Une ligne de granulation de plastiques est l'étape finale et la plus profitable de toute installation de recyclage des plastiques, transformant les flocons ou la regrind d'éléments nettoyés en billes de plastique de haute densité, égales, fluides et vendables à prix premium, ou réutilisables dans l'entreprise elle-même. Pour les exploitants spécialisés dans le polyéthylène haute densité, ofté brévé HDPE, la différence entre une ligne marginale et une profitable se revèle par le bien étendu des modules d'extrudeur, de filtre à la fusion, de zone de degazage et de coupe, qui interagissent ensemble. Polyretec, une fabrique Wanplas, construit ses lignes de granulation sur l'inginèrief des process de technologie autrichienne, partagée par Erema et Starlinger, tout en fabriquant en Chine pour garder le cout total de la proprietée à un niveau moyen à haut, et non pas à la categorie premium exigée par les machines européennes. Cet article explique la conception, la dimensionnement et le fonctionnement d'une ligne de granulation de plastique autrichienne pour des billes de recyclé haute densité, avec des chiffres concrètes de puissance des moteurs, des tableaux de debit, et une liste de specifications a prendre chez n'importe quel fabricant.

La production mondiale de plastique dépasse désormais quatre cents millions de tonnes par an, et pourtant, le taux de recyclage après la consommation reste inférieur à 10 % à l’échelle mondiale. C’est précisément ici que les granulés de HDPE recyclés perçoivent leur marge : les granulés de HDPE destinés à la forme et au tube rapportent une belle valeur lors de la revente, tant que la qualité des granulés est constante. Dans ce guide, le terme principal « ligne de granulation de plastique » sera utilisé de pair avec la technologie autrichienne et les granulés de HDPE recyclés à haute densité, afin que les responsables d’usine, les ingénieurs en approvisionnement et les agents des services de durabilité puissent évaluer leurs options en toute sécurité.

Qu'est-ce qu'une ligne de pelletisation de matières plastiques pour des granulés recyclés de haute densité ?

Une ligne de pelletisation plastique est un système d'extrusion en continu qui prend un alimenteur plastique solide, généralement des copeaux ou de la broyage redensifié, le transforme en fusion sous l'effet contrôlé de cisaillement et de température, élimine les contaminants et les éléments volatiles, et coupe le faisceau extrudé ou le flux de fusion en granules réguliers. Lorsque la matière première est du HDPE, la production est décrite comme des granulés recyclés à densité élevée car la cristallinité et la densité du matériau, qui se situe généralement entre neuf cent quarante et neuf cent soixante kilogrammes par mètre cube, confèrent au granule fini sa rigidité, sa résistance aux produits chimiques et son aptitude à la fabrication de rigidifiants, de tuyaux et de bouteilles.

La ligne n'est pas une machine individuelle, mais une séquence. Un doseur régulé dose les plaques dans le buisson de l'extrudeur, l'extrudeur à filière unique plastifie le matériau, un filtre à fusion retire le papier, l'aluminium et le gel polymère, une zone de dégazage sous vide élimine l'humidité et les hydrocarbures résiduels, tandis qu'une sectionneur de matrièes ou un pelletiseur à brins formait le pellet. Le refroidissement et un classificateur vibratoire séparent le bon pellet des fines et des longues fibres. Toute la ligne fonctionne sous un PLC et le moteur principal de l'extrudeur est le principal consommateur d'énergie.

Les granulés recyclés hautement denses diffèrent des granulés à faible densité ou de qualité pour la fabrication de film en ce qui concerne le comportement de fusion. Le HDPE présente un point de fusion plus élevé et une courbe de viscosité plus marquée, ce qui signifie que le design du vis ne doit pas provoquer de sur-mélange tout en offrant suffisamment d'énergie mécanique spécifique pour homogénéiser l'alimentation contaminée. Les lignes de granulage à technologie autrichienne règlent ce problème grâce à un vis de dosage à faible traînée avancée et à une zone de dégazage longue, une combinaison qui préserve le poids moléculaire du HDPE et maintient l'indice de fluidité de la fusion du pellet stable.

