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Communication Dans Un Congrès Année : 2015

Influence des paramètres de mise en oeuvre sur la qualité de réplication de texturation multi-échelle obtenue par ablation laser femtoseconde

Résumé

La maîtrise de la texture de surface multi-échelle est un nouvel horizon pour les procédés d'injection des pièces polymères. Les fonctions recherchées peuvent être des propriétés de rendu visuel ou tactile pour des produits de grande consommation mais aussi des fonctions plus techniques comme les propriétés de mouillabilité, de frottement ou d'adhésion. Le domaine médical est un secteur d'application potentiel très vaste pour ce genre de fonctionnalisation avec des besoins de gros volumes de production et des exigences techniques très strictes. Dans ce cadre, l'injection plastique est le secteur de mise en forme des matériaux idéal alliant une production de masse avec des contraintes fortes à un coût maitrisé. Les propriétés des surfaces texturées comme par exemple la mouillabilité est fortement influencée par la rugosité de surface du polymère. La maitrise des paramètres matière et procédé est nécessaire afin d'améliorer la réplication d'un réseau texturé sur l'empreinte du moule durant l'injection plastique. La réplication d'une topographie à l'échelle micronique et à fortiori à l'échelle submicronique est fortement conditionnée par les paramètres d'injection et les caractéristiques du polymère. Cette dépendance est cruciale lorsque l'on travaille dans des conditions standard d'injection plastique que ce soit en termes d'équipement que de cadence. Nous pouvons citer notamment la pression de maintien ainsi que les températures matière et moule comme paramètres améliorant le remplissage des micro-cavités. Cette technologie dite classique possède des limites sur la profondeur de réplication et c'est un des aspects que nous avons étudié.La structure du polymère, sa viscosité, ses températures de transition sont des facteurs influençant notablement la qualité d'une réplication. Afin de contrôler ces paramètres, un moule d'injection instrumenté a été développé en interne. Des capteurs de pression et de températures ont été placés en amont et en aval de la zone texturée. Cette instrumentation de l'outillage nous permet de connaître précisément les pressions et températures au cours de l'écoulement du polymère dans la cavité. Les paramètres d'injection sont ainsi mieux maîtriser et nous avons une meilleure compréhension de ce que subit la paroi de la pièce lors de sa fabrication. Le moule est de plus équipé d'une unité de mise sous vide de l'empreinte par effet venturi, ceci permettant d'étudier l'influence du piégeage d'air en fond de cavités. Les texturations étudiées sont obtenues par ablation de laser femtoseconde. Nous avons étudié des réseaux de creux de 50micromètres de diamètre pour 20micromètres de profondeurs ainsi que des rainures perpendiculaires à l'écoulement de 50micromètres de largeur, espacées de 50micromètres pour une profondeur de 20micromètres. Ces deux textures ont été choisies car elles sont à priori les plus critiques à remplir en termes d'écoulement du polymère. Ces essais ont été effectués sur des polymères semi-cristallins (polypropylène (PP), polyoxymethylene) et amorphes (polycarbonate, ABS). La qualité de réplication est mesurée par analyse de la topographie des pièces plastiques injectées à l'aide d'un interféromètre et par des mesures d'angles de contact statique à température ambiante. Cette étude englobe le choix des polymères, la taille des texturations, l'analyse des différentes phases du procédé d'injection et les fonctionnalisations du polymère texturé.
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Origine : Fichiers éditeurs autorisés sur une archive ouverte

Dates et versions

hal-03446170 , version 1 (24-11-2021)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03446170 , version 1

Citer

Anne-Catherine Brulez, Mathieu Larochette, Stéphane Benayoun. Influence des paramètres de mise en oeuvre sur la qualité de réplication de texturation multi-échelle obtenue par ablation laser femtoseconde. CFM 2015 - 22ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2015, Lyon, France. ⟨hal-03446170⟩
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