Les extrudeuses à double vis améliorent l'efficacité des tuyaux en PVC et réduisent les coûts

Imaginez une usine de production de tuyaux en plastique où deux extrudeuses fonctionnent côte à côte : l'une, une machine traditionnelle à vis unique, l'autre, un modèle à double vis à haut rendement. Alors que la première peine avec les mélanges secs de PVC, rencontrant fréquemment des problèmes de colmatage et de qualité, la seconde traite le matériau sans effort, offrant un rendement plus élevé, une consommation d'énergie plus faible et une réduction du besoin d'additifs coûteux. Il ne s'agit pas d'une hypothèse, mais d'une démonstration concrète des performances supérieures des extrudeuses à double vis dans la fabrication de tuyaux, en particulier dans le traitement du PVC.

Les extrudeuses à double vis, également appelées machines d'extrusion à double vis, représentent un équipement essentiel dans la transformation des polymères. Comparées aux extrudeuses à vis unique, elles offrent des avantages significatifs en matière de transport, de mélange, de plastification et de dégazage des matériaux, en particulier lors de la manipulation de matériaux sensibles au cisaillement, de polymères ayant de mauvaises caractéristiques d'écoulement ou contenant des composants volatils. Dans la production de tuyaux, les extrudeuses à double vis trouvent une large application dans le traitement de divers matériaux, notamment le chlorure de polyvinyle (PVC) et les polyoléfines (PO), leur importance étant la plus prononcée dans la fabrication de tuyaux en PVC.

Les extrudeuses à double vis se composent principalement d'un système d'entraînement, d'une unité d'extrusion, d'un système de chauffage/refroidissement, d'un système de contrôle et d'équipements auxiliaires. Leurs composants principaux sont deux vis imbriquées qui peuvent tourner dans le même sens ou dans des sens opposés. En fonction du degré d'engagement des vis, elles peuvent être classées en types imbriqués ou non imbriqués. Les extrudeuses à double vis imbriquées offrent une capacité de transport et une efficacité de mélange supérieures, ce qui les rend idéales pour le traitement du PVC, tandis que les modèles non imbriqués sont mieux adaptés aux matériaux sensibles au cisaillement.

Le matériau entre par l'orifice d'alimentation et est transporté vers l'avant par les vis rotatives. Simultanément, grâce au frottement entre les vis et le cylindre, ainsi qu'au chauffage externe, le matériau chauffe, fond et se plastifie progressivement. La conception spécialisée des vis assure un mélange et un cisaillement complets pendant le transport, permettant une distribution uniforme et une plastification optimale. Enfin, le matériau fondu sort par la filière pour former le profil de tuyau souhaité. Pendant l'extrusion, les composants volatils peuvent être éliminés par des orifices d'évent, améliorant ainsi la qualité du produit.

Les tuyaux en PVC sont largement utilisés dans les industries de la construction, de la plomberie et de la chimie en raison de leur excellente résistance à la corrosion, de leur tolérance à la pression et de leur rentabilité. Cependant, le PVC présente des défis de traitement car il est sujet à la décomposition et à la dégradation. Les extrudeuses à double vis sont devenues l'équipement de choix pour la production de tuyaux en PVC grâce à plusieurs avantages uniques.

Contrairement aux extrudeuses à vis unique qui reposent sur le frottement entre le matériau et le cylindre, les modèles à double vis utilisent un transport à déplacement positif. Les vis imbriquées créent des chambres en forme de C séquentielles qui font avancer de force le matériau indépendamment des propriétés de frottement. Cela s'avère particulièrement précieux pour les mélanges secs de PVC, qui présentent de mauvaises caractéristiques d'écoulement et ont tendance à glisser dans les systèmes à vis unique.

Les conceptions complexes des vis intègrent des éléments spécialisés comme des blocs de cisaillement et des dents de mélange qui dispersent efficacement les pigments, les charges et les additifs tout en générant une force de cisaillement suffisante grâce à des jeux étroits entre le cylindre et les vis pour assurer une plastification complète, ce qui est essentiel pour obtenir des propriétés mécaniques et une qualité de surface optimales des tuyaux en PVC.

Les conceptions de vis autonettoyantes empêchent l'accumulation de matériau et la décomposition en maintenant un film mince de matériau entre les vis et le cylindre. Une distribution étroite du temps de séjour assure un chauffage uniforme, éliminant les points chauds. Ces caractéristiques permettent une réduction significative de l'utilisation de stabilisateurs thermiques, ce qui réduit les coûts de production.

En éliminant l'étape de granulation requise par les procédés conventionnels, les extrudeuses à double vis peuvent traiter directement les mélanges secs de PVC, réduisant ainsi les coûts de production (de 15 à 20 %) et l'histoire thermique tout en minimisant la contamination potentielle due au traitement intermédiaire.

Les extrudeuses à double vis modernes intègrent des technologies d'économie d'énergie comme des moteurs à haut rendement et des systèmes de contrôle de la température intelligents. Leurs capacités de débit élevé permettent souvent à une seule ligne à double vis de remplacer deux configurations à vis unique, ce qui permet d'économiser à la fois les investissements en capital et l'espace au sol.

Ces machines offrent une personnalisation exceptionnelle grâce à la possibilité de régler le pas des vis, le jeu et la configuration des éléments. Des fonctionnalités supplémentaires comme l'évent sous vide pour l'élimination des matières volatiles et le dégazage précoce améliorent encore la qualité du produit.

Bien que les extrudeuses à vis unique restent courantes pour le traitement des polyoléfines, leurs performances avec le PVC sont nettement inférieures aux capacités des extrudeuses à double vis. Le tableau suivant met en évidence les principales différences :

Les principaux paramètres pour la sélection de l'équipement comprennent :

• Diamètre de la vis : Allant de 30 mm à 200 mm, déterminant la capacité de débit
• Rapport longueur/diamètre (L/D) : Généralement de 18:1 à 36:1, affectant le temps de séjour et la qualité du mélange
• Vitesse de la vis : Influençant le débit et l'intensité du cisaillement
• Capacité de chauffage : Doit correspondre aux caractéristiques de fusion du matériau et aux exigences de production

Les tendances émergentes incluent :

• Fabrication intelligente : Intégration de capteurs avancés et d'analyses de données pour l'optimisation des processus
• Conservation de l'énergie : Mise en œuvre de systèmes de récupération de chaleur et d'une gestion thermique améliorée
• Production à grande échelle : Développement de modèles de plus grand diamètre pour les applications intensives
• Spécialisation : Conceptions personnalisées pour des matériaux et des exigences de produits spécifiques

Les extrudeuses à double vis se sont imposées comme des outils indispensables dans la fabrication de tuyaux, en particulier pour les applications PVC. Leurs avantages technologiques se traduisent directement par l'efficacité de la production, la qualité des produits et les économies de coûts. Alors que l'innovation continue d'améliorer leurs capacités, ces machines maintiendront sans aucun doute leur position à l'avant-garde de la technologie de transformation des polymères.