Spécifier une machine d'extrusion de feuilles ETFE est une décision qui récompense la préparation et punit les raccourcis. L'éthylène tétrafluoroéthylène est le fluoropolymère derrière les coussins translucides des stades, des dômes botaniques et des terminaux d'aéroport du monde entier, et c'est l'un des matériaux les plus exigeants que nous traitons chez JWELL. La matière fondue est collante, la fenêtre de traitement est étroite et poussez le canon de quelques degrés trop chaud et la résine se dégrade en fluorure d'hydrogène qui piquera une vis standard en quelques semaines, et non en années.
Ce qui distingue une machine d'extrusion de feuilles ETFE
Une ligne conçue pour fonctionner en ETFE partage le même squelette que n'importe quel système d'extrusion à filière plate : extrudeuse, changeur de tamis, filière en T, pile de rouleaux, enrouleur. Ce qui la sépare, c'est la discipline de la métallurgie et du contrôle thermique. L'ETFE fondu, lorsqu'il se dégrade, libère du fluorure d'hydrogène gazeux. Le HF attaque les fûts en acier nitruré conventionnels, les vis chromées et même certaines qualités inoxydables. Faites passer l'ETFE à travers une ligne de polyoléfine de base et vous verrez une corrosion des vols de vis avant la fin du premier trimestre.
C'est pourquoi une machine d'extrusion de feuilles ETFE utilise des fûts en alliage à base de nickel ou doublés d'Hastelloy, des vis recouvertes de revêtements résistants à la corrosion et des matrices usinées à partir de matériaux résistant aux attaques acides. Si vous avez déjà spécifié un Machine d'extrusion de feuilles PVDF , la logique de corrosion est similaire, mais l'ETFE est plus sensible thermiquement et les épaisseurs de film sont généralement plus fines, ce qui resserre chaque tolérance.
L'autre distinction est la géométrie du produit. L'ETFE à usage architectural est presque toujours constitué d'un film mince, de 50 à 250 microns, et non d'une feuille rigide épaisse. Cela rapproche cette ligne dans son esprit d'un machine d'extrusion de feuilles transparentes utilisant du PC ou du PMMA de qualité optique qu'à une ligne de construction de gros calibre.
Fenêtre de traitement de l'éthylène tétrafluoroéthylène et des fluoropolymères
L'ETFE est un copolymère semi-cristallin d'éthylène et de tétrafluoroéthylène. Son point de fusion cristalline se situe autour de 260°C et la fenêtre de traitement pratique s'étend de 290 à 330°C au niveau de la filière. En dessous de 290°C, la viscosité de la matière fondue est trop élevée pour une formation de film propre, et vous obtenez des lignes de filière et des vibrations de jauge. Au dessus de 340°C vous entrez dans la zone de dégradation. La masse fondue s'assombrit, la résistance à la traction diminue et du HF commence à se former.
La fenêtre entre un bon traitement et une dégradation destructrice est d’environ 40 à 50 degrés. Cela semble réalisable jusqu'à ce que vous teniez compte du chauffage par cisaillement dans la vis, du temps de séjour dans le collecteur de la filière et du décalage thermique dans les zones du canon. Une ligne mal réglée peut lire du froid au thermocouple alors qu'elle est chaude au niveau de la fonte, détruisant ainsi l'outillage avant que quiconque ne s'en aperçoive.
La résine ETFE nécessite également un séchage. Il est livré avec de l'humidité en surface, et faire passer de la résine humide dans un baril chaud provoque une dégradation hydrolytique et des défauts de bulles. Un séchoir à trémie déshydratant maintenant la résine entre 120 et 130 °C pendant trois à quatre heures est standard. Sautez cette étape et vous chasserez les bulles pendant des semaines.
Composants de base d'une machine d'extrusion de feuilles JWELL ETFE
Extrudeuse. Une extrudeuse monovis avec un rapport L/D de 28 : 1 à 30 : 1 est la configuration la plus performante. La vis est une conception de dosage avec une section de mélange Maddock ou barrière, mais le détail clé est la métallurgie. Nous construisons le canon avec une doublure bimétallique résistante à la corrosion et apprêtons les vols de vis avec un revêtement en nickel-chrome-bore. La gorge d'alimentation est refroidie à l'eau pour éviter le pontage de résine.
Changeur d'écran. Un changeur de tamis continu ou de type boulon doté de plaques de rupture en Hastelloy élimine les contaminants qui apparaîtraient sous forme de gels dans un film transparent. Les faces du joint doivent être résistantes à la corrosion, car l'acier à outils standard risque de se piquer et de fuir sous le service ETFE.
