La vitesse de filtre laser est l'ajustement le plus important que son opérateur effectue sur une ligne de purification de copeaux plastiques. C'est aussi le réglage qui est le plus souvent conservé à la valeur que l'ingénieur de mise en service a fixée le premier jour. La vitesse de rotation du racleur d'un filtre laser détermine simultanément la pureté de la fusion, la quantité de polymère de qualité que l'on jette avec les traces de contamination, la durée de vie du disque de grille et le fait que l'extrudeur en aval détecte une pression stable ou fluctuante. Réglez-le correctement et un flux fortement contaminé issu de la consommation produit des granulés avec une perte de fusion inférieure à 2 %. Rajoutez un mauvais réglage et la même ligne peut se bloquer en une heure ou bien relâcher environ un dixième de sa capacité dans le bac des déchets.

Le présent guide explique ce qui se passe à l'intérieur d'un filtre à laser, comment les quatre variables contrôlables (ouverture de la plaque d'écran, vitesse du grattoir, réglage de la vanne de décharge et pression d'entrée) interagissent entre elles, ainsi que comment calibrer la vitesse du grattoir de manière systématique en fonction de la charge de contamination mesurée, plutôt qu'en fonction de sa perception. Il est destiné aux ingénieurs de production et aux opérateurs de lignes travaillant avec la copeau de polyoléfine et de polyester recyclée, et les plages de paramètres citées correspondent aux fenêtres pratiques utilisées lors de la mise en service, plutôt qu'à des valeurs théoriques. Polyretec, une usine Wanplas spécialisée dans les équipements de recyclage des plastiques, fournit des filtres à laser dans le cadre de lignes de lavage et de pelletisation intégrées, et la méthodologie de calibration décrite ici est conforme à cette expérience de mise en service.

Le principe central à ne jamais perdre de vue est le suivant : la vitesse du racleur n'est pas un réglage de qualité, mais bien un réglage d'équilibre de matière. Le racleur doit éliminer la contamination de la surface du tamis au même rythme que l'arrivée de la fusion. Plus rapide et il enlève également du polymère. Plus lent et le tamis devient progressivement aveugle. Chaque procédure de calibration présentée dans cet article est un moyen de trouver ce point d'équilibre et de le maintenir au fur et à mesure que la charge à traiter varie.

Qu'est-ce qu'un filtre laser et où se situe-t-il dans la chaîne de traitement ?

Un filtre laser, appelé également filtre à disque rotatif ou filtre à extrudeur continu, est un dispositif de filtration à fonte auto-nettoyant dans lequel la fonte en polymère contaminée est forcée à travers un disque perforé stationnaire tandis qu'une griffe rotative retire en permanence les solides retenus sur la face avant et les transporte vers un orifice de décharge. Contrairement à un échangeur à tamis, il ne interrompt jamais l'écoulement, ne nécessite jamais un remplacement de tamis au cours d'une production et peut gérer des niveaux de contamination qui aveugleraient un tamis conventionnel en quelques minutes.

Position dans la ligne de recyclage

Le filtre laser est installé entre l'entrée de l'extrudeur et la table de pelletage, généralement après la pompe de fusion lorsqu'une telle pompe est présente. L'installation typique dans une ligne de recyclage Polyretec est la suivante :

1. Les flocons lavés et séchés entrent dans un dispositif de découpe-compaction ou de préconditionnement.
2. Un extrudeur à une vis plastifie la matière et génère une pression.
3. Une zone de dégazage sous vide retire l'humidité et les solvants.
4. La matière fondue passe à travers le filtre au laser, où la contamination solide est séparée.
5. Une pompe à fusion stabilise la pression sur la matriôle, lorsqu'elle est installée.
6. Un agrafeur à membrane ou une petite machine sous-marine forme le pellet fini.

Dans certaines configurations, un deuxième filtre de polissage plus fin - un écranurètre de changement ou un filtre à bougie de 40 à 60 micromètres - est installé après le filtre laser pour des applications telles que la technique du film soufflé ou de la fibre, où le filtre laser élimine la majeure partie des impuretés et l'étape de polissage capture le restant. Cette double étape est beaucoup plus économique que d'essayer de réaliser une filtration fine en une seule étape contre une forte contamination.

Pourquoi le principe rotatif est vainqueur face à une contamination élevée ?

Un tapis de grille conventionnel accumule une contamination sous forme de pelliculage filtrant. Au début, ce pelliculage améliore l'efficacité de filtration, mais ensuite, il accentue le différentiel de pression, puis aveugle la grille et la production s'arrête. Avec 2 % de contamination et un débit de 2 000 kg/h, 40 kg de matériau solide atteignent la grille toutes les heures – aucune surface de grille ne peut absorber ce volume. Le grillage rotatif résout le problème en faisant du pelliculage filtrant une substance transitoire plutôt qu'accumulée : la contamination est évacuée toute aussi rapidement qu'elle arrive, et la surface de la grille est renouvelée en permanence.

Les différentes technologies de filtration continue en concurrence présentent chacune une solution différente du même problème. Les échangeurs de tamis à piston à nettoyage continu, tels que ceux produits par Nordson, Britas et d'autres, font basculer périodiquement le flux de fusion à travers un segment de tamis pour le nettoyer, ce qui consomme une partie du produit propre sous forme de fusion de nettoyage. Les systèmes de filtration rotatifs Gneuss font passer un disque rotatif portant plusieurs cavités de tamis à travers le parcours de fusion avec un nettoyage intégré. Le filtre laser se distingue par son action de râper mécanique, qui permet de traiter les contaminations fibreuses et ductiles, telles que le papier et le film d'aluminium, que le nettoyage hydraulique ne peut éliminer.

Dans le disque d'évidement : géométrie des trous perforés au laser

Le disque d'écran est le coeur du filtre et sa géométrie détermine les limites de ce que la machine peut accomplir. Comprendre comment les trous sont réalisés explique plusieurs comportements qui semblent inten­tuifs.

Pourquoi le forage au laser plutôt que l’ébauchoir ou le tissage ?

Les trous sont produits par le forage à laser pulvérisé par le biais d'un disque en acier trempé de 6 à 12 millimètres d'épaisseur. Le forage à laser produit un trou conique avec l'orifice étroit sur la face en amont et un diamètre d'ouverture plus large sur le côté en aval. Cette géométrie conique est fondamentalement critique pour trois raisons : premièrement, la filtration est entièrement déterminée par l'orifice étroit en amont, ce qui permet d'obtenir une note de rétention précise et reproductible. Deuxièmement, l'élargissement du fond de trou signifie que, une fois qu'une particule a franchi l'orifice, elle ne peut s'accrocher dans le trou : le trou s'auto-nettoie. Troisièmement, la différence de pression à travers le disque est bien inférieure qu'un trou cylindrique droit de même longueur et de même diamètre d'entrée, car la plus grande partie de la longueur du trou présente un diamètre plus grand.

Le maillage tissé, au contraire, a un trajet de l'écoulement tortueux et retient les particules à l'intérieur de sa profondeur, ce qui est précisément le comportement qu'un filtre dont la surface est effacée en continu doit éviter. Les plaques gravées chimiquement obtiennent des perforations fines, mais manquent la épaisseur de paroi nécessaire pour survivre à une différence de pression de 60 bar sur une grande surface ouverte.

