Types d'extrudeuses à double vis
L'extrudeuse à double vis est un équipement important utilisé dans diverses industries pour mélanger, composer et extruder des matériaux tels que les plastiques, les aliments et les produits pharmaceutiques. La polyvalence de l'extrudeuse à double vis en fait un équipement essentiel dans la fabrication moderne. Cependant, toutes les extrudeuses ne sont pas égales ; elles sont disponibles en différents types, chacune adaptée à des besoins spécifiques.
Dans cet article, nous explorerons les différents types d'extrudeuses à double vis et leurs capacités uniques.
Classé par configuration de vis
En fonction de la configuration des vis, les extrudeuses à double vis peuvent être classées en extrudeuses à double vis parallèles et en extrudeuses à double vis coniques. Dans une extrudeuse à double vis parallèle, les vis sont parallèles les unes aux autres sur toute leur longueur. Dans les extrudeuses à double vis coniques, les vis sont effilées et le diamètre diminue progressivement de l'extrémité d'alimentation à l'extrémité de la filière.
Extrudeuse à double vis parallèle
Les extrudeuses à double vis parallèles sont dotées de vis de même diamètre sur toute leur longueur. Elles sont couramment utilisées pour le traitement des polyoléfines (telles que le PE et le PP), du nylon, du PC, du polyester et d'autres matériaux.
Avantages
L'adaptabilité du rapport L/D reste un avantage des extrudeuses à double vis parallèles. Elles peuvent être ajustées pour augmenter ou diminuer le rapport L/D en réponse aux changements des conditions de moulage afin de répondre aux exigences de la technologie de transformation des matières plastiques. Cette flexibilité élargit la gamme d'applications des extrudeuses à double vis parallèles, ce qui est difficile à réaliser avec les extrudeuses à double vis coniques.
Désavantages:
En raison de la faible distance centrale entre les deux vis et de l'espace limité disponible, les paliers radiaux et de butée supportant les deux arbres de sortie et les engrenages d'entraînement associés sont confrontés à des défis importants dans le réducteur d'entraînement d'une extrudeuse à double vis parallèle.
Malgré les efforts des concepteurs, il est encore difficile de résoudre les problèmes réels de capacité portante limitée, de faible module et de diamètre des engrenages ainsi que du diamètre réduit de l'extrémité arrière des deux vis, ce qui entraîne un manque évident de capacité de torsion. Le couple de sortie limité et la capacité portante considérablement réduite constituent un inconvénient majeur des extrudeuses à double vis parallèles.
Extrudeuse à double vis conique
Les extrudeuses à double vis coniques ont un diamètre plus grand à l'extrémité d'alimentation de la vis et un diamètre plus petit à l'extrémité de la filière. Ces extrudeuses sont principalement utilisées pour le traitement du PVC et leur conception unique est optimisée pour des exigences de matériaux spécifiques.
Avantages
Les deux vis coniques sont disposées horizontalement avec leurs axes à un angle lorsqu'elles sont insérées dans le cylindre. Comme la distance entre les arbres augmente progressivement de l'extrémité la plus étroite à l'extrémité la plus large, le réducteur d'entraînement peut accueillir une distance centrale plus grande entre les deux arbres de sortie. Cette disposition offre un espace suffisant pour le montage d'engrenages, d'arbres de transmission, de paliers radiaux et de butées, augmentant ainsi l'efficacité de la transmission.
Cette conception flexible permet l'installation de roulements radiaux et de butées plus grands avec des arbres dimensionnés pour supporter une transmission de couple élevée. Par conséquent, les extrudeuses à double vis coniques offrent des caractéristiques importantes, notamment un couple de fonctionnement élevé et une capacité de charge élevée, qui les distinguent des extrudeuses à double vis parallèles.
Désavantages
L'inconvénient des extrudeuses à double vis coniques est leur adaptabilité limitée, car les vis ont des diamètres variables sur toute leur longueur, ce qui peut rendre difficile l'obtention d'un traitement uniforme du matériau. De plus, leur complexité de conception et leurs coûts de construction potentiellement plus élevés sont des facteurs à prendre en compte.
