Dés

Contexte

Les dés sont des instruments utilisés pour générer des nombres aléatoires dans une variété de jeux sociaux et de jeux de hasard. Connus depuis l’antiquité, les dés ont été appelés les plus anciens instruments de jeu. Ils sont généralement de forme cubique et marqués de un à six points sur chaque face. La méthode la plus courante de fabrication des dés implique le moulage par injection de plastique suivi de la peinture.

Histoire

Les dés sont utilisés à des fins de jeu et de divination depuis des milliers d’années. Des preuves trouvées dans des tombes égyptiennes ont suggéré que cette civilisation les utilisait dès 2000 av. J.-C. D’autres données montrent que les civilisations primitives à travers les Amériques utilisaient également des dés. Ces dés étaient composés d’os de cheville provenant de divers animaux. Marqués sur quatre faces, ils étaient probablement utilisés comme des appareils magiques capables de prédire l’avenir. Les Grecs et les Romains de l’Antiquité utilisaient des dés en os et en ivoire. Les dés de la plupart de ces cultures anciennes étaient fabriqués dans de nombreuses formes et tailles. Les dés cubiques modernes sont originaires de Chine et ont été datés dès 600 av. J.-C. Ils ont très probablement été introduits en Europe par Marco Polo au cours du quatorzième siècle.

Les dés étaient généralement fabriqués à la main et produits à petite échelle jusqu’au vingtième siècle. Avec l’émergence de la technologie plastique, des méthodes pour l’appliquer à la fabrication des dés ont été développées. Cela a permis aux fabricants de produire des quantités massives de dés de manière rentable. Au fil des ans, une variété de brevets pour des méthodes améliorées de fabrication de dés ont été accordés.

Conception

Le dé standard est un cube en plastique à six faces. Chaque face est généralement marquée d’un à six points, ou dots. Ces points sont disposés de telle sorte que les côtés opposés totalisent toujours sept. Par exemple, la face à un point est opposée à la face à six points et la face à trois points est opposée à la face à quatre points. Dans un jeu à deux dés, les dés sont secoués et lancés sur une surface. Le montant obtenu est indiqué par les faces des dés qui sont tournées vers le haut. Si les dés sont bien équilibrés et justes, chaque face a une chance égale de se retrouver face visible. Selon le jeu, le joueur déplace son pion ou collecte de l’argent en fonction du montant obtenu. Parmi les jeux de hasard populaires qui utilisent des dés, citons le craps, le chuck-a-luck et les dés de poker. Les jeux de société tels que le backgammon, le Monopoly et le Parcheesi utilisent également des dés.

Les dés standard sont disponibles dans une grande variété de tailles et de couleurs. Pour les jeux de société, une paire de dés de 12 mm est généralement utilisée. Ces dés sont considérés comme imparfaits car ils ont des coins arrondis, ce qui réduit le caractère aléatoire. Comme ces dés sont souvent utilisés dans les jeux pour enfants, ils doivent être conçus pour répondre à certaines normes de sécurité des jouets. Les casinos utilisent des dés parfaits qui peuvent être fabriqués à la main. Ils sont généralement plus grands que les dés de jeux de société, avec un côté mesurant 33 mm. Il s’agit de dés rouges, translucides, dont les bords et les coins sont précis et qui comportent des points blancs. Avec cette construction, les jets avec ces dés ont la plus grande probabilité d’être justes.

Des dés spécialisés sont produits pour de nombreuses applications différentes. Dans certains cas, les points d’un dé cubique standard sont remplacés par des mots, des images ou des symboles. Les dés de divination, qui sont utilisés pour prédire les événements futurs, ont des messages prédictifs différents sur chaque face. Les dés de poker ont des faces de cartes imprimées sur chaque côté. Pour les personnes aveugles, il existe des dés en braille. Certains jeux nécessitent des dés qui ont un nombre différent de faces et peuvent fournir un plus grand nombre de résultats que les dés standard. Ces polydices peuvent avoir de trois à vingt faces. Ils sont largement utilisés dans les jeux de rôles fantastiques.

