Une ligne autrichienne de recyclage du plastique est définie par un choix architectural déterminant : les matériaux sont conditionnés avant même de rejoindre l'extrudeur. Au lieu de jeter des flocons de matière basse densité et irréguliers directement dans la gorge de l'extrudeur et de les faire tomber sous l'effet d'un raceur, la technique autrichienne fait passer la charge de matière par un coupeuse-compacteur rotatif qui la coupe, la mélange, la sèche, la densifie et la préchauffe, avant de transmettre à l'extrudeur un aggregeur chaud, uniforme et propre au transport. Ce choix architectural unique est la raison pour laquelle ces lignes ont acquis une réputation de faible coût d'entretien et pour laquelle ce procédé a été copié, accordé sous licence et amélioré sur le marché mondial de l'équipement de recyclage pendant plus de trois décennies. Polyretec, une usine Wanplas spécialisée dans l'équipement de recyclage des matières plastiques, construit des lignes de lavage, des systèmes de pelottage et des combinaisons d'extrusion avec des coupeuses-compacteurs à une vis qui respectent cette philosophie de conception. Ce guide détaille chaque élément de cette architecture : la physique de la cellule de préconditionnement, les paramètres de la coupeuse-compacteur et de l'extrudeur à une vis, les systèmes de ventilation et de filtration qui assurent que la masse fondante reste propre, les mécanismes spécifiques qui empêchent l'usure, un calendrier réaliste des intervalles d'entretien et de remplacement de pièces d'usure, des données sur l'énergie et le rendement selon les classes de capacité, des notes sur le processus par type de matériau pour les polyoléfines, le polypropylène tissé, le polystyrène, le polyester, le polyamide et l'acide polylactique, les critères d'acceptation de la qualité, un matriau de diagnostic des pannes et le cadre de conformité requis par les acheteurs de granulés de recyclage. L'objectif n'est pas d'utiliser un langage marketing sur la fiabilité. L'objectif est de montrer, sur le plan mécanique et thermodynamique, pourquoi cet architecture produit un coût d'entretien inférieur à celui des alternatives et où se situent ses limites.
Ce que signifie la technologie autrichienne dans une ligne de recyclage de plastique
La technologie autrichienne du recyclage des plastiques se réfère à la combinaison des appareils combineur-compacteur et extrudeur mono-vis, une architecture développée et industrialisée en Autriche, désormais considérée comme une référence en matière de granulation à partir de déchets post-consommation et post-industriels. Le principe fondamental consiste à préconditionner les déchets, difficiles, à faible densite volumique et sensibles thermiquement, pour en faire une matière première stable, dense et chaude avant le début de l'extrusion. Toutes les étapes ultérieures, de la usure des vis au vie des filtres, en passant par la consommation d'énergie, dépendent de la qualité de cette préconditionnement.
Le paysage commercial entourant cette technologie est dominé par une poignée de noms autrichiens. EREMA est le plus largement connu, puisqu'elle a bâti sa réputation autour de l'unité de préconditionnement et de sa technologie de filtre laser associée. Next Generation Recyclingmaschinen, souvent abrégé NGR, a développée une combinaison de concasseur et d'extrudeur dans laquelle un concasseur et un anneau à une vis partagent une même armature et un chemin direct de matière. Starlinger, qui a traditionnellement construit des machines pour sacs en tissage, a étendu la même logique au polypropylène, au tissu tissé et au polyester à la pureté des bouteilles, grâce à ses systèmes de recyclage et de désinfection. Chacun de ces constructeurs résout le même problème fondamental de manière légèrement différente, mais ils partagent la conviction que l'extrudeur ne doit jamais être chargé de faire le travail de la réduction de dimensions et de la densification.
Il est important de savoir distinguer l’Autrichien de l’offre bien réalisée. La mention de la nationalité est un raccourci pour désigner une technologie, et non une garantie de provenance. De nombreux équipements construits en Chine, en Allemagne, en Italie, en Inde et en Turquie utilisent désormais la même technologie, parfois sous licence et parfois au moyen d’un développement indépendant. Ce qui est important pour un acheteur, c'est de savoir si l'usinage en question correspond réellement au comportement mécanique associé à cette technologie : un véritable vortex dans la chambre de compactage par cisaillement, une véritable régulation de la température du matériau préalablement chauffé, une géométrie d'alimentation tangente qui dose plutôt que remuer le matériau, et un système de filtration ne nécessitant pas l'arrêt de la production. Un équipement dont le compacteur à ciseaux est fixé sur un extrudeur classique, mais qui n'offre pas de régulation de température et ne permet pas de doser par voie tangente, ne présente pas les mêmes avantages en termes de maintenance.
La deuxième chose qui distingue cette ligne est sa tolérance matérielle. Les lignes de recyclage conventionnelles sont généralement optimisées pour une seule géométrie d'afflux. Une ligne conçue pour le régrind rigide a du mal à gérer les films, et une ligne conçue pour les films ne peut pas traiter les gros morceaux rigides. L'unité de préconditionnement est beaucoup plus souple car elle normalise la géométrie avant l'introduction de l'outil : les films, les tissus tissés, les restes de feuilles, les fibres, les gros débris et le régrind laissent la chambre sous la forme d'un aggloméré chaud assez similaire. Pour un recycleur dont l'offre de matières premières varie selon les conditions du marché, cette adaptabilité se traduit par moins de changement de configuration, moins d'erreurs et moins d'usure causée par la mise en œuvre de matières de type non prévu par la ligne.
Dans l'unité de préconditionnement : physique de la lame et du compacteur
L'unité de préconditionnement, abrégée PCU et généralement appelée « coupeur-compacteur », est une chambre cylindrique verticale munie d'un disque rotatif à grande vitesse en bas et d'un orifice d'échappement tangentielle connecté directement à l'ouverture d'alimentation de l'extrudeur. Le matériau entrant dans la chambre est lancé vers l'extérieur et vers le haut par le rotor, formant un vortex toroïdal dans lequel chaque particule est successivement coupée, cintrée contre la paroi de la chambre, et soulevée de nouveau dans la zone de coupe. Ce processus constitue en même temps un procédé de diminution de taille, un procédé de mélange, un processus de séchage et un processus de chauffage, et l'interaction entre ces quatre fonctions est ce qui rend l'unité si efficace.
Le chauffage est entièrement frictionnel. Aucun chauffage externe n'est nécessaire en mode normal de polyoléfine, car la pointe du rotor, qui se déplace à une vitesse comprise entre 25 et 35 mètres par seconde, transforme l'énergie d'entraînement en chaleur par unImpact répété et un frottement contre la matière. L'opérateur modifie la température en ajustant la vitesse du rotor et en régulant le niveau de la matière dans la chambre, le tout grâce à une lecture du thermocouple de la température totale et à un ajustement de la vitesse du rotor effectué par le système de contrôle afin de maintenir la température choisie. Pour le polyéthylène et le polypropylène, la fenêtre visée est comprise entre 70 et 95 degrés Celsius. En dessous de cette bande, la densification n'est pas complète et la matière reste molle. Au-delà, la surface des particules commence à s'amoindrir suffisamment pour entraîner une agglomération en blocs obstruant la gorge de chargement, et dans des cas extrêmes, la charge peut se liquéfier en une masse solide qui doit être coupée à l'extérieur de la chambre.
Dans cette plage de température, trois choses utiles se produisent à la fois. Premièrement, l'humidité de la surface s'évapore et est chargée par l'air circulant par la cheminée, c'est pourquoi une ligne de coupe et compactage peut accepter le film à des niveaux d'humidité qui provoqueraient une hydrolyse sévère ou une formation de bulles dans une extrudeuse alimentée directement. Deuxièmement, le polymère se détend et la fraction semi-cristalline se réorganise, ce qui augmente légèrement la cristallinité et rend la particule plus rigide, facilitant ainsi la coupe sans coller. Troisièmement, et surtout pour l'alimentation, la masse volumique augmente brutalement. Les déchets de film enrobé flottant ont une masse volumique de seulement 0,03 à 0,05 gramme par centimètre cube, essentiellement de l'air avec un peu de polymère suspendu dans cet air. Après préréglage, l'aggloméré sortant de la chambre mesure généralement 0,30 à 0,45 grammes par centimètre cube, une augmentation d'environ huit à douze fois.
Cet accroissement de la densité est la fondation mécanique de toute l’architecture. Une vis d’extrudeuse est un appareil volumique : elle peut seulement transporter le volume contenu dans ses compartiments. Lorsque la densité volumique de la matière d’alignment est de 0,04 grammes par centimètre cube, la vis transporte surtout de l’air, la production chute et l’opérateur doit compenser en forçant la matière avec un dispositif de remplissage, ce qui est exactement la condition qui génère une usure. Lorsque la même vis reçoit de la matière à 0,35 gramme par centimètre cube, ses compartiments sont correctement remplis, le transport est stable et le rendement est limité par la capacité de fusion plutôt que par le niveau de charge, c’est-à-dire ce dans lequel une extrudeuse devrait fonctionner.
La géométrie de vidange tangente mérite d'être examinée de près, car elle est souvent incomprise. Le lit de matière en rotation agit comme son propre alimentateur : le vortex presse les granulés contre la paroi de la chambre, et le port tangentiel capture simplement une partie de cette chaîne circulaire. Cela fait fondamentalement une différence avec l'alimentation par force, qui utilise une vis actionnée pour pousser la matière dans la gueule. L'arrangement tangentiel est auto-métré, il n'exerce aucune force compresseur sur le filet à vis et il ne peut pas surcharger la zone d'alimentation. Sur les appareils plus grands, une vis d'alimentation courte peut aider le transfert, mais son rôle est de surmonter la distance, plutôt que de comprimer.
