La contamination métallique est le facteur de destruction le plus important et le moins bien géré dans une ligne de nettoyage de recyclage du plastique. Un simple boulon de 30 mm caché à l'intérieur d'un flux de bouteille en PET balayée peut casser quatre lames dans un broyeur humide, taper au pilon de relevage d'une brosse frictions, obstruer un tamis de filtre à fusion en quelques minutes et finalement se retrouver comme inclusion dure dans un pellet fini qui sera rejeté par un acheteur de produits alimentaires à l'arrivée. Savoir intégrer un matériel de détection du métal dans une ligne de nettoyage de recyclage du plastique n'est donc pas une décision accessoire – c'est une décision de principe en matière d'ingénierie des processus, qui détermine la durée de vie des lames, le temps d'entretien des tamis, la consommation d'énergie et le fait que la résine recyclée puisse être vendue dans des applications en contact avec les aliments. Ce guide décrit la chaîne complète du processus de nettoyage étape par étape, identifie le point d'entrée précis de la contamination ferrove, non-ferrove et inoxydable, compare six technologies de détection et de séparation avec des données de sensibilité réelles, puis définit une distribution d'installation validée en cinq points avec la logique d'interlock, les calculs de timing d'élimination, les mesures anti-interférence électromagnétique et les routines de calibration nécessaires pour garantir son fonctionnement dans un environnement industriel caractérisé par de la vibration, des moteurs à onduleurs et une eau en mouvement. Le contenu reflète la pratique de conception utilisée par Polyretec, une usine Wanplas qui construit des lignes de nettoyage et de pelletissage depuis 2010 et qui a fourni plus de 100 projets de recyclage dans plus de 50 pays.
Pourquoi la contamination métallique détermine la rentabilité de la ligne de lavage ?
Le métal est le seul contaminant dans un flux de plastique post-consommation capable de détruire les équipements dans un seul incident plutôt que de les dégrader graduellement. Tout le reste – les étiquettes en papier, le sable, l'huile, les résidus alimentaires, les fragments de polymères incorrects – est traité de manière statistique par le procédé. Le métal représente un mode de défaillance catastrophique et distinct, et l'économie d'une ligne de lavage est bien plus fortement influencée par les arrêts techniques imprévus que par la capacité nominale de traitement.
Envisagez l'arithmétique d'une ligne de lavage de bouteilles en PET alimentaire de 3 000 kg/h. La ligne est normalement dimensionnée pour environ 7 000 heures d'exploitation par an. Un seul accident mettant à mal une paire de lame de broyeur coûtera généralement six à dix heures d'immobilisation pour le remplacement des lames et la remise à niveau, en plus du travail de nettoyage de la section humide et de la perte de rendement du matériau en cours d'utilisation. Deux tels événements par mois représentent une fraction significative de la production annuelle. Plus insidieusement encore, les fines métalliques qui passent inaperçues ne cessent pas la ligne, mais accélèrent plutôt l'usure de toutes les surfaces en aval, raccourcissent les intervalles d'échange des grilles et augmentent le taux de rebut des flocons ou granulats finis jusqu'à ce que l'installation perde graduellement ses clients de marque.
Il existe un deuxième facteur économique plus important : l'accès au marché. Le PET recyclé destiné à la fabrication de les emballages en contact avec les aliments et le polyolefine recyclé destiné à la fabrication de tubes, de matériaux automobiles ou d'articles d'hygiène est vendu sur la base d'une spécification qui précise la teneur en métal. Les acheteurs vérifient cela. Un recycleur qui ne peut pas démontrer un contrôle documenté de la teneur en métal aux points critiques définis ne pourra accéder au segment de marche à valeur supérieure, à savoir la production de poutrelles, de tubes de drainage et de sacs à déchets, que peu importe l'aspect pur de ses particules.
Troisièmement, il existe la dimension de la sécurité. Les lignes de lavage produisent de la poussière fine de plastique dans les sections sèches, notamment les conduits de transport pneumatique, le classificateur à air en zigzag et les points de remplissage des silos. La poussière fine de plastique en suspension est inflammable. Lorsqu'un fragment de fer heurte un rotor durci à une vitesse comprise entre 500 et 900 tours par minute, il génère une étincelle. Cette étincelle dans une enceinte chargée de poussière constitue un agent d'inflammation. Le prélever le métal ferreux et non ferreux avant la section de transport sèche est donc une mesure de prévention des explosions aussi bien qu'une mesure de qualité, et il doit être documenté comme tel dans l'évaluation du risque sur l'installation.
Enfin, le contrôle en métal protège l'île de granulométrie. Lorsqu'une ligne de lavage est couplée directement à une étape d'extrusion – et c'est généralement le cas dans les usines modernes, que ce soit par un extrudeur à un seul vis de recyclage ou un système à double vis, tel que ceux construits dans l'usine Kerke de Wanplas pour leur intégration aux systèmes de lavage Polyretec – une pièce métallique dissimulée n'arrivant pas à la gorge d'alimentation peut endommager les marches de la vis et le liner du baril. Le remplacement du baril et de la vis est l'incident de maintenance le plus cher dans une usine de recyclage, et il peut être entièrement évité en optant pour un détecteur correctement positionné à l'étape finale.
La chaîne complète du processus de lavage et les emplacements où le métal entre en jeu
Vous ne pouvez pas placer des détecteurs de façon intelligente sans une cartographie étape par étape du procédé et du risque de métal associé à chaque étape. Une installation moderne de lavage après utilisation – qu'elle soit conçue pour des bouteilles en PET de qualité alimentaire à 500 à 6 000 kg/h ou pour des films en PE et en PP souples à 500 à 1 500 kg/h – respecte une séquence régulière. Ce document décrit la configuration standard de Polyretec et identifie l'exposition aux métaux à chaque étape.
Étape 1 : Fragmentation du baille et convoyage de l'alimentation
Les ballots sont attachés avec du ruban métallique ou du PET et sont ouverts au moyen d'un décapeur de balles ou directement sur une chaîne de convoyage inclinée. C'est le point le plus sale de l'installation, en termes de métaux de souche. On trouve régulièrement du ruban métallique de ballottage, des liens de fil, des ciseaux, des couvercles de bouteilles avec des lins en métal, des bidons d'aérosol, des couverts, des pièces de monnaie, des piles et des débris de construction. La vitesse de la bande ici est généralement comprise entre 0,2 et 0,4 m/s, et la profondeur de la charge est de 100 à 250 mm.
Étape 2 : Tranchage manuel et tri par infrarouge proche
Une plateforme de ramassage enlève les contaminants volumineux, les articles de grande taille et les polymères non ciblés. Des unités de tri par infrarouge proche identifient ensuite les polymères par type et, sur de nombreuses chaînes de recyclage de HDPE, par couleur. La détection par infrarouge proche identifie les polymères grâce à leur spectre de reflectance et ne peut pas détecter les métaux de manière fiable – un objet en métal est tout simplement classé comme un article non répertorié, ce qui peut ou non déclencher l'éjection selon la configuration du sorteur. Le tri par infrarouge proche est donc un complément, et non une substitution, à la détection des métaux.
Étap 3 : Fraisage
Un broyeur à un arbre ou à deux arbres réduit les bouteilles entières, les bobines de film ou les pièces rigides en fragments de 40 à 80 mm. Les broyeurs sont relativement peu sensibles aux métaux parce qu'ils tournent lentement à 20 à 100 tours par minute et offrent un couple important, mais ils ne sont pas immunisés : un objet en acier dur peut bloquer le rotor, déclencher le moteur en cas de surcharge ou abîmer une lame fixe. Encore pire, le broyeur lui-même constitue une source de métaux : les fragments de lame usés, les capuchons de boulons cassés et les particules d'usure du panier à tamis entrent dans le flux du produit en aval de chaque barrage métallique placé en amont.
Étape 4 : pré-lavage et enlèvement des étiquettes
Un tambour de pré-lavage ou trommel et une bande dédiée au retrait d'étiquettes éliminent les étiquettes, les papiers détachés et les traces de salissures à l'aide de frictions mécaniques et de jets d'eau. Les objets métalliques lourds qui ont survécu aux étapes précédentes ont tendance à se déposer ici et peuvent être récupérés dans le bac de boue, mais les fragments métalliques légers, tel que du film laminé, de l'aluminium mince, du câble, s'en vont avec le plastique.
Étape 5 : Broutage humide.
Le broyeur humide, également appelé granulateur humide, réduit le matériau en copeaux de 10 à 14 mm à l'aide d'un rotor tournant à une vitesse comprise entre 500 et 900 tours par minute, avec injection d'eau pour la lubrification et le lavage simultané. Il s'agit de la machine la plus sensible aux métaux de toute la ligne. Les lames du rotor et du stator sont en acier au carbure de chrome D2, SKD-11 ou H13, trempé à une dureté comprise entre 56 et 62 HRC ; plus l'acier est dur, plus il est fragile. Une lame en acier trempée qui rencontre une vis en acier à une vitesse de pointe du rotor de 20 à 30 mètres par seconde se décollera plutôt que de se distendre.
Étape 6 : lavage à friction.
Les disquettes à haute vitesse, faisant tourner un rotor ou un dispositif de grillage à l'intérieur d'une barrette perforée, frottent les particules contre elles-mêmes et contre la barrette à une vitesse de 700 à 1 000 tr/min. Les fragments métalliques emprisonnés entre le rotor et la barrette agissent comme un moyen d'usure : ils rayent l'organe, agrandissent les perforations et produisent leur propre contamination en acier inoxydable secondaire provenant du matériau de la barrette elle-même.
Étape 7 : Nettoyage au caustique chaud
Le lavage en chaleur est le cœur chimique d'une ligne de PET utilisé dans l'industrie alimentaire. Les plaques sont agitées dans un récipient chauffé à 80 à 95 degrés Celsius dans une solution de 1 à 3 pour cent d'hydroxyde de sodium et un agent antimousse, pendant une durée de 10 à 20 minutes. La chaux saponifie les résidus d'adhésif, élimine les huiles, hydrolyse la couche superficielle des contaminants et dissout la colle des étiquettes restantes. Ce type d'environnement est également corrosif : les éléments en acier au carbone ultrapur, n'importe où dans le circuit du lavage en chaleur, vont corrodé et dépôts de l'oxyde de fer dans le flux. C'est pourquoi les récipients, les agitateurs et les conduites de lavage en chaleur doivent être en acier inoxydable AISI 304 ou 316, de bout en bout.
