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L'extrudeuse à film soufflé est un équipement essentiel pour la production de films plastiques, largement utilisée dans l'emballage, l'agriculture, l'industrie et les articles de consommation courante. En fondant, extrudant et soufflant les matières plastiques brutes pour les transformer en films fins, le procédé de film soufflé permet une conversion complète des particules en film. Quel est donc précisément le flux de processus de l'extrudeuse à film soufflé ? Cet article partira du flux de processus pour expliquer systématiquement chacune de ses étapes clés et points de contrôle technique, permettant aux lecteurs de bien comprendre le procédé d'extrusion de film soufflé.
1. Qu'est-ce qu' Extrusion de film soufflé Processus ?
L'extrusion soufflage est un procédé de moulage des matières plastiques thermoplastiques, principalement adapté à la production de films fabriqués à partir de matières premières telles que le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP). La matière plastique est chauffée et fondue par l'extrudeuse, puis extrudée par la filière et gonflée en film sous l'action d'un gaz à haute pression. En même temps, l'ensemble du processus de fabrication du film est réalisé par traction, refroidissement et enroulement.
2. Composition et structure de l'extrudeuse à film soufflé
Une extrudeuse à film soufflé standard comprend généralement les éléments suivants :
- Système d'extrusion (trémie, vis, cylindre, système de chauffage)
- Système de filière (pour former l'ébauche de film)
- Système d'anneau à air (refroidissement et soufflage)
- Dispositif de traction (contrôle l'épaisseur et la stabilité du film)
- Dispositif d'enroulement (effectue la collecte des rouleaux de film)
- Système de commande électronique (contrôle automatique de la température, de la vitesse, de la pression d'air, etc.)
- Chaque élément joue un rôle essentiel dans l'ensemble du processus.
3. Flux du processus de l'extrudeuse de film soufflé
3.1 Préparation et alimentation des matières premières
La première étape du processus de soufflage de film est la préparation des matières premières. Des particules de plastique thermoplastique sont généralement utilisées, telles que le polyéthylène basse densité (LDPE), le polyéthylène haute densité (HDPE), le polyéthylène linéaire basse densité (LLDPE) ou le polypropylène (PP). Des additifs tels que du masterbatch, des antioxydants, des lubrifiants peuvent être ajoutés selon les besoins spécifiques.
Ces particules sont introduites dans la trémie de l'extrudeuse par un système d'alimentation automatique, puis acheminées vers la zone de chauffage de la vis par gravité ou à l'aide d'un dispositif d'alimentation à vis.
3.2 Fusion et plastification (Extrusion)
Les particules de plastique sont progressivement chauffées, compressées et fondues lors de la rotation de la vis. La vis et le cylindre sont divisés en trois zones :
Zone d'alimentation : le plastique commence à se chauffer et à avancer ;
Zone de compression : le matériau fond et la pression augmente ;
Zone de dosage : garantit une fonte uniforme et la prépare à l'extrusion.
L'ensemble du processus nécessite une maîtrise stricte de la température de chaque zone, généralement comprise entre 160°C et 250°C (selon le matériau), afin de garantir une fusion complète du matériau sans qu'il ne se décompose.
3.3 Moulage par filière (Extrusion de l'embryon de film)
La matière plastique fondue est extrudée de manière homogène et formée en un embryon de film tubulaire à travers la filière annulaire. La conception de la structure de la filière a une grande influence sur l'uniformité et la stabilité de l'épaisseur du film. La température de la filière doit également être maintenue dans une plage adaptée, généralement légèrement supérieure à celle de la section d'extrusion, afin d'éviter que la matière ne refroidisse et n'agglomère à la sortie de la filière.
3.4 Étirage par soufflage
De l'air comprimé est injecté au centre de la filière pour souffler l'embryon de film, l'agrandissant depuis le diamètre initial jusqu'à la taille cible. Le diamètre du tube de film ainsi formé est appelé « rapport de gonflement », et il se situe généralement entre 2:1 et 4:1. En ajustant la pression interne, la vitesse de refroidissement et la vitesse de traction, il est possible de contrôler l'épaisseur et les propriétés mécaniques du film.
Le processus de gonflement est essentiel pour le contrôle du moulage, et a un impact important sur les propriétés de traction, la transparence et la planéité du film.
3.5 Refroidissement et Mise en Forme
Après que l'embryon de film a été soufflé et formé, il doit être rapidement refroidi pour maintenir sa forme, évitant ainsi l'effondrement du film ou l'instabilité des bulles. La méthode de refroidissement la plus couramment utilisée est le refroidissement par couronne d'air (simple ou double couronne d'air), consistant à projeter un flux d'air à température ambiante autour de la bulle de film afin de la refroidir uniformément depuis l'extérieur.