L’élément de conception clé de la fabrication des dés est le moule. Un moule est une cavité creusée dans l’acier qui a la forme du produit qu’il forme. Typiquement, un moule est composé de deux pièces qui sont forcées ensemble pour former la cavité. Lorsqu’un plastique est injecté dans ce moule, il prend la forme du moule en durcissant. Les dés étant des cubes solides, l’utilisation d’un moule standard n’est pas pratique car ils mettraient trop de temps à refroidir. Pour la production en masse de dés, on utilise un moule de conception spéciale. Ce moule est composé de chambres séparées, qui créent des éléments individuels du dé. Lorsque les pièces individuelles refroidissent, elles peuvent être forcées à s’assembler pour créer un objet unique unifié. Le moule est ensuite ouvert et la matrice est éjectée. Des agents de démoulage spéciaux sont utilisés pour faciliter le démoulage du plastique. Cette conception de moule permet de gagner du temps car les plus petites pièces peuvent refroidir plus rapidement.

Matériaux bruts

De nombreux matériaux ont été forgés en dés au cours de l’histoire. Cela inclut des choses comme les os, le verre, le bois, les graines et les métaux. Aujourd’hui, le matériau de base le plus utilisé pour la fabrication de dés est le plastique. Les plastiques sont des polymères à haut poids moléculaire qui sont produits par une variété de réactions chimiques. Pour qu’un plastique convienne à la fabrication de dés, il doit avoir une bonne résistance aux chocs, être facilement coloré et stable à la chaleur. Il est également souhaitable qu’il soit clair, incolore et transparent. La plupart des dés sont fabriqués avec un plastique thermodurci. Un plastique qui répond à toutes ces exigences est le polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Des plastiques à base de cellulose sont également utilisés.

Puisque le polymère, qui constitue la majeure partie du plastique, est généralement incolore, des colorants sont ajoutés pour rendre les dés plus attrayants. Il peut s’agir de colorants solubles ou de pigments broyés. Pour produire une couleur blanche, on peut utiliser un matériau inorganique tel que le dioxyde de titane. D’autres matériaux inorganiques tels que les oxydes de fer peuvent être utilisés pour produire des dés jaunes, rouges, noirs, bruns et feu. Des colorants organiques tels que les rouges de pyrazolone, les violets de quinacridone et les jaunes de flavanthrone peuvent également être utilisés.

Une foule d’autres matériaux de remplissage sont ajoutés aux plastiques pour produire un jeu de dés durable et de haute qualité. Pour augmenter la maniabilité et la flexibilité du polymère, un plastifiant est inclus. Les plastifiants sont des solvants non volatils et comprennent des éléments tels que les huiles paraffiniques ou le glycérol. Pour améliorer les propriétés générales du plastique, des matériaux de renforcement tels que la fibre de verre sont ajoutés. Pendant la production, le plastique est généralement chauffé. C’est pourquoi des stabilisateurs doivent être ajoutés pour empêcher le plastique de se dégrader. Les huiles insaturées telles que l’huile de soja peuvent être utilisées comme stabilisateurs de chaleur. D’autres matériaux de protection sont ajoutés, notamment des protecteurs contre les rayons ultraviolets (UV) tels que les benzophénones pour empêcher la dégradation par les UV et des antioxydants tels que les thiols aliphatiques pour atténuer l’oxydation environnementale. Enfin, des composés sont également utilisés pendant la fabrication pour faciliter le traitement. Il s’agit généralement de matériaux comme les acides gras éthoxylés, les silicones ou les stéarates métalliques, qui aident au démoulage du plastique.

Le processus de fabrication

Le processus de fabrication exact de tout type de filière dépend des matières premières de base utilisées. Pour la production en masse de dés standard imparfaits, un processus de moulage par injection est utilisé, suivi de la peinture et de l’emballage.

Formage

1 Au début d’une ligne de fabrication de dés, les granulés de plastique sont transformés en dés par moulage par injection. Les pastilles sont des billes de plastique auxquelles on a déjà ajouté tous les colorants et les charges. Elles sont placées dans un grand bac appelé trémie et passent dans une vis à commande hydraulique. Au fur et à mesure qu’elles passent dans la vis, elles sont chauffées et fondues. Au bout de cette vis se trouve un palonnier qui injecte le matériau fondu dans un moule fermé et froid en deux parties.
2 Le moule est composé de plusieurs chambres, qui créent de multiples pièces en plastique. À l’intérieur du moule, le plastique est maintenu sous pression, puis on le laisse refroidir. En refroidissant, les pièces en plastique durcissent. Le moule est ensuite ouvert. Lorsque le moule est ouvert, les pièces individuelles sont forcées de s’assembler pour former un seul cube solide. Comme le moule a été conçu de manière appropriée, ce cube présente des indentations qui deviendront les points de chaque côté. Le cube est ensuite éjecté du moule, revêtu et transmis à la phase suivante de la production par un convoyeur. Pendant ce temps, le moule en deux pièces se referme, ce qui le rend prêt à créer la filière suivante.

