Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Jean-François AGASSANT : Ingénieur civil des Mines. Docteur ès sciences - Professeur à l’École nationale supérieure des mines de Paris - Directeur-adjoint du CEMEF (Centre de mise en forme des matériaux) - Directeur UMR-CNRS/École des mines de Paris n 7635
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Robert HINAULT : Ingénieur ENSCR (École nationale supérieure de chimie de Rennes) - Directeur technique de la société Taraflex
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le calandrage est un procédé de fabrication de feuilles (> 100 µm) ou de films (< 100 µm) en polymères par écrasement de la masse plastique fondue entre plusieurs cylindres chauffés et entraînés mécaniquement. Cette technologie est très ancienne, un brevet US (n 16) de 1836 revendique le calandrage du caoutchouc. Le calandrage s’est développé conjointement avec le PVC [poly(chlorure de vinyle)] à partir des années 1940. Aujourd’hui encore le PVC reste le polymère le plus transformé par calandrage bien que d’autres polymères puissent être calandrés : les élastomères, les alliages d’élastomères (par exemple : Santoprène, Alcryn), le polyéthylène chloré, le polyéthylène chlorosulfoné (par exemple : Hypalon) ; et certains polymères polyoléfiniques [polyéthylènes basse densité (PEBD), copolymères éthylènepropylène, éthylène vinylacrylate (EVA), polypropylène (PP) ...].
Comparativement aux procédés d’extrusion-soufflage et d’extrusion à travers une filière plate, qui permettent également de produire des films et des feuilles de matières thermoplastiques, le calandrage se différencie par :
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un niveau d’investissement beaucoup plus important, typiquement d’un facteur 20 ;
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des débits très élevés : de 2 t/h à 6 t/h selon que l’on transforme du PVC rigide ou du PVC plastifié chargé. Ces chiffres sont 3 à 4 fois plus élevés que ceux obtenus par extrusion filière plate et 2 à 3 fois plus élevés que par extrusion-soufflage ;
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des largeurs importantes : 4 000 mm sans étirage pour les feuilles, ou avec étirage pour les films. Ces largeurs sont comparables à celles obtenues par extrusion soufflage ;
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une très bonne qualité des films et feuilles, c’est-à-dire : planéité, profil, fini de surface, stabilité dimensionnelle ;
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une gamme d’épaisseur plus restreinte (50 µm pour le PVC rigide à 1,3 mm pour le PVC plastifié chargé) qu’en extrusion (10 µm en extrusion-soufflage ou extrusion filière plate plus étirage à 2 mm pour l’extrusion avec filière plate).
On peut donc dire que calandrage et extrusion se complètent : le calandrage est bien adapté aux productions de grandes séries où l’on recherche à la fois qualité et débit ; l’extrusion, qui peut être facilement dimensionnée à la taille des séries, est surtout recherchée pour sa polyvalence (pratiquement tous les polymères thermoplastiques peuvent s’extruder).
En Europe de l’Ouest, la consommation annuelle de PVC est d’environ six millions de tonnes (d’après l’European Council of Vinyl Manufacturers : 1997). Le calandrage représente environ 18 % de la totalité des procédés de transformation du PVC, les principaux marchés des produits calandrés étant l’emballage rigide (films thermoformés), les revêtements de sols et de toitures, les films pour la maroquinerie, l’automobile, les revêtements textiles...
Dans ce qui suit nous évoquerons uniquement le calandrage du PVC.
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Présentation
Conclusion
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5. Modélisation et contrôle du procédé
Les modèles ainsi développés fournissent une bonne approximation de la réalité ; les forces exercées sur les cylindres et leurs couples d’entraînement sont prévus à 20 % près (cf. [8]). Ces modèles sont donc utiles pour dimensionner la calandre (diamètre des cylindres et de leurs paliers, puissance des moteurs, rigidité du bâti).
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Ces modèles permettent d’appréhender avec pertinence la sensibilité des efforts de calandrage aux paramètres de réglage de la calandre
On observe (figure 26a et b) que le choix de la loi de comportement est capital :
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un modèle newtonien prévoit une croissance linéaire de l’effort de calandrage en fonction de la vitesse de rotation des cylindres et une diminution du couple d’entraînement des cylindres quand on augmente l’entrefer ;
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un modèle pseudoplastique prévoit une croissance beaucoup plus faible de l’effort de calandrage avec la vitesse de rotation des cylindres et une augmentation du couple quand on augmente l’entrefer ;
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la prise en compte de phénomènes thermiques diminue encore la dépendance de l’effort de calandrage avec la vitesse de rotation des cylindres.
Ces modèles peuvent être utilisés pour régler a priori les cylindres (roll bending, cross axis) afin d’obtenir la meilleure planéité possible (cf. § 3).
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Ces modèles permettent de comprendre l’origine de certains défauts de calandrage et de définir des conditions de travail pour y remédier. Par exemple, en calandrage de PVC rigide nous sommes confrontés à des défauts de mattage, de fusées, de chevrons. Ces défauts existent aussi en calandrage de PVC plastifié quoique fortement atténués.
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Le défaut de mattage
Nous voyons sur la figure 27a...
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Modélisation et contrôle du procédé
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VILLEMAIRE (J.P.), AGASSANT (J.F.) - Influence of shear and thermal history on melt rheology of PVC. - In « Interrelation between Processing, Structure and Properties of Polymeric Materials », edited by SEFERIS (J.C.), THEOCARIS (P.S.), Elsevier (1984).
-
(2) - GONNU (P.) - Influence des stabilisants thermiques sur le comportement rhéologique du PVC. - Mémoire CNAM (1984).
-
(3) - AGASSANT (J.-F.), AVENAS (P.), SERGENT (J.Ph.), VERGNES (B.), VINCENT (M.) - La mise en forme des matières plastiques. - Technique et Documentation (1996).
-
(4) - UNKRUER (W.) - * - Kunststoffe, 62, p. 7 (1972).
-
(5) - AGASSANT (J.-F.), ESPY (M.) - * - Polym. Eng. Sci., 25, p. 118 (1985).
-
(6) - AGASSANT (J.-F.), AVENAS (P.) - * - J. Macromol. Sci. Phys., B14, p. 345 (1977).
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ANNEXES
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1 À lire également dans nos bases
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2 Normes et standards
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3 Annuaire
- 3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive) 3.1.1 Calandres
- 3.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
- 3.3 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
- 3.4 Laboratoires – Bureau d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
3.1.2 Gélifieurs
3.1.3 Mélangeurs
3.1.4 Contrôle du bourrelet d'alimentation
1 À lire également dans nos bases
AUSSEUR (D.) - Poly(chlorure de vinyle). - [AM 3 325_04_1999] Archives matériaux (1999).
HRUSKA (V.) - GUESNET (P.) - SALIN (C.) - COUCHOUD (J.-J.) - Poly(chlorure de vinyle). - [AM 3 325] Traité Plastiques et Composites (2007).
VERGNES (B.) - CHAPET (M.) - Extrusion – Procédés d'extrusion bivis. - [AM 3 653] Traité Plastiques et Composites (2001).
DUVAL (C.) - Polypropylènes (PP). - [AM 3 320] Traité Plastiques et Composites (2004).
LEVRESSE (B.) - Polyéthylène basse densité. - [J 6 539] Traité Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique (1993).
NIVON (M.) - Sécurité dans la transformation des plastiques. - [AM 3 748] Traité...
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