T-mourir. Une matrice de cintre avec une lèvre flexible donne le contrôle de jauge requis par le film mince de fluoropolymère. Les canaux d'écoulement sont polis et chromés ou nickelés, et le corps de la filière maintient une uniformité thermique à plus ou moins 2°C sur toute sa largeur. Les points morts dans le collecteur provoquent des stries de matériaux dégradés, de sorte que le chemin d'écoulement est rationalisé, sans poches encastrées.
Mesure d'épaisseur et enrouleur. Une jauge bêta ou un scanner laser après le premier rouleau refroidisseur fournit des données d'épaisseur en temps réel. Sur un film aussi fin, une dérive de 2 microns est visible, donc un retour en boucle fermée vers les ajusteurs de lèvre de la matrice est standard. Un enrouleur central avec tension conique gère les rouleaux légers, car la faible énergie de surface de l'ETFE provoque un glissement sur un enrouleur de surface.
Conception de matrices et calandrage pour film mince
La pile de matrices et de rouleaux détermine la qualité du film. Le film ETFE pour les applications de membranes architecturales mesure généralement entre 50 et 250 microns. À ces jauges, la géométrie des lèvres de la filière, la longueur du terrain et l'équilibre du collecteur déterminent si vous obtenez un film plat et uniforme ou une feuille avec une jauge centrale plus lourde et un amincissement des bords.
Nous utilisons un collecteur porte-manteau avec une barre de restriction en amont de la lèvre flexible. La barre de restriction gère la distribution du débit brut et la lèvre flexible gère le réglage fin. Cette approche en deux étapes offre un meilleur contrôle de la jauge qu'une lèvre flexible seule, sur des largeurs de 1 500 à 2 200 mm.
La pile de rouleaux refroidisseurs est une configuration à deux ou trois rouleaux avec des surfaces chromées hautement polies. La température des rouleaux varie de 60 à 100°C en fonction du gabarit et de la vitesse de la ligne. Trop froid et le film subit des contraintes internes et s'enroule sur l'enrouleur. Trop chaud et la fonte collante colle au rouleau, tirant des stries. Les circuits de température individuels sur chaque rouleau avec contrôle en boucle fermée sont standard et non facultatifs.
Normes de transmission de la lumière, d’autonettoyage et de membrane architecturale
La raison pour laquelle les architectes spécifient ETFE est son ensemble de propriétés. La transmission de la lumière sur le film ETFE transparent dépasse 90 % sur tout le spectre visible, c'est pourquoi il couvre les jardins botaniques et les centres de transit où la lumière du jour est importante. Le matériau représente environ 1% du poids du verre pour une couverture équivalente, avec une durée de vie de 25 à 35 ans en extérieur.
L'autonettoyage est la propriété qui vend de l'ETFE pour les toitures à grande échelle. La surface en fluoropolymère a une très faible énergie de surface, de sorte que la saleté et les polluants n'adhèrent pas fortement. L'eau de pluie s'écoule et emporte les particules, gardant la membrane claire sans lavage manuel. Cette propriété doit survivre au processus d’extrusion. Si le rouleau refroidisseur est contaminé ou si des agents de traitement se répandent sur la surface du film, la surface à faible énergie est compromise et le comportement autonettoyant se dégrade.
Les acheteurs testent la résistance à la traction, l'allongement, la résistance à la déchirure et la transmission de la lumière selon les méthodes ASTM ou EN. Pour les systèmes de coussins, le film est imprimé avec des motifs frittés pour le contrôle solaire et soudé dans les oreillers gonflés. La ligne doit fournir un film soudable et imprimable, c'est pourquoi une station de traitement corona ou à la flamme en ligne est standard sur les lignes JWELL ETFE.
Si vous exécutez également un machine d'extrusion de feuilles de construction pour les produits de construction plus lourds, gardez à l'esprit que la production de membranes ETFE est une discipline différente. Les tolérances sont plus serrées, le matériau est plus cher et le client final est un cabinet d'architectes avec un cahier des charges, pas un distributeur achetant à la tonne.
Dimensionnement de la ligne pour la production de membranes et de coussins
Le dimensionnement des machines commence par les mètres carrés annuels cibles et la gamme de produits. Une ligne faisant fonctionner une extrudeuse de 90 mm à une vitesse de 120 à 180 kg/h sur une filière de 1 600 mm produit environ 4 à 6 millions de mètres carrés de film de 100 microns par an avec un temps de disponibilité de 80 %.