Route autrichienne versus broyeur et alimentateur conventionnel
La manière la plus claire de comprendre l'avantage de la maintenance est de comparer les deux approches côte à côte selon les paramètres qui génèrent réellement des coûts. L'approche conventionnelle utilise une broyeuse ou un granulateur indépendant, un silo ou un convoyeur, ainsi qu'un feedeur de force ou une machine de tassement qui remplit la gorge de l'extrudeur. L'approche autrichienne remplace tout cela par une seule chambre intégrée. Les différences se manifestent en terme de stabilité de la charge, de vitesse d'usure, d'énergie, de fréquence de maintenance et de flexibilité des matériaux.
| Paramètre | Route autrichienne : coupeuse-broyeur plus vis simple | Broyeur et alimentateur de force conventionnel |
|---|---|---|
| Introduisez la densité volumique de la nourriture dans la vis | 0,30 à 0,45 tonnes par mètre cube | 0,03 à 0,12 g par cm³ pour les films et les lames légères ; les produits à tubes renseignés partiellement |
| Stabilité de l'alimentation | Mesure automatique de transfert tangentielle ; variation de la production généralement comprise entre quelques pour cent et un pour cent. | Dépend du malfonctionnement ; ruissellement et pontage sont fréquents dans le cas des pellicules et des fibres |
| Température de la matière à l'alimentation | 70 à 95 degrés Celsius, préchauffé et partiement séché | Ambiance normale, avec une charge d'humidité à la surface souvent maximale |
| Provoquez l'usure des vis et des barils | Réduction : travail de cisaillement plus faible dans les zones d'alimentation et de compression, plus faible couple maximal | Elevation : compactage à froid, charge latérale pour l'enrobage, fines abrasives transportées. |
| Consommation d'énergie spécifique pour le film PE | 0,22 à 0,35 kWh/kg par an, y compris le préconditionnement | 0,32 à 0,48 kWh par kg, généralement en cas de régime instable. |
| Comportement en cas de changement de tamis | Filtre laser ou changeur d'aspersion automatique à nettoyage automatique ; absence d'arrêt des lignes. | Changement manuel ou semi-automatique toutes les 2 à 8 heures pour un alimentation sale. |
| Fréquence d'arrêt non programmé | Basse ; la machine est principalement affectée par des anomalies du flux d'aliment sans les événements propres à la machine | Moyen à haut niveau ; blocage du filtre et chevauchement de la charge |
| Manutention du film et des fibres | Capacité nature ; aucune agglomération préalable nécessaire. | Exige en plupart des cas un aggrégeur ou un densificateur séparés. |
| Sacs tissés en polypropylène | Manipulé directement, découpé et densifié dans une même chambre | Risque d'enroulement du lanceur autour des arbres dans la déchiqueteuse. |
| Les résidus de plastique rigide et les grosses pièces | Manipulation avec rotor et moteur spécifiés pour le travail. | Manipulation efficace ; c’est le cas le plus fort de la voie conventionnelle. |
| Espace occupé | Compact ; conditionnement et extrusion partagent la même structure-fonctionnelle | Plus grand ; gratteuse, tampon, convoyeur et alimentateur séparés |
| Montant relatif des coûts en capital | Haut de gamme en fonction du forfait de filtration et de dégazage | Medium; lower entry point, higher recurring burden.. |
| Charge de maintenance relative | Faible | De taille moyenne à haute |
La comparaison ne doit pas être interprétée comme un verdict selon lequel une technologie est universellement supérieure à une autre. Pour obtenir une regrind rigide de haute densité et de grande quantité, lisible et uniforme préparée en interne, un shredder conventionnel et une extrudeuse conventionnelle alimentée par gravité peuvent être tous à fait adaptés et constituer une investissement d'entrée plus faible. La technologie autrichienne se distingue par une marge de profit en cas de charge de matière première légère, variable, à revêtement, imprimée, humide ou contaminée, ce qui concerne une grande majorité des flux après consommation et un nombre important des déchets de film d'origine industrielle. À mesure que la qualité de la matière première diminue, l'écart entre les deux technologies s'élargit sensiblement au niveau des coûts d'entretien.
Unités centrales et paramètres d’ingénierie.
Une ligne autrichienne de recyclage des plastiques est une chaîne de six unités fonctionnelles, chacune dotée d'une fenêtre de paramètres distinctes : le découpeur-compresseur, l'extrudeur à vis unique, le système de désagglomération, l'étape de filtration de la masse fondue, la pompe de masse fondue et le granulateur. Pour que cette chaîne fonctionne bien, il est nécessaire de mettre au point les paramètres de chacune de ces unités individuelles, mais la véritable compétence en ingénierie exige ensuite de les adapter entre elles de manière à ce que aucune n'entraîne un encombrement ou devienne un concentrateur d'usure.
Dimensionnement et configuration du rotor dans le trimmer-compacteur
Les chambres de coupe-compaction sont principalement déterminées par le diamètre du disque à lame, qui varie d'environ 800 millimètres sur les dispositifs de laboratoire et d'essai de petite taille à 2 200 millimètres sur les machines industrielles à haute capacité. Le nombre de lames varie habituellement de six à douze, plus de lames étant utilisées pour une coupe plus fine sur pellicules fines et moins de lames, plus robustes, pour des matériaux lisses ou rigides. La vitesse de pointe se situe dans la gamme de 25 à 35 mètres par seconde, quelle que soit la taille, ce qui signifie que la vitesse de rotation diminue avec le diamètre.
| Diamètre du disque de lame | Nombre de lames typique | Largeur de vitesse du rotor | Puissance indicative de fonctionnement | Classe de capacité adaptée |
|---|---|---|---|---|
| 800 mm | 6 | 600 à 830 rpm | 30 à 45 kW | 150 à 300 kg par heure |
| 1 100 mm | 6 à 8 | de 440 à 610 tours par minute | De 55 à 90 kW | 300 à 500 kg par heure |
| 1 400 mm | 8 | 340 à 480 tr/min | 90 à 132 kW | 500 à 800 kilogrammes par heure |
| 1 600 mm | 8 à 10 | 300 à 420 tr/min | 132 à 200 kW | de 800 à 1 200 kilogrammes par heure |
| 1 800 à 2 200 mm | 10 à 12 | 220 à 370 tours par minute | De 200 à 315 kW | 1 200 à 2 000 kg par heure |
Le choix du matériau de la lame est plus important que le nombre de lames pour les économies de maintenance. Les lames en acier d'outillage avec des bords trempés par induction constituent la norme. Les variantes en aciers à haute vitesse à base de poudre métallurgique et à pointe en carbure de tungstène sont plus chères par pièce, mais prolonge considerably la durée de vie sur les flux abrasifs contenant des charges minérales, des fibres de verre, du sable ou du sol résiduel. Le détail le plus important est la géométrie du bord : une lame rectangulaire à quatre bords utilisables peut être indexée trois fois avant le renfoncement ou le remplacement, ce qui prolonge d'un facteur de trois à quatre l'intervalle entre les changements complets de la lame par rapport à un design à un seul bord.
Configuration de l'extrudeur à un seul écrou
L'extrudeur d'une ligne à technologie autrichienne est délibérément conventionnel dans son concept et précis dans son exécution. Étant donné que l'unité de préconditionnement a déjà réalisé la densification et le préchauffage, la vis n'a pas besoin d'une géométrie de compression agressive ni d'un fort frottement. Elle a plutôt besoin d'un profil de fusion long et uniforme, et d'un mélange efficace. C'est pourquoi les ratios longueur/diamètre, comprises entre 30 et 36, sont plus élevés que ceux observés pour les anciens extrudeurs de recyclage (20 à 25).
| Diamètre des vis : | Rapport R/T | Domain de vitesse d’engrenage | Puissance du moteur principal (kilowatt) | Production nominale, film PE | Zones du barillet |
|---|---|---|---|---|---|
| 80 mm | 30 à 33 | 90 à 160 t/min | 75 à 110 kW | 4. 250 à 350 kg par heure. | 4 à 5 |
| 105 mm | 30 à 34 | 85 à 150 rpm | 110 à 160 kW | de 420 à 550 kg par heure | De 5 à 6 |
| 125 mm | 32 à 36 mm | De 80 à 140 tr/min. | 160 à 250 kW | 650 à 900 kg par heure | 6 à 7 |
| 160 mm | 32 à 36 mm | De 80 à 130 tr/min. | 250 à 400 kW | 1 050 à 1 400 kg/heure | 7 à 8 |
| 180 à 200 mm | 33 à 36 | 75 à 120 tr/min | 400 à 630 kW | 1 600 à 2 200 kg par heure | 8 à 9 |
Le traitement de surface du barillet et de la vis est un levier essentiel de maintenance. Un barillet nitruré avec une vis nitrurée est la spécification économique adaptée aux polyoléfines après fin de production. Un liner bimetallique sur tambour associé à une vis en tôle d'hard face, avec une couche en nickel ou en carbure de tungsten sur les surfaces de passage du filet, est la spécification appropriée pour les matériaux post-consommation contenant des fines, des charges ou des fibres. Elle multiplie généralement par plusieurs la durée de vie utile sur les chargeurs abrasifs. Choisir la spécification moins chère pour les matières abrasives est la seule véritable erreur de calcul dans l'achat d'une ligne de recyclage, car le coût de remplacement d'un batteur et d'une vis usés, ainsi que les pertes de production pendant leur remplacement, écrasent l'économie initiale.
Dégazage et suppression des composés volatils
La devolatilisation élimine l'humidité résiduelle, le monomère, le solvant d'encre d'impression, les résidus d'adhésif et les produits de dégradation à faible masse moléculaire de la masse fondue. Un seul tube de dépression fonctionnant à une pression de moins 0,085 à moins 0,095 mégapascal gauge est la norme pour le film de polyoléfin. Le film fortement imprimé, les chutes de laminat multicoches et les matériaux contenant des résidus d'adhésif ou de revêtement justifient un arrangement à deux tubes de dépression, le premier à une profondeur modérée et le second à la pleine profondeur, après une section de décompression et de remelting qui expose la surface de la masse fondue fraîche.
L'efficacité du dégazage dépend bien plus de la renouvelabilité de la surface de la fonte que de la capacité de la pompe. Une zone de ventilation avec une zone de décompression à flotte profonde, un joint de fusion approprié en amont et un port à vide de taille suffisante permet d'extraire efficacement les substances volatiles sous un vide modéré. Une zone de ventilation mal conçue ne les éliminera pas même sous vide maximal, mais poussera plutôt la fonte dans le port de ventilation. Le débordement de la voie de ventilation est un problème de conception et de réglage, et non une question de pompe. Les mesures pratiques permettant de l'éviter consistent à maintenir un volume libre suffisant dans la zone de décompression, à éviter une vitesse de vis excessive par rapport au débit entrant et à installer un remplisseur de canalisation sur les conduites transportant des matières à faible viscosité.