Étape 8 : Rincage et séparation par flottation
Les multiples réservoirs de lavage neutralisent les résidus de caustique et éliminent les fines en suspension. La séparation par immersion et flottation exploite ensuite la densité : dans un milieu d'eau plate de environ 1,0 g/cm³, le PET, à une densité de 1,33 à 1,38 g/cm³, descend tandis que le PE, à une densité de 0,91 à 0,96 g/cm³, et le PP, à une densité de 0,89 à 0,91 g/cm³, flottent. Cette étape élimine les capots en polyoléfine et les fragments d'étiquette d'un flux de PET ou élimine la contamination par le PVC d'un flux de polyoléfine. Notez avec soin ce qu'elle permet de faire avec le métal : l'aluminium, à une densité de 2,70 g/cm³, et l'acier, à une densité de 7,85 g/cm³, descendent tous deux, de sorte qu'un réservoir de flottation sur une ligne de PET concentre le métal dans la fraction de produit plutôt que de l'éliminer.
Étape 9 : Centrifuge d'élimination de l'eau
Une centrifuge horizontale ou verticale éloigne l'eau de surface résiduelle de la plaque, en réduisant la teneur en humidité d'environ 15 à 20 pour cent à 1 pour cent ou moins. Le rotor tourne à grande vitesse à l'intérieur d'un écran à crin parallelepipédique, et lui-même est vulnérable aux dommages causés par un déséquilibre par des fragments métalliques densément concentrés.
Étape 10 : séchage thermique
Le séchage à air chaud à une température comprise entre 150 et 170 degrés Celsius dans un séchoir à tubes ou dans le cadre d'une combinaison de séchoir et de silo tampon réalisant un temps de séjour plus long réduit l'humidité à 0,1 à 0,5 % pour la vente de flocons ou à un niveau considérablement plus faible lorsque les flocons entrent dans une étape d'extrusion downstream sans buanderie à aspiration par vide.
Étape 11 : classification de l'air et dépoussiérage
Un classificateur d'air en zigzag ou un canal d'aspiration enlève les fractions légères – morceaux de rubans d'étiquetage résiduels, déchiquets de film, poussière – à l'aide d'une vitesse d'air contrôlée. Les fragments métalliques denses ne sont pas affectés et continuent à passer avec le produit.
Étape 12 : Silo de produits et emballage
Les granulés finis sont acheminés vers un silo de stockage, homogénisés et déchargés dans des sacs gonflables ou dans le système d'alimentation pour le processus de granulation.
Schéma par étape de la carte des risques de présence de métal.
| Etape du processus | Présence typique de métal | État du matériau. | Severité des dommages : |
|---|---|---|---|
| Briseur de ballots / convoyeur d'insertion | Ruban de ballottage, ciseaux, bidons, couverts, pièces de monnaie | Flocons secs, avec une charge de 100 à 250 mm | Très élevé |
| Récolte manuelle/sortie par infrarouge. | Manque de petits objets, constituant de film. | Flocons secs, sélectionné | Moyen |
| Broyeur | Tramp metal plus fragments de lames propres | Sec, fraction de 40-80 mm. | Élevé |
| Pré-lavage et élimination des étiquettes | Fil de verre, feuille, revêtements de couvercles de bouteilles | Zone humide, haute humidité | Moyen |
| Broyeur humide | Tout reste métallique dur | Slurp humide, flocon de 10 à 14 mm | Très élevé |
| Lavageur à friction | Résidus métalliques, particules d'usure des écrans | Zone humide, agitée | Élevé |
| Lavage à chaud au caustique | Produits de corrosion provenant d'acier carboné. | Zone humide, 80 à 95°C, alcaline | Moyen |
| Séparation de la flottation | Concentrés métalliques dans la fraction de lavage | Entièrement immergé | Haute pour les lignes PET |
| Centrifuge à débouchage. | Fragments denses provoquant un déséquilibre | Transition vers un milieu humide | Moyen |
| Sècheuse thermique et silo. | Débris métallique fins provenant du convoyeur | Flocons secs, poussiéreux | Matière, risque d'ignition |
| Ongle de granulation | Tout fragment résiduel | Alimentation sèche, métrique | Très élevé |
La chaîne des dommages métalliques : des couteaux de concasseurs aux rPET de qualité alimentaire refusés
Les dommages causés par le métal dans une usine de recyclage se propagent. Un événement isolé ne reste jamais confiné à l'équipement concerné et comprendre le phénomène justifie les dépenses en capital pour un package de détection bien conçu.
Lien 1 : crachage des broches d'un concasseur et d'un granulateur.
Les lames de broyeur humide sont spécifiées en D2 (un acier d'outillage à mainse haute en chrome et à base de carbone), SKD-11 (l'équivalent japonais) ou H13 (un acier à usinage à chaud choisi lorsque les chocs thermiques liés à l'injection d'eau sont à craindre). La dureté est typiquement comprise entre 56 et 62 HRC pour le D2 et le SKD-11, et entre 48 et 52 HRC pour le H13. Cette dureté attribue à la lame 400 à 800 heures de fonctionnement entre ressorts. C'est aussi ce qui rend le bord de coupe fragile. Lorsque le bord durcit rencontre une vis en acier doux, la vis se déforme et le bord de la lame craque. Une lame empletée produit une flaque de plus grande taille, augmente le courant du moteur, déséquilibre le rotor et, l'espace entre le rotor et le stator étant désormais inconstant, accélère l'usure des lames restantes. Ainsi, un seul choc métallique implique généralement le remplacement d'un ensemble de lames complet et non d'une seule lame.
Lien 2 : usure des broyeurs à tambour et des grilles.
Les joints d'équilibrage à friction dépendent d'une marge de silencement étroitement contrôlée entre la volute de l'actionneur et la grille perforée – généralement de 3 à 8 mm. Un fragment métallique bloqué dans cette marge fonctionne comme une brosse. Lorsque les bords de la volute s'effacent, la marge de silencement s'élargit, ce qui entraîne une diminution de l'efficacité de la lessivage et une augmentation du niveau de contamination résiduelle des copeaux. Les opérateurs diagnostiquent souvent ce problème comme un problème de chimie et augmentent la concentration ou la température du caustique, ce qui augmente les coûts énergétiques et chimiques sans aucun avantage.
Lien 3 : obstruction du filtre de fusion et augmentation de la charge du changeur à grille.
Lorsque des granulés sont introduits dans une étape d'extrusion, le filtre de fusion représente la dernière barrière physique. Les packages d'écrans typiques pour le recyclage ont une maille comprise entre 80 et 200, c'est-à-dire entre 60 et 150 microns sur un changeur d'écran continu percé au laser. Les fragments métalliques et le char plastique qu'ils génèrent obturent rapidement la surface d'écran. La pression de la fusion avant l'écran augmente, le changeur d'écran affiche de fréquentes indications, chacune d'entre elles entraîne une variation de pression et de débit, ce qui se traduit par une variation de la taille des granulés et une augmentation de la consommation du matériau par les pertes de purge. Une ligne qui devrait changer d'écran une fois par change peut finir par le faire toutes les 40 minutes.
Lien 4 : défaillance des convertisseurs en aval.
Le métal qui survit dans le pellet fini est le problème du convertisseur, et donc du recycleur du point de vue commercial. Dans le moulage par injection, une inclusion dure bloque la pointe d'une ouverture ou le tampon d'un diffuseur, ce qui provoque du verrouillage et un rouvrage imprévu du moule. Dans l'extrusion de film, une particule métallique de 200 micromètres sur un film soufflé de 20 micromètres est le signe d'une bulle invariablement anormale qui peut occasionner de longues heures de remise en fonctionnement de la ligne et un rouleau complet de rebut. Dans l'extrusion de tuyaux, les inclusions deviennent des concentrateurs de pression qui échouent aux tests de résistance hydrostatique.
Lien 5 : risques d'incendie par poussières.
L'extrémité sèche d'une ligne de lavage - lignes de transport pneumatique, séparateurs à cyclones, classificateur en zigzag, points de remplissage de silos - transporte des poussières plastiques fines en suspension. La poussière de polyoléfine et de PET en suspension présente une énergie d'initiation de combustion suffisamment faible pour que des chutes mécaniques ou électrostatiques puissent provoquer l'allumage dans la bonne plage de concentration. Les métaux ferreux et non ferreux qui tombent sur de l'acier en rotation constituent un source d'allumage bien établie. Eliminer les métaux avant la section de transport à sec constitue une mesure de contrôle qui doit être prise en compte dans l'évaluation des risques liés à la poussière de l'installation.
Lien 6 : rejet de produits dans la catégorie "alimentaire".
Le point final commercial de la chaîne de l'endommagement est le rejet pur et simple. Les acheteurs de rPET à usage alimentaire spécifient la teneur en métal et font auditer le système de contrôle du fournisseur. Un recycler ne peut pas prouver l'existence d'un point de contrôle critique du métal, d'enregistrements de calibration et de la traçabilité des matériaux rejetés, il ne pourra donc pas passer l'audit d'un tiers et ne contractera pas de contrats pour des applications à des fins alimentaires. C'est la raison pour laquelle l'intégration de la détection du métal doit être conçue au stade de la conception de l'atelier, et non pas retroussée après la première plainte.
Récapitulatif des dommages occasionnés par le choc des chaînes.
| Lien de dommages : | Mode de défaillance | Temps d'arrêt typique | Coût relatif de réparation | Prévention d'une barrière |
|---|---|---|---|---|
| Chutes de lame du Concasseur | Casse de l'extrémité, déséquilibre du rotor, copeau de taille excessive | 6-10 h | Élevé | Points 1 et |
| Dommages des lames ou des contre-lames du broyeur. | Blocage du rotor, détection d'overload du moteur | 3–8 heures. | Moyen | Point 1 : Convoyeur d'entrée - aimant à bande supérieure plus détecteur de la ceinture |
| Usure de l'aube de la roue de friction | La perte de décalage, la baisse de l'efficacité de lavage | Durée de rétablissement progressive de 12 à 24 heures | Élevé | 3. Points 1, 2 et |
| Blindage de la filtration de la fonte | Augmentation de la pression, indexation fréquente de l'écran, perte de purge | Pertes de rendement en continu | Matière, récurrente | 5. Points 4 et |
| Grattage des vis et du baril. | Pertes de pression de la fusion, dégradation de l’efficacité. | 3–7 jours pour le remplacement. | Premium | Point 5 |
| Convertir une défaillance de buse ou de film. | Tirage courte, explosion de film, rebut de lot. | Côté client | Très élevé, aspect réputé | 5. Points 4 et |
| Événement d'ignition de la poussière | Déflagration dans la conduite de transport ou le silo | De jours à des semaines | Très élevé | 4. Points 1, 2 et |
| Rejet de lot de qualité alimentaire | Lot complet restitué, contrat en danger | Commercial. | Très élevé | Tous les cinq points sont enregistrés. |
Explication des six technologies de détection et de séparation des métaux
Aucune technologie ne permet d'éliminer tous les métaux d'un flux de recyclage des plastiques. Les aciers ferreux, non ferreux et inox austénitiques répondent à des principes physiques différents, et la réponse pratique est un package par couches, dans lequel chaque appareil couvre la faille des autres. Les six technologies ci-dessous constituent le kit d'outils standard.