Sélection de l'ouverture en fonction de l'application

Diamètre du trou :	Matter active typique	Terminer l'application	Différence typique	Productivité relative
De 200 à 250 micromètres	Films agricoles très souillés, rigides mélangés	Sacs de déchets, tube de drainage, palettes.	20 à 40 bars	100 % de référence
150 à 200 micromètres	Film PE d’utilisation postconsommation, tissé en PP	Sacs robustes, caisses, profils	25 à 45 bar	85 à 95 %
120 à 150 micromètres	Les rigidités post-consommations de HDPE et de PP lavées	Les flacons, les récipients, les parties d'injection	30 à 55 bar	70 à 85 pour cent
De 100 à 120 micromètres	Nettoyage de copeaux laqués, après traitement industriel.	Produits à paroi mince en film soufflé.	35 à 55 bar	De 55 à 70 pour cent
80 à 100 micromètres	Flocon propre pré-séparé, rPET	Film, plaque et bande de haute qualité.	40 à 70 bars	40 à 60 pour cent

La colonne relative du débit est le chiffre qui surprend les gens. La réduction de la moitié du diamètre du trou ne divise pas le débit par deux : en effet, en conditions visqueuses, le débit à travers un orifice étroit diminue plusieurs fois plus que la moitié du débit, car il dépend approximativement du quatrième pouvoir du diamètre. Par ailleurs, le nombre d'orifices par unité de surface ne peut pas augmenter proportionnellement sans compromettre la robustesse du disque. Il est ainsi indispensable d'utiliser un disque de fabrication plus fine que celle nécessaire dans l'application, une solution qui entraîne des dépenses supplémentaires et une diminution permanente de la capacité de la ligne.

Superficie ouverte et résistance des disques

La surface ouverte totale est généralement comprise entre 6 et 14 % de la face du disque. Augmenter cette surface réduit la résistance des ligaments entre les trous et, puisque le disque doit supporter la différence de pression totale sur une partie dénuée de soutien, la déformation du disque et, éventuellement, la fissuration en deviennent la limite. Les fabricants respectent cet équilibre en utilisant des disques plus épais et des aciers de qualité supérieure pour les trous très petits. Pour un opérateur, les disques fins ont un débit inférieur ainsi qu'une différence de pression maximum consignée plus faible, ce qui réduit le domaine d'utilisation dans les deux sens.

Calcul de la taille de la zone de filtration

La surface d'efficacité de filtration est habituellement indiquée en centimètres carrés. Pour le recyclage des polyoléfines, une approximation utile est de 1,5 à 3,0 centimètres carrés de surface active par kilogramme par heure de débit pour une contamination modérée, et de 3,5 à 6,0 centimètres carrés par kilogramme par heure pour les matériaux très contaminants ou les ouvertures fines. Une surface de filtration trop petite est un défaut de conception que la vitesse de la lame ne peut pas compenser : l'opérateur se rendra compte qu'aucune vitesse ne stabilise le différentiel en bande, car le débit requis par unité de surface est tout simplement trop élevé.

Qu'est-ce que la vitesse de rotation du racleur vraiment contrôle ?

La vitesse de rotation du racleur est souvent décrite comme régissant la propreté, ce qui n'est pas le cas. La propreté est déterminée par le diamètre des orifices. La vitesse du racleur contrôle le temps de séjour de la croûte filtrante sur la surface du tamis et, par ce biais, quatre conséquences dépendantes.

Les quatre variables clés

1 Epaisseur de la crème de filtre et différence de pressionEntre deux passages de la racler, la contamination s'accumule sur la face de la grille. À faible vitesse, le grué devient épais et la différence de niveau augmente. À haute vitesse, le grué est généralement éliminé presque aussitôt qu'il se forme et la différence de niveau reste proche de la valeur de la grille propre. Ce rapport de contrôle primaire est utilisé pour le calibrage.

2. Perte de matière fondue lors de l'évacuationLe rasoir ne peut pas éliminer la contamination sans emporter avec lui une partie du polymère fondu. Cette quantité de polymère entraînée correspond aux pertes dues au dégagement. La proportion de polymère par rapport à la contamination dans le flux de dégagement dépend de la quantité de contamination accumulée au moment où le rasoir arrive. Un gâteau épais est majoritairement composé de contaminants ; un gâteau mince contient majoritairement du polymère fondu. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, rouler plus lentement peut donc entraîner des pertes de polymère moins importantes, à condition que la différence de vitesse reste acceptable.

3. Usure du disque de tamisage et du racleur.L'usure est approximativement proportionnelle à la distance de glissement multipliée par la pression de contact multipliée par l'abrasivité du matériau emprisonné dans l'interface. Le doublement de la vitesse du racleur multiplie la distance de glissement par heure, ce qui multiplie également le taux d'usure, et encore plus si le matériau emprisonné contient du sable ou du verre. C'est pourquoi un filtre qui a été exploité en permanence à la vitesse maximale par mesure de précaution montre une usure des disques à un tiers de la durée de vie prévue.

4. Stabilité de la pression dans la presseChaque passage du gratteur modifie momentarily la surface ouverte effective du tamis, ce qui entraîne une petite ondulation de pression. À très faible vitesse, cette ondulation a une période longue et peut être visible comme une variation périodique de la taille des granulés. À la vitesse normale, la fréquence de l'ondulation est suffisamment haute que la pompe à verre et le volume du moule l'atténuent.

Géométrie du glisseur et pression de contact.

La plupart des filtres à laser utilisent un, deux ou trois bras à gratter équipés de lames renforcées interchangeables maintenues contre la face d'écran par un préchargement à ressort ou hydraulique. Le nombre d'arbres est aussi important que la vitesse de rotation : un bras à gratter à 2 tours par minute passe le point quelconque de l'écran quatre fois par minute, exactement comme un bras à gratter à 4 tours par minute, mais avec la moitié de la vitesse de glissement et donc une augmentation de la chaleur par frottement dans l'interface inférieure. Lorsque vous comparez des machines de différents fournisseurs, convertissez toujours en passages par minute plutôt que de comparer directement les tours par minute.

La pression de contact est réglée lors de l’assemblage et change à mesure que la lame s’use. Une lame fonctionnant avec un pressage insuffisant permet à un film de produit fondu de se former entre la lame et le tamis, ce qui empêche le nettoyage effectif du trombone ; le symptôme est une différence de pression qui ne descendra pas, quelles que soient les augmentations de la vitesse. Le pressage de la lame doit être vérifié lorsque la réponse à la différence de pression à la vitesse devient lente.

Vitesse de démarrage

Classe de la charge d'alimentation.	Contamination (pourcentage en masse)	Vitesse de démarrage par classe de contamination	Différence attendue	Pertes en fusion attendues
Recyclat de RLSD propre	Moins de 0,1	0,3 à 0,6 tours par minute	20 à 35 bars	0,2 à 0,6%.
Les rigidités post- consommatio	0,1 à 0,5	0,8 à 1,6 tr/min	25 à 45 bar	0,8 à 1,8 pour cent
Le film post- consomption lavé	0,5 à 1,5	1,5 à 3,0 tours par minute	30 à 50 bar	1,5 à 3,0 pour cent
Film agricole légèrement lavé	1,5 à 3,0 mètres cubes par heure	de 2,5 à 5,0 tours par minute	35 à 55 bar	3,0 à 5,5 pour cent
Fuite non lavée ou fortement chargée	3,0 à 5,0	4,0 à 8,0 t/min	40 à 60 bar	5,0 à 9,0 pour cent

Il s'agit de points de départ pour la procédure de calibration décrite ci-dessous, et non pas des valeurs finales. La valeur finale exacte s'obtient toujours en observant la réponse différencielle sur la matière réelle.