Architecture de filtration du mélange fondu :
La filtration est l'étape où la technologie autrichienne se détache le plus clairement des autres solutions en ce qui concerne les coûts de maintenance, car c'est à cette étape que les installations conventionnelles perdent le plus de temps de production. Trois technologies sont utilisées, souvent en combinaison.
| Type de filtration | Finition typique | Débits de contaminants | Arrêt de la ligne nécessaire | Attention de l'opérateur | La meilleure application |
|---|---|---|---|---|---|
| Changer automatique de plaque coulissante | 150 à 400 microns | Enlèvement manuel du paquet d'écran | Oui, à chaque changement | Élevé | Nettoyage de déchets postindustriels à faible teneur. |
| Changement à double piston hydraulique, continu | 80 à 200 microns | Perception du tamis sans interruption. | Non | Moyen | Pelletisation de polyoléfines à usage général |
| Changeur à double piston de nettoyage à sec. | De 80 à 150 micro-mètres | Évacuation rétrograde à la fusion de contaminants. | Non | Bas à moyen | Légèrement contaminé, après la consommation |
| Filtrage laser avec racleur rotatif | De 80 à 150 micro-mètres | Évacuateur à grattage continu | Non | Faible | Déchets post-consommation fortement contaminés par du papier, du bois, de l’aluminium |
| Filtre laser plus changeur de piston en série | Grosse, puis 80 à 100 micromètres. | Coarse et fin contrôlées par indexation | Non | Faible | Recyclat de qualité pour la pellicule, avec des limites strictes pour la gélatine et les petites taches |
Le filtre laser mérite une explication spécifique car il est le composant le plus associable à la ligne autrichienne. Un disque perforé rotatif, produit par forage au laser avec une géométrie des trous précisément contrôlée, est en continu balayé par des brosses. La fusion passe par les trous, tandis que les impuretés retenues sont balayées vers une vis d'évacuation et expulsées du système sous forme d'une boulette compacte. Etant donné que les impuretés ne se déposent jamais sous forme de gâteau de filtre, la pression différentielle reste quasi constante, la température de la fusion reste stable et il n'y a pas besoin de changer de tamis. Pour le flux d'alimentation contenant de 2 à 5 % d'impuretés non fondantes, cette différence suffit à eliminer plusieurs arrêts imprévus par shift.
Pompe de fonte et pelottage
Une pompe à liquide fondu de type journal, placée après la filtration, permet de dissocier les variations de pression de l'extrudeur de la pression dans la matrice. Une pompe parfaitement réglée maintient la pression dans la matrice à environ plus ou moins 2 bar, ce qui stabilise le poids des pellets, élimine les variations de diamètre des fils et permet à l'extrudeur d'opérer à une pression plus faible au moins, et donc à une température plus basse du liant et à un couple inférieur. La pompe est également un élément d'entretien en soi : en absorbant les fluctuations de pression, elle réduit la charge cyclique sur le roulement de la boîte de vitesse de l'extrudeur.
On utilise trois méthodes de pelletisation, et le choix dépend du polymère et de la qualité des pellets souhaités. La pelletisation par anneau d'eau, au cours de laquelle les perçages de matricielles lancent les pellets dans un film d'eau annulaire, est la méthode prédominante pour les polymères de polyoléfines prélevés dans la fabrication des films et produit des granulés cylindriques ou semblables à des lentilles d'environ 3 à 4 mm. La pelletisation sous eau, au cours de laquelle la chambre de coupe est entièrement immergée, donne les granulés les plus sphériques, exempts de poussière et les plus uniformes, et est la voie préférée pour le recyclat de haute valeur, le polyester et la matière à composter. La pelletisation de fils, au cours de laquelle des fils extrudés sont refroidis dans un bain d'eau et coupés, reste la méthode la plus simple et la plus économique et est bien adaptée aux matériaux rigides, aux polymères d'ingénierie et aux lignes à faible capacité de production.
Les causes d'origine des faibles coûts de maintenance
Le faible coût de maintenance dans une ligne autrichienne de recyclage de matières plastiques n'est pas une affirmation marketing ; c'est la conséquence arithmétique de cinq mécanismes de conception spécifiques, qui élimine chacun un chemin de défaillance ou d'usure connu. Comprendre ces mécanismes permet au bénéficiaire de vérifier si une machine donnée les met en œuvre réellement ou si elle présente simplement une disposition similaire.
Principe de fonctionnement 1 : le préchauffe réduit la charge de frottement sur la vis.L'énergie nécessaire pour élever le polyéthylène de 20 degrés Celsius à la température de fusion est fixée par la thermodynamique. Dans une ligne conventionnelle, toute cette énergie doit être fournie à l'intérieur du fût, principalement sous forme de dissipation visqueuse générée par le vis qui travaille contre un matériel froid et rigide. Dans une ligne autrichienne, le coupe-côtoi fournit les 50 à 75 kelvins de cette augmentation de température par chauffage par friction à l'extérieur du fût, où les composants mécaniques impliqués sont des lames grandes, robustes, facilement accessibles et facilement remplaçables, alors que dans une ligne conventionnelle, il s'agit d'un axial multi-tampon, d'un vis finement usiné et d'un fût renforcé. Le vis fonctionne donc à un couple plus faible, à une pression de recul densité-atterrissage plus faible et à une température locale plus faible, ce qui prolonge la durée de vie. C'est la plus grande contribution à l'intervalle d'inspection de la vis et du fût étendu de 8 000 à 20 000 heures observé sur les lignes bien droites.
Principe de fonctionnement 2 : la filtration auto-nettoyante continue évite les arrêts fréquents.Sur une ligne conventionnelle utilisant des bobines de film post-consommation, des changements de grille manuels ou semi-automatiques toutes les deux à huit heures sont normaux, et chaque changement entraîne un arrêt, une excursion de la pression, une purge, une transience de la qualité et un redémarrage. Au-delà de la perte de production, chaque cycle d'arrêt et de démarrage sollicite thermiquement la barrière, met sous tension les bandes de chauffage et projette du matériel dégradé dans l'extrudeuse. La filtration laser continue ou le changement par reflué supprime l'intégralité de cette catégorie d'événce. Les avantages secondaires sont notables : la pression constante au retour permet une température constante de la fusion, une température de fusion constante implique une dégradation thermique moindre et une dégradation moindre implique moins de gels, moins de dépôts dans l'extrudeuse et un intervalle détartrage plus long.
Principe de fonctionnement 3 : les serveurs à fréquence variable et servo-contrôle éliminent les chocs mécaniques.Le démarrage direct en ligne d'un rotor de coupe et compactage de grande taille applique un couple transitoire massif sur la transmission, les courroies, l'axe et les paliers. Le couple variable du moteur du rotor permet un démarrage en pente contrôlée, élimine le choc de démarrage et permet de corriger en permanence la vitesse du rotor en fonction de la température du matériau mesuré, afin que la chambre ne surchauffe pas ni ne soit sous-condensée. Du côté de l'extrudeur, les moteurs à fréquencevariable dotés de freinage régénératif et de limitation du couple empêchent la boîte de vitesses d'être soumis aux chocs déclenchés lors de l'apparition d'un objet étranger ou d'un boulet froid au niveau de l'extrudeur. Le positionnement micrométrique de la lame du pelteur garantit une pression constante entre la lame et la plaque de moulage, ce qui est le facteur dominant dans la durée de vie des lames et des plaques.
Mécanisme N° 4 : lubrification centralisée et automatisée.Les paliers du rotor, les joints de marche de l'extrudeur, la boîte de sélection, les guides du changement du tamis et les paliers du pelletiseur nécessitent tous un lubrification régulière. Un système de lubrification progressif centralisé et avec dosage programmé élimine le mode de défaillance le plus couramment dû aux erreurs humaines dans l'ensemble de l'usine, c'est-à-dire la manqué d'endroit de graissage sur une machine chaude, bruyante et sale, pendant une session intensive. Les pannes de rotors provoquées par des manques de lubrification sont coûteuses, non pas parce que le rotor est coûteux, mais parce que les dommages collatéraux subis par les axes, les joints et l'alignement sont importants et les arrêts de machine sont imprévus.
Mécanisme 4 : lubrification centralisée et automatisée.Une pale rotative à quatre arêtes réversible peut être dégagée,rota-tionnée vers une nouvelle lame de coupe et remise en place en un temps magique, avec trois fois moins d'heures de travail que pour un remplacement complet. Cela prolonge de trois à quatre fois l'intervalle entre les changements de paleset transforme ce qui serait une étape de débours en la moindre intervention humaine sur une période de plusieurs ans. De cette façon, ce simple détail modifie considérablement le profil de consommation des pièces de la ligne.
Deux facteurs de support dessinent le tableau complet. En premier lieu, le cadre intégré compact signifie moins de convoyeurs, de points de transfert, de moteurs et de capteurs, et chaque composant qui n'existe pas ne peut pas tomber en panne. En second lieu, la stabilité d alimentation supprime les débordements qui causent un chargement du couple cyclique ; une machine qui fonctionne avec un couple constant vieillit beaucoup moins vite que celle qui oscille entre 60 et 110 % de la charge nominale tous les quelques secondes.
Intervalles de maintenance et durée d'utilisation des pièces d'usure
La planification d'entretien réaliste nécessite de faire la distinction entre les intervalles d'inspection, les intervalles de réglage et les intervalles de remplacement, et de reconnaître que tous ces intervalles varient en fonction de l'abrasivité du combustible. Les chiffres ci-dessous représentent les pratiques courantes pour les flux de polyoléfine propres à modérément contaminés et devraient être raccourcis pour les matériaux contenant des charges minérales, des fibres de verre, du sable ou des fines métalliques.
