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Oct 04, 2023

Comment atténuer la croissance lente des fissures dans les pièces en plastique moulées et extrudées

Norbert Sparrow | 11 janv. 2019 Plastiques utilisés dans les produits à longue durée de vie

Norbert Sparrow | 11 janvier 2019

Les plastiques utilisés dans les produits à longue durée de vie peuvent être sujets à une croissance lente des fissures (SCG). Le SCG peut être précipité par la conception du produit, la sélection des matériaux, les méthodes de production et l'environnement dans lequel la pièce ou l'appareil est utilisé. Par exemple, le passage à des produits chimiques plus agressifs pour désinfecter les dispositifs médicaux et réduire le taux d'infections nosocomiales provoque des fissures de contrainte ou des craquelures dans les pièces en plastique à un rythme croissant. Christian Herrild, directeur de la stratégie de croissance chez Teel Plastics (Baraboo, WI) plongera en profondeur dans les causes du SCG dans les dispositifs médicaux et suggérera des moyens par lesquels les concepteurs et les fabricants peuvent atténuer ce phénomène lors d'une session de conférence au prochain co-localisé Medical Design & Manufacturing (MD&M) West et PLASTEC West à Anaheim, en Californie. Il a récemment partagé un aperçu de sa présentation avecLes plastiques aujourd'hui.

La fissuration des plastiques est lente en termes chimiques et nécessite un stress soutenu, a expliqué Herrild. Bien qu'il ne s'agisse pas d'un événement instantané causé par un impact ou un couple, par exemple, il peut toujours se produire relativement rapidement, même en moins d'une journée dans certains cas. "Ce mode de défaillance est inhérent à tout type de plastique extrudé ou moulé qui est dans un état de contrainte", a déclaré Herrild.

Le stress dans une pièce moulée par injection provient de la manière dont elle est moulée ou assemblée, a déclaré Herrild. Dans les produits extrudés, "vous le voyez dans les applications de type bobine et clip ou celles impliquant le tressage ou la fixation, où quelque chose est clipsé sur ou sur les raccords", a-t-il expliqué. Certains polymères, a ajouté Herrild, sont plus vulnérables aux contraintes résiduelles et se fissureront plus rapidement que d'autres. Il s'ensuit que la sélection appropriée des polymères est le principal outil pour prévenir le SCG.

Selon Herrild, vous voyez rarement du SCG dans de nombreux polymères courants, en particulier pour les tubes. "Le PVC flexible et certains des uréthanes et élastomères thermoplastiques sont très résistants au SCG. À moins que vous ne mettiez la pièce ou l'appareil dans une situation extrême - exposition à certains produits chimiques ou torsion du tube - il est très peu probable que vous voyiez des fissures. dans des conditions d'utilisation normales », a déclaré Herrild.

Le SCG est un processus moléculaire qui n'entraîne pas de modifications chimiques du polymère. Herrild le décrit comme une "désangulation de la chaîne moléculaire", par laquelle les branches polymères se séparent. "Certains désinfectants pénètrent très bien les polymères et réduisent l'énergie d'activation des fissures de contrainte, ce qui facilite la séparation des branches de polymère. Certains polymères supportent bien les désinfectants et d'autres ne les tolèrent pas du tout. Si vous connaissez le type de désinfectant que votre appareil est susceptibles d'y faire face, vous pouvez sélectionner un matériau qui y résistera », a déclaré HerrildLes plastiques aujourd'hui.

Si vous êtes obligé d'utiliser un matériau spécifique, le post-traitement et le recuit peuvent aider à minimiser l'apparition de SCG. "Vous devez utiliser les principes de conception de moules appropriés afin de ne pas créer accidentellement beaucoup de stress. Le serrage excessif des vis est un problème, tout comme le refroidissement irrégulier provoquant un léger gauchissement qui est aplani lors de l'assemblage. Si vous aimez faire un essuyage pré-assemblage avec de l'alcool isopropylique, qui est une pratique standard pour certains équipementiers, vous devez évaluer si cela est vraiment nécessaire.L'exposition à ce solvant peut réduire l'énergie d'activation pour commencer la formation de fissures, rendant la pièce plus sensible à long- terme cracking », a déclaré Herrild.

En ce qui concerne les tubes, la conversation se résume généralement à des questions de concentration du stress, a ajouté Herrild. "Quel est le rayon de la bobine ? Le rayon de courbure de l'emballage ? Si vous avez des clips, ont-ils des arêtes vives ?"

Herrild a déclaré avoir observé un certain nombre de mesures correctives prises concernant les dispositifs médicaux touchés par le SCG. "Il y a des plaintes concernant des appareils défaillants prématurément et ne respectant pas leur durée de vie prévue. C'est certainement un problème que les transformateurs de plastiques peuvent aider les équipementiers à résoudre", a déclaré Herrild.

La sélection de polymères et l'assistance à la conception de pièces font partie du portefeuille de services de son entreprise. En plus de l'extrusion, du prototypage rapide, de l'assemblage et de certains services de conception et de développement et de fabrication en sous-traitance, Teel Plastics a récemment ajouté le moulage par injection à ses offres il y a environ six mois.

« Nous avons fait venir quatre machines de moulage par injection et embauché des ingénieurs et des personnes de qualité supplémentaires pour soutenir cette initiative », a déclaré Herrild. L'entreprise exploite actuellement des machines Arburg de 110, 165 et 350 tonnes. Les plus petites machines de moulage par injection sont toutes électriques, tandis que la machine de 350 tonnes est un hybride pour faire fonctionner des produits à cavitation plus élevée ou à volume plus élevé, a déclaré Herrild. "Environ la moitié des moules actuellement approuvés sont médicaux, et nous nous efforçons de faire des offres supplémentaires pour le moulage, principalement sur le marché médical", a-t-il ajouté. Ce sera sans aucun doute un sujet de discussion clé sur le stand de l'entreprise (#2184) à MD&M West/PLASTEC West le mois prochain. Avec l'ajout de capacités de moulage par injection, Teel Plastics se positionne plus que jamais comme un partenaire d'externalisation pour les équipementiers médicaux, a déclaré Herrild.

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