Étirement biaxial du film

La production de films étirés bi-axiaux fait généralement appel à deux méthodes : l'étirage à plat et la méthode à double ou triple bulle. Le procédé général d'étirage à plat consiste à extruder un polymère depuis une machine, à le chauffer jusqu'à fusion, puis à laisser le matériau fondu s'écouler hors de la matrice pour former une feuille épaisse. Cette feuille est immédiatement trempée pour la solidifier. Dans une plage de température et de vitesse spécifiée (température élastique élevée et vitesse d'étirage), le matériau est ensuite étiré dans les directions longitudinale et transversale selon un rapport donné. Cet étirage favorise l'agencement ordonné des chaînes ou des cristaux de polymère dans le plan. La structure étirée est ensuite fixée dans un état tendu ou relâché (thermoformage). Le matériau subit ensuite des traitements de refroidissement et de recuit pour produire des films étirés bi-axiaux . La méthode d'étirage à plat peut être classée en étirage synchrone et étirage asynchrone.

L'étirage synchrone consiste à orienter et à étirer simultanément le film dans les directions longitudinale et transversale sur la même machine. Lors de ce processus d'étirage, la vitesse de cristallisation élevée et le degré élevé de cristallinité contribuent à une amélioration significative de la transparence du film. Cette méthode permet la production de films ultra-minces. L'expérience pratique en production confirme que si l'orientation longitudinale et transversale est 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'étirage asynchrone implique deux procédés : l'orientation dans le sens machine (MDO) et l'orientation dans le sens transversal (TDO). L'un des exemples les plus courants 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 aisément contrôlables. Les traitements de chauffage et de refroidissement nécessaires peuvent être effectués sur la même machine d'étirage après l'étirage.

Cependant, le traitement thermique lors de l'étirage transversal peut endommager l'orientation longitudinale des molécules de polymère. Il est donc difficile de produire des films présentant des propriétés mécaniques nettement supérieures dans le sens longitudinal que dans le sens transversal, ou des films présentant un retrait thermique longitudinal nul.

Le procédé d'étirage biaxial permet aux polymères de former de petits cristaux et de développer des sphérolites dans le sens de l'étirage, améliorant ainsi la ténacité du film. Ce procédé améliore considérablement la résistance à la traction, la brillance, la dureté, les propriétés barrières et d'autres caractéristiques de performance du film.

1.BOPP

Le film polypropylène bi-orienté (BIA) présente de nombreux avantages, notamment sa légèreté, sa non-toxicité, son inodore, sa résistance à l'humidité, sa résistance mécanique élevée, sa bonne stabilité dimensionnelle et ses excellentes propriétés d'impression. Il est largement utilisé dans l'emballage des aliments, des produits de soins personnels, des cigarettes, du thé, des jus de fruits, des textiles, etc.

Le processus général de production du BOPP comprend la préparation de la matière première, la fusion et l'extrusion, la filtration, l'étirage longitudinal et transversal, le traitement corona, l'enroulement, le recuit et le refendage. L'étirage biaxial progressif permet de produire des films de BOPP d'une épaisseur comprise entre 10 et 60 micromètres.

Les films BOPP présentent une grande transparence, 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 rétrécissement lors du thermoscellage, ce qui peut être avantageux pour 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 (inférieur à 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 d'élasticité compris entre 1 700 et 2 500 MPa. La température de fragilité est de -50 °C.

Bien que le BOPP constitue une barrière efficace contre l'humidité, ses propriétés de barrière à l'oxygène sont relativement faibles. 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.BOPA

Le film polyamide bi-orienté est reconnu pour sa haute résistance, son excellent brillant, son faible voile, sa robustesse 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 des produits agroalimentaires, pharmaceutiques, chimiques, électroniques et des produits de première nécessité. Ils sont particulièrement adaptés aux emballages congelés, sous vide et culinaires, offrant des capacités supérieures de conservation de la fraîcheur et des arômes par rapport au BOPP.

La production de films BOPA peut être réalisée par la méthode du film tubulaire ou par la méthode du film plat. La méthode du film tubulaire implique le soufflage à double bulle, tandis que la méthode du film permet l'étirage synchrone et asynchrone.

Différents procédés 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

Comparaison des performances entre le film de nylon biaxialement orienté (BOPA), le polypropylène biaxialement orienté (BOPP) et le polyester biaxialement orienté (BOPET) :

Comparaison des performances de différents films

Le BOPA, doté de propriétés barrières modérées, peut être renforcé en termes de résistance à l'oxygène grâce à un revêtement en PVDC (polychlorure de vinylidène). Cependant, pour des raisons environnementales, ces matériaux barrières ont été remplacés par des films alternatifs.

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