie (épaisseur importante) pour découper des plaques.
Le perçage : on évite l’échauffement et le ramollissement de la pièce lors de l’opération :
-Vitesse pas trop élevée,
-Refroidissement par air ou par solutions aqueuses,
-Evacuation des copeaux,
-Relever les forêts de temps en temps,
-maintien de la pièce à percer.
Le taraudage : est difficile à réaliser, on prefère l’insertion d’une pièce métallique taraudée lors du moulage.
Le tournage : même principe et outils que les métaux. On évite alors l’échauffement de la pièce, l’écaillage, la craquelure.
Le fraisage : même précautions à prendre que le tournage et identique au fraisage des métaux.
· L’usinage à chaud :
utilisé pour les matières thermoplastes nécessitantun réchauffage préalable.
L’estampage : c’est la méthode pour découper les matières, on utilise souvent une presse.
L’emboutissage : c’est une méthode de formage ou de moulage par déformation du flan.

Modes d’assemblage et décoration des pièces

On peut assembler les matières plastiques par:
• Liaisons mécaniques : vis, boulons-écrous, agrafes, rivets,…• Collage
Cette opération nécessite des adhésifs adaptés à la nature des matériaux à assembler suivant les règles suivantes :
bien nettoyer la surface à l’aide de solvants si n écessaire ;
Bien dresser les surfaces c’est-à-dire les rendre planes ;
Appliquer une couche mince de colle ;
Opérer sous atmosphère non humide.
• Le soudage
On distingue trois sortes de soudage :
Le soudage électrique : avec des appareils à haute fréquence pouvant atteindre le point de ramollissement des thermoplastiques.
Le soudage par impulsion : on applique sous pression une résistance électrique sur les parties à souder.
Le soudage au chalumeau : la baguette à utiliser do it être de même nature que la matière à souder.
La décoration de la matière plastique se fait par :
· Gravure et marquage :
Effectués en enlevant la matière au burin ou à lafraise ou par un poinçon.
· Impression : se fait à l’aide des trois procédés suivants :
Procédé offset : On représente le dessin à imprimer sur un rouleau ou sur une pièce en caoutchouc
Procédé à l’encre de soie : On tend sur un cadre untissu de soie dont les mailles ne représentent pas le dessin. Ensuite, le cadre étantappliqué sur la surface à décorer à l’aide d’une raclette. Puis, on le fait passer à travers les mai lles restées libres qui viennent se déposer sur la surface à imprimer. L’encre utilisé doit adapté à la matière plastique.
Métallisation :
On dépose une couche métallique sur la surface dela matière. On le fait par électrolyse avec dépôt préalable de graphitespour rendre la surfaceconductrice.

LES PLASTIQUES RENFORCES

INTRODUCTION

DEFINITION

Ce sont des plastiques dont la solidité est très upérieures à celle de la résine de base en raison de la présence d’éléments de remplissage à très haute ténacité dans le mélange. Les éléments de remplissage sont généralement des fibres, des toiles ou des mats composés de fibres.
On appelle maintenant de façon courante « matériaux composites » des arrangements de fibres, les renforts qui sont noyés dans une matricedont la résistance mécanique est beaucoup plus faible. Les grandes familles de matières composites sont :
LES COMPOSITES HAUTE PERFORMANCE (HP)
LES COMPOSITES GRANDE DIFFUSION (GD)
Principaux composants :
Les GD : sont à base de fibres de verre ( 99% des renforts utilisés) et de résines polyester ( 95% des résines thermodurcissable). Ils représente 95% des composites utilisés et sont en général des plastiques armés ou renforcés avec unauxt de renfort avoisinant les 30%.
Les HP : principalement utilisés dans l’aéronautique sontd’un coût élevé. Les renforts sont plutôt des fibres longues. Le taux de renfort est s upérieur à 50%, ce qui influent sur le coût. Les propriétés mécaniques (résistance mécanique et dité)rigi sont largement supérieures à celles des métaux, contrairement aux GD.

PRINCIPE DE CONSTRUCTION

On construit la structure des composites à la deman de :
– la nature, la texture et la forme du renfort
– le taux de renforcement
– la nature de la résine et des charges ou additifs
– la qualité de l’interface renfort-matrice
– la géométrie de la pièce à réaliser
– le procédé de mise en œuvre utilisé
On cherchera toujours à orienter au mieux les renfo rts en fonction des efforts auxquels la structure est soumise.

LES COMPOSANTS ET SES ROLES

Un matériau composite est composé de deux (2) éléments fondamentaux dans lesquels on y ajoute les charges et les additifs :

Le renfort :

· Définition
C’est l’élément qui constitue l’armature de la matière. Les renforts, en général, sont des fibres organiques ou inorganiques.
· Forme du renfort
les renforts se présentent sous deux formes qu’ils soient en :
Des filaments décomposés en fil de base et en mèches puis en demi-produits comme la verranne, les rovings, la silionne….ou
Des semi-produits comme les mats, les rubans, les taffetas, satin, uni ou bidirectionnelle, les gaines et les préformés.
· Diagramme de catégories des renforts

