Nouvelles tendances en matière de découpe de films écologiques : Comment répondre aux défis de la découpe de matériaux dégradables ?

Avec l'avancée de « l'interdiction du plastique » à l'échelle mondiale et l'amélioration de la sensibilisation à l'environnement, l'application de films dégradables (tels que PLA, PBAT, PBS, PHA, etc.) devient de plus en plus répandue, mais son traitement de refendage pose un nouveau défi aux processus traditionnels.

Nouvelle tendance de découpe de films écologiques

La découpe traditionnelle privilégie l'efficacité, la précision et la qualité du rembobinage. La nouvelle tendance de la découpe écologique des films s'articule autour de deux axes : les propriétés des matériaux et la durabilité.

1. Traitement raffiné et personnalisé : avec des besoins clients divers, les usines de refendage ont besoin de films dégradables capables de gérer différentes épaisseurs et matériaux (même la coextrusion multicouche) pour fournir des solutions de refendage étroit de haute précision et de dévolution complexes.

2. Intelligent et axé sur les données : utilisez des capteurs IoT et des algorithmes d'IA pour surveiller la tension, la pression, la température et d'autres paramètres pendant le processus de refendage en temps réel, optimisez le processus grâce à l'analyse des mégadonnées et réduisez les fluctuations de qualité causées par des facteurs humains, particulièrement adapté aux matériaux dégradables sensibles aux performances.

3. Production sobre en carbone et économe en énergie : L'équipement de refendage lui-même évolue vers une faible consommation d'énergie et un rendement élevé. Parallèlement, le processus est optimisé pour réduire la production de déchets, et les résidus générés lors du refendage sont recyclés et réutilisés (par biodégradation ou recyclage physique, par exemple) afin de réaliser un circuit de production écologique fermé.

4. Propre et sans pollution tout au long du processus : mettez l'accent sur la propreté de l'environnement de production et évitez la poussière, l'huile et autres films polluants, qui sont essentiels pour les films dégradables destinés aux emballages médicaux et alimentaires avec des exigences de propreté élevées.

Principaux défis : les caractéristiques des matériaux dégradables et leurs difficultés de découpe

La raison pour laquelle les matériaux dégradables sont difficiles à couper est que leurs propriétés physiques sont sensiblement différentes de celles du PE, du BOPP et d'autres plastiques traditionnels :

1. Grandes différences dans les propriétés mécaniques :

◦ Faible ténacité et fragilité : le PLA (acide polylactique), par exemple, est plus dur et plus cassant que les plastiques traditionnels, manquant de ductilité. Sous tension de refendage, des fissures sur les bords, des microfissures et d'autres problèmes sont plus susceptibles de se produire.

◦ Faible résistance à la déchirure : si la lame de refente n'est pas tranchante, il est très facile de provoquer une déchirure plutôt qu'une coupe lisse.

2. Haute sensibilité à la chaleur :

◦ La température de transition vitreuse et le point de fusion des matériaux dégradables sont généralement plus bas. La chaleur générée par le frottement entre la lame et le film lors du refendage peut facilement ramollir et fondre, entraînant le blocage du couteau. Le matériau fondu peut adhérer à la lame, provoquant des sections irrégulières, des étirages et des résidus, et contaminant le rouleau de film.

3. Instabilité du coefficient de frottement (COF) :

◦ La douceur du film dégradable peut être inégale ou changer pendant l'utilisation (affectée par la température et l'humidité), ce qui entraîne de grandes difficultés au contrôle de la tension pendant la découpe et l'enroulement, et peut facilement conduire à des problèmes tels qu'un enroulement irrégulier (enroulement) et un effondrement.

4. Problème important d’électricité statique :

◦ Les matériaux dégradables sont généralement de bons isolants et sont susceptibles de générer beaucoup d'électricité statique. Cette électricité statique peut entraîner l'absorption de poussière par le film, rendre son enroulement difficile et même entraîner des problèmes de sécurité lors de la production.

5. Problèmes liés à l’âge (vieillissement) :

◦ Les propriétés de certains matériaux changent pendant le stockage (par exemple, la fragilisation du PLA), ce qui nécessite que le processus de refendage soit ajusté dynamiquement en fonction du lot entrant et même du temps de stockage.

Comment relever ces défis ? Solutions systémiques

Pour relever les défis de la découpe de matériaux dégradables, il est nécessaire de mettre à niveau et d’optimiser systématiquement quatre aspects : l’équipement, le processus, la lame et l’environnement.

1. Mises à niveau de l'équipement : adaptées aux matériaux mous et durs, cassants et collants

1. Système de contrôle de tension de haute précision :

◦ Adoptez un système de contrôle de tension numérique entièrement automatique avec fonctions de contrôle de la tension conique et de la décroissance du couple. Appliquez une tension importante au début de la refente et réduisez-la progressivement à mesure que le diamètre du rouleau augmente, évitant ainsi l'écrasement du film intérieur (particulièrement important pour le PBAT souple) ou la fissuration des bords (important pour le PLA cassant) causés par un laminage plus serré.

