Quelles sont les causes de l'accumulation de matrices dans l'extrusion plastique et comment l'éviter ?

L'accumulation de matière sur la filière, souvent appelée bave de filière, purge de filière ou sortie de plaque, est un problème fréquent dans l'extrusion plastique qui peut compromettre la qualité du produit et entraver l'efficacité de la production. Ce phénomène se produit lorsque de la matière s'accumule sur la filière, en particulier à la sortie de la filière ou à proximité, en raison de facteurs tels que la conception de la filière, propriétés des matériaux¹ou les conditions du processus. Il est essentiel de comprendre ses causes et de mettre en œuvre des stratégies de prévention efficaces pour garantir des processus d'extrusion fluides et de haute qualité.

La formation de filières dans l'extrusion des matières plastiques est principalement due à géométrie de sortie de filière²La conception des moules, les aides au processus et le contrôle des matériaux permettent d'atténuer les effets de la pression, des propriétés des matériaux et des conditions du processus telles que la pression et la vitesse élevées.

Quelles sont les causes de l'encrassement des filières dans l'extrusion des matières plastiques ?

L'encrassement des filières résulte d'une combinaison de facteurs qui interagissent au cours du processus d'extrusion. Voici un examen plus approfondi des principaux responsables :

• Géométrie de sortie de filière : La forme et l'angle de la sortie de la filière influencent considérablement l'accumulation. Les recherches montrent que les bords tranchants ou les sorties de filière convergentes, telles qu'un angle de 90°, peuvent augmenter la formation de lèvre de filière (DLBU). En revanche, une sortie en biseau (par exemple, 15° pour le PEHD) peut la réduire en atténuant la pression et la vitesse de la matière fondue. Même des imperfections mineures, comme un petit rayon de 0,010 pouce à la sortie de la filière, peuvent déclencher une déchirure de la surface et une accumulation avec certains polymères. Effet de la géométrie de la sortie de la filière sur le phénomène de bave interne de la filière pendant l'extrusion linéaire de PEHD à l'état fondu ; Sharper Dies Make for Smoother Extrusions | Plastics Technology.

• Propriétés du matériau : Les polymères contenant des additifs, des substances inorganiques ou de larges distributions de poids moléculaire (MWD) sont particulièrement sensibles. Par exemple, la présence d'humidité dans le matériau peut accélérer la séparation des composants en cas de cisaillement et de température élevés, ce qui entraîne une accumulation. Les matériaux tels que le PEHD sont sujets à ce problème en raison de la dégradation induite par la chaleur qui augmente l'élasticité de la matière fondue. NOVA-Chem-Tech-Bulletin-Die-Lip-Buildup-FINAL.pdf ; Investigation of die drool phenomenon for HDPE polymer melt (Enquête sur le phénomène de bave de filière pour la matière fondue du polymère PEHD).

• Conditions du processus : Une pression et une vitesse de fusion élevées peuvent créer des vides ou des tourbillons qui attirent les composants plus légers vers les lèvres de la filière, exacerbant ainsi l'accumulation. Ce phénomène est particulièrement évident dans les extrusions à grande vitesse ou lors du traitement de matériaux présentant des profils rhéologiques variables.

Comment prévenir la formation de cailloux ?

La prévention de l'accumulation de déchet nécessite une approche proactive et adaptée. Voici quelques stratégies qui ont fait leurs preuves :

• Optimiser la conception des moules : L'ajustement de la sortie de la filière à une forme divergente, telle qu'un biseau de 15° pour le PEHD, réduit la pression et la vitesse de la matière fondue, minimisant ainsi l'accumulation. Il est conseillé de tester d'abord ces modifications sur des équipements plus petits et de consulter les fabricants de machines NOVA-Chem-Tech-Bulletin-Die-Lip-Buildup-FINAL.pdf.

• Utiliser des aides au processus : Les additifs qui réduisent la fracture de la matière fondue peuvent également atténuer l'accumulation de la matrice, offrant ainsi une solution flexible sans changement majeur de l'équipement.

• Contrôle de l'humidité des matériaux : Le séchage des matériaux à moins de 0,05 wt% d'humidité empêche la séparation et l'accumulation, en particulier dans les mélanges de polymères. L'association de composants présentant des profils rhéologiques similaires réduit encore les risques.

• Appliquer des revêtements sur les matrices : Des revêtements métalliques uniformes à l'intérieur de la filière résistent à l'abrasion et à l'adhérence des polymères, bien qu'ils puissent nécessiter un rechargement périodique.

• Entretien et nettoyage réguliers : Un programme régulier d'inspection et de nettoyage de la filière permet d'éviter que l'accumulation ne s'aggrave, notamment en vérifiant l'usure et en s'assurant que l'alignement est correct.

Quels sont les matériaux les plus couramment affectés par l'encrassement des matrices ?

Certains matériaux sont plus enclins à la formation d'une filière³ en raison de leurs caractéristiques intrinsèques. En voici la répartition :

Matériau	Susceptibilité à la formation d'une matrice	Notes
PEHD	Haut	Sujet à la dégradation thermique et au gonflement de la matrice.
LDPE	Modéré	Affecté par les propriétés d'écoulement et la teneur en eau.
PP	Modéré	Influence de la stéréoisomérie et de la distribution du poids moléculaire.
Mélanges de polymères	Haut	La séparation sous l'effet du cisaillement entraîne une accumulation importante.

• PEHD (polyéthylène haute densité) : Très sensible en raison des effets de gonflement de la matrice et de la dégradation thermique sur l'environnement. élasticité de la fonte⁴.

• PEBD (polyéthylène basse densité) : Modérément affecté, souvent lié aux propriétés d'écoulement et à l'humidité.

• PP (polypropylène) : Varie en fonction de la teneur, la susceptibilité augmentant en cas d'écart plus important entre les deux.

• Mélanges de polymères : Risque élevé de séparation des composants sous l'effet du cisaillement et de la température.

Quelles sont les étapes à suivre pour résoudre le problème de l'accumulation de poussières ?

En cas d'accumulation de déchets, une approche structurée permet d'identifier et de résoudre le problème :

1. Isoler la source : Démonter les composants du mélange individuellement pour identifier le matériau coupable.

2. Remplacer le polymère primaire : Tester un polymère différent pour déterminer si le problème est spécifique au matériau.

3. Inspecter la sortie de la filière : Vérifier qu'il n'y a pas d'usure, de dommages ou de géométrie incorrecte contribuant à l'accumulation.

4. Évaluer une sortie de filière plus large : Utiliser temporairement une sortie plus large pour évaluer le rôle de la géométrie.

5. Analyser la composition de l'assemblage : Examiner l'accumulation pour identifier les composants qui s'accumulent et ajuster la formulation.

Conclusion

L'accumulation dans les filières d'extrusion plastique est un problème complexe qui affecte la qualité et l'efficacité des produits. En s'attaquant à ses causes - géométrie de la sortie de filière, propriétés des matériaux et conditions du processus - et en appliquant des solutions telles que la conception optimisée de la filière, les aides au processus et le contrôle des matériaux, les fabricants peuvent le maîtriser. Une maintenance régulière et un dépannage systématique garantissent le bon déroulement des opérations.