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Parmi les produits plastiques modernes, les films plastiques sont largement utilisés dans l'emballage alimentaire, l'emballage industriel, les bâches agricoles, les fournitures médicales et d'autres domaines. Il existe de nombreuses méthodes de fabrication des films plastiques, parmi lesquelles le soufflage est un procédé important et couramment utilisé, qui sert notamment à produire des films thermoplastiques tels que le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP). Alors, comment fonctionne le film soufflé ? Quels sont les caractéristiques de son flux de production, de la structure de l'équipement et des paramètres de contrôle ? Cet article vous propose une analyse systématique du principe de fonctionnement et du processus technique du film soufflé.
1. Qu'est-ce que Film d'extrusion soufflé ?
Le film soufflé est un film plastique qui est étiré et façonné à la fois dans la direction longitudinale et transversale en chauffant des matières thermoplastiques fondues, en les extrudant sous forme de film tubulaire, puis en les refroidissant et en les étirant après gonflage du tube. Le film soufflé possède généralement de bonnes propriétés mécaniques, une bonne soudabilité thermique et une grande durabilité, et constitue l'une des méthodes de production de films les plus courantes.
2. Principe de fonctionnement
Le principe de base du film soufflé repose sur un processus continu d'extrusion-soufflage-refroidissement-traction-enroulement, qui dépend d'un contrôle précis de l'équipement et du comportement thermoplastique des matières premières.
En résumé, son principe de fonctionnement de base est le suivant :
- Les matières plastiques brutes (telles que les granulés de PE) sont chauffées et fondues à l'aide d'une extrudeuse ;
- La matière plastique fondue est extrudée à travers la filière pour former un tube de matière fondue ;
- De l'air comprimé est insufflé au centre du tube de matière fondue pour former une bulle de film ;
- En même temps, un anneau d'air permet de refroidir l'extérieur afin de solidifier la bulle de film ;
- La bulle de film est étirée, aplatie et enroulée par le rouleau d'entraînement.
- Ce processus permet non seulement le moulage, mais contrôle également simultanément l'épaisseur, la largeur, la transparence et les propriétés mécaniques du film.
3. Mécanique du procédé de soufflage de film
3.1 Fusion des polymères pour la formation du film
Les granulés polymères pénètrent dans le cylindre de l'extrudeuse où des vis rotatives et des chauffages du cylindre transforment les résines thermoplastiques en liquide à une température de 160 à 260 °C. Le maintien des gradients de température dans une plage de ±5 °C garantit l'intégrité moléculaire des matériaux tels que le polyéthylène, le polypropylène ou le nylon.
3.2 Création de bulle par gonflage à l'air
L'injection d'air par l'orifice central de la filière transforme le tube polymère en une bulle contrôlée. Des bagues à air stratégiquement placées refroidissent la structure tandis que la pression interne ajuste le diamètre de la bulle, déterminant ainsi les propriétés du film dans des structures pouvant atteindre 40 couches.
3.3 Dynamique de l'écoulement du matériau dans la filière
Les distributeurs à mandrin spiralé équilibrent la vitesse d'écoulement du polymère autour de la circonférence de 360° de la filière, empêchant ainsi la formation de lignes de soudure et les variations d'épaisseur (tolérance ±5 %). Les géométries modernes des filières sont optimisées à l'aide de la dynamique des fluides numérique pour des résines telles que le polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE).
3.4 Paramètres de contrôle du processus
| Variable | Plage d'impact |
|---|---|
| Température de fusion | 160-260 °C dépendant de la résine |
| Pression d'extrusion | 100-350 bar |
| Taux de gonflement | 2:1 à 4:1 |
| Hauteur de la ligne de givre | 5-30x le diamètre de la filière |
Les systèmes de feedback automatisés ajustent les débits d'extrusion avec une précision de 0,2 % afin de maintenir la stabilité de la bulle pendant les différentes phases de production.
4. Principes de conception des systèmes d'anneau d'air
Les anneaux à air assurent un refroidissement externe primaire grâce à un flux d'air dirigé avec précision. Les systèmes modernes intègrent plusieurs chambres permettant de gérer la stratification thermique, maintenant un refroidissement de surface constant, essentiel pour une production à grande vitesse.
4.1 Mécanismes de refroidissement interne de la bulle
Les systèmes de refroidissement interne par bulle (IBC) font circuler de l'air refroidi à travers le cœur de la bulle, doublant ainsi l'efficacité d'évacuation de la chaleur. Cela permet des vitesses d'extrusion supérieures de plus de 30 % par rapport aux configurations conventionnelles, tout en réduisant la consommation d'énergie.
4.2 Méthodes de contrôle de la cristallisation
Les films en polyéthylène nécessitent des vitesses de refroidissement supérieures à 40°C/min pour limiter la croissance cristalline à moins de 15 µm. Dans les structures co-extrudées, des zones de refroidissement différenciées gèrent le développement cristallin propre à chaque couche.
4.3 Obtention d'une Épaisseur Uniforme
Des écarts de température supérieurs à 5°C entraînent une variation d'épaisseur de plus de 8 %. Une surveillance infrarouge en temps réel, couplée à des actionneurs automatiques de la bague d'air, maintient la tolérance d'épaisseur dans les limites fixées par la norme industrielle ±3%.
5. Applications Industrielles
5.1 Innovations en Matière d'Emballage
Les films extrudés par soufflage dominent l'emballage flexible grâce à leurs performances polyvalentes. Les applications alimentaires exploitent leurs propriétés de barrière supérieures, tandis que l'emballage médical utilise des films stérilisables pour les poches à perfusion et les emballages d'instruments chirurgicaux.
5.2 Utilisations Agricoles et Industrielles
L'agriculture utilise des films extrudés par soufflage spécialisés comme les bâches de serre et les paillis stabilisés anti-UV. Les applications industrielles incluent les barrières anti-humidité pour la construction et les sacs résistants utilisés pour la protection lors du transport.
FAQ
1. Qu'est-ce que le film soufflé par extrusion ?
L'extrusion soufflée de films est un procédé qui consiste à faire fondre une résine polymère et à l'extruder à travers une filière circulaire pour former un film tubulaire continu, qui est ensuite gonflé en une bulle d'air.
2. Quels matériaux sont couramment utilisés dans les films soufflés par extrusion ?
Les matériaux courants incluent le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP) et le PVC, chacun offrant des propriétés différentes adaptées à diverses applications.
3. Quelles sont les applications des films soufflés ?
Les applications vont de l'emballage souple, aux films agricoles, en passant par les housses industrielles et l'emballage médical.
4. Quels sont les avantages de l'utilisation de films soufflés par rapport à l'extrusion de films coulés ?
Les films soufflés offrent généralement une meilleure résistance à la traction et à la perforation, tandis que les films coulés sont reconnus pour leur plus grande clarté et leur meilleure productivité.