Peinture et étiquetage

3 Pour terminer la production de la filière, elles peuvent être lavées et séchées avant que les décorations finales soient appliquées. Tout d’abord, les taches sont peintes de manière appropriée. Pour les dés de spécialité, des mots peuvent être imprimés ou des images peuvent être appliquées sur chaque face. Des logos d’entreprise ou d’autres publicités peuvent également être appliqués. Il peut s’agir d’autocollants ou de revêtements. Les revêtements utilisés au cours de cette étape sont spécialement formulés pour adhérer au plastique et sécher rapidement.

Emballage

4 Selon l’utilisation finale des dés, ils peuvent être emballés en vrac pour être utilisés dans des jeux de société, ou emballés individuellement pour être vendus aux consommateurs. Pour les jeux de société, les dés sont emballés dans des boîtes et expédiés aux fabricants de jeux comme tout autre matériau composant. Lorsqu’ils sont vendus directement aux consommateurs, les dés sont généralement placés dans des blisters en plastique avec un support en carton. Cet emballage a le double objectif de protéger les dés pendant le transport et de faire de la publicité pour le produit. Les dés finis sont ensuite placés dans des caisses et expédiés par camion aux distributeurs.

Contrôle de la qualité

Pour s’assurer que chaque dé produit répond aux normes de qualité spécifiées, un certain nombre de mesures de contrôle de la qualité sont prises. Avant la fabrication, certaines propriétés physiques et chimiques des matières premières plastiques entrantes sont vérifiées. Cela comprend des éléments tels que la détermination du poids moléculaire, des études de composition chimique et une inspection visuelle de l’apparence. Des tests plus rigoureux peuvent également être effectués. Par exemple, des tests de contrainte-déformation peuvent être effectués pour déterminer la résistance du plastique. Les tests d’impact permettent de déterminer la ténacité du plastique. Pendant la fabrication, les inspecteurs de ligne sont postés à différents endroits de la chaîne de production. Ils vérifient visuellement les pièces en plastique pour s’assurer qu’elles sont correctement formées, dimensionnées et colorées. Ils vérifient également l’intégrité de l’emballage final. Si des dés défectueux sont trouvés, ils sont retirés de la chaîne de production et mis de côté pour être reformés. Les ordinateurs sont également utilisés pour contrôler l’utilisation du plastique, le temps de rétention du moule et la vitesse de la ligne.

L’avenir

À l’avenir, les fabricants de dés se concentreront sur l’augmentation des ventes et l’amélioration du processus de production. Pour augmenter les ventes, les spécialistes du marketing des dés seront impliqués dans le développement de nouveaux jeux qui utilisent différents types de dés. Ces jeux nécessiteront de nouveaux types de dés qui pourront avoir des formes, des tailles et des compositions plastiques différentes. Du point de vue de la production, les améliorations futures se concentreront sur l’augmentation des vitesses de fabrication, la minimisation des déchets chimiques et la réduction des coûts globaux.

Où en savoir plus

Livres

Beasley, John. Les mathématiques des jeux. Oxford : Oxford University Press, 1990.

Chabot, J. Le développement des machines et des méthodes de traitement des plastiques. Brookfield, IL : Society of Plastics Engineers, 1992.

Scarne, John. Scarne on Dice. Wilshire Book Co., 1992.

Seymour, R. et C. Carraher. Chimie des polymères. New York : Marcel Dekker, Inc, 1992.

Périodiques

Chabot, J. et R. Malloy. » Une histoire du moulage par injection des thermoplastiques. Part I : The Birth of an Industry ». Journal of Injection Molding Technology (mars 1997).

Autres

Patent américain n°4,012,827, 1977.

-Perry Romanowski