Dif erentiel de pression du fondeur comme signal maître

La différence de pression de la fonte, traditionnellement exprimée sous la forme de delta p, correspond à la chute de pression mesurée entre l'entrée et la sortie du filtre. C'est le seul signal en temps réel qui informe de l'état de la surface du tamis, et tous les schémas de commande automatique de la vitesse des pelles utilisent cette variable de retour.

Que contient la lecture différenciée ?

La différence mesurée est la somme de trois composantes. La résistance de l'écran propre dépend du diamètre du trou, de la surface ouverte, de la viscosité fondante et de la cadence de production – il s'agit de la valeur minimale, en dessous de laquelle la différence ne peut aller. La résistance de la croûte est la composante variable gérée par la vitesse du racleur. Les effets transitoires, tels qu'un bol de produit contaminé ou une variation de viscosité, engendrent des variations temporaires. Il est essentiel de les distinguer : un opérateur qui, à la suite d'une pic transitoire, augmente définitivement la vitesse du racleur substitue une perte de matière au lait à rien.

Comportement différentiel	La cause la plus probable	Réponse correcte
Stabilité au sein de la bande cible	Vitesse de la râme adaptée à la charge de contamination	Pas d'action, enregistrer la configuration par rapport à la matière première
Montée lente, constante, pendant des heures	Le racleur fonctionne marginalement trop lentement, ou le disque est progressivement emblé.	Augmenter la vitesse à 0,2 tours par minute d'intervalle, observer pendant 20 min chacune
Augmentation rapide sur quelques minutes	Dose de contamination croissante ou défaut du système d'entraînement des chenilles	Vérifiez que le racleur tourne, vérifiez le changement de lot de matière première.
Chute en dessous du niveau normal	Le disque d'écran est usé, les trous sont élargis ou la lame mord la vitre	Inspecter le produit à la recherche de contamination, planifier le remplacement du disque.
Oscillation en pinceau	Vitesse trop faible : la pâte s’accumule et s’élargit cycliquement	Augmenter la vitesse jusqu'à que l'amplitude des oscillations chute en deçà de 5 bars
Erratiques, sans modèle clair	Alimentation inégale de l'extrudeur ou température de fusion incohérente	Stabiliser l'extrudeur, puis récalibrer le filtre.
Haute mais parfaitement stable	L'ouverture est trop petite, ou la surface de filtration est trop petite.	Réexaminez la spécification du disque, il s'agit d'une conception et non d'une question de vitesse.

Régler la bande cible

La bande de ciblage est limitée en bas par le plancher d'écrans propres et en haut par ce que le processus peut tolérer. Positionner la limite inférieure trop près du plancher signifie que le système de commande suivra les variations sonores et entraînera une perte de fusion ; une limite inférieure raisonnable est la valeur du plancher d'écans propres à laquelle s'ajoute 8 à 12 bar. La limite supérieure est déterminée par trois contraintes : la limite mécanique du disque, la hausse de température de la fusion provoquée par la chute de pression et la pression que l'extrudeur peut fournir tout en satisfaisant la cadence de production.

L'élévation de la température du fusion à travers le filtre est un facteur fréquemment négligé. En règle générale pour les polyoléfines, une perte de pression de 10 bar correspond environ à une augmentation de température de la fusion adiabatique de 0,4 à 0,6 degrés Celsius. Un différentiel de 60 bar ajoute donc 2,5 à 3,5 degrés Celsius, ce qui est généralement acceptable. Mais si le filtre est exploité à 120 bar parce que le disque est presque aveugle, la hausse de température résultante de 5 à 7 degrés Celsius ajoute à une température de fusion déjà élevée et peut pousser un produit sensible à la chaleur au-delà de son seuil de dégradation. L'élévation de température est l'un des arguments les plus puissants en faveur du maintien du différentiel sur bande plutôt que de tolérer la déformation.

Contrôle de la vitesse automatique par rapport à la méthode manuelle

Les filtres à laser modernes offrent un mode en circuit fermé, dans lequel le contrôleur ajuste la vitesse du grattoir pour maintenir un point d'écart prescrit. Ce mode est généralement approprié pour la production, car il réagit automatiquement aux variations de la charge d'origine. Deux détails de configuration font la différence entre un circuit bien comporté et un circuit qui affiche des ponctuations. Le gain proportionnel devrait être modeste, étant donné que le processus a un temps mort considérable entre un changement de vitesse et le changement de différence correspondant, généralement de 30 à 120 secondes. En outre, le circuit doit avoir une limitation de la vitesse d'augmentation, de manière à ce qu'un bagage transitoire de contamination ne provoque pas un saut de vitesse soudain entraînant l'abandon du polymère dans le système de dégagement. Le contrôle manuel reste approprié lors de la mise en service, lors d'essais de calibration délibérés et quand l'on démarre une charge d'origine inconnue pour la première fois.

Charge de contamination : Papier, aluminium, bois et caoutchouc.

La contamination ne se comporte pas de la même façon sur la surface de l'écran, et la vitesse de raclage appropriée dépend autant de la nature que de la quantité de la contamination. Quatre catégories de contaminants prévalent dans les déchets après la consommation et chacune d'entre elles se comporte de manière distincte sur le filtre.

Fibre de papier et cellulose

Le papier est le contaminant le plus courant dans les copeaux lavé post-consommation, étantorigne des étiquettes, des fragments de carton et des débris fibrils. À la température d'obturation, il se carbonise en partie et forme une crème compacte et matte, dotée d'une efficacité élevée dans la déformation du tamis ; une telle crème composée de fractions de millimètre peut doubler la différence. Elle est toutefois facilement éliminable par la brosse, car sa légère adhérence à la face en acier le rend recommandable d'augmenter la vitesse de passage de la brosse à un degré normal d'évacuation. En carbonisant, le papier participe également directement au nombre de points noirs si un fragment passe l'ouverture de fonctionnement, ce qui est l'une des raisons qui justifient un grain de tambour plus fin que le taux normal recommandé.

Papier aluminium

L'aluminium provient des emballages laminés, des anneaux de couvercles de bouteilles et des chemises de fermeture. À la température de fusion, il est ductile, de sorte que les fragments de feuilles peuvent se déformer et s'extruder partiellement dans les trous au lieu de s'électrifier proprement sur la surface. Lorsqu'un fragment s'installe dans un trou, il peut ne pas être retiré par le racleur et représenter une perte permanente de surface ouverte. L'aluminium s'avère également abrasif sur la partie cône du racleur. Dans les flux présentant une teneur en aluminium significative, il est nécessaire de maintenir une plus forte pression de contact du racleur, de vérifier plus fréquemment la partie cône et d'installer un séparateur à turbulence en amont de la ligne de lavage, afin d'enlever l'aluminium mécaniquement avant qu'il n'atteigne la fusion, ce qui est toujours moins coûteux que de le filtrer.