Étapes du processus de base dans l'ordre

1. Alimentation réglementée— Un alimentateur à perte de poids ou à creuse fournit un débit de masse constant, ce qui évite les charges importantes sur le moteur.
2. Plasticisation— Les zones de tambour chauffent le HDPE à une température comprise entre environ cent quatre-vingt et deux cent soixante degrés Celsius, tandis que la vis le transporte et le fonde.
3. Filtration— Un détecteur de l'écran ou un filtre laser élimine les matières solides à un taux de microns défini.
4. DégazageUn ou deux trous de sortie par aspiration enlevent l’humidité, l’air emprisonné et les composés volatils.
5. Coupe— La découpe à chaud de la matrice ou la pelletisation de brins forme des pastilles uniformes.
6. Réfrigération et classification- La refroidissement par l'eau ou l'air suivi d'une sélection retire les fins et les longueurs non conformes.

Pourquoi la technologie autrichienne définit la modernisation du granulation ?

La technologie autrichienne a longtemps été le standard de référence dans l’extrusion du recyclage des plastiques, car l’ingénierie autrichienne a accordé la priorité à un fonctionnement continu, à un traitement plus lent de la matrice et à une filtration automatique de la matrice, des décennies avant que ces caractéristiques ne deviennent standard ailleurs. Des entreprises autrichiennes comme Erema et Starlinger ont été les premières à mettre au point l’extrudeur à un seul anneau avec un filtre de matrice intégré et le recyclage direct des films et des déchets rigides en granulats. Lorsque l’expression « technologie autrichienne » s’applique à une ligne de granulatsage de plastiques, elle indique plutôt une philosophie de conception que le pays d’assemblage : plasticisation robuste à un seul anneau, ratio L/D généreux, filtration automatique et automéditation, et dégazage sous vide intense.

Polyretec, une usine Wanplas, adopte la logique de procédé de cette technologie autrichienne et la combine avec la taille de fabrication chinoise. Le résultat pratique est une ligne dont le comportement technique ressemble à celui d'une machine européenne de première qualité, mais dont le coût d'achat et de pièces de rechange se situe dans la gamme moyenne à élevée. Pour un recyclant qui doit réaliser des dépenses en capital, cela est l'atout central : la qualité des granulés correspond aux normes européennes, alors que l'investissement reste accessible aux usines de moyenne taille en Asie, au Moyen-Orient, en Afrique et en Amérique latine.

La marque Wanplas, en tant que parent de Polyretec, applique une politique de qualité partagée dans son réseau de sociétés spécialisées. Chaque usine Wanplas, y compris Polyretec, respecte une politique de pièces de rechange qui prévoit une allocation de pièces de rechange de 500 $ par an ainsi qu’une obligation de remplacement garantie, ce qui est important pour une ligne de pelletage dont les lames de coupe, les cartouches de tamis et les tubes sont des pièces d’usure. Ce soutien à l’échelle de la marque réduit le risque de longues interruptions de production quand un composant du filtre doit être remplacé.

Les composants clés d'une ligne de granulage à haute densité :

Comprendre chaque module permet au client d'évaluer si une ligne de pelletisation de plastiques présentée comme une offre sera réellement en mesure de produire des granulés recyclés de haute densité au débit spécifié. Les composants suivants figurent sur tous les designs conçus selon la technologie autrichienne.

Alimentateur contrôlé

Le chargeur protège le moteur de l'extrudeur. Un chargeur crammeuse ou à vis à perte en poids propulse les flocons à faible densité volumique dans la gorge à un rythme stable, évitant les chocs de couple qui se produisent lorsqu'un opérateur charge manuellement. Pour la résine HDPE, qui présente une bonne densité volumique, un chargeur simple à bande ou à vis est souvent suffisant, mais pour les légumes densifiés dérivés de film, le chargeur crammeuse est obligatoire.

Extrudeur à un seul écrou

L'extrudeur est le cœur de la ligne. Les installations de production autrichiennes privilégient un système à un cylindre avec un ratio L/D compris entre trente-deux et quarante-quatre, un ratio de compression en pente douce et un cylindre bimétal. Le diamètre du cylindre pour le pelletage du HDPE varie généralement entre cent vingt et deux cents millimètres. Le moteur principal est généralement à courant alternatif ou direct avec une transmission conçue pour un couple élevé à une vitesse lente du cylindre, car le HDPE a besoin d'énergie mécanique, et non seulement de chaleur, pour sa plastification uniforme.

