Quels matériaux peuvent être utilisés dans le moulage par injection plastique ?

Le moulage par injection de plastique est l'un des procédés de fabrication les plus polyvalents et les plus rentables qui existent aujourd'hui. Le moulage par injection de plastique permet de produire à grande échelle des pièces en plastique complexes et très précises. Toutefois, l'une des étapes clés de ce processus consiste à sélectionner le matériau plastique adapté à votre application.

Il existe des milliers de plastiques différents sur le marché, chacun ayant ses propres propriétés. En fonction de facteurs tels que la solidité, la flexibilité, la résistance à la chaleur, la résistance chimique et le coût, certains plastiques conviennent mieux à certaines applications que d'autres.

Quels sont donc les matériaux qui peuvent être utilisés dans le moulage par injection de plastique ? Dans ce guide complet, en tant que professionnel fabricant de moulage par injection de matières plastiquesDans ce numéro, je présenterai les dix plastiques les plus couramment utilisés pour le moulage par injection, en soulignant leurs principales caractéristiques et leurs applications idéales.

Qu'est-ce que le moulage par injection de matières plastiques ?

Avant d'aborder les matériaux, commençons par un bref aperçu de ce qu'est exactement le moulage par injection de plastique et de la raison pour laquelle le choix des matériaux est si crucial.

Le moulage par injection de plastique est un procédé de fabrication qui consiste à chauffer un polymère plastique jusqu'à ce qu'il devienne fondu, puis à l'injecter à haute pression dans une cavité de moule. Le moule est maintenu fermé jusqu'à ce que le plastique refroidisse et durcisse pour prendre la forme souhaitée.

Plusieurs raisons expliquent pourquoi le moulage par injection est une méthode de fabrication si répandue :

• Rapport coût-efficacité - La production de pièces en plastique par moulage par injection est extrêmement rentable, en particulier pour les grandes séries. Les coûts initiaux élevés de la conception et de l'usinage CNC de l'outillage du moule sont compensés par le faible coût par pièce.
• Polyvalence des matériaux - Il existe des milliers de polymères thermoplastiques et thermodurcissables différents, chacun ayant des propriétés mécaniques, thermiques, chimiques et électriques uniques. Cela permet de sélectionner des matériaux très spécifiques à l'application.
• Géométries complexes - Les moules d'injection en plusieurs parties comprenant des glissières, des noyaux, des mécanismes de dévissage et autres permettent de produire des géométries plastiques complexes qu'il serait impossible ou extrêmement coûteux de produire autrement.
• Efficacité - Une fois que les moules d'injection sont équipés et que les processus de moulage sont optimisés, les pièces en plastique peuvent être produites en masse très rapidement. Une seule machine de moulage par injection peut produire des milliers de pièces en plastique par jour.
• Cohérence - Chaque tir produit une pièce en plastique identique, ce qui garantit une cohérence totale sur l'ensemble des cycles de production. Aucune variation d'une pièce à l'autre.

Cela dit, l'étape la plus critique de tout projet de moulage par injection est sans doute la sélection de la résine plastique appropriée. Mais avec des milliers de matériaux disponibles, tous dotés de propriétés et de caractéristiques différentes, cela peut s'avérer plus facile à dire qu'à faire !

Examinons dix des matières plastiques les plus utilisées dans le domaine du moulage par injection.

Quels matériaux peuvent être utilisés dans le moulage par injection plastique ?

Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS)

L'ABS, ou acrylonitrile butadiène styrène, est un thermoplastique amorphe largement utilisé dans les biens de consommation, l'électronique, les applications automobiles et les jouets (comme les briques LEGO !).

Les principales caractéristiques du plastique ABS sont les suivantes

• Résistance aux chocs et ténacité élevées
• Rigidité - va des qualités douces aux qualités dures
• Résistance aux produits chimiques corrosifs et aux températures élevées
• Excellente stabilité dimensionnelle
• Facile à thermoformer et à fabriquer
• Disponible en différentes finitions esthétiques

Malgré ses excellentes propriétés mécaniques et sa polyvalence, l'ABS présente quelques inconvénients :

• Susceptible de se fissurer sous l'effet de la contrainte
• Vulnérable aux rayons UV
• Inflammable
• Mauvaises caractéristiques d'exposition aux intempéries

Tout bien considéré, le moulage par injection de l'ABS est idéal pour :

• Electronique grand public
• Pièces détachées automobiles
• Boîtier de l'appareil
• Équipements de protection
• Jouets

Polypropylène (PP)

Le polypropylène (PP), également appelé "polypropène", est un polymère thermoplastique utilisé dans une large gamme d'applications de moulage par injection, en particulier pour les emballages alimentaires.

Les propriétés du polypropylène de moulage comprennent

• Point de fusion élevé
• Résistance aux produits chimiques et à l'humidité
• Extrêmement polyvalent
• Faible densité
• Excellente résistance à la fatigue
• Recyclable

Bien qu'il soit quelque peu difficile à peindre ou à coller, le polypropylène possède des propriétés mécaniques supérieures, résiste au gauchissement et est à la fois compatible avec le contact alimentaire et recyclable, ce qui en fait un choix courant pour le moulage par injection de produits ménagers et de divers récipients.

