Extrusion – thermorégulation de zones : contrôle de la température efficace avec les appareils Tool-Temp

Définition de l’extrusion
L’extrusion décrit un processus lors duquel des dispositifs transporteurs (extrudeuses) expulsent, selon le principe de fonctionnement de la vis d’Archimède, une masse solide à visqueuse à haute pression et à température élevée d’une ouverture de moulage. Des corps présentant la section de l’ouverture, appelés extrudats, apparaissent alors dans une longueur théoriquement quelconque. Nous vous soutenons dans ces processus complexes avec nos thermorégulateurs pour un contrôle optimal de la température.

Construction et fonction d’une extrudeuse
Une extrudeuse se compose à l’origine d’un arbre à vis sans fin, placé dans un cylindre à vis sans fin, et dont le diamètre correspond à peu près au diamètre extérieur de la vis sans fin. Un orifice de sortie appelé buse se situe au niveau de l’extrémité avant du cylindre. La vis sans fin est située à l’extrémité arrière du cylindre de vis sans fin. C’est là que se trouve l’entraînement, composé dans la plupart des cas d’un moteur électrique et d’une unité de transmission. Cette transmission d’extrudeuse se charge de la rotation de l’arbre à vis sans fin. Dans la plupart des cas, le matériau à usiner est alimenté en continu dans le cylindre via une trémie horizontale placé sur le haut. Si le matériau se compose de plusieurs composants, il est important que la composition du mélange soit dosée de manière exacte et reproductible. En fonction du mécanisme de régulation utilisé, une différence est faite entre dosage gravimétrique et volumétrique.

Si d’autres composants sont nécessaires pour l’extrusion, ces derniers peuvent être amenés par exemple via des vannes à pointeaux ou une alimentation latérale dans le cylindre à vis. On parle alors ici de coextrusion. Avec ces matériaux, il peut s’agir par exemple pour l’usinage de plastique de colorants (masterbatches), d’inhibiteurs de vieillissement, de plastifiants ou de fibres de renforcement.

Thermorégulation d’une extrudeuse avec un thermostat de processus de Tool-Temp

Procédé d’extrusion – une aide précieuse au niveau du contrôle de la température avec les thermorégulateurs de Tool-Temp
Une extrudeuse peut se charger d’une multitude de tâches. Elle s’utilise pour mélanger, compacter, couper, dégazer et la granuler la masse. Différentes constructions sont utilisées en fonction du matériau de base et du produit final souhaité. On distingue les extrudeuses à piston, à vis sans fin, à double vis sans fin et à vis planétaire.

L’extrusion à l’aide d’une extrudeuse est un processus polyvalent pour la transformation d’élastomères et de plastiques thermoplastiques, mais également de denrées alimentaires et d’aliments pour animaux.

L’extrusion est devenue un élément technique important dans l’industrie du plastique et alimentaire, ainsi que dans le domaine du recyclage. Les produits d’extrusion obtenus sont très différents. Tubes, tiges, profilés de châssis de fenêtre, joints et flexibles sont des produits fabriqués à l’aide de l’extrusion. L’on a également les produits semi-finis, les plaques pour la transformation ultérieure par thermoformage, les films, les panneaux en mousse dure de polystyrène, les petites pièces automobiles et les jantes de vélos dans la vaste palette de produits tout comme les pâtes, les biscuits salés, les gâteaux secs, la viande reconstituée et les aliments pour animaux.

Du fait des propriétés différentes du matériau à usiner, de nombreux procédés se sont établis dans la technologie de transformation. Les extrudeuses peuvent être réparties en deux catégories : les extrudeuses de transformation et les extrudeuses de préparation. Les extrudeuses de transformation, souvent des extrudeuses à un arbre, servent principalement au formage. D’un autre côté se trouve l’extrudeuse de préparation, qui sert à la modification chimique et/ou physique des matériaux. Les extrudeuses à arbre double et les malaxeurs sont les plus utilisés ici.

A. Industrie plastique et usinage du plastique
Grâce aux systèmes de thermorégulation de Tool-Temp, vous utilisez une technique éprouvée et robuste pour votre procédé de production dans le domaine de l’extrusion. Nous vous faisons volontiers profiter de notre expérience de longue date et développons pour vous des solutions personnalisées afin d’obtenir un contrôle de la température adapté à votre processus.

L’extrusion permet de fabriquer des plaques, tubes et profilés sans soudure avec une section transversale constante. Outre la fabrication de produits semi-finis extrudés, le principal domaine d’utilisation des extrudeuses est le stade préliminaire du processus de moulage par injection.

Lors de l’extrusion du plastique, des rubans de chauffe qui font fondre les granulés de plastique ou la poudre remplie, sont fixés sur le cylindre à vis sans fin de l’extrudeuse. Également en fonction du plastique à usiner, un équipement de pompage des gaz est nécessaire pour éviter les bulles dans le produit fini. Les extrudeuses doivent non seulement être chauffées, mais certaines tâches techniques rendent également nécessaire le refroidissement de la matière plastique plastifiée. Ceci se fait soit avec un ventilateur de refroidissement ou dans des canaux de refroidissement intégrés dans le cylindre, traversés par un fluide de refroidissement. De manière générale, les thermoplastiques et les élastomères thermoplastiques sont extrudés. Les thermodurcissables sont uniquement transformés dans des cas spéciaux dans une extrudeuse. Différents procédés peuvent être utilisés :

Extrusion de plaques
La masse plastifiée est pressée au travers d’une buse à fente large, lissée ensuite sur un groupe de trois cylindres chauffé de manière décroissante et obtient ensuite l’épaisseur adaptée. Une fois refroidi, le produit est coupé en plaques.