Plusieurs décisions interagissent. Des matrices plus larges augmentent le débit mais nécessitent une calandre plus grande et sont plus difficiles à équilibrer thermiquement. Une vitesse de ligne plus rapide réduit le temps de séjour de la filière mais met l'accent sur le contrôle de la jauge et la tension de l'enrouleur. Les jauges plus fines sont plus difficiles à maintenir à plat.
Les acheteurs doivent également confirmer que la ligne peut gérer la coextrusion. Le film ETFE multicouche, avec une couche absorbant les UV ou une surface réceptive à l'impression sur un noyau, est courant dans les applications architecturales haut de gamme. Cela nécessite un bloc d'alimentation de coextrusion ou une filière multi-collecteurs et une deuxième ou troisième extrudeuse. JWELL configure le cadre de ligne avec une capacité de montage et d'entraînement pour des extrudeuses supplémentaires à l'avance, même si le package de coextrusion est expédié plus tard.
Contrôle de la corrosion, maintenance et coût total de possession
L’analyse de rentabilisation d’une ligne ETFE est solide, mais la discipline de maintenance est ce qui la protège. La résine ETFE coûte entre 12 et 25 dollars le kilogramme selon la qualité, et le film architectural fini coûte cher. Une ligne de 150 kg/h génère une marge saine, mais un seul passage dégradé gaspille des milliers de résines et risque d'endommager les outils.
Le contrôle de la corrosion est le thème central de la maintenance. Même avec une construction résistante à la corrosion, l’attaque du fluorure est cumulative. Nous vous recommandons d'inspecter la vis et la matrice chaque année et de suivre la stabilité de la pression de fusion comme indicateur d'usure. Une augmentation lente de la pression de refoulement à débit constant signifie que la filière ou le tamis limite le débit, souvent à cause d'une accumulation de matériaux dégradés. Une purge programmée avec un composé de nettoyage compatible avec les fluoropolymères toutes les 48 heures de fonctionnement maintient la matrice et l'adaptateur propres.
La durée de vie des vis et du canon est de 5 à 8 ans avec des soins appropriés. La lèvre de la filière est entretenue à chaque changement de produit, de sorte que les lèvres de rechange et les plaques de rupture appartiennent à l'étagère dès le premier jour. La consommation d'énergie est de 0,4 à 0,6 kWh par kilogramme, soit plus que celle des produits de base en raison des températures de traitement et de la charge de séchage élevées. Le retour sur investissement se situe dans la fourchette de 3 à 5 ans, le retour sur investissement le plus court allant aux transformateurs fournissant des projets architecturaux de renom pour lesquels les prix sont plus élevés.
FAQ
Une ligne ETFE peut-elle également fonctionner avec d’autres fluoropolymères ?
Avec la bonne métallurgie, oui. La même construction résistante à la corrosion gère le PVDF et le FEP, mais chaque matériau a une fenêtre de traitement et des exigences de conception de matrice différentes. La plupart des transformateurs consacrent leur ligne à une seule famille de résines pour éviter toute contamination.
Quelle est l’épaisseur minimale de film qu’une ligne ETFE peut produire ?
Nous construisons des lignes fiables jusqu'à 50 microns. En dessous, le contrôle de la jauge et le bobinage deviennent difficiles, et le film est trop fragile pour la plupart des manipulations architecturales. Le film architectural standard fonctionne entre 100 et 250 microns.
Comment le film ETFE est-il soudé dans les coussins architecturaux ?
Le film est imprimé avec des motifs frittés, découpé selon le motif et soudé avec des barres chauffées ou des soudeuses à impulsion chez le fabricant. Le travail de la ligne d'extrusion consiste à fournir un film propre, plat et de calibre constant qui se soude sans délaminage. Le traitement Corona garantit que la surface est réceptive à l'impression et à l'apprêt.
JWELL fournit-il la ligne complète, y compris le séchoir et l'enrouleur ?
Oui. Une machine d'extrusion de feuilles JWELL ETFE est livrée clé en main avec un séchoir à trémie, une extrudeuse, un changeur de tamis, une filière, une calandre, une jauge d'épaisseur, une station de traitement, un enrouleur et une assistance à la mise en service.
Quelles sont les causes des défauts de bulles dans le film ETFE ?
La cause la plus courante est la résine humide. L'ETFE doit être séché avant l'extrusion, et une panne de séchoir à trémie apparaît immédiatement sous forme de bulles. La deuxième cause est l'air emprisonné en raison d'une faible contre-pression dans la filière, résolue en ajustant la densité du tamis et la température de la filière.
