Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
-
Rudy KOOPMANS : Docteur en sciences - Professeur à l’université de Leeds (Grande-Bretagne) - Chef de recherches à Dow Benelux BV (Pays Bas)
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Les défauts d’extrusion sont des déformations d’extrudat souvent observées pendant l’extrusion à grande vitesse des matériaux thermoplastiques. Diverses formes de déformations d’extrudat peuvent être identifiées. Typiquement une distinction est faite entre les déformations localisées sur la surface et les déformations concernant le volume entier de l’extrudat. Les défauts du premier type sont communément désignés « peau de requin » et ceux du deuxième type sous le vocable « rupture d’extrudat ». Les combinaisons des déformations de surface et de volume se produisent également et sont connues sous le nom de défaut « bouchon » ou « défaut oscillant » (en anglais : « spurt » ou « stick-slip melt fracture »).
Cependant, dans la pratique industrielle, les déformations de surface sont perçues comme le problème le plus important parce qu’elles apparaissent en premier et qu’elles limitent le débit de l’extrusion. L’objet extrudé (film, feuille, tube, câble ou corps creux) n’est plus conforme aux standards de qualité (il présente une perte de transparence optique, de lustre ou d’intégrité mécanique).
Des mesures correctives permettent de différer l’apparition des déformations d’extrudat à des débits d’extrusion plus élevés : diverses solutions sont disponibles mais elles ne sont intéressantes que si elles demeurent économiquement acceptables. Typiquement la température d’extrusion du polymère fondu est augmentée ou le thermoplastique est mélangé avec un polymère semblable de viscosité inférieure ou des additifs sont ajoutés pour faciliter l’écoulement.
Dans cet article, les divers types de défauts d’extrusion seront définis et décrits pour quelques procédés d’extrusion des thermoplastiques. Les causes possibles d’apparition des défauts d’extrusion seront analysées d’un point de vue scientifique. Quelques solutions typiques permettant de différer l’apparition des défauts d’extrusion seront présentées.
Pour plus de détails, le lecteur pourra consulter utilement les articles consacrés à l’extrusion, dans ce traité :
-
Extrusion. Procédés d’extrusion monovis (Partie 1) ;
-
Extrusion. Procédés d’extrusion monovis (Partie 2) ;
-
Extrusion. Procédés d’extrusion bivis ;
-
Modélisation des écoulements dans les filières d’extrusion .
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Présentation
Origine des défauts d’extrusion
En anglais
2. Procédés d’extrusion de polymères
2.1 Extrusion en général
L’extrusion des polymères est un des procédés essentiels pour former les matériaux thermoplastiques disponibles en granulés ou en poudre . L’extrusion consiste à convoyer le polymère solide puis à le fondre et à le soumettre à une pression grâce à l’action d’une vis qui tourne à l’intérieur d’un fourreau chauffé (cf. articles ). Le polymère est ensuite « forcé » dans une filière d’extrusion puis refroidi, ce qui définit le type d’extrusion.
La question des défauts d’extrusion devient appropriée quand il existe des surfaces libres. Quant l’écoulement est confiné (par exemple dans le cas de l’injection dans des moules) ou lorsque on procède à des moulages secondaires (par exemple thermoformage) les défauts d’aspect des pièces ne peuvent être associés aux déformations d’extrudat (même si leur origine peut être semblable en nature).
Chaque polymère est soumis à une étape d’extrusion au moins deux fois :
-
la première fois quand le polymère issu des réacteurs de polymérisation doit être façonné en granules pour permettre le transport et la manipulation ultérieure facile du polymère. Les défauts d’extrusion peuvent dans ce cas produire des granules de forme irrégulière qui rendent leur transport difficile en bloquant les distributeurs d’alimentation automatisés des extrudeuses ;
-
la deuxième fois quand les granules sont fondus pour une application définie. En soufflage de gaine, extrusion de film ou feuille à plat, soufflage de corps creux et extrusion de câblerie, des défauts d’extrusion typiques peuvent être identifiés.
2.2 Extrusion – soufflage de gaine
Le soufflage de gaine est un processus où le polymère fondu s’écoule par une filière annulaire. Le polymère fondu forme alors un tube, gonflé grâce à une surpression d’air pour former une bulle. L’épaisseur de la gaine est déterminée par le gonflement et la vitesse d’étirage (imposée par des rouleaux d’entraînement qui réalisent la fermeture de gaine). Le soufflage de gaine...
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Procédés d’extrusion de polymères
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CARROT (C.), GUILLET (J.) - Viscoélasticité linéaire des polymères fondus. - [AM 3 620] Traité Plastiques et Composites (1999).
-
(2) - CARROT (C.), GUILLET (J.) - Viscoélasticité non linéaire des polymères fondus. - [AM 3 630] Traité Plastiques et Composites (2000).
-
(3) - BERZIN (F.), HU (G.-H.) - Procédés d'extrusion réactive. - [AM 3 654] Traité Plastiques et Composites (2004).
-
(4) - NIVON (M.), SANLIAS (G.) - Sécurité dans les techniques d'extrusion. - [AM 3 658] Traité Plastiques et Composites (1998).
-
(5) - VERGNES (B.), PUISSANT (S.) - Extrusion – Extrusion monovis (partie 1). - [AM 3 650] Traité Plastiques et Composites (2002).
-
(6) - VERGNES (B.), PUISSANT (S.) - Extrusion...
ANNEXES
-
1 Références bibliographiques
-
2 Outils
-
3 Événements
-
4 Annuaire
- 4.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive) 4.1.1 Extrudeuses monovis
- 4.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
- 4.3 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
- 4.4 Laboratoires – Bureau d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
4.1.2 Extrudeuses corotatives
4.1.3 Extrudeuses contrarotatives interpénétrées
4.1.4 Extrudeuses contrarotatives non interpénétrées
TORDELLA (J.P.) - Unstable flow of molten polymers. - Academic Press, New York, no 5, p. 57-92 (1969).
COGSWELL (F.N.) - Stretching flow instabilities at the exits of extrusion dies. - J. Non-Newt. Fluid Mech., 2(1), p. 37-47 (1977).
BENBOW (J.J.) - LAMB (P.) - New aspects of melt fracture. - Annual Tech. Conf. – SPE, janv. 1963.
RAMAMURTHY (A.V.) - Eliminating surface melt fracture when extruding ethylene polymers. - Brevet sud-africain ZA 8404926 A (1985).
KURTZ (S.J.) - Visualization of exit fracture in the sharkskin process. - Polym. Proc. Soc., Akron Ohio, 10, p. 9, avr. 1994.
NAKAMURA...
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