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Journée Technique du CRITT: Extrusion et Mélange de Polymères
30 septembre 2010
Performances de compoundage améliorées
par une technologie d’extrusion
double-vis corotatives d’avant-garde !
Richard Kretz
Leistritz France Extrusion
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Programme
• Leistritz
• L’Extrusion double-vis (= bi-vis) et ses applications
• La technologie d’avant-garde Leistritz
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Leistritz A.G.:
• Localisé à Nürnberg
• Groupe Familial Allemand
• Fondé en 1905
• Env. 2000 personnes dans le monde
• 4 divisions industrielles
• C.A. de 300 Millions d’Euros
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4 Divisions Industrielles
Aubes pour turbines Pompes à vis
Machines à outils CN
et
Fabrication à façon
Extrudeuse Bi-vis
depuis 1937
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Qu‘est ce qu‘une extrudeuse ?
Principe d‘un Hachoire à Viande
Trémie
Eléments Chauffants
Vis
Moteur Electrique
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� Monovis
� Bivis contra-rotatives
� Bivis co-rotatives
� Bivis côniques
� Planétaire
� Vis Malaxeuse
Différents Types d‘Extrudeuses :
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Extrudeuses Bivis : > co-rotatives > contra-rotatives
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L’ Extrudeuse Bivis …
Merci Monsieur ERDMENGER ! ?
• Objectif premier: trouver un moyen pour nettoyer plus facilement une vis d’extrusion
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Principe Auto – nettoyant
Bivis diamètre 50 mm Monovis diamètre 80 mm
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Profil de la pompe à vis: Système interpénétrant (= engrenant)
Extrudeuses Bivis Contra Rotatives
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Profilé Erdmenger: Système Co-Rotation
Extrudeuses Bivis Co Rotatives
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Cisaillement dans la zone Apex– Comparaison entre systèmes Contra-rotatif et Co-rotatif
GO ! GO !
Contra Rotatif Co Rotatif
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A quoi sert une Extrudeuse bivis (double vis)
� Plastification, homogénéisation et granulation
� Incorporation de pigments et d‘additifs (Mélanges dispersifs ou distributifs)
� Homogénéisation de produits à viscosités différentes
� Alliage entre plastiques
� Incorporation de matières de renfort et charges telles que fibres de verre, talcs, craies etc.
� Incorporation de liquides
� Concentration de solutions de polymères (additifs)
� Dégazage de volatiles comme des solvants, des monomères ou de l‘humidité
� Réactions chimiques
Les extrudeuses double vis se divisent en deux groupes:
Co-rotative et Contra-rotative
C’est un mélangeur industriel continu et multifonctionnel !!
Egalement utilisé dans les industries agroalimentaires, pharmaceutiques, adhésifs, etc ...
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mono viscontra-rotatif
non engrenant
contra-rotatif
engrenantco-rotatif
+ ++ +++ +++
+ ++ ++ +++
++ ++ + +++
++ + +++ +++
- - +++ +++
étendu étendu très faible étendu
++ ++ + ++
++ + +++ +
+++ ++ ++ +++
++ + ++ +++
++ + ++ +++
possible non oui possible
chauffe/refroid.
(vitesse)
vitesse
chauffe/refroid.
chauffe/refroid.
(vitesse)
(restriction débit)
vitesse
restriction débit
chauffe/refroid.