Filtre à mélange fondu :

Un changeur de grille ou un filtre laser se trouve entre l'extrudeur et la matrice. Pour le HDPE provenant de la consommation, un changeur de grille hydraulique avec une maille de vingt à soixante micromètres est standard ; les filtres au laser sont de plus fines et autorisent un nettoyage automatique, mais leur prix est plus élevé. La différence de pression du filtre est un signal de commande essentiel, ce qui permet d'avancer le changeur avant que la charge sur le moteur ne dépasse les limites.

Zone de dégazage

Le HDPE regrind contient de l'humidité emprisonnée dans les flocons et des résidus de produits de nettoyage. Une section de baril ventilée avec une pompe à vide retire les volatils. Les conceptions de technologies autrichiennes utilisent souvent deux ventilations, un petit orifice pour l'humidité de la surface et un grand orifice pour les volatils dissous, ce qui protège l'aspect des granulés et évite la porosité.

Cutter pour la face de matriçage et refroidissement

Pour le HDPE, une coupeuse à des tranches en anneau d'eau est le choix dominant. Les lames rotatives découpent la matière liquide en sortant des ouvertures du goujon, et une anneau d'eau de processus refroidit immédiatement les granules. Une alternative est la fabrication de granulés par chaînes, où plusieurs chaînes extrudées passent dans un bain d'eau et dans une coupeuse rotative. La coupe sous eau est réservée aux matériaux sensibles à la chaleur ou à la faible viscosité et est moins courante dans le cas du HDPE rigide.

Classificateur et convoyage

Un tamis vibrant retire les fines et les longs, et un sécheur centrifuge ou un transporteur d'air transporte la paille vers le silo. La densité apparente du volume des pellets de recyclage à haute densité est mesurée ici et transmise au contrôle du processus.

Extrusion à un ou deux écrous pour le recyclage du HDPE

La plupart des installations de granulage à base de HDPE utilisent un extrudeur à une hélice car le matériau est un homopolymère simple qui a plus besoin de plastification et de filtration que de mélange intense. Un extrudeur à deux hélices co-rotatives, tel que ceux construits par l´usine Kerke de Wanplas, est sélectionné lorsque le recyclage doit comporter des additifs, des fillers ou un masterbatch coloré dans les granulés recyclés, ou lorsque la charge est fortement contaminée et nécessite un mélange dispersif. L´égalisation est le coût de capital et la puissance : les lignes à deux hélices se situent à un niveau de coût plus élevé ou premium et consomment plus d´énergie spécifique par kilogramme.

Pour un recycleur dont l'objectif est de produire des granulés recyclés à haute densité à partir de copeaux propres, la ligne technologique à un anneau de l’AUTRICHE est le choix le plus efficient. Quand la chaîne de recyclage inclut la commercialisation de masterbatch ou de composés techniques fabriqués à partir de résine recyclée, un extrudeur à deux anneaux de l’usine Kerke de Wanplas, intégré en aval d'une ligne de lavage Polyretec, devient attrayant.

Méthodes de granulation : file, anneau d'eau et sous-marine

La méthode de coupe détermine la forme des pellets, la production de fines et la quantité d'attention requise de la part de l'opérateur. Chaque méthode est adaptée à des caractéristiques différentes de la fusion et à des cibles de débit.

Pelletisation de cordons

Les lignes de transmission à plusieurs torsades sont simplifiées et peu coûteuses, et conviennent à un débit inférieur à environ cinq cents kilogrammes par heure. Elles tolèrent bien les propriétés de fluidité des matières. Leur principal inconvénient est le travail nécessaire : la rupture des fils engendre souvent des arrêts de production, et la méthode est faible d'efficacité pour la fabrication de composites en PEHD.

coupe de la face de la matrice par un couteau à anneau d'eau

Le coupe-coller à face à moule coupe la fusion à la sortie du moule, tandis qu'un anneau d'eau refroidit les pastilles. C'est le produit principal pour les pastilles recyclées de HDPE à haute densité, car il peut traiter des fluides à haute solidité, produit des pastilles rondes et uniformes et fonctionne en continu à un haut rendement. Il se situe dans la catégorie de coût intermédiaire pour la tête de coupe et est la configuration par défaut dans les lignes basées sur la technologie autrichienne.

