extrusion gonflage 2008-2009 -...
TRANSCRIPT
EXTRUSION GONFLAGE
1
Niveau : Baccalauréat Professionnel Plasturgie
Date : 2009
Durée : 3 heures
Condition : Classe entière
Salle : Salle de cours
Ressources : Ordinateur portable, Vidéoprojecteur et accès Internet
Pré-requis : Vidéo Médiaplast « Extrusion – Gonflage »
Evaluation : En fin de séquence
EXTRUSION GONFLAGE
2
SOMMAIRE
Introduction ....................................................................................................... 3
Principe .............................................................................................................. 3
Transformation des granulés en gaine ............................................................... 4
Tête filière .......................................................................................................... 5
Réglage des dimensions de la gaine ................................................................... 7
Refroidissement - Calibration ............................................................................. 8
Dispositif de tirage et réception ......................................................................... 9
Matériaux utilisés - Applications ...................................................................... 11
L’ère du multicouche ........................................................................................ 13
EXTRUSION GONFLAGE
3
Introduction
La technique d’extrusion gonflage s’applique à la production de films ou gaines
d’épaisseur inférieure à 0.25 mm. La réalisation de films ou feuilles d’épaisseurs supérieures
est possible comme le montre le tableau ci-dessous mais reste néanmoins rare.
Principe
Principe :
EXTRUSION GONFLAGE
Transformation des granulés en gaine
Voyons maintenant succinctement comment sont fabriqués les films plastiques.
Prenons comme exemple le polyéthylène, qui se présente à l'origine sous forme de granulés.
Ces derniers, chauffés à une température suffisante (200° pour le P
sous forme d'une pâte, elle
simultanément vers une filière, le plus généralement annulaire. On forme ainsi un tube qui,
après gonflage, devient une bulle cylindrique. La gaine, une fois refr
latéralement et enroulée ensuite en bobines par des rouleaux de tirage. L'épaisseur de la
gaine dépend de la vitesse de rotation de la vis d'extrusion et de celle des rouleaux de tirage.
Notons également qu'il existe d'autres technologi
notamment celle de la filière plate.
Quant aux films à base de polypropylène (PP) et de polychlorure de vinyle (PVC), ils
sont extrudés suivant des process spécifiques.
1. Introduction des granulés de
2. Vis d’extrusion
3. Système de chauffe
4. Filière
5. Pression d’air
6. Bulle cylindrique
7. Cylindres de guidage
8. Tirage
9. Guidage d’enroulement
10. Enrouleur de gaine
EXTRUSION GONFLAGE
granulés en gaine
Voyons maintenant succinctement comment sont fabriqués les films plastiques.
Prenons comme exemple le polyéthylène, qui se présente à l'origine sous forme de granulés.
Ces derniers, chauffés à une température suffisante (200° pour le P
sous forme d'une pâte, elle-même malaxée dans une vis d'extrusion et poussée
simultanément vers une filière, le plus généralement annulaire. On forme ainsi un tube qui,
après gonflage, devient une bulle cylindrique. La gaine, une fois refr
latéralement et enroulée ensuite en bobines par des rouleaux de tirage. L'épaisseur de la
gaine dépend de la vitesse de rotation de la vis d'extrusion et de celle des rouleaux de tirage.
Notons également qu'il existe d'autres technologies de fabrication des films et
notamment celle de la filière plate.
Quant aux films à base de polypropylène (PP) et de polychlorure de vinyle (PVC), ils
sont extrudés suivant des process spécifiques.
Introduction des granulés de polyéthylène
Vis d’extrusion
Système de chauffe
Pression d’air
Bulle cylindrique
Cylindres de guidage
Guidage d’enroulement
Enrouleur de gaine
4
Voyons maintenant succinctement comment sont fabriqués les films plastiques.
Prenons comme exemple le polyéthylène, qui se présente à l'origine sous forme de granulés.
Ces derniers, chauffés à une température suffisante (200° pour le PE) sont ramollis
même malaxée dans une vis d'extrusion et poussée
simultanément vers une filière, le plus généralement annulaire. On forme ainsi un tube qui,
après gonflage, devient une bulle cylindrique. La gaine, une fois refroidie, est coupée
latéralement et enroulée ensuite en bobines par des rouleaux de tirage. L'épaisseur de la
gaine dépend de la vitesse de rotation de la vis d'extrusion et de celle des rouleaux de tirage.
es de fabrication des films et
Quant aux films à base de polypropylène (PP) et de polychlorure de vinyle (PVC), ils
EXTRUSION GONFLAGE
Tête filière
Il existe trois types de têtes actuellement
A. La filière à alimentation latérale
La matière arrive perpendiculairement à l’axe du mandrin et est répartit sur la
circonférence du poinçon. Différentes solutions techniques existent pour effectuer cette
répartition
B. Les têtes à alimentation axi
• Porte poinçon et ailettes
Le flux de matière arrive axialement et est transformé en flux annulaire par le
poinçon. Ce poinçon est maintenu par des ailettes, et l’air servant au gonflage de la gaine
arrive par l’une de ces ailettes. Ce système est
tubes.
