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RÉSUMÉ
Pour réaliser des films de polymères disposant d'une bonne performance mécanique, on procède généralement au soufflage de gaine. Cette technique offre de nombreux avantages par rapport au procédé d'extrusion à plat. Cela permet d'obtenir des films fins (quelques dizaines de micromètres) de très grandes dimensions à partir d'un outillage relativement compact. De plus, les lignes de soufflage modernes sont en mesure de produire des structures multicouches. Les innovations technologiques continuent d'améliorer les performances des équipements (filières, anneaux, systèmes de contrôle) de façon à produire des films de meilleure qualité (transparence, performance mécanique, propriétés barrières) à plus haut débit.
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Eric GAMACHE : Ingénieur de recherche Arkema CERDATO - Docteur en sciences et génie des matériaux de l'École nationale supérieure des mines de Paris - Ph. D de l'École polytechnique de Montréal
INTRODUCTION
Le procédé de soufflage de gaine aussi nommé « Film Blowing » en anglais est avec le procédé d'extrusion à plat une des méthodes principales permettant de produire des films de polymères . Les structures produites ont en général une épaisseur comprise entre 10 et 200 µm. On préfére le procédé de soufflage de gaine à l'extrusion à plat dans le cas où les emballages doivent avoir une bonne performance mécanique . En effet, le procédé de soufflage de gaine induit forcément un léger bi-étirage qui est particulièrement souhaitable pour la fabrication de films servant à la sacherie . Ce procédé permet aussi de produire des films de très grandes dimensions pouvant être utilisés pour la production de bâches agricoles . Le procédé de soufflage de gaine offre aussi l'avantage de permettre l'implantation d'une ligne industrielle de grande capacité sur une surface faible comparativement à la surface nécessaire pour l'implantation d'une ligne d'extrusion à plat. Les développements technologiques récents permettent de produire des films complexes élaborés à partir de nombreux matériaux polymères. Les lignes de soufflage modernes permettent de produire des structures multicouches . De façon générale, les films sont constitués de cinq couches obtenues à partir de trois matériaux :
-
une résine peu coûteuse servant de structure mécanique ;
-
une résine servant de liant ;
-
une résine coûteuse offrant par exemple des propriétés barrières.
Les innovations technologiques récentes portent sur l'optimisation du refroidissement, sur le contrôle continu de l'épaisseur et sur l'augmentation de la productivité.
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5. Modélisation
Le procédé de soufflage de gaine est l'objet de nombreux modèles depuis 1970. L'objectif de la modélisation est de permettre une meilleure compréhension du procédé afin de :
-
prédire l'évolution de la géométrie, de la température et des contraintes développées à l'intérieur de la bulle en fonction de la position axiale. Ces données peuvent nous permettent d'anticiper les performances des films produits à différentes conditions de mise en œuvre. En effet, les propriétés mécaniques des films dépendent du taux de refroidissement (évolution du taux de cristallinité et donc des propriétés en traction) et des conditions d'étirage (orientation) ;
-
déterminer les conditions de mise en œuvre conduisant à des instabilités. La modélisation peut ainsi permettre de déterminer la fenêtre opératoire accessible pour un matériau donné pour établir les limites de productivité ;
-
comprendre les problèmes spécifiques au procédé de coextrusion.
Afin de réaliser ces objectifs, le modèle décrit de façon précise en fonction du temps et de la position axiale les facteurs suivants :
-
rayon ;
-
épaisseur du film ;
-
contraintes internes ;
-
température ;
-
comportement rhéologique qui dépend de la température ;
ainsi que la pression interne de la bulle et la position de la ligne de figeage.
Le tout doit être réalisé à partir des données d'entrées qui sont :
-
le taux d'étirage ;
-
le taux de gonflement ;
-
la géométrie de la filière ;
-
le débit ;
et lorsque la thermique est prise en compte la température de mise en œuvre et de cristallisation du polymère.
Les variables sont donc nombreuses et la tâche ardue.
5.1 Modèles isothermes
Les premiers travaux visant à décrire mathématiquement l'écoulement axisymétrique d'un film liquide tubulaire au rayon variable ont été réalisés par Pearson et Petrie ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - Reinfenhauser http://www.reifenhauser. com/en/folienanlagen/p0003_schlauch_mod.asp
-
(2) - * - Plastics Extrusion Technology Handbook, Levy & Carley
-
(3) - * - Janusz Sikora, Design of Extrusion Head. http://bc.pollub.pl/Content/101/Design+of+Extrusion+Heads.pdf
-
(4) - * - Brampton Engineering http://www.be-ca.com/blown_film_technology_center.asp
-
(5) - * - Battenfeld Gloucester
-
(6) - * - Windmoeller & Hoelscher http://www.whcorp.com/en/products/index_extrusion.html
-
(7) - LAFFARGUE (J.) - Étude et modélisation des instabilités du procédé...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Alpine Hosokawa https://www.hosokawa-alpine.fr/
Bandera https://www.luigibandera.com/fr/
Battenfeld Gloucester http://www.cms.battenfeld.com/BGE_Einstieg/BGE_default.htm
Brampton Engineering http://www.be-ca.com/blown_film_technology_center.asp
Dr Collin http://www.drcollin.de/
Kiefel http://www.kiefel-extrusion.com/
Macchi http://www.macchi.it/
Reifenhauser http://www.reifenhauser.com/en/index.asp
Windmoeller & Hoelscher http://www.whcorp.com/en/products/index_extrusion.html
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