Guide pour l'optimisation des matériaux et des paramètres de processus pour le film soufflé

I. Comparaison des caractéristiques des films soufflés de trois matériaux biodégradables

Matériau	Résistance à la fusion	Stabilité thermique	Difficulté
PLA	Faible	Médiocre (facilement hydrolysé et dégradé thermiquement)	La bulle de la membrane est sujette à des secousses, présente un retrait latéral important et la membrane est fragile.
PBAT	moyen	meilleur	Très adhésifs, ils ont tendance à coller et sont difficiles à enrouler.
PBS	Faible/moyen	moyen	Cristallisation rapide, film blanchâtre et opaque, ténacité insuffisante

Défis communs : la résistance à la fusion est généralement inférieure à celle du PE traditionnel, il est sensible à la température, à l'humidité et au cisaillement, et la fenêtre de traitement est étroite.

II. Film soufflé en PLA : Contrôle de la température et de l'humidité, la stabilité est primordiale

Le PLA est un matériau fragile et biodégradable typique. Les problèmes les plus courants lors de l'extrusion de films soufflés sont la vibration des bulles et la fragilité du film.

1. Prétraitement des matières premières : Le séchage est la première étape
   Le PLA est très hygroscopique. Une teneur en humidité supérieure à 250 ppm entraîne une dégradation hydrolytique, une forte baisse du poids moléculaire et l'apparition de nombreux points cristallins, de bulles, voire une rupture du film lors de l'extrusion du film soufflé.

Conditions de séchage : Séchage à l'air chaud à 70-80℃ pendant 4-6 heures, point de rosée ≤ -40℃, assurant une teneur en humidité <200 ppm.

Remarque : à utiliser dans l'heure qui suit le séchage ou à placer dans une armoire déshumidifiante.

2. Réglage de la température d'extrusion : Mieux vaut une température plus basse qu'une température plus élevée
   Le PLA a une température de fusion de 170-190℃, mais un seuil de dégradation thermique faible. Chauffage par paliers recommandé :

• Section d'alimentation : 150-160℃ (pour éviter les ponts)
• Section de compression : 170-180℃
• Section de comptage : 175-185℃
• Tête de filière : 170-180℃ (une température excessive de la tête de filière entraînera une fracture de la matière fondue).
• Points clés : La différence de température entre l'extrémité du canon et la tête de filière ne doit pas dépasser 10℃, et la température de fusion ne doit pas dépasser 200℃, sinon le PLA jaunit et se dégrade rapidement.

3. Procédé de film soufflé : Faible taux de gonflement + grand taux d'étirement

• Rapport de gonflement : 1,5-2,5 (le PE est généralement de 2,5-4). Un rapport trop élevé entraînera une augmentation des vibrations de la bulle.
• Rapport d'étirage : 3-6 (légèrement supérieur à celui du PE). L'étirement longitudinal améliore la ténacité du film, mais le retrait latéral doit être équilibré.
• Hauteur de la ligne de gel : Contrôlée entre 80 et 150 mm. Une ligne trop basse entraîne un refroidissement trop rapide et une cristallisation insuffisante des bulles ; une ligne trop haute entraîne une déformation des bulles.
• Anneau d'air : Utilisez un anneau d'air réglable à double sortie. La sortie d'air supérieure stabilise la bulle de film et la sortie d'air inférieure la refroidit. Le volume d'air doit être faible plutôt qu'important.

4. Problèmes courants et solutions

Questions	Raisons possibles	Solution
La bulle de membrane était fortement secouée.	Résistance à la fusion insuffisante	Ajouter un allongeur de chaîne 0,5-1% (tel que ADR) ; réduire la température de la matrice de 5°C.
Le film est fragile et se déchire facilement.	Sur-orientation ou dégradation	Réduire le rapport de traction ; vérifier si le taux d'humidité est excessif.
Points de cristal/taches noires	Dégradation ou impuretés	Nettoyer la vis ; réduire le temps de séjour ; remplacer le filtre.

III. Film soufflé PBAT : Anti-blocage et contrôle de l'adhésion

Le PBAT a une bonne ténacité et une bonne flexibilité, mais l'adhérence de la surface et l'adhérence de l'enroulement sont deux problèmes majeurs.

1. Caractéristiques des paramètres du processus

Température : Section d'alimentation 130-140℃, section de compression 145-155℃, section de dosage 150-160℃, tête de filière 145-155℃. Le point de fusion du PBAT est d'environ 120-130℃, mais sa fluidité augmente considérablement avec l'augmentation de la température ; des températures trop élevées peuvent provoquer l'effondrement des bulles du film.

