Agents de démoulage ( Agents démoulants )

Cette transition dépend beaucoup du secteur industriel et des exigences du processus. Plusieurs secteurs ne tolèrent plus les produits à base de solvant à cause des préoccupations relatives à la santé, la sécurité ou l’environnement, et en lien avec des règlementations. Le secteur du moulage sous pression, de la fabrication de pneus et du moulage de caoutchouc en général utilisent majoritairement des agents démoulants à base d’eau. Le secteur du polyuréthane utilise à la fois les agents à base d’eau et ceux à base de solvant, celui des composites et des thermoplastiques principalement ceux à base de solvant à l’heure actuelle.

La formation d’un film étant plus difficile avec les produits à base d’eau, ceux-ci sont plus sensibles à l’application. De plus, leur évaporation est plus lente que ceux à base de solvant, mais la méthode d’application, les conditions du processus et le niveau d’humidité ambiante jouent un rôle dans cette évaporation.

Avec les produits à base d’eau, des réactions chimiques peuvent se produire pendant le moulage, entre l’eau résiduelle en surface du moule et le matériau moulé (par ex. l’apparition d’urée lors du moulage d’objets en polyuréthane).

Cette catégorie d’agents démoulants nécessite aussi plus de technologie pour garantir la stabilité de l’émulsion et la résistance à la bioactivité. Ces difficultés doivent être surmontées pour étendre l’utilisation des agents démoulants à base d’eau dans un plus grand nombre de secteurs.

Pour l’application des produits non aérosols dans le traitement des thermoplastiques, le mieux est d’utiliser un pistolet pulvérisateur de bonne qualité ou du matériel de pulvérisation temporisé.

La méthodologie d’application dépend du porteur choisi, de la nature de l’agent démoulant, du processus et de son environnement. L’application est un aspect crucial à observer ; elle peut influencer la performance de l’agent démoulant de manière significative. Dans la plupart des cas, les agents démoulants sont appliqués avec un pistolet pulvérisateur (manuel ou robotisé). Dans certains cas, on utilise des systèmes de pulvérisation programmables avec plusieurs buses, qui permettent d’appliquer un ou plusieurs agents démoulants. La taille de la buse est réglée pour produire la nébulisation appropriée (selon le débit attendu et la viscosité de l’agent démoulant) et conduire à la formation d’un film correct. La pulvérisation peut utiliser de l’air (pour diviser et disperser davantage les gouttelettes) ou non (c’est alors la buse sous haute pression qui divise le flux d’agent démoulant pour le nébuliser). Les pistolets pulvérisateurs électrostatiques peuvent également être utilisés pour appliquer des agents démoulants solides et liquides. Dans certains cas, les agents démoulants peuvent aussi être appliqués par des aérosols ou même par essuyage manuel ou automatisé.

Chaque type d’agent a ses propres avantages (A) et inconvénients (I). En voici un aperçu :

Agents démoulants à base de solvant :

A : Faciles à appliquer. Le porteur du solvant contribue à la formation du film. Le taux d’évaporation peut être ajusté lors du mélange du solvant. Selon le solvant choisi, on peut faciliter la dissolution / dispersion des ingrédients actifs de l’agent démoulant.

I : Peuvent nuire à l’environnement. Génèrent des risques pour la santé (COV) et la sécurité (incendie) plus élevés que les produits sans solvant.

Agents démoulants à base d’eau :

A : Absence d’impact environnemental et de risque d’incendie. Peuvent parfois être diluables, ce qui permet un conditionnement sous forme de concentré. Si nécessaire, peuvent être utilisés pour refroidir le moule. Peuvent bénéficier d’un niveau technologique qui porte leurs performances à un niveau équivalent à ceux des agents démoulants à base de solvant.

I : Nécessitent une technologie de fabrication plus complexe. La formation d’un film correct peut être plus difficile. Peuvent être exposés à des problèmes de stabilité et à des attaques biologiques. S’évaporent plus lentement que leur équivalent à base de solvant et peuvent ne pas convenir pour les opérations de moulage à température ambiante ou dont les temps de cycle sont courts. L’eau résiduelle sur le moule peut affecter la performance du moulage (vapeur piégée) ou même provoquer une réaction chimique avec le matériau moulé. Ce risque est particulièrement présent pour les pièces moulées en polyuréthane.

Agents démoulants sans porteur :

A : Peuvent être appliqués tels quels grâce à l’absence de porteur. Aucune émission de vapeurs. On observe une application moins bruyante. Ne nécessite ni dilution ni stockage en réservoir. Absence de flux de déchets.

