PROTECTION DE LA ZONE DE MOULAGE

PROTECTION DE LA ZONE DE MOULAGE
La plupart des produits moulés, soient-ils moulés par injection, moulés par soufflage ou
formés par vide (thermoformés), tous sont refroidis par de l'eau froide dans les circuits
des moules. La durée de refroidissement, qui est normalement la partie la plus longue de
la durée totale du cycle et du procédé de moulage, est une partie coûteuse et importante
du procédé de fabrication. L'abaissement de la température de l'eau froide dans le moule,
mène à une durée plus courte du cycle, mais la basse température en fonction du point de
rosée de l'air ambiant cause de la condensation sur les surfaces du moule, ce qui ajoute
des dificultés au procédé.
Des définitions comme le point de rosée et l'humidité relative sont bien expliquées dans
le diagramme de Mollier (Voyez l'arrière-plan du séchage des résines).
Dans plusieurs usines de fabrication les ingénieurs des procédés de traitement ont
tendence à augmenter la température de l'eau froide dans les climats chauds et humides
pour éviter la condensation sur le moule, et ceci conduit à quelques problèmes.
L'augmentation de la température de l'eau froide prolonge la durée de refroidissement,
diminue la production et abaisse le profit. Dans plusieurs cas, la durée plus longue de
refroidissement augmente le taux de cristallisation dans la matière plastique moulée ce
qui en résulte une qualité inférieure de produit.
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ARRIÈRE-PLAN
Il est suggéré d'utiliser de l'eau froide pure à une température supérieure à 6 °C. Les
températures d'eau plus basses nécessitent l'addition d'un antigel à l'eau dans le circuit de
refroidissement pour éviter la congélation dans l'évaporateur du refroidisseur. L'addition
d'un antigel à l'eau froide a ses inconvénients. Les agents antigels ont normalement d’une
faible conductivité thermique qui diminue l’echange de la chaleur du produit dans le
moule et leur majorité ont une haute viscosité qui réduit le rendement de la pompe et
réduit le débit de circulation de l'eau. Les débits de circulation de l'eau froide sont
recommandés être élevés pour créer une circulation turbulente d'eau dans les conduits de
refroidissement du moule.
Les expériences sur les produits moulés par soufflage montrent une augmentation de la
production de 1 % quand la température de l'eau froide est abaissée d' 1 K.
Ceci est vrai que si on n’a pas a ajouter de l’antigel à l'eau fraîche pour éviter la
congélation dans l'échangeur du refroidisseur d'eau.
Le mélange eau/Glycol doit être refroidi jusqu'à une température de -14 °C pour
obtenir la même durée de cycle qu’ avec de l'eau pure à 6 °C Un produit de poids léger
[A], le même produit, mais 50% plus lourd avait besoin d'une température d'eau/Glycol
de -20 °C pour obtenir la même durée de cycle qu’avec de l'eau pure à une température
de 6 °C.
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L'eau pure à une température de 6 °C a obtenu les meilleurs résultats de refroidissement;
cependant, la condensation du moule évait un effet secondaire regrettable quand la
température était plus basse que le point de rosée de l'air ambiant. Ça devient même pire avec
des températures en-dessous du point de congélation. Le résultat est une lutte contre la glace.
dehors de la zone isolée à travers les ouvertures concues pour l’évacuation des pièces
produites par la machine. De simples filtres, lavables et facilement échangeables, sont
utilisés dans toutes les unités de MAP. Un capteur de pression mesure la baisse de
pression au travers du filtre et alerte l'opérateur quand le filtre a besoin d'être nettoyé.
Quelques ingénieurs fabriquants assument que des systèmes de climatisation peuvent résoudre
le problème de la condensation du moule. La climatisation de l'usine de fabrication aide, mais
ceci ne résoud pas complètement le problème.
4 dimensions de MAP sont disponibles pour alimenter les machines individuellement ou
pour être utilisés dans un système central qui sert plusieurs machines.
Un désavantage est l'investissement initial élevé nécessaire pour l'installation d'un système
suffisant de climatisation et le coût énorme de fonctionnement de ce système, ce qui devient
évident quand on considère la qantité d'énergie d'une usine de traitement des matières
plastiques. L'énergie totale qui alimente l'usine est convertie en chaleur. Une partie de la
chaleur est transmise en dehors de l'usine à travers le système de refroidissement du moule et
autres systèmes de réfrigeration d'eau comme le refroidissement du fluide hydraulique.
L'énergie qui reste est transférée en chaleur dans l'air. Le système de climatisation doit être
capable de traiter la chaleur radiante dans l'usine et la déhumidification de l'air à l'intérieur de
l'usine. Les systèmes de climatisation peuvent améliorer les conditions de travail pour le
personnel travaillant dans l'usine mais le coût élevé de fonctionnement réduit le profit.
Un autre désavantage est que l'humidité n'est pas absolument contrôlée dans une usine
climatisée. L'air ambiant se mélange dans l'usine avec l'air chaque fois qu'une porte est
ouverte. L'humidité pénètre à travers les sols en béton et les murs de l'usine, si le bâtiment
n'est pas conçu avec une isolation suffisante contre l'humidité. Le changement de moule sur
les machines de transformation est accompagné de fuites d'eau. Le nettoyage et le lavage des
sols aboutit à une humidité supplementaire de l'air de l'usine.
