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3. L'extrusion gagne en cadence et en complexité

M. L. T.
Les extrudeuses de dernière génération battent tous les records en termes de débit de production, de nombre de couches dans un même film...

Qu'il s'agisse de produire des tubes, des plaques, des films ou des profilés, l'extrusion est le procédé de mise en oeuvre le plus adapté. Et même si l'éventail des applications est plus limité que pour l'injection, les marchés visés sont des plus gigantesques car on parle ici de films d'emballage, de profilés pour le bâtiment ou encore de câblerie électrique. Comme pour les autres techniques de mise en oeuvre, la rapidité de production est l'enjeu majeur et chaque constructeur met un point d'honneur à battre le précédent record de son concurrent.

Des vis plus rapides pour un même diamètre

La production de feuilles - destinées à être thermoformées ultérieurement - est un secteur majeur d'application du procédé d'extrusion. Battenfeld Extrusionstechnik a ainsi conçu l'extrudeuse BEX 75-1-34 monovis de 75 mm qui atteint des débits de 2 t/h pour la production de feuilles en polypropylène ou même 2,4 t/h pour du polystyrène. Cette machine présente une vitesse de vis de 1 500 tr/min : le constructeur montre ainsi que le débit d'une extrudeuse peut être accru en augmentant la vitesse de vis et non pas son diamètre. D'autres polymères peuvent également être extrudés par cette machine, comme l'ABS, le polyéthylène basse densité et le PET. La société Kuhne est exactement sur le même créneau avec son extrudeuse KHS70EE-33D de 72 mm de diamètre de vis, tournant à 1 500 tr/min, et capable de traiter 2,2 t/h de polystyrène ou 1,8 t/h de polypropylène. Ses ingénieurs étudient l'intérêt du procédé pour la mise en oeuvre de polymères issus de ressources renouvelables comme le PLA (acide polylactique).

D'autres constructeurs innovent surtout en augmentant le diamètre de la vis d'extrusion. Windmoeller & Hoelscher a, par exemple, étendu sa gamme Filmex d'un modèle équipé d'une vis de 180 mm de diamètre. Chez Welex, la série d'extrudeuses conçue pour la production de films PET non orientés dispose d'une vis de 175 mm de diamètre. Brückner Formtec est également présent sur le créneau des machines d'extrusion de PET : ses machines les plus récentes sont des extrudeuses double vis (de 150 mm de diamètre) produisant des films tricouches à raison de 5 000 kg/h.

Mais pour obtenir des films plus fins et plus complexes (certains comptent une quinzaine de couches), l'extrusion-soufflage est le procédé le plus approprié. C'est ainsi que la société canadienne Brampton Engineering a récemment adapté sa technologie AquaFrost à une ligne comptant dix extrudeuses pour la production de films à dix couches. Cette technique de refroidissement à l'eau convient notamment à la production de films barrières pour l'emballage alimentaire ou médical. Reifenhäuser propose de son côté la ligne Filmtec 5-1700-IBC pour l'extrusion-soufflage de films à cinq couches, équipée de cinq extrudeuses REItorque à entraînement direct. Cette ligne convient à la réalisation de films à base de polyoléfines et de polymères barrières.

L'extrusion-soufflage multicouche bat non seulement des records en termes de nombre de couches, mais également de vitesse de production des films. Ainsi, avec sa ligne de production de films tricouches de la gamme Kirion équipée du système de refroidissement interne Perfect Cool, Kiefel annonce pouvoir carrément doubler le rendement des installations conventionnelles. Pour des films à base de polyéthylène basse densité linéaire, cette ligne peut, selon Kiefel, atteindre un débit de 800 kg/h pour un diamètre de filière de 400 mm. Une performance également liée au mélangeur HEM (High Efficient Mixer) qui améliore l'homogénéité de la matière. La société Kuhne a également innové au niveau du refroidissement de ses installations d'extrusion-soufflage de films tricouches. L'anneau de refroidissement "Smart lip maximizer" augmente alors le débit de production tout en réduisant la facture énergétique.

Compacité et rendement très élevé

La production de profilés est l'autre grand domaine d'utilisation du procédé d'extrusion. Là aussi, la recherche de rapidité est une priorité des constructeurs. Ainsi, Cincinnati Extrusion annonce d'emblée la couleur avec sa machine Rapidex 60 (dotée d'une vis de 60 mm de diamètre). Cette extrudeuse monovis est en effet capable d'atteindre un rendement maximal de 1,6 t/h pour la production de tuyaux en polyéthylène 100. Soit trois fois plus qu'une extrudeuse traditionnelle équipée d'une vis du même diamètre. L'augmentation des performances est à la fois liée à l'agrandissement de l'unité de transformation, à la conception de la vis et à l'augmentation de la puissance d'entraînement. Cette petite Rapidex atteint les rendements des extrudeuses de 150 mm de diamètre de vis, tout en étant moins consommatrice d'huile et plus compacte (laissant de la place pour une section de refroidissement plus longue).

Dans un tout autre secteur, Cincinnati Extrusion innove dans la production de profilés en composites bois/plastiques avec son extrudeuse bivis parallèle contrarotative Fiberex 135 Twin Vent. Cet équipement assure des rendements entre 500 et 1 000 kg/h et peut transformer des matériaux présentant des taux d'humidité variés grâce à un système de double dégazage.

Pour le mégamarché des profilés en PVC pour le bâtiment, Krauss-Maffei Berstorff a mis au point l'extrudeuse bivis conique KMD 63K/P, adaptée à deux types de géométrie de vis et capable d'assurer des débits de 55 à 220 kg/h. Conçue pour la coextrusion, cette installation peut, par exemple, apporter une couche colorée à un profilé ou y incorporer une couche interne en matériau recyclé, donc moins cher. Le constructeur innove aussi dans la production de tubulures en PVC (ou en polyoléfines) avec son système QuickSwitch qui permet d'accélérer les changements de dimensions. Quelques minutes suffisent alors pour changer de production, ce qui rend maintenant rentable la réalisation de petites séries.

Enfin, on peut aussi mentionner ces extrudeuses qui sont utilisées non pas pour produire des profilés ou des films, mais pour réaliser le mélange de formulations : dans le domaine des plastiques, on parle alors de "compoundage". C'est sur ce marché que se situe la société Coperion Werner & Pfleiderer dont la toute dernière innovation, la ZSK MegaVolume Plus, présente 30 % de couple supplémentaire.

L'ESSENTIEL

- Des extrudeuses très rapides assurent des débits de plus de 2 t/h. - Des vitesses de vis de 1 500 tr/min sont aujourd'hui atteintes. - L'extrusion-soufflage est optimisé au niveau du refroidissement.

COMMENT ANNULER LES CHARGES ÉLECTROSTATIQUES

- La société allemande Eltex a conçu un système capable de mesurer et de neutraliser les charges électrostatiques sur les films extrudés bicouches. Ce type de charges peut être lié à l'application sur le film d'un traitement de surface Corona ou d'une impression avec dispositif d'assistance électrostatique. Or, ces charges posent problème car elles sont à même de générer un arc électrique puissant dans la zone d'enroulement du film qui, en conséquence, pourra présenter des marques. Le système proposé par Eltex est constitué d'une unité de mesure et de contrôle qui détecte la polarité et l'étendue des charges électrostatiques. Il calcule alors la compensation de charge nécessaire qui sera délivrée par un dispositif comprenant un générateur et une électrode. Au final, Eltex assure que les charges électrostatiques peuvent être quasiment éliminées, permettant au matériau de continuer son cycle de transformation.

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