Matériaux et paramètres structurels de la vis et du fourreau de la machine à film soufflé

La vis d'une extrudeuse de film soufflé est le composant central du système d'extrusion, et sa structure affecte directement la qualité de plastification, la stabilité de l'extrusion et l'uniformité du film. Une vis d'extrudeuse de film soufflé typique utilise une conception monovis, divisée en trois zones fonctionnelles : la zone d'alimentation, la zone de compression et la zone d'homogénéisation. Ces trois zones travaillent ensemble pour réaliser le transport des solides, la plastification fondue et la sortie par égalisation de pression.

Zone d'alimentation : Située à l'avant de la vis, cette zone présente un canal de vis relativement profond. Sa fonction principale est de transporter de manière stable les granulés de plastique. Le pas de vis dans cette zone est relativement grand pour assurer une entrée de matière fluide et éviter le pontage ou le blocage.

Zone de compression : La profondeur du canal de la vis diminue progressivement, et les granulés de plastique fondent peu à peu par compression mécanique et chauffage externe. Cette zone est cruciale pour la transition de phase solide-liquide ; le rapport de compression doit être conçu pour correspondre aux propriétés du matériau (par exemple, LDPE, HDPE, PP), généralement entre 2,5:1 et 3,5:1.

Zone d'homogénéisation : Cette section présente la profondeur de canal de vis la plus faible et la plus constante, responsable de l'homogénéisation de la température et de la pression du fondant pour assurer une extrusion stable. Cette section présente une faible force de cisaillement, évitant la surchauffe et la dégradation, ce qui est crucial pour l'uniformité de l'épaisseur du film.

Les extrudeuses de films soufflés modernes haute performance utilisent généralement une conception de vis fendue (par exemple, de type BM ou Barr), ajoutant des nervures de vis dans la section de compression pour isoler physiquement le lit solide du lit fondu, améliorant ainsi l'efficacité de plastification et réduisant les fluctuations de température du produit fondu. Certaines machines sont également équipées d'éléments mélangeurs (par exemple, des pions ou des blocs barrières) pour améliorer l'uniformité du mélange du produit fondu, particulièrement adaptés à la co-extrusion multicouche ou à l'ajout de mélanges maîtres. De plus, pour accueillir les matériaux biodégradables (par exemple, le PBAT et le PLA), certaines vis utilisent la technologie de projection d'alliages à haute vitesse et des conceptions d'anneaux refroidis par eau, améliorant la résistance à l'usure et la précision du contrôle de la température.

Le rapport longueur/diamètre (L/D) de la vis est généralement compris entre 20:1 et 30:1. Un rapport L/D plus élevé permet une plastification plus complète et produit une surface de film plus lisse. Le matériau est généralement constitué d'un acier allié de haute dureté et résistant à la corrosion, usiné avec précision et traité en surface, offrant une durée de vie de 2 à 3 fois supérieure à celle des vis nitrurées conventionnelles.

Les matériaux utilisés pour la vis et le fourreau Les éléments d'une machine de soufflage de film sont principalement sélectionnés en fonction des matières premières traitées, de l'environnement d'exploitation et des exigences de durée de vie. Les matériaux courants peuvent être classés en trois types : acier allié de haute qualité, matériaux composites bimétalliques et alliages d'ingénierie spéciaux. Parmi ceux-ci, l'acier allié 38CrMoAlA est actuellement le choix le plus courant sur le marché.

1. Matériau principal : Acier allié 38CrMoAlA (acier nitruré)

C'est le matériau le plus couramment utilisé pour les vis et les cylindres de machines de thermoformage, particulièrement adapté au traitement des plastiques conventionnels tels que le PE, le PP, le LDPE, le HDPE et le LLDPE. Après traitement par nitruration, la dureté superficielle de ce matériau peut atteindre HV950–1050, avec une profondeur de couche nitrurée de 0,5–0,8 mm. Il combine une résistance élevée à l'usure, une résistance à la corrosion et une bonne ténacité, ce qui se traduit par une longue durée de vie et des coûts de maintenance réduits.

Avantages : Rentabilité élevée, traitement stable, adapté à la production de films généraux.

Applications typiques : Machines de film soufflé pour grands sacs, lignes de production de film d'emballage alimentaire.

2. Matériaux haute performance : structure composite bimétallique (SACM645, SKD61, etc.) Pour les matières premières hautement abrasives et corrosives (telles que celles contenant plus de 30% de carbonate de calcium, de fibre de verre, de PVC, de plastiques techniques ou de matériaux recyclés), les vis bimétalliques constituent le choix privilégié. Leur structure se compose d’une couche externe en alliage résistant à l’usure et d’une couche interne en matrice résistante, dont la liaison au niveau moléculaire est obtenue par calcination à haute température. Leur durée de vie peut atteindre 2 à 3 fois celle de l’acier nitruré ordinaire, et dans des cas extrêmes, jusqu’à 35 fois.

Alliages courants de couches : alliages à base de nickel, carbure de tungstène, acier inoxydable 9Cr18Mov

Matériaux de base : SACM645, SKD61, 8407-XW1 allemand et autres aciers trempés et revenus entièrement trempés

Avantages : Forte résistance à l'abrasion, adapté aux charges, matériaux recyclés, fluoroplastiques et autres matériaux difficiles à traiter

Coût : le prix initial est supérieur d'environ 40%, mais cette solution s'avère plus économique à long terme

3. Matériaux de traitement spécial : alliages d'ingénierie à haute dureté (utilisés pour les matériaux haut de gamme tels que le PEEK)

Lors du traitement de plastiques techniques haute performance tels que le PEEK (polyétheréthercétone), des matériaux présentant une résistance thermique, une résistance mécanique et une résistance au fluage extrêmement élevées sont requis. Des entreprises telles que Zhejiang Huaye ont développé des vis série HPT et des cylindres bimétalliques HK spécialement pour le PEEK, employant des processus de traitement thermique spéciaux pour répondre aux exigences de fonctionnement stable à long terme à des températures élevées de 160 à 230 °C.

Scénarios applicables : domaines médical, aérospatial, emballage électronique haut de gamme et autres domaines ayant des exigences extrêmement strictes en matière de performances de films.