EXTRUSION GONFLAGE
Il existe trois types de têtes actuellement :
La filière à alimentation latérale (de moins en moins utilisés)
La matière arrive perpendiculairement à l’axe du mandrin et est répartit sur la
circonférence du poinçon. Différentes solutions techniques existent pour effectuer cette
Les têtes à alimentation axiales
Porte poinçon et ailettes
Le flux de matière arrive axialement et est transformé en flux annulaire par le
poinçon. Ce poinçon est maintenu par des ailettes, et l’air servant au gonflage de la gaine
arrive par l’une de ces ailettes. Ce système est similaire à celui utilisé pour l’extrusion des
5
La matière arrive perpendiculairement à l’axe du mandrin et est répartit sur la
circonférence du poinçon. Différentes solutions techniques existent pour effectuer cette
Le flux de matière arrive axialement et est transformé en flux annulaire par le
poinçon. Ce poinçon est maintenu par des ailettes, et l’air servant au gonflage de la gaine
similaire à celui utilisé pour l’extrusion des
EXTRUSION GONFLAGE
• Tête à alimentation axiale par canaux rayonnants
Ces têtes sont également appelées tête à répartiteur
plus utilisées.
Le répartiteur est alimenté par un orifice central. Des canaux percé dans la masse du
poinçon débouchent dans des gorges hélicoïdales. La matière se trouvant dans ces gorges
est déviée dans le sens axial
(gorges) se trouvent ainsi superposées.
Comparatifs des différents systèmes
Il est à noter que de plus en plus de têtes à alimentation axiale et poinçon à
tout de même équipées d’un répartiteur hélicoïdal.
EXTRUSION GONFLAGE
Tête à alimentation axiale par canaux rayonnants :
Ces têtes sont également appelées tête à répartiteur hélicoïdale. Elles sont de plus en
Le répartiteur est alimenté par un orifice central. Des canaux percé dans la masse du
poinçon débouchent dans des gorges hélicoïdales. La matière se trouvant dans ces gorges
est déviée dans le sens axial et répartie sur la circonférence. Plusieurs veines de matières
(gorges) se trouvent ainsi superposées.
Comparatifs des différents systèmes :
Il est à noter que de plus en plus de têtes à alimentation axiale et poinçon à
tout de même équipées d’un répartiteur hélicoïdal.
6
hélicoïdale. Elles sont de plus en
Le répartiteur est alimenté par un orifice central. Des canaux percé dans la masse du
poinçon débouchent dans des gorges hélicoïdales. La matière se trouvant dans ces gorges
et répartie sur la circonférence. Plusieurs veines de matières
Il est à noter que de plus en plus de têtes à alimentation axiale et poinçon à ailettes sont
EXTRUSION GONFLAGE
C. Têtes à filière tournantes
Afin de régulariser le bobinage de la
gaine en évitant que les irrégularités
d’épaisseur ne se trouvent sur la même
génératrice de la bobine, l’ensemble tête
filière est bien souvent animé d’un
mouvement de rotation.
Réglage des dimensions de la gaine
Les dimensions de la gaine, épaisseur et largeur, sont données par le système de tirage
et par le gonflage.
a. Epaisseur
Si le gonflage influent un peu sur l’épaisseur, c’est la vitesse de tirage qui va déterminer
l’épaisseur du produit. A débit constant, plus la vitesse de tirage sera élevée, plus l’épaisseur
sera faible.
On définit le taux de tirage, rapport entre la vitesse de tirage
en sortie de filière
b. Largeur
La largeur de la gaine va être donnée par le gonflage, on définit pour celui
l’on appelle le taux de gonflage.
Circonférence gaine
TG =
Circonférence filière
Pour une bonne qualité d’extrusion, le taux de gonflage doit être compris entre 1,5 et 3,5
max.