Particules de bois et minéraux durs

Le bois, le sable, le verre et la pierre sont rigides et abrasifs. Ils ne permettent pas de noyer efficacement l'écran car ils ne forment pas une couche cohérente, de sorte que leur effet sur la différence est modestes relatif à leur potentiel de nuisance. Les dommages sont causés dans l'interface entre la lame et l'écran, où une particule dure apparaît comme un abrasif de lavage et grattoie les deux surfaces. C'est ce mécanisme d'usure qui détermine la durée de vie des disques d'écran lors du recyclage des films agricoles. Il n'existe pas de vitesse du grattoir qui évite ce processus ; la solution consiste à éliminer les déchets à l'amont grâce à des étapes de nettoyage en amont efficaces, de flottation et de hydrocyclone, ainsi que l'acceptation d'un intervalle de remplacement des disques plus court.

Caoutchouc, silicone et polymères réticulés

Les joints en caoutchouc, les soudures en silicone et les fragments en polyéthylène réticulé constituent la classe la plus difficile, car ils sont souples et déformables à la température de fusion. Sous une pression différentielle suffisante, une particule en caoutchouc sensiblement plus volumineuse que l'orifice peut être expulsée à travers le trou et réapparaitre sous la forme d'un gel ou d'une macule molle dans le produit fini. C'est le principal mode de défaillance auquel un filtre laser ne peut pas se soustraire en augmentant la vitesse d'exploitation - en réalité, augmenter la pression différentielle le rend plus grave, car une pression plus élevée entraîne une extrusion plus importante à travers les orifices. Les mesures de contrecoupe sont une ouverture plus fine, une pression différentielle faible et strictement contrôlée, ainsi qu'une température de fusion inférieure qui maintient l'élastomère plus rigide par rapport au polymère matriciel.

Contaminant	Propension à l'obstruction.	Usure des abrasifs.	Risque transmis	Stratégie de vitesse
Carton et cellulose	Très élevé.	Faible	Faible	Augmenter la vitesse, et verser normalement.
Feuille d'aluminium	Moyen	Élevé	Moyen, accumulation de salissures	Vitesse modérée, précharge des lames plus élevée.
Fragments de bois	Moyen	Élevé	Faible	Vitesse modérée, durée de vie des disques plus faible.
Sable, verre, pierre	Faible	Très élevé.	Faible	La vitesse de travail la plus basse, éliminez en amont
Caoutchouc et silicone	Faible	Faible	Très élevé.	Garder la différence de température faible et utiliser une ouverture plus fine.
Gél de polymère croisé.	Moyen	Faible	Élevé	Ouverture plus fine, température de fusion plus basse
Polymère étranger (PET dans du PE)	Élevé	Faible	Faible	Augmenter la vitesse, mais fixer le tri en amont.

Mesurer la charge de contamination dans la pratique

La calibration nécessite de connaître le taux de contamination, et la méthode la plus simple et fiable est un bilan de masse de décharge. Recueillez la décharge du filtre pour une période mesurée (15 à 30 minutes donne un échantillon représentatif), pesez-la puis lavez cette matière collectée dans de lxyle à haute température ou dans un autre solvant approprié pour dissoudre le polyoléfine. La masse du résidu divisée par le produit total (mauvaise circulation) dans la période prise en compte donne la fraction de contamination réelle qui atteint le filtre, et la fraction de polymère de la décharge donne la perte de matière. En répétant ces tests lorsque de nouvelles matières sont introduites, la calibration passe de l'estimation à l'arithmétique.

Conséquences d'un rythme de travail trop rapide ou trop lent

Ces deux pannes sont courantes et leurs symptômes sont assez distincts pour permettre le diagnostic à partir de l'écran de contrôle et du produit. La compréhension des deux directions de défaillance permet à l'opérateur d'avancer avec assurance vers l'optimum plutôt que de basculer prudemment dans une seule direction.

Vitesse trop basse

L'effet immédiat est une augmentation du différentiel. À mesure que la pâte s'épaisse, plusieurs conséquences secondaires découlent : la température de fusion augmente grâce à la diminution de la pression causée par le bouchon de compression, ce qui accroit les contraintes thermiques dans un matériau qui a déjà subi plusieurs changements de température. La production de l'extrudeur diminue, car l'arbre doit travailler contre une pression de tête plus élevée et la caractéristique de débit versus pression d'un seul arbre n'est pas rigide. La charge du moteur augmente, et sur les lignes où l'extrudeur est déjà à proximité de sa limite de couple, le drive peut être déclenché. L'efficacité de la filtration s'améliore temporairement puisque la pâte agit comme un filtrage en profondeur, ce qui conduit les opérateurs à croire que la situation est favorable. À terme, le différentiel atteint la limite d'alarme et soit la ligne est arrêtée, soit la grue est entraînée rapidement, produisant une grosse touffe de décharge et une variation de pression entre le mandrin et la matrice.

Une conséquence encore plus subtile de l'opération à un rythme inférieur à la normale est la formation de taches permanentesdans les trous. Les matières qui restent sur la grille pendant de longues périodes carbonisés et peuvent adhérer aux entréesdes trous. Une fois cela arrivé, le différentiel des trous libérés a augmenté de façon définitive et le disque ne retrouvera jamais ses performances initiales, même après un nettoyage complet.

Vitesse trop élevée

L'effet immédiat est une augmentation de la perte de fusion, ce qui revient à perdre de l'argent en permanence et silencieusement. Sur une ligne de 1 500 kilos d'oléfines par heure, la différence entre 2 % et 6 % de perte de fusion représente 60 kilos de granulés commercialisables par heure. Le flux de décharge étant une lixiviation mixte de polymère et de contaminants, il ne peut généralement pas être recyclé et est éliminé, ce qui ajoute un coût à chaque côté du bilan.

L'usure progresse en proportion avec la distance de glissement. Un disque sélecteur qui donne 3 000 heures à 1,5 tour par minute peut ne donner que 1 000 heures à 5 tours par minute sur le même matériau. Les intervalles de remplacement des lames raccourcissent de la même manière. Dans les cas sévères, la lame commence à érager la surface du sélecteur, générant des dépressions locales dans lesquelles la coulée évite l'apertura prévue et la contamination pénètre dans le produit – un mode de dysfonctionnement donnant suite à une contamination du produit même si le niveau de différence lit normale ou bas, ce qui est l'un des symptômes les plus confus à diagnosticer.

Il y a par ailleurs un effet de pression. Une évacuation excessive réduit le flux de fonte qui parvient aumatriux, donc avec une sortie constante de l'extrudeur, la pression au matriux diminue. Sur les lignes sans pompe de fonte, cela modifie la production et les dimensions des granules ; sur les lignes dotées d'une pompe de fonte, la pression d'entrée dans la pompe peut chuter en-dessous de son minimum, ce qui peut provoquer une cavitation et l'usure de la pompe.

