01 Principes mécaniques
Le mécanisme de base de l’extrusion est simple : une vis tourne dans le cylindre et pousse le plastique vers l’avant. La vis est en fait un biseau ou une rampe enroulée autour de la couche centrale. Le but est d’augmenter la pression afin de vaincre une plus grande résistance. Dans le cas d'une extrudeuse, il y a 3 types de résistances à vaincre : le frottement des particules solides (alimentation) sur la paroi du cylindre et le frottement mutuel entre elles lorsque la vis tourne de quelques tours (zone d'alimentation) ; adhésion de la matière fondue à la paroi du cylindre ; La résistance du fondu à sa logistique interne lorsqu'il est poussé vers l'avant.
La plupart des vis simples sont à filetage à droite, comme celles utilisées dans le travail du bois et les machines. Vus de derrière, ils tournent dans la direction opposée car ils font de leur mieux pour faire reculer le canon. Dans certaines extrudeuses à double vis, deux vis tournent de manière opposée dans deux cylindres et se croisent, l'une doit donc être orientée vers la droite et l'autre vers la gauche. Dans d'autres vis jumelles à morsure, les deux vis tournent dans le même sens et doivent donc avoir la même orientation. Cependant, dans les deux cas, il existe des butées qui absorbent les forces vers l'arrière, et le principe de Newton s'applique toujours.
02 Principe thermique
Les plastiques extrudables sont des thermoplastiques : ils fondent lorsqu'ils sont chauffés et se solidifient à nouveau lorsqu'ils sont refroidis. D’où vient la chaleur générée par la fonte du plastique ? Le préchauffage de l'alimentation et les réchauffeurs de cylindre/filière peuvent fonctionner et sont importants au démarrage, mais l'énergie d'entrée du moteur (la chaleur de friction générée dans le cylindre lorsque le moteur fait tourner la vis contre la résistance d'une matière fondue visqueuse) est la source de chaleur la plus importante. pour tous les plastiques, à l'exception des petits systèmes, des vis à basse vitesse, des plastiques à haute température de fusion et des applications de revêtement par extrusion.
Pour toutes les autres opérations, il est important de reconnaître que la cartouche chauffante n’est pas la principale source de chaleur en fonctionnement et a donc moins d’effet sur l’extrusion que ce à quoi on pourrait s’attendre. La température du cylindre arrière peut toujours être importante car elle affecte la vitesse à laquelle les solides sont transportés dans le maillage ou l'alimentation. Les températures de la matrice et du moule doivent généralement être égales ou proches de la température de fusion souhaitée, à moins qu'elles ne soient utilisées dans un but spécifique tel que le vernissage, la distribution de fluide ou le contrôle de la pression.
03 Principe de décélération
Dans la plupart des extrudeuses, le changement de vitesse de vis est obtenu en ajustant la vitesse du moteur. Le moteur tourne généralement à pleine vitesse, environ 1 750 tr/min, mais c'est trop rapide pour une seule vis d'extrudeuse. S'il tourne à une vitesse aussi rapide, trop de chaleur de friction est générée et le temps de séjour du plastique est trop court pour préparer une masse fondue uniforme et bien agitée. Les rapports de décélération typiques se situent entre 10:1 et 20:1. Le premier étage peut être à engrenages ou à poulie, mais le deuxième étage est à engrenages et la vis est positionnée au centre du dernier grand engrenage.
Dans certaines machines à vitesse lente (telles que les doubles vis pour UPVC), il peut y avoir 3 étapes de décélération et la vitesse maximale peut être aussi basse que 30 tr/min ou moins (rapport jusqu'à 60:1). À l'autre extrême, certaines vis jumelées très longues pour l'agitation peuvent fonctionner à 600 tr/min ou plus, ce qui nécessite un taux de décélération très faible ainsi qu'un refroidissement important.
Parfois, le taux de décélération n'est pas adapté à la tâche (trop d'énergie reste inutilisée) et il est possible d'ajouter un jeu de poulies entre le moteur et le premier étage de décélération qui modifie la vitesse maximale. Cela augmente la vitesse de la vis au-delà de la limite précédente ou réduit la vitesse maximale, permettant au système de fonctionner à un pourcentage plus élevé de la vitesse maximale. Cela augmente l'énergie disponible, réduit l'ampérage et évite les problèmes de moteur. Dans les deux cas, le rendement peut augmenter en fonction du matériau et de ses besoins en refroidissement.
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Heure de publication : 17 janvier 2023