| Composant | Action | Intervalle typique | Périodes d'immobilisation requises | Coût relatif des composants | Notes |
|---|---|---|---|---|---|
| Palettes rotatives du coupe-compacteur | Indexer à la tranche fraîche. | 500 à 1 500 heures de fonctionnement | Interruption programmée courte. | Faible | Conception à quatre branches permettant trois cycles d'indexation avant le remplacement. |
| Palettes rotatives du coupe-compacteur | Remplacement ou recellule complet. | 2 000 à 6 000 heures de fonctionnement | Demi changement | Bas à moyen | Les versions à pointe de carbure prolongent l'intervalle d'utilisation dans des alimentations abrasives. |
| Linge d'usure de la paroi de la chambre. | Examiner et mesurer | 2 000 heures de fonctionnement | Inspection uniquement | Moyen | Le liner réversible protège la coque de la chambre elle-même. |
| Filtration de la fonte, nettoyage continu automatique | Inspection de l'élément tamis | 1 500 à 4 000 heures de fonctionnement | Arrêt planifié. | Moyen | Pas d'arrêt de production à cause de l'évacuation des contaminants courants. |
| Filtration de la fonte, manipulation de sacs de tamis | Changement du tamis. | 2 à 8 heures d'exploitation sur une bande fournie souillée | Arrêt de la bande à chaque fois | Bas par événement, élevé cumulé | Le coût récurrent dominant sur les lignes conventionnelles |
| Joints et guides de changement d'écran | Inspecter, refermer | 4 000 à 8 000 heures de fonctionnement | Demi changement | Moyen | Fuite après le piston, indiquant une usure des jointes |
| Vis de l'extrudeur et barrel. | Inspection dimensionnelle, mesure de jeu | De 8 000 à 20 000 heures de fonctionnement | Déplacement complet ou plus long | Élevé | Baril bimetallique et écrou à face dure : prolonge la durée de service en cas d'usure. |
| Les lames de coupe des granulateurs. | Rétablir ou remplacer | De 800 à 2000 heures de fonctionnement | Interruption programmée courte. | Bas à moyen | La régulation par contacts-poussée est la variable principale de la durée de vie |
| 8 to | Inspecter la face, nettoyer les trous d'ouverture. | 2 000 à 4 000 heures de fonctionnement | Interruption programmée courte. | De taille moyenne à haute | Les faces cémentées ou revêtues résistent à l'usure par contact avec les couteaux |
| Huile de pompe à vide et filtre. | Changer l'huile et changer le filtre d'échappement. | 2 000 heures de fonctionnement | Interruption programmée courte. | Faible | L'état des huiles se dégage plus rapidement sur les convoyeurs imprimés et laminés |
| Pompe de fonte | Inspectez les engrenages et les roulements. | De 8 000 à 16 000 heures de fonctionnement | Déplacement complet | Élevé | L'écoulement primaire propre est le facteur le plus important d'espérance de vie |
| Réducteur principal | Analyse et changement d'huile | 4 000 à 8 000 heures de fonctionnement | Arrêt planifié. | Moyen | Le nombre de particules fluctuant permet de prévoir l'état des roulements |
| Roulements et garnitures d'axe | Surveillance de l'état, renouvellement | Inspection annuelle, renouvellement selon les indications. | Arrêt planifié | Moyen | L'analyse de la variation des vibrations donne plusieurs semaines d'avertissement. |
| Bandes de chauffage et thermocouples | Verification de la résistance, remplacement. | Annuellement, réparation en cas de faute | Interruption programmée courte. | Faible | Garder un ensemble complet de pièces de rechange ; les pannes sont aléatoires. |
| Système de lubrification centralisé. | Remplissage du réservoir, contrôle de l'intégrité des réseaux | Mensuel | Aucun | Faible | L'alarme en cas de niveau bas et de ligne bloquée est indispensable. |
| Circuit d'eau pour le granulation | Nettoyage du filtre, vérification de la qualité de l'eau. | Semainière | Aucune ne soit trop courte | Faible | L'accumulation des fines entraîne l'usure des couteaux et des moules. |
Il est utile de lire ce tableau comme un charge totale plutôt que comme une liste de composants. Presque tout ce qui présente des intervalles courts est à faible coût et de courte durée, et presque tout ce qui est coûteux est dans un intervalle mesuré en milliers d'heures. Cette distribution est la signature d'une architecture dont le coût de maintenance est faible. La voie conventionnelle inverse une partie de celle-ci en plaçant un événement disruptif et souvent interrompu par une interruption de la production, le changement manuel de l'écran, dans le planning quotidien.
Matrice de consommation d'énergie, rendement et benchmarks de fonctionnement
La consommation d'énergie spécifique est la méthode la plus juste pour comparer les lignes de recyclage, car elle normalise la taille, et elle constitue également un excellent indicateur de l'état mécanique. Une installation dont la consommation d'énergie spécifique augmente de mois en mois indique généralement à l'opérateur que la tolérance entre le cylindre et la turbine s'est accrue, que la pression sur la filtration a augmenté ou que la préparation de la matière première a été dégradée. Les chiffres ci-dessous concernent une matière première propre et sèche, et ils représentent les puissances installées ainsi que la consommation équivalente sous conditions d'exploitation communes.
| Classe de traitement | Puissance du trimmer-compacteur | Moteur principal de l'extrudeur | chauffage et équipements auxiliaires | Puissance installée totale | SCI, film PE | SCI, tissage PP |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 300 kg par heure | 45 à 55 kW | 75 à 90 kW | 35 à 50 kW | 155 à 195 kW | 0,28 à 0,35 kWh par kg | 0,32 à 0,38 |
| 500 kg par heure | 75 à 90 kW | 110 à 132 kW | 45 à 65 kW | 230 à 287 kW | 0,26 à 0,33 kWh par kg | 0,29 à 0,36 kWh par kg |
| 800 kg par heure | 110 à 132 kW | 160 à 200 kW | 60 à 85 kW | 330 à 417 kW | 0,24 à 0,31 kWh/kg par an | 0,27 à 0,34 kWh par kg |
| 1 200 kg/heure | 160 à 200 kW | 250 à 315 kW. | 85 à 120 kW | 495 à 635 kW. | 0,23 à 0,29 kWh/kg par an | 0,26 à 0,32 kWh par kg |
| 2 000 kg par heure. | 250 à 315 kW. | 400 à 500 kW | 120 à 170 kW | 770 à 985 kW | 0,22 à 0,28 kWh/kg par an | 0,25 à 0,31 kWh/kg par an |
Trois courbes de cette table méritent d'être mentionnées : premièrement, la consommation d'énergie spécifique diminue en fonction de la taille du diamètre, à cause des pertes de chaleur et des charges auxiliaires fixes réparties sur une plus grande production. Cette raison technique est le principal argument pour combiner la capacité entre moins de lignes de plus grands diamètres plutôt que de nombreuses lignes de plus petit diamètre. Deuxièmement, la puissance installée est toujours nettement supérieure à la consommation d'énergie active, car les moteurs sont dimensionnés pour le démarrage et les meilleurs cas de consommation des matériaux de base. En conséquence, une centrale qui sert de référence pour le dimensionnement de son approvisionnement électrique aux bases de la puissance installée investit pour de trop dans les transformateurs et le câblage. Troisièmement, le matériau en polypropylène tissé présente, en règle générale, une consommation d'énergie d'environ quelques centièmes de kilowattheure par kilogramme en plus que le film en polyéthylène, en raison de son enthalpie de fusion et de sa température de traitement plus élevées.
Les mesures pratiques qui orientent la consommation vers l'extrémité inférieure de chaque bande incluent l'isolation des zones de chauffage du cylindre, ce qui réduit généralement notablement la charge de chauffage ; l'utilisation de bandes chauffantes en céramique plutôt qu'en mica pour les zones à haute température ; la mise en marche de la pompe de fusion de manière à ce que l'extrudeur puisse fonctioner à une pression de tête inférieure ; le maintien des dimensions de filtration non plus fines que nécessaires à l'application ; et, surtout, le maintien du compacteur-cutter à la température de consigne appropriée pour que l'extrudeur ne soit pas contraint à compenser le déficit thermique par frottement. Un système de gestion de l'énergie conforme à la norme ISO 50001 fournit la discipline de mesure nécessaire pour maintenir ces gains plutôt que d'atteindre un seul moment puis de les perdre.
Compatibilité des matériaux à travers les flux de polymère
La combinaison de coupeuse-compactrice et de tambour à double hélice est l'architecture de pelletisation la plus suffisamment flexible en usage courant, mais chaque polymère impose ses propres contraintes en matière d'humidité, de température, de dégazage et de traitement en aval. Le tableau ci-dessous résume les intervalles de fonctionnement et les précautions spécifiques qui déterminent si une exploitation est réussie.
| Matériau | Exigence en humidité de lalimentation | Température de la PCU | Température du fondant | Dégazage | Notes clés sur le processus |
|---|---|---|---|---|---|
| Films LDPE et LLDPE, secs. | Inférieures à 2 pour cent. | 75 à 90 degrés C | 190 à 220 °C | Vacuum unique | L'application de référence : le plus haut rendement et la plus faible consommation d'énergie de toute filière |
| Fil en LDPE et en LLDPE, lavé à l'humidité | Presseur inférieur à 8 %. avant PCU. | De 80 à 95 °C | 195 à 225 C | Aspiration unique ou double | Un épurateur mécanique avant le PCU est obligatoire ; sans lui, la chambre ne se refroidit pas et la densification échoue. |
| HDPE rigide recyclé (sans rinçage) | Inférieur à 1 pour cent | 70 à 85 degrés Celsius | 200 à 230 °C | Vacuum unique | Densité volumique déjà supérieure ; le rôle du PCU se concentre sur le mélange, le séchage et le dosage |
| Sacs tissés en PP et ruban de rafia | Inférieures à 2 pour cent. | De 80 à 95 °C | 210 à 240 °C | Vacuum unique | Coupe proprement dans le PCU, où les broyeurs sont sujets au wrapping, surveillez la corrosion du conditionneur en carbonate de calcium. |
| PS et HIPS | Inférieur à 1 pour cent | 60 à 75 °C | 190 à 215°C | Vacuum unique | Le point de ramollissement faible exige un point de réglage PCU inférieur ou la charge se compactera ; l'élimination du monomère de styréne résiduel profite du vide |
| Feuille de PET et éminacement thermoformé | Crystalliser et sécher en dessous de 50 ppm | Aération par vent aspirant pouvant atteindre 180°C dans des modèles dédiés | 265 à 285 °C | Double vide profond | La préservation de la viscosité intrinsèque régit tout ; apportez de la polycondensation en phase solide pour obtenir un produit adapté à la mise en flacon. |
| PA6 et PA66 | Moins de 0,1 pour cent | 70 à 90 degrés Celsius | 240 à 280 °C | Double vide profond | Design structuré et sélection des matériaux |
| PLA et film compostable | Inférieures à 250 ppm | 45 à 60 °C | De 170 à 195 degrés Celsius | Vidage sous vide double | Très faible résistance à la flexion et allongement à la rupture. |
| Films à base d’EVA et de produit adhésif riche en substances plastisantes | Inférieures à 2 pour cent. | 60 à 75 °C | De 170 à 200 degrés Celsius | Vidage sous vide double | Collant à basse température ; nécessite une valeur seuil de PCU réduite et des surface de chambre anti-adhésion |
| Fibre de PP et de PE, non-tissée, grand sac | Inférieures à 2 pour cent. | De 80 à 95 °C | 200 à 235 °C | Vacuum unique | La fibre est la géométrie la plus difficile pour les distributeurs conventionnels et l'un des arguments les plus forts en faveur de cette architecture |
Deux informations méritent d'être précisées. Pour la découpe de film lavé, le presseur n'est pas un accessoire facultatif. L'eau entrante dans le coupe-compacteur à 20 % d'humidité absorbe une énorme quantité de chaleur latente pendant son évaporation, ce qui réduit la température de la chambre, empêche la densification et contraigne l'opérateur à augmenter la vitesse du rotor, ce qui entraîne une augmentation de la consommation d'énergie et de l'usure des lames. Un presseur mécanique, qui consiste essentiellement en une extrudeuse à compression courte avec un cylindre perforé, permet de ramener l'humidité à un niveau que la chambre peut gérer thermiquement, et il se repaye uniquement en termes d'énergie et de durée de vie des lames.