Symptôme.	Vitesse trop basse	Vitesse trop élevée
Différence de pression de la fusion.	Augmentation, souvent avec un schéma en dents de scie	Au niveau du sol de l'écran propre Ou moins
Apparence des effluents.	Foncé, sec, en majeure partie contaminant	Couleur claire, principalement en polymère
Perte de fusion.	Inférieur à 1 pour cent	Au-dessus de 5 pour cent.
Température de fusion au niveau de la matrice.	Augmentation au-dessus du point de réglage	Normal ou légèrement faible.
Charge du moteur de l'extrudeur.	Augmentation	Normal.
Durée de vie du disque d'affichage	Réduction due à la carbonisation et à la défaillance des lumières.	Réduction due à l'usure par abrasion.
Défauts du produit	Jaunissement, taches noires dues à la dégradation	Transmission de la contamination en cas de profilage des lames
Consistence des pellets	Variation de taille périodique	Déviation du rendement, faible pression sur la soucoupe

Procédure de calibration de la vitesse étape par étape

La procédure suivante définit la vitesse correcte du racleur pour une alimentation donnée et l'enregistre pour pouvoir la reconduire plutôt que la redécouvrir. Cela requiert environ trois heures de fonctionnement stable et doit être répété chaque fois qu'une alimentation sensiblement différente entre dans la ligne.

Prérequis

• Extrudeur fonctionnant à la cadence de production prévue, avec un alimentation stable et une charge du moteur.
• Température de fusion au niveau de la consigne et stable à plus ou moins 2 degrés Celsius pendant au moins 30 minutes.
• Un disque de filtration récemment nettoyé ou neuf, d'une ouverture adaptée à l'application.
• Transducteurs de pression de la matière fondue à l'entrée et à la sortie calibrés et donnant les bonnes mesures.
• Un moyen de recueillir et de peser le flux de décharge.
• Le combustible représente la production réelle, et non un échantillon net.

Étap 1 : Installer la grille de vidange au sol

Avec un disque propre et une vitesse de 4 à 6 tours par minute, laissez le différentiel se stabiliser pendant 15 minutes. La valeur stable correspond au fondement du nettoyage pour cette association de matériau, d'ouverture, de température et de débit. Notez le résultat. Une valeur typique est comprise entre 15 et 25 bar pour un disque de 150 micromètres enfonçant un polyolefine à un débit modéré. Ce nombre est la référence contre laquelle toutes les lectures ultérieures doivent être interprétées et il doit être réévalué chaque fois que le disque est remplacé.

Étape 2 : Définir la bande cible.

Réglez la limite inférieure au niveau du sol plus 10 bars et la limite supérieure au niveau du sol plus 30 à 35 bars, sous réserve de ne pas dépasser la différence maximale autorisée par le fabricant du disque et de ne pas dépasser la hausse de la température de fusion que l’aliment tolère. Pour un niveau de 20 bars, cela donne une plage cible de 30 à 55 bars.

Étappe 3 : réduire la vitesse étape par étape

À partir de la vitesse d´engagement élevée, réduire la vitesse de l´apprêt en décimantures de 0,3 à 0,5 tour par minute. Après chaque décimanture, attendre 20 minutes avant de lire le différentiel. Le temps de non-réponse du système signifie qu´une lecture effectuée après cinq minutes sous-évalue la valeur d´équilibre, et conduit à régler la vitesse trop basse. Enregistrer la vitesse de l´apprêt et le différentiel stabilisé à chaque étape. Continuer jusqu´à ce que le différentiel atteigne la limite supérieure de la plage cible.

Étap 4 : Identifier le niveau critique

Graphique de la différence par rapport à la vitesse du racleur. La courbe est globalement plate à grande vitesse et décroit fortement au-dessous d'un certain point, à savoir le « genou ». La vitesse optimale de fonctionnement se situe juste au-dessus du genou, où la différence se trouve au milieu de la bande cible et où une faible diminution de la vitesse n'entraînerait aucune forte augmentation de la différence. Lorsque l'on opère dans la partie plate située très au-dessus du genou, on gaspille du polymère ; si on opère au-dessous du genou, le fonctionnement devient instable car de petites variations de la teneur en matériau source entraînent de fortes variations de la différence.

Étape 5 : Vérification de la perte de fusion

À la vitesse sélectionnée, faire démarrer le système pendant 30 minutes et recueillir l'ensemble des rejets. Peser cette masse et exprimer le résultat en pourcentage du débit total de cette période. Si la perte de matériau fondant est supérieure à la gamme prévue pour la catégorie de contamination, la vitesse de fonctionnement est au-delà du taux optimal ou la vanne de rejet est entrouverte trop grand ; retourner à l'étape 3 et examiner à nouveau. Si la perte de matériau fondant est inférieure à la gamme théorique prévue mais que la différence reste stable, la matière première est plus pure qu'on le pensait et la vitesse peut être abaissée encore davantage, sans problème.

Étape 6 : Vérifier la qualité du produit

Prélevez des échantillons de pellets et rencontrez les contrôles de qualité appropriés à l'application : compte des tâches sur film pressé, vitesse de coulée et, le cas échéant, compte de gél sur l'échantillon de film coulé. Vérifiez que la réduction de la vitesse n'a pas permis la contamination. Si des tâches apparaissent, la cause est davantage la sélection des ouvertures ou l'état de la lame que la vitesse, alors inspectez le disque et la lame avant d'augmenter la vitesse.

Étape 7 : Enregistrer et transférer au contrôle automatique

Notez la description de la matière première, le débit, la température de fusion, l'ouverture, la différence de niveau de sol, la vitesse choisie et les pertes de fusion mesurées dans un registre de recette. Réglez le point d'intervention de la réglette de la régulation automatique à la valeur atteinte et activez le contrôle en boucle fermée avec des seuils de vitesse marquant la valeur manuelle plus ou moins 40 %. La recette devient le point de départ pour la prochaine production du même matériau, ramenant la calibration à une simple vérification.

Optimisation de la vitesse dʼévacuation et des pertes de fusion.

La vitesse de la râme et le taux de déchargement sont des réglages séparés mais associés, et les confondre est une source fréquente de mauvaises performances du filtre. La vitesse de la râme détermine la quantité de matériau qui est enlevé de la face du écran ; l'organisation de déchargement détermine la quantité de ce matériau qui quitte réellement la machine et la quantité qui recircule dans le boîtier du filtre.

Mécanismes dʼévacuation.

Les filtres laser utilisent l'un des trois modes de vidange : une vis de vidange transporte la matière à évacuer hors du boîtier à une vitesse réglable individuellement, ce qui assure un contrôle indépendant du volume de vidange. Une vanne de vidage à pression réglée s'ouvre en fonction de la pression de la fonte, ce qui fait en sorte que le taux de vidange suit la pression du boîtier. Un piston à vidage chronométré éjecte un volume constant à intervalles prédéterminés. Chaque système nécessite une approche d'ajustement différente.

Avec une vis d'évacuation, la position correcte correspond à une position à laquelle la matière évacuée est retirée sans s'accumuler dans la zone de collecte mais, sans excéder cette vitesse. La rotation trop rapide de la vis d'évacuation entraîne un approvisionnement en fonte supplémentaire du boîtier, augmentant les pertes de fonte indépendamment de la vitesse du racleur. En défaillant, l'huile de racleur peut semble propre au bout du flux d'évacuation. Au contraire, une rotation trop lente permet aux constituants du racleur de s'accumuler dans le boîtier. Ils réintroduisent alors la voie du racleur, leur recyclage générant de la chaleur et conduisant à des pépins noirs qui finissent par se retrouver dans le produit.

Séquence d'accordage associée.