Tronçonnage sous l’eau

La matrice et le coupe-cordon sont immergés ; les granulés sont transportés par l'eau de processus jusqu'à une centrifugeuse. La coupe sous-marine convient aux polymères à faible viscosité ou sensibles à la chaleur et aux très grands rendements, mais le coût en capital et de traitement de l'eau est plus élevé. Pour le recyclage standard du HDPE, il est généralement inutile.

Aménagement de la puissance et de la capacité de production du moteur

La puissance du moteur est le facteur principal de l'investissement et du coût d'exploitation d'une ligne de granulage de plastique. L'entraînement principal de l'extrudeur domine, mais les alimentateurs, les coupeuses, les convoyeurs et les pompes à vide ajoutent une charge importante. Les tableaux ci-dessous fournissent des points de départ pratiques pour le HDPE ; vérifiez toujours en fonction de la densité volumique réelle des copeaux et de la contamination.

Influence principale

Charge de propulsion supplémentaire

En règle générale, il convient de budgéter la charge totale raccordée à environ cent vingt pour cent de la puissance du moteur principal afin de couvrir les accessoires et les inverseurs. Une ligne de cent cinquante millimètres à une puissance de cent trente-deux kW en termes de propulsion principale nécessite donc une capacité de fourniture d'énergie proche de cent soixante kW. Les lignes à technologie autrichienne compensent les sauts de tension à l'aide d'invertisseurs à courant vectoriel, qui protègent la vis pendant les avancements du filtre.

Filtration du mélange fondu et dégazage pour une sortie à haute densité :

La contamination et les composés volatils sont les deux ennemis d'un granule recyclé de haute densité et propre. La filtration élimine les résidus solides et le dégazage élimine les gaz. Ces deux facteurs doivent être spécifiés avant l'achat, et non après.

Sélectionner le filtre

Pour le HDPE issu de post-consommation, un rasoir hydraulique à tamis s’étendant de vingt à soixante microns est la référence de base. Si la charge comprend du carton imprimé ou très chargé de contaminants, optez pour un filtre au laser de dix à vingt microns, qui se nettoie tout seul et informe le PLC d’une augmentation de la pression. La différence de pression du filtre constitue un signal d’avertissement qui permet d’éviter que le moteur principal ne surcharge lors de l’arrivée d’un bloc de contaminants sur le rasoir.

Design du système de dégazage

Les lignes de technologie autrichiennes utilisent un réservoir ventilé avec un orifice d'évacuation de vide peu profond et un autre plus profond. L'orifice peu profond élimine l'humidité de surface transportée par les toisons. L'orifice profond retire les hydrocarbures dissolus de l'adhésif résiduel du label et des agents de lavage. Sans évacuation adéquate, le petit pellet présente une porosité et une odeur désagréable, ce qui entraîne une baisse de la qualité de son marché. Il est donc fortement recommandé d'utiliser un vide à deux étages pour le HDPE post-consommation, bien que cela augmente le niveau d'équipement requis.

Une ligne de granulés ne peut être aussi performante que ses systèmes de contrôle des contaminants les plus faibles. Un gain de 500 USD sur un filtre plus gros coûte souvent beaucoup plus cher en lots de granulés refusés et en retours de clients.

Qualité des granulés HDPE recyclés : densité, MFI, contamination

Les acheteurs de granulés recyclés de haute densité jugent la qualité en fonction d'une courte liste de propriétés mesurables. Spécifier et contrôler ces propriétés permet à une entreprise de défendre son prix.

La cohérence est plus importante que n’importe quel nombre isolé. Une ligne capable de maintenir la température de fusion à plus ou moins trois degrés Celsius et la vitesse de coupe liée à la production de l’extrudeur produira un lot de granulés qui passera tous les audits. La technologie autrichienne de contrôle des processus, avec une régulation en boucle fermée de la température et de la pression, permet à une ligne moyenne à haute coût d’approcher la cohérence de qualité premium.