1. Détecteur de métaux à bande latérale intégrée
Un détecteur à ceinture à bobine équilibrée se compose d'une bobine émettrice et de deux bobines réceptrices que l'on enroule autour d'une ouverture rectangulaire au travers de laquelle passe la ceinture de transport. En absence de métal, les deux signaux de réception s'annulent. Tout objet conducteur ou magnétiquement perméable perturbe l'équilibre, et l'amplitude et la phase de la perturbation permettent d'identifier le type de métal. Les unités modernes fonctionnent sur plusieurs fréquences, typiquement de 40 kHz à 900 kHz, ce qui permet aux circuits électroniques de séparer le signal d'effet des produits de celui du métal réel.
La sensibilité réaliste sur une charge de copeaux sèche et uniformément répartie est la suivante : des sphères ferrosoïdes de 1,0 à 2,0 mm, des sphères non ferrosoïdes de 1,5 à 3,0 mm et des sphères en acier inoxydable SUS304 austénitiques de 2,0 à 4,0 mm. La règle dominante est que la sensibilité diminue avec la hauteur de l'apertura : le champ de détection est le plus faible au centre géométrique de l'apertura, donc une apertura de 300 mm de hauteur sera toujours plus performante qu'une apertura de 800 mm sur la même électronique. N'exagérez pas la hauteur de l'apertura pour plus de commodité – chaque augmentation de 100 mm de hauteur coûte de la sensibilité mesurable.
Hauteur de l'ouverture par rapport à la sensibilité maximale
| Ouverture (L x H, mm) | Fe Sphere (mm) | Diamètre des sphères de fer non métallique (mm) | Sphère SUS304 (mm) | Point d'application typique |
|---|---|---|---|---|
| 300 x 150 | 0.8 – 1.0 | 1.0 – 1.5 | 1.5 – 2.0 | Paille sèche et granulés |
| 500 x 250 | 1.0 – 1.5 | 1.5 – 2.0 | 2.0 – 2.5 | Bande de transfert après le système de déchiquetage |
| 800 x 400 | 1.5 – 2.0 | 2.0 – 3.0 | 3.0 – 4.0 | Convoyeur d'alimentation en bales |
| 1200 x 500 | 2.0 – 3.0 | 3.0 – 4.5 | 4.0 – 6.0 | convoyeur à balayage large |
2. Détecteur de métal à chute gravitationnelle et à tunnel
Un détecteur de chute gravitationnelle est un assemblage de bobines circulaires ou carrés monté dans un tube de chute libre vertical, généralement d'un diamètre de 50 à 200 mm. Les matériaux tombent au travers de la bobine et tout métal active un volet pneumatique à action rapide ou une barrière de rejet rotative montée immédiatement au-dessous. Le temps de réponse de la détection à l'actionnement de la vanne est généralement inférieur à 100 ms, ce qui rend la technologie viable dans le cas de matériaux tombant à une vitesse allant de 3 à 6 m/s.
Les unités à traction gravitationnelle sont adaptées pour des granulés et des flocons secs et non collants, ce qui en fait des choix idéaux à l'extrémité du séchoir, à l'entrée du silo et à l'entrée de l'extrudeur. Elles ne conviennent pas pour des matières humides, collantes ou tendues. Étant donné que l'ouverture est petite, la sensibilité est excellente : souvent de 0,6 à 1,2 mm ferreux sur un orifice de 100 mm. Le volet de rejet doit être dimensionné de façon que la fenêtre de rejet capture le métal ainsi qu'une quantité définie de produit environnant ; une configuration courante est une fenêtre ouverte pendant 150 à 400 ms, délibérément généreuse, afin qu'un fragment défilant rapidement ne puisse pas échapper à la grille.
3. POLYRETEC Solutions avancées pour l'amélioration de la qualité des plaquettes
Un magnétique de surbande est un bloc permanent ou électromagnétique suspendu au-dessus d'un convoyeur, avec sa propre bande d'entretien auto-curante qui l'entoure. Les objets ferreux sontlevés de la charge, transportés horizontalement par la bande d'entretien et déchargés dans un bac de réception. L'intensité de champ sur la face du magnétique est généralement de 800 à 1 200 Gauss pour une unité permanente auto-curante, et la hauteur d'installation par rapport à la surface de la bande est cruciale : 200 à 350 mm de la face du magnétique à la partie supérieure de la charge de matériaux pour une unité à usage standard.
Chaque augmentation de 50 mm de la hauteur de suspension réduit considérablement la force de levage réelle, car l'intensité du champ magnétique diminue fortement avec la distance. La bandage supérieure doit être montée soit directement au-dessus du poulie de tête dans une configuration par bande transversale, soit au-dessus de la section plane de la courroie dans une configuration en ligne. La montage par bande transversale est préférable lorsque la charge est importante et inégale, par exemple lors de la découpe de balles. Les magnés de la bandage supérieure ne peuvent agir sur un matériau ferromagnétique ; ils ne toucheront pas l'aluminium, le cuivre, le laiton ou l'acier inoxydable austénitique.
4. Assemblages de grilles magnétiques et de tiges magnétiques.
Un grille magnétique est une grille de tiges en céramique aux magnésium ou aux néodyme, généralement de 25 mm de diamètre sur 50 mm de centre, installée dans un orifice de bac, d'une chute ou d'un silo de décharge. La force du champ de surface sur une bonne tige en terres rares est de 10 000 à 12 000 Gauss, ce qui est d'un ordre de grandeur supérieur à celui d'un magnétique de bande, car le matériau est en contact direct avec la tige et non sur une aire détente.
Le but d'un aimant à grille est entierement different d'un bandeau supérieur : il capture les particules fines en fer, les fragments de câble, les éclaboussures de soudure et les particules de rouille de taille comprise entre 0,2 et 3 mm, auxquelles un détecteur de bande n'irait jamais à la traque et qu'un bandeau supérieur ne pourrait jamais soulever. Les aimants à grille sont des dispositifs d'entretien. Ils doivent être nettoyés manuellement ou automatiquement selon un programme régulier, car une grille non nettoyée commence à libérer les particules capturées qui réapparaissent dans la bande. Le matériau à propriété rare perd aussi sa force magnétique au-delà de sa température maximale d'utilisation. Par conséquent, les grilles installées après un séchoir à 150 à 170 degrés Celsius doivent être spécifiées avec un grade de néodyme de haute température, ou encore mieux, elles doivent être installées là où la temperature du produit a chuté sous les 80 degrés Celsius.
5. Séparateur à Foucault
Un séparateur à courant de Foucault est la seule technologie de masse pratique pour éliminer les métaux non ferreux (aluminium, cuivre, laiton, zinc) issus d'un flux de plastique. Un rotor magnétique à haute vitesse tournant à environ 3 000 rpm à l'intérieur d'une coque non métallique plus lente génère un champ magnétique qui change rapidement à l'extrémité de décharge d'un convoyeur. Les particules non ferreux conductrices ont dans leur masse des courants de Foucault ; ces courants créent un champ opposant et la particule est repoussée ainsi, ce qui la renvoie plus loin que le plastique non conducteur. Une plaque de séparation située sur la trajectoire divise les deux flux.
L'efficacité dépend du rapport conductivité à densité : l'aluminium sépare extrêmement bien, le cuivre et le laiton assez bien, le plomb et l'inox austénitique hélas peu. La taille des particules compte : en dessous de 3 à 5 mm, le courant de turbulence induit devient trop faible par rapport à la masse des particules, c'est pourquoi un séparateur à courant de turbulence se place mieux sur des matériaux broyés de 20 à 80 mm plutôt que sur des lamelles fines. La charge doit être présentée sous forme d'un monocouche mince et uniformément répartie ; l'accumulation de la charge réduit drastiquement l'efficacité.
6. Inspection par rayons X
L'imagerie par transmission par rayons X détecte les contaminants par contraste de densité plutôt que par conductivité ou perméabilité magnétique. Cela lui confère une capacité unique : elle identifie des métaux densément encapsulés à l'intérieur d'un objet en plastique - un insert métallique à l'intérieur d'une pièce rigide, une batterie à l'intérieur d'un conteneur, un ressort métallique à l'intérieur d'un distributeur de pompe - qu'un détecteur inductive pourrait manquer parce que la masse plastique environnante masque le signal, et qu'un aimant ne peut pas atteindre car le métal n'est pas exposé.
Le rayonnement X détecte également la pierre, le verre et la céramique, ce que aucun technologue inductif ou magnétique ne peut faire. Les compromis à effectuer sont le coût important, la nécessité de protéger contre les rayonnements et d'effectuer une vérification périodique de la radioprotection, ainsi que la nécessité d'avoir une présentation homogène de la matière. L'utilisation du rayonnement X est donc justifiée uniquement dans les lignes d'alimentation à haute valeur ou lorsque l'on sait que la matière première contient du métal encapsulé.
Matrice de sélection de la technologie
| Technologie | détecte le Fe. | détecte le Non-Fe. | détecte le SUS304. | Fonctionne sur des matériaux humides | Enlève uniquement ou déclenche une alarme. | Investissement relatif |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Détecteur en ligne à bande métallique. | Oui, excellent | Oui, c'est bien. | Oui, modérée | Oui, avec compensation | Alarme plus arrêt ou rejet par bande | Moyen |
| Détecteur de chute | Oui, excellent | Oui, avec assistance aérienne | Oui, c'est bien. | Non | Élimine via le volet de rejet. | Bas à moyen |
| overband magnétique | Oui, enlèvement en vrac | Non | Non | Oui | Élimine permanentment | Moyen |
| Grillemagnétique (terres rares) | Oui, uniquement les fines | Non | Types magnétiques uniquement. | Oui, mais le nettoyage est plus difficile | Élimine, nécessite un nettoyage. | Faible |
| Séparateur à courants alternatifs | Non, il doit être pré-décompartagé. | Oui, pour l’aluminium | Mauvais | Preferring dry injection | Élimine permanentment | Élevé |
| Inspection par rayon X | Oui, y compris encapsulé | Oui | Oui | Oui | Alarme plus rejet | Premium |
Les fournisseurs établis dans ce secteur d'équipement comprennent Sesotec, Eriez, Steinert, Mesutronic et Cassel Messtechnik, et Polyretec intègre des unités provenant de plusieurs d'entre eux, en fonction des préférences de service régionales du client et du respect des protocoles spécifiques d'un détaillant ou d'un propriétaire de marque. L'ingénierie d'intégration — fixation, synchronisation, interruptions et validation — est plus importante que l'emblème de marque sur le boîtier de contrôle.
