Six principes de base de l'extrusion du plastique

Ningbo Fangli Technology Co., Ltd.est unfabricant d'équipements mécaniquesavec près de 30 ans d’expériencefabricant d'équipements mécaniques, nouvelle protection de l'environnement et nouveaux équipements de matériaux. Depuis sa création, Fangli a été développé en fonction des demandes des utilisateurs. Grâce à l'amélioration continue, à la R&D indépendante sur la technologie de base et à la digestion et à l'absorption de technologies de pointe et d'autres moyens, nous avons développéLigne d'extrusion de tuyaux en PVC, Ligne d'extrusion de tuyaux PP-R, Ligne d'extrusion d'alimentation en eau/tuyau de gaz PE, qui a été recommandé par le ministère chinois de la Construction pour remplacer les produits importés. Nous avons gagné le titre de « Marque de première classe dans la province du Zhejiang ».

Lorsque la matière fondue entre dans la section de transition et dans la filière, le chauffage par cisaillement diminue considérablement, car la matière fondue a commencé à passer d'un écoulement en spirale à vitesse variable à un écoulement linéaire à vitesse uniforme lorsqu'elle atteint la section de transition. Lorsque la matière fondue atteint le moule le long du trajet d'écoulement défini par la section de transition, elle consomme également de la chaleur. Afin de garantir que la matière fondue se déplace uniformément le long de la rainure en queue d'aronde du moule, il est nécessaire d'ajouter une chaleur appropriée. Par conséquent, la température du moule est légèrement plus élevée, c'est pourquoi on l'appelle « zone de maintien de la température ».

Une fois le plastique introduit dans leextrudeusele canon de la trémie, il est forcé vers la tête de filière par les vols de vis avec la rotation de la vis. En raison de la résistance du tamis filtrant, de la plaque de séparation et de la matrice àla tête de filière, et la réduction progressive du volume (profondeur du canal) entre les vols de vis, le matériau qui avance est sous une grande pression, et en même temps, il est chauffé par la source de chaleur du canon ; De plus, lorsque le plastique est soumis à une compression, un cisaillement, une agitation et d'autres forces en mouvement, la friction entre le plastique et le fût, la vis et la friction entre les molécules de plastique généreront beaucoup de chaleur. En conséquence, la température du plastique dans le baril continue d'augmenter et son état physique passe progressivement de l'état vitreux à l'état de haute élasticité, pour finalement devenir l'état d'écoulement visqueux, atteignant une plastification complète. Comme la vis tourne régulièrement, le matériau plastifié est extrudé de l'embouchure de la tête de filière à une pression et un débit constants et devient un produit en plastique avec une certaine forme. Après refroidissement et mise en forme, le moulage par extrusion est terminé. Le composant central pour réaliser le processus ci-dessus est la vis, et le processus d'extrusion le long de la vis peut être divisé en zones fonctionnelles suivantes :

Premièrement : l’alimentation

Une fois que le plastique d'alimentation est ajouté dans la trémie, il pénètre dans le canal de vis (l'espace entre les volées) en s'appuyant sur son propre poids ou sous l'action du chargeur forcé, et extrude vers l'avant, transporté vers l'avant par les volées de vis rotatives. Cependant, si le coefficient de frottement entre le matériau et la trémie métallique est trop grand, ou si le coefficient de frottement interne entre les matériaux est trop grand, ou si l'angle du cône de la trémie est trop petit, le phénomène de pontage et de tuyau creux se formera progressivement dans la trémie, le matériau n'entrera pas en douceur dans la rainure de vis et l'extrusion sera forcée de s'arrêter ou extrêmement instable. Par conséquent, si la productivité de l’extrusion est anormalement réduite ou ne se décharge pas, il est nécessaire de vérifier la situation d’alimentation, voire de modifier la conception de la trémie.

Deuxièmement : le transport

En théorie, une fois que le plastique entre dans la rainure de la vis, chaque fois que la vis tourne, tout le plastique sera transporté vers l'avant pour un fil. À l'heure actuelle, nous appelons l'efficacité de transport 1. Cependant, pour chaque vis, le volume de transport vers l'avant dépend en réalité du facteur de friction fb du plastique sur le baril et du facteur de friction fs du plastique sur la vis. Plus le fb est grand ou plus le fs est petit, plus le plastique solide sera transporté vers l'avant. Un grand nombre d'expériences montrent que le coefficient de frottement entre la résine et le métal dépend principalement de la température du système, de la rugosité de la surface du métal ou de la structure et de la forme du système, ainsi que de la pression du système et de la vitesse de déplacement du matériau.

Troisièmement : la compression

Lors du processus d’extrusion, il est absolument nécessaire que les plastiques soient compressés. Tout d’abord, le plastique est un mauvais conducteur de chaleur. S'il y a des espaces entre les particules, leur transfert de chaleur sera directement affecté, affectant ainsi la vitesse de fusion ; Deuxièmement, le gaz entre les particules sera déchargé de la trémie uniquement lorsque la pression augmentera progressivement le long de la vis, sinon les produits deviendront défectueux ou déchet en raison des bulles générées à l'intérieur ; Enfin, la pression élevée du système garantit également que les produits sont relativement denses.

Il y en a trois qui expliquent l'accumulation de pression le long de la vis :

1. La profondeur décroissante du canal (de la trémie à la pointe) dans la structure et le matériau est progressivement comprimé ;

2. Des éléments de résistance tels que la plaque de séparation, le tamis filtrant et la tête sont installés devant la tête de vis ;

3. Il s'agit de la pression accumulée sur toute la longueur de la vis causée par la friction entre les matériaux et le métal. Plus la zone de section de matrice de la tête est petite, plus la valeur du pic de pression sera élevée et le point de pression le plus élevé se déplacera vers la tête. D'une manière générale, la valeur du pic de pression se situe à l'avant de la section de dosage ou à l'arrière de la section de compression.