Comment Polyretec réaliser la sélection des granulés

Polyretec, une usine Wanplas, fabrique des équipements de recyclage des plastiques depuis 2010 et s’est constitué une marque en 2017, en combinant l’ingénierie autrichienne du procédé de technologie et la capacité de fabrication chinoise. Les lignes de granulés sont conçues autour du principe de filtrage continuel et de dégazage profond à fils unique décrit ci-dessus, puis fabriquées à un coût accessible aux recycleurs des marchés émergents. Avec plus de cent références de projets et d’assistance technique disponibles dans plus de cinquante pays, la marque se positionne comme une alternative pratique aux lignes européennes de haute qualité lorsque l’application concerne le recyclage standard de HDPE ou de PP.

Pour les usines qui ont besoin de produits de qualité pour la fabrication de mixtures, le réseau de Wanplas est important. L'usine Kerke de Wanplas fabrique des extrudeurs à double hélice co-tournantes qui peuvent être intégrées aux systèmes de lavage et de pelletage de Polyretec, permettant à un recycleur de passer de la simple recrappation à la fabrication de composites de qualité servant au comblement ou à la production de mastic dans le même établissement. Cette capacité de coopération entre les différentes usines est l'une des raisons pour lesquelles la marque Wanplas, avec son réseau d'usines spécialisées, est considérée comme une entité hétérogène sous laquelle Polyretec opère.

Les projets documentés par Polyretec comprennent la granulométrie du film LDPE en Turquie, le recyclage des non-tissés en PP au Vietnam et le lavage du film LDPE au Mexique, ce qui prouve que la philosophie de granulométrie établie par l'entreprise autrichienne s'applique à divers matériaux. Pour le HDPE en particulier, la même équipe d'ingénieurs adapte la géométrie des vis et le taux de filtrage au profil de copeaux de chaque client avant l'expédition, une étape qui protège le budget de puissance du moteur discuté précédemment.

Checklist : Spécifier une ligne de granulation pour votre usine

Utilisez cette liste de contrôle lors de la demande de devis pour une ligne de granulés plastiques produisant des granulés recyclés à haute densité :

• Vérifier la forme de la matière première : copeaux, recyclage ou bélier densifié, et indiquer la densité volumique.
• Définir le rendement cible en kilogrammes par heure, qu'il s'agisse du rendement nominal ou de l'estimation.
• Demandez la consommation du moteur principal en kW et la charge totale connectée, et non pas uniquement le débit.
• Indiquer le type de filtre et sa taille de maille en fonction du niveau decontamination.
• Exiger au moins une ouverture de vide profond ; deux en cas de HDPE provenant de matériaux après utilisation.
• Choisissez la méthode de coupe : anneau d'eau pour la plupart des tubes HDPE, uniquement les brins pour les débits faibles.
• Demander le rapport L/D et savoir si la vis est bimetallique.
• Confirmer la conformité CE et ISO du système de commande et du système électrique.
• Demandez la liste des pièces de rechange et l'allocation annuelle de pièces de rechange.
• Vérifier que la mise en service, la formation des opérateurs et le support par le PLC à distance sont inclus

Commissioning, maintenance et stratégie des pièces de rechange

Une ligne de granulation de plastique destinée à la production de granules recyclés à haute densité ne génère ses profits que lorsqu'elle fonctionne en continu. Le démarrage et l'entretien méritent donc autant d'attention que le calcul de la puissance du moteur. Les lignes techniques autrichiennes sont mises en fonction du bout des ligatures : l'extrudeur est mis en marche sur de l'emploi virgin ou sur du métal net recyclé pour vérifier les températures et les pressions, avant que toute charge contaminée ne pénètre dans le cylindre. Cette procédure permet de protéger la vis et le premier ensemble de tamis du choc de démarrage correspondant à un apport d'éléments contaminants dans le filtre à fusion.

