Comment le contrôle de la température affecte-t-il les propriétés du film soufflé PP ?

Le polypropylène est un thermoplastique semi-cristallin à faible densité, doté d'excellentes propriétés mécaniques, d'une bonne résistance chimique, d'une résistance à la chaleur et d'une bonne isolation. Il a été largement utilisé dans l’industrie de l’emballage. Dans diverses applications, les films soufflés se présentent comme une forme importante dont les performances sont directement affectées par le contrôle de la température. L'influence du contrôle de la température sur les propriétés du film soufflant en polypropylène est systématiquement discutée dans cet article sous quatre aspects : la température d'extrusion, la température du moule, la température de refroidissement et l'effet synergique du rapport de soufflage et de la température.

La température d'extrusion est le paramètre principal dans la production de films gonflants en polypropylène, qui influence directement la fluidité et la qualité de la plastification. Le PP a un point de fusion compris entre 155 et 165 degrés Celsius et une température de décomposition de plus de 300 degrés Celsius, de sorte que la température d'extrusion se situe généralement entre 180 et 240 degrés Celsius. Cette plage doit être précisément adaptée aux caractéristiques de la matière première (par exemple, écoulement de fusion et distribution du poids moléculaire) et aux exigences du processus.
1.1 Basse température d'extrusion (180-200 degrés)
la température d'extrusion est trop basse, la fluidité du polypropylène fondu est réduite, ce qui conduit à des défauts de surface tels que des « yeux de poisson » et des lignes de soudure. Ces défauts résultent d’une fusion incomplète de la résine, conduisant à une cristallinité élevée localisée et à la formation de structures de particules opaques. De plus, les basses températures peuvent augmenter l’effet de cisaillement des vis, ce qui peut entraîner une rupture de la chaîne moléculaire et diminuer la résistance à la traction et l’allongement à la rupture des films.
1.2 Température d'extrusion élevée (220 à 240 degrés)
Les températures élevées améliorent l'écoulement de la matière fondue. Mais trop de chaleur accélère la dégradation du polypropylène. Cela provoque des problèmes tels que des particules de gel et des ondulations. Les changements de température rendent la viscosité de la matière fondue inégale. Cela entraîne également un changement d'épaisseur du film dans le sens de la longueur. Par exemple, si le changement de température dans le tambour est supérieur à ±5 degrés, l'erreur d'épaisseur du film peut dépasser 10 %. Cela nuit au bon fonctionnement du film dans les étapes ultérieures.
1.3 Uniformité de la température
La température de toutes les sections de l'extrudeuse doit être uniforme pour éviter une surchauffe ou un refroidissement excessif local. Les fluctuations de température entraîneront une viscosité de fusion incohérente et une modification de l'épaisseur longitudinale du film. Par exemple, si la fluctuation de température dans le tambour est supérieure à ± 5 degrés, l'écart d'épaisseur du film peut dépasser 10 %, affectant sérieusement les performances de traitement ultérieur.

La température du moule est la clé pour contrôler la forme initiale du polypropylène fondu lorsqu'il sort du moule annulaire et forme des bulles stables. Généralement réglée entre 220 et 230 degrés Celsius, la température du moule doit être coordonnée avec la température d'extrusion pour garantir un écoulement uniforme de la matière fondue.
2.1 Basse température (<220°C)
Les basses températures réduisent la fluidité de la matière fondue, entraînant des défauts tels que des ondulations d'eau à la surface des bulles. Lorsque la matière fondue ne se détend pas complètement à la sortie du moule, une vague d'eau est générée, formant une onde périodique. De plus, les basses températures augmentent la fragilité des bulles, les rendant susceptibles de se rompre lors de la traction.
2.2 High Die Temperature (>230 degrés)
Bien que les températures élevées améliorent la fluidité de la matière fondue, elles peuvent également perturber la stabilité des bulles. La température du moule est trop élevée, cela réduira la viscosité de la fonte, provoquant des bulles dans le processus d'expansion, entraînant une épaisseur inégale du film. Les températures élevées peuvent également accélérer la dégradation oxydative du polypropylène, produisant des odeurs et une décoloration.
2.3 Écart de matrice et uniformité de la température
Le jeu de la matrice annulaire doit être contrôlé entre 0,8 mm et 1,2 mm et le bord de la matrice doit être uniformément espacé. L'écart inégal entraînera une différence d'écoulement de matière fondue dans le processus d'extrusion, ce qui entraînera des écarts d'épaisseur du film. Dans le même temps, un système automatique de mesure et de contrôle de la température basé sur un thermocouple doit être utilisé pour contrôler la température du moule avec précision afin d'éviter une surchauffe ou un refroidissement excessif local.