Quatrièmement : la fusion

Lorsque la pression augmente, le plastique solide en mouvement entre en contact et frotte constamment avec la paroi chauffée du canon. La température de la matière plastique à proximité de la paroi du canon augmente continuellement. Après avoir atteint le point de fusion, un mince film fondu se forme sur la paroi interne du fût. Après cela, la source de chaleur de la fusion du plastique solide provient de deux aspects : l'un est la conduction thermique du chauffage externe du baril, l'autre est la chaleur de cisaillement (due à la dissipation visqueuse) générée en raison de la vitesse de déplacement différente de chaque couche de fusion dans le film fondu, à savoir la dissipation thermique visqueuse en rhéologie.

Au fur et à mesure de la fusion, lorsque l'épaisseur du film fondu est supérieure à l'espace entre la vis et le baril, la vis mobile grattera le film fondu et formera un bassin de fusion avant l'avancée de la vis. Au cours du processus de fusion, le bassin de fusion devient de plus en plus large et la largeur du solide restant devient de plus en plus étroite, jusqu'à ce qu'il disparaisse finalement complètement. Il s’agit de la célèbre théorie de la fusion de Tadmor, publiée par Tadmor en 1967.

Cinquième : le mélange

Dans le processus d'extrusion mixte, les matériaux solides sont généralement compactés en bouchons solides denses sous haute pression. Puisqu'il n'y a pas de mouvement relatif entre les particules dans les bouchons solides, le mélange ne peut être effectué qu'entre couches de matière fondue avec un mouvement relatif.

D'une manière générale, les phénomènes de mélange suivants se produisent dans la matière fondue, en particulier dans la section de transport de la matière fondue : Premièrement, chaque composant du système de matériaux est uniformément dispersé et distribué, ce qui fait référence à la résine et à divers additifs. La seconde est l'homogénéisation thermique. En effet, dans le processus d'extrusion, le matériau qui fond en premier a la température la plus élevée, et le matériau qui fond ensuite a la température la plus basse. La température de l’interface entre le solide et la matière fondue correspond simplement au point de fusion du plastique. Si le matériau fondu est extrudé prématurément de la filière, cela provoquera inévitablement une extrusion inégale partout, ce qui peut provoquer une différence de couleur et une déformation, voire provoquer des fissures du produit. De plus, étant donné que le plastique lui-même a une certaine distribution de poids moléculaire (MWD), le mélange peut permettre à la pièce ayant un poids moléculaire relatif plus élevé de se disperser uniformément dans la masse fondue. Dans le même temps, sous l'action de la force de cisaillement, la partie ayant un poids moléculaire relatif plus élevé peut être réduite en raison de la scission de la chaîne, ce qui réduit la possibilité de particules non fondues (gels) et d'inhomogénéités dans les produits. Évidemment, afin d'assurer un mélange uniforme des produits, il est nécessaire de s'assurer que la section de transport de matière fondue (la dernière section) de la vis a une longueur suffisante. Par conséquent, la section de transport de la matière fondue de la vis est également appelée section d'homogénéisation. Dans le même temps, lors du calcul du rendement de l'extrudeuse, le volume de la rainure de la vis au niveau de la dernière section de profondeur constante de la vis est pris comme base de calcul, et la section de transport de la matière fondue de la vis est également appelée section de dosage.

Sixièmement : la ventilation

Au cours du processus d’extrusion, trois types de gaz doivent être évacués. L’un est l’air mélangé entre les pastilles ou la poudre de polymère. Tant que la vitesse de la vis n'est pas trop élevée, d'une manière générale, cette partie du gaz peut être évacuée de la trémie sous une pression progressivement croissante. Mais lorsque la vitesse de rotation est trop élevée, le matériau avance trop vite et le gaz peut ne pas être complètement évacué à temps, formant ainsi des bulles dans le produit. Le deuxième gaz est l’eau absorbée par le matériau à partir de l’air, qui se transforme en vapeur lorsqu’elle est chauffée. Pour les plastiques ayant peu d'absorption d'humidité, comme le PVC, le PS, le PE, le PP, etc., il n'y a généralement aucun problème. Ces petites quantités de vapeur d’eau peuvent également être évacuées de la trémie en même temps ; Cependant, pour certains plastiques techniques tels que le PA, le PSU, l'ABS, le PC, etc., en raison de leur forte absorption d'humidité et de leur trop grande quantité de vapeur d'eau, il est trop tard pour les évacuer de la trémie, ce qui forme des bulles dans les produits. Le troisième concerne certains matériaux contenus dans les particules de plastique, tels que les substances volatiles à faible poids moléculaire (LMWV), les plastifiants à bas point de fusion, etc., qui sont progressivement vaporisés sous la chaleur générée pendant le processus d'extrusion. Ce n'est que lorsque le plastique est fondu. Ce n'est qu'en surmontant la tension superficielle de la matière fondue que ces gaz peuvent s'échapper, mais à ce moment-là, ils sont loin de la trémie et ne peuvent donc pas être évacués par la trémie. Dans ce cas, unextrudeusedoit être utilisé.

Par conséquent, toute vis doit remplir les six fonctions de base ci-dessus : alimentation, transport, compression, fusion, mélange et évacuation. Évidemment, l'alimentation et le transport affectent le rendement de l'extrudeuse, tandis que la compression, la fusion, le mélange et l'échappement affectent directement la qualité des produits extrudés. La soi-disant qualité se réfère ici non seulement à la question de savoir si la fusion est complète, mais également à savoir si les produits sont compressés de manière compacte, si le mélange est uniforme et s'il n'y a pas de bulles dans les produits. C'est la qualité plastifiante.

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