Table des matières

PARTIE I : LES MATIERES PLASTIQUES
CHAPITRE 1 : GENERALITE SUR LES MATIERES PLASTIQUES
1.1 ORIGINE
1.2 CLASSIFICATION
1.3 MOLECULE DE BASE
1.4 PROPRIETES DES MATIERES PLASTIQUES
1.4.1 Propriétés physiques
1.4.2 Propriétés chimiques
CHAPITRE 2 : PRODUCTION DES MATIERES PLASTIQUES
2.1 MATIERES PREMIERES
2.1.1 Les poudres à mouler
2.1.2 Les stratifiés
2.1.3 Les plastiques armées
2.1.4 Les résines liquides
2.2 LES DEMI-PRODUITS
2.2 .1 Les extrusions
2.2.2 Les films, les feuilles et les plaques
2.3 PRODUCTION DES PIECES EN PLASTIQUES
2.3.1 Moulage
2.3.2 L’usinage
2.3.3 Modes d’assemblage
CHAPITRE 3 : INTERET DES MATIERES PLASTIQUES
3.1 Avantages et Inconvenient des matières plastiques
3.2 Domaines d’applications des matières plastiques
PARTIE II : LES PLASTIQUES RENFORCES
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION
1.1 DEFINITION
1.2 PRINCIPE DE CONSTRUCTION
1.3 LES COMPOSANTS ET SES ROLES
1.3.1 Le renfort
1.3.2 La matrice
1.3.3 Les différents charges
CHAPITRE 2 : TECHNOLOGIE DE MISE EN OEUVRE
2.1 PROCEDES MANUELS
2.1.1 Moulage au contact
2.1.2 Moulage par projection simultanée
2.1.3 Moulage sous vide
2.2 PROCEDES DE TRANSFORMATION PAR MOULAGE A PRESSE
2.2.1 Moulage par injection basse pression de résine RTM
2.2.2 Moulage à la presse froid ‘voie humide’ basse pression
2.3 PROCEDES D’INJECTION PAR REACTION : RRIM-SRIM
2.3.1 Moulage par injection de résine réactive renforcée fibres broyées RRIM
2.3.2 Moulage par injection de résine réactive renforcée fibres longues SRIM
2.3.3 Moulage par injection compound BMC
2.3.4 Moulage par compression de mat préimprégné
2.4 PROCEDE DE FABRICATION DE FORME DE REVOLUTION
2.4.1 Moulage par enroulement filamentaire
2.4.2 Moulage par centrifugation
2.5 PROCEDE DE TRANSFORMATION EN CONTINU
2.5.1 Moulage par pultrusion
2.5.2 Imprégnation en continu
CHAPITRE 3 : AVANTAGES , INCOVENNIENTS ET DOMAINES D’APPLICATIONS
3.1 Domaine d’application des composites
3.2 Avantages des matériaux composites
3.3 Inconvenients des matériaux composites
CHAPITRE 4 : CONCEPTION DE PIECES EN MATERIAUX COMPOSITES
4.1 DEFINITION
4.1.1 Les matières homogènes
4.1.2 Les matières hétérogènes
4.1.3 Les matières isotropes
4.1.4 Les matières anisotrope
4.2 STRUCTURE DES MATERIAUX COMPOSITES
4.2.1 Monocouche
4.2.2 Stratifiés
4.2.3 Sandwich
4.3 REGLE DE BASE DES CALCULS POUR LES COMPOSITES
4.4 ELEMENTS MATHEMATIQUE DE BASE
4.4.1 Le repère
4.4.2 Description des contraintes
4.4.3 Description des déformations
4.4.4 Relation contrainte et déformation
4.4.5 Détermination des matrices des souplesses
4.4.6 Relations fondamentales de la dynamique
4.4.7 Equation de compatibilité
4.5 APPROCHE DES CALCULS DES COMPOSITES
4.5.1 Homogénéisation simplifiée ou modèle à borne
4.5.2 Approche d’Hashin
4.5.3 Approche d’Halpin- Tsai
4.5.4 Appoche de Tsai-Pagano
4.5.5 Approche d’halpin-Kardos
CHAPITRE 5 : THEORIE CLASSIQUE DES STRATIFIEES
5.1 COMPORTEMENT
5.1.1 Comportement en membrane
5.1.2 Comportement en flexion
5.1.3 Prise en compte des effets hygrothermiques
5.1.4 Modélisation à l’échelle des plaques
5.2 RUPTURES DES COMPOSITES
5.2.1 Le critère de Tsai-Hill
5.2.2 Le critère Tsai-Wu
5.2.3 Le critère de la contrainte maximale
5.2.4 Le critère de la déformation maximale
5.2.5 Le critère mixte
5.2.6 Le critère de Hashin
5.2.7 Principaux causes des ruptures
5.3 CONCEPTION DES PIECES COMPOSITES
5.3.1 Règles de conception des pièces composites
5.3.2 Préparation avant le moulage ou du drapage
5.3.3 Usinage des pièces composites plastiques
5.3.4 Exemple de réalisation d’une pièce composite soumis à la traction
5.3.5 Poutre stratifiée travaillant en flexion
PARTIE III : CONSIDERATION ECONOMIQUE ET IMPACT ENVIRONNEMENTAL
CHAPITRE 1 : ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
1.1 Recyclage des matieres plastiques et des plastiques renforces
1.2 Processus de recyclage des plastiques ou des plastiques renforcés
1.3 L’augmentation des bacs à ordures
1.4 L’usage de solvant de nettoyage et port des accessoires
CHAPITRE 2 : CONSIDERATION ECONOMIQUE

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