I : Peuvent créer de la poussière et les risques associés s’ils ne sont pas appliqués correctement. Nécessitent un matériel d’application spécial (souvent des pistolets de pulvérisation électrostatiques) qui peuvent nécessiter un investissement élevé. Leur utilisation peut exiger d’apporter des modifications supplémentaires au matériel de moulage pour l’équilibre thermique du moule. Ces caractéristiques limitent souvent le champ d’utilisation de cette catégorie d’agents démoulants.

Agents démoulants sacrificiels :

A : Faciles à appliquer. Nécessitent moins de technique d’application et apportent une plus grande tolérance de travail (moins sensibles à la formation de l’opérateur).

I : Tendent à s’accumuler sur le moule s’ils sont appliqués en excès. En général, le film qu’ils forment est transféré en partie à la pièce moulée, ce qui peut nuire aux opérations ultérieures (peinture, collage, etc.) ; cela se produit s’ils sont appliqués en excès ou si la composition chimique de l’agent démoulant est incompatible avec l’opération post-moulage. S’ils sont à base d’eau, ils tendent à refroidir le moule, ce qui retire de l’énergie du système ; cela peut être un inconvénient si le processus ne vise pas cet effet.

Agents démoulants semi-permanents :

A : Nécessitent des applications bien moins fréquentes que les agents démoulants sacrificiels car le film qu’ils forment persiste pendant plusieurs cycles de moulage (la fréquence dépend des conditions du processus). Permettent une production plus constante et continue, sans interruption pour l’application de l’agent démoulant. Peu de transfert à la pièce moulée, ce qui facilite les opérations ultérieures (peinture, collage). L’agent démoulant peut être réappliqué régulièrement sur le moule revêtu pour rafraichir le film qu’il forme. Cette catégorie d’agents démoulants constitue une excellente combinaison de barrières chimiques et physiques, ce qui prévient la formation de dépôts et apporte la performance de démoulage souhaitée.

I : Nécessite une plus grande formation des opérateurs afin que la fréquence de réapplication soit correcte. Les moules doivent être propres lors de l’application initiale de l’agent démoulant, pour permettre une bonne interaction entre celui-ci et la surface du moule.

Agents démoulants internes :

A : Réduisent le besoin d’agents démoulants externes.

I : Peuvent suinter à la surface par la suite, ce qui compromet les opérations ultérieures (revêtement et collage) ou l’esthétique de la surface de la pièce. Ne migrent pas toujours vers l’interface du moule ou ne garantissent pas le démoulage à 100 %. Ainsi, souvent, ils n’éliminent pas le besoin d’un agent démoulant externe. Sont limités dans leur capacité de performance, notamment celle affectant les caractéristiques de surface de la pièce moulée.

L’avantage des agents démoulants avec silicone est leur très bon effet sur le démoulage. Leur inconvénient est qu’il est difficile voire impossible d’effectuer une opération ultérieure sur les pièces, comme le collage ou la peinture. Un traitement supplémentaire est donc nécessaire après moulage.

Non seulement les agents démoulants constituent une barrière physique et/ou chimique entre le matériau moulé et la surface du moule, mais ils influent sur les caractéristiques du processus comme le débit du matériau moulé dans la cavité, le temps de cycle et bien sûr la facilité de démoulage. Le choix de l’agent démoulant affecte aussi la finition de la pièce démoulée comme le niveau de brillance et la précision de la reproduction de la texture, ainsi que les opérations post-moulage (par ex. le collage ou le revêtement de la pièce moulée). Il influence la durée de service du moule entre les cycles de maintenance, ainsi que la productivité globale.

Lors du choix d’un agent démoulant approprié, les facteurs à considérer sont notamment :

• le matériau du moule / substrat
• le matériau moulé
• les conditions du processus :
  – la température
  – la vitesse de la ligne / le temps de cycle
  – la pression
  – la spécificité du processus, par exemple moulage par injection, sous haute pression, remplissage gravitaire, compression, etc.
  – la fluctuation des variables du processus
• la géométrie du moule
• les opérations post-moulage (collage, revêtement)
• le niveau de performance et de productivité attendu (nombre de démoulages réussis ou de pièces bien démoulées dans une période donnée)
• les problèmes de processus existants (difficultés à remplir la cavité, brasage, taux de rebut lié au démoulage, fluctuation des conditions du processus, etc.)
• les attentes en termes de maintenance du moule (fréquence du nettoyage)
• les exigences en termes de finition des pièces (brillance, résistance aux rayures, etc.)
• Méthodologie d’application
• Exigences relatives à la HSE (hygiène, sécurité, environnement)

L’application d’agent démoulant en excès peut créer une surface huileuse ou glissante sur la pièce moulée, ce qui rend plus difficile son traitement ultérieur.

