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
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Conclusion
En anglais
3. Modélisation des écoulements
Il existe dans la bibliographie un certain nombre de modèles d’écoulement dans les extrudeuses bivis contrarotatives. Bien entendu, ces modèles vont différer suivant le type de machine considérée et le fait que l’on s’attache à une description locale de l’écoulement ou au procédé dans son ensemble. D’un point de vue historique, ce sont les configurations interpénétrées à filets larges qui ont d’abord été étudiées, en raison de leur grande utilisation dans le cas du PVC. C’est donc par celles-ci que nous allons commencer.
3.1 Vis interpénétrées
Nous avons vu au paragraphe 2.2 que le débit théorique d'une telle machine était assuré par le déchargement successif au niveau de la filière des chambres en C occupées sur chacune des vis, diminué des différents débits de fuite. La figure 15 illustre, pour une vis à un filet, les interactions entre les chambres en C transportées le long de l'extrudeuse et les différents débits de fuite. Le débit total résulte d’un bilan massique à travers une section perpendiculaire aux vis :
( 9 )
La monographie de Janssen propose des expressions, analytiques mais souvent complexes, pour ces différents débits. Par exemple, le débit de calandrage s’exprime comme :
...
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Modélisation des écoulements
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).
-
(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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