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1 - DIFFÉRENTS CONCEPTS DE MÉLANGE

2 - MÉLANGE DISPERSIF

3 - MÉLANGE DISTRIBUTIF

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : AM3635 v1

Opérations de mélange dans les procédés de transformation des polymères - Concepts

Auteur(s) : Jean-François AGASSANT, Francis PINSOLLE, Bruno VERGNES

Relu et validé le 01 oct. 2020

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RÉSUMÉ

Le développement de nouveaux matériaux polymères requiert de plus en plus souvent de mélanger plusieurs polymères ou un polymère avec des charges minérales ou des fibres. Ces opérations de mélange sont spécifiques par rapport à celles que l’on rencontre dans d’autres domaines du Génie Chimique parce que la très forte viscosité des polymères fondus interdit de créer de la turbulence, qui est le principal mécanisme de mélange pour des systèmes de faible viscosité. L’objectif de cet article est d’introduire quelques concepts de base qui gouvernent les opérations de mélanges et qui permettent de quantifier leur efficacité, afin d’éclairer le fonctionnement des différents outils industriels.

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ABSTRACT

Mixing in polymer processing - Concepts

The development of new polymeric materials often requires mixing various polymers or mixing a polymer with inorganic fillers or fibers. These mixing operations differ from those encountered in other areas of chemical engineering because the very high viscosity of molten polymers prevents turbulence, the main mixing mechanism for low viscosity systems. This article introduces some basic concepts that govern the operations of mixing and allow their effectiveness to be quantified. These help explain how various mixing processes work.

Auteur(s)

  • Jean-François AGASSANT : Professeur - MINES ParisTech, PSL Research University, CEMEF (Centre de Mise en Forme des Matériaux), UMR CNRS 7635, Sophia Antipolis, France

  • Francis PINSOLLE : Ingénieur ENSEM (École nationale supérieure d’électricité et de mécanique de Nancy) - Master of Science de l’Université de Philadelphie - IAE (Institut d’administration des entreprises d’Aix-en-Provence)

  • Bruno VERGNES : Directeur de Recherches - MINES ParisTech, PSL Research University, CEMEF (Centre de Mise en Forme des Matériaux), UMR CNRS 7635, Sophia Antipolis, France

INTRODUCTION

Mélanger plusieurs polymères entre eux ou mélanger un polymère avec des charges minérales, des fibres de renfort, des réactifs chimiques permet d’obtenir des propriétés nouvelles (conductivité thermique et/ou électrique, propriétés barrières, ignifugation…) ou d’améliorer les propriétés existantes (en particulier les propriétés mécaniques).

Mélanger des polymères et des charges revient le plus souvent à effectuer deux types d’opérations bien différentes :

  • réduire la taille des entités à disperser, c’est-à-dire casser les charges minérales ou les nodules de la phase polymère minoritaire : c’est ce que l’on appelle le mélange dispersif ;

  • distribuer ensuite ces entités de la façon la plus homogène possible au sein de la matrice polymère : c’est ce que l’on appelle le mélange distributif.

Pour effectuer ces opérations, il est nécessaire de créer au sein des outillages des écoulements complexes, induisant des niveaux de contraintes élevés, sans toutefois dégrader la matrice polymère. Les procédés correspondant peuvent être soit discontinus (mélangeurs internes), soit continus (extrudeuses).

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KEYWORDS

distribution   |   polymer   |   dispersion   |   filler   |   fiber

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am3635


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MANAS-ZLOCZOWER (I.) -   Mixing and Compounding of Polymers – Theory and Practice.  -  Hanser (2009).

  • (2) - COLLIN (V.), BOUDIMBOU (I.), PEUVREL-DISDIER (E.) -   *  -  . – J. Appl. Polym. Sci., 127, p. 2121-2131 (2013).

  • (3) - SCURATI (A.), FEKE (D.L.), MANAS-ZLOCZOWER (I.) -   *  -  . – Chem. Eng. Sci., 60, p. 6564-6573 (2005).

  • (4) - RWEI (S.P.), MANAS-ZLOCZOWER (I.), FEKE (D.L.) -   *  -  . – Polym. Eng. Sci., 31, p. 558-562 (1991).

  • (5) - LEE (Y.J.), FEKE (D.L.), MANAS-ZLOCZOWER (I.) -   *  -  . – Chem. Eng. Sci., 48, p. 3363-3372 (1993).

  • (6) - DURIN (A.) -   Modélisation du mélange de polymères chargés et de la casse de fibres rigides en extrusion bivis.  -  Thèse de Doctorat, MINES...

1 Outils logiciels

Ximex ©, code général 3D pour l’extrusion et le mélange, est commercialisé par la société SCC (Sciences Computers Consultants, 10, rue du plateau de Glières, 42000, Saint-Étienne)

http://www.scconsultants.com

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