unité
production
vis
fourreau
monobloc
monobloc
modulaire
modulaire
mono./modulaire
mono./modulaire
modulaire
modulaire
20 à 800 50 à 460 25 à 160 16 à >400
20 à 250 100 à 500 5 à 80 100 à 1200
5 to 30000 100 à 15000 1 à 2000 1 à 45000
très varié dégazage
matériaux
sensible au
scisaillement
expl. PVC
compoundage
Alimentation de solides
fusion
mélange distributif
mélange dispersif
auto-nettoyage
temps de distribution
dégazage
monté en pression
Principales applications
opportunités d'adaptation sans
reconstruire l'unité de production
tailles extrudeuse [mm]
vitesse vis [min-1]
gamme de débit
incorporation d'énergie (moteur)
capacité chauffe fourreau
capacité refroidissement fourreau
régulation température vis
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Composition d‘une extrudeuse Bivis
12
3
45
5
6
Un système d‘extrusion modulaire :
1. Moteur d‘entraînement2. Accouplement de sécurité3. Boîte de distribution et de réduction : „réducteur“4. Unité de production (fourreaux + vis) --> Chez Leistritz c‘est fait maison !5. Commande et puissance électriques6. Bâti machine
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Eléments de Fourreaux Modulaires
Différents éléments de fourreaux
équipés de cartouches chauffantes
et de canaux de refroidissement
Différents inserts de fourreaux
Différents qualités et traitements d‘acier
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Eléments de vis typiques
� élements de convoyage
� bloques de pétrissage
� éléments de mélange
� éléments de convoyage
inversés
direction d‘extrusion
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2 Caractéristiques pour définir les Performances
Ratio of diameters determines the free volume
Specific torque: determines the capacityRapport des
diamètres:
Da/Di (D.ext/D.int)
Couple Spécifique:
Md/A3 (Nm/cm3)
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Que peut-on faire d‘une Extrudeuse Bivis ?
matière première
Autres
transformationsproduit fini
granulés
profilés tubes
matière première
Autres transformationsproduit fini
granulés
injection profilés Tubes
produit semi ouvré
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Que peut-on faire avec une extrudeuse Bivis ?
• Compounds Thermoplastiques
• Mélanges Maîtres (= Masterbatch)
• Concentrés d‘Additifs
• Colles Hotmelts
• Recyclage
• etc ...
Produits semi ouvrés sous forme granulés :
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Que peut-on faire avec une extrudeuse Bivis ?
• Profilés extrudés
• Films par soufflage
• Films et plaques calandrés
• Fibre textile
• Tube et tuyau
• etc.
Produits finis :
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Evolution des Extrudeuses Bivis durant ces 20 dernières années
Da/Di
Md/A3
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4 perfectionnements technologiques Leistritz !
maXXshaft
maXXvolume
maXXtorque
maXXcooling
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1. Profilé des Cannelures
force actuelle
Profile de cannelure d‘arbres (expl. ISO 5480)
Réduction de taille limitée par la
dispersion des forces
élément de vis
arbre de vis
composante de dispersion = 0
composante de dispersion
force actuelle
composante de rotation
= composante de rotation
force actuelle
Profile maXXshaft
Couple plus élevé et un diamètre d‘arbre plus petit
arbre de vis
élément de vis
maXXshaft
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Récapitulatif des évolutions techniques Leistritz
maXXcooling maXXtorquemaXXvolumemaXXshaft
1. 2. 3. 4.
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Nouvelles données basées sur la technologie ZSE MAXX
Toutes ces améliorations techniques permettent à la génération des extrudeuses Leistritz ZSE MAXX d‘atteindre :
� OD/ID = 1.66
� Md/a3 = 15.0 Nm/cm3
GO !
Voyons les avantages en production ...
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Comparaison de Rapport de Volume
Fourreau
Zone MatièreZSE MAXX
Zone Matière
ZSE HP
Vis
ZSE 50 HP à 500 kg/h ZSE 50 MAXX à 700 kg/hZSE 50 HP à 500 kg/h ZSE 50 MAXX à 700 kg/h
OD/ID
=1.5
OD/ID
=1.66
direction of extrusion
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Advantages dans différents types productions
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Gamme des extrudeuses ZSE MAXX
ZSE MAXX 27 40 50 60 75 87 110 135 160 180
Diamètre Vis en mm
28.3 41.1 51.2 61.9 77.5 90.0 113.7 139.3 159.1 178.8
Da/Di 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66 1.66
Couple Spec. en Nm/cm³
12.5 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0 15.0
maXXtorque-en Nm
304 1.128 2.144 3.750 7.324 11.432 22.982 38.214 64.400 91.460
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NANO 16
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ZSE 180 MAXX
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Solution clef en main LeistritzPartenaires:
Automatik BrabenderColortronic
Gala K-Tron
KreyenborgKuhneMaagPeltecetc ...
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