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RÉSUMÉ
Les micro-compoundeurs sont composés d'une extrudeuse bivis conique de petites dimensions, couplée à un canal de recirculation, dans lequel quelques grammes de matériau peuvent être traités pendant un temps donné, avant d'être purgés. Les conditions d'écoulement à l'intérieur de ces machines ne sont pas toujours bien connues, ce qui rend parfois difficile une utilisation optimale et une interprétation correcte des résultats. Dans cet article, le mode de fonctionnement des micro-compoundeurs est explicité. Des résultats expérimentaux et des modèles d’écoulement sont présentés, pour permettre au lecteur de mieux appréhender ce procédé et comprendre les influences de ses principaux paramètres.
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Bruno VERGNES : Docteur ès Sciences - Conseiller scientifique - CEMEF, Mines Paris – PSL, Sophia Antipolis, France
INTRODUCTION
Le mélange et le compoundage constituent une partie essentielle de l'industrie des polymères. Au niveau industriel, ces opérations sont généralement réalisées à l'aide d'extrudeuses bivis, capables de fournir des débits allant jusqu'à des dizaines de tonnes par heure. Cependant, pour développer un produit à l'échelle du laboratoire, des machines plus petites sont nécessaires. Des extrudeuses bivis d'un diamètre minimal de 11 mm sont désormais disponibles sur le marché, permettant selon les constructeurs d’atteindre des débits de 20 g/h. Cependant, pour des matériaux coûteux ou disponibles en très faibles quantités, des débits de quelques grammes par heure seraient souhaitables, au moins pour définir des formulations appropriées. C'est pourquoi, à la fin des années 1990, une nouvelle catégorie de machines est apparue, les micro-compoundeurs. Ils sont fondés sur la même idée : coupler une extrudeuse bivis de petite taille (co- ou contrarotative) avec un canal de recirculation. Le matériau peut ainsi être traité durant le temps nécessaire à son élaboration, mais dans des conditions réelles d'extrusion. Une fois ce traitement thermomécanique réalisé, une vanne permet de purger la matière en l'extrudant à travers une filière. Sur certaines machines, la conception du canal de recirculation permet également de déduire une viscosité apparente à partir de la mesure de la perte de charge locale.
Les micro-compoundeurs sont essentiellement utilisés dans des laboratoires ou des unités de recherche et développement (R&D). Cependant, malgré une utilisation croissante, leur fonctionnement demeure imparfaitement connu et il existe peu de données bibliographiques sur le procédé lui-même. Dans cet article, après avoir explicité les principes de base du fonctionnement des micro-compoundeurs, nous décrirons en détail leur géométrie, aussi bien en configuration co- que contrarotative, puis nous présenterons un certain nombre de résultats expérimentaux. Nous introduirons ensuite quelques notions de modélisation des écoulements et montrerons les résultats pratiques que ces modèles permettent d’obtenir.
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6. Glossaire
Compoundage ; compounding
Opération consistant à réaliser un matériau généralement complexe par mélange d’une ou plusieurs charges (solides ou liquides) au sein d’une matrice à l’aide d’un procédé d’extrusion.
Déformation cumulée ; cumulative strain
Quantité de déformation (calculée comme le produit du taux de déformation par le temps) accumulée par un élément de matière au cours d’un écoulement.
Énergie mécanique spécifique ; specific mechanical energy
Énergie liée à la vitesse de déformation du matériau, ramenée à l’unité de masse ou de volume. Elle s’exprime en pratique en kilowattheure par tonne (kWh/t).
Mélange dispersif ; dispersive mixing
Action de mélange visant à réduire la taille de la phase à disperser.
Mélange distributif ; distributive mixing
Action de mélange visant à homogénéiser la répartition des charges au sein de la matrice.
MFI, indice de fluidité ; Melt Flow Index
Le MFI est un indice de fluidité, caractérisant le niveau de viscosité d’un polymère fondu. Il est obtenu en mesurant la quantité de matière s’écoulant pendant un temps déterminé et à une température donnée dans un orifice circulaire calibré (norme ISO 1133).
Nombre de filets ; number of flights
C’est le nombre de filets de vis partant d’une section perpendiculaire à l’axe et qui s’enroulent autour de la vis. En pratique, il existe des vis à un, deux et trois filets.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CROWLEY (M.M.), ZHANG (F.), REPKA (M.A.), THUMMA (S.), UPADHYE (S.B.), BATTU (S.K.), McGINITY (J.W.), MARTIN (C.) - * - . – Drug Dev. Indus. Pharm., 33, p. 909 (2007).
-
(2) - BOOY (M.L.) - * - . – Polym. Eng. Sci., 18, p. 973 (1978).
-
(3) - JANSSEN (L.P.B.M.) - Twin Screw Extrusion. - Elsevier, Amsterdam (1978).
-
(4) - YOUSFI (M.), ALIX (S.), LEBEAU (M.), SOULESTIN (J.), LACRAMPE (M.F.), KRAWKZAK (P.) - * - . – Polym. Test., 40, p. 207 (2014).
-
(5) - DECAEN (P.), ROLLAND-SABATÉ (A.), COLOMINES (G.), GUILOIS (S.), LOURDIN (D.), DELLA VALLE (G.), LEROY (E.) - Carbohydr. - Polym., 230, p. 1 (2020).
-
(6) - WANG (C.), WANG (J.), YU (C.), WU (B.), WANG (Y.), LI (W.) - * - . – Polym. Test., 33, p. 138...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Xplore, Sittard (Pays-Bas)
https://www.xplore-together.com
ThermoFischer, Waltham (États-Unis)
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