Étant donné que les deux réglages interagissent, la séquence correcte est de corriger l'un puis régler l'autre, puis de vérifier. Dans la pratique :

1. Réglez le mécanisme de décharge sur une valeur nominale à mi-chemin.
2. Calibrez la vitesse de l'écraseur par rapport au différentiel à l'aide de la procédure présentée dans la section précédente.
3. Avec la vitesse du racleur fixée, diminuer le taux de rejet à intervalles croissants tout en surveillant l'accumulation de matière dans le boîtier – visible par une augmentation lente de la pression du boîtier ou, sur les machines dotées d'un porthole, directement.
4. Réglez la sortie juste au-dessus du point où commence l'accumulation.
5. Nouvel examen du différentiel, puisque une variation de la vitesse d'évacuation modifie légèrement les conditions au sein du système.
6. Re mesurer les pertes de matière fondu et confirmer l'avancement obtenu.

Contrôle de la pression de la fusion

Charge de contamination	Perte de fusion gérables	Fraction polymérique des rejets	Puissance principale (kW)
Moins de 0,1 pour cent	0,2 à 0,6%.	70 à 85 pour cent	Réduire la vitesse du grilleur vers le minimum.
0,1 à 0,5 pour cent	0,8 à 1,8 pour cent	De 55 à 75 pour cent	Réduire la vitesse de l'élec­teur de décharge
0,5 à 1,5 pour cent	1,5 à 3,0 pour cent	45 à 65 pour cent	Vérifier que la pale est située au-dessus du genou, et non au-dessus de cette hauteur.
1,5 à 3,0 pour cent	3,0 à 5,5 pour cent	35 à 55 pour cent	Amélioration de lave et du tri en amont
3,0 à 5,0 pour cent	5,0 à 9,0 pour cent	25 à 45 pour cent	L'élimination de la pré-briquèuse est la seule véritable solution.

La fraction polaire de la décharge est un diagnostic plus précis que la perte de matière fondante seule. Si la décharge représente 80 % de polymère sur un flux modérément contaminé, le filtre rejette de la matière de bonne qualité et les réglages sont incorrects. Si la décharge représente 25 % de polymère sur un flux légèrement contaminé, ou bien la mesure de la contamination est erronée, ou encore la racleuse peine à suivre le chargement, et il faut donc vérifier la différence.

Manipulation des effluents.

L'éjection du filtre laisse la machine à la température de fonte sous forme d'une masse épaisse, collante et contaminée. Il est d'excellente pratique de l'évacuer dans un convoyeur refroidi à l'eau ou sur un roulis refroidi qui la solidifie en une bande maniable, de peser la masse en continu avec un pesage sur bande et de consigner le débit de masse en tant que variable de processus. En enregistrant de façon continue le débit de masse, il est possible de détecter avec rapidité un filtre déplacé hors des limites d'entrant, et de convertir la perte de fonte, qui est une mesure périodique, en un indicateur immédiat.

Vis de rétroaction de la pression, de la température du congélateur et du filtre

Le filtre laser ne fonctionne pas de manière isolée. Trois variables du côté de l'extrudeur déterminent directement ce que le filtre perçoit et la performance qu'il peut fournir, et régler le filtre sans les contrôler entraînera des paramètres qui ne respecteront pas les valeurs souhaitées.

Stabilité de la pression d反action et de la pression d'entrée

La contrepression, due à la résistance située en aval de la section de régulation, détermine la pression à laquelle la matière fondante est fournie au filtre. Une contrepression adéquate remplit trois fonctions au niveau du filtre : elle assure que la matière fondante est bien compactée et exempte de gaz entrainé, ce qui évite les bruits de pression ; elle permet d'obtenir une pression de fonctionnement stable, de sorte que les lectures différentielles reprennent la condition du cake et ne reflètent pas des fluctuations d'alimentation ; enfin, elle améliore l'homogénéité de la matière fondante, ce qui garantit une viscosité constante, qui a un impact direct sur la différence de pression.

Pour les extrudeuses de recyclage, la pression de contre-courant typique à l'entrée du filtre est de 80 à 180 bar pour les polyoléfines. En dessous d'environ 60 bar, le signal différentiel devient bruyant et le contrôle de la vitesse en boucle fermée devient erratique. Au-delà de 200 bar, le chauffage par cisaillement supplémentaire commence à augmenter la température de fusion de manière inutile et augmente le risque que des contaminants moules s'extrudent à travers les orifices.

Effets de la température de fusion

La température de fusion affecte la filtration par la viscosité. Une augmentation de 10 degrés Celsius réduit la viscosité de la fusion des polyoléfines d'environ 15 à 25 %, en fonction du matériau et de la vitesse de cisaillement, ce qui réduit le différentiel pour un débit donné et un état de la croûte. Cela créé un piège : un opérateur constatant un différentiel élevé augmente la température de fusion pour le faire baisser, ce qui semble fonctionner mais n'eZ pas éliminé de contamination ; la matière est seulement devenue moins épaisse. La croûte est toujours présente, l'usure a lieu, et maintenant la matière est aussi exposée à des sollicitations thermiques. Le différentiel devrait être réglé par la vitesse des racleurs, pas par la température.

L'inverse est aussi possible. En abaissant la température de fusion pour protéger un matériau sensible à la chaleur, cela augmente la viscosité et par conséquent la perte différentielle. L'opérateur peut alors augmenter la vitesse du transpalette afin de compenser cette perte et accepter les débours supplémentaires accompagnant cette action alors que la réponse correcte consiste à vérifier que la surface de filtration est adéquate pour la température de fonctionnement prévue.

Matériau	Cadre de température de fusion	Pression à l'entrée du filtre	Différentiel cible	Note spéciale
LDPE/LLDPE recyclé	180 à 210 degrés C	90 à 160 bar	30 à 55 bar	Viscosité élevée, surface filtre généreuse nécessaire
HDPE recyclé	190 à 225 degrés Celsius	De 100 à 180 bar.	30 à 60 bar	Attention aux gels provenant de la fraction croisée.
PP recyclé.	200 à 235 degrés C	De 80 à 150 bars	de 25 à 50 bar.	Réduction de la viscosité, filtration plus facile
PS recyclé	190 à 220 degrés Celsius	70 à 130 bars	20 à 45 bars	Sensibilité à la chaleur, éviter les différences élevées
Pe recyclé	270 à 285 degrés C	60 à 120 bar	25 à 45 bar	Viscosité faible, temps de résidence critique dans les procédés IV

Temps de séjour dans l'habitacle du filtre

Le boîtier du filtre ajoute du volume au trajet de fusion et, par conséquent, du temps de séjour. Pour les polyoléfines à température modérée, cela n'a aucune importance. Pour le polyester, cela compte beaucoup, car chaque seconde supplémentaire à une température de 280 degrés Celsius contribue à la perte de viscosité intrinsèque par dégradation thermique et hydrolytique. Les filtres pour le polyester sont conçus avec une géométrie interne aérodynamique et un volume mort minimal, pour cette raison particulière. On ne doit pas considérer un filtre polyoléfine polyvalent comme adapté pour le recyclage de matière PET sans vérifier le volume du boîtier à la céréale.

