Le cœur du traitement du plastique : la technologie des vis et des barils dans l'extrusion du plastique

L'extrusion du plastique est un processus crucial dans la fabrication de divers produits, notamment des tuyaux, des profilés, des films et des feuilles. Au cœur de ce processus se trouve l’extrudeuse, une machine qui transforme le plastique brut en une forme fondue adaptée au façonnage. Au sein de l'extrudeuse, la vis et le barillet jouent un rôle central, travaillant en tandem pour réaliser cette transformation.

La vis : la force motrice de la plastification

La vis, souvent appelée le « cœur » de l’extrudeuse, constitue la principale force motrice du processus de plastification. Sa conception hélicoïdale, semblable à un cœur en rotation, propulse le plastique le long du corps, le soumettant à une série de changements physiques et chimiques qui le transforment finalement en une masse fondue uniforme.

La structure de la vis comprend généralement trois sections distinctes : la section d'alimentation, la section de compression et la section de dosage.

Section d'alimentation : Cette section est chargée d'extraire les granulés de plastique de la trémie et de les transporter vers la section de compression.

Section de compression : Ici, les granulés de plastique sont compactés et commencent à fondre sous l’influence de la chaleur et de la pression.

Section de dosage : Le plastique fondu subit une plastification et une homogénéisation supplémentaires dans la section de dosage avant d'être poussé vers la filière.

La géométrie de la vis, caractérisée par des paramètres tels que le diamètre, le rapport longueur/diamètre, la profondeur du filetage et le pas, a un impact significatif sur le processus d'extrusion. Différentes conceptions de vis sont adaptées aux types de plastiques spécifiques et aux exigences du produit.

Le tonneau : le vaisseau de la transformation

Le corps, souvent considéré comme le « conteneur » de l'extrudeuse, fournit un récipient pour loger la vis et fournir le fluide de chauffage ou de refroidissement nécessaire. Il crée l'espace et l'environnement essentiels à la plastification et à la fusion du plastique.

Le canon prend généralement une forme cylindrique, sa paroi intérieure maintenant un écart précis par rapport au diamètre extérieur de la vis. Le matériau du canon doit résister à des températures et des pressions élevées tout en présentant une excellente résistance à l’abrasion et à la corrosion.

Le partenariat synergique de Screw and Barrel

La vis et le barillet fonctionnent de manière harmonieuse et interdépendante, leur action combinée réalisant la plastification, la fusion et l'extrusion uniforme du plastique.

Plastification : Les forces combinées de la propulsion de la vis et de la chaleur du canon font progressivement fondre les granulés de plastique, assurant un mélange uniforme avec les additifs et autres composants.

Fusion : À mesure que la température augmente et que les forces de cisaillement s'intensifient, la matière plastique fondue devient de plus en plus homogène et fluide.

Extrusion uniforme : La vis dans la section de dosage pousse la matière fondue uniforme vers la filière, la façonnant finalement en le produit souhaité.

La technologie des vis et des barils est au cœur de l’extrusion du plastique , leur qualité de conception et de fabrication influençant directement la qualité et l'efficacité des produits extrudés. À mesure que l'industrie du plastique continue d'évoluer, exigeant des matériaux plus sophistiqués et des conceptions de produits complexes, la demande de systèmes à vis et à barillet hautes performances est vouée à s'intensifier. L’avenir est prometteur pour les progrès des techniques d’impression 3D, permettant la fabrication de structures de vis et de barillets plus complexes et personnalisées. De plus, l'intégration de l'intelligence artificielle et de l'Internet des objets (IoT) permettra d'obtenir des informations plus approfondies et d'optimiser les performances des vis et des barils, conduisant à de nouvelles améliorations de la qualité des produits et de l'efficacité de l'extrusion.

Partie 2 : Plonger dans les nuances de la conception des vis et des barils

Conception de vis :

La géométrie de la vis joue un rôle central dans la détermination du comportement d'écoulement et de l'efficacité de plastification du plastique. Chaque paramètre, du diamètre et du rapport longueur/diamètre à la profondeur et au pas du filetage, contribue aux performances globales de la vis.

Diamètre : Le diamètre de la vis influence directement la capacité de sortie de l'extrudeuse. Des diamètres plus grands conduisent généralement à un débit plus élevé, mais ils nécessitent également des moteurs plus puissants et génèrent plus de chaleur.

Rapport longueur/diamètre (L/D) : ce paramètre indique la longueur relative de la vis par rapport à son diamètre. Un rapport L/D plus élevé entraîne généralement un meilleur mélange et une meilleure dévolatilisation, tandis qu'un rapport L/D plus faible peut convenir à un débit plus rapide de polymères moins exigeants.

Profondeur du filetage : La profondeur du filetage de la vis affecte le temps de séjour du matériau dans l'extrudeuse. Les filetages plus profonds offrent plus de temps de mélange et de plastification, tandis que les filetages moins profonds favorisent un flux de matière plus rapide.

Pas : Le pas, ou la distance entre les filetages de vis adjacents, influence le mouvement axial du matériau. Un pas plus long permet un avancement plus rapide du matériau, tandis qu'un pas plus court favorise un meilleur mélange et pétrissage.

Même si la conception de base des vis convient à un large éventail d'applications d'extrusion, des types de plastique et des fonctionnalités spécifiques nécessitent souvent des configurations de vis spécialisées. Voici quelques exemples:

* **Vis de mélange :** Ces vis intègrent des éléments de mélange spéciaux dans la section de compression, tels que des plaques de rupture ou des zones de mélange spécialement conçues. Cette configuration améliore l'homogénéisation des additifs, des charges et des pigments dans la matière plastique fondue.

* **Vis de barrière :** Conçues pour les matériaux sujets à la dégradation à haute température, les vis de barrière utilisent une zone spécifique pour séparer le plastique non fondu et fondu. Cette ségrégation évite une exposition thermique prématurée du matériau non fondu, améliorant ainsi la qualité et la cohérence du produit.

* **Vis ventilées :** Certains polymères libèrent des composants volatils pendant le processus d'extrusion. Les vis ventilées intègrent des canaux le long du corps pour permettre à ces substances volatiles de s'échapper, les empêchant ainsi de créer des vides ou des bulles dans le produit final.

**Le baril : sélection des matériaux et ingénierie précise**

La sélection du matériau du canon joue un rôle crucial pour garantir des performances et une longévité optimales. Les choix courants incluent l'acier nitruré et l'acier chromé, offrant un équilibre entre résistance à l'usure, résistance à la corrosion et stabilité thermique.

La finition de la surface interne du canon est tout aussi importante. Une finition lisse minimise la friction entre le corps et le plastique, réduisant ainsi la consommation d'énergie et l'usure de la vis. A l'inverse, une finition texturée peut être bénéfique pour des applications spécifiques, favorisant un meilleur mélange ou adhérence entre le plastique et le corps.