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.
Le développement de nouveaux matériaux polymères requiert de plus en plus souvent de mélanger plusieurs polymères ou de mélanger un polymère avec des charges minérales ou des fibres. Ces opérations de mélange s’effectuent dans des outillages de géométrie et de cinématique complexes, issus pour la plupart de l’expérience des hommes de l’art. L’objectif de cet article est de présenter et d’expliciter le fonctionnement des principaux outils de mélange industriels. Cette approche sera ensuite illustrée par l’application à quelques exemples concrets.
Dans le domaine du mélange en continu, l’extrusion bivis est parfois concurrencée par l’utilisation de co-malaxeurs, qui sont des extrudeuses monovis dotées d’une cinématique et d’une géométrie très particulières. Dans cet article, la configuration d’un co-malaxeur sera présentée en détail. Son mode de fonctionnement (cinématique de la vis, rôle des doigts de malaxage, mode d’écoulement, etc.) sera ensuite explicité. L’influence des paramètres opératoires sur la température, le taux de remplissage et les temps de séjour sera alors décrite, avant d’introduire quelques aspects concernant la modélisation des écoulements dans ces extrudeuses particulières.
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