Traduction du magazine "Kunststoffe" N°87

Issu de la recherche aérospatiale, le traitement de surface au WS2 permet de démouler plus facilement, de réduire les temps de cycle et les coûts de réparation. L'usure est minimisée. 

 

Démoulage plus rapide

Moules traités au bisulfure de tungstène modifié

Le bisulfure de tungstène modifié réduit la friction sur les surfaces en métal.  Il permet  ainsi un démoulage plus rapide  des  moules d'injection. De plus, il réduit l'usure du moule . Dans certains cas lubrifiants et agent de démoulage peuvent être supprimés.

 

La recherche aérospatiale  américaine ne nous a pas seulement  apporté  le PTFE ,  bien connu pour la réduction de l'adhésion, mais également un bisulfure de tungstène modifié,  pour réduire la friction.

Le bisulfure de tungstène  possède un coefficient de friction de µ = 0.03 (mesuré sur un plan incliné) , c'est - à - dire qu'il lubrifie deux fois mieux que le graphite (µ = 0.074).

L 'exigence  de  lubrification sous vide, dans les technologies spatiales, ne peut être atteinte que si le lubrifiant adhère très bien à la surface.  L'application de Wilub  permet,  par l'implantation de molécules de bisulfure de tungstène dans la surface, d’atteindre cet objectif. Cette implantation moléculaire peut être obtenue sur presque tout support et rend le Wilub universellement applicable.  La couche,  épaisse de 0.5 µm , étant uniforme, n’a pratiquement aucun effet sur les dimensions du moule. En outre son efficacité  dans une échelle  de températures allant de -188°C à +538°C le rend apte au procédé d'injection en plasturgie.

La pression de surface maximale  admise, 2.400Mpa, couvre les pressions atteintes même avec des moules d'injection de la plus haute qualité. La couche est inerte, non-toxique, ni magnétique, ni corrosive. La dureté et la qualité de surface du support sont conservées grâce à la faible épaisseur de la couche, qui permet de traiter aussi bien les surfaces rendues rugueuses par abrasion que les surfaces polies.

 Le lubrifiant implanté à sec  n'ayant  pas de dureté  propre, hors celle du support, un simple polissage mécanique l'enlève avec celui-ci.

Faciliter le démoulage en pratique 

Le revêtement permet un démoulage en force des bouchons vissés qui est largement utilisé dans l'agroalimentaire ( industrie des boissons). La friction réduite entre noyau et polypropylène encore chaud rend possible le démoulage des contre-dépouilles et des anneaux de sécurité fragiles (uniquement reliés au bouchon par de minces bandes).

En même temps le revêtement rend la reproductibilité de la surface sûre, ce qui est particulièrement indispensable pour les moules

multi-empreintes.

Les temps de cycle sont réduits  par suppression du démoulage dévissant et le prix du moule également  puisqu'on  élimine la mécanique de dévissage.  L' assurance d'un démoulage sans problème peut nettement faire baisser les coûts, en raréfiant les gaspillages de temps des personnel qualifiés.  

D'une part les temps de cycle sont réduits par un démoulage plus précoce et plus rapide (moins de temps de refroidissement) sans risque d'écraser la pièce , d'autre  part le nombre des poussées d'éjecteur peut souvent être réduit. Avec les moules à dévissage on peut obtenir une plus grand vitesse de dévissage et un moindre couple de démarrage.

Aujourd'hui les marges de tolérances réduites  des pièces et l'amincissement des parois  imposent l'absence de déformation lors du démoulage. La production peut vite devenir un  casse-tête, quand on est pris entre la difficulté de reproduire les surfaces et  la dispersion  croissante des mesures. L'utilisation d'aides au démoulage (agents de démoulage et lubrifiants) peut être réduite, voire dans certains cas supprimée,  ce qui économise leur coût, ainsi que celui  du nettoyage de leurs dépôts sur le moule.

 

Temps de cycle réduits

Pour un bouchon vissé en pp le temps de cycle a été réduit de 25% par un démoulage anticipé et plus rapide.

Un joint d'étanchéité EVA est aujourd'hui démoulé 15% plus vite et de façon plus sûre.

La production d'un gobelet de mesure (40ml) sur une multi-empreinte x 16  entraînait un taux de rebut de 1% par une déformation apparaissant irrégulièrement lors du démoulage. L'analyse des causes indiquait une trop grande friction lors du démoulage.

Suite au revêtement avec le bisulfure de tungstène modifié, le rebut a pu être quasiment éliminé et le temps de cycle raccourci de 10%  grâce à  une éjection plus précoce en gardant une sécurité suffisante.

Minimiser l'usure

Les outils complexes avec tiroirs et autres pièces mobiles peuvent subir des dommages importants par l'usure d'adhésion (grippage/arrachage/serrage). Si, lors de la maintenance il y a trop de lubrification ou si l'outil doit produire plus longtemps que prévu, ou  bien s'il n'y a pas encore d'expérience d'usure du moule, le revêtement avec ses caractéristiques de marche à sec  est déjà rentabilisé par la seule élimination  du risque de dommage (casse) du moule.  Cela vaut particulièrement pour  les moulistes qui garantissent leurs outils ,  mais ne peuvent pas les surveiller. Ils  sont sûrement bien avisés de se procurer une sécurité supplémentaire contre l'usure par adhésion.

Dans ce contexte et lors de certaines combinaisons de surfaces et de matériaux on confond souvent avec la friction les effets de collage et d'adhésion. Mais les principes physiques sous-jacents sont différents. Le revêtement de bisulfure de tungstène n' évite pas le collage (adhésion), car il n'a aucune influence sur les forces d'attraction moléculaire. D'ailleurs, avec des matériaux fortement abrasifs comme les polyamides chargés en fibres le revêtement est mécaniquement enlevé avec le support, c 'est - à - dire qu'au bout de quelques heures ou de quelques jours le revêtement n'a plus d'effet.

Pour les pièces moulées des applications pharmaceutiques sensibles à la contamination (p.ex. seringues jetables) ou pour les articles de l'industrie cosmétique,  les outils peuvent fonctionner à la limite sans lubrification afin d'éviter la pollution par les éjecteurs. Les essais de  fonctionnement à sec réalisés par l'Institut de Plasturgie de Lüdenscheid en Allemagne, avec des éjecteurs de 3 mm chargés de 70N  n'ont révélé, après 2 millions de cycles, aucune usure sur les éjecteurs revêtus de Wilub.

Évidement, les exigences concernant les tolérances guide-éjecteur sont élevées, pour  éviter les points de charges qui raccourcissent l'effet de réduction de friction.

 

Coût de réparation réduit

Pour le moulage de leviers de vitesse à contour intérieur en nid d'abeille, le revêtement de plaques dévêtisseuses et de leurs glissières a doté ces pièces coûteuses de capacités de  fonctionnement à sec.  Le rapport entre le coût de traitement et  celui de re-fabrication des plaques, peut  aller  de 1 à 10 jusqu'à 1 à 100 et justifie ainsi un traitement prophylactique.