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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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Principes fondamentaux en extrusion réactiveArticle inclus dans l'offre
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2. Exemples d’applications industrielles
Quand ses caractéristiques et avantages sont mis à profit et ses inconvénients minimisés, l’extrusion réactive peut ouvrir la porte à de nombreuses possibilités, permettant d’élaborer de nouveaux produits qui ne pourraient être obtenus de manière convenable ou acceptable économiquement par l’emploi de réacteurs plus conventionnels. Quelques exemples de développements et d’applications industrielles de ces procédés sont présentés ici.
2.1 Polymérisation en masse
Il s’agit de convertir des monomères en polymères correspondants dans une extrudeuse, en l’absence totale de solvants. En principe, tous les types de réactions de polymérisation peuvent être conduits dans une extrudeuse. Cependant, dans la pratique, le nombre de polymères industriels fabriqués par des procédés de polymérisation en extrudeuse demeure limité. Cela est dû aux problèmes posés par de tels procédés, comme mentionné ci-dessus, qui ne peuvent pas toujours être résolus pour des raisons techniques ou économiques. Or, le potentiel de la polymérisation en extrudeuse est considérable puisqu’elle peut présenter de multiples avantages par rapport aux procédés de polymérisation conventionnels en termes de coût, de qualité et/ou de sécurité.
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À titre d’exemple, l’utilisation d’une extrudeuse bivis peut permettre la polymérisation radicalaire du styrène ou la copolymérisation du styrène avec d’autre(s) monomères(s), de manière rapide et rentable . Le procédé peut impliquer deux étapes consécutives (figure 1) : la première consiste en la polymérisation d’une partie du styrène et éventuellement d’autres monomères en (co)polymères correspondants dans un réacteur de polymérisation classique de type cuve agitée (prépolymériseur). La deuxième étape consiste à compléter le processus de polymérisation, éliminer les monomères résiduels et mettre en forme le (co)polymère ainsi obtenu dans une extrudeuse.
L’ensemble...
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Exemples d’applications industrielles
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - XANTHOS (M.) - Reactive Extrusion : Principles and Practice. - Hanser, Munich (1992).
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(2) - KELLEY (J.M.) - Styrene polymerization process. - Brevet américain US 5 274 029 (1993).
-
(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).
-
(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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