Extrudeuses à vis unique contre extrudeuses à double vis : utilisations principales et comparaison des coûts

Les extrudeuses jouent un rôle essentiel dans de nombreuses industries, notamment les plastiques, la transformation des aliments, les produits chimiques, les produits pharmaceutiques, les minéraux et les non-tissés. Le principe de base de la technologie d'extrusion consiste à traiter en continu des matériaux grâce à l'action rotative d'une ou plusieurs vis pour le mélange, la plastification et le façonnage. Parmi les différents types d'extrudeuses, les extrudeuses monovis et les extrudeuses à double vis restent les options les plus répandues. Le choix entre ces deux machines fondamentalement différentes nécessite une considération attentive des spécifications techniques et des facteurs économiques afin d'optimiser l'efficacité de la production.

Comme son nom l'indique, les extrudeuses monovis sont équipées d'une seule vis rotative à l'intérieur d'un cylindre qui transporte les matériaux vers l'avant tout en effectuant des fonctions de mélange, de plastification et de façonnage. Ces systèmes se composent généralement de trois composants principaux : le système d'extrusion, le système d'entraînement et le système de contrôle de la température.

Le système d'extrusion fait fondre et plastifie les matériaux polymères en une masse homogène grâce à la transition de phase de l'état vitreux à l'état d'écoulement visqueux. Ce sous-système essentiel comprend le mécanisme d'alimentation, la vis et le cylindre, la conception de la vis déterminant directement les performances et la capacité de production de la machine.

Composé d'un moteur, d'un réducteur et de roulements, le système d'entraînement fournit un couple de rotation stable à la vis. Une vitesse de vis constante assure l'uniformité du produit, tandis que la capacité de vitesse variable permet de traiter différents matériaux ou profils de produits.

Les systèmes de contrôle de la température combinent des résistances électriques avec un refroidissement à l'air ou à l'eau pour maintenir des conditions thermiques précises tout au long du processus d'extrusion.

Les extrudeuses monovis dominent de nombreuses applications de transformation des plastiques en raison de leur simplicité, de leur facilité d'utilisation et de leurs coûts moins élevés :

• Extrusion de tubes : Production de tubes PP-R, PE gaz, PEX réticulé, composite aluminium, ABS, PVC et HDPE à âme en silicone
• Extrusion de feuilles/plaques : Traitement des matériaux PVC, PET, PS, PP et PC
• Extrusion de profilés : Fabrication de divers profilés en plastique grâce à des ajustements de vitesse et des modifications de la vis
• Compoundage : Mélange, modification et renforcement des polymères

Les extrudeuses à double vis ont évolué à partir des conceptions monovis, offrant des caractéristiques d'alimentation, des performances de mélange, une capacité de ventilation et une stabilité d'extrusion supérieures pour les applications exigeantes.

Les extrudeuses à double vis se divisent en deux catégories principales :

• Engrenantes : Les vis s'engagent mécaniquement pendant la rotation, créant un cisaillement et un mélange intensifs dans la zone d'engrènement. Cette catégorie se divise en configurations corotatives (excellent mélange pour le compoundage/l'extrusion réactive) et contrarotatives (transport supérieur pour les matériaux sensibles à la chaleur comme le PVC).
• Non-engrenantes : Les vis tournent indépendamment avec un mélange plus faible mais des exigences de maintenance plus simples.

Les conceptions à double vis parallèles intègrent généralement quatre zones fonctionnelles :

• Zone d'alimentation : Transport de matériaux avec prévention du reflux
• Zone de fusion : Conduction thermique et fusion induite par le cisaillement
• Zone de plastification : Homogénéisation de la composition par mélange distributif/dispersif
• Zone de décharge : Pressurisation et mélange final pour l'extrusion/la granulation

• Capacités de couple/vitesse élevées permettant des gains de productivité
• Traitement supérieur des matériaux visqueux/sensibles à la chaleur
• Large compatibilité des matériaux grâce à des configurations spécialisées

Les extrudeuses à double vis excellent dans la transformation avancée des plastiques :

• Extrusion de mousse : Panneaux XPS, billes EPS en graphite, mousses PET/XLP
• Traitement du PET : Recyclage, production de feuilles/films
• Extrusion directe de feuilles : Composites PP chargés, membranes HDPE, films BOPP/BOPET
• Compoundage : Mélanges maîtres, composites à forte charge, matériaux renforcés/ignifuges, extrusion réactive

Alors que les extrudeuses monovis offrent simplicité et avantages en termes de coûts pour les applications de base, les systèmes à double vis offrent un mélange, des capacités de réaction et une flexibilité des matériaux supérieurs. Les considérations de sélection incluent :

• Propriétés des matériaux : Caractéristiques de fusion, viscosité et stabilité thermique
• Exigences du produit : Précision, besoins de traitement réactif
• Volume de production : Exigences de débit
• Contraintes budgétaires : Coûts d'investissement et d'exploitation

Une évaluation complète doit examiner :

• Coûts d'acquisition de l'équipement
• Consommation d'énergie et frais de maintenance
• Incidences sur l'efficacité de la production
• Délais de retour sur investissement

Le processus de sélection des extrudeuses nécessite une évaluation équilibrée des exigences techniques par rapport aux réalités économiques. Alors que les machines monovis suffisent pour la transformation conventionnelle des plastiques, les systèmes à double vis débloquent des capacités avancées pour des applications spécialisées. Les fabricants doivent effectuer des évaluations approfondies des besoins et consulter des experts techniques lors de la spécification des équipements d'extrusion, en privilégiant le coût total de possession par rapport au prix d'achat initial afin de maximiser la valeur opérationnelle à long terme.