Le schéma de détection en cinq points pour une ligne de lavage
Une stratégie de contrôle en plusieurs niveaux met en place cinq barrières tout au long du processus. Chaque barrière a un objectif distinct, une technologie particulière et une conséquence de failure spécifique, et aucune d'entre elles n'est redondante. La disposition suivante est la configuration de référence appliquée par Polyretec aux lignes de lavage de flacons en PET de qualité alimentaire et aux lignes de broyage et de lavage du PP/PE dur, adaptées au débit.
Point 2 : Après le système de déchiquetage, avant le concasseur - deuxième étape magnétique plus détection
À l'étage 1, la mission consiste à protéger le shredder et à éliminer la masse considérable de ferraille avant qu'elle se fragmente. Installez une bande-cross sur le transbandeur à nettoyage automatique, disposée à une distance de 800 à 1 200 Gauss par rapport à la section plate du convoyeur d'entrée, avec une hauteur de seuil de 250 à 350 mm pour une charge de 200 mm de profondeur. Juste en aval, installez un détecteur de métalliques à large ouverture — typiquement de 800 x 400 mm ou 1 200 x 500 mm en fonction de la largeur de la bande.
À ce stade, le détecteur devrait être configuré pour stopper la chaîne plus alarme sonore et visuelle plutôt que pour rejeter automatiquement les objets. La raison est pratique : les objets sont ici de grande taille et irréguliers, une lame de rejet ne peut pas gérer un fil de caillebotis de 300 mm de longueur, et un opérateur sur la plate-forme de picking peut retirer l'objet manuellement en quelques secondes. La sensibilité est délibérément réglée grossièrement – 3 à 5 mm d'équivalent ferreux – car le but est de détecter les objets endommageants, non les fins, et un réglage de la plus petite chute sur un alimentation sale arrêtera brièvement la ligne.
Point 2 : Après le shredder, avant le concasseur : deuxième étape magnétique avec détection
L’objectif à ce niveau est de protéger le broyeur à eau, la pièce d’usure la plus coûteuse dans la ligne. Les matières ici mesurent de 40 à 80 mm, sont encore sèches ou seulement légèrement mouillées, et circulent sur une bande transporteuse à 0,3 à 0,6 m/s. Installez un aimant à tambour au côté de la poulie de tête ou une seconde unité de bande de surfilage, suivie d’un détecteur de bande de 500 x 250 mm réglé sur un seuil plus fin, soit 1,5 à 2,0 mm d’équivalent ferreux.
Cette position est idéale pour un séparateur à courants de Foucault sur les lignes de traitement de déchets rigides mixtes, car la bande de taille des particules de 20 à 80 mm correspond exactement à la plage dans laquelle l'efficacité du séparateur à courants de Foucault atteint un maximum, et car le matériau est toujours sec. Configurer le Point 2 pour une récupération automatique par l'intermédiaire d'un redresseur pneumatique ou d'une section de bande inverse plutôt que pour un arrêt de la ligne, car arrêter un broyeur au milieu de la charge est perturbateur.
Point 3 : Après séchage humide, avant égouttage — Détection compensée par humidité
Le point 3 est l'installation la plus difficile de l'usine et celle qui est le plus souvent omise. Le matériau sortant des buses de friction et des cuves de lavage à chaud contient de 15 à 25 % d'humidité de surface libre avec de l'hydroxyde de sodium dissout, ce qui le rend nettement conducteur. Le signal d'effet produit peut être d'un ordre de grandeur plus grand que le signal émis par une sphère en acier inoxydable de 2 mm.
Trois mesures d'ingénierie rendent le point 3 viable. Tout d'abord, spécifiez un détecteur à plusieurs fréquences avec compensation constructive réelle, et effectuez la routine d'apprentissage des effets produits sur un matériau de production vraiment humide plutôt que sur un échantillon séché. En second lieu, contrôlez la présentation : traitez le matériau sous forme d'une couche mince et uniforme sur une vis de délassement ou un bandeau de drainage, plutôt qu'en une masse de bouillie. Enfin, acceptez une cible de sensibilité réaliste de 3 à 5 mm d'équivalent ferreux, et traitez le point 3 comme une barrière d'interception pour les fragments de taille moyenne, plutôt que comme un filtre à particules fines. La note de protection doit être de classe IP65 ou supérieure, avec un boîtier en inox et un dispositif de bus compatible avec le lavage.
Point 4 : Sortie du sécheur et entrée du silo - Magnétophore + Détecteur de chute gravitationnelle.
Le point 4 protège la qualité du produit et le système de transport à l'état sec, et c'est là que l'usine atteint sa meilleure sensibilité puisque le matériau est sec, fluide et présenté dans une petite ouverture. Installez un magnétophore à terres rares à 10 000 à 12 000 Gauss dans la chute d'entrée du silo pour capturer les fines et les impuretés ferreuses, et un détecteur en chute gravitationnelle avec un orifice de 100 à 200 mm dans la branche verticale, avec une volette pneumatique de rejet directement en-dessous.
Vérifiez que la température du produit sur la grille est inférieure à la limite de service de la qualité de magnétique – le standard de néodyme, fer et bore perd sa coercivité au-dessus de 80 degrés Celsius, donc si le matériel sort d'un sécheur à 150 à 170 degrés Celsius, la grille doit faire l'objet d'un refroidissement, ou un grade de samarium cobalt ou un grade de néodyme à haute température doit être spécifié. Ici, la sensibilité devrait être réglée à 1,0 à 1,5 mm pour les alliages ferreux, 1,5 à 2,5 mm pour les alliages non ferreux et 2,0 à 3,0 mm pour l’acier inoxydable SUS304.
Point 5 : collet d'huile à granulés — la dernière ligne de défense.
Le point 5 existe pour protéger la vis et le tube de l'extrudeuse de recyclage et pour maintenir le filtre de la cire en bon état. Installez un détecteur en chute gravitationnelle à ouverture faible, typiquement de 50 à 100 mm, dans la chute située entre le chargeur doseur et la gorge d'alimentation, ou un détecteur à bande compact sur le convoyeur d'alimentation lorsque l'extrudeuse est alimentée par une bande de pesage.
Réglez ce détecteur pour obtenir sa sensibilité maximale pratique, typiquement entre 0,8 et 1,2 mm de matériel ferreux, et emparez-le de manière à ce qu’il stoppe le distributeur et déclenche une alarme critique plutôt que simplement de le rejeter. À cette position, le volume de matière concerné est faible, la valeur de l’actif protégé très élevée, et un arrêt par trombe est beaucoup moins coûteux qu’un ingestion du contenu d'une baril. Lorsque l’île de granulométrie utilise un système à double arbre tel qu’une machine de la série KTE de Kerke, le détecteur situé dans le passage d’alimentation doit également être relié au distributeur latéral et aux distributeurs à perte en poids de manière à ce que l’ensemble de la chaîne d’alimentation s’arrêtent ensemble.
Résumé des spécifications de planification à cinq points.
| Point 1 : Convoyeur d'entrée - aimant à bande supérieure plus détecteur de la ceinture | Installation | Équipement | Sensibilité (Fe) | Mode réaction. | Actif protégé |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Convoyeur d'alimentation en bales | overband magnétique 800-1200 Gs plus détecteur de bande 800×400 | 3,0-5,0 mm | Arrêt de la bande plus alarme, retrait manuel. | Broyeur |
| 2 | Bande de transfert après le système de déchiquetage | Tambour ou bande supérieure avec magnétique et détecteur 500×250, séparateur à courants d'Eddy optionnel | 1,5 – 2,0 millimètres | Déviseur de rejet automatisé | Concasseur humide, essoreur par friction |
| 3 | Ecluse de décharge de la section à ciel ouvert avant la centrifugeuse | Détecteur multi-fréquence IP65 avec compensation de phase. | 3,0-5,0 mm | Divertir les rebuts ainsi que les alarmes | Centrifugeuse, séchoir. |
| 4 | Sortie du séchoir et entrée du silo | Magnétomètre à grilles à terre rare 10000-12000 Gs avec détecteur de chute de gravité | 1,0 – 1,5 mm | Valve pneumatique de rejet sous 100 ms | Qualité du produit, système de convoyage |
| 5 | Ongle de granulation | Détecteur à chute gravitationnelle de faible diamètre de 50 à 100 mm | 0,8-1,2 mm | Arrêt de la machine, alarme critique | Vis, cuve, filtre à la fonte. |
Intégration, interconnexions et conception du temps de rejet
Un détecteur qui déclenche des alarmes mais ne fonctionne pas de manière fiable sur l'alerte est un accessoire. La conception intégrée – logique d'interloignement, chronométrie de l'action de rejet, interfaces de signalisation et gestion des alarmes – est l'étape où la plupart des projets de retrofit échouent, et elle mérite autant d'attention que le choix du détecteur.
Architecture d'interrupteur
Chaque point de détection doit être relié au système de contrôle de la ligne avec une réaction définie, et cette réaction doit être adaptée à la position. Trois classes de réactions couvrent presque tous les cas :
- Classe A - Arret et maintien.Le tapis transporteur ou le distributeur s'arrête, un distributeur étoile en amont ou une valve rotative s'ouvre, et la ligne ne redémarrera pas avant qu'un opérateur ne reconnaisse et encleve la panne. Utilisé aux points 1 et
- Classe B - Expulsion et continuation.Une volet de direction pneumatique, une buse de soufflage d'air ou un segment de bande de sens inverse enlève une portion définie de matière dans un bac de rejet pendant que la ligne continue de fonctionner. Utilisé aux points 2, 3 et
- Classe C - Alarme et enregistrement uniquement.L'événement est enregistré et l'opérateur est averti, mais aucune action mécanique n'est effectuée. Rservé aux postes de surveillance et à la période de mise en service, jamais à un point de contrôle critique validé.
Calcul du timing de la fenêtre d'élimination
L'erreur de programmation la plus courante est une fenêtre de rejet qui s'ouvre trop tard ou se ferme trop tôt, ce qui permet au fragment détecté de passer. Le calcul est simple, mais il doit être effectué pour chaque installation.
Pour un détecteur attaché à une bande, le temps de retard de rejet correspond à la distance entre le centre de la bobine du détecteur et le dispositif de rejet, divisée par la vitesse de la bande. Imaginons que le centre de la bobine du détecteur soit situé 2,4 m en amont d'une clapet de diversoir placé sur une bande parcourant une vitesse de 0,4 m/s : le temps de retard est l'entendement 2,4 par 0,4, soit 6,0 secondes. La durée de la fenêtre doit alors couvrir l'incertitude relative à la position de la détection ainsi que la longueur physique de l'échantillon à éliminer. Une règle pratique consiste à ouvrir le clapet pendant le temps qu'il faut à 0,5 à 1,0 m de bande pour passer, soit 1,25 à 2,5 secondes à une vitesse de 0,4 m/s.