Les applications courantes du moulage par injection du polypropylène sont les suivantes :

• Conteneurs alimentaires
• Appareils électroménagers
• Pièces détachées automobiles
• Charnières, emballage
• Tuyauterie, plomberie
• Corde en polypropylène

Nylon (polyamide)

Le nylon englobe une famille de polymères synthétiques qui sont couramment moulés par injection dans des produits qui nécessitent une grande solidité, une résistance à l'usure et une résistance à la température.

Quelques propriétés remarquables des Nylon Les résines de moulage par injection comprennent

• Résistance élevée à la traction
• Résistant aux produits chimiques
• Faible coefficient de frottement
• Résistance à la chaleur - bonnes propriétés à haute température
• Très polyvalent - s'allie bien
• Bonne résistance à l'abrasion et à l'usure
• Disponible en différentes qualités (nylon 6, nylon 66, etc.)

Malgré ses excellentes propriétés mécaniques, le nylon absorbe l'humidité et les huiles, ce qui le rend moins adapté à certaines applications. Les types de produits fabriqués à partir de nylon moulé par injection sont les suivants :

• Roulements/engrenages
• Fixations
• Pièces détachées automobiles
• Pièces industrielles
• Emballage alimentaire
• Appareils électroménagers

Acétal (POM)

Également appelé polyoxyméthylène (POM), le plastique acétal est connu pour sa grande rigidité, sa résistance et sa stabilité thermique par rapport à d'autres thermoplastiques de moulage par injection.

Les principales caractéristiques de la résine acétal sont les suivantes

• Extrêmement solide et rigide
• Faible coefficient de frottement - surface lisse
• Excellente stabilité thermique et résistance chimique
• Résiste aux chocs répétés

En revanche, le plastique acétal est relativement cher par rapport aux résines de base. Applications bien adaptées au moulage par injection de l'acétal :

• Engrenages de précision
• Poulies
• Pièces d'intérieur automobile
• Appareils sanitaires
• Verrous de porte
• Roulements à billes
• Composants des appareils

Polycarbonate (PC)

Le polycarbonate (PC), résine de moulage par injection, est un thermoplastique amorphe optiquement clair qui présente une résistance aux chocs et une stabilité dimensionnelle exceptionnelles dans une large gamme de températures.

avantages du moulage par injection du polycarbonate :

• Très résistant aux chocs
• Clarté optique - transparence semblable à celle du verre
• Résistance à la chaleur
• Stabilité dimensionnelle
• Qualités ignifuges disponibles

Bien qu'il soit sujet à la fissuration sous contrainte et quelque peu sensible à l'entaille, le polycarbonate est l'option de choix pour le moulage par injection de pièces transparentes ou peu colorées dans les équipements de sécurité, l'électronique et d'autres applications nécessitant une grande résistance aux chocs.

Les applications typiques sont les suivantes

• Lunettes
• Écrans faciaux de sécurité
• Boucliers anti-émeutes de la police
• Lentilles automobiles
• Affichages/écrans électroniques

Polyéthylène (PE)

Les polyéthylènes constituent l'une des familles de plastiques moulés par injection les plus répandues sur la planète. Des bouteilles aux bidons en passant par les jouets et les sacs, le polyéthylène est devenu omniprésent, et ce pour de bonnes raisons.

Les polyéthylènes peuvent être classés en plusieurs catégories, mais certaines de leurs caractéristiques principales sont les suivantes :

• Résistance aux produits chimiques et à l'humidité
• Sans danger pour les aliments
• Excellente résistance aux chocs
• Faible coefficient de frottement
• Recyclable

Grâce à sa résistance chimique exceptionnelle, son faible coût, sa grande disponibilité et sa recyclabilité, il n'est pas surprenant que le polyéthylène se classe en tête de la demande mondiale de résines plastiques. Quelques exemples de produits en polyéthylène moulés par injection :

• Pot à lait
• Bouteilles de shampoing/savon
• Isolation des fils et des câbles
• Jouets
• Gobelets jetables
• Chaises pliantes
• Seaux

Si vous n'êtes pas sûr du grade de polyéthylène qui convient le mieux à votre application, il est utile de consulter votre mouleur par injection dès le début du processus de conception.

