Méthodes de fabrication de l'acrylique coulé ou extrudé

Je fabrique de l'acrylique depuis 15 ans maintenant. A commencé dans un atelier d'enseignes à Phoenix, s'est tourné vers le travail architectural et dirige actuellement la production pour un fabricant d'affichage dans le Midwest. La question du moulage ou de l'extrusion revient constamment-par les nouvelles recrues, les clients, les ingénieurs qui ont spécifié le mauvais matériau et veulent maintenant que nous le corrigions.

Voici ce que j'ai appris à mes dépens.

La différence fondamentale

L'acrylique coulé est versé sous forme de monomère liquide entre des plaques de verre et durcit lentement. L'acrylique extrudé est constitué de granulés fondus poussés à travers des rouleaux. C'est ça. Les deux sont en PMMA. Les deux semblent identiques sur le support.

Les problèmes commencent lorsque vous essayez de faire quelque chose avec eux.

Pourquoi le casting coûte plus cher

Le casting prend du temps. Une feuille d'un demi-pouce peut durcir pendant 12 heures ou plus. Les moules en verre nécessitent un entretien constant. Les taux de rejet sont plus élevés car toute contamination du monomère apparaît comme un défaut que vous ne pouvez pas corriger.

Plaskolite gère les deux processus dans son usine de Columbus. Leur gamme Optix est extrudée, fonctionne 24h/24 et 7j/7 et produit des images. Leur ligne de lancement se déplace plus lentement. Cette différence de coût-généralement une majoration de 30-40 % pour le casting reflète l'économie réelle de la production, et non le marketing.

L'Acrylite d'Evonik est similaire. Le grade GP (extrudé) coûte moins cher que le grade FF (moulé). Même entreprise, même chimie de résine, procédé différent, prix différent.

Tolérance d'épaisseur : là où l'extrudé gagne

Cela surprend les gens. La feuille extrudée présente une tolérance d'épaisseur plus stricte que celle moulée.

L'espace entre les rouleaux sur une ligne d'extrusion est fixé mécaniquement. Vous le réglez sur 0,118" et c'est ce que vous obtenez, plus ou moins quelques milliers. La feuille coulée rétrécit pendant la polymérisation, et ce retrait varie sur toute la feuille. Une feuille coulée nominalement d'un quart de pouce - peut mesurer 0,236" dans un coin et 0,251" dans un autre.

Conformément à la norme ASTM D4802, l'acrylique coulé permet une variation d'épaisseur de ± 10 %. L'extrudé contient généralement ±5 %. Lorsque vous usinez des pièces qui doivent être empilées ou insérées dans des canaux, cela est important.

L'année dernière, nous avons travaillé sur un programme de luminaires pour la vente au détail : 400 unités, chacune nécessitant trois étagères en acrylique placées dans des extrusions d'aluminium. Les spécifications du client ont été choisies parce que "c'est mieux". Le premier lot est arrivé, les étagères étaient reliées à la moitié des luminaires. Variation d'épaisseur. Passé en extrudé, problème résolu.

Découpe laser : là où le casting gagne

Exécutez un laser CO2 de 60 W à travers de l'acrylique coulé à 15 mm/s, 85 % de puissance, et vous obtenez un bord poli. Eau-claire. Prêt pour le client. Le matériau se vaporise proprement car ces longues chaînes de polymère se brisent sans laisser de résidus.

Essayez cela avec l'extrudé et vous obtenez un bord givré. Parfois laiteux. Parfois avec des petites bulles le long de la face coupée. Vous pouvez régler la puissance du laser-, augmenter la vitesse, ajouter une assistance aérienne-, mais vous recherchez des rendements décroissants. Les bords extrudés ne correspondent jamais aux bords moulés sur un laser.

Pour la signalétique, les PLV, tout ce dont le bord est visible, nous utilisons du cast. Période. Le coût du matériau disparaît par rapport au coût de la main-d'œuvre nécessaire au polissage à la flamme des bords extrudés.

Trotec et Epilog publient tous deux les paramètres recommandés pour « acrylique » sans spécifier le type. Ces paramètres fonctionnent pour le casting. L'extrudé nécessite différents paramètres.

La réalité du thermoformage

L'acrylique coulé a une plage de formation d'environ 40 degrés F. Vous pouvez le sortir du four entre 340 et 380 degrés F et il reste réalisable. Extrudé vous donne peut-être 20 degrés F de fenêtre avant qu'elle ne passe de trop rigide à trop souple.

J'ai vu un nouveau type gâcher une feuille entière d'extrudé le mois dernier. Il formait des pancartes simples, rien de compliqué. Le four était réglé pour le moulage (nous avions fait du moulage toute la semaine). Le premier tirage s’est bien déroulé car la feuille n’était pas suffisamment cuite. Deuxième traction, il a laissé un peu plus longtemps pour compenser-trop longtemps. Le matériau s'est affaissé à travers le cadre avant de pouvoir l'amener au moule.

Cast pardonne les erreurs. Ce n'est pas le cas de l'extrudé.

Pour les tirages profonds,-tout ce qui dépasse un rapport de 2 : 1-le lancer est obligatoire. La différence de poids moléculaire se traduit par la formabilité. L'extrudé s'amincira et se déchirera là où le moulage s'étire uniformément.

