Les principes clés de l'extrusion, partie 3

Les principes suivants sont importants à garder à l’esprit concernant l’extrusion.Ils devraient contribuer à économiser de l’argent, à produire des produits de meilleure qualité et à utiliser les équipements plus efficacement.

7. Les coûts d’énergie sont relativement peu importants.

Malgré la fascination populaire et les problèmes réels au niveau des usines liés à la hausse des coûts de l'énergie, la puissance nécessaire au fonctionnement d'une extrudeuse ne représente encore qu'une très petite proportion du coût total de fabrication.Il en sera toujours ainsi car le coût des matériaux est beaucoup plus élevé, une extrudeuse est un système efficace et si un excès d'énergie est introduit, le plastique deviendra bientôt trop chaud pour être traité correctement.

8. La pression au niveau de la pointe de la vis est importante.

Cette pression reflète la résistance de tout ce qui se trouve en aval de la vis : les tamis et la contamination, la plaque de rupture, l'adaptateur, les tubes de transfert, les mélangeurs statiques (le cas échéant) et la filière elle-même.Cela dépend non seulement de la géométrie de ces composants, mais également des températures dans le système, qui à leur tour affectent la viscosité de la résine et le débit.Cela ne dépend pas de la conception de la vis, sauf dans la mesure où cela affecte la température, la viscosité et le débit.

La mesure de la pression est importante pour des raisons de sécurité : si elle devient trop élevée, la tête et la matrice pourraient exploser et blesser ou endommager les personnes ou les machines à proximité.

La pression est bonne pour le mélange, en particulier dans la dernière zone (de dosage) des systèmes à vis unique.Cependant, une pression plus élevée signifie également que plus d'énergie est absorbée par le moteur, et donc une température de fusion plus élevée, ce qui peut dicter la limite de pression.Dans les vis jumelles, l'engrenage des deux vis constitue un mélangeur plus efficace, la pression n'est donc pas nécessaire à cet effet.

Lors de la fabrication d'objets creux, tels que des tuyaux dotés d'une filière en forme d'araignée qui utilise des bras pour maintenir le noyau central en place, une pression élevée doit être générée dans la filière pour aider les flux divisés à se souder à nouveau.Sinon, le produit pourrait être plus faible le long de ces lignes de soudure et pourrait tomber en panne en service.

9. Sortie = déplacement du dernier vol, +/- débit de pression et fuite.

Le déplacement du dernier vol est appelé écoulement de traînée et dépend uniquement de la géométrie de la vis, de sa vitesse et de la densité de fusion.Il est modifié par le débit de pression, qui consiste en réalité en l'effet de la résistance (indiqué par la pression de tête) pour réduire le débit, et en l'effet de toute surocclusion dans l'alimentation pour augmenter le débit.Les fuites au-dessus des vols peuvent également se produire dans les deux sens.

Il est également utile de calculer la puissance par tr/min, car cela montre toute détérioration de la capacité de pompage de la vis avec le temps. Un autre calcul connexe est la puissance par HP ou kW de puissance utilisée.Il s'agit de l'efficacité et permet d'estimer la capacité de production d'un moteur et d'un variateur donnés.

10. Le taux de cisaillement joue un rôle clé dans la viscosité.

Tous les plastiques courants sont fluidifiants au cisaillement, ce qui signifie que la viscosité diminue à mesure que le plastique se déplace de plus en plus vite.Certains plastiques présentent cet effet de manière spectaculaire.Certains PVC, par exemple, s'écoulent 10 fois ou plus plus vite avec juste un doublement de la poussée.Le LLDPE, en revanche, ne se cisaille pas autant et le même doublement de la force de poussée n'augmente son écoulement que de trois à quatre fois.L'effet réduit de fluidification par cisaillement signifie une viscosité plus élevée dans les conditions d'extrusion, ce qui signifie qu'une plus grande puissance moteur est nécessaire.Cela explique pourquoi le LLDPE chauffe plus que le LDPE.

L'écoulement est exprimé en termes de taux de cisaillement, qui est d'environ 100 s -1 dans les canaux de vis, entre 100 et 1 000 s -1 dans la plupart des lèvres de la filière, et bien supérieur à 1 000 s -1 dans les jeux entre la volée et la paroi et certains minuscules trous de matrice.L'indice de fusion est une mesure courante de la viscosité, mais elle est inversée (c'est-à-dire flux/poussée au lieu de poussée/flux).Malheureusement, elle est mesurée à des taux de cisaillement de 10 s -1 ou moins et peut ne pas constituer une mesure réelle dans une extrudeuse où la matière fondue s'écoule beaucoup plus rapidement.

11. Le moteur s'oppose au barillet, le barillet s'oppose au moteur.

J'ai commencé avec les 10 principes clés de l'extrusion, mais celui-ci était si important que j'ai dû l'inclure également.La onzième loi explique pourquoi le contrôle des barils n'est pas toujours aussi efficace que souhaité ou attendu, en particulier dans la zone de dosage.Si le canon est chauffé, la couche de matériau sur la paroi du canon devient moins visqueuse et le moteur a besoin de moins de puissance pour tourner dans ce canon plus lubrifié.Le courant du moteur (ampères) diminue.À l’inverse, si le baril est refroidi, la fonte au niveau de la paroi du baril devient plus visqueuse, le moteur doit travailler plus fort, les ampères augmentent et une partie de la chaleur évacuée à travers le baril est restituée par le moteur.Habituellement, les contrôleurs de barillet ont l'effet souhaité sur la fusion, mais nulle part autant que la quantité de changement de zone.Il est préférable de mesurer la température de fusion pour vraiment comprendre ce qui se passe.