La compréhension des descriptions physiques présentées dans ce chapitre à elle seule peut s'avérer suffisamment bénéfique pour de nombreux lecteurs et les aider à améliorer leurs processus et leurs produits.Une extrudeuse de polymère est utilisée pour faire fondre un polymère solide et livrer le polymère fondu pour divers processus de formage ou de mise en forme.La vis est le seul élément fonctionnel de l'extrudeuse.Tous les autres composants (moteur, réducteur, trémie, fût et filière, etc.) ne font que fournir le support nécessaire au bon fonctionnement de la vis.Les fonctions globales d'une extrudeuse sont décrites ci-dessous.
La fonction d'alimentation consistant à transférer le polymère d'alimentation de la trémie vers le canal de vis se produit à l'extérieur de la vis et ne dépend essentiellement pas de la conception de la vis.La vis remplit trois fonctions de base : (1) fonction de transport de solides, (2) fonction de fusion et (3) fonction de dosage ou fonction de pompage.Les trois fonctions de la vis se produisent simultanément sur la majeure partie de la longueur de la vis et sont fortement interdépendantes.Le nom géométrique d'une section de vis telle que la section d'alimentation, présenté au chapitre 1 ;La figure 1.3 n'indique pas nécessairement la seule fonction de la section de vis.Par exemple, la section d'alimentation remplit non seulement une fonction de transport de solides, mais également des fonctions de fusion et de dosage.La vis remplit également d'autres fonctions secondaires telles que le mélange distributif, le mélange dispersif et l'affinage ou l'homogénéisation par cisaillement.Le mélange distributif fait référence au réarrangement spatial de différents composants, et le mélange dispersif fait référence à la réduction de la taille des composants comme décrit au chapitre 2 ;Article 2.6.4.Le raffinage par cisaillement fait référence à l'homogénéisation des molécules de polymère par cisaillement.Une extrudeuse monovis est une pompe volumétrique continue sans capacité de rétro-mélange et sans capacité de transport positif.Ce qui entre en premier dans une vis en sort en premier.Un polymère, qu'il soit solide ou fondu, descend dans le canal de la vis par les forces exercées sur le polymère par la vis rotative et le barillet fixe.Il n'existe aucun mécanisme permettant de transporter positivement le polymère le long du canal de vis vers la filière.La vis rotative saisit le polymère et essaie de le faire tourner avec lui.Supposons que le cylindre soit retiré de l'extrudeuse ou parfaitement lubrifié, de telle sorte qu'il ne présente aucune résistance au mouvement du polymère.Ensuite, le polymère tourne simplement avec la vis à la même vitesse et rien ne sort de la vis.Le barillet fixe donne une force de rupture au polymère en rotation et fait glisser légèrement le polymère sur la surface de la vis.Le polymère tourne toujours avec la vis frottant sur la surface du canon, mais à une vitesse légèrement inférieure à celle de la vis, en raison du glissement.Le glissement du polymère sur la surface de la vis le long du canal de vis entraîne un débit de sortie.Une surface de vis lubrifiée augmente le débit de sortie, mais une surface de canon lubrifiée réduit de manière néfaste le débit de sortie.On comprend clairement pourquoi les vis commerciales sont hautement polies et pourquoi les barillets rainurés dans la section d'alimentation sont préférés.Bien que de nombreuses pratiques commerciales aient été développées de manière empirique plutôt que sur la base d’analyses théoriques, elles concordent certainement avec les concepts théoriques sous-jacents.Les mécanismes à l'intérieur d'une extrudeuse monovis sont étudiés en examinant les sections transversales du polymère le long du canal de vis issues d'« expériences de congélation de vis ».Dans une expérience de congélation de vis lancée par Maddock [1], la vis est utilisée pour atteindre un fonctionnement stable.Ensuite, la vis est arrêtée et un refroidissement par eau est appliqué sur le canon (et également sur la vis si possible) pour geler le polymère à l'intérieur du canal de la vis.Le fût est à nouveau chauffé pour faire fondre le polymère, et la vis est poussée hors du fût lorsque le polymère commence à fondre à la surface du fût.Ensuite, la bande de polymère solidifiée est retirée du canal de vis et coupée à de nombreux endroits pour examiner les sections transversales le long du canal de vis.Certains granulés colorés sont mélangés à l'aliment pour visualiser le mécanisme de fusion et le modèle d'écoulement.Les pastilles colorées conservent leur forme si elles sont restées aussi solides à l'intérieur du lit solide avant l'arrêt de la vis, mais elles se sont cisaillées et se transforment en stries à l'intérieur du bain de fusion si elles ont fondu avant l'arrêt de la vis.
Heure de publication : 16 juin 2019