Le thermoformage
Le point de fusion des polymères amorphes ne se caractérise jamais clairement par un passage de l’état solide de la matière à l’état liquide. II se distingue par une phase intermédiaire caoutchouteuse
Diagramme de comportement des thermoplastiques amorphes
dans la relation température- poids moléculaire
A chaud, la feuille de thermoplastique rigide devient à un certain point malléable et caoutchouteuse à mesure que la température s’accroît. C’est à ce stade de transition qu’elle entre dans le domaine du travail en thermoformage. L’exécution de tout formage doit avoir lieu au sein de ces paramètres de températures. II est important d’identifier la fourchette de températures à laquelle la feuille devient élastique. Cette réaction varie selon les polymères.
Si la fourchette est étroite, il est important de contrôler strictement le déroulement des opérations. II est préférable que les matières à thermoformer se ramollissent et s’élastifent sur une large fourchette de températures plutôt qu’à un point de fusion bien déterminé. Les matières amorphes (comme le polystyrène à résistance modifiée ou l’ABS) présentent en général des paramètres de thermoformage plus souples que les matières cristallines (comme le polypropylène).
La qualité du matériau au moment où il commence à s’élastifer est l’une des grandes considérations qu’il faut prendre en compte lors du thermoformage. A l’état caoutchouteux, le module d’élasticité, ou la résistance à la déformation, des polymères varie d’une matière à l’autre. Ils présentent un comportement élastique, plastique, ou encore élastique-plastique.
La condition élastique se caractérise essentiellement par une phase où la matière est forte et élastique. Dans cet état, la matière présente une haute résistance à chaud et peut s’étirer jusqu’à 500 ou 600 % (il s’agit de matières à haute résistance à la rupture à chaud). Par contraste, il existe des matières de nature principalement plastique. A chaud, elles perdent leur résistance, se ramollissent et acquièrent une consistance de mastic. Ces matières disposent d’une résistance faible à l’élongation à chaud et ne peuvent s’étirer qu’à 15 ou 20 % avant de se rompre (il s’agit de matières à basses résistance à la rupture à chaud).
On peut identifier les propriétés élastiques et plastiques dans la fourchette de thermoformage exploitable d’une matière, qui peut être dominée par l’un ou l’autre de ces comportements. Les matières qui présentent une élasticité dominante se prêtent au formage sous pression (drapage). Les matières qui présentent une plasticité dominante dans la fourchette de thermoformage se prêtent bien au formage sous vide, une technique qui permet de réaliser un produit hautement défini.