Une fois qu'un polymère a été fondu, mélangé et pressurisé dans une extrudeuse, il est pompé à travers une filière d'extrusion pour un formage continu (après refroidissement et solidification) en un produit final.Les types de matrices les plus courants sont plats, annulaires et profilés.Les produits fabriqués par extrusion comprennent les tuyaux, les tubes, le revêtement de fils, les bouteilles en plastique, les films et feuilles de plastique, les sacs en plastique, le revêtement de papier et d'aluminium, les fibres, les laments, les fils, les rubans et une large gamme de profilés.
L'extrusion de polymères à travers des filières présente certaines similitudes avec l'extrusion à chaud des métaux. Cependant, il existe également des différences significatives.Dans l'extrusion de métaux, le matériau est poussé vers l'avant par un vérin, tandis que dans l'extrusion de polymères, le matériau est alimenté en continu par une vis rotative.Dans l'extrusion de métal chaud, les températures varient de 340 °C pour le magnésium à 1 325 °C pour l'acier, et les pressions correspondantes vont de 35 à plus de 700 MPa.1 5 Dans l'extrusion de polymères, les températures dépassent rarement 350 °C et les pressions ne dépassent généralement pas 350 °C. aller bien au-dessus de 50 MPa au niveau de la pointe de la vis.L'extrusion de polymères en phase solide a été développée pour la production de certains produits à haute résistance. À basses températures, l'orientation moléculaire conférée par le forçage du matériau à travers la filière de façonnage reste dans l'extrudat.L'extrusion de polymères à l'état solide présente certaines similitudes avec l'extrusion à froid des métaux.
L'extrusion de films soufflés est le processus le plus important pour la production de films plastiques minces à partir de polyéthylènes. Le polymère fondu est extrudé à travers une filière annulaire (normalement à mandrin en spirale) pour former un tube à paroi mince qui est simultanément étiré axialement et expansé radialement.Dans la plupart des cas, la bulle du film soufflé se forme verticalement vers le haut.Le diamètre maximum des bulles est généralement 1,2 à 4 fois plus grand que le diamètre de la filière.Le thermofusible est refroidi par des courants annulaires d'air à grande vitesse provenant d'anneaux d'air externes et parfois également de distributeurs d'air internes.Le film solidifié passe à travers un cadre qui pince le haut de la bulle et est repris par des rouleaux.Des films Žcoextrudés comportant 3 à 8 couches (parfois jusqu'à 11) sont également produits par ce procédé, destinés à être utilisés dans les emballages alimentaires.
L'extrusion de films et de feuilles coulés consiste à extruder un polymère à travers une filière à large ouverture (jusqu'à 10 m), sur un ou plusieurs rouleaux en acier refroidis qui trempent et solidifient le matériau fondu.Le film est généralement défini comme un produit plus fin que 0,25 mm, tandis que la feuille est plus épaisse que cela. Le procédé de moulage de film est utilisé pour des tolérances très serrées de film mince ou pour des résines à faible viscosité.La plupart des filières plates sont de conception à fente en T ou à cintre, qui contiennent un collecteur pour répartir le polymère fluide sur toute la largeur de la filière, suivi en aval par une alternance de fentes étroites et ouvertes pour créer la répartition du débit et la chute de pression souhaitées.La plupart des lignes de film coulé fabriquées aujourd'hui sont des lignes de coextrusion, combinant des couches provenant de sept extrudeuses maximum dans le produit via des filières multi-collecteurs ou des filières mono-collecteurs à l'aide de blocs d'alimentation.
Lors de l'extrusion de films Z, les taux de cisaillement au niveau des lèvres de la filière sont généralement d'environ 103 s21.Lorsque la contrainte de cisaillement de la paroi dépasse une certaine valeur (généralement 0,14 MPa dans les documents de recherche, plus élevée dans l'industrie à l'aide d'additifs), la surface de l'extrudat perd son brillant en raison du phénomène de fracture par fusion de la peau de requin. La peau de requin peut être décrite comme une séquence de crêtes. visible à l’œil nu, perpendiculaire au sens d’écoulement.
L'extrusion de tuyaux et de tubes consiste à pomper un polymère fondu à travers une filière annulaire, à la suite de laquelle le produit extrudé, tout en étant tiré, passe dans un calibreur sous vide où il atteint ses dimensions finales.Ceci est suivi d'un refroidissement par pulvérisation ou par immersion et d'une découpe à des longueurs fixes.Des tuyaux d'un diamètre allant jusqu'à 2 m ou plus sont fabriqués par ce procédé, ainsi que des tubes d'un diamètre allant de 10 mm à moins de 1 mm.Les filières annulaires sont normalement de type araignée ou à mandrin en spirale.
Dans les processus de revêtement de fils et de câbles, des fils individuels ou des assemblages de fils sont tirés à très grande vitesse à travers une filière à traverse, perpendiculairement à l'axe de l'extrudeuse.Lors de l'extrusion à haute pression, le polymère fondu rencontre le fil ou le câble avant la sortie de la filière, par exemple pour l'isolation de fils individuels.En extrusion basse pression, la matière fondue rencontre le câble après la sortie de filière, par exemple pour le gainage d'assemblages de câbles isolés.Des taux de cisaillement très élevés sont fréquemment rencontrés dans ce procédé (jusqu'à 106 s2 1 ) et des résines à faible viscosité sont utilisées.
L'extrusion de profilés est un procédé de fabrication utilisé pour des produits de section constante.Ceux-ci peuvent aller de formes simples à des profils très complexes avec plusieurs chambres et doigts.Les exemples vont des moulures de cadres photo aux garnitures automobiles, en passant par les bordures pour dessus de table et les revêtements de fenêtres.Les matériaux extrudés sont classés (approximativement) comme rigides ou flexibles.La ligne d'extrusion de profilés typique se compose d'une extrudeuse pompant un polymère à travers une filière de profilé, suivie d'un réservoir de calibrage ou d'un calibrateur, d'auges de refroidissement supplémentaires, d'un extracteur et d'un dispositif de coupure.La conception de filières profilées nécessite une expérience et une patience considérables. Les limitations de rendement dans l'extrusion de profilés sont rencontrées en raison soit de la peau de requin (pour les produits minces fabriqués à partir de polymères à haute viscosité), soit de la capacité à refroidir des produits à parois épaisses.L'extrusion de tuyaux et de profilés en polymère est similaire à l'extrusion à chaud de métaux pour la production de formes creuses continues d'objets en forme de barre.Cependant, la modélisation mathématique de ces processus pour les métaux repose principalement sur des hypothèses d’écoulement élastique-plastique.
Lors du filage en fusion, le polymère fondu s'écoule à travers de nombreux capillaires dans une filière (jusqu'à 1 000).Le polymère est refoulé sous pression par une pompe à engrenages pour un dosage précis, après passage dans un filtre Ž qui suit l'extrudeuse.A la sortie des capillaires, les lamelles Ž sont atténuées jusqu'au diamètre souhaité. Pour la production de fibres Ž très fines, le procédé de soufflage par fusion est utilisé.Dans ce processus, les Ž bres sont atténuées par la force de traînée exercée par un jet d'air à grande vitesse.
Heure de publication : 19 avril 2017