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Auteur(s)
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Rudy KOOPMANS : Docteur en sciences - Professeur à l’université de Leeds (Grande-Bretagne) - Chef de recherches à Dow Benelux BV (Pays Bas)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les défauts d’extrusion sont des déformations d’extrudat souvent observées pendant l’extrusion à grande vitesse des matériaux thermoplastiques. Diverses formes de déformations d’extrudat peuvent être identifiées. Typiquement une distinction est faite entre les déformations localisées sur la surface et les déformations concernant le volume entier de l’extrudat. Les défauts du premier type sont communément désignés « peau de requin » et ceux du deuxième type sous le vocable « rupture d’extrudat ». Les combinaisons des déformations de surface et de volume se produisent également et sont connues sous le nom de défaut « bouchon » ou « défaut oscillant » (en anglais : « spurt » ou « stick-slip melt fracture »).
Cependant, dans la pratique industrielle, les déformations de surface sont perçues comme le problème le plus important parce qu’elles apparaissent en premier et qu’elles limitent le débit de l’extrusion. L’objet extrudé (film, feuille, tube, câble ou corps creux) n’est plus conforme aux standards de qualité (il présente une perte de transparence optique, de lustre ou d’intégrité mécanique).
Des mesures correctives permettent de différer l’apparition des déformations d’extrudat à des débits d’extrusion plus élevés : diverses solutions sont disponibles mais elles ne sont intéressantes que si elles demeurent économiquement acceptables. Typiquement la température d’extrusion du polymère fondu est augmentée ou le thermoplastique est mélangé avec un polymère semblable de viscosité inférieure ou des additifs sont ajoutés pour faciliter l’écoulement.
Dans cet article, les divers types de défauts d’extrusion seront définis et décrits pour quelques procédés d’extrusion des thermoplastiques. Les causes possibles d’apparition des défauts d’extrusion seront analysées d’un point de vue scientifique. Quelques solutions typiques permettant de différer l’apparition des défauts d’extrusion seront présentées.
Pour plus de détails, le lecteur pourra consulter utilement les articles consacrés à l’extrusion, dans ce traité :
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Phénomène de défauts d’extrusionArticle inclus dans l'offre
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5. Conclusion
La réduction, voire la suppression des défauts, est un défi important dans la pratique industrielle d’extrusion de polymère. L’identification du type de mécanisme responsable de l’apparition de ces défauts fournit des moyens efficaces pour définir des mesures correctives.
Les déformations de surface initiées à la sortie de la filière peuvent être efficacement empêchées mais par des moyens différents de ceux utilisés pour empêcher des déformations de volume initiées à l’entrée de la filière. L’approche la plus classique consiste à réduire la contrainte locale au-dessous d’un niveau critique d’environ 0,1 à 0,2 MPa. Ceci peut être réalisé en changeant l’architecture du polymère, en modifiant les conditions d’extrusion ou en mélangeant le polymère à des oligomères qui vont réduire la viscosité et provoquer la création d’une couche lubrifiante à la paroi de la filière.
À côté des déformations de surface et de volume, on peut observer la formation de « bouchons » qui sont un phénomène périodique présentant successivement des extrudats lisses, des déformations de surface et des déformations de volume. Leur intérêt reste la plupart du temps académique, car on ne les observe généralement pas dans la pratique.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TORDELLA (J.P.) - Unstable flow of molten polymers. - Academic Press, New York, no 5, p. 57-92 (1969).
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(2) - CARROT (C.), GUILLET (J.) - Viscoélasticité linéaire des polymères fondus. - Traité Plastiques et Composites [AM 3 620](1999).
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(3) - COGSWELL (F.N.) - Stretching flow instabilities at the exits of extrusion dies. - J. Non-Newt. Fluid Mech., 2(1), p. 37-47 (1977).
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(4) - BENBOW (J.J.), LAMB (P.) - New aspects of melt fracture. - Annual Tech. Conf. – SPE, janv. 1963.
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(5) - RAMAMURTHY (A.V.) - Eliminating surface melt fracture when extruding ethylene polymers. - Brevet sud-africain ZA 8404926 A (1985).
-
(6) - KURTZ (S.J.) - Visualization of exit fracture in the sharkskin process. - Polym. Proc. Soc., Akron Ohio,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
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1 Outils
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2 Événements
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3 Annuaire
- 3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive) 3.1.1 Extrudeuses monovis
- 3.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
- 3.3 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
- 3.4 Laboratoires – Bureau d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
3.1.2 Extrudeuses corotatives
3.1.3 Extrudeuses contrarotatives interpénétrées
3.1.4 Extrudeuses contrarotatives non interpénétrées
Akro-co Twin Screw Temarex (USA) http://www.temarex.com/extrus.htm
Extrud7-2000 Scientific Process & Research (USA) http://www.spar.com
Ludovic SCC (France) http://www.scconsultants.com
Morex aiXtrusion (Allemagne) http://www.aixtrusion.de
REX Université de Paderborn (Allemagne) http://www.ktpweb.de/ktpwebEnglish/software_rex.html
REM3D Transvalor (France) http://www.transvalor.com/rem3d.php
Sigma Université de Paderborn (Allemagne) http://www.ktpweb.de/ktpwebEnglish/software_sigma.html
TXS...
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