Guide des types, utilisations et sélection des extrudeuses à double vis

Dans le domaine de la transformation des plastiques, la technologie de l'extrusion joue un rôle essentiel. Parmi les différents systèmes d'extrusion, les extrudeuses à double vis sont devenues l'équipement privilégié pour la transformation des matériaux polymères en raison de leurs performances exceptionnelles en matière de mélange, de transport et de réactions chimiques. Avec de nombreuses options d'extrudeuses à double vis disponibles sur le marché, la sélection du type approprié en fonction des exigences spécifiques de l'application représente un défi important pour de nombreux professionnels. Cet article fournit une analyse approfondie des quatre principaux types d'extrudeuses à double vis et propose des directives de sélection complètes adaptées à divers scénarios d'application.

Les extrudeuses à double vis peuvent être classées en quatre types principaux en fonction de l'engagement des vis, du sens de rotation et de la configuration géométrique :

• Avec ou sans intermaillage
• Co-rotatives ou contre-rotatives
• Parallèles ou coniques
• Quatre principaux types d'extrudeuses à double vis

Les sections suivantes détailleront ces classifications.

La distinction fondamentale entre les extrudeuses à double vis avec et sans intermaillage réside dans leurs schémas d'interaction des vis, qui influencent directement le transport des matériaux, l'efficacité du mélange et les performances globales.

Dans les extrudeuses avec intermaillage, les filets de vis d'un arbre s'engagent avec les canaux de l'autre pendant la rotation. En fonction du degré d'engagement, celles-ci peuvent être classées comme entièrement avec intermaillage ou partiellement avec intermaillage.

• Entièrement avec intermaillage : Présente un jeu minimal entre les filets de vis et les canaux, ce qui permet un transport efficace des matériaux et un mélange intensif. Cette conception est particulièrement adaptée aux applications nécessitant une grande uniformité de mélange. La configuration serrée des vis élimine efficacement les matériaux adhérant aux vis, démontrant d'excellentes propriétés autonettoyantes.
• Partiellement avec intermaillage : Caractérisées par un jeu délibéré entre les filets de vis et les canaux. Tout en offrant une efficacité de mélange légèrement réduite par rapport aux types entièrement avec intermaillage, ces extrudeuses offrent un plus grand volume libre, ce qui les rend adaptées au traitement des matériaux sensibles au cisaillement.

Les extrudeuses sans intermaillage maintiennent une distance entre les axes des vis qui est égale ou supérieure à la somme des deux rayons des vis, éliminant ainsi l'engagement mécanique. Le transport des matériaux repose principalement sur les forces de frottement et de viscosité.

Par rapport aux types avec intermaillage, les extrudeuses sans intermaillage présentent une efficacité de transport plus faible et un flux de fuite plus important. Cependant, leur plus grand volume libre facilite la dévolatilisation et les réactions chimiques. De plus, les effets de cisaillement réduits les rendent idéales pour le traitement des matériaux sensibles au cisaillement.

Le sens de rotation des vis influence considérablement les schémas d'écoulement des matériaux, les taux de cisaillement et les gammes d'application des extrudeuses à double vis.

Dans les systèmes co-rotatifs, les deux vis tournent dans le même sens. L'interaction entre les vis crée un trajet d'écoulement des matériaux en forme de "∞" caractéristique, favorisant un excellent mélange et une bonne dispersion.

Les caractéristiques clés incluent :

• Haute efficacité de mélange : Le schéma d'écoulement en "∞" assure un mélange complet des composants.
• Taux de cisaillement élevés : Les mouvements opposés dans la zone d'intermaillage génèrent un cisaillement important, facilitant la plastification des matériaux.
• Autonettoyage supérieur : Les taux de cisaillement élevés empêchent l'accumulation de matériaux sur les vis, réduisant le temps de séjour et les risques de dégradation.

Les systèmes contre-rotatifs sont équipés de vis tournant dans des directions opposées, créant une série de chambres fermées en forme de "C" qui transportent le matériau vers l'avant.

Les caractéristiques distinctives incluent :

• Transport vers l'avant puissant : La conception de la chambre fermée assure un déplacement positif et un débit élevé.
• Temps de séjour court : Bénéfique pour le traitement des matériaux sensibles à la chaleur.
• Effets de cisaillement modérés : Les jeux de vis réglables permettent de contrôler le taux de cisaillement pour les matériaux sensibles.

La configuration géométrique des arbres de vis affecte considérablement la compression des matériaux et l'adéquation à l'application.

Les extrudeuses parallèles maintiennent des diamètres de vis constants sur toute leur longueur et peuvent être configurées comme entièrement avec intermaillage, partiellement avec intermaillage ou sans intermaillage.

Principaux avantages :

• Conception modulaire : Les configurations de vis et de cylindre peuvent être optimisées pour des matériaux et des procédés spécifiques.
• Entretien facile : Les composants individuels peuvent être remplacés séparément, ce qui réduit les temps d'arrêt.
• Applications polyvalentes : Adaptées à diverses opérations de transformation des polymères, notamment le mélange, le compoundage et l'extrusion réactive.

Les extrudeuses coniques présentent des diamètres de vis progressivement décroissants de l'extrémité d'alimentation à l'extrémité de décharge, fonctionnant généralement en mode contre-rotation.

Caractéristiques notables :

• Taux de compression élevé : La réduction progressive du diamètre améliore la compression et la plastification des matériaux.
• Faibles taux de cisaillement : Les faibles vitesses de vis à l'extrémité de décharge minimisent les effets de cisaillement pour les matériaux sensibles.
• Rentabilité : Généralement plus écoénergétiques et économiques que les conceptions parallèles.

La compréhension des classifications fondamentales permet une sélection éclairée pour des applications industrielles spécifiques :

En tant que type le plus largement utilisé, celles-ci excellent dans :

• Le mélange et la modification des polymères
• Les procédés d'extrusion réactive
• La production de composés chargés
• Les opérations de granulation

Idéales pour :

• L'extrusion de profilés (tuyaux, feuilles, films)
• La granulation à grand volume

Les applications spécialisées incluent :

• La chimie de l'extrusion réactive
• Les procédés de dévolatilisation
• Les applications de mélange spécifiques

Particulièrement adaptées pour :

• L'extrusion de profilés en PVC
• Le traitement des matériaux sensibles à la chaleur

La sélection optimale d'une extrudeuse nécessite la prise en compte de plusieurs facteurs :

• Caractéristiques des matériaux : Choisissez une co-rotative avec intermaillage pour un mélange intensif, des types coniques ou à basse vitesse pour les matériaux sensibles.
• Exigences du procédé : Les types contre-rotatifs conviennent à l'extrusion de profilés ; les types co-rotatifs excellent dans le compoundage.
• Volume de production : Grandes extrudeuses parallèles pour un rendement élevé ; types coniques pour les petites opérations.
• Considérations budgétaires : Les extrudeuses coniques offrent généralement des coûts d'investissement et d'exploitation plus faibles.

En tant qu'équipement essentiel dans la transformation des polymères, les extrudeuses à double vis offrent diverses configurations pour répondre aux divers besoins industriels. Cette analyse complète des quatre principaux types d'extrudeuses—distingués par l'engagement, la rotation et la géométrie—fournit des informations pratiques pour la sélection de l'équipement. Une bonne compréhension de ces caractéristiques de la machine permet aux transformateurs d'optimiser l'efficacité de la production, de réduire les coûts d'exploitation et d'améliorer la qualité des produits dans différentes applications.