EXTRUSION GONFLAGE
Têtes à filière tournantes :
Afin de régulariser le bobinage de la
gaine en évitant que les irrégularités
d’épaisseur ne se trouvent sur la même
bobine, l’ensemble tête-
filière est bien souvent animé d’un
Réglage des dimensions de la gaine
Les dimensions de la gaine, épaisseur et largeur, sont données par le système de tirage
influent un peu sur l’épaisseur, c’est la vitesse de tirage qui va déterminer
l’épaisseur du produit. A débit constant, plus la vitesse de tirage sera élevée, plus l’épaisseur
On définit le taux de tirage, rapport entre la vitesse de tirage et la vitesse de la matière
La largeur de la gaine va être donnée par le gonflage, on définit pour celui
l’on appelle le taux de gonflage.
Circonférence gaine π x Ø gaine
=
Circonférence filière π x Ø filière
Pour une bonne qualité d’extrusion, le taux de gonflage doit être compris entre 1,5 et 3,5
7
Les dimensions de la gaine, épaisseur et largeur, sont données par le système de tirage
influent un peu sur l’épaisseur, c’est la vitesse de tirage qui va déterminer
l’épaisseur du produit. A débit constant, plus la vitesse de tirage sera élevée, plus l’épaisseur
et la vitesse de la matière
La largeur de la gaine va être donnée par le gonflage, on définit pour celui-ci une valeur que
Pour une bonne qualité d’extrusion, le taux de gonflage doit être compris entre 1,5 et 3,5
EXTRUSION GONFLAGE
Refroidissement - Calibration
On refroidit la matière fondue à l’aide de différents dispositifs. Le refroidissement
uniforme et rapide dans la zone de formation de la gaine est un facteur de stabilisation.
Ce refroidissement peut-être soit intérieur, soit extérieur, de plus ce refroid
évite le collage des faces internes de la gaine lors de sont pincement «
a. Anneau de refroidissement à air
b. Refroidissement externe par eau
EXTRUSION GONFLAGE
Calibration
On refroidit la matière fondue à l’aide de différents dispositifs. Le refroidissement
uniforme et rapide dans la zone de formation de la gaine est un facteur de stabilisation.
être soit intérieur, soit extérieur, de plus ce refroid
évite le collage des faces internes de la gaine lors de sont pincement « blocking
Anneau de refroidissement à air :
Refroidissement externe par eau :
8
On refroidit la matière fondue à l’aide de différents dispositifs. Le refroidissement
uniforme et rapide dans la zone de formation de la gaine est un facteur de stabilisation.
être soit intérieur, soit extérieur, de plus ce refroidissement
blocking ».
EXTRUSION GONFLAGE
c. Refroidissement interne par air et par eau
d. Calibration
L’épaisseur est bien souvent mesurée en continu par des systèmes de rayonnement
tandis que le calibrage du diamètre est réalisé grâce à des anneaux circulaires constitués de
petits rouleaux. Ce dispositif est appelé «
maintenir le ballon dans l’axe du tirage.
Dispositif de tirage et
Pouvant être regroupés, ces deux dispositifs sont à l’heure actuelle bien souvent séparés.
a. Système de tirage
Le dispositif de tirage à une gra
rendement de la chaîne de fabrication. Il est composé de cylindres «
qui pincent la gaine et réalise l’étanchéité. Il est composé également de «
pour rôle l’aplatissement de la gaine et de «
réalisation de soufflets.
De plus les systèmes de tirage sont équipés de rouleaux d’équilibrage de tension,
l’aplatissement de la gaine doit être fait sans plis ce qui pose qu
EXTRUSION GONFLAGE
Refroidissement interne par air et par eau :
L’épaisseur est bien souvent mesurée en continu par des systèmes de rayonnement
tandis que le calibrage du diamètre est réalisé grâce à des anneaux circulaires constitués de
petits rouleaux. Ce dispositif est appelé « corbeille de calibrage » et sert également à
maintenir le ballon dans l’axe du tirage.
Dispositif de tirage et réception
Pouvant être regroupés, ces deux dispositifs sont à l’heure actuelle bien souvent séparés.
Le dispositif de tirage à une grande influence sur la qualité de la gaine et sur le
rendement de la chaîne de fabrication. Il est composé de cylindres « pinceurs
qui pincent la gaine et réalise l’étanchéité. Il est composé également de «
atissement de la gaine et de « jeanettes » (panneaux latéraux) qui servent à la
De plus les systèmes de tirage sont équipés de rouleaux d’équilibrage de tension,
l’aplatissement de la gaine doit être fait sans plis ce qui pose quelques problèmes.