Interaction avec la zone de dégazage

Puisque le filtre est situé en aval de la zone de dégazage sous vide, tout changement de différence de pression sur le filtre modifie le profil de pression dans le sens du screw, y compris à la venturi. Une augmentation importante de la différence de pression peut élever la pression à la venturi au point où la fusion se propage vers la portière sous vide, provoquant une inondation de la venturi. Si une ligne commence à être inondée par sa portière sous vide après des semaines d'exploitation stable, un disque de filtre qui a commencé à s'oxyder est un suspect principal et doit être vérifié avant de rejeter toute responsabilité sur la géométrie du screw.

Matrice de dépannage pour une filtration instable

La plupart des problèmes avec les filtres laser se manifestent sous l'une des huit formes ci-dessous. La matrice suivante associe chaque symptôme à ses causes probables, en ordre de probabilité, avec les vérifications qui permettent de discriminer entre tous ces symptômes.

Symptôme.	Causes probables dans l'ordre	5. Marche à vérifier.	Action
Augmentation différencielle malgré la vitesse maximale.	Disque aveuglé ; perte de précharge de la lame ; surface de filtre trop petite.	Comparer le sol actuel au sol de mise en service	Nettoyer ou remplacer le disque, vérifier le ressort de la lame
Perte de fusion supérieure à 6 pour cent.	Vitesse au-dessus du genou ; butée d'évacuation trop rapide ; lame usée	Mesurez la fraction polymère de la décharge.	Re-exécuter les étapes 3 à 5 de la calibration
Contamination dans le produit, différence normale	Cochonnage de la céramique ; élargissement du trou ; dévier au niveau du joint	Retirer et inspecter la face du disque sous la lumière.	Remplacer le disque, inspecter les lames et les garnitures.
Les tâches noires apparaissant progressivement	Matériau stagnant dans le logement ; débit trop lent	Vérifier la masse de décharge par rapport aux prévisions.	Augmenter le débit de décharge, nettoyer l'habitacle.
Géls souples dans un produit filmé	Caoutchouc qui s'écoule par une ouverture trop grossière.	Tests au solvant d'un gel pour identifier l'élastomère	Disc plus fin, différence et température inférieures
Trip sur charge du moteur du racleur.	Contact d'un objet dur ; précharge excessive de la lame ; socle froid	Vérifier toutes les zones de chauffage de l'enveloppe à la température régie	Faire tremper dans la chaleur avant de redémarrer, inspecter pour détecter les débris
La recherche de vitesse dans le recyclage sur circuit fermé.	gain du contrôleur trop élevé ; alimentation instable de l'extrudeur	Passage à la manuelle, vérifiez si le différentiel se stabilise.	Réduire le gain, ajouter une limite de vitesse et régler la source en premier
Aération par vent aspirant	Différentiel trop élevé au niveau du filtre, augmentation de la pression de support par la vis.	Correler les événements de submersion avec les journaux différentiels.	Restaurer l'écart de pression au dévitement ; entretenir la disque séparante

La valeur diagnostique du registre de mise en service

Presque chaque élément de cette matrice peut être résolu plus rapidement si les différences de niveau de commande, la vitesse du grillage et les pertes de fusion sont consignées pour chaque matériau. Sans ce repère de base, un opérateur ne peut pas distinguer un filtre qui fonctionne normalement avec des matériaux difficiles de celui qui a dégringolé en présence de matériaux faciles. Le travail de deux heures requis pour établir et conserver ce repère de base est le plus précieux de l'ensemble du processus de mise en service.

Intervalles de maintenance et remplacement des disques d'écran

L'entretien du filtre laser se divise en trois cycles : l'observation quotidienne, l'inspection périodique des composants et le remplacement du disque du filtre en fonction de l'état plutôt que du calendrier.

Intervalles recommandés

Tâches	Intervalle	Qu'est-ce qu'il faut vérifier ?	Activation de l'action
Analyse log du courant différentiel.	Chaque décalage	Tendance par rapport à la ligne de base, amplitude d'oscillation	Plancher élevé de plus de 10 bar par rapport au niveau de référence.
Contrôle de la masse d'évacuation	Chaque décalage	Masse par heure versus valeur de la recette.	Déviation supérieure à 25 pour cent
Vérification du chauffage du logement	Semainière	Toutes les zones atteignant la température de consigne, aucun élément défectueux	Toute zone à plus de 8 degrés C hors de la température de consigne.
Inspection des lames du glisseur.	400 à 800 heures	Défaut d'état : usure progressive, force de précharge	Roulement visible des bords ou perte de précharge
Entretien de la boîte de vitesse de la commande	2 000 à 4 000 heures	État des huiles, écartement, intégrité du joint	Programme du fabricant de boîtes de transmission
Calibration du transducteur à pression	6 mois	Offset zéro, écart par rapport à la référence	Dérive dépassant 3 pour cent de la plage
Remplacement du disque d'affichage	De 800 à 4000 heures	Épaisseur, géométrie des trous, notation de la surface.	Maintenance basée sur l'état, voir les critères ci-dessous.
Nettoyage complet de l'enveloppe	À chaque changement de disque	Dépositions à la zone morte, faces des joints.	Toujours, ne pas reporter

Critères de remplacement du disque.

Remplacez le disque d'écran lorsque l'un des éléments suivants est vérifié. Premièrement, la variation de niveau du plan de nettoyage mesurée après un nettoyage complet a augmenté de plus de 40 à 50 % par rapport à la valeur de mise en service initiale, ce qui indique une occultation permanente des trous ou une fermeture partielle. Deuxièmement, l'épaisseur du disque mesurée à plusieurs rayons a chuté en dessous de la valeur minimale du fabricant, qui est généralement de 15 à 20 % inférieure à l'épaisseur de neuf. Troisièmement, la contamination pénètre dans le produit alors que la variation de niveau est normale, ce qui indique une augmentation des trous ou un rayage de la surface. Quatrièmement, la surface présente des-rayures circulaires perceptibles à l'œil nu suffisamment profonds pour être ressenties au toucher des ongles, ce qui signifie que la lame ne sert plus à étancher toute la surface.

La durée de vie du disque varie énormément en fonction de la charge abrasive. Le polyoléfine post-industriel propre peut offrir 3 000 à 4 000 heures. Le rigide post-consommateur lavé offre généralement 1 800 à 3 000 heures. Le film agricole avec de la sable résiduel peut réduire la durée de vie à 800 à 1 500 heures. Le levier le plus fort sur la durée de vie du disque n'est pas le filtre du tout : c'est l'efficacité du préfiltre à sable et d'élimination de grit dans la ligne de lavage, c'est pourquoi la conception de la ligne de lavage et l'économie du filtre sont directement liées.

Nettoyer plutôt que remplacer.

Les disques usés mais non cassés peuvent souvent être régénérés. Les méthodes établies consistent en un nettoyage pyrolytique dans un four sous vide à une température comprise entre 400 et 450 degrés Celsius, permettant de décomposer le polymère, suivi d'un nettoyage par ultrasons pour éliminer les cendres, et, dans certains cas, d'un rinçage à haute pression. La régénération restitue généralement 85 à 95 pour cent de la capacité de flux originale et peut être répétée deux ou trois fois avant que le disque ne doive être recyclé. Il est de règle de conserver au moins un disque de réserve, afin de pouvoir le remplacer lors d'une arrêt planifiée plutôt qu'improvise, le disque retiré étant envoyé pour régénération.