Vitesse de la vis : elle ne doit pas être trop rapide, 30 à 60 tours/minute sont recommandés. Un cisaillement élevé entraînera la rupture des chaînes moléculaires du PBAT, ce qui réduira la résistance de la matière fondue.

2. Méthodes de base pour résoudre le problème de l'adhésion

• Ajout d'agents anti-bloquants : L'ajout de 0,5-2% de silice ou de talc à la formulation forme des protubérances microscopiques à la surface du film, réduisant ainsi la zone de contact.
• Amélioration du refroidissement : Augmentez le débit d'air de l'anneau d'air et réduisez la température du rouleau de refroidissement (le cas échéant) à 20-30°C pour fixer rapidement la surface du film.
• Tension de torsion : Utiliser une commande de tension constante en boucle fermée, avec une valeur de tension 30-50% inférieure à PE, et couvrir la surface de l'arbre de réception avec un matériau antiadhésif (tel qu'un tissu en téflon).

3. Problèmes courants

• La bulle colle à la cage de stabilisation de la bulle : Réduire la température de la filière de 5°C, ou vaporiser un revêtement anti-adhérent sur la surface de la cage de stabilisation des bulles.
• Rétrécissement transversal important du film : Augmenter de manière appropriée le taux de gonflage à 2,0-2,5, tout en réduisant le taux d'étirage.

IV. Film soufflé PBS : Contrôle de la cristallisation, amélioration de la transparence et de la résistance

Le PBS cristallise rapidement, ce qui donne souvent des films soufflés blanchâtres, opaques et cassants.

1. Refroidissement rapide pour inhiber la cristallisation

Le PBS cristallise à environ 80-100℃. Un refroidissement rapide est nécessaire pendant la production du film soufflé pour inhiber la croissance des sphérulites : La buse de l'anneau d'air doit être aussi proche que possible de la filière (10-30 mm de l'ouverture de la filière).

Le débit d'air doit être maximal et plus la température de l'air est basse, mieux c'est (de l'air réfrigéré peut être utilisé).

La hauteur de la ligne de glaçage blanc doit être contrôlée entre 50 et 100 mm, plus elle est courte, mieux c'est.

2. Modification du mélange pour améliorer la ténacité

Les films de PBS pur sont fragiles et sont généralement mélangés à du PBAT (PBS/PBAT = 70/30 à 50/50) : Le mélange augmente la résistance à la fusion et améliore la stabilité des bulles.

Le film passe d'une rupture fragile à une rupture ductile et la transparence s'améliore.

3. Réglages de la température

Fenêtre de traitement du PBS : 180-200℃, légèrement plus large que le PLA : section d'alimentation 160-170℃, section de compression 175-185℃, section de dosage 180-190℃, tête de filière 175-185℃.

Note : Pour les arrêts prolongés, abaisser la température à moins de 150℃ pour éviter la dégradation.

V. Précautions générales pour la production de films soufflés à partir de matériaux biodégradables

Nettoyez soigneusement la vis et la tête de filière après chaque expérience. Les résidus de matières biodégradables se carboniseront fortement lors du chauffage suivant, formant des taches noires. Il est recommandé d'utiliser du PP ou du PE comme matériau de nettoyage et d'extruder jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de résidus.

Faites attention à l'humidité ambiante. Les matériaux biodégradables (en particulier le PLA) absorbent rapidement l'humidité dans les environnements dont le taux d'humidité est supérieur à 60%. Il est recommandé d'utiliser un atelier déshumidifié ou une trémie de séchage.

1. Recommandations relatives à la configuration de l'équipement :

• Rapport L/D de la vis ≥ 30, et équipé d'un élément de mélange pour améliorer l'uniformité de la plastification.
• Le canal d'écoulement de la tête de filière est poli miroir (Ra≤0,05μm) pour réduire la rétention de la matière fondue.
• La précision du contrôle de la température est de ±1℃, et il dispose d'une fonction de refroidissement rapide (comme le refroidissement interne de l'huile dans la tête de filière).

La production de films soufflés à partir de matériaux biodégradables tels que le PLA, le PBAT et le PBS représente un double défi pour la configuration de l'équipement et les capacités d'optimisation du processus. Un séchage minutieux, un contrôle précis de la température, un refroidissement rapide et une formulation adaptée - chaque étape détermine la qualité finale du film. La ligne pilote de film soufflé de notre société a fait l'objet de plusieurs optimisations spécifiques pour les matériaux biodégradables : une vis en acier dur combinée à une section de mélange, une filière miroir de type mandrin en spirale, un anneau d'air réglable à double sortie et un enroulement à tension constante en boucle fermée. Hartek fournit également une assistance pour le réglage du processus afin de vous aider à trouver rapidement la fenêtre de paramètres optimale pour votre matériau spécifique.

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