Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Parmi les techniques d’extrusion, l’extrusion bivis contrarotatives est peut-être la moins connue et la moins répandue au niveau industriel, bien qu’elle soit inévitable dans certains domaines d’application, comme celui des profilés PVC. Le but de cet article est donc de présenter les différentes configurations rencontrées en pratique, de décrire leurs géométries, d’expliciter leur mode de fonctionnement et leurs principales applications, et enfin d’aborder les approches de modélisation qui ont été développées pour comprendre et optimiser ces procédés.
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Among the various extrusion techniques, counter-rotating twin-screw extrusion is probably the least known and least widely used at the industrial level, although it is unavoidable in some application areas, such as the production of PVC profiles. The purpose of this article is to present the various configurations encountered in practice, to describe their geometries, to explain their mode of operation and their main applications, and finally to describe the modeling approaches that have been developed to understand and optimize these processes.
Auteur(s)
-
Bruno VERGNES : Docteur es Sciences - Conseiller scientifique - CEMEF, MINES ParisTech, PSL Research University, Sophia Antipolis, France
INTRODUCTION
L’extrusion, par la quantité de matières concernée, reste le premier procédé de transformation et de mise en forme des polymères. En fait, sous ce vocable très général, se retrouvent des applications et des procédés très différents. Les deux applications majeures sont la fabrication en continu de produits finis ou semi-finis de section constante (tubes, films, plaques, profilés, etc.) et la réalisation de matériaux complexes par mélange et compoundage (mélanges de polymères, composites et nanocomposites, etc.). Les deux principaux procédés d’extrusion diffèrent essentiellement par le nombre de vis : une vis unique pour l’extrusion monovis, deux vis pour l’extrusion bivis. L’extrusion monovis est majoritairement utilisée pour le premier type d’application. Dans le cas de l’extrusion bivis, on distingue encore deux catégories, en fonction du sens de rotation des vis. Les bivis corotatives sont les plus répandues et sont des outils privilégiés pour le compoundage. Les bivis contrarotatives sont moins courantes, mais présentent une plus grande variété de configurations géométriques, qui fait qu’on les retrouve aussi bien en production de tubes ou de profilés (principalement en PVC rigide) qu’en outil de mélange ou en extrusion réactive. Dans cet article, nous allons d’abord présenter en détail les différentes configurations rencontrées. Nous expliciterons ensuite leurs modes de fonctionnement (remplissage total ou partiel, mécanisme de fusion, mode de convoyage, etc.), avant d’introduire quelques aspects de la modélisation des écoulements dans ces différents systèmes.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
extrusion | polymers | plastics processing | twin-screw
DOI (Digital Object Identifier)
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Modélisation des écoulements
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2. Mode de fonctionnement
Comme les vis d’une extrudeuse contrarorative tournent en sens opposé, elles provoquent dans la zone d’interpénétration un effet de calandrage, qui crée une pression d’autant plus importante que les vis sont interpénétrées. Cette pression va avoir tendance à écarter les arbres de vis, ce qui pourrait être préjudiciable pour ce qui est du frottement sur le fourreau et de l’usure résultante. Pour éviter cet effet, les vitesses de rotation sont limitées, généralement à quelques dizaines de tours par minute. Cette particularité est bien sûr moins prégnante pour les vis non interpénétrées, pour lesquelles les vitesses pourront être plus élevées.
2.1 Vis non interpénétrées
Comme on peut le constater sur la figure 5, les vis non interpénétrées permettent aisément le passage de la matière d'une vis sur l'autre, à travers l'apex. En conséquence, elles auront, par rapport aux vis interpénétrées, des capacités de pompage plus faibles, mais des capacités de mélange beaucoup plus importantes.
Pour des vis ajustées (figure 5 a), l'écoulement est très proche de celui observé sur une extrudeuse monovis. La matière qui s'écoule sur une vis ne passe que de temps à autre sur la vis voisine, comme indiqué à la figure 9. En effet, dans la zone de l’apex, les écoulements sont complexes et peuvent donner lieu de temps à autre à ce changement de vis. La capacité de pompage de cette configuration est plus faible que celle de deux monovis équivalentes, mais plus élevée que celle d'une configuration décalée, où le polymère peut être transféré plus aisément d'une vis sur l'autre à travers l'apex. Les vis décalées (figure 5 b) offrent donc de meilleures capacités...
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Mode de fonctionnement
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - JANSSEN (L.P.B.M. ) - Twin Screw Extrusion. - Elsevier, Amsterdam (1978).
-
(2) - MARTELLI (F.) - Twin Screw Extruders, a Basic Understanding. - Van Nostrand Reinhold, New York (1983).
-
(3) - WHITE (J.L.) - Twin Screw Extrusion, Technology and Principles. - Hanser, Munich (1990).
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(4) - SAKAI (T.) - * - . – Gose Jushi, n° 29, p. 7 (1978).
-
(5) - BANG (D.S.), HONG (M.Y.), WHITE (J.L.) - * - . – Polym. Eng. Sci., 38, p. 485 (1998).
-
(6) - LAFLEUR (P.G.), VERGNES (B.) - Extrusion des Polymères. - Hermès, Paris (2014).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Principaux fabricants
Bandera, Busto Arsizio, Italie
Battenfeld, Cincinnati, États-Unis
https://www.battenfeld-cincinnati.com
Bausano, Turin, Italie
Farrell Pomini
https://www.farrel-pomini.com/
Krauss-Maffei, Munich, Allemagne
Milacron, Cincinnati (Ohio), États-Unis
Reifenhäuser, Troisdorf, Allemagne
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