Découpe polystyrène
De Wikidebrouillard.
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Présentation de l'expérience
L'objectif est de pouvoir facilement couper du polystyrène.
La découpe se fera beaucoup plus proprement par rapport à la scie ou au cutter. Cela s'appelle également un "fil chaud".
Matériel
- Du fil résistif (Voir pus bas comment en récupérer !).
-
2 bouchons de liège
-
2 vis
- 2 rondelles
Un écrou papillon
- Une barre en bois
-
Une scie
- Une alimentation (9 à 24 V, 400 à 1000 mA) (chargeur, batterie de voiture ...)
L'expérience
La manipulation
Récupérer du fil résistif
Il est possible de s'en procurer dans :
- Un sèche-cheveux
- Un grille-pain
- Un petit radiateur
- Un magasin d'électronique
- ...
Une fois que l'on a trouvé le fil résistif, il faut déterminer la longueur optimale. Celle-ci dépend : de l'épaisseur du fil, de sa résistance, de la résistance interne de l'alimentation, et de sa tension.
Le mieux est de faire des essais, en sachant que l'on a une bonne marge de manœuvre :
- Le polystyrène fond à 100°C.
- Le fil peut être utilisé jusqu'à 1200° (température de fusion).
Lors de cette expérience, nous avons réussi à faire fondre de l'étain (température de fusion : 232°C), mais pas du plomb (température de fusion : 327°C). Ceci nous laisse penser que nous sommes entre 230°C et 320°C environ.
Cette gamme de températures semble idéale pour couper le polystyrène.
Construire le manche de l'outil et fixer le fil
- Utiliser des morceaux de la barre de bois pour construire un cadre en forme de U.
- Fixer le fil résistif sur le cadre à l'aide des vis.
- Créer le dispositif de tension du fil : un assortiment vis, écrou papillon, rondelle fait très bien l'affaire !
- Relier l'alimentation en prenant soin de ne pas faire de court-circuit.
Couper du polystyrène
- Mettre le montage sous tension.
- Lorsque que le fil est suffisamment chaud, approcher un morceau de polystyrène.
Que voit-on ?
En alimentant le fil en courant électrique, on le chauffe et le polystyrène se découpe à son contact.
Plus le fil est chaud, plus la découpe est facile/rapide.
Avec la température, on observe une légère dilatation du fil qu'il faudra compenser en le resserrant davantage (sinon la découpe risque d'être difforme).
Explications
De manière simple
Nous avons fait un fil chauffant, la chaleur de ce fil fait fondre le polystyrène, c’est une imitation du procédé industriel de découpe du polystyrène.
Allons plus loin dans l'explication
Le passage d'un courant électrique dans le fil provoque un échauffement de celui-ci par effet Joule.
Il n'y a pas de contact direct entre la matière et le fil, c'est la chaleur produite autour de ce dernier qui permet la découpe du polystyrène.
La vitesse de découpe varie selon la chaleur dégagée par le fil. Celle-ci dépend du voltage de l'alimentation, de la longueur du fil (l'énergie est propagée sur la longueur du fil, un fil long chauffe moins qu'un fil court et est donc moins efficace), du type de métal (suivant la résistivité de celui-ci) et du diamètre du fil.
Attention
- La découpe peut s'avérer trop lente pour un fil qui ne serait pas suffisamment chaud,
- mais un fil trop chaud aura tendance à rougir et cassera rapidement.
Note : le polystyrène est un polymère amorphe qui fond à 100°C, le fil doit donc atteindre au moins cette température pour être efficace.
Liens avec d'autres expériences
Expériences sur Wikidébrouillard
autres ressources
- Un site plein d'infos Rêve de Pierre
Applications : liens avec le quotidien
Possibilité d'utiliser le polystyrène pour réaliser des éléments décoratifs par exemple.
Ce dispositif permet en l'état de découper de la mousse synthétique. Personnellement, j'ai découpé des banquettes dans un matelas premier prix, ce qui permet de réaliser un canapé de grande taille à prix défiant toute concurrence et des poufs pour y allonger les pieds. La découpe est très propre, si vous ne bâclez pas la couture des housses ni la structure en bois, vous aurez un résultat professionnel.
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