Étirement biaxial du film
La production defilms étirés biaxialementimplique généralement deux méthodes : l’étirement du film plat et la méthode des doubles ou triples bulles. Le processus général d'étirage de film plat consiste à extruder un polymère à partir d'une machine, à le chauffer jusqu'à ce qu'il fonde, puis à laisser le matériau fondu s'écouler hors de la filière pour former une feuille épaisse. Cette feuille est immédiatement trempée pour la solidifier. Dans une plage de température et de vitesse spécifiée (température élastique et vitesse d'étirement élevées), le matériau est ensuite étiré dans les directions longitudinale et transversale selon un certain rapport. Cet étirement favorise l'arrangement ordonné des chaînes ou des cristaux de polymère dans la direction du plan. La structure étirée est ensuite fixée dans un état tendu ou détendu (thermoformage). Par la suite, le matériau subit des traitements de refroidissement et de recuit pour produirefilms étirés biaxialement. La méthode du film plat peut en outre être classée en étirement synchrone ou étirement asynchrone.
Étirement synchrone"fait référence au processus d'orientation et d'étirement simultanés du film dans les directions longitudinale et transversale sur la même machine d'étirage. Au cours de ce processus d'étirement, la vitesse de cristallisation rapide et le degré élevé de cristallinité contribuent à une amélioration significative de la transparence du film. Cette méthode permet de produire des films ultra-fins. L'expérience pratique en production confirme que si l'orientation dans les directions longitudinale et transversale peut être équilibrée, les propriétés mécaniques du film sont relativement uniformes. Lorsque l'orientation dans les deux directions est égale, le film présente des propriétés isotropes, tandis que si l'orientation dans une direction est supérieure à l'autre, les propriétés du film deviennent anisotropes.
L'étirement asynchrone implique deux processus : l'orientation dans le sens machine (MDO) et l'orientation dans le sens transversal (TDO). L'un des exemples les plus typiques est le BOPP (Polypropylène Biaxialement Orienté), où le film est d'abord étiré dans le sens machine puis dans le sens transversal. Cette méthode est relativement simple à mettre en œuvre et les propriétés du produit sont facilement contrôlables. Les traitements de chauffage et de refroidissement nécessaires peuvent être effectués sur la même machine d'étirement après l'étirement.
Cependant, le traitement thermique lors de l'étirement transversal peut endommager l'orientation longitudinale des molécules de polymère. Cela rend difficile la production de films présentant des propriétés mécaniques nettement plus élevées dans le sens longitudinal que dans le sens transversal, ou de films présentant un retrait thermique longitudinal nul.
Le processus d'étirement biaxial permet aux polymères de former de petits cristaux et de développer des sphérulites dans le sens de l'étirement, améliorant ainsi la ténacité du film. Ce processus améliore considérablement la résistance à la traction, la brillance, la dureté, les propriétés barrières et d'autres caractéristiques de performance du film.
1.BOPP
Ce qui signifie Biaxialement OrientéFilm polypropylène, possède plusieurs avantages, notamment la légèreté, la non-toxicité, l'inodorité, la résistance à l'humidité, une résistance mécanique élevée, une bonne stabilité dimensionnelle et d'excellentes propriétés d'impression. Il est largement utilisé dans l’emballage de produits alimentaires, de produits de soins personnels, de cigarettes, de thé, de jus de fruits, de textiles, etc.
Le processus de production général du BOPP implique la préparation des matières premières, la fusion et l'extrusion, la filtration, l'étirement longitudinal, l'étirement transversal, le traitement corona, l'enroulement, le recuit et le découpage en produits finis. En utilisant un étirement biaxial étape par étape, des films BOPP d'une épaisseur allant de 10 à 60 micromètres peuvent être produits.
Les films BOPP présentent une transparence élevée, une bonne brillance, une excellente résistance à l'eau, une rigidité élevée et une bonne résistance à la chaleur. Ils conviennent à diverses applications, bien qu'ils puissent subir un léger retrait lors du thermoscellage, ce qui peut être avantageux dans des applications telles que les films thermorétractables pour emballage de cigarettes.