La température de refroidissement est le paramètre principal qui détermine la cristallinité et la transparence du film gonflant en polypropylène. Le polypropylène est un polymère semi-cristallin. La cristallinité du PP influence directement ses propriétés physiques (par exemple, la résistance à la traction et l'allongement à la rupture) et ses propriétés optiques (par exemple, la transparence et la brillance).
3.1 Refroidissement par eau (15-25 degrés)
Water cooling is the circulation of cooling water around bubbles, which can significantly reduce the crystallinity of the film and improve transparency. When the cooling water temperature is controlled between 15 and 22°C, the film can be more than 90% transparent, with a smooth, blemish-free surface. If the water temperature is too high (>30 degrés) et le film n'est pas suffisamment refroidi, la cristallisation augmentera et la transparence sera rapidement réduite. A l’inverse, si la température de l’eau est trop basse (<15°C), the film becomes viscous and exhibits poor opening properties, although transparency is further enhanced.
3.2 Restrictions sur le refroidissement par air
Le refroidissement par air consiste à utiliser des anneaux d'air pour refroidir les bulles. L'équipement est simple et nécessite moins d'espace, mais il est difficile de contrôler avec précision la vitesse de refroidissement. Le polypropylène, avec sa cristallinité élevée et sa faible résistance à la fusion, est sujet à l'oscillation des bulles et à une épaisseur inégale lors de l'utilisation de l'air pour le refroidissement, et la transparence du film est généralement inférieure à celle du refroidissement par eau. Par conséquent, l’application du refroidissement par air dans la production de ventilateurs en polypropylène est moindre et l’application dans la production de ventilateurs en polypropylène est plus répandue.
3.3 Débit et uniformité de l’eau de refroidissement
Le débit de l'eau de refroidissement doit être adapté à la température de l'eau. Augmenter le débit de 15 à 25 degrés peut améliorer le refroidissement, mais trop peut affecter les bulles et provoquer des rides. Des résultats de débit insuffisants conduisent à un refroidissement inadéquat et à une transparence réduite du film. De plus, les anneaux d'eau de refroidissement doivent être maintenus horizontaux pour éviter un débit d'eau irrégulier et des écarts d'épaisseur de film qui en résultent.

Le taux d'éclatement, c'est-à-dire le rapport entre le diamètre des bulles et le diamètre du moule, affecte directement la résistance à la traction transversale et l'uniformité de l'épaisseur du film. Le contrôle de la température doit être optimisé de concert avec le taux d'explosion pour atteindre l'équilibre optimal des propriétés mécaniques des films.
4.1-Limites du taux d'explosion à basses températures
Lorsque la température d'extrusion ou la température du moule est basse, la matière fondue du PP est moins fluide et nécessite un taux d'éclatement plus faible (généralement inférieur à 2,0) pour empêcher l'éclatement des bulles. Dans ces conditions, la résistance à la traction transversale du film est plus faible, mais la résistance à la traction longitudinale est plus élevée en raison de l'influence de la traction.
4.2 Optimisation du taux de sablage à haute température
High temperature enhances the fluidity of the melt, expanding the explosion ratio to 2.0-2.5. This greatly improves the film's transverse tensile strength and thickness uniformity film. However, a high bloating ratio (>2.5) peut faire vaciller les bulles, voire même les faire éclater.
4.3 Ajustement dynamique de la température et du taux d'explosion
En pratique, la température et les taux de gonflement doivent être ajustés dynamiquement en fonction des caractéristiques de la matière première (par exemple, indice de fusion) et des exigences du produit (par exemple, épaisseur du film et résistance à la traction). Par exemple, la production de films à haute -transparence peut nécessiter des températures d'extrusion plus basses (200 à 220 degrés) et un rapport d'explosion-plus petit (1,8-2,0), tandis que les films à haute résistance nécessitent des températures d'extrusion plus élevées (220 à 240 degrés) et un taux d'éclatement plus élevé (2,0 à 2,5 degrés C).

