Bases de l'extrusion : la chaleur peut être bonne, mais c'est une question de degré

Allan Griff | 16 juillet 2023

Il fait chaud dehors maintenant et, par endroits, il pleut beaucoup. Mais les gens ont encore du mal à croire que l’eau soit un produit chimiquecomposé et naturel, aussi (voir la chronique du mois dernier). La chimie n’est qu’un code permettant aux gens de différents pays de communiquer entre eux. Pour nous tous, une molécule d’eau est composée de deux atomes d’hydrogène et d’un oxygène, ou H2O. Idem pour la vapeur et la glace (même si la glace devient plus compliquée, mais c'est toujours du H2O).

Ces traductions ont commencé dès l'invention de l'imprimerie (Gutenberg, 1455), bientôt utilisée par Martin Luther pour traduire la Bible du latin en allemand, et Paracelse, un médecin suisse qui fit de même pour le savoir médical de l'époque. Les étudiants en médecine se souviennent encore aujourd'hui de lui pour l'importance qu'il accordait à ce matériau, une leçon qu'il a appliquée à la médecine mais qui est encore ignorée aujourd'hui par ceux qui accusent les plastiques de toxicité tout en niant la chimie inoffensive, l'indigestion et l'incapacité du matériau à passer à travers. nos minuscules capillaires et circulent dans le sang. Ils sont l'exemple d'aujourd'hui : « Si cela semble chimique, ayez peur ! »

Si vous voulez comprendre les plastiques et les additifs, laissez de côté vos peurs de la science impersonnelle et apprenez le code des éléments les plus importants : H = hydrogène, O = oxygène, N = azote, C = carbone et Cl = chlore. C'est différent si vous parlez une autre langue maternelle, mais c'est quand même assez simple. Pour plus de détails, consultez mes colonnes Simple Science. Pour plus d'éléments et leurs combinaisons (composés), utilisez votre téléphone pour obtenir les symboles des 92 éléments.

Retour à la chaleur. Le froid n'existe pas. La chaleur est une mesure de la vitesse à laquelle les atomes se déplacent. Quand ils ne bougent pas du tout, on est au zéro absolu. Cela s'avère être -273°C (-460°F), et vous ne pouvez pas faire plus froid que cela.

Pour extruder, nous devons porter le plastique à une température comprise entre 300° et 600°F (150° et 315°C) afin qu'il puisse circuler dans le système. Les chiffres réels dépendent du plastique – de la longueur et des ramifications de ses chaînes, de la vitesse à laquelle il se déplace – et parfois des additifs. Certaines cires agissent comme lubrifiants et leur viscosité plus faible permet une température plus basse et, par conséquent, moins de stabilisant/antioxydant est nécessaire. Certains solides minéraux en poudre et agents de réticulation peuvent augmenter la viscosité, ils doivent donc fonctionner plus chauds. Les additifs modifient également le coût et d'autres propriétés, nous ne pouvons donc pas supposer une température de fusion idéale sans expérience et sans tests, ou les deux.

C'est aussi un problème. Même si nous mesurons la température de fusion dans l'extrudeuse — au niveau de la pointe de la vis, dans la tête ou dans la filière, par exemple — la température aux autres points ne sera pas la même. Le matériau est en mouvement, il est donc soumis à la chaleur due à la friction, ainsi qu'au chauffage ou au refroidissement en fonction des réglages des parois du canon. Lorsqu'un refroidissement est souhaité, il se fait généralement avec de l'eau d'usine, mais certaines extrudeuses ne disposent pas de ces circuits. Les technologies mathématiques et informatiques actuelles peuvent suggérer des réglages lorsque la relation viscosité-température est connue, mais cela sera également affecté par les débits, même si toutes les autres dimensions restent les mêmes. De plus, chaque lot de matériau n’aura pas exactement la même relation viscosité-température, et cela peut être incohérent même au sein d’un même lot.

Il est tentant de croire que l’usure de la vis est importante, mais ce n’est pas si courant. La reconstruction coûte cher et arrête la production, à moins que vous n'ayez une pièce de rechange, et en obtenir une nouvelle coûte encore plus cher et nécessite de prendre une décision sur ses dimensions et sa composition métallique. Des mesures fréquentes des vis restent une bonne idée, et des recommandations peuvent être demandées aux fournisseurs de vis, car le tirage et la manipulation d'une grosse vis nécessitent une planification et un équipement approprié. Mesure-t-on toute la longueur, ou seulement une partie ? Si une partie, quelle partie ? Sommes-nous en train de mesurer la chaleur ou d'envisager une dilatation thermique ? Où le met-on lorsqu'on le tire ? Devons-nous le nettoyer lorsqu'il est sorti et noter où il semble surchauffé ? S'il y a de l'usure, il est essentiel de savoir où elle se trouve pour comprendre les remèdes. Considérons-nous l'affaissement naturel de la vis lorsqu'elle est encore dans l'extrudeuse supportée à une seule extrémité ? Prendre des photos – c’est facile à faire aujourd’hui, mais il faut encore que quelqu’un planifie pour le faire.