9
L’épaisseur est bien souvent mesurée en continu par des systèmes de rayonnement
tandis que le calibrage du diamètre est réalisé grâce à des anneaux circulaires constitués de
» et sert également à
Pouvant être regroupés, ces deux dispositifs sont à l’heure actuelle bien souvent séparés.
nde influence sur la qualité de la gaine et sur le
pinceurs » et « tireurs »
qui pincent la gaine et réalise l’étanchéité. Il est composé également de « foulards » qui ont
» (panneaux latéraux) qui servent à la
De plus les systèmes de tirage sont équipés de rouleaux d’équilibrage de tension,
elques problèmes.
EXTRUSION GONFLAGE
Les foulards, inclinés de 15 à 20°, sont constitués de petits rouleaux ou de lattes de
bois qui présente un facteur de frottement très faible.
La vitesse de tirage doit être naturellement constante et pouvoir être ajustée précisément.
1. Cylindres tireurs
2. Moteur de tirage
3. Auvent
4. Sabot
De très gros progrès ont étés fait sur le système de tirage. Il existe même des systèmes qui
tournent. Ceci à pour but de repartir les défauts d’épaisseur sur toute la largeur de la
bobine.
b. Systèmes de réception et d’enroulement
Ici aussi les progrès ont été énormes ces dernières années. L’accent a été mis sur le
bobinage qui doit être à présent parfait de manières à améliorer les reprises tel que
impression, sacherie…
L’enroulement doit être effectué avec une tension constante et donc, les dispositifs sont
équipés de rouleaux d’équilibrage de tension.
Le changement de bobine est de plus en plus souvent effectué en semi
aucune intervention de l’opérateur. Les enrouleur
bobiner des films.
Des impératifs, notamment dus au refroidissement de la gaine, conduisent à des distances
minimales entre la filière, le tirage et le bobinage. Plus le parcours de la gaine est grand
avant l’enroulement, plus les risques de blocking sont faibles.
EXTRUSION GONFLAGE
Les foulards, inclinés de 15 à 20°, sont constitués de petits rouleaux ou de lattes de
bois qui présente un facteur de frottement très faible.
La vitesse de tirage doit être naturellement constante et pouvoir être ajustée précisément.
Cylindres tireurs
Moteur de tirage
Auvent
Sabot
De très gros progrès ont étés fait sur le système de tirage. Il existe même des systèmes qui
tournent. Ceci à pour but de repartir les défauts d’épaisseur sur toute la largeur de la
Systèmes de réception et d’enroulement
Ici aussi les progrès ont été énormes ces dernières années. L’accent a été mis sur le
bobinage qui doit être à présent parfait de manières à améliorer les reprises tel que
it être effectué avec une tension constante et donc, les dispositifs sont
équipés de rouleaux d’équilibrage de tension.
Le changement de bobine est de plus en plus souvent effectué en semi-automatique, sans
aucune intervention de l’opérateur. Les enrouleurs sont souvent doubles ce qui permet de
Des impératifs, notamment dus au refroidissement de la gaine, conduisent à des distances
minimales entre la filière, le tirage et le bobinage. Plus le parcours de la gaine est grand
ement, plus les risques de blocking sont faibles.
10
Les foulards, inclinés de 15 à 20°, sont constitués de petits rouleaux ou de lattes de
La vitesse de tirage doit être naturellement constante et pouvoir être ajustée précisément.
De très gros progrès ont étés fait sur le système de tirage. Il existe même des systèmes qui
tournent. Ceci à pour but de repartir les défauts d’épaisseur sur toute la largeur de la
Ici aussi les progrès ont été énormes ces dernières années. L’accent a été mis sur le
bobinage qui doit être à présent parfait de manières à améliorer les reprises tel que :
it être effectué avec une tension constante et donc, les dispositifs sont
automatique, sans
s sont souvent doubles ce qui permet de
Des impératifs, notamment dus au refroidissement de la gaine, conduisent à des distances
minimales entre la filière, le tirage et le bobinage. Plus le parcours de la gaine est grand
EXTRUSION GONFLAGE
Matériaux utilisés - Applications
a. Matériaux utilisés
Les matériaux utilisés sont surtout des polyoléfines (PE, PP). On peut également
transformer des polyamides ou du PVC ou bien encore du polyester.
Des matériaux contenant des EVA (caoutchouc) sont également largement utilisés pour leurs
propriétés élastiques.
A l’heure actuelle les produits d’extrusion gonflage sont bien souvent fabriqués à l’aide de
mélanges de plusieurs polymères. De véritables fo
naturellement très protégées…
b. Applications
EXTRUSION GONFLAGE
Applications
Les matériaux utilisés sont surtout des polyoléfines (PE, PP). On peut également
transformer des polyamides ou du PVC ou bien encore du polyester.