Pour un détecteur de chute gravitationnelle, le matériau est en accélération sous l'action de la gravité et le temps de réaction est beaucoup plus rapide. Un fragment détecté au niveau de la bobine et qui tarde 0,5 m pour atteindre le clapet arrive en environ 0,32 s et à une vitesse de 3,1 m/s. C'est la raison pour laquelle les systèmes de chute gravitationnelle exigent une réaction de la valance inférieure à 100 ms et pourquoi le clapet doit être monté aussi près de la bobine qu'il est mécaniquement possible. Vérifiez toujours empiriquement le délai calculé lors de la mise en service en lançant une sphère de test marquée et en confirmant qu'elle atterrit dans le réservoir d'élimination, puis répétez l'opération aux débits de ligne maximaux et minimaux attendus.
Gestion du réservoir d'élimination
Le container de rejet doit être équipé d'un détecteur de niveau complet - un capteur à ultrasons ou capacitif est normalement utilisé - relié à un système d'alerte et, sur les lignes de production alimentaire, à un système d'arrêt de la production lorsque le conteneur est plein. Le bac doit être verrouillable ou au moins identifiable en cas de tentative d'intervention quelconque, car un point de contrôle critique validé impose que les matériaux rejetés ne puissent pas revenir dans le processus sans décision écrite. Les matériaux rejetés ne sont presque jamais constitués de métal pur ; ils sont principalement du plastique de qualité avec un fragment à l'intérieur, c'est pourquoi la plupart des établissements pratiquent une seconde opération de tri manuel ou à petite échelle afin de récupérer le plastique. Ce flux secondaire doit ré-intégrer le processus au-dessus d'un point de détection, et non en aval.
Interfaces du signal et intégration de la commande
| Type d'interface | Signaux types transportés | Latence | Quand utiliser |
|---|---|---|---|
| Sortie numérique câblée (relais ou transistor) | Métal détecté, anomalie, prêt, rebut confirmé | Inférieur à 10 ms | Toujours, tout d'abord, comme parcours pertinent pour la sécurité |
| Profinet | État complet, point de réglage de la sensibilité, compteur d'événements, diagnostics | 1 à 10 ms de cycle | Contrôles en ligne basés sur des appareils Siemens, préférés pour les constructions nouvelles. |
| Modbus TCP. | État, paramètres, lecture du journal d'événements | 10 – 100 ms | Installations de différentes marques, succursales, données historiques |
| EtherNet/IP. | État complet et configuration | 1 à 20 ms | Architectures de contrôle fondées sur le système Rockwell. |
| Analogique 4-20 mA | L’amplitude du signal brut pour le suivi des tendances | Continuelle | Facultatif, utile à la diagnostication éventuelle des déveleux |
| Circuit de sécurité (bicanal) | Les arrêts de chaîne d'urgence, les protections contre les intrusions | Inférieur à 10 ms | Dans les cas où l'interlock fait partie de la fonction de sécurité de la machine |
Les bonnes pratiques recourent à un double cheminement : une sortie numérique muni d'un programmateur digitalesème l'action de verrouillage ou de rejet physique, tandis que la liaison en bus de terrain transmet les diagnostics, le nombre d'événements et les paramètres de sensibilité au panneau afficheur numérique de bord (HMI) et à l'historien de données de la chaîne. Ne jamais se fier à la liaison de bus de terrain seule pour le cheminement d'activation ; un défaut de réseau ne doit pas désactiver en silence le rejet mécanique.
Politique de classification et de réinitialisation de l’alarme
Toutes les échéances métalliques ne méritent pas la même réponse. Un classement judicieux en trois catégories évite la fatigue causée par les alarmes tout en préservant le contrôle :
- Niveau 1 : nettoyage de l inspection en cours de serviceun unique événement de détection avec rejet automatique réussi. Enregistré, le compteur est augmenté, aucune action de l'opérateur n'est requise. Réinitialisation automatique.
- Niveau 2 (alerte) :trois événements ou plus dans une fenêtre définie, par exemple 10 minutes, indiquant un lot contaminé. L'opérateur est informé, le chef de service est averti, et la source de la matière première est signalée. Reconnaissance manuelle.
- Niveau 3 (critique) :défaillance du détecteur, détection manquante de la détection d'échec de la soupape d'expulsion, cassette d'expulsion pleine, ou détection en point
La réinitialisation automatique devrait être autorisée uniquement pour le niveau 1. Sur une ligne certifiée pour l'alimentation humaine, chaque événement de niveau 2 ou de niveau 3 doit générer un enregistrement avec la date et l'heure, le point de détection, la valeur de la sensibilité en vigueur, l'identification du lot et la disposition du matériau rejeté. Cet ensemble d'enregistrements est ce que l'auditeur demandera à voir.
Contrôle d'élimination erroné
Un système de détection qui rejette trop souvent est abandonné par les opérateurs en quelques semaines – ils abaissent la sensibilité ou le bypassent complètement, ce qui est encore pire que de n’avoir pas de détecteur. Le taux de rejets faux doit être inférieur à 0,5 % du débit des matières à Points 2, 3 et
Facteurs d'interférence et contre-mesures techniques
Les détecteurs de métaux inductifs sont des instruments sensibles installés dans l'un des environnements les plus hostile, tant électriquement que mécaniquement, dans les industries des procédés. Comprendre les mécanismes d'interférence est ce qui permet de distinguer un système qui conserve une sensibilité de 1,5 mm pendant des années de celui qui s'écarte à 6 mm au bout d'un mois.
Effet du produit
L'effet produit est tout signal généré par le produit lui-même plutôt que par un contaminant. Dans le recyclage du plastique, il existe trois sources principales. L'humidité et les électrolytes dissous - notamment le résidu de soude natrie ainsi libérée lors du lavage à haute température - rendent le matière conductrice, générant un signal dans la même gamme de phase que les métaux non ferreux. Le chargement de noir de carbone dans le PE et le PP recyclés, courant dans le film agricole, les retombées de tubes et les pièces automobiles, rend la matière partiellement conductive. Et les fillers minéraux conducteurs ou le sol résiduel dans les matières premières issues de la consommation ajoutent une base variable.
La contre-mesure est la discrimination de phase : l'électronique du détecteur identifie l'angle de phase du signal produit et le neutralise, laissant visible le signal métallique. Sur les appareils multifréquence, le système peut fonctionner à deux ou plusieurs fréquences simultanément et comparer les réponses, ce qui améliore considérablement la détection d'acier inoxydable dans un produit conducteur. Le point pratique critique est que la routine d'apprentissage doit être exécutée sur du matériel de production réel dans son état réel - l'exécution sur un échantillon propre et sec, puis le traitement de copeaux vaisselier humides, garantit des alarmes parasites.
Interférence électromagnétique due aux entraînement
Un ilot de lavage est rempli de variateurs de fréquence et de serveurs, tels que déchiqueteur, broyeur, tamis à friction, centrifugeuse, ventilateur, convoyeur. Ceux-ci génèrent un bruit électrique à bande large par le passage en configuration rapide, et une bobine de détection fonctionne de fait comme une antenne. Les mesures de contrecaution sont cumulatives : équiper les sorties de filtres ou d'adoucisseurs sur les serveurs à moins de 10 m de la tête de détection ; diriger les câbles du signal de détection dans un support distinct, à au moins 300 mm des câbles d'alimentation, et creuser des trajets de câbles inversés à 90 ° ; utiliser un câble de signal blindé et torsadé ; et maintenir l'alimentation du détecteur sur un circuit propre, de préférence à travers un transformateur isolant.
Discipline de mise à la terre et de protection.
Les courbures de courant sont la cause la plus fréquente de perte de sensibilité sans explication apparente. Installez une mise à la terre à un seul point : la tête du détecteur, son module de commande et la section du châssis du convoyeur dans la zone de détection doivent être reliées à un seul point de mise à la terre, et non à plusieurs points pouvant véhiculer un courant circulant. Terminez les protecteurs de câble à une seule extrémité – généralement l'extrémité du module de commande – pour empêcher que le protecteur en lui-même devienne une voie de circulation du courant. Vérifiez la continuité de mise à la terre lors de la mise en service et à nouveau après tout travaux électriques sur la ligne.
Vibrations mécaniques
La vibration déplace la bobine par rapport à un métal avoisinant, ce qui produit un signal modulé indissociable d'un petit contaminant. Les broyeurs et les concasseurs transmitent une vibration substantielle dans la structure du bâtiment. Fixez le détecteur sur son propre cadre renforcé comportant des isolateurs antipoussière, et non sur le bras d'une machine qui tremble. Vérifiez que la courroie ne touche pas l'ouverture à aucun moment pendant sa course, et que le suivi de la courroie est stable ; une courroie qui dérive et contacte périodiquement le cadre de l'ouverture produit des déclenchements faux intermittents très difficiles à diagnostiquer.
Zone sans métal autour de la tête
Chaque détecteur inductif exige une zone sans métal autour de l'ouverture. La règle de base est que aucun métal en mouvement, et aucune grande masse métallique statique, ne doit se trouver à moins de 1,5 fois la hauteur de l'ouverture devant et derrière la bobine. Pour une ouverture de 800 x 400 mm, cela correspond à 600 mm d'écart de chaque côté. Un métal statique situé à l'intérieur de la zone peut être toléré si ce dernier est solidement fixé et sainement inclus dans l'étalonnage, mais un métal en mouvement — un rouleau de retour du convoyeur, un entraînement à chaîne, un actionneur pneumatique, une route empruntée par un chariot élévateur — est exclut. Les fixations de bande non métalliques sont obligatoires : les lacets de bande en acier traversant l'ouverture lors de chaque rotation de la bande sont une cause courante de dysfonctionnement.
Dérive thermale
L'impedance de la bobine varie selon la température, et un détecteur installé près d'un séchoir à 150 à 170 °C ou dans un entrepôt non chauffé avec une amplitude quotidienne de 30 °C va dériver. Les appareils modernes comprennent une compensation de température automatique, mais la plage de compensation est limitée. Gardez les capteurs éloignés du rayonnement thermique direct, isolez les effluents chauds qui passent près d'un capteur et laissez chauffer pendant 15 à 30 minutes après un démarrage à froid avant de dépendre de la sensibilité calibrée.