Acrylique (PMMA)

Les composés de moulage par injection de plastique acrylique, également appelés polyméthacrylate de méthyle (PMMA), verre acrylique ou plexiglas, offrent une excellente clarté optique et une bonne résistance aux intempéries.

les professionnels du moulage par injection de l'acrylique :

• Clarté optique - transparence semblable à celle du verre
• Résistant aux UV et aux intempéries
• Rigide - fragile en fonction de la qualité
• Léger
• Faible perte de diffusion

En revanche, les acryliques présentent une faible résistance à l'abrasion et aux produits chimiques. Malgré ses lacunes dans certaines applications chimiques ou mécaniques, le moulage par injection de l'acrylique est omniprésent dans le monde entier :

• Signes
• Vitrines
• Aquariums
• Lentilles d'éclairage des véhicules
• Matériel médical
• Articles de salle de bains

Polystyrène (PS)

Le polystyrène appartient à la classe des plastiques connus sous le nom de polymères vinyliques - la sixième résine plastique la plus abondante au monde. Il possède de nombreuses caractéristiques souhaitables :

• Qualités optiquement claires disponibles
• Excellente stabilité dimensionnelle
• Propriétés d'isolation électrique
• Faible absorption d'humidité
• Economique
• Recyclable

Malheureusement, le polystyrène est intrinsèquement fragile et présente une faible résistance aux chocs et aux perforations. Cela l'exclut des applications les plus exigeantes. Mais le moulage par injection du polystyrène offre une solution abordable pour de nombreux produits de consommation :

• Ustensiles jetables
• Emballage de protection
• Boîtes à œufs
• Boîtiers de CD
• Dirigeants
• Boîtes de Petri

Si une résistance élevée aux chocs est requise, les fabricants optent généralement pour des composés de polystyrène à haute résistance aux chocs (HIPS) qui contiennent du caoutchouc polybutadiène pour augmenter la ductilité.

Elastomères thermoplastiques (TPE)

Les élastomères thermoplastiques (TPE) constituent une classe unique de copolymères composés de matériaux présentant à la fois des propriétés thermoplastiques et élastomériques.

caractéristiques du moulage par injection d'élastomères thermoplastiques :

• Élasticité et résilience du caoutchouc
• Transformabilité des thermoplastiques
• Dureté personnalisable - shore A 10 à shore D 60
• Résistance à l'abrasion, aux produits chimiques et à la corrosion
• Capacité à s'étirer de manière répétitive

Comme les TPE coûtent beaucoup plus cher que les autres résines de base, ils ne sont généralement utilisés que lorsque leurs caractéristiques de performance spécifiques sont requises.

En voici quelques exemples :

• Joints HVAC pour l'automobile
• Lunettes de protection pour le sport
• Isolation des fils électriques
• Tubes/équipements médicaux
• Chaussures
• Biens de consommation
• Joint d'étanchéité

Polymère à cristaux liquides (LCP)

Les polymères à cristaux liquides (LCP), bien qu'ils ne soient pas aussi répandus que les autres principales résines de moulage par injection dont il est question ici, offrent une combinaison inégalée de résistance à la chaleur, de solidité et de rigidité, ainsi qu'une excellente résistance aux produits chimiques.

Pourquoi envisager le moulage par injection de LCP ?

• Résistance extrême à la chaleur - fonctionnelle jusqu'à 260°C
• Chimiquement inerte - excellente résistance chimique
• Incroyablement rigide et solide
• Faible inflammabilité/fumée
• Stabilité dimensionnelle
• Naturellement lubrifiant

Les inconvénients ? Les LCP sont l'un des plastiques de moulage par injection les plus chers à l'échelle mondiale. En outre, comme il s'agit d'un matériau exceptionnellement rigide, les conceptions exigent des transitions très progressives dans l'épaisseur des parois afin d'éviter les fissures.

Mais pour les composants nécessitant des performances optimales dans des conditions extrêmes, les LCP font souvent l'affaire :

• Électronique aérospatiale
• Équipements de fabrication de semi-conducteurs
• Composants automobiles de précision
• Dispositifs médicaux

Quel est le meilleur matériau pour votre application ?

Avec le grand nombre de matériaux disponibles pour le moulage par injection de plastique, il peut être difficile de choisir une résine pour votre application.

Pour conclure, voici un processus rapide en trois étapes pour vous aider à sélectionner les matériaux pour le moulage par injection :

1. Définir les exigences mécaniques/thermiques/chimiques - Quelles sont les exigences en matière de solidité, de résistance à la température, de rigidité, de ductilité, etc. dont votre composant en plastique a besoin pour fonctionner ? Quelles expositions chimiques doit-il supporter ?

2. Recherche de résines appropriées - Une fois que vos exigences en matière de performances sont entièrement définies, vous pouvez réduire considérablement le champ d'action en termes de matériaux de moulage par injection applicables.

3. Sélectionner 2 ou 3 plastiques candidats - Votre liste de résines candidates étant réduite, vous pouvez maintenant comparer directement les avantages et les inconvénients. Contactez votre mouleur par injection pour obtenir son avis et son approbation avant de vous engager !

Bien entendu, cette approche simplifiée ne fait qu'effleurer la surface en termes de meilleures pratiques de sélection des matériaux de moulage par injection. Mais j'espère qu'elle fournira au moins quelques indications sur les points de départ !

Chaque application exige un ensemble unique de propriétés matérielles. En collaborant étroitement avec votre mouleur par injection dès le début du processus de conception, vous vous assurez de choisir une résine plastique parfaitement adaptée à votre produit et à l'environnement d'utilisation finale !