Réponse courte : Trois procédés dominent la fabrication industrielle du silicone : l’extrusion pour les profilés et tuyaux continus, le moldeado por inyección (injection LSR) pour les composants 3D complexes en moyennes à grandes séries, le moldeado por compresión pour les grandes pièces, les séries mixtes et les quantités proches du prototype. Le choix du procédé dépend de quatre facteurs : géométrie, quantité, exigences de tolérance, forme du compound (LSR vs. HTV). Règles générales : géométrie 2D continue → extrusion, micromécanique & grand volume → injection LSR, grandes pièces/pièces hybrides/petites séries → moldeado por compresión.
Quiconque achète ou conçoit des composants en silicone doit définir le procédé de fabrication approprié dès le début – sinon les coûts d’outillage ou les coûts unitaires augmentent inutilement. Cet article compare les trois procédés les plus importants – extrusion, moldeado por inyección, moldeado por compresión – et montre comment le LSR (Liquid Silicone Rubber) et le HTV (High Temperature Vulcanizing) influencent le choix du procédé.
Aperçu des procédés en un coup d’œil
| Procédé | Géométrie | Compound | Tolérances (typiques) | Temps de cycle / Production | Quantité idéale |
|---|---|---|---|---|---|
| Extrusion | Profilés 2D continus, tuyaux | HTV (silicone solide) | ±0,1 – ±0,3 mm (section), ISO 3302-1 | Continu, vitesse de ligne m/min | mètre linéaire, séries de toutes tailles |
| Moldeado por inyección (injection LSR) | Composants 3D complexes, contre-dépouilles, multicomposants | LSR (silicone liquide, 2K) | ±0,02 – ±0,1 mm, ISO 3302-1 M1/M2 | 30–60 s par injection, hautement automatisé | 10.000+ pièces |
| Moldeado por compresión | Pièces moyennes à grandes, géométries plus simples | HTV (silicone solide, pré-vulcanisé) | ±0,1 – ±0,2 mm, ISO 3302-1 M3 | 1–5 min par injection | 100 – quelques milliers |
| Moldeado por transferencia | Géométrie hybride, inserts | HTV ou LSR | ±0,05 – ±0,15 mm | 1–3 min | petites à moyennes séries avec inserts |
Extrusion : le procédé pour les tuyaux et profilés
Lors de l’extrusion de silicone, un compound HTV pré-vulcanisé est pressé à travers une vis chauffée et une filière de formage. La vulcanisation a lieu immédiatement après dans une ligne continue à air chaud ou à bain de sel. Ce procédé est la méthode de choix pour tout ce qui a une géométrie de section constante : tuyaux, cordes, profilés creux, profilés en U, profilés en P, profilés en mousse cellulaire, profilés multicomposants coextrudés.
- Vitesse de ligne : typiquement 1–10 m/min, selon l’épaisseur de paroi et le compound.
- Outillage : une filière + un « mandrin » (pour les sections creuses). Coûts d’outillage faibles par rapport aux outils de moldeado por inyección.
- Coextrusion : deux compounds ou plus (par exemple, noyau intérieur souple + extérieur dur) dans un seul profilé.
- Renforcement : des tissus de verre/aramide/polyester peuvent être incorporés en ligne, par exemple pour les tuyaux haute pression renforcés de tissu.
Lindemann a fait de l’extrusion sa compétence clé et exploite des lignes pour les profilés classiques et coextrudés, les tuyaux haute pression renforcés de tissu, les profilés en mousse et les géométries spéciales. Plus d’informations dans Extrusion de silicone et Coextrusion de produits en silicone.
Moldeado por inyección (injection LSR) : Volume et précision
Lors du moldeado por inyección de Liquid Silicone Rubber (LSR), deux composants liquides (composant A : polysiloxane vinyl-fonctionnalisé ; composant B : réticulant Si-H avec catalyseur platine) sont dosés dans un mélangeur statique et injectés via une unité de plastification froide dans un moule chaud. Dans le moule, le matériau réticule par hydrosilylation en quelques secondes à quelques minutes.