L’avantage des boîtes d’aérosol pour le traitement des thermoplastiques est que le système de valve de pulvérisation permet d’appliquer le produit en couche très fine et homogène, avec une répartition prévisible. Cela permet d’économiser du matériau et prévient l’excès d’application. Les pulvérisateurs peuvent aussi être faciles à manipuler et apporter de la souplesse.

Le dépôt d’agents démoulants, de matériau moulé ou de sous-produits et résidus des réactions chimiques ayant lieu dans la cavité du moule (lorsque le composé subit une altération chimique pendant le processus de moulage) affecte négativement le moulage en termes de transfert de chaleur, de propriétés dimensionnelles de la pièce, d’esthétique et d’efficacité du processus.

Pour garantir la qualité des pièces, les dépôts dans la cavité du moule doivent être régulièrement retirés par des moyens mécaniques ou chimiques. Chaque fois que le moule doit être nettoyé sur site ou entretenu d’une autre manière, la productivité en souffre.

Les problèmes de dépôt peuvent provenir de deux sources principales :

L’excès d’agent démoulant sur le moule.

Cela peut résulter d’un mauvais choix d’agent démoulant pour l’application en question (par ex. une incompatibilité avec la température du processus) ou de l’application d’une quantité excessive.

Le défaut de revêtement barrière.

Cela provoque une accumulation de matériau moulé ou la génération de sous-produits et de résidus pendant le moulage. Lorsque cela se produit, il se peut que l’agent démoulant choisi soit inadapté aux conditions du processus (température inappropriée, échec de la formation du film, etc.). La cause peut également être une mauvaise application (agent démoulant en quantité insuffisante pour former un film sur le moule) ou une résistance physique et/ou chimique insuffisante de l’agent démoulant au matériau, qui pénètre alors dans le film et adhère physiquement ou chimiquement au moule.

Les acteurs industriels se mettent à mouler des matériaux nouveaux afin que les pièces finies présentent une meilleure performance dans les conditions de plus en plus exigeantes dans lesquelles elles sont utilisées. Ces nouveaux matériaux ne sont pas toujours faciles à mouler. Un bon exemple est fourni par le secteur automobile : lorsqu’ils sont mis en œuvre dans un moteur, les composants moulés sont soumis à des contraintes chimiques et physiques importantes. Par conséquent, il devient nécessaire de mouler des matériaux plus résistants, à une cadence élevée et avec un niveau de rebut minimal. Cela représente un défi pour le secteur des agents démoulants, car les propriétés chimiques et physiques de ces nouveaux matériaux les rendent difficiles à mouler et à démouler.

Les exigences ont aussi augmenté en ce qui concerne l’apparence des pièces ; dans de nombreux cas, les pièces sont utilisées dès la sortie du moule, avec des opérations très minimes de finition. Le secteur de l’automobile a besoin que des pièces très visibles, comme le volant ou le tableau de bord, présentent des propriétés esthétiques exactes (texture, brillance, résistance aux rayures…) dès leur sortie du moule.

Dans le moulage d’aluminium sous haute pression, les moules sont devenus plus complexes ces dernières années, avec une augmentation des techniques préservant l’intégrité (moulage semi-solide et par forgeage liquide), une réduction des temps de cycle et une nouvelle augmentation des températures de la matrice.

Pour produire des pièces de qualité dans ces conditions de moulage plus difficiles, l’agent démoulant doit posséder des propriétés antibrasage améliorées et de meilleures propriétés de démoulage et de lubrification. Cet objectif doit être atteint sans compromis sur ses autres caractéristiques de performance.

D’autres secteurs créent aussi des formes de moule plus complexes et sophistiquées, par exemple pour les pneus taille basse. Ces formes de moule augmentent les exigences de performance envers les agents démoulants, en termes de facilité de démoulage et d’écoulement du caoutchouc. L’apparence des pneus après moulage étant également d’une importance critique, c’est un vrai défi d’obtenir une bonne démoulabilité de ce type de pneus.

Pour respecter les règlementations HSE, les sites de fabrication continuent à favoriser l’utilisation de produits avec peu de COV (composés organiques volatils). C’est particulièrement important dans les processus nécessitant une grande implication directe des opérateurs, comme dans le segment des composites. Nous continuerons à nous consacrer au développement de produits plus compatibles avec l’environnement et dont l’utilisation est plus sûre. Les prochains agents démoulants devront répondre à ces besoins tout en apportant au moins le même niveau de performance que les produits actuellement utilisés.

L’application des agents démoulants livrés en vrac est optimale avec un pistolet pulvérisateur ou un pulvérisateur commandé.

Pour l’application des produits non aérosols dans le traitement des thermoplastiques, le mieux est d’utiliser un pistolet pulvérisateur de bonne qualité ou du matériel de pulvérisation temporisé.