Pour le polyester, le problème fondamental est la scission par hydrolyse de la chaîne. L'eau présente dans la masse fondante à la température de transformation du polyester attaque le lien d'ester, réduisant de manière irréversible la viscosité intrinsèque. Pour préserver la viscosité, il faut cristalliser la flocon amorphe de manière à ce qu'elle ne s'agglomérât pas lors du séchage, sécher à une humidité résiduelle très faible, faire fonctionner l'extrudeur sous vide et réduire au minimum le temps de séjour à la température. Lorsque la productivité, de flacon à flacon ou en contact avec des denrées alimentaires, est prioritaire, une étape de polycondensation de type solide, après la granulation, rebâtit le poids moléculaire et assure le temps de séjour nécessaire à la décontamination, comme le requiert la réglementation.
Méthodes et paramètres de test de la qualité des granulés
La valeur de la production d'une ligne de recyclage ne se mesure que par la qualité que l'acheteur peut vérifier, et cette qualité est mesurée par un petit ensemble de tests bien définis. Une installation qui exécute régulièrement ces tests et analyse leurs résultats détectera la dégradation mécanique de la ligne longtemps avant qu'un dysfonctionnement ne se produise, ce qui fait de la surveillance de la qualité un outil de maintenance ainsi qu'un instrument commercial.
| Méthode de mesure de la qualité | Méthode de test. | Cible de l'acceptation typique | Qu'est-ce que l'échec révèle ? | Fréquence de test. |
|---|---|---|---|---|
| Variation de l'indice de flux de fusion en fonction de la matière première | Norme ISO | Entre plus ou moins 15 pour cent. | Excessive cisaillement ou historique thermique, ou scission de chaîne due à l'humidité. | Chaque lot |
| L'humidité résiduelle dans le granule | La titration Karl Fischer ou la perte par séchage | Moins de 0,05 pour cent pour les notes générales | Dégazage insuffisant ou dessablage inefficace des granules | Chaque lot |
| Teneur en cendres (%.) | ISO 3451 | Selon l'application ; la stabilité des tendances a la plus grande importance. | Transfert de remplissage, contournement de la filtration ou contamination de la matière première | Semaine après semaine et au changement de la matière première |
| Conservation de la résistance à la traction. | ISO 527 | Au-dessus de 85 à 90 pour cent de la référence vierge | Dégradation, contamination croisée ou dilution du produit de填充. | Entretien mensuel ou après qualification |
| Teneur en gel dans une pellicule coulé | Pyrolyse catalytique : | Selon l'application ; un faible nombre stable est l'objectif recherché. | Particules non fondues, matériaux dégradés ou escamotage du filtre | Chaque lot destiné à la production de films |
| Compteurs de taches noires | Compte visuel ou optique dans la plaque pressée | Faible et stable ; une augmentation du comptage est une alarme | Dépôt carbonisé dans le bac, la matrice ou l'adapter ; mélange stagnant décomposé | Chaque lot |
| Indice de jaunissement | Mesure colorimétrique de plaque pressée | Stabilité dans une bande définie | Dégradation thermique, oxydation ou contamination de l’encre. | Chaque lot |
| Densité de volume et géométrie des granules. | Mesure gravimétrique et analyse du tamis. | Pellets d'une dimension uniforme de 3 à 4 mm, fines et renvois minimes | Usure des lames du granulateur, température de la matrice ou problèmes de débit d'eau. | Chaque décalage |
| Viscosité intrinsèque, polyester seul | Solution : viscométrie | Selon l'application ; la conservation est le critère de base. | L'hydrolyse issue d'un essorage insuffisant ou d'un temps de séjour excessif | Chaque lot |
| Évaluation des odeurs. | Panneau de mesure standardisé ou analyse de l'espace ambiant | Acceptable pour l'application cible. | Dévolatilisation insuffisante ou résidu organique dans la matière première | Chaque lot réservé aux grades destinées au grand public |
La mesure la plus directement liée à l'entretien est le nombre de taches noires. Une tendance à la hausse signifie presque toujours que du polymère carbonisé s'accumule dans une région stagnante, généralement à l'extrémité d'une vis usée, dans un adaptateur présentant une mauvaise transition, derrière un joint dégradé ou dans un canal de matriau avec une zone morte. Repérer cette tendance tôt convertit un éventuel rejet qualitatif à venir en une tâche de nettoyage programmée. De même, un écartement croissant de la géométrie des granulés constitue généralement le premier symptôme perceptible d'usure des lames du granulomètre ou de variations inégales de la température de la face du matriau, des semaines avant qu'il ne devienne une plainte de la part du client.
Matrice de dépannage pour les lignes de type autrichien
La plupart des pannes sur une ligne d'extrusion de compresseur-cutter remontent à l'un des trois domaines suivants : l'état thermique de la chambre, la propreté du parcours de la masse fondante ou l'état mécanique d'un élément d'usure. Dans le tableau ci-dessous, les symptômes courants sont organisés par probables causes et l'ordre diagnostique va du contrôle le moins coûteux au plus perturbateur.
| Symptôme. | Les causes les plus probables | Séquence de diagnostic | Coûts du nettoyage |
|---|---|---|---|
| Diminution progressive du rendement à des paramètres constants | amollissement des lames ; augmentation de la pression du filtre ; augmentation de l'accroissement des vis et du barrel ; modification de la densité volumique de la matière première. | Vérifiez la pression différentielle du filtre, puis la tendance de la charge du moteur, puis l'état des bords des pelles, puis l'espacement des vis. | Indices de lame, filtration de service, vérification du matériau d'alimentation, inspection de la queue et du cylindre lorsque le jeu se situe en dehors des valeurs de tolérance |
| Pontage de matière dans la chambre ou dans le conduit d'alimentation. | Température de la chambre dépassant le seuil de la température de la matière ; fines excessives ; pic d'humidité ; défaillance du contrôle du niveau. | Lire la température de la chambre, vérifier le capteur de niveau, puis inspecter l'hygrométrie du produit d'alimentation. | Réduire la vitesse du rotor ou la valeur de réglage de la température, rétablir le contrôle du niveau, ajouter un compresseur ou un séchage préalable pour une alimentation humide. |
| Glissement de l'hélice ou alimentation intermittente. | Matériau d'alimentation trop chaud et collant ; température de la zone d'alimentation trop élevée ; section d'alimentation usée ; niveau insuffisant de la chambre. | Vérifiez la température du corps cylindrique de la zone d'alimentation, puis le niveau et la température de la chambre, puis les conditions de vol d'alimentation. | Refroidissez la zone d'alimentation, réduisez la valeur de consigne de la chambre, rétablissez le niveau, inspectez les volées d'alimentation pour vérifier qu'elles ne sont pas usées ou polis. |
| Fluctuation de la pression de fonte excédant plus ou moins 5 bar | Surprise d'alimentation ; filtre partiellement occulté ; pompe de fusion non engagée ou usagée ; mélange de la matière non uniforme. | Observer la forme de l'onde de pression, vérifier ensuite la différence filtrante, puis le circuit de contrôle de la vitesse de la pompe de fusion | Stabiliser le dosage, entretenir le filtre, vérifier le pilote de la pompe, homogéniser le mélange de matière première avant l'entrée dans la chambre. |
| Restes de pellets, ficelles ou double agglomérées. | Réduit à en être pas assez important, lames émoussées, température trop élevée pour la face de matrice, débit d'eau ou température incorrects | Vérifier le contact des lames et leur usure, puis la température de la surface du calendrier, la vitesse et la température de l'eau. | Réaffectation de la pression de contact du servo, reinstrumentage ou remplacement des couteaux, réglage du chauffage du moule, correction du circuit d'eau |
| Bouches, vides ou striations argentées dans les granulés | Aspiration insuffisante, obturation de la ventille, charge humide, température de fusion trop élevée entraînant la production de gaz de dégradation. | Lisez l'indicateur de vide, inspectez ensuite le port de ventilation pour vérifier s'il y a de la fonte, vérifiez la quantité d'humidité dans le flux entrant et contrôlez ensuite la température de la fonte. | Rétablir le niveau de vide, entretenir la pompe et le filtre, régler les points de réglage de la zone d'évacuation, sécher la matière première, réduire la température de la fusion. |
| Forte odeur résiduelle dans le granulat | Unique étage de dégageage insuffisant pour le papier imprimé ou laminé ; durée de séjour excessive ; quantités de résidus organiques dans la matière première. | Vérifier la profondeur du vide, puis la composition de la matière première, puis le temps de séjour et la température de la masse fondante. | Mettre à niveau le système de vidange pour améliorer le lavage en amont, réduire la température de fusion et la durée de séjour. |
| Augmentation du nombre de points noirs | Dépôt carbonisé à la pointe usée de la vis, de l'adaptateur ou du moulage ; joints dégradés ; zone de fusion stagnante. | Inspecter la matrice et l'adaptateur, puis la pointe du buse, puis toutes les transitions du circuit de fusion. | Nettoyez le trajet de fusion, remplacez la pointe ou l'étanchéité usée, éliminez les points aveugles et revoyez la procédure de purge. |
| Surcharge ou pic de couple du moteur | Métal ou objet étranger durqué dans la bande transportante ; démarrage à froid de la chambre ; niveau excessif de matière ; anomalie de réglage du système de propulsion | Arrêter et inspecter la chambre, vérifier la détection du métal en amont, puis vérifier les réglages de la rampe d'entraînement. | Retirer l'objet, installer ou réparer la séparation métallique, corriger la séquence de démarrage et les paramètres de la rampe de rotation |
| Fines excessives dans le produit enpellets | Couteaux de granuleuse convexes, température d'eau incorrecte, vitesse de transfert excessive, matériau trop dégradé et cassant. | Inspecter les lames, la température de l'eau, la vitesse de l'air de transport et le doigté index de débit de fusion. | Nettoyer les couteaux, réguler le circuit d'eau, réduire la vitesse de transport, enlever la cause de la dégradation |
| Joint d'éjection du filtre trop humide en raison des polymères. | Vitesse du filet de sortie trop élevée ; température du métal trop élevée ; écartement de la lame incorrect | Vérifier le réglage de la vis de décharge, puis la température du mélange avant d'être aspiré au filtre, puis l'ajustement de la racle. | Réduire la vitesse de décharge, abaisser la température de la zone de filtration, régler la libreté de la lame à la spécification |
| Surchauffe de la chambre de combustion et fusion de la charge. | Défaillance du circuit de contrôle de la température ; vitesse trop élevée du rotor pour le matériau ; niveau trop bas ; dérive de la sonde thermocouple | Vérifiez la valeur du thermocouple à l'aide d'une référence, puis contrôlez les réponses de la boucle de contrôle et vérifiez le niveau de matière. | Remplacez ou recalibrez le thermocouple, retounez le circuit, baissez la vitesse du rotor et assurez un niveau correct. |
Aménagement de la ligne, installations utilitaires et planification
Une ligne de recyclage facile à entretenir sur papier peut devenir difficile à entretenir dans la pratique si l'installation néglige l'accès, les services et le flux des matériaux. La planification de l'ameublement devrait envisager les tâches de maintenance présentées dans le tableau des intervalles comme des opérations physiques nécessitant de l'espace, une capacité de levage et des positions de travail sécurisées.