Similitudes entre les deux types
Ils disposent tous deux de mécanismes de propulsion forcée du plastique, de bonnes capacités de mélange et de plastification et de déshydratation. Leur adaptabilité aux matériaux et aux procédés de moulage des produits en plastique est essentiellement la même.
Différences entre les deux types
● Diamètre : les vis jumelles parallèles ont le même diamètre, tandis que les vis jumelles coniques ont des diamètres différents aux petites et grandes extrémités.
● Distance centrale : la distance centrale entre les vis jumelles parallèles reste la même, tandis que l'axe des vis jumelles coniques forme un angle, ce qui entraîne des dimensions de distance centrale différentes le long de l'axe.
● Rapport L/D : Le rapport L/D (L/D) d'une vis jumelée parallèle est le rapport entre la longueur effective de la vis et son diamètre extérieur, tandis que le rapport L/D d'une vis jumelée conique est le rapport entre la longueur effective de la vis et la moyenne des diamètres de ses grandes et petites extrémités.
On peut constater que la plus grande différence entre une extrudeuse à double vis parallèle et une extrudeuse à double vis conique réside dans la géométrie du corps de la vis, ce qui entraîne diverses différences de structure et de performances. Bien que ces deux types d'extrudeuses aient leurs propres caractéristiques, elles ont également leurs propres avantages.
Classification selon le sens de rotation de la bi-vis
Les extrudeuses à double vis sont classées en types co-rotatifs et contrarotatifs selon le sens de rotation de la vis.
Extrudeuse bi-vis co-rotative
Les extrudeuses à double vis co-rotatives sont dotées de deux vis qui tournent dans le même sens. Ces machines sont efficaces pour mélanger et formuler des matériaux. Avec leur capacité à gérer une large gamme de viscosités et de formulations, les extrudeuses co-rotatives sont idéales pour le traitement de mélanges de polymères, de mélanges maîtres et d'applications d'extrusion par réaction. Elles présentent d'excellentes caractéristiques d'auto-nettoyage et de transport pour garantir que les additifs sont uniformément dispersés et distribués dans tout le matériau.
Avantages des extrudeuses à double vis corotatives :
● Mélange amélioré : les vis entrelacées et les éléments de vis personnalisables permettent un contrôle précis de l'intensité et de la qualité du mélange au-delà des extrudeuses à vis unique.
● Flexibilité de traitement : le dosage de l'alimentation permet un contrôle indépendant du débit, permettant ainsi plusieurs fonctions de traitement sur une seule machine.
● Paramètres de traitement contrôlés : la distribution étroite du temps de séjour et le contrôle précis de la température améliorent les profils de cisaillement-temps-température pour une qualité de produit constante.
● Production efficace : le transport volumétrique permet de traiter une large gamme de matériaux avec un temps d'arrêt minimal.
● RENTABILITÉ : Flexibilité et productivité élevées pour une large gamme de produits finis avec une qualité constante, tandis que l'usure de la vis peut être compensée en ajustant la vitesse de la vis.
En fonction du comportement d'interverrouillage des vis lorsqu'elles tournent, les extrudeuses à double vis corotatives peuvent être classées en extrudeuses à double vis corotatives engageantes et en extrudeuses à double vis corotatives non engageantes.
Extrudeuse à double vis co-rotative engagée
Dans une extrudeuse à double vis corotative engagée, les vis se verrouillent ou s'engagent l'une dans l'autre pendant leur rotation, augmentant ainsi l'efficacité du traitement et du transport des matériaux. Cette conception améliore la capacité de mélange distribué de l'extrudeuse, ce qui facilite la dispersion complète des additifs et des charges dans la matrice polymère.
Les extrudeuses intermittentes sont généralement utilisées dans les applications de compoundage où un contrôle précis de la distribution granulométrique et de l'uniformité du mélange est essentiel. Elles offrent une excellente évolutivité et une grande flexibilité, permettant aux fabricants de personnaliser le processus d'extrusion en fonction des exigences spécifiques du produit.