La solution la plus idéale et la plus
lucrative est le Mould Area
Protection (MAP – Protection de la
zone de moulage). Ceci doit être
combiné avec un bon système de
ventilation de l'usine pour se
débarrasser de la chaleur en excès
qui provient des machines de
production de l'usine.
Les systèmes de déshumidification
sont très utiles dans les applications
de moulage. La zone de moulage de
la machine
est isolée de l'air
ambiant est alimentée avec un air
sec filtré provenant du MAP. Ceci
permet l'utilisation de l'eau froide à
6°C tout le temps sans condensation
du moule.
Les unités MAP sont conçues pour
distribuer l'air sec filtré avec un point de rosée de 3°C à la machine. L'air s'echappe en
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L'air ambiant [1] est aspiré dans
l'unité à travers un filtre [A] et
l'air filtré [2] est rafraîchi en
deux étapes. La première étape
prend lieu dans l'échangeur de
chaleur par de l'eau froide [B],
et l'air pré-refroidi [3] entre
ensuite dans l'échangeur de
chaleur du circuit intégré de
réfrigeration, pour être refroidi
jusqu'à une temperature de 3°C
[4].
Une grande quantité de
l'humidité contenue dans l'air
est séparée dans
les deux
refroidisseurs
dû
à
la
condensation et est récupérée
dans un plateau [G]. L'eau est
ensuite pompée en dehors de l'unité avec une pompe [F].
Le compresseur [K] prend la chaleur de l'évaporateur [C] et la pompe dans le
condensateur [D] à une température élevée. L'air frais passe maintenant à travers le
condensateur et est réchauffé jusqu'à une température de 25°C [5] avant de quitter l'unité
[6] l'air sec filtré est soufflé par le ventilateur centrifuge [E]. L'air sec filtré est distribué à
l'intérieur d'une cabine isolée qui encapsule la zone du moule de la machine de
production.
Rainer Farrag a conçu les premières unités de déshumidication du moule dans les années
80 et n’a pas cessé d'améliorer la conception à la perfection. Les premières unités ont été
conçues avec un sécheur dessicateur avec un point de rosée de -15°C. Mais bientôt, il est
devenu clair que le sécheur dessicateur n'est pas bien approprié à cette application.
Un point de rosée très bas n'était pas nécessaire, pour la température idéale d’eau requise
dans ce cas, de plus la maintenance importante du sécheur dessicateur était un
désavantage. La performance descendente du sécheur dessicateur n'a pas aidé à
l'obtention de la fiabilité voulue non plus. En 1991, le système a été reconçu en utilisant
un simple système de réfrigération avec une consommation beaucoup plus basse
d'énergie et finalement pas de besoin de maintenance.
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Le designe des protections utilisés pour isoler les machines de moulage de l' air ambiant
s'est aussi amélioré à travers des années, et les techniciens d'installation se sont appliqués
à faire la protection sur mesure permettant un changement facile de moule et un accès à
toutes les pièces de la machine pour inspection, ajustement ou réparations.
Ce qui suit est une des
installations professionnelles sur
une machine de moulage à
injection utilisant des profiles
d'Aluminium et des plaques de
Polycarbonate pour isoler la
zone de moulage de l'air ambiant
de l’atelier de production.
ARRIÈRE-PLAN
L'illustration précédente montre le couvercle supérieur du haut, en position ouvert pour
permettre le changement facile du moule par le haut.
Les profiles d'Aluminium sont enduits d'une peinture de la même couleur que la machine et des
conduits spiralés sont utilisés pour alimenter en air sec filtré la zone de protection pour la
machine et le robot d’evacuation des pieces, le refroidisseur d’ eau est installé à coté de la
machine de moulage.
La partie arrière du couvercle supérieur glisse sous la partie avant pour permettre un
accès facile à la zone de bridage.
Le fond de la machine est aussi fermé.
Une unité MAP alimente l'air sec filtré vers 12 machines de moulage par injection à
travers un conduit d'air central.
Les couvercles au dessus sont
montées sur des rails faciles à
ouvrir pour changements rapides
de moule et accès facile à la
zone de bridage derrière le
moule.
Un tuyau flexible est utilisé pour
relier la protection à l'unité de
déshumidification du moule.
(Pas visible sur l’image).
Le conduit souple à la fin de chaque dérivation est nécessaire pour permettre le
glissement de couvercle du haut pour les changements de moule.
L'usine est climatisée mais le système ne peut pas maintenir un point de rosée sufisant.
La protection de la zone de moulage a été ajoutée et la capacité du système de
climatisation a été réduit de 40 % dans l'usine.
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ARRIÈRE-PLAN
Une installation pour la protection de la zone de moulage sur une machine d’extrusion
soufflage est montrée dans l'illustration ci-dessus. Remarquez les brosses utilisées sur
tous les pourtours des portes de la cabine de moulage.
L'exemple en-dessous montre une machine d’injection soufflage, bien protégée par le
fabricant de la machines, cependant il reste quand même plusieurs petites ouvertures qu’
il est nécessaire de couvrir.
L'unité MAP est installée à l'arrière de la machine avec un simple conduit d'air entre
l'unité et la cabine.
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Les illustrations en-dessous montrent aussi quelques détails de la protection. L'accès à
toutes les zones de la machine est garantie sans besoin d'enlever aucune pièce des
couvercles.
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