Les exigences d'accès critique sont simples mais souvent ignorées. Pour la rétraction des vis, il est nécessaire d'avoir une course axiale claire d'au moins égale à la longueur de la vis, plus une distance supplémentaire pour le maniement, ce qui pour une vis de 160 millimètres et un rapport de longueur sur diamètre de 34 signifie bien plus de cinq mètres d'espace clair, plus de l'espace nécessaire à l'installation d'une appareil de levage. La chambre du décapant-compacteur exige une hauteur suffisante pour l'ouverture du couvercle et l'accès aux lames, et la tâche d'indexage des lames nécessite un plateau de travail sûr plutôt qu'une échelle. L'unité de filtration nécessite de l'espace latéral de part et d'autre pour manœuvrer les éléments filtrants et pour éviter que les contaminants ne tombent dans des contenants qui peuvent être retirés lors de la mise en marche de la ligne. Placer la machine contre un mur pour économiser de la surface génère des coûts plus élevés liés aux arrêts de maintenance prolongés que la surface économisée n'en valait la peine.
Le planning des équipements suit les données de puissance installée dans le tableau d'énergie, la fourniture électrique étant dimensionnée en fonction de la puissance installée, mais le tarif et le budget énergétique sont basés sur la consommation réelle. Une eau de refroidissement est requise pour le surfaçant de la zone d'alimentation en baril, le refroidisseur d'huile de la boîte de vitesse, la pompe à vide et le circuit d'eau à pellets ; un dispositif de refroidissement en circuit fermé avec échangeur thermique en plaques est standard et empêche la croissance des dépôts et des micro-organismes dans l'eau à pellets, ce qui réduit l'usure des lames. De l'air compressé est requis pour les vannes pneumatiques, le transport des granulés et la dépoussiérage. L'extraction des gaz d'échappement à partir de la cheminée du coupe-compresseur et de l'écoulement de la pompe à vide doit être canalisée à l'extérieur et, pour les matières d'alimentation imprimées ou laminées, pourrait nécessiter un traitement avant l'évacuation.
La conception selon les principes de l'EN ISO 12100 pour l'évaluation des risques liés aux machines et la présente machine doivent être munies du marquage CE pour le marché européen. Les risques spécifiques liés à cet équipement sont bien compris : le disque glissant en rotation nécessite un couvercle verrouillé avec délai de libération qui empêche son ouverture lorsque le rotor est en rotation, la voie de fusion fonctionne à des températures et des pressions susceptibles de provoquer de graves brûlures et nécessite des dispositifs de protection à chaque point de potentiel dégagement, et les systèmes électriques et hydrauliques doivent être bloqués et évacués avant toute intervention. Une usine qui met en écrit ces procédures et les applique aura de surcroît une meilleure discipline de maintenance en général.
Le flux de matériel entrant dans la chambre mérite autant d'attention que la machine elle-même. Un stade de détection et de séparation des matériaux avant le coupeuse-pressoir constitue une assurance coûteuse contre l'incident le plus destructeur qui puisse survenir, à savoir la présence d'une pièce en métal ferreux ou non ferreux dans le rotor. Un silo tampon avec commande de niveau améliore la fourniture de matière première et empêche la chambre de s'épuiser, ce qui entraîne des écarts de température. Un convoyeur à vitesse variable relié au signal de niveau de la chambre est préférable à une alimentation dont la vitesse est fixe, car il permet au système de contrôle de maintenir le niveau du matériau dans la bande où la densification est la plus efficace.
Stratégie des pièces de rechange, compétences des opérateurs et surveillance numérique
Les coûts de maintenance dépendent de trois aspects : la fréquence de mise à niveau des pièces, la rapidité avec laquelle elles peuvent être remplacées et le fait de savoir si la défaillance était prévisible ou inattendue. L'architecture de la machine répond au premier de ces aspects. Les deux autres aspects relèvent de l'organisation, et une usine qui les néglige ne saura pas exploiter le potentiel de l'architecture.
Wanplas a mis en place une stratégie prévisible et informée en matière de pièces de rechange, en classant les éléments selon leur délai de livraison et leur importance. La catégorie numéro un comprend les pièces dont la consommation est prévisible et qui sont peu coûteuses à stocker : un ensemble complet de pales du rotor avec fixations, couteaux du granulateur, éléments de tamis, bandes chauffantes, thermocouples, joints, garnitures et huile et filtres de la pompe à vide. La catégorie numéro deux contient les éléments dont le délai de livraison est modéré et dont la panne arrête la production : kits de joints de changement du tamis, joints de la pompe à mélange, courroies de transmission, capteurs clés et une unité de transmission de rechange pour les moteurs critiques. La catégorie numéro trois concerne les pièces de rechange de capital à long délai de livraison telles qu'un écrou, une section de cuve, une plaque de matrice ou une boîte de vitesse, que la plupart des usines ne stockent pas, mais qui doivent avoir identifié leurs fournisseurs et leurs délais de livraison pour que la panne devienne une décision d'achat et non plus une situation d'urgence. Wanplas se fixe pour objectif d'assurer une disponibilité immédiate des pièces de rechange dans l'ensemble de ses usines, et a par ailleurs prévu à cet effet une allocation complémentaire annuelle pour les clients en ligne, tandis que Polyretec conserve des pièces d'usure spécifiques à la récupération pour les étapes du coupe-compacteur et du granulage.
La compétence de l'opérateur est la variable la moins discutée et l'une des plus influentes. Les paramètres qui affectent le plus l'usure sur cette ligne, comme la température ambiante réglée, le niveau de la matière, la vitesse du rotor et la finesse du filtre, sont tous sous le contrôle de l'opérateur, et tous peuvent être réglés de façon à obtenir des granulés acceptables aujourd'hui, tout en raccourcissant progressivement la durée de vie des différents composants. Un opérateur qui augmente la vitesse du rotor afin de compenser la charge humide au lieu de régler le problème d'humidité fait un sacrifice de la durée de vie des lames au nom de la commodité. Un opérateur qui choisit un écran plus fin que nécessaire fait un compromis entre la température de fusion et l'énergie, tout en obtenant un gain de qualité qui n'est pas demandé. La formation doit donc couvrir non seulement la façon d'atteindre un objectif, mais également ce que coûte chaque ajustement.
Le suivi numérique transforme le tableau de maintenance, constitué d'un calendrier fixe, en un programme basé sur l'état. Les instruments à installer sont modestes : courant du moteur principal et tendance du couple, différence de pression dans le filtre, pression de la matière fondante avant et après la pompe, température de la matière fondante, température et niveau de la chambre, niveau de vide, température de l'huile de la boîte de transmission et vibrations sur le support de l'excitation et de la presse d'extrusion. L'analyse de ces signaux révèle les lenteurs importantes. Une augmentation de la consommation d'énergie spécifique à un débit de chargement constant indique des problèmes de cliquetis ou de filtration. Une augmentation de la différence de pression dans le filtre à un débit constant de matière fondante indique un obsolétion des éléments. Une augmentation de l'amplitude des vibrations à une fréquence d'oscillation d'un roulement indique la fin de la durée de vie de ce roulement, généralement avec quelques semaines d'avance. Aucun de ces éléments ne nécessite une plateforme élaborée ; un enregistreur de données équipé de bandes d'alarmes et une réunion de bilan hebdomadaire suffisent pour retirer la plupart des avantages.
Le dernier élément d'organisation consiste à mettre en place une discipline de purge et d'arrêt. La plupart des problèmes de tâche noire et de gel sont provoqués par des matières qui restent chaudes pendant une interruption non planifiée. Une procédure documentée, qui purge le passage de fusion avec un composé de purge approprié avant toute interruption prolongée, réduit progressivement les températures des barils dans une séquence contrôlée et spécifie la montée en régime à la relance, permettra d'éviter une grande partie des défauts de qualité que les opérateurs imputent habituellement à la matière première.