Extrudeuses à double vis co-rotatives sans engagement
En revanche, les vis d'une extrudeuse à double vis corotative non engrenantes ne s'imbriquent pas ou ne s'engagent pas lorsqu'elles tournent. Au lieu de cela, elles tournent à proximité l'une de l'autre sans s'engager, ce qui permet un type de traitement de matériau différent, souvent pour des matériaux fragiles ou des applications sensibles au cisaillement telles que le traitement de polymères sensibles à la chaleur, de biomatériaux et de produits alimentaires. Les extrudeuses non engrenantes offrent des conditions de traitement douces tout en offrant des capacités de mélange et de composition efficaces.
Extrudeuses à double vis contrarotatives
Contrairement aux extrudeuses corotatives, les extrudeuses à double vis contrarotatives sont dotées de vis qui tournent dans le sens opposé. Cette configuration crée un effet de malaxage et de cisaillement important sur le matériau, ce qui permet un mélange et une dispersion complets. Les extrudeuses contrarotatives excellent dans les applications qui nécessitent un cisaillement intense, telles que la désolvantisation, l'extrusion réactive et le mélange de matériaux hautement chargés. Elles offrent un contrôle précis du temps de séjour et du taux de cisaillement, ce qui les rend adaptées aux conditions de traitement exigeantes.
Extrudeuses à double vis réversibles à embrayage
Dans une extrudeuse à double vis réversible engagée, les deux vis sont positionnées symétriquement mais tournent dans des directions opposées. Cette configuration empêche le matériau de se déplacer dans une forme « ∞ », car le trajet hélicoïdal d'une vis est bloqué par l'autre. Au lieu de cela, pendant le transport des solides, le matériau est transporté vers l'avant dans une cavité en forme de « C » presque fermée. Cependant, un espace est maintenu entre le diamètre extérieur d'une vis et le diamètre de la racine de l'autre vis pour permettre le passage du matériau.
Lorsque le matériau traverse l'espace radial entre les deux vis, il est soumis à un cisaillement, un mélange et un compactage intenses, ce qui entraîne une plastification efficace. De plus, le taux de compression peut être obtenu en diminuant progressivement le pas de vis, ce qui le rend adapté au traitement d'une large gamme de produits.
Extrudeuse à double vis contrarotative sans engagement
Moins couramment utilisée que l'extrudeuse à maillage, l'extrudeuse à double vis contrarotative sans maillage fonctionne différemment de l'extrudeuse à vis unique, mais présente des similitudes dans le sens où elle s'appuie sur la friction et la résistance visqueuse pour transporter le matériau. En plus du mouvement vers la tête, le matériau peut présenter des schémas d'écoulement différents en raison du grand espace radial entre les deux vis, ce qui peut entraîner des fuites importantes.
De plus, les positions relatives des pas de vis peuvent entraîner une pression du matériau sur le côté poussée d'une vis supérieure à celle du côté résistance de l'autre vis, ce qui entraîne un écoulement du matériau du côté poussée haute pression vers le côté résistance de l'autre vis. La rotation empêche l'écoulement du matériau au point A, ce qui entraîne un écoulement et une variété d'autres modèles d'écoulement qui le rendent adapté aux applications de mélange, de ventilation et de dévulcanisation.
Pour aller plus loin
Chaque type d'extrudeuse à double vis offre des avantages et des capacités uniques pour répondre aux différents besoins de traitement d'un large éventail d'industries. Il est essentiel de comprendre les différences entre ces types d'extrudeuses pour sélectionner l'équipement le plus approprié pour une application particulière.
Qu'il s'agisse d'obtenir une efficacité de mélange optimale, de maintenir l'intégrité du produit ou d'améliorer la flexibilité du traitement, le bon choix d'extrudeuse à double vis peut avoir un impact significatif sur la qualité du produit, la productivité et le succès global de la fabrication.