◦ Un embrayage à poudre magnétique ou un servomoteur est recommandé pour une réponse en millisecondes et un contrôle précis de la tension.

2. Conception de porte-couteau de refendage dédié :

◦ Refendage à basse température : un porte-outil refroidi ou un système de refroidissement par air est utilisé pour souffler de l'air froid près de la lame, réduisant ainsi efficacement la température de la lame et résolvant fondamentalement le problème de la fusion du matériau et du collage des couteaux.

◦ Sélection d’outils :

▪ Lame simple face (style rasoir) : Idéale pour les matériaux fins et cassants pour des coupes nettes.

▪ Lame double face (type ciseaux) : Elle est plus adaptée aux matériaux épais et résistants et offre une coupe lisse. Cependant, elle nécessite une précision d'installation extrêmement élevée.

◦ Lames revêtues de Téflon ou de céramique : Ces revêtements ont une surface très faible et sont efficaces pour empêcher le matériau de coller après la fusion.

3. Systèmes d’élimination statique efficaces :

◦ Installez des tiges d'air ionique ou des éliminateurs statiques aux postes clés tels que le déroulement, la découpe et l'enroulement pour neutraliser en continu la charge statique sur la surface du film et garantir que le processus de découpe est propre, ordonné et sûr.

4. Mise à niveau du matériau du rouleau de contact :

◦ La surface du rouleau de contact (rouleau de pression) de l'enrouleur peut être revêtue d'un matériau élastique tel que le polyuréthane (PU) pour fournir une pression douce et uniforme afin d'éviter d'écraser le film souple.

2. Optimisation des processus : les paramètres sont l’âme

1. Réglage de la tension :

◦ Principe : « Mieux vaut être petit que grand ». Le réglage fin est effectué à partir de la tension minimale garantissant une rétraction nette, et des essais d'échantillons suffisants doivent être effectués.

◦ Établir une base de données indépendante des paramètres de tension pour des produits de différents matériaux, de différentes épaisseurs et de différentes largeurs.

2. Angle de la lame et chevauchement :

◦ Ajustez l'angle de la lame (arrière) et la quantité de coupe (chevauchement). Pour les matériaux qui adhèrent facilement aux couteaux, réduisez la quantité de coupe en conséquence et utilisez la méthode de coupe légère à angle vif pour réduire la chaleur de friction.

◦ Maintenir le tranchant ultime de la lame et établir un système strict de remplacement et d’affûtage de la lame.

3. Vitesse de refendage :

◦ Plus vite n'est pas toujours synonyme de mieux. Pour les matériaux dégradables difficiles à découper, réduire la vitesse de refendage est un moyen efficace de réduire l'accumulation de chaleur et de garantir la qualité de la coupe.

4. Contrôle environnemental :

◦ Contrôler la température et l'humidité de l'atelier. Les performances des matériaux dégradables sont sensibles à la température et à l'humidité. Un environnement de production stable (par exemple, 22 ± 2 °C, 50 % ± 5 % HR) est essentiel pour garantir une qualité de refendage stable.

3. Exploitation et maintenance : les détails déterminent le succès ou l’échec

1. Manutention et stockage des rouleaux :

◦ Les rouleaux de film dégradables sont plus « délicats » que les plastiques traditionnels et doivent être manipulés avec précaution lors de la manipulation et du stockage pour éviter les dommages aux bords causés par les collisions.

◦ Faites attention aux conditions de stockage pour éviter l’absorption d’humidité ou le vieillissement des matériaux.

2. Nettoyage et entretien :

◦ Gardez l'équipement, en particulier les rouleaux de guidage, les lames et les rouleaux de pression, absolument propres et essuyez-les régulièrement avec des solvants inoffensifs tels que l'alcool pour éviter la pollution par la poussière.

résumé

Relever le défi de la découpe de matériaux dégradables revient essentiellement à passer d’une approche « axée sur l’expérience » à une approche « axée sur la technologie ».

• Idée principale : Comprendre les propriétés des matériaux → Ajuster la configuration de l’équipement → Optimiser les paramètres du processus → Contrôler étroitement l’environnement.

• Priorité d’investissement : Prioriser la mise à niveau des systèmes de contrôle de tension, des systèmes de refroidissement des lames et des systèmes d’élimination statique.

• Soft power : établir une base de données de processus raffinée et des procédures opérationnelles standard (SOP) pour renforcer la formation des employés sur les propriétés des matériaux.

Grâce aux progrès de la science des matériaux et de la technologie des équipements, la découpe de films dégradables gagne en maturité. Les entreprises qui sauront maîtriser ces nouvelles technologies et procédés occuperont assurément une position de leader dans le nouvel océan bleu des emballages écologiques.