Conformité, certification et exigences de l'économie circulaire
Les granulés recyclés ne sont plus vendus sur la base de leur spécification seulement ; ils sont vendus en fonction d'une conformité documentée, et le matériel et le processus doivent pouvoir supporter les affirmations faites à propos de la production obtenue. Pour un recyclant qui investit dans une ligne de recyclage des plastiques basée sur une technologie autrichienne, il est important de comprendre le cadre réglementaire avant la spécification de la ligne, car la rétroconception de la capacité de décontamination est bien plus coûteuse que son inclusion dès le départ.
| Framework | Domaine d'activité | Importance pour la ligne de recyclage |
|---|---|---|
| Directives de l’Union concernant les plastiques à usage unique | Restrictions sur les articles à utilisation unique précisés et obligations en matière de content en matières recyclées pour les bouteilles de boissons. | La propulsion nécessite un recyclat de qualité afin de générer la demande sur le marché pour les lignes capables de fabriquer des produits alimentaires. |
| UE 2022/1616 | Règlement concernant les matériaux et objets en plastique recyclé destinés à entrer en contact avec les aliments | Définir la voie d'autorisation pour les procédés de recyclage produisant un recyclat en contact avec les aliments. |
| Évaluation du procédé par l'AFSA | Évaluation scientifique de l'efficacité de la désinfection dans le cadre d'un processus de recyclage particulier | Il faut vérifier les conditions de séjour, de température et de vide, car l'équipement doit être en mesure de tenir et de valider ces conditions. |
| EuCertPlast | Certification européenne des recycleurs de plastique post-consommation | Les audits permettent de suivre la traçabilité des matières premières, des données relatives aux contrôles de process et de la qualité de la production dans toute l'usine. |
| RecyclClass | Évaluation de la recyclabilité et certification de traçabilité du contenu recyclé | Sûrisation des allégations relatives à la composante recyclée, que les détenteurs de marques exigent de plus en plus dans les contrats d'approvisionnement |
| Norme mondiale de recyclage | Standard de chaîne de fournisseurs pour le contenu recyclé, largement utilisé dans le textile et les emballages | Il faut démontrer l'équilibre en masse, du début de la préparation des matériels d'entrée jusqu'au calibrage de la pesée à l'entrée et à la sortie. |
| ISO 14001 | Systèmes de gestion de l'environnement. | Couvre les effluents liquides, les émissions gazeuses, l'élimination des contaminants trouvés dans les déchets et les obligations d'amélioration continue. |
| ISO 15270 | Lignes directrices pour la récupération et le recyclage des déchets plastiques | Fournit la terminologie et le cadre de process utilisé dans les appels d'offres et les spécifications des clients. |
| ISO 50001 | Systèmes de gestion de l'énergie | Formalise le suivi de la consommation énergétique spécifique, qui servira également de données pour la maintenance prédicative. |
| 11. Normes ISO 1133, ISO 3451, ISO | 4. Méthodes de test du taux de courant de fusion, de la contenance en cendres et des propriétés de traction. | Le fondement de la mesure des critères d'acceptation de la qualité définis dans les accords de fourniture de granulés |
| Marquage CE et norme EN ISO 12100 | Méthodologie d'évaluation des risques et de conformité en matière de sécurité des machines. | Obligatoire pour la mise sur le marché européen ; elle régit les dispositifs de protection, les interrupteurs et la documentation. |
La logique commerciale derrière ce cadre mérite d'être clairement énoncée. Les propriétaires de marques ont pris des engagements publics concernant le contenu de recyclage et sont contractuellement obligés de les respecter, ce qui signifie qu'ils ont besoin de recyclat qui soit documenté, traçable et constant, et non pas simplement bon marché. Ce changement encourage les recycleurs qui peuvent démontrer le contrôle du processus, et le contrôle du processus est plus facile à démontrer sur une ligne dont les paramètres sont stables, instrumentés et enregistrés. Une architecture qui maintient la pression de fonte à quelques bar, permet une filtration en continu sans interruption et consigne la consommation d'énergie spécifique par lot produit le fil d'audit exigé par ces certificats presque comme un avantage collatéral.
Coût relatif de l'exploitation sur une période de dix ans
Comparaison des investissements dans les lignes de recyclage uniquement sur le prix d’achat tend à induire en erreur, car le prix d’achat est un événement unique, alors que les pièces de rechange, l’énergie, les arrêts de production et les retours pour non-conformité se produisent chaque année pendant la durée de vie de l’actif. Le tableau ci-dessous compare trois architectures selon une échelle qualitative relative pour les différentes catégories de coût qui sont importantes, en utilisant des étiquettes descriptives plutôt que des nombres, car les valeurs réelles dépendent fortement des tarifs énergétiques locaux, des taux de main d’œuvre, de la qualité de la matière première et de l’utilisation.
| Catégorie de coût | Route autrichienne avec filtre à laser | Route autrichienne avec changeur à pistoons | Broyeur conventionnel et alimentateur à force |
|---|---|---|---|
| Dépenses initiales en capital | Premium | Élevé | Moyen |
| Effort d'installation et de mise en service | Moyen | Moyen | Élevé |
| Coût énergétique par tonne de granulés | Faible | Faible | De taille moyenne à haute |
| Charge de remplacement des vis et du baril. | Faible | Faible | Élevé |
| Coût des consommables de filtration. | Moyen | Moyen | Élevé |
| Coûts des couteaux et des lames | Faible | Faible | Moyen |
| Coûts des arrêts de production non prévus | Faible | Bas à moyen | Élevé |
| Besoin en main-d'œuvre par poste. | Faible | Moyen | Élevé |
| Rejet de la qualité et retraitement | Faible | Bas à moyen | De taille moyenne à haute |
| Valeur de flexibilité du matériau d’alimentation. | Très élevé | Très élevé | Moyen |
| Adéquation pour une alimentation post-consommation contaminée | Très élevé | De taille moyenne à haute | Bas à moyen |
| Coût total de propriété sur 10 ans | Faible | Bas à moyen | Élevé |
Le schéma est constant : la route autrichienne charge globalement les coûts lors de l'achat, puis fonctionne à faible coût, tandis que la route conventionnelle économise au moment de l'achat et paie continuellement. Le point de convergence dépend presque entièrement de l'utilisation et de la qualité de la matière première. Une usine fonctionnant une seule journée avec de la fonte interne propre pourrait ne jamais atteindre le point de convergence, et dans ce cas, la route conventionnelle est vraiment la solution appropriée. Une usine fonctionnant trois journées avec une matière première achetée après la consommation devrait généralement atteindra le point de convergence bien avant la première année d'exploitation et continuer à bénéficier d'un atout tout au long de la durée d'exploitation de l'usine. La décision, en d'autres termes, ne porte pas sur la technologie la plus efficace en termes abstraits, mais sur le statut d'une installation spécifique en termes d'utilisation et de contamination.
Une catégorie de la table est facile à sous-évaluer et ne devrait pas l'être : la valeur de flexibilité de la matière première. Les recycleurs opèrent dans un marché où la disponibilité et la composition de la matière première évoluent selon les politiques de collecte, les tendances saisonnières et la demande concurrentielle. Une ligne qui peut accepter le film ce trimestre et les sacs tissés le suivant sans modification mécanique possède une valeur d'option qui ne figure jamais sur un registre de maintenance, mais qui détermine fréquemment si une usine peut continuer à fonctionner à pleine capacité lorsque sa matière première préférée devient rare ou chère.
Comment Polyretec développe des installations de recyclage à base de technologie autrichienne
Polyretec, une usine Wanplas spécialisée dans les équipements de recyclage des plastiques, fabrique des chaînes de lavage, des systèmes depression, des combinaisons de cinétiques et compacteurs à extrusion, ainsi que des lignes de pelletisation qui mettent en œuvre les principes de génie civil décrites dans cet article. La philosophie de conception est de spécifier chaque unité en fonction de la charge réelle plutôt que d'un ensemble catalogue générique, car la différence entre une ligne à faible maintenance et une ligne à forte maintenance résulte presque toujours d'une décision de spécification prise avant la construction de la machine.
En pratique, cela signifie que le projet commence par la caractérisation de la matière première : identité des polymères et cohérence de l'assemblage, type et niveau de contamination, humidité entrant, densité apparente, géométrie et teneur en abrasifs. Ces paramètres déterminent le diamètre du rotor et le nombre de ventils, le matériau des ventils et la géométrie des bords, la puissance de propulsion de la chambre, le cas échéant la nécessité d'un rasoir en amont de celle-ci, la géométrie et le traitement de surface de l'hélice, la justification d'un barrel bimétallique, le système de dégazage unique ou double, la technologie de filtrage et la finesse, la nécessité d'une pompe à fonte, et la méthode de granulation la mieux adaptée au pellet recherché. Chacun de ces choix influence le profil d'entretien, et les définir au stade de la spécification est beaucoup moins coûteux que de les corriger plus tard.
Parce que Polyretec fait partie de la marque Wanplas et du réseau de ses usines spécialisées, un projet de ligne de recyclage peut tirer parti des ressources adjacentes sans quitter le groupe. Lorsqu'une étape de compoundage est nécessaire, notamment lorsque le recyclat a besoin d’additifs, de modificateurs d’impact ou de masticateurs de couleurs à ajouter pendant la pelletisation, l’usine Kerke de Wanplas fournit des extrudeurs à vis co-rotant capable de compacter, intégrés au-dessus des systèmes de lavage et de préconditionnement de Polyretec. Lorsque le pellet recyclé alimenta directement une opération de transformation, d’autres usines de Wanplas assurent l’extrusion de tuyaux et de profilés, l’extrusion de films et de feuilles, l’extrusion par moulage, la transformation par injection et le soufflage de bouteilles en polyester, ce qui permet de valider les performances du recyclat sur le processus de downstream plutôt que seulement dans un laboratoire. Ce point de vue vertical est conforme à la mission de Wanplas, qui vise à satisfaire les clients dans le monde entier en fournissant de la machinerie plastique chinoise, et c’est particulièrement utile pour les recycleurs qui souhaitent valider un nouveau grade pour une application finale spécifique.
Le support après la mise en service, c'est là que les coûts de maintenance sont gagnés ou perdus. Wanplas entretient un engagement de fourniture de pièces de rechange à l'échelle de la marque, qui comprend un crédit annuel gratuit de pièces d'usure pour les clients de la ligne, et Polyretec stocke les consommables spécifiques au recyclage, élément déterminant la disponibilité : pales rotatives en différents types, grillages dans toutes les gammes de finesse, couteaux pour le granulomètre, plaques de moulage, joints et ensembles de chauffage. Ainsi, couplé à la télédiagnostic du système de contrôle et à la formation structurée des opérateurs, ce support transforme l'avantage architectural décrit dans cet article en un résultat opérationnel mesurable.
Questions fréquemment posées
Qu'est-ce qu'une ligne de recyclage de plastique à technologie autrichienne ?
C'est une architecture de recyclage et de granulage dans laquelle un culasse-compacteur, également appelé unité de préconditionnement, est couplé directement à l'embouchure d'alimentation d'une extrudeuse à une seule vis. Le disque rotatif du culasse coupe, mélange, sèche et préchauffe le matériau à environ 70 à 95 degrés Celsius, augmentant la densité de 0,03 à 0,05 gramme par centimètre cube pour les films légers, à 0,30 à 0,45 gramme par centimètre cube, puis livre l'agglomérat chaud dans la vis à un débit constant et automatiquement mesuré. Ce concept a été développé et industrialisé en Autriche et est associé à des fabricants tels que EREMA, NGR et Starlinger. Il est aujourd'hui transposé dans le monde par des entreprises telles que Polyretec.
Pourquoi un coupeuse-compresseur réduit-il l'usure des vis et du baril ?