- Temps de cycle : souvent 30–60 s, nettement plus court que le moldeado por compresión.
- Tolérances : ±0,02 mm réalisables pour les micro-pièces.
- Déchets : minimaux (unité de plastification froide, pas de perte de carotte avec les canaux froids).
- Capacité multicomposants : le composite dur-mou (par exemple, adhérence du silicone au PA66, PBT, aluminium) est à la pointe de la technologie.
- Salle blanche : pour les applications médicales et pharmaceutiques, les salles blanches de classe ISO 7 ou 8 sont courantes.
La rentabilité bascule en faveur de l’injection LSR lorsque la complexité du composant est élevée et/ou que la quantité est élevée – les coûts d’outillage sont alors amortis par des temps de cycle courts. Plus d’informations dans Moldeado por inyección – technologie moderne pour la fabrication de pièces en silicone.
Moldeado por compresión : classique pour le HTV
Lors du moldeado por compresión, une ébauche HTV pré-pesée est placée dans le moule ouvert ; le moule se ferme sous pression (typiquement 3–6 MPa) et à 150–200 °C. Vulcanisation en 1–5 minutes, selon l’épaisseur de paroi. Un post-cuisson (Post-Cure) à 200–250 °C pendant plusieurs heures suit souvent pour réduire les composants volatils – obligatoire pour la conformité alimentaire et médicale selon BfR XV / FDA 21 CFR 177.2600.
- Coûts d’outillage inférieurs à ceux du moldeado por inyección, souvent le choix économique jusqu’à environ 5 000 pièces/an.
- Très bon pour les grandes pièces, les épaisseurs de paroi supérieures à 10 mm et les pièces avec inserts.
- Tolérances légèrement plus larges que le moldeado por inyección (±0,1–0,2 mm), mais suffisantes pour de nombreuses applications industrielles.
- Plus de déchets (bavures) que l’injection LSR ; le post-traitement (ébavurage à basse température) fait partie du processus.
LSR vs. HTV : qu’est-ce que cela signifie pour le choix du procédé ?
La forme du compound détermine indirectement le procédé. Le HTV (polysiloxane de haut poids moléculaire, généralement 400 000–800 000 g/mol) est un « silicone solide » et est traité par extrusion et moldeado por compresión. Le LSR est un système liquide, de faible viscosité (base polymère de 10 000–80 000 g/mol) et est typiquement utilisé en moldeado por inyección 2K.
| Propriété | HTV | LSR |
|---|---|---|
| Forme | Compound solide, malaxable | Deux composants liquides (A+B) |
| Réticulation | Peroxydique ou additive (Pt) | Additive (catalysée par Pt) |
| Résistance mécanique | Tendance à être plus élevée, plus grande résistance à la déchirure | Très haute reproductibilité, tolérances plus petites |
| Procédé principal | Extrusion, moldeado por compresión | Moldeado por inyección (injection LSR) |
| Pureté | Post-cuisson souvent nécessaire (peroxydique) | Élevée, réticulation Pt sans produits de clivage volatils |
| Coûts d’outillage | Plutôt faibles (moldeado por compresión) / moyens (extrusion) | Élevés (multicomposants, canaux chauds, canaux froids) |
Une discussion détaillée des familles de compounds : Différences HTV, LSR et RTV Silicone.
Matrice de décision : Quel procédé choisir ?
- Le composant a-t-il une section continue (tuyau, profilé, corde) ? → Extrusion, éventuellement coextrudée. La quantité joue un rôle secondaire, car les coûts d’outillage sont faibles.
- Géométrie 3D complexe + grande quantité + tolérances serrées ? → Injection LSR. L’investissement dans l’outillage est rentabilisé par le temps de cycle.
- Pièces plus grandes, géométrie simple, quantité moyenne, inserts ? → Moldeado por compresión. Coûts d’outillage inférieurs, tolérances acceptables.
- Pièce hybride avec inserts métalliques/plastiques et quantité moyenne ? → Moldeado por transferencia comme compromis entre le moldeado por compresión et le moldeado por inyección.
