Leistritz rapporte les tendances du marché de l'extrusion à vis jumelles au premier trimestre 2022

Dans le traitement moderne des polymères, les extrudeuses à double vis (TSE) co-rotatives sont devenues un équipement essentiel pour obtenir un mélange efficace, rapide et précis. Leur dynamique des fluides inter-vis unique permet des capacités de mélange dispersives et distributives supérieures, qu'il s'agisse de mélanger des polymères avec des charges/additifs ou de conférer des propriétés spécifiques aux produits finaux. Le principal avantage réside dans la conception sophistiquée des vis et l’optimisation des paramètres du processus, permettant un mélange profond des matériaux et une amélioration des performances.

• Vitesse de vis (tr/min de vis TSE) :Des augmentations modérées améliorent le mélange, mais des vitesses excessives peuvent provoquer une dégradation du matériau en raison d'un cisaillement élevé.
• Degré de remplissage des vis :Des taux de remplissage plus élevés prolongent le temps de séjour et la fréquence de mélange, tandis que des taux de remplissage plus faibles permettent un traitement plus doux.
• Température:Affecte directement la viscosité du matériau, influençant l'efficacité du mélange. La température optimale empêche la dégradation tout en réduisant la résistance au cisaillement.
• Mélange extensionnel et cisaillement planaire :Mécanismes critiques dans les TSE, où le temps de séjour et la fréquence de mélange déterminent l'efficacité du mélange dispersif.
• Alimentation séquentielle :L'introduction de composants à différentes étapes contrôle l'exposition aux contraintes de cisaillement, permettant une gestion précise des processus.

Dans les emballages flexibles, les films à orientation biaxiale (biax) dominent en raison de leurs propriétés physiques, mécaniques et barrières supérieures. Avec des capacités de production atteignant souvent plusieurs tonnes par heure, les TSE présentent des avantages significatifs par rapport aux extrudeuses monovis (SSE) en termes de rapport coût/capacité, ce qui en fait le choix privilégié pour les nouvelles lignes de film biaxial.

• Efficacité énergétique :Les TSE convertissent l'énergie du moteur en fusion/chauffage de matériaux plus efficacement, réalisant ainsi des économies d'énergie de 20 à 35 %. La dévolatilisation intégrée élimine le pré-séchage pour les matériaux hygroscopiques comme le PET.
• Avantages du processus :La production intégrée réduit l'historique thermique/cisaillement, minimise la formation de gel, assure une répartition uniforme du poids moléculaire et empêche l'agglomération des matériaux.
• Entretien et empreinte :La conception modulaire permet le remplacement de composants individuels, tandis que les TSE occupent moins de la moitié de l'espace des SSE.

L'acide polylactique (PLA) et les polyhydroxyalcanoates (PHA) représentent des bioplastiques importants dotés de caractéristiques de transformation distinctes. Le PLA nécessite généralement des TSE à couple élevé pour le traitement des granulés, tandis que la forme en poudre du PHA exige des conceptions de zones d'alimentation optimisées. Les expériences de Leistritz démontrent comment les configurations de vis segmentées améliorent les performances d'alimentation et de fusion.

• Tests de fusion du PLA :La conception optimisée de la zone de fusion réduit le couple et la température dans le traitement du PLA NatureWorks™ 4032D.
• Traitement des PHA :Des conceptions de vis modifiées avec fusion retardée et ventilation atmosphérique ont augmenté le débit de 12 kg/h à 62 kg/h à 800 tr/min.

La combinaison de plusieurs extrudeuses en série permet une production rentable de matériaux spécialisés. Ces systèmes intègrent des extrudeuses à double vis monovis, co-rotatives et contrarotatives pour atteindre des rapports longueur/diamètre efficaces supérieurs à 100 L/D, facilitant ainsi les opérations unitaires séquentielles.

Par exemple, le recyclage du polyvinylbutyral (PVB) à partir du verre de sécurité automobile implique un système tandem avec deux TSE co-rotatifs pour la déshydratation, la dispersion des fibres de verre, l'incorporation de charges et la granulation.

L'espace de survol (l'espace entre la pointe de la vis et la paroi du canon) est l'endroit où les matériaux subissent un mélange extensionnel intense et un cisaillement planaire. Le taux de cisaillement maximal est calculé comme suit :

Taux de cisaillement maximal = (π × D × n) / (h × 60)

où D = diamètre de la vis, n = vitesse de la vis et h = espace de survol. Pour une vis de 77,5 mm avec un jeu de 0,55 mm à 600 tr/min, cela atteint 4867 s⁻¹.

La contrainte de cisaillement (taux de cisaillement × viscosité) détermine l'efficacité du mélange dispersif. Une viscosité élevée à un stade précoce favorise la dispersion mais risque de dégradation pour les matériaux sensibles au cisaillement, tandis qu'une réduction de la viscosité à un stade ultérieur minimise les contraintes. Le refroidissement peut augmenter la viscosité de la matière fondue pour une dispersion plus forte si nécessaire.

• Plusieurs TSE (ZSE 12 MAXX à ZSE 50 MAXX)
• Divers systèmes de granulation (à brins, sous l'eau, face chaude)
• Plus de 40 alimentateurs pour granulés, poudres, fibres, liquides et produits recyclés
• Équipements en aval pour films/feuilles (largeur 50 mm – 1 m), tubes/profils et filaments d'impression 3D
• Systèmes de moussage supercritique et de dévolatilisation à plusieurs étapes

Pour le démontage, les éléments chauffants avec un chalumeau au propane suivi d'un marteau à percussion pneumatique à embout en laiton (semblable aux outils d'échappement automobile) s'avèrent efficaces :

1. Démonter lorsqu'il est chaud ou réchauffer dans le fût pendant 20 minutes s'il est refroidi.
2. Soutenez les vis longues uniformément pour éviter toute déviation.
3. Retirez l'écrou d'extrémité ; faites glisser le dernier élément si possible. Sinon, appliquez de la chaleur et de la patience.
4. Utilisez une dérive en laiton et un marteau pour les éléments tenaces, en maintenant la chaleur pendant le taraudage.
5. Nettoyer les arbres exposés après chaque retrait.