Matrice de contre-mesures contre les interférences
| Source d'interférence | Symptôme observable | Contramesure principale | Méthode de vérification |
|---|---|---|---|
| Humidité et résidus de caustique | Alarmes continues de nuisance sur le matériau humide | Compensation de phase à plusieurs fréquences, re-localisation après la centrifugation | Exécutez 30 minutes de produit humide sans jauge de test, comptez les alarmes |
| PE ou PP remplis de charbon de carbone | Déplacement de la ligne de base à l'occasion du démarrage de la campagne de matière noire. | Séparer le profil de mémoire du produit par catégorie de matière première | Enregistrer et réclamer une recette pour chaque type de matériau. |
| Le bruit du variateur à fréquence variable. | Alarmes liées aux changements de vitesse du moteur | Filtres de sortie, isolation des câbles, couples torsadés protégés. | Monter la rampe de façon à maintenir le produit au repos, observer l'empreinte du signal |
| Courant de liaison au sol. | Perturbations de bruit de fréquence principale progressive | Panoisie à un seule point, la protection terminée uniquement par une extrémité | Mesurez la différence de potentiel entre les points de masse du châssis. |
| Vibrations structurelles | Les alarmes aléatoires sans produit présent | Bras de liaison indépendants, à montage antividage | Exécuter le convoyeur vide avec le broyeur activé et désactivé, comparer le taux d'alarme. |
| Déplacez le métal dans la zone de tolérance. | Alarmes périodiques à intervalle de révolution de la courroie | Assurer une clairance d'ouverture de 1,5 fois, fixations des courroies non métalliques | Étude physique et cours avec ceinture vide de trois rotations |
| Glissement thermique. | Sensibilité variable entre les shifts ou les saisons | Isolation thermique, période de préchauffe, compensation automatique | Vérification de la tige de test au début et à la fin de la session, comparaison |
Vérification, étalonnage et routine quotidienne de contrôle
Un système de détection de métaux est seulement aussi performant que son dernier test vérifié. La sensibilité varie, les coils se dégradent, les courroies s'usent et les opérateurs ajustent les paramètres. Un régime de vérification structuré transforme un appareil en un contrôle justifiable.
Normes pour les tiges de test et les sphères de test
La vérification utilise des pièces de test certifiées : des spheres ou des tiges de diamètre connu en aciers au carbone ferreux, non-ferreux (généralement en laiton 316 non libre de fer ou en aluminium pour le contrôle non-ferreux) et en acier inoxydable austénitique SUS304. Chaque pièce de test est enfoncée dans un support non métallique – une carte en plastique, une tige ou un disque – afin de pouvoir être positionnée avec précision et récupérée de manière fiable. Les pièces de test doivent être certifiées quant à leur diamètre et à leur matériau, et devraient être inspectées périodiquement pour vérifier l'usure ou les dommages ; une sphère en acier ferrueux rayée ou corrodée donne une réponse différente.
Le test à trois positions et à trois hauteurs
Le champ de détection à l'intérieur d'une ouverture n'est pas uniforme. Il est le plus fort près des bobines et le plus faible au centre géométrique, et il peut varier d'un côté à l'autre de la largeur de la bande. La vérification doit donc tester neuf positions : à gauche, au centre et à droite sur toute la largeur de la bande, à faible, milieu et hauteur dans l' ouverture. En pratique, sur un détecteur de bande, la dimension verticale est vérifiée en plaçant l'échantillon sur la surface de la bande (bas), en la recouvrant d'un fardeau représentatif du produit (haut) et en le recouvrant dudit fardeau (au milieu).
Le point le plus faible – pratiquement toujours au centre géométrique de l'orifice – définit la sensibilité du système. Un détecteur qui repère une sphère de 1,5 mm en surface du ruban mais la rate à la hauteur moyenne du fardeau présente une sensibilité réelle inférieure à 1,5 mm, et le record doit indiquer le résultat le plus défavorable et non le meilleur.
Fréquence de test.
Pour une ligne alimentaire fonctionnant avec un point de contrôle critique validé, on effectue un test au début de chaque poste et toutes les quatre heures après, plus après l'une des opérations suivantes : changement du réglage de la sensibilité, changement de la qualité de la matière première, maintenance sur le détecteur ou sur le convoyeur, interruption d'alimentation, ou toute alarme de niveau
Programme et dossiers de vérification
| Vérifier | Fréquence | Méthode. | Criteire de pass | Enregistrement conservé. |
|---|---|---|---|---|
| Test de sensibilité, pour les trois types de métaux | Début du tour et tous les 4 h | Avis sur l'échantillon à neuf positions | Détection à neuf positions. | Feuille de registre signée ou enregistrement HMI |
| Fonctionnement du dispositif d'élimination | Début de tour | La pièce de test doit atterrir dans le bac de rebuts | Rendement à 100 pour cent, 3 sur 3 essais | Enregistrement de log avec comptage d'essai |
| Détecteur de remplissage du réservoir d'élimination | Semainière | Activation manuelle du capteur. | Alarme élevé, réaction de la ligne correcte | Journal de maintenance |
| Nettoyage et inspection de la grillemagnétique | Courant de la journée à périodique (par chargement) | Retirer, nettoyer et peser le métal capturé | Volume capturé en constante augmentation, sans saturation | Capture des mâchoires présentant une masse importante. |
| vérification de la décharge de l'overband magnétique | Chaque jour | Inspection visuelle de la courroie de nettoyage et du bac de stockage. | Travail de la courroie, bac pas trop rempli | Liste de contrôle par poste ; |
| Réapprentissage de l'effet produit | A chaque changement de qualité d'aliment. | Exécuter la routine d'apprentissage sur un matériau réel. | Base stable, aucun signal d'alarme en 30 min | Récette conservée sous le nom de la catégorie |
| Validation complète du système | Annuellement, après une modification majeure | Test complet à neuf positions à tous les points, vérification à nouveau du timing. | Tous les points présentent la sensibilité spécifiée. | Rapport de validation |
Réaction face à une défaillance et traçabilité du produit
Si un test programmé échoue, le matériau traité depuis le dernier test réussi est suspect. Il faut élaborer un protocole d'intervention avant qu'il ne soit nécessaire : stopper la ligne, mettre en quarantaine et identifier clairement tout produit produit depuis le dernier test réussi, enquêter et corriger la cause, réexécuter le test pour obtenir un résultat positif, puis prendre une décision documentée concernant le matériau mis en quarantaine : le réemployer, le classer à une qualité inférieure ou l'éliminer. Voilà pourquoi la fréquence des tests joue un rôle aussi important sur le plan commercial que technique : si la période de tests est de quatre heures, le délai de mise en quarantaine est limité à quatre heures de production, alors qu'un test effectué une fois par semaine pourrait mettre un week-end de production en danger.
Normes, conformité aux contacts avec les denrées alimentaires et sécurité des machines
La détection des métaux dans une ligne de lavage de recyclage des plastiques se situe à l'intersection de trois domaines réglementaires : gestion de la sécurité des aliments, réglementation des matériaux en contact avec les aliments et sécurité des machines et des systèmes de contrôle. Chacun impose des obligations distinctes.
Gestion de la sécurité alimentaire et points de contrôle critiques.
Dans le cadre d'un système HACCP, la contamination par le métal est reconnue comme un danger, et un détecteur de métaux avec un système d'élimination automatique et de vérification constitue l'exemple classique d'un point de contrôle critique. L'établissement de la détection de métaux en tant que point de contrôle critique nécessite quatre éléments : une limite critique définie (spécification de la sensibilité), une procédure de suivi (routine de la tige de contrôle et sa fréquence), une procédure d'action corrective (protocole de quarantaine et de mise en décharge), ainsi que la vérification et la tenue de registres. L'ISO 22000 fournit le cadre du système de gestion dans lequel fonctionne le plan HACCP, et le Matériaux d'emballage BRCGS expose les attentes spécifiques que les transformateurs de matériaux d'emballage et leurs fournisseurs de matériaux recyclés doivent respecter, y compris l'exigence relative à la documentation des performances de détection et de la détection des défauts des dispositifs d'élimination.
Règlement sur les plastiques recyclés destinés au contact alimentaire
Dans l'Union européenne, le règlement UE 2022/1616 réglemente les matières plastiques recyclées ainsi que les articles destinés à entrer en contact avec les aliments. Ce règlement exige que les processus de recyclage soient autorisés, que l'efficacité de la désinfection du processus soit démontrée et que les opérateurs maintiennent un système d'assurance de la qualité couvrant le contrôle des matières d'entrée et la surveillance du processus. L'évaluation par test de mise au défi est le mécanisme qui permet de prouver l'efficacité de la désinfection : des contaminants artificiels sont introduits consciemment et leur élimination au cours du processus est quantifiée. Bien que l'évaluation par test de mise au défi se concentre sur la migration chimique plutôt que sur la contamination physique métallique, le système d'assurance de la qualité qui les entoure couvre explicitement le contrôle de la contamination physique, et les relevés de détection des métaux font partie du dossier de justification.
En Chine, le standard GB 4806.7 définit les exigences concernant les matières plastiques et les produits en contact avec les aliments. Les recycleries qui fournissent ce marché doivent être en mesure de prouver qu'elles disposent de contrôles des matériaux et des procédés équivalents. En pratique, une recyclerie exportant dans plusieurs régions construit un seul système de contrôle qui satisfait à la norme la plus stricte applicable, plutôt que de maintenir des systèmes parallèles.
Intégrité du système de sécurité et de contrôle des machines.
L'ISO/CEI 12100 définit les principes généraux d'évaluation des risques liés aux machines et de réduction de ces risques, et constitue le bon point de départ pour un dossier de sécurité de ligne de lavage. Lorsqu'un interrupteur lié au détecteur de métal fait partie d'une fonction de sécurité – par exemple, l'arrêt d'un convoyeur pour permettre à un opérateur de retirer un objet détecté – l'interrupteur doit être conçu en tenant compte du niveau de performances requis, déterminé par l'évaluation des risques, avec une couverture de diagnostic appropriée et, le cas échéant, une architecture à deux canaux. En simplifiant le branchement d'un relais de détecteur sur une bobine de contacteur de moteur, on ne constitue pas une fonction de sécurité ; c'est un système d'interrupteur de processus, et cette distinction doit apparaître clairement dans la documentation.
Lorsque le système de détection est connecté en réseau pour les diagnostics et la surveillance à distance, la norme IEC 62443 offre le cadre de la cybersécurité des systèmes de contrôle industriels. Les exigences pratiques sont modestes mais importantes : segmenter le réseau des processus du réseau du bureau, contrôler l'accès distant à la configuration du détecteur et assurer que les paramètres de sensibilité ne peuvent être modifiés sans authentification et sans trace d'audit. Un détecteur dont la sensibilité peut être modifiée par toute personne ayant accès au réseau n'est pas un contrôle validé.
Normes de cartographie pour une ligne de laverie de recyclage
| Norme ou règlement | Domaine | Importance pour la détection par métaux | Éléments de preuve généralement exigés |
|---|---|---|---|
| HACCP (analyse des processus critiques de contrôle de la qualité) | Analyse des risques liés à la sécurité alimentaire | Détection des métaux définie comme point de contrôle critique | Analyse des risques, arbre décisionnel des CPC, limites critiques. |
| ISO 22000 | Système de gestion de la sécurité alimentaire | Cadre de gestion englobant le plan HACCP | Mise en œuvre de procédures, suivi interne et examen de la gestion. |
| Matériaux d'emballage BRCGS | Système d'audit de la chaîne d'approvisionnement en emballages | Prescrit les performances de détection et la détection des défauts de rejet | Registres du test, certificats d'étalonnage, protocole d'échec |
| UE 2022/1616 | Les plastiques recyclés destinés au contact avec les aliments | Il faut un contrôle de la qualité, couvrant le contrôle de l'entrée et du processus. | Dossier d'homologation à l'État, enregistrements de surveillance |
| Test de simulation de l'AFSA | Efficacité de la décontamination | Établit la capacité du processus ; le système d'assurance de la qualité comprend un contrôle physique | Test de challenge requis |
| GB | Plastiques en contact avec les aliments, Chine. | Limites de contrôle et de contamination pour le marché intérieur | Rapports de test, déclarations des fournisseurs |
| 12. Norme ISO 12100 | Évaluation des risques en matière de sécurité des machines. | Détermine si un verrouillage est une fonction de sécurité. | Fichier d'évaluation des risques, déclaration sur le risque résiduel |
| IEC 62443 | Sécurité des systèmes de contrôle industriels | Protège les paramètres de sensibilité et l'accès à distance. | Plan de segmentation du réseau, enregistrements du contrôle d'accès |
Spécifier un Pack Detection avec Polyretec
L'intégration de la détection des métaux est la plus simple et la moins coûteuse lorsqu'elle est conçue dans la ligne au stade du plan. Retrouver une détection dans une ligne existante implique souvent de déplacer les convoyeurs pour créer la zone de libre passage nécessaire en absence de métaux, d'ajouter un pied de chute pour accueillir un module de chute par gravité ou de réacheminer le câblage électrique, qui n'a jamais été planifié en tenant compte de la séparation des signaux.
Polyretec, une usine Wanplas dont la création date de 2010 et dont le lancement de marque a pris effet en 2017, construit des lignes de lavage de bouteilles PET alimentaires de 500 à 6 000 kg/h et des lignes de broyage et de lavage de plastiques souples en PP/PE de 500 à 1 500 kg/h, et spécifie le package de détection des métaux dans le cadre de la conception du processus plutôt que comme un élément interpolé. Cette approche de conception combine la technologie de processeur autrichienne aux capacités de fabrication chinoises, et la même philosophie s'applique au package de détection : une ingénierie de détection et de verrouillage normée européenne à un coût d'installation total concurrentiel. Avec plus de 100 projets réalisés, une couverture de services dans plus de 50 pays et une équipe de plus de 24 ingénieurs disponibles pour le soutien à la mise en service, les travaux d'intégration sont traités comme une livraison et non comme une responsabilité du client.
Informations nécessaires pour spécifier le package
Pour définir une spécification de détection pertinente, il faut disposer des données suivantes, et un fournisseur qui donne des devis sans les demander propose un article catalogue plutôt que d’ingénier une solution :
- Type et origine du combustible - bales de bouteilles provenant du recyclage, copeaux rigides postindustriels, films agricoles ou flux municipal mélangé - et profil connu de la contamination par les métaux de cette source.
- Capacité de transport en kilogrammes par heure à chaque point de détection, ainsi que la densité volumique et la profondeur des charges sur chaque convoyeur.
- Fin de l'application du matériau recyclé : rPET en contact avec les aliments, emballages non alimentaires, canalisation, fibre ou poudre à usage général. Cela définit la cible de sensibilité.
- Que la ligne dégage sous forme de flocons lavés ou qu'elle alimente directement une station de granulation.
- Largeurs de courroie, vitesses de courroie et longueur de parcours de chaque position de montage envisagée
- Plateforme existante de système de contrôle et protocole de bus de terrain de préférence.
- Tension d'alimentation locale, fréquence et toute exigence de certification régionale pertinente.
- À quels systèmes de vérification est la usine certifiée ou entend-elle être certifiée ?
Check-list de livraisons de service
| Produit livrable | Ce qu'elle doit contenir | Qui signe la livraison ? |
|---|---|---|
| Schéma de la disposition du point de détection. | Tous les cinq points sont marqués de zones d'entrefer mis en dimension. | Ingénieur en procédés et directeur d'installation |
| Fiche de spécification de sensibilité | Valeurs de Fe, non-Fe et SUS304 par point, par catégorie de matériau | Responsable de la qualité. |
| Description de la logique d'interlock et de rejet | Classe de réaction par point, délais de retard et de fenêtre, gradation des alarmes. | Ingénieur des commandes |
| Rapport d'historique de vérification du timing | Mesuré à l'aide de la capture des rebuts au débit minimal et maximal. | Ingénieur de mise en service. |
| Définition de la recette d'effet produit | Un profil enregistré par catégorie de matière première, appris sur de la matière réelle. | Ingénieur en procédés |
| Kit de pièces de test et modèles de journaux | Pièces en Fe, non-Fe, SUS304 certifiées, ainsi qu'une feuille de log à neuf positions | Responsable de la qualité. |
| Formations des opérateurs et de l'entretien | Routine de test, sélection de la recette, protocole d'échec, nettoyage des magnétiques | Superviseur de la production |
| Liste des pièces détachées. | Joints des vannes, solénoïdes, câbles de capteurs, échantillons. | Responsable de la maintenance. |
Chez Wanplas, toutes les usines partagent un ensemble commun d'engagements de service après-vente, notamment une allocation annuelle gratuite de pièces de rechange, le remplacement gratuit des pièces défaillantes pendant la période de garantie, une politique d'usine ouverte pour les visites d'inspection des clients et une garantie de capacité de production incluse dans le contrat de fourniture. En ce qui concerne la détection des métaux en particulier, la valeur pratique de cette mesure est donnée par les consommables : les joints de soupape, les bobines solénoïdes et les échantillons de contrôle certifiés sont exactement les articles à faible valeur et à des conséquences graves que les usines oublient de mettre de côté, et le fait de les couvrir dans le cadre d'une allocation permanente permet de vérifier le système de contrôle plutôt que de le contourner discrètement.
Il est également intéressant de noter la façon dont le pack de détection interagit avec le reste de l'île de recyclage. Lorsqu'une charge de copeaux lavé alimentera une ligne de pelletage, il faut mettre en service le détecteur Point 5 en même temps que le groupe d'alimentation de l'extrudeur et revoir les spécifications du filtre à fondant ou du changeur à grilles continues – les deux systèmes ont la même finalité protectrice. L'usine Wanplas de Kerke fournit des extrudeurs de compoundage à vis double et des extrudeurs de recyclage à vis unique qui s'intègrent aux systèmes de lavage Polyretec, et la coordination de l'interfaçage de détection des métaux avec le système de commande de l'extrudeur lors d'une seule visite de mise en service évite la situation classique où deux fournisseurs pensent que l'autre s'est chargé de l'interface.
Questions fréquemment posées
Combien de détecteurs de métaux a besoin une ligne de lavage de recyclage du plastique ?
Une ligne bien conçue utilise cinq points de détection ou de séparation plutôt qu'un seul : le convoyeur d'entrée de ballots, le transfert après la déchiqueteuse, la décharge de la section humide, l'entrée du séchoir et du silo, et l'ouverture de l'alimentation pour la pelletisation. Chaque point protège un actif différent avec une technologie différente et couvre un point aveugle par rapport aux autres. Un seul détecteur, quelle que soit sa position, rate soit les impuretés fines (s'il est attaché tôt sur une bande large) soit permet à des machines coûteuses en amont d'être endommagées (s'il est attaché tard).
Un détecteur de métaux peut-il remplacer un aimant d'une bande de survol, ou vice versa ?
Non. Ils remplissent des fonctions différentes. Un magnétique sur bande élastique enlève physiquement la charge ferreuse bulleuse en continu sans interrompre la chaîne, mais il ne peut toucher l'aluminium, le cuivre ou l'acier inoxydable austénitique. Un détecteur de métal détecte les trois familles de métal, mais ne déplace rien par lui-même, il déclenche simplement un dispositif d'arrêt ou de rejet. Sur le convoyeur d'alimentation, la configuration correcte est un magnétique suivi d'un détecteur, de sorte que le magnétique enlève la charge ferreuse volumineuse et que le détecteur retient ce qui reste.
Pourquoi le matériel mouillé réduit-t-il si sévèrement la sensibilité du détecteur de métaux ?
L'eau superficielle libre transportant de l'hydroxyde de sodium dissous à partir de l'étape de lavage à chaud est électriquement conductrice, de sorte qu'elle induit des courants tourbillonnaires dans le champ du détecteur, de la même façon qu'une particule de métal non ferreux. C'est l'effet du produit. Les composants électroniques du détecteur doivent annuler ce signal en utilisant la discrimination de phase, et plus le signal produit est élevé, moins il reste de tête pour le signal de métal authentique. La sensibilité à une position humide est généralement deux à trois fois plus grossière qu'à une position sèche équivalente, c'est pourquoi le point de détection le plus sensible dans une ligne de lavage est après la centrifuge déversante et le sèche-linge, et non avant.
Quelle sensibilité dois-je spécifier pour la pâte rPET à usage alimentaire ?
Au point de détection à l'état sec (entrée du silo), une spécification raisonnable et réalisable est de 1,0 à 1,5 mm pour les métaux ferreux, de 1,5 à 2,5 mm pour les métaux non ferreux et de 2,0 à 3,0 mm pour le SUS304, vérifiables aux neuf positions de test. Au niveau de l'ouverture de la gorge de charge pour la pelletisation, où l'ouverture est petite, une sensibilité de 0,8 à 1,2 mm pour les métaux ferreux est réalisable. Ne pas accepter le chiffre de sensibilité avancé par un fournisseur sans vérifier la taille de l'ouverture, l'état du produit et la position de test à laquelle il se rapporte.
Pourquoi l'acier inoxydable austénitique est-il plus difficile à détecter que l'acier carboné ?