L'efficacité de refroidissement affecte directement la vitesse de production et la transparence du film. Les modèles haute vitesse sont généralement équipés de systèmes de refroidissement à air haute efficacité.
3.6 Traction et pliage
Le cylindre de film refroidi est entraîné vers le haut par le rouleau de traction et pénètre dans le dispositif d'aplanissement. Le rouleau d'aplanissement transforme le film cylindrique en un film plat double couche, tout en rognant les bords pour le préparer à l'enroulement. La vitesse de traction est un paramètre important pour régler l'épaisseur du film, elle est généralement synchronisée avec le débit d'extrusion.
Le système de traction doit être doté d'une fonction de contrôle automatique de tension afin d'assurer une tension uniforme du film et une épaisseur stable.
3.7 Enroulement en rouleaux
Le film plat final est envoyé vers le système d'enroulement et bobiné à une vitesse prédéfinie. Les machines modernes de soufflage de film sont généralement équipées de mécanismes de bobinage par friction de surface ou centraux, et supportent des fonctions de changement automatique de bobine. Un bon effet d'enroulement peut améliorer l'efficacité des étapes de traitement ultérieures telles que l'impression et la découpe.
4. Facteurs critiques affectant la qualité du film soufflé
4.1 Techniques d'optimisation du contrôle de la température
Une régulation thermique précise préserve l'intégrité du polymère durant l'extrusion. Les systèmes modernes utilisent un chauffage de cylindre à plusieurs zones avec un retour en boucle fermée (précision ±1°C) afin d'éviter la dégradation. Les gradients de température de la filière doivent être minimisés grâce à des éléments chauffants segmentés.
4.2 Calcul du rapport de gonflement et propriétés du film
Le rapport de gonflement (BUR) quantifie l'expansion du film, calculé comme le diamètre de la bulle divisé par le diamètre de la filière. Les valeurs BUR standard varient entre 1,5 et 4,0 :
| Plage BUR | Résistance à la traction | Transparence | Résistance aux chocs |
|---|---|---|---|
| 1,5-2,5 | Modéré | Élevé | Faible |
| 2,5-3,5 | Équilibré | Moyenne | Moyenne |
| 3,5-4,0 | Élevé | Faible | Élevé |
4.3 Paradoxe industriel : équilibrer la vitesse de production et la qualité cristalline
La production à grande vitesse entre souvent en conflit avec la perfection cristalline. Lorsque la vitesse de la ligne dépasse 40 m/min, un refroidissement rapide supprime la formation de cristaux de 15 à 30 %, affaiblissant les propriétés barrière. Les systèmes avancés résolvent ce problème grâce à des couronnes d'air modulées appliquant un refroidissement différentiel.
5. Dépannage des opérations d'extrusion de film soufflé
5.1 Résolution des problèmes de variation d'épaisseur du film
Une épaisseur de film inégale provient souvent d'un déséquilibre du jeu de filière ou d'irrégularités de refroidissement. L'étalonnage de la filière doit garantir une distribution uniforme de la masse fondue du polymère, généralement avec une tolérance de ±5%.
5.2 Prévention des phénomènes d'instabilité de la bulle
L'instabilité de la bulle résulte d'incohérences de viscosité du matériau ou de fluctuations de pression d'air. Maintenir une viscosité stable grâce au contrôle de l'humidité du résine (<0,02 %) et à une température uniforme de la vis. Les régulateurs de pression automatiques doivent moduler le débit de l'anneau d'air avec une tolérance de ±2,5 Pa.
FAQ
1. Qu'est-ce que l'extrusion de film soufflé ?
L'extrusion de film soufflé est un procédé qui consiste à extruder continuellement une résine fondue pour former une bulle qui est ensuite gonflée et étirée pour produire des films.
2. Quels sont les avantages de l'extrusion de film soufflé ?
Ce procédé permet de produire des films sur mesure, allant de simples emballages barrière à des laminés complexes multicouches, avec des propriétés mécaniques ajustables.
3. Quels matériaux sont couramment utilisés dans la fabrication de films soufflés ?
Les polymères couramment utilisés comprennent le polyéthylène (LDPE, LLDPE, HDPE), le polypropylène, le PVC et des polymères spécialisés biodégradables ou conçus comme l'EVOH.
4. Comment puis-je éviter l'instabilité des bulles pendant l'extrusion ?
La stabilité de la viscosité et une pression d'air uniforme, assurée par des régulateurs automatisés, peuvent aider à prévenir les phénomènes d'instabilité des bulles.