La sécurité pendant le changement de disque

Le remplacement du disque de tamis implique l'ouverture d'un boîtier contenant de la fusion polymérique à une température supérieure à 200 degrés Celsius sous une pression résiduelle. La séquence doit inclure l'arrêt de l'extrudeur, le temps de décrue de la pression et sa vérification au niveau du transducteur, l'isolation et le verrouillage de l'entraînement du racleur et de tous les circuits de chauffage conformément à la procédure locale, un refroidissement contrôlé lorsque le modèle du boîtier l'exige, ainsi que l'utilisation de gants résistants à la chaleur, d'une protection pour le visage et de manches longues. La fusion sous pression peut sortir violemment du bord de l'ouverture partielle, ce qui est la tâche de routine présentant un risque le plus élevé sur une ligne de recyclage. Ne jamais desserrer les fixations du boîtier lorsque le transducteur indique une pression supérieure à zéro.

Sélection d'un filtre laser avec Polyretec

Polyretec, une usine Wanplas, fournit des filtres laser, soit en composants à l’intérieur de lignes de recyclage entièrement équipées, soit en unités autonomes pour la mise en œuvre de retrofits sur des extrudeurs existants. Le choix correct dépend de quatre paramètres, et leur fourniture exacte au stade de la demande évite les erreurs de spécification les plus courantes.

Les quatre saisies de sélection

ProductivitéIndiquez la capacité requise en kilogrammes par heure de la matière fondue qui passe réellement au travers du filtre, et indiquez si c'est un chiffre nominal ou un chiffre maximal. Les filtres dimensionnés en fonction de la capacité nominale et utilisés à la pointe ne passeront leur vie que dans la partie supérieure de la bande de différence.

Viscosité du polymère et de la matière fondue.Fournir le type de polymère et, le cas échéant, la vitesse de coulée du matériau de départ. Un matériau à faible vitesse de coulée, par exemple un PEHD à 0,3 grammes par 10 minutes, nécessite un espace de filtrage significativement plus important qu'un produit à 8 grammes par 10 minutes, au même débit et à la même ouverture.

Profil de contamination.Fournir à la fois la fraction totale de contamination et sa composition. Comme nous l'avons vu dans la section précédente, 1 % de sable et 1 % de papier constituent des exigences très différentes pour la machine. Un échantillon physique des paillettes est plus instructif que toute description.

Exigences de qualité des produits.Indiquez l'application finale et, si possible, le critère d'acceptation – le nombre de taches par unité de surface, le nombre de gélules ou une spécification du client. Ce déterminera la sélection de l'ouverture, qui, à son tour, aura une incidence sur tous les autres paramètres.

Considérations relatives à l'intégration pour la rénovation

Lorsque vous remontez un filtre laser sur un extrudeur existant, il faut vérifier trois choses en plus du filtre en lui-même. L'extrudeur doit être capable de générer la pression d'alimentation requise au rendement de production, ce qui n'est pas automatique dans le cas d'une machine qui fonctionnait auparavant avec un appareil à écran à faible résistance. La géométrie du trajet du liant entre l'extrudeur et le filtre doit éviter les zones mortes, car un adaptateur mal conçu constitue une usine à taches noires, qui sera accusée du défaut du filtre. Et le système de contrôle doit être capable d'accepter le signal différentiel et, idéalement, d'héberger le contrôle en boucle fermée de la vitesse, ou le filtre doit être fourni avec son propre contrôleur.

Lorsque la qualité des pellets est déterminante

Polyretec construit des lignes de lavage de 300 à 6 000 kg par heure et des lignes de pelletage de 200 à 2 500 kg par heure, avec une filtration au laser adaptée au profil de contamination de chaque projet. Sous la marque Wanplas, les lignes sont fournies dans le cadre d’un système de qualité documenté, assorti de la conformité CE lorsque le marché de destination l’exige, ainsi que d’essais d’acceptation en usine avant l’expédition, d’une surveillance des installations et de la formation des opérateurs, qui couvre la logique de calibration décrite dans cet article et non seulement la séquence des boutons. Lorsque le pellet de recyclage alimentera une étape de mélange, l’usine de Kerke de Wanplas fournit des extrudeurs à double vis intégrés en aval des systèmes Polyretec, et lorsque il alimentera la production de granulés, les usines Apollo et YuDa fournissent du matériel d’injection par soufflage. L’engagement de Wanplas à se rapprocher des clients chinois dans le monde entier en fournissant des machines plastiques s’exprime dans la disponibilité de pièces de rechange à long terme, ce qui signifie que pour un filtre laser, les disques à grille et les lames de racleur demeurent facilement disponibles tout au long de la durée de vie de la machine.

Questions fréquemment posées

À quelle fréquence la vitesse du balai doit-elle être réoptimisée ?

Re-exécuter la calibration complète chaque fois que la matière première change matériellement – un autre fournisseur, un autre flux de collecte ou un changement visible de contamination. Pour une matière première stable, vérifiez les paramètres chaque mois en s'assurant que la différence est toujours comprise dans les limites enregistrées à une vitesse enregistrée et que la masse de la décharge correspond à la recette. Si le contrôle en boucle fermée est activé, consultez la vitesse moyenne sélectionnée par le contrôleur : une lente tendance à la hausse au cours des semaines indique que le disque approche de la fin de sa durée de vie.

Le même filtre laser peut-il fonctionner aussi bien pour les polyoléfines que pour les polyesters ?

Oui, mécaniquement, mais cela nécessite une procédure complète de changement de formulaire et il faut vérifier le volume de l'enveloppe pour vérifier la compatibilité du polyester. Les obstacles pratiques sont la différence de température importante, environ 200 degrés Celsius pour le polyoléfine et 280 degrés pour le polyester, ainsi que les efforts de purge nécessaires pour éviter la contamination croisée, car la polyoléfine résiduelle dans le polymère polyester apparaît sous forme de paillettes non fondues, et vice versa. Les installations qui fonctionnent avec les deux polymères sont mieux dotées de filtres dédiés.

Une pompe à matière fondu est-elle nécessaire après un filtre laser ?

Non-il est strictement nécessaire, mais fortement recommandé pour toute application où la cohérence de la production est importante. Sans pompe à mélange, toute variation du différentiel du filtre se traduit directement par une variation de la pression dans la matrice et donc de la capacité de production et de la taille des billes. Une pompe à mélange découple ces deux paramètres, en maintenant la pression dans la matrice constante alors que le différentiel du filtre fluctue. Pour les applications de qualité alimentaire et de produits haut de gamme, une pompe à mélange est de facto la norme.

Quelle est la relation entre l'ouverture du filtre laser et le nombre de gouttes de gel ?

La relation est réelle, mais moins forte que beaucoup ne le pensent, car la plupart des géls présents dans les polyoléfin recyclés sont des polymères réticulés, qui sont très mous à la température de fusion et peuvent se déformer au travers d'une ouverture sensiblement plus petite que le diamètre nominal du gel. La réduction de l'ouverture de 150 à 100 micromètres réduit généralement le nombre de géls de 30 à 50 pour cent au lieu d'en éliminer. Une réduction significative des géls nécessite généralement d'attaquer la source : réduire l'historique thermique, améliorer le dégazage et éviter les matériaux réticulés dans la matière première.

Pourquoi la graduation chute parfois de manière inattendue en cours d'opération ?

Trois explications expliquent la majorité des cas. