Présentation
RÉSUMÉ
Dans le domaine du mélange en continu, l’extrusion bivis est parfois concurrencée par l’utilisation de co-malaxeurs, qui sont des extrudeuses monovis dotées d’une cinématique et d’une géométrie très particulières. Dans cet article, la configuration d’un co-malaxeur sera présentée en détail. Son mode de fonctionnement (cinématique de la vis, rôle des doigts de malaxage, mode d’écoulement, etc.) sera ensuite explicité. L’influence des paramètres opératoires sur la température, le taux de remplissage et les temps de séjour sera alors décrite, avant d’introduire quelques aspects concernant la modélisation des écoulements dans ces extrudeuses particulières.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
In the field of continuous mixing, twin-screw extrusion sometimes faces competition from the use of co-kneaders, which are single-screw extruders but with very special kinematics and geometry. In this article, the configuration of a co-kneader will be first presented in details, explaining its operating mode (kinematics of the screw, role of the mixing pins, flow conditions, etc.). The influence of the processing parameters on temperature, filling ratio and residence time will then be discussed, before introducing some aspects concerning the modeling of flow in these particular extruders.
Auteur(s)
-
Lucas SARDO : Docteur en Mécanique numérique et Matériaux de PSL Research University - Sciences Computers Consultants, Sophia-Antipolis, France
-
Bruno VERGNES : Conseiller scientifique - CEMEF, MINES ParisTech, Sophia-Antipolis, France
INTRODUCTION
Chaque jour, de nouveaux matériaux polymères sont créés pour répondre à des besoins de plus en plus spécifiques, tels que des matériaux allégés, plus résistants, ignifuges, antistatiques et qui respectent les nouvelles normes environnementales. Ces matériaux complexes nécessitent des outils de mélange efficaces, permettant une fabrication contrôlée et compétitive. Parmi les procédés de mélange en continu, les extrudeuses bivis sont très utilisées, mais les co-malaxeurs tiennent aussi une place importante. Un co-malaxeur est une extrudeuse monovis modulaire, animée d’un double mouvement de rotation et d’oscillation d’avant en arrière. Les filets de la vis sont interrompus de place en place et des doigts de malaxage sont fixés sur le fourreau. La cinématique mise en jeu permet à ces doigts de balayer les chenaux de vis en passant à travers les interruptions de filets, ce qui provoque un mélange très efficace, tout en ayant des taux de cisaillement en moyenne relativement faibles, induisant peu d’échauffement. Les co-malaxeurs sont donc généralement utilisés dans le cas de polymères thermosensibles, comme le PVC, ou lorsque des taux de charge importants sont nécessaires.
Dans cet article, nous allons d’abord présenter en détail la configuration d’un co-malaxeur, en explicitant son mode de fonctionnement, très différent de celui d’une extrudeuse monovis classique. On s’intéressera à la cinématique de la vis, au rôle des doigts de malaxage, aux modes d’écoulement, etc. L’influence des paramètres opératoires sera ensuite abordée, avant d’introduire quelques aspects concernant la modélisation des écoulements dans ces extrudeuses particulières.
KEYWORDS
extrusion | mixing | single-screw extruders | flow modeling
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Plastiques et composites
(396 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
1. Contexte
Le co-malaxeur est une extrudeuse particulière, inventée en 1945 par Heinz List et initialement commercialisée par la société suisse Buss AG. Le co-malaxeur est en fait composé de deux unités d’extrusion (figure 1) : le co-malaxeur proprement dit, outil de mélange privilégié, et une unité de reprise, en général constituée d'une extrudeuse monovis, destinée à lisser le débit pulsé dû au mouvement oscillant de la vis du co-malaxeur (cf. § 2.1.1) et à mettre le matériau en pression au niveau de la filière fixée à son extrémité. Dans cet article, l’accent sera mis uniquement sur la partie co-malaxeur. Nous renvoyons le lecteur aux articles [AM 3 650] et [AM 3 651] pour tout ce qui concerne l’extrudeuse monovis de reprise.
1.1 Principe de base du co-malaxeur
Le co-malaxeur peut être considéré comme une extrudeuse monovis mais, contrairement aux machines « classiques », celle-ci se différencie par une géométrie modulaire faite d’éléments interchangeables, la présence d’interruptions dans les filets de vis, la présence de doigts de malaxage fixés sur la face intérieure du fourreau (figure 2) et un mouvement...
TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :
Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.
Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.
de Techniques de l’Ingénieur ! Acheter le module
Cet article fait partie de l’offre
Plastiques et composites
(396 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Contexte
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MONCHATRE (B.) - Contribution à l’étude expérimentale d’un outil de mélange de type co-malaxeur : application aux polymères. - Thèse de doctorat, Université Jean Monnet, Saint-Étienne (2015).
-
(2) - BRITO BAZAN (M.M.) - Mixing Studies in a Co-Kneader. - Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal (2011).
-
(3) - SARDO (L.) - Modélisation et simulation numérique de la thermomécanique des écoulements dans les co-malaxeurs. - Thèse de doctorat, Université de recherche Paris Sciences et Lettres (2016).
-
(4) - LYU (M.-Y.), WHITE (J.L.) - * - . – Polym. Eng. Sci., 38, p. 1366 (1998).
-
(5) - SHON (K.), LYU (M.-Y.), WHITE (J.L.) - * - . – Intern. Polym. Proc., 20, p. 322 (2005).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
BUSS AG Hohenrainstrasse 10, 4133 Pratteln, Suisse
B&P Littleford 1000 Hess Avenue, Saginaw, Michigan 48601, États-Unis
X-Compound Hardmatt 932, 5082 Kaisten, Suisse
Xinda No. 3-1, Huandong Road, Xiake Town, Jiangyin City, Chine
HAUT DE PAGECet article fait partie de l’offre
Plastiques et composites
(396 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
Cet article fait partie de l’offre
Plastiques et composites
(396 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive