Etape de moulage

Le moulage est effectué à l’aide d’une presse à injecter Babyplast disponible au Lab-STICC et permettant la fabrication de pièces en petite série. Le moule du filtre est réalisé chez la société Alain Guelpa Concept. Le moule est composé de deux pièces principales, une fixe présentant une face interne plane et au travers de laquelle se fait l’injection, et une mobile dans laquelle se trouve l’empreinte en cavité de l’objet à mouler ainsi que les éjecteurs qui permettent de sortir la pièce à la fin du procédé d’injection (cf. figure II.68). Dans le cadre de travaux antérieurs, réalisés au Lab-STICC, les paramètres de la presse à injecter avaient été optimisés pour le COP. Le tableau II.5 résume ces paramètres.

Tableau II.5: Paramètres de la presse à injecter pour le moulage du COP.

Températures de moulage R1 : 290°C, R2 : 290°C, R3 : 290°C

1^erep essio d’i je tio 90 Bar

Temps de la 1^ère pression 2 s

2^èmep essio d’i je tio 74 Bar

P essio d’ je tio 25 Bar

Temps de recul de la buse 2 s

Température de refroidissement 77°C

Temps de refroidissement 2 s

Après les premières réalisations des pièces par injection, deux défauts avaient été relevés : une rugosité importante de la surface des pièces moulées et une trace profonde des éjecteurs. La figure II.69 présente un cliché pris au microscope confocal Zeiss (service commun PIεε de l’UBO) sur lequel les deux défauts sont clairement perceptibles. La détermination de la rugosité de surface avec ce type de technique est possible mais nécessite des temps d’acquisition très importants. Par la suite, les mesures de rugosité ont été effectuées à l’aide d’un profilomètre à stylet Dektak 150.

Les mesures au profilomètre ont été faites sur des distances de 500 µm et de 1 mm. La figure II.70 (a) montre des mesures faites sur la surface de l’échantillon (hors zones de trace d’éjection). La figure II.70 (b) montre les mesures faites uniquement au niveau des traces d’éjection. Enfin la figure II.70 (c) présente les profils de l’empreinte entière due aux

Figure II.69 : Cliché au microscope confocal Zeiss de la pièce moulé après première injection (PIMM UBO). Figure II.68 : Moule du filtre COP.

éjecteurs (profil sur une distance de 3mm). Cette mesure nous a permis d’évaluer la profondeur de ces traces. Les valeurs des rugosités arithmétiques et quadratiques ainsi que les profondeurs des traces dues aux éjecteurs sont résumées dans le tableau II.6. Notons que chaque mesure a été réalisée sur trois échantillons.

Tableau II.6 : Résultats de mesures de rugosité des pièces injectées dans l'ancien moule.

(a)

(b)

(c)

Les valeurs de rugosités et de profondeurs des éjecteurs sont très importantes. Ces différents défauts entraineront inévitablement une dégradation des performances du filtre, notamment par augmentation des pertes d’insertion. Notons au passage une légère amélioration de l’état de surface au niveau de l’éjecteur due à l’aplatissement de la matière à ce niveau. Afin de tenter de minimiser ces défauts de surface, nous avons testé deux traitements post-moulage par traitement thermique ou chimique (cf. figure II.71).

Le traitement thermique consiste à placer l’échantillon rugueux sur une plaque de verre de rugosité très faible (quelques nanomètres) et de placer le tout sur une plaque chauffante à une température aux alentours de la température de transition vitreuse du COP (150°C). Le traitement chimique consiste à utiliser la vapeur d’un bon solvant pour le COP afin de dissoudre légèrement la surface de l’échantillon pour la lisser. Dans cette étude le solvant utilisé est le toluène.

La figure II.72 montre visuellement l’évolution de l’état de surface des échantillons après traitement thermique et chimique. La figure II.73 présente des exemples de mesures effectuées au profilomètre de ces échantillons.

On constate que le traitement chimique apporte une meilleure évolution de la rugosité. Toutefois, le traitement thermique est insuffisant pour l’obtention d’un état de surface correcte et le traitement chimique entraîne un affaissement au niveau de la trace de l’éjecteur et modifie les dimensions ainsi que la forme des extrémités de l’échantillon (cf. figure II.74). Pour ces raisons et faute de temps, nous n’avons pas voulu poursuivre cette voie et nous avons opté pour un traitement sur le moule en amont. Par ailleurs, nous avons aussi demandé au mouliste de nous faire une modification au niveau des éjecteurs ; au lieu de deux éjecteurs

Figure II.72 : Photos des échantillons sans traitement et avec traitements chimique et thermique.

cylindriques qui laissent des traces sur la surface de l’échantillon, nous avons choisi un unique éjecteur plat qui pousse la pièce sur toute la surface supérieure. Le résultat de ces modifications est significatif et est montré sur les figures II.75 et II.76.

Les échantillons obtenus après améliorations du moule sont transparents en raison de la faible rugosité de surface qui est d’une dizaine de nanomètres. Le seul travail qui reste à faire au niveau de ses échantillons est l’enlèvement de la carotte d’injection et le polissage de la surface de l’échantillon à ce niveau. Ce travail est fait manuellement à l’aide d’une lime et de papier abrasif.

Figure II.74 : Profils des traces des éjecteurs après traitements thermique et chimique.