De plus, les films BOPP offrent des effets d'impression exceptionnels, avec des propriétés physiques représentatives, notamment un faible voile (moins de 1,5 %), une brillance supérieure à 85 %, une résistance à la traction (longitudinale/transversale) supérieure à 120/20 MPa, un allongement à la rupture (<180 %/ 65%), et un module élastique allant de 1700 à 2500 MPa. La température de fragilité est de -50°C.
Bien que le BOPP constitue une barrière efficace contre l’humidité, ses propriétés de barrière contre l’oxygène sont relativement médiocres. Plusieurs méthodes industrielles, telles que la métallisation de l’aluminium et le dépôt d’oxyde d’aluminium, sont utilisées pour améliorer ses performances de barrière à l’oxygène.
2. CRÉER
Orienté biaxialementFilm polyamide, est connu pour sa haute résistance, son excellent brillant, son faible voile, sa ténacité exceptionnelle et sa résistance à la perforation. Il présente des propriétés de barrière aux gaz modérées et une excellente rétention des arômes. Les films BOPA trouvent de nombreuses applications dans l'emballage de produits agroalimentaires, de produits pharmaceutiques, de produits chimiques, de produits électroniques et de produits essentiels du quotidien. Ils sont particulièrement adaptés aux emballages surgelés, aux emballages sous vide et aux emballages de cuisson, offrant des capacités supérieures de fraîcheur et de préservation des arômes par rapport au BOPP.
La production de films BOPA peut être réalisée soit par la méthode du film tubulaire, soit par la méthode du film plat. La méthode du film tubulaire implique le soufflage de doubles bulles et, dans la méthode du film, un étirement synchrone et un étirement asynchrone peuvent être utilisés.
Différents processus entraînent des variations dans les propriétés physiques des films de nylon produits :
Les propriétés physiques des films de nylon produits par différents procédés sont les suivantes
| Type de film | Résistance à la traction MD/TD (N/mm2) | Module élastique MD/TD (N/mm2) | Retrait MD/TD (%) | Rapport d'étirement MD/TD |
| Casting de films | 70~110 | 600/850 | <3 | - |
| Film soufflé (non étiré) | 95/90 | 1600/1600 | 5/1,0 | - |
| Double bulle | 220/190 | 2500/2300 | 1,5/1,0 | 2,7/12,5 |
| Deux étapes | 250/260 | 3500/3000 | 1,4/0,8 | 3.0/3.3 |
| Synchrone (mécanique) | 250/270 | 3600/3500 | 1,0/0,8 | 3,3/3,3 |
| Synchrone (moteur linéaire) | 350/350 | 3700/3700 | 0/0.0 | 3,0-3,5/3,0-3,5 |
Comparaison des performances entre le film de nylon à orientation biaxiale (BOPA), le polypropylène à orientation biaxiale (BOPP) et le polyester à orientation biaxiale (BOPET) :
Comparaison des performances de différents films
| Propriété | CRÉER | BOP | BOPET |
| Résistance à la traction (MPa) | 196~245 | 127~294 | 157~245 |
| Module élastique (MPa) | 1372~2150 | 1960 ~ 2940 | 3920 ~ 4900 |
| Résistance à la déchirure (KN/m) | 7,86 ~ 10,8 | 1,54 ~ 5,79 | 3,86 ~ 7,72 |
| Résistance aux chocs (kJ/m) | 96,5 | 14.9 | 96,5 |
| Brume (%) | 0,078 | 0,039 ~ 0,078 | 0,039 ~ 0,195 |
| Retrait thermique à 100°C (10μm) (%) | 2 | 0-8 | - |
| Température de fonctionnement (°C) | 60 ~ 130 | -50~130 | -70~150 |
| Perméabilité à la vapeur d'eau à 40 °C 90 % HR [0,1 g mm/(d·m3)] | 40 | 1,5 | 5.5 |
| Perméabilité à l'oxygène à 28°C 0,1% MPa [0,1·mm/(d·m)] | 6 | 240 | 9 |
Le BOPA aux propriétés barrières modérées peut être amélioré en termes de résistance à l’oxygène grâce au revêtement PVDC (Polychlorure de Vinylidène). Cependant, pour des raisons environnementales, ces matériaux barrières ont été remplacés par des films alternatifs.
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