L'unité de préconditionnement effectue une réduction de taille, une densification, un séchage et un préchauffage en dehors du baril, de manière à ce que la vis reçoive un agglomérat chaud, uniforme et fluide, au lieu de des flocons froids et à faible densité. Il n'est plus nécessaire de générer une grande quantité d'énergie de cisaillement à l'intérieur des zones d'alimentation et de compression, le couple maximal est plus faible et plus stable, et aucun crammer ne provoque de charge latérale sur la vis. Dans le cas des lignes de polyoléfines bien gérées, les intervalles d'inspection de la vis et du baril se situent généralement entre 8 000 et 20 000 heures d'exécution, les barils bimétalliques et les vis à face dure étendant cette durée sur les charges abrasives.
Combien d'énergie utilise une ligne de recyclage utilisant une technologie autrichienne ?
Pour un film LDPE ou LLDPE propre et sec, la consommation d'énergie spécifique se situe généralement entre 0,22 et 0,35 kilowatt-heure par kilogram mesuré sur l'entraînement principal, le coupe-ameublement et le chauffage. Les lignes plus larges se situent vers le bas de la plage, car les pertes fixes s'étendent sur plus de production. Le matériau en polypropylène tissé a une consommation légèrement supérieure en raison d'une enthalpie de fusion plus élevée, et la charge provenant de papier humide ou fortement imprimé augmente la consommation vers le haut de la plage ou au-delà.
Un filtre laser est-il meilleur qu'un changement de grille à double piston hydraulique ?
Un filtre laser avec un tamis rotatif et une déchargement continu est mieux adapté aux flux post-consommation fortement contaminés par le papier, le bois, l'aluminium ou par des contaminants à haute température de fusion, car il élimine continuellement les contaminants, sans interrompre la ligne ni nécessiter l'intervention de l'opérateur. Un chariot à double-pompe hydrosécurisé est plus économique et suffisant pour les matériaux postindustriels plus propres. Bon nombre de lignes haut de gamme sont équipées d'un combiné : le filtre laser assure une protection primaire à haute granulométrie, tandis que le chariot à double-pompe sert à le polissage fin à 80 à 100 µm.
Quelle finesse de filtration doit cibler une ligne de recyclage ?
La plupart des lignes de granulés de polyoléfines opèrent dans la gamme de 80 à 150 microns. Le recyclat de qualité film destiné à la fabrication de film mince nécessite généralement la finition la plus fine, entre 80 et 100 microns, pour maintenir des taux de gélissage et de macule noir acceptables, tandis que les produits destinés à l’injection ou à la fabrication de tuyaux supportent 120 à 150 microns. Spécifier une filtration plus fine que nécessaire à l’utilisation finale augmente la contre-pression, la température de fusion et la consommation de tamis tout en réduisant le débit, de sorte que la finesse doit être réglée en fonction de l’utilisation finale plutôt que d’une intuition.
À quelle fréquence les lames du coupe-compresseur nécessitent-elles une attention ?
Sur un filmanent de polyoléfine propre, les pales du rotor fonctionnent généralement de 500 à 1 500 heures avant d'être remontées sur un nouvel arête découpée, avec un remplacement complet ou un regrindage à environ 2 000 à 6 000 heures. Les corps de pales réversibles à quatre arêtes prolongent l'intervalle entre les remplacements complets d'environ trois à quatre fois par rapport aux conceptions à arête unique. La charge contenant du sable, un remplisseur minéral ou de la fibre de verre réduit sensiblement tous ces intervalles, ce qui rend alors les pales dotées de dents en carbure ou de matériels à base de métal en poudre rentables.
La même ligne peut-elle traiter le film, les sacs tissés et le grincement rigide ?
Oui, et cette flexibilité est l'un des arguments les plus forts en faveur de l'architecture. Le maciné-compacteur peut traiter la pellicule libérée, les sacs en polypropylène tressés, les garnitures de feuilles, la fibre et les garnitures de bords de manière native, et il accepte également la résine rigide lorsqu'on spécifie la géométrie du rotor et la puissance de l'entraînement pour cette utilisation. Ce qui change entre les matériaux, c'est la vitesse du rotor, la consigne de température de la chambre, la géométrie de la vis et la finesse de la filtration, et non la disposition fondamentale de la machine, ce qui signifie que la transition est une modification de la recette plutôt qu'une reconstruction mécanique.
La technologie fonctionne-t-elle pour le PET, ou est-elle uniquement pour les polyoléfines ?
Il fonctionne pour le polyester, mais ce dernier exige un contrôle du processus que ne présentent pas les polyoléfines. La viscosité intrinseque est protégée par la cristallisation et le séchage de la paille avant l'extrusion, par le passe difficile de dégageage à vide profond à moins 0,085 à moins 0,095 mégapascal, et par une réduction au maximum du temps de séjour à 265 à 285 degrés Celsius. Pour des produits à usage alimentaire, ou à usage dans des bouteilles, une étape de polycondensation en phase solide après pelétage reconstitue le poids moléculaire et donne le temps de séjour de désinfection requis par le processus évalué par l'EFSA dans le cadre de l'ordonnance n° 2022/1616 de l'UE.
Quel est le volume de travail de maintenance réaliste d'une telle ligne ?
Le travail quotidien se limite aux contrôles du système de lubrification, à l'inspection de l'état des lames, à l'inspection de la libération du filtre et aux contrôles de l'état des lames de la noircière et de la qualité de l'eau, pour la plupart de ces opérations pouvant être réalisées pendant le fonctionnement de la ligne. Les interventions importantes telles que l'inspection des vis et du cylindre, la révision de la boîte de vitesses et le renouvellement des joints et des roulements sont des événements programmés annuellement ou tous les quelques années. La différence structurale la plus évidente par rapport aux lignes conventionnelles est que le filtre à autopropretisation continu élimine le changement manuel du tamis, qui constitue le facteur de production ce qui arrête le plus fréquemment sur une ligne de recyclage conventionnelle.
Quelles certifications sont importantes pour les acheteurs de granulés recyclés ?
Pour les applications alimentaires en Europe, le cadre réglementaire est l'UE 2022/1616, accompagné d'une évaluation de la procédure de recyclage spécifique effectuée par l'EFSA. Pour les allégations de contenus recyclés générales, EuCertPlast, RecyClass et le Norme mondiale de recyclage sont les certifications les plus fréquemment demandées par les acheteurs. Du côté de l'exploitation, la norme ISO 14001 relative à la gestion environnementale, la norme ISO 15270 en matière de lignes directrices pour le recyclage des déchets plastiques ainsi que la norme ISO 50001 relative à la gestion de l'énergie font de plus en plus partie des accords des fournisseurs, et l'équipement lui-même doit êtremarqué CE et se conformer à l'évaluation des risques conformément à la norme EN ISO 12100.
Comment savoir si une machine respecte véritablement la méthode autrichienne ?
Vérifier quatre choses. Tout d'abord, la température de la chambre est-elle réellement mesurée et contrôlée, à l'aide de la vitesse du rotor ajustée en conséquence, ou la chambre est-elle simplement un densificateur fonctionnant en boucle ouverte ? Ensuite, le transfert vers l'extrudeur est-il tangentiel et automatiquement mesuré, ou il y a-t-il un remplissage à la pompe appliquant une force de compression ? Troisièmement, le système de filtration évacue-t-il continuellement les contaminants sans interruption de la ligne ? Quatrièmement, les moteurs sont-ils à fréquence variable, avec un réglage contrôlé, ou direct-on-line ? Une machine répondant « oui » à ces quatre questions présentera le comportement de maintenance qui est décrit ici ; une machine répondant « non » à plusieurs de ces questions ne remplira pas ses obligations, peu importe son aspect général.
Quelle est l'erreur de spécification la plus fréquente faite par les acheteurs ?
Choisir un écrou et un cylindre nitrurés pour les matières brutes abrasives issues de la post-consommation afin de réduire le prix d'achat. Le revêtement en nitrure est beaucoup plus rapidement usé par la charge minérale, la fibre de verre, le sable résiduel et les fines métalliques que le cylindre bimétallique équipé d'un écrou à façade réfractaire. Le coût d'une réparation prématurée de l'écrou et du cylindre, ainsi que la perte de temps et de qualité due à la dilatation de l'interstice, est beaucoup plus élevé que l'économie initiale obtenue. La deuxième erreur courante consiste à omettre le mouleur avant le compresseur-cutter sur les lignes de film lavé, ce qui augmente le consum de l'énergie et l'usure des couteaux en permanence pendant toute l'heure d'utilisation.
Conclusion
Une ligne autrichienne de recyclage des plastiques à technologie de pointe atteint des coûts de maintenance faibles grâce à leur architecture plutôt qu'à la marketing. En décidant de déplacer la taille, le séchage, la densification et le préchauffage hors du barreau d'extrusion et de les installer dans un cutter-compacteur, capable de porter la masse volumique de 0,03 à 0,05 grammes par centimètre cube à 0,30 à 0,45 grammes par centimètre cube et de livrer une matière à 70 à 95 degrés Celsius, cette architecture permet d'éliminer les deux principaux facteurs responsables de l'usure des extrudeurs de recyclage : la compression en froid contre la vis et l'alimentation forcée sous la charge latérale. La filtration continue au cours de l'épuration à 80 à 150 microns élimine le changement de tamis manuel, qui constitue le processus dominant sur les lignes conventionnelles, et qui entraîne des arrêts imprévus. Les systèmes d'entraînement de fréquence variable et servo élimine les chocs mécaniques, le lubrification centralisée élimine les pannes due aux erreurs humaines les plus courantes, et les lames à motif sur les quatre bords prolonge de trois à quatre fois l'intervalle entre deux remplacements de lame complète. Le résultat est un profil de maintenance dans lequel les tâches fréquentes sont peu coûteuses et rapides, tandis que les tâches coûteuses interviennent à intervalle de 8 000 à 20 000 heures. La consommation d'énergie spécifique se situe dans la gamme entre 0,22 et 0,35 kilowatt-heure par kilogram pour le film en polyéthylène. L'architecture n'est pas idéale dans tous les cas. Dans le cas d'une opération en tranche courte, pourrai un recyclage d'un film propre de granulats rigides in-house, dans les magasins des recycleurs, être plus avantageux grâce à une ligne conventionnelle à un coût d'investissement inférieur. Mais pour tout recycleur travaillant avec du film, de la matière tissée, de la fibre, de l'écoulement d'après consommation correctement traité, ou avec un aliment inutilisé et corrompu, le calcul du coût total de l'exploitation est limpide, car il augmente en fonction de la qualité des matières d'alimentation. Polyretec, une usine de Wanplas, spécifie et fabrique ces lignes autour de l'aliment d'origine plutôt qu'en fonction d'une configuration catalogue. En effet, la différence entre une ligne à faible maintenance et une ligne à maintenance élevée est décidée lors de la spécification, bien avant la pose de la première lame.
