From moulding to adhesion: Application to the painting of polypropylene-EPR injection moulded parts
De la mise en forme à l’adhésion : Application à la mise en peinture de pièces injectées en polypropylène/EPR
Résumé
The aim of the present work was first to study the influence of the moulding conditions of a polypropylene (PP) / ethylene-propylene-rubber (EPR) blends on the paint performance and, secondly, to determine characteristics of polymers that could affect the adhesion. Among the various defects obtained on a test specimen, a surface flaw, constituted by an alternance of glossy and dull zones, was particularly analysed. During the filling stage of the mould, the flow of the polymer between the inner sides of this mould is disturbed and does not correspond to the conventional well-known “Fountain” flow. In our case, a non-symmetrical flow leads to create polymer morphologies which affect the properties of the polymer/paint assemblies. The cohesion of their blends near their surface is therefore dependant on chemical composition, macromolecular organization and EPR-phase distribution stemming from such a flow. This strongly affects the level of practical adhesion level between the polymer substrate and paint.
A new mechanism of occurrence of this type of flaws was proposed in correlation with morphological aspects of the blends and physico-chemical properties of their surface before and after a flame treatment. Moreover, the presence of shear bands and some degradation of polymers in defect zones exhibiting adhesion problems were well described by modelling the injection process by means of a thermo-mechanical approach. From the modelling, a criterion for the appearance of the flaws was proposed. Such a criterion could be by very helpful to optimize injection parameters of industrial moulds
As a conclusion, it was clearly shown in this study that polymer/paint adhesion strongly depends on moulding conditions and, particularly, on polymer flow during the injection.
Ce travail a pour objet d’étudier l’influence des conditions d’injection d’un mélange de polymère polypropylène(PP) -élastomère (EPR) sur la tenue en peinture et de faire ressortir les caractéristiques du polymère pouvant modifier la liaison polymère/peinture. Parmi les défauts reproduits sur une pièce d’essai, un défaut d’aspect de surface constitué par une alternance de zones mates et brillantes a été particulièrement étudié. Pendant la phase de remplissage, l’écoulement du polymère entre les parois du moule y est perturbé et non conforme aux théories conventionnelles de l’effet fontaine. Cet écoulement, qui n’est pas symétrique, est à l’origine de caractéristiques morphologiques qui affectent les propriétés de l’assemblage polymère/peinture. En l’occurrence, la composition chimique, l’organisation macromoléculaire et la distribution de la phase EPR en surface qui résultent d’un tel écoulement vont notamment modifier la cohésion du matériaux polymère. Ceci a des conséquences sur le niveau d’adhésion entre le polymère et la peinture.
Un nouveau mécanisme d’apparition des zones présentant des défauts d’adhérence a été proposé, en corrélation avec les observations morphologiques et le comportement physico-chimique des surfaces avant et après un traitement par flammage. L’utilisation d’un modèle thermomécanique, décrivant le procédé d’injection par simulation s’est avéré judicieux, spécialement pour interpréter la présence des bandes de cisaillement et la dégradation du polymère dans les zones présentant des problèmes d’adhérence. A l’aide de ces simulations, un critère d’apparition du défaut a été proposé. L’optimisation du réglage des paramètres d’injection pour des moules industriels passe maintenant par l’affinement de ce critère.
En conclusion, nous pouvons maintenant affirmer que les conditions de mise en forme et l’écoulement du polymère au cours de l’injection ont incontestablement une influence sur l’adhérence de la peinture.