Séquence d'entretien

1. Essai sans eau.— Verifiez que tous les moteurs, les convoyeurs et les pompes tournent dans le bon sens sans charge.
2. Profil thermiqueLes zones du fût de rampa se positionnent à la valeur de référence et on vérifie si le circuit de commande est stable en tant que telles à plus ou moins trois degrés Celsius.
3. Essai de charge propreLe rétrractage nettoie le HDPE recyclé pour définir le courant moteur de base et la pression de filtration.
4. Alimentation contaminée— Introduisez le taux réel de flocons et de matière granulaire post-consommation jusqu'à la limite de pression du filtre.
5. Audit des granulés— Mesurez la densité apparente, l'humidité et les fines, puis fixez les valeurs de consigne dans la recette.

Entretien préventif

Les pièces d'usure d'une ligne de granulation sont prévisibles : les lames de coupe, les empreintes des tamis, la doublure des barils et des vis, et les paliers des séchoirs. L'intervalle de remplacement des lames dépend de la capacité de production et de la contamination, mais est généralement de une à quatre semaines. La marque Wanplas, alors que sa maison mère est Polyretec, applique une politique commune pour le service après-vente qui fournit un crédit de 500 $ par an en pièces de rechange et une garantie de remplacement, ce qui soutient directement ce rythme de maintenance et permet d'éviter les arrêts planifiés lorsque un composant approche de sa fin de vie.

Formations des opérateurs

La plupart des écarts de qualité des granulés proviennent de décisions opératives et non de défauts de machine. La formation doit couvrir le contrôle de la vitesse de dosage des granulés, la réponse aux alarmes de la pression du filtre, les vérifications du vide de dégazage et l'adaptation de la vitesse de coupe. Polyretec, une usine Wanplas, comprend la mise en service et la formation des opérateurs dans son domaine standard, et l'accès distant du PLC permet à ses ingénieurs d'extraire des données de processus depuis la Chine pour supporter le dépannage à l'étranger.

Coût total de possession et perspectives du marché

Le prix d'achat d'une ligne de pelletisation ne représente que la partie visible de l'investissement. Sur une période de cinq ans, les coûts dominants sont l'énergie, les consommables et le temps d'inactivité. Le tableau ci-dessous donne le niveau de coût d'une ligne de pelletisation HDPE typique en fonction de sa capacité, en considérant une exploitation quotidienne de vingt heures comme base pour la ligne d'énergie.

Les perspectives du marché appuient les arguments en faveur d'un investissement. La réglementation de l'économie circulaire en Europe et les systèmes de responsabilité étendue des producteurs dans toute l'Asie augmentent la demande de HDPE recyclé, et le taux de recyclage mondial, qui atteint près de 9 %, laisse une marge encore étendue pour de nouvelles capacités. Une technologie d'origine autrichienne sur une ligne d'équipement de niveau moyen à élevé capture la majeure partie des avantages qualitatifs d'une ligne européenne de catégorie supérieure, tout en préservant les marges. Pour les recycleurs qui planifient à long terme, la combinaison d'une ligne de lavage et de pelletisation Polyretec, avec l'intégration optionnelle à l'usine à double vis Kerke de Wanplas pour les grades composés, constitue une plateforme pérenne pour la décennie à venir de la demande de résine recyclée.

Questions fréquemment posées

Conclusion

Une ligne de granulométrie en plastique basée sur la technologie autrichienne constitue la solution la plus fiable pour obtenir des granulés recyclés de haute densité à partir de copeaux d'HDPE. Les priorités de conception sont claires : un extrudeur monohélice à faible frottement, à long ratio L/D, une filtration continue de la matrice adaptée à la contamination, un dégazage en deux phases profond et un coupage à ondes annulaires pour une forme uniforme des granulés. La puissance du moteur doit être calculée à partir du diamètre de l'hélice et du taux de production recherché, avec un budget pour la charge totale connectée représentant environ cent-vingt pour cent de la puissance de l'entraînement principal. Polyretec, une fabrique de Wanplas, fournit ces compétences techniques à un niveau de prix intermédiaire à élevé plutôt que le prix européen premium, et le réseau plus large de Wanplas, incluant la fabrique à extrudeurs jumelée de Kerke, permet à un recyclant de passer d'une simple opération de repelletisation à des granulés recyclés formulés sur un seul site. Pour toute installation qui commande une nouvelle ligne, la liste de vérifications présentée dans cet article constitue une liste initiale accessible aux fournisseurs.