Routage CNC

Les deux matériaux s'acheminent correctement avec des avances et des vitesses appropriées. Nous utilisons un Multicam avec une broche 18K, un bit O-à flûte simple-, une avance de 120 IPM sur un matériau d'un quart de-pouce. Le dégagement des copeaux est essentiel. L'acrylique fond à 320 degrés F et votre fraise génère de la chaleur par friction.

Les gommes extrudées montent plus rapidement. Ces chaînes polymères plus courtes se ramollissent à des températures plus basses. Nous augmentons la pression de soufflage d'air de 10 PSI lors de l'exécution de l'extrusion et réduisons le débit d'alimentation d'environ 15 %. Certains ateliers utilisent du liquide de refroidissement par brumisation, mais nous avons eu des problèmes avec le liquide de refroidissement laissant des résidus dans les travaux de découpe laser-en aval.

Les copeaux moulés s'envolent proprement. Le matériau reste rigide plus longtemps sous la chaleur de coupe.

Une chose que personne ne vous dit : les produits extrudés subissent davantage de contraintes internes dues au processus d'extrusion. Coupez une bande étroite sur le bord d'une feuille extrudée et regardez-la se courber. Le casting repose à plat. Cette contrainte signifie également des fissures extrudées plus faciles lors de l'usinage si votre outillage est émoussé ou si votre montage laisse vibrer la tôle.

Liaison solvant

Soudure-Les valeurs 3 et 4 correspondent aux normes. Ciments à base de-MMA-à corps mince. Appliquer sur le joint, l'action capillaire l'attire, le solvant s'évacue, les chaînes de polymère s'emmêlent.

Les joints coulés-à-coulés sont plus résistants que les joints extrudés-à-extrudés. Testés selon la norme ASTM D4499, les joints coulés fonctionnent sous un cisaillement de 3 500 à 4 200 PSI. Extrudé fonctionne 2400-3000 PSI. Encore une fois la différence de poids moléculaire.

Plus important que les chiffres : les obligations coulées sont plus belles. Le ciment coule uniformément et durcit clairement. Les joints extrudés présentent parfois de légers voiles ou des micro-bulles piégées dans la ligne de liaison. Pour les applications structurelles, cela n'a pas d'importance. Pour les vitrines où le client est à six pouces pour examiner votre travail, c'est important.

Les joints mixtes-coulés sur extrudés-sont imprévisibles. Nous les évitons lorsque cela est possible.

Quand utiliser l'extrudé

J'ai passé la majeure partie de cet article à expliquer pourquoi le casting est supérieur. Alors, quand l’extrudage a-t-il un sens ?

Cadres photo. Panneaux diffuseurs de lumière. Des gardes de protection que personne ne regarde de près. Programmes-à volume élevé où le coût des matériaux domine. Tout ce qui est peint ou laminé là où la qualité des bords est cachée.

Extrudé gagne également en termes de disponibilité. Les tailles standard sont expédiées depuis la distribution dans un délai d'un jour ou deux. Le moulage a parfois des délais de livraison, en particulier des épaisseurs ou des teintes inhabituelles.

Nous traitons environ 60 % de coulée, 40 % d'extrudé en volume. La répartition change en fonction des emplois occupés en interne.

Identification

Les feuilles non marquées sont un casse-tête. Nous conservons les produits moulés et extrudés sur des supports séparés avec une bande de bordure à code couleur, mais les matériaux se mélangent lors de la manipulation.

Le test du solvant fonctionne. Goutte de chlorure de méthylène à la surface. L'extrudé devient collant en 10 à 15 secondes. Cast résiste plus longtemps – 30 secondes ou plus avant de voir un blanchiment.

Certains anciens-effectuent un test de flamme sur des chutes de bords. Le plâtre brûle avec moins de fumée et de gouttes. Je ne recommande pas cela. Les deux matériaux dégagent des fumées irritantes lorsqu’ils sont brûlés et la différence n’est pas suffisamment spectaculaire pour être fiable.

Bonne pratique : ne retirez le masquage que lorsque vous y êtes absolument obligé et marquez les feuilles nues avec un stylo à peinture dès que le masquage se détache.

Notes du fournisseur

Plaskolite (Optix, Plaskolite), Evonik (Acrylite), Trinseo (Plexiglas G et MC) et Arkema (Altuglas) sont les principaux acteurs en Amérique du Nord. Chacun produit des qualités coulées et extrudées.

Le stock des distributeurs varie selon les régions. Laird Plastics, Piedmont Plastics et Curbell proposent tous plusieurs marques. Les prix fluctuent-nous avons constaté des fluctuations de 15 % sur un trimestre. Obtenez des devis d'au moins deux sources sur les grands programmes.

Les feuilles importées d’Asie sont moins chères mais le contrôle de qualité est incohérent. Nous avons reçu du matériau soi-disant moulé, découpé au laser-comme un matériau extrudé. Tester le matériel entrant évite des ennuis plus tard.

Pensées finales

La sélection des matériaux consiste à faire correspondre les propriétés aux exigences. L'acrylique coulé se traite mieux dans la plupart des opérations et produit des pièces finies de meilleure qualité-. L'acrylique extrudé coûte moins cher et fonctionne bien lorsque la qualité cosmétique n'est pas critique.

Sachez ce que vous achetez. Sachez ce dont votre client a réellement besoin. Le « meilleur » matériau est celui qui permet d’effectuer le travail au bon prix, sans rappels.