L'acier au carbone est ferromagnétique, il produit ainsi un signal important à travers la perméabilité magnétique en plus de son signal de conductivité. Les alliages austénitiques tels que le SUS304 sont de fait non magnétiques dans l'état anneelé et présentent une conductivité électrique relativement faible, du coup ils ne produisent qu'un signal conducteur faible dont la phase est située à proximité de celle du produit humide. Cette combinaison en fait le contaminant commun le plus difficile à détecter, et c'est pourquoi la sensibilité en inox est toujours spécifiée séparément et est toujours un nombre plus élevé que la sensibilité féroxe.
Comment calculer le retard de rejet pour un détecteur monté sur bande ?
Divisez la distance entre le centre du bobin de détection et le dispositif de rejet par la vitesse de la bande. Une distance de 2,4 m à 0,4 m/s donne un retard de 6,0 secondes. Réglez ensuite la fenêtre de rejet pour couvrir la longueur de matière que vous souhaitez éliminer : généralement de 0,5 à 1,0 m de bande, ce qui, à 0,4 m/s, correspond à 1,25 à 2,5 secondes. Vérifiez toujours empiriquement en lançant un échantillon marqué et en confirmant la capture, puis répétez la vérification à la vitesse de production minimale et maximale, car la plupart des convoyeurs de lignes de lavage sont actionnés par des inverseurs et leurs vitesses changent en fonction de la charge.
Qu'est-ce que la zone sans métaux et quelle doit être sa surface ?
La zone sans métal est le volume situé autour de l'ouverture du capteur dans lequel aucun métal en mouvement ni aucune masse métallique importante ne peuvent se trouver. La règle de fonctionnement est de 1,5 fois la hauteur de l'ouverture, devant et derrière la bobine. Pour une ouverture de 800 x 400 mm, il y a 600 mm d'espace de marge de chaque côté. Les infractions fréquentes sont les lacets en acier, les rouleaux de retour positionnés trop près, les corps d'actionneurs pneumatiques, les balustrades et les routes de circulation des chariots élévateurs bordant la tête détectrice.
À quelle fréquence le système de détection doit-il être testé avec des échantillons ?
Pour une ligne destinée à l'industrie alimentaire et opérationnant un point de contrôle critique validé, effectuer des tests au début de chaque poste et toutes les quatre heures ensuite, ainsi que après tout changement de sensibilité, de qualité des matériaux d'entrée, d'intervention de maintenance, de coupure d'électricité ou d'alerte critique. Pour le recyclage industriel général, un test par poste est généralement suffisant. L'intervalle de test détermine directement la fenêtre de quarantaine en cas de résultat négatif. Un intervalle plus court correspond à une forme d'assurance.
Qu'advient-il de la matière rejetée ?
Le matériel rejeté est en grande partie constitué de plastique de bonne qualité contenant un contaminant, donc la plupart des usines le collectent dans une poubelle surveillée et procèdent à un processus de tri manuel ou à petite échelle pour récupérer le plastique. Deux règles s'appliquent : la poubelle de rejet est équipée d'un capteur de niveau plein qui alarme et arrête la production, et le matériau récupéré doit être renvoyé dans le processus au niveau d'un point de détection de sorte qu'il traverse une barrière à nouveau. Le retour du matériel récupéré au-delà du dernier détecteur va à l'encontre de tout le système de contrôle et sera immédiatement signalé lors d'une vérification.
Un séparateur à courant de Foucault peut-il éliminer l'acier inoxydable ?
Seulement en partie. La séparation par courants d'Eddy dépend du rapport entre la conductivité électrique et la densité. L'aluminium possède un rapport très favorable et se sépare bien. Le cuivre et le laiton se séparent de façon acceptable. L'acier inoxydable austénitique a une conductivité faible et une densité élevée, ce qui donne un rapport très faible, et il est presque peu dévié. L'élimination de l'acier inoxydable repose sur la détection inductive avec un dispositif de rejet ou sur l'inspection par rayons X, et non sur la séparation par courants d'Eddy.
Est-ce que le tri proche infrarouge détecte les métaux ?
Non, pas de façon fiable. La détection de la nouvelle infrarouge identifie les polymères par leur spectre de reflectivité dans la bande de la nouvelle infrarouge. Un objet métallique renvoie un spectre qui ne correspond à aucune signature polymérique, c'est pourquoi le sélecteur le classe comme non reconnu. En fonction de la configuration, les objets non reconnus peuvent être expulsés ou simplement transmis à l'output par défaut. La tri automatique par la nouvelle infrarouge est une technologie de séparation des polymères et ne doit jamais être considérée comme un contrôle de métaux dans une analyse des risques.
Pourquoi avons-nous besoin d'un magnétique de grille si nous disposons déjà d'un détecteur de métaux au même point ?
Ils captent des choses différentes. Un aimant à grille et à tiges à terre rare, à 10 000 à 12 000 Gauss, retient les particules de matière ferreuse, les cristaux de rouille et les brins de fil de petite taille (jusqu'à quelques centièmes millimetre), des particules bien inférieures au seuil de détection de tout détecteur inductif à une ouverture praticable. Le détecteur retient les fragments plus gros, qui sont non ferreux et inoxydables. Ni l'un ni l'autre ne remplace l'autre, et dans l'entrée du silo, les deux sont utilisés en série.
Un verrouillage par détecteur de métal arrêtera-t-il toute ma ligne de lavage chaque fois que celle-ci alarme ?
Il ne faut pas, et il ne faut surtout pas, que les opérateurs le fassent. Seuls les points 1 (arrêt de la bande pour la manipulation manuelle d'objets encombrants) et 5 (arrêt du chargeur pour protéger la vis et le fût) doivent faire cesser l'équipement. Les points 2, 3 et 4 doivent utiliser l'élimination automatique et continuer à fonctionner. Le système de classement des alarmes -- informationnels, d'avertissement, critiques -- est celui qui permet de maintenir le nombre d'interruptions de la production à un niveau que les opérateurs acceptent tout en conservant un contrôle réel.
Comment les variateurs de fréquence affectent-ils la détection du métal ?
Les variateurs de fréquence commutent à haute fréquence et émettent des bruits électriques de large bande, qui couplent la bobine du détecteur et sa câblage de signal, ce qui augmente le bruit de fond et réduit la sensibilité utilisable. Les contre-mesures sont des filtres de sortie ou des choke-moteurs pour les variateurs situés à moins de 10 m d'une tête, une séparation physique des voies de câbles de signal et d'alimentation d'au moins 300 mm avec des croisements à 90 degrés, des câbles de signal à paire torsadée blindé, dont l'écran est relié à la terre à l'une des extrémités uniquement, et une alimentation propre, avantageusement isolée, pour l'électronique du détecteur.
L'inspection par rayons X vaut-elle l'investissement pour une ligne de recyclage des plastiques ?
Cela dépend de la matière première et du marché final. L'X-ray est la seule technologie capable de détecter le métal encapsulé dans un corps en plastique, et la seule à détecter aussi la pierre, le verre et la céramique. Sur une ligne de recyclage de rPET destinée aux propriétaires de marques et conformément à des spécifications de contamination physique rigoureuses, ou sur un flux connu pour contenir des distributeurs à pompe, des inserts en métal ou des articles contenant des piles, cela peut se justifier. Sur une ligne de lavage de film de polyoléfine générique destinée à produire de la matière pour sacs à déchets ou tuyaux, le système composé de détecteur à inductions et magnétiseur multicouches offre la protection nécessaire pour un investissement nettement inférieur.
Faut-il inclure le détecteur de métal dans l'évaluation du risque de sécurité de la machine ?
Oui. Conformément à la norme ISO 12100, l'évaluation des risques doit prendre en compte les dangers liés au ramassage des objets détectés, tels que un opérateur qui pénètre dans une convoyeur, un point de collage d'un clapet de dérivation ou l'énergie pneumatique stockée dans un actionneur de rejet. Lorsque l'interrupteur fait partie de la mesure de protection, il doit être conçu selon les niveaux de performances exigés par l'évaluation, et non simplement connecté pour assurer le fonctionnement du système. La distinction entre un interrupteur de processus et une fonction de sécurité doit être explicitement indiquée dans la documentation.
Conclusion
L'intégration de la détection des métaux dans une ligne de recyclage du plastique est un problème de systèmes à plusieurs niveaux, et non une simple acquisition d'équipement. La physique impose l'architecture : les métaux ferreux, non ferreux et austénitiques répondent à des principes différents, les matériaux secs et humides imposent des limites de sensibilité radicalement différentes, et aucun seul appareil à une seule position ne peut protéger à la fois la broyeuse à l'entrée de la ligne et l'extrudeuse à l'extrémité. La disposition en cinq points - magnétique d'écran de l'entrée et détecteur de courroie grossière, séparation magnétique et détection plus fine après la broyeuse, détection compensée avec de l'humidité avant le drainage, magnétique à grille à métaux rares plus détection de chute par gravité à l'entrée du silo et détecteur à haute sensibilité à l'entrée de la pelleteuse - répond à chaque risque au point où il est techniquement le plus simple et économiquement le plus avantageux de le traiter.
Ce qui détermine si cette architecture fonctionne réellement, c'est l'ingénierie de l'intégration : rejeter les délais calculés et vérifiés à des vitesses de production réelles, classer les interconnexions de manière à ce que les opérateurs ne soient pas poussés à contourner le système, effectuer le routage et le blindage des câbles avec la discipline requise par la physique, tester les performances du produit sur du matériel humide non traité plutôt que sur un échantillon propre, et réaliser et enregistrer une routine de test à neuf positions toutes les quatre heures. Ce sont des détails sans aucune gloire, mais ce sont ces détails qui font la différence entre une usine détentrice d'un contrat de fabrication de denrées alimentaires et une usine commercialisant des produits de base.
Pour les recyclants qui envisagent d'installer une nouvelle ligne en 2026 ou de moderniser une ligne existante, la recommandation pratique est de spécifier le package de détection dès la phase de conception du processus, où les zones de sécurité, les jambes d'arrêt et les trames de câbles peuvent être conçues à un coût supplémentaire marginal, plutôt que de les installer à la suite de la première défaillance de l'une des installations ou du premier chargement refusé. Polyretec, une usine de Wanplas qui dispose de plus de dix ans d'expérience dans la conception de lignes de lavage et de granulé dans plus de 50 pays, dessine l'emplacement de la détection, la logique d'interdépendance et le protocole de vérification dans le cadre de la conception de la ligne, et coordonne l'interface côté granulé avec l'usine de Kerke de Wanplas, lorsque une étape d'extrusion descendante est impliquée. Communiquez votre profil de matière première, la capacité cible et les spécifications de votre marché de destination, et l'équipe d'ingénieurs vous proposera un schéma de cinq points comprenant des objectifs de sensibilité, des classes de réaction et un plan de validation de mise en service pour votre ligne spécifique.
