Opérations de mélange dans les procédés de transformation des polymères - Mise en œuvre

1 - Outils de mélange

• 1.1 - Mélangeur externe ou mélangeur à cylindres
  Figure 1 - Mélangeur à cylindres Figure 2 - Bande réincorporée dans la zone de travail Figure 3 - Section transversale du bourrelet entre les deux cylindres [2]
• 1.2 - Mélangeur interne
  Figure 4 - Vue schématique d’un mélangeur Banbury [3] Figure 5 - Mélangeur interne de laboratoire (document Scamex)
• 1.3 - Extrudeuse monovis
  Figure 6 - Sections et zones d’une extrudeuse monovis Figure 7 - Mécanisme de fusion d'une extrudeuse monovis Figure 8 - Forme des profils de vitesse en supposant la vis fixe et le fourreau mobile Figure 9 - Trajectoires hélicoïdales dans le chenal de la vis (en médaillon : écoulement transversal) Figure 10 - Temps de séjour relatif en fonction de la position initiale dans le chenal pour Qp = 0 [5] Figure 11 - Comparatif de fonctions de répartition des temps de séjour pour différents écoulements [5] Figure 12 - Mécanisme de mélange-démélange Figure 13 - Distribution des déformations en fonction de la position initiale dans le chenal de la vis et du rapport Qp /Qc [5] Figure 14 - Mélangeur statique Kenics Figure 15 - Mélangeur statique Ross ISG Figure 16 - Mélangeur dynamique Maddock (type flute) Figure 17 - Mélangeur dynamique Maddock Figure 18 - Embout mélangeur CTM et TMR [AM 3 344] Figure 19 - Mélangeur inside – out [AM 3 343] Figure 20 - Section mélangeuse de la vis Barr VBET présentée en configuration déroulée Figure 21 - Mécanismes de dispersion d’un agglomérat dans un écoulement élongationnel et de cisaillement [AM 3 644] Figure 22 - Géométries possibles en extrusion monovis pour créer des écoulements élongationnels [AM 3 644] Figure 23 - Exemples d’embouts de mélange de type élongationnel [6] Figure 24 - Vis Turbo-Screw [AM 3 343] Figure 25 - Simulation numérique 3D (BEMflow) des trajectoires dans une vis Turbo-Screw [7]
• 1.4 - Extrudeuse bivis
  Figure 26 - Classification des systèmes bivis [AM 3 653] Figure 27 - Situation de la matière à l’intérieur d’une extrudeuse bivis [AM 3 653] Figure 28 - Tronçons de vis et arbres cannelés (doc. Clextral) [AM 3 653] Figure 29 - Exemples d'éléments malaxeurs [AM 3 653] Figure 30 - Exemples de contre-filet et de disque mélangeur Figure 31 - Exemples de champs de pression 3D obtenus avec le logiciel Ximex © (de 0 en bleu à 10 MPa en rouge). Influence de l’angle de décalage [9] Figure 32 - Configuration d’écoulement dans un bloc d'éléments malaxeurs décalés à 30° et à 90° [10]
• 1.5 - Comalaxeur
  Figure 33 - Photo d’un comalaxeur Buss (doc. Buss Corporation) Figure 34 - Schéma d’un comalaxeur [12] Figure 35 - Position des doigts de malaxage au cours d'une rotation d'un élément de mélange. La géométrie a été mise à plat [12]

2 - Exemples de problèmes industriels

• 2.1 - Dispersion de charges minérales et de fibres de renfort
  Figure 36 - Position des particules et histogrammes de leurs rayons au cours du temps, pour une opération de mélange en mélangeur interne [13] Figure 37 - Configurations de comalaxeur utilisées pour la dispersion de fibres de verre en matrice polyamide [14] Figure 38 - Évolution de la longueur moyenne des fibres de verre le long du profil de vis pour les deux configurations de comalaxeur de la figure 37 [14] Figure 39 - Évolution de la longueur moyenne des fibres de verre le long du profil de vis en fonction de la vitesse de rotation N et du débit Q [15] Figure 40 - Évolution de la longueur et du diamètre de fibres de lin le long d’une extrudeuse bivis [16]
• 2.2 - Réalisation de nanocomposites
  Figure 41 - Organisation structurale d’une argile lamellaire (e ≈ 0,96 nm) Figure 42 - Principales configurations de nanocomposites à base d’argile lamellaire Figure 43 - Clichés MEB de nanocomposites préparés à 100 tr.min−1 et 700 tr.min−1 [20] Figure 44 - Évolution du seuil d’écoulement avec la vitesse de rotation [20] Figure 45 - Clichés TEM des nanocomposites préparés à 100 tr.min−1 et 700 tr.min−1 [20] Figure 46 - Évolution du rapport d’aires et du seuil d’écoulement avec l’énergie mécanique spécifique, pour des variations de vitesse de rotation des vis, débit et température de régulation [21] Figure 47 - Évolution du rapport d’aires et du seuil d’écoulement le long du profil de vis pour différentes vitesses de rotation [24] Figure 48 - Évolution du seuil d’écoulement en fonction du rapport d’aires pour différentes vitesses de rotation [24]

3 - Conclusion

4 - Glossaire