Outre la transparence et les propriétés mécaniques, le contrôle de la température joue un rôle important dans le retrait thermique, la résistance chimique et la stabilité au traitement des films soufflés en polypropylène.
5.1 Retrait thermique
Le retrait thermique des films de polypropylène est étroitement lié à la cristallinité. Une température de refroidissement plus basse, plus la cristallinité du film est faible et plus le retrait thermique est élevé. Par exemple, les films refroidis à 15 degrés ont présenté un retrait thermique longitudinal de 1,5 % et un retrait thermique transversal de 1,8 %, tandis que les films refroidis à 25 degrés présentent un retrait thermique inférieur à 1,0 %.
5.2 Résistance chimique
Une température d'extrusion et de refroidissement élevée peut améliorer la résistance chimique du film. Des températures plus élevées encouragent les chaînes moléculaires du polypropylène à s'aligner plus étroitement et à obtenir une cristallinité plus élevée, augmentant ainsi leur résistance aux acides, aux alcalis et aux sels. Par exemple, les films produits à 220-240 degrés peuvent perdre moins de 5 % de leur résistance à la traction après 24 heures de trempage avec une solution d'acide chlorhydrique à 5 %, tandis que les films produits à 180-200 degrés peuvent perdre plus de 10 % de leur résistance à la traction.
5.3 Stabilité du processus
Le contrôle de la température affecte également la stabilité du traitement du film. De grandes fluctuations de la température d'extrusion ou de la température de la filière peuvent entraîner des défauts tels qu'une épaisseur inégale et des plis, compliquant les processus ultérieurs tels que l'impression et le laminage. Par conséquent, les souffleurs modernes en polypropylène adoptent souvent un système de contrôle automatique informatisé et un contrôle de mesure de température basé sur un thermocouple-pour garantir la stabilité de la production.
6. Conclusion :
Le contrôle de la température est une étape clé dans la production de films soufflés en PP, qui affecte directement la transparence, les propriétés mécaniques, le retrait thermique et la stabilité de traitement du film. En optimisant la température d'extrusion, la température du moule, la température de refroidissement et le taux de soufflage, les propriétés des films peuvent être régulées avec précision. Par exemple, des films de moulage par soufflage PP hautes performances avec une transparence supérieure ou égale à une transparence supérieure ou égale à 90 % de résistance supérieure ou égale à 45 MPa, un retrait thermique inférieur ou égal à 1,5 inférieur ou égal à 1,5 % peuvent être produits en utilisant une température d'extrusion de 200 à 220 degrés, des températures de moule de 220 à 230 degrés, des températures d'eau de refroidissement de 15 à 22 degrés et des températures de soufflage. taux de moulage de 2,0 à 2,5 degrés C. Avec le développement de la science des matériaux et de la technologie de transformation, le contrôle de la température deviendra de plus en plus intelligent et précis, offrant un soutien solide au film soufflant en polypropylène destiné à être largement utilisé dans les emballages alimentaires, les emballages pharmaceutiques, les films agricoles et d'autres domaines.