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RÉSUMÉ
L'extrusion réactive montre de grandes potentialités et commence à faire ses preuves dans l'industrie. Ce procédé consiste à générer une transformation chimique volontairement au sein de l'extrudeuse, qui devient ainsi un réacteur continu. Cet article présente les principales caractéristiques de ce procédé d'extrusion réactive et liste quelques exemples d'applications. Les principes fondamentaux du procédé et l’apport de la modélisation sont ensuite abordés.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Françoise BERZIN : Ingénieur de l’École des Mines de Douai - Docteur de l’École des Mines de Paris - Maître de Conférences à l’Université de Reims Champagne-Ardenne
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Guo-Hua HU : Docteur de l’Université Louis-Pasteur, Strasbourg - Professeur à l’Institut National Polytechnique de Lorraine (Nancy) - Laboratoire des Sciences du Génie chimique (CNRS-ENSIC)
INTRODUCTION
L’extrusion est un procédé continu consistant à mettre en forme ou à transformer des polymères au sein d’un système vis / fourreau. Sauf quelques rares exceptions, les mécanismes impliqués sont purement thermomécaniques et tout processus chimique est à proscrire a priori. On parle d’extrusion réactive lorsque des transformations chimiques sont volontairement générées, de manière contrôlée. L’extrudeuse devient alors un véritable réacteur continu. Après une présentation des spécificités, des avantages et inconvénients de l’utilisation de l’extrudeuse comme réacteur continu, les principales applications de cette technologie dans le domaine des matériaux polymères synthétiques ou d’origine naturelle seront illustrées à l’aide d’exemples. Seront ensuite décrits les principes fondamentaux du procédé d’extrusion réactive et l’apport de la modélisation à ce type de procédé.
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4. Apport de la modélisation
Après avoir présenté les difficultés de la modélisation et la manière de la mettre en œuvre, son intérêt sera illustré par quelques exemples d’applications, limités à des réactions de polymérisation et de modification chimique. Le cas des mélanges de polymères, des composites ou des élastomères thermoplastiques, pour lesquels, en plus de la réaction chimique mise en jeu, se pose le problème essentiel de l’évolution et du contrôle de la morphologie, ne sera pas traité ici.
4.1 Complexité des couplages
Comme décrit précédemment, une opération d’extrusion réactive est un procédé complexe, qui ajoute aux difficultés classiques de l’extrusion bivis celle de la maîtrise d’une réaction chimique conduite dans des conditions très particulières. Les très nombreux paramètres pouvant influencer le résultat, ainsi que les interactions nombreuses, complexes et parfois mal connues pouvant exister entre ces paramètres, rendent parfois délicates la mise au point et/ou l’optimisation du procédé. Pour cette raison, il semble intéressant de disposer d’outils théoriques permettant a priori de tester la faisabilité d’une opération ou d’en déterminer les conditions optimales, qu’il s’agisse de géométrie ou de conditions opératoires.
L’article montre l’intérêt d’un logiciel de simulation de l’extrusion bivis (Ludovic©, initialement développé par l’École des Mines de Paris et l’INRA) pour la compréhension des mécanismes mis en jeu lors d’une opération d’extrusion (évolution le long des vis des principaux paramètres comme la pression, la température, le taux de cisaillement, le temps de séjour…) . En couplant un logiciel de ce type avec une cinétique chimique, on peut penser arriver à un modèle théorique d’extrusion réactive....
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - KELLEY (J.M.) - Styrene polymerization process. - Brevet américain US 5 274 029 (1993).
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(3) - SCHMIDT (L.R.), LOVGREN (E.M.), MEISSNER (P.G.) - Continuous melt polymerization of poly(ether imides). - Intern. Polym. Proc., no 4, p. 270-276 (1989).
-
(4) - GOUINLOCK (E.V.), MARCINIAK (H.W.), SHATZ (M.H.), QUINN (E.J.), HINDERSINN (R.R.) - Preparation and properties of copolyesters polymerized in a vented extruder. - J. Appl. Polym. Sci., no 12, p. 2403-2413 (1968).
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(5) - PARK (H.J.), RHIM (H.S.), KIM (H.M.), KIM (D.H.), YOO (S.C.), KIM (S.H.), PARK (S.B.), HAN (I.S.), PARK (J.T.), KIM (S.M.) - Process for preparing aromatic polyamide fibers and films. - Brevet européen EP 246 732 (1987).
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(6) - BARTILLA (T.), KIRCH (D.), NORDMEIER (J.), PROEMPER (E.),...
ANNEXES
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1 À lire également dans nos bases
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2 Outils
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3 Événements
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4 Annuaire
- 4.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive) 4.1.1 Extrudeuses monovis
- 4.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
- 4.3 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
- 4.4 Laboratoires – Bureau d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
4.1.2 Extrudeuses corotatives
4.1.3 Extrudeuses contrarotatives interpénétrées
4.1.4 Extrudeuses contrarotatives non interpénétrées
1 À lire également dans nos bases
VERGNES (B.), PUISSANT (S.) - Extrusion – Extrusion monovis (partie 1). - [AM 3 650] Traité Plastiques et Composites (2002).
VERGNES (B.), PUISSANT (S.) - Extrusion – Extrusion monovis (partie 2). - [AM 3 651] Traité Plastiques et Composites (2003).
VERGNES (B.), CHAPET (M.) - Extrusion – Procédés d'extrusion bivis. - [AM 3 653] Traité Plastiques et Composites (2001).
KOOPMANS (R.) - Défauts d'extrusion. - [AM 3 657] Traité Plastiques et Composites (2002).
NIVON (M.), SANLIAS (G.) - Sécurité dans les techniques d'extrusion....
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