Où se cachent réellement les coûts
Expériences issues de la construction d’installations et d’équipements :
- Coûts d’outillage : Extrusion < Moldeado por compresión < Moldeado por inyección. Un outil de moldeado por inyección 2K pour une géométrie complexe coûte rapidement plusieurs fois le prix d’un outil de moldeado por compresión.
- Coûts unitaires : pour les quantités moyennes à élevées, la situation s’inverse – l’injection LSR est alors généralement l’option la moins chère.
- Post-traitement : l’injection LSR se passe souvent d’ébavurage, les pièces moulées par compression presque toujours avec. Les profilés extrudés sont coupés à longueur ou soudés.
- Choix du compound : les compounds haute température, alimentaires, pharmaceutiques et ignifuges coûtent 2 à 5 fois plus cher que les compounds standard. Souvent sous-estimé dans le calcul des coûts unitaires.
Procédé et homologation
Les trois procédés fournissent des composants qui peuvent être certifiés selon BfR XV, FDA 21 CFR 177.2600, USP <87>/<88> Class VI ou ISO 10993 – à condition que le compound choisi soit approuvé et que le composant soit éventuellement post-cuit. La fabrication en salle blanche est la plus directement réalisable en moldeado por inyección (processus fermé), et possible en extrusion et en moldeado por compresión avec un effort plus important.
FAQ : Choix du procédé pour le silicone
Pourquoi un outil LSR coûte-t-il beaucoup plus cher qu’un outil de moldeado por compresión ?
Parce que les outils LSR nécessitent des systèmes de canaux chauds/froids de haute précision et des tolérances serrées, souvent avec des inserts interchangeables pour le traitement 2K. Les outils de moldeado por compresión se contentent d’une mécanique plus simple.
À partir de quelle quantité le moldeado por inyección est-il rentable ?
Une règle générale : à partir d’environ 10 000 pièces/an, l’injection LSR est rentable par rapport au moldeado por compresión, souvent même plus tôt pour des géométries complexes et des tolérances serrées. Seul un calcul concret peut fournir une réponse fiable.
Quel est le procédé le plus économique pour les tuyaux ?
L’extrusion – sans exception. Fabriquer des tuyaux par moldeado por inyección serait non économique, car les tuyaux ont par définition une géométrie continue.
Peut-on mouler des inserts métalliques (par exemple, des douilles filetées) ?
Oui, aussi bien en moldeado por compresión (classique, l’insert est placé avant la vulcanisation) qu’en injection LSR (avec des tiroirs et des robots d’insertion). L’adhérence est obtenue par des primaires ou des compounds LSR auto-adhérents.
Quelle est la différence entre le moldeado por compresión et le moldeado por transferencia ?
Dans le moldeado por compresión, une ébauche est placée directement dans la cavité et pressée par fermeture. Dans le moldeado por transferencia, le compound est « pressé » d’une pré-chambre dans la cavité. Avantages : meilleures tolérances, moins de bavures, bon pour les inserts. Inconvénients : coûts d’outillage plus élevés que le moldeado por compresión pur.
Quel procédé convient aux applications en salle blanche ?
L’injection LSR est un processus fermé et automatisé, ce qui le rend idéal pour la fabrication en salle blanche (ISO 7/8). Le moldeado por compresión et l’extrusion sont également possibles dans des lignes conçues en conséquence, avec un effort organisationnel plus important.
Sources
- Elkem Silicones : Different processing methods for silicone rubber.
- Cabot Corporation : Silicone Rubbers (HTV & LSR) – Contexte des matériaux et des procédés.
- ISO 3302-1 : Tolérances pour les pièces moulées en élastomères.
- ISO 23529 : Procédures générales de préparation et de conditionnement des échantillons d’élastomères.
- Shin-Etsu Silicones : Données techniques – Familles de compounds LSR et HTV.
- Recommandation BfR XV « Silicones » ; FDA 21 CFR 177.2600 – voir les articles liés sur cette page.