Des matériaux contenant des EVA (caoutchouc) sont également largement utilisés pour leurs
A l’heure actuelle les produits d’extrusion gonflage sont bien souvent fabriqués à l’aide de
mélanges de plusieurs polymères. De véritables formulations sont donc employées et
naturellement très protégées…
11
Les matériaux utilisés sont surtout des polyoléfines (PE, PP). On peut également
Des matériaux contenant des EVA (caoutchouc) sont également largement utilisés pour leurs
A l’heure actuelle les produits d’extrusion gonflage sont bien souvent fabriqués à l’aide de
rmulations sont donc employées et
EXTRUSION
c. Films et gaines imprimés
De plus en plus, les films ou gaines sont imprimés. Essentiellement fabriqués en PE (hd
ou bd), ces produits nécessitent un traitement spécial pour l’impression (accrochage de
l’encre).
Ce traitement consiste à bombarder électroniquement la surface du film entre deux
électrodes afin d’oxyder cette surface «
l’encre.
Le dispositif de traitement comporte deux électrodes. L’électrode lame est reliée à un
générateur HF et l’électrode cylindre est reliée à la masse.
Ce traitement qui est fait en ligne est chiffrable et contrôlé. Un
n’assure pas la tenue des encres et un traitement trop fort peut amener un blocking.
EXTRUSION GONFLAGE
Films et gaines imprimés
De plus en plus, les films ou gaines sont imprimés. Essentiellement fabriqués en PE (hd
produits nécessitent un traitement spécial pour l’impression (accrochage de
Ce traitement consiste à bombarder électroniquement la surface du film entre deux
électrodes afin d’oxyder cette surface « effet corona » et donc de permettre l’accrocha
Le dispositif de traitement comporte deux électrodes. L’électrode lame est reliée à un
générateur HF et l’électrode cylindre est reliée à la masse.
Ce traitement qui est fait en ligne est chiffrable et contrôlé. Un traitement trop faible
n’assure pas la tenue des encres et un traitement trop fort peut amener un blocking.
12
De plus en plus, les films ou gaines sont imprimés. Essentiellement fabriqués en PE (hd
produits nécessitent un traitement spécial pour l’impression (accrochage de
Ce traitement consiste à bombarder électroniquement la surface du film entre deux
» et donc de permettre l’accrochage de
Le dispositif de traitement comporte deux électrodes. L’électrode lame est reliée à un
traitement trop faible
n’assure pas la tenue des encres et un traitement trop fort peut amener un blocking.
EXTRUSION
L’ère du multicouche
Pour répondre au besoin des clients, notamment dans le domaine de l'emballage
alimentaire, une nouvelle technique
moindre coût, de conférer des propriétés nouvelles au film plastique.
Grâce à plusieurs vis d'extrusion qui alimentent une filière annulaire, la co
associe plusieurs couches de polymères entre
colorants, agents glissants, produits " barrière ", bref tout ce dont peut rêver un client.
Aujourd'hui, il est possible de co
qualités propres. Résistance ac
la soudure ou du scellage, propriétés barrières, le film multicouches apporte de nouvelles
performances.
Processus de co
EXTRUSION GONFLAGE
L’ère du multicouche
Pour répondre au besoin des clients, notamment dans le domaine de l'emballage
alimentaire, une nouvelle technique s'est développée : la co-extrusion. Elle permet, au
moindre coût, de conférer des propriétés nouvelles au film plastique.
Grâce à plusieurs vis d'extrusion qui alimentent une filière annulaire, la co
associe plusieurs couches de polymères entre elles, ainsi que des additifs tels qu’anti
colorants, agents glissants, produits " barrière ", bref tout ce dont peut rêver un client.
Aujourd'hui, il est possible de co-extruder jusqu'à neuf couches, chacune ayant ses
qualités propres. Résistance accrue, amélioration de l'aspect, tenue au froid, amélioration de
la soudure ou du scellage, propriétés barrières, le film multicouches apporte de nouvelles
Processus de co-extrusion à 5 couches
13
Pour répondre au besoin des clients, notamment dans le domaine de l'emballage
extrusion. Elle permet, au
Grâce à plusieurs vis d'extrusion qui alimentent une filière annulaire, la co-extrusion
elles, ainsi que des additifs tels qu’anti-UV,
colorants, agents glissants, produits " barrière ", bref tout ce dont peut rêver un client.
extruder jusqu'à neuf couches, chacune ayant ses
crue, amélioration de l'aspect, tenue au froid, amélioration de
la soudure ou du scellage, propriétés barrières, le film multicouches apporte de nouvelles