Extrusion de tubes et de profilés
Pour cette forme d’extrusion, la masse plastifiée est pressée au travers d’une buse à bague ou à profilé, calibrée et refroidie. Pour l’extrusion de tube ou de profilé, le matériau extrudé doit être refroidi dans une table de calibrage pour ne pas se déformer. La pièce maîtresse de la table de calibrage est la douille de calibrage, qui sert en premier lieu à garder la forme du tube ou du profilé. Elle est placée directement derrière la buse de l’extrudeuse et se compose d’un bloc métallique, qui présente la section transversale exacte du tube ou du profilé. Le calibrage de profilés creux se fait par air d’appoint ou vide. Le tube ou profilé extrudé passe au travers de la douille de calibrage. Pour garder la forme du profilé, on travaille avec de l’air d’appoint ou du vide à l’intérieur de la buse. Les ouvertures de vide à différents endroits dans la buse le long de la section transversale aspirent le profilé au niveau des parois intérieures, de l’eau balaye en même temps le profilé jusqu’à ce qu’il soit refroidi. Le type et la forme de la table de calibrage dépendent considérablement du produit plastique à extruder. Pour les profilés complexes en particulier, comme les châssis de fenêtre, un savoir-faire conséquent est nécessaire pour que le profilé ne s’effondre pas sur lui-même et ne se déforme pas.

Extrusion de films
La masse plastifiée est pressée au travers d’une buse à fente large, récupérée par des rouleaux de refroidissement puis allongée par un laminoir adapté. Ce procédé permet de fabriquer des films de 8-15 µm d’épaisseur et jusqu’à 4 m de largeur.

Extrusion soufflage
Les extrudeuses sont également l’un des composants des installations de soufflage. Ici, le matériau plastifié n’est pas mis sous forme de profilé, mais est soufflé pour former une bulle ultra fine. Pour cela la fonte est déviée en direction verticale et un distributeur hélicoïdal lui donne la forme d’un tuyau. La disposition annulaire de jusqu’à neuf extrudeuses et la convergence des flux individuels de produit en fusion dans le distributeur hélicoïdal permettent de cette manière de produire des films multicouches. Pour amener la gaine de coulée sortant à l’épaisseur usuelle de nos jours de plusieurs centièmes de millimètres, les tuyaux sont ensuite étirés dans le sens de la longueur et transversal. Cela s’effectue par soufflage centré d’air, qui étire non seulement mécaniquement le tuyau, mais le refroidit également, fixant ainsi sa forme. Le film tubulaire est calibré au travers d’un panier, retourné et enroulé.

Soufflage de corps creux
La masse plastifiée passe par une buse annulaire pour obtenir une forme de tuyau. Le tuyau encore plastique est détaché par un moule en deux pièces et soufflé dans le moule à l’air comprimé. Le tuyau s’ajuste au moule, la pièce soufflée est éjectée après le refroidissement. Ce procédé est utilisé pour fabriquer des corps creux tels que les tubes, les bouteilles, les bidons, les fûts, etc.

B. Industrie alimentaire – thermorégulation et refroidissement de denrées alimentaires
L’élément central de nombreux processus de production de denrées alimentaires et d’aliments pour animaux est l’extrusion. Nous vous soutenons ici en vous proposant les appareils adaptés. Outre l’industrie plastique, l’industrie alimentaire est le principal client pour les extrudeuses. Les extrudeuses malaxent, mélangent, cuisent et portionnent les denrées alimentaires telles que les céréales, cornflakes, protéines texturées, riz vitaminé et pâtes. Pour que la qualité, la consistance et le goût des produits restent les mêmes, un contrôle de la température précis et reproductible est essentiel. Un processus de cuisson doit toujours être réalisé avec une grande précision. La plupart du temps, les recettes sont alternées. Lors de l’extrusion à haute température, une masse contenant de l’eau est chauffée à haute pression dans une vis de compactage. La pression baisse au niveau de la buse de sortie et le produit est fortement assoupli. L’amidon déjà gélatinisé peut alors favoriser la rétention des gaz et retenir les pores solides. Des produits typiques de ce procédé sont les croustilles aux cacahuètes, les biscuits salés, les types de pain et de petits pains.

C. Industrie du caoutchouc
L’extrusion du caoutchouc est un procédé de formage au cours duquel des granulés de caoutchouc synthétiques ou naturels sont pressés au travers d’un moule à outil dans le cadre d’un procédé d’extrusion à haute température, afin de fabriquer des profilés, des matériaux d’étanchéité, des tapis, etc.

D. Recyclage
Des extrudeuses spéciales à vis simple ou double sont utilisées pour le recyclage de déchets plastiques triés en matériaux recyclés (matériau de base pour de nouveaux produits plastiques). Afin de répondre aux exigences de qualité élevées lors de ce procédé de recyclage, l’unité polymère joue un rôle essentiel. Pour que toutes les impuretés puissent dans la mesure du possible être captées, la séparation se fait dans le flux de matériau fondu entre le convoyeur (extrudeuse) et l’outil d’extrusion. Différentes techniques de séparation sont souvent préalablement utilisées pour obtenir une pureté variétale. Lors de l’extrusion, les propriétés des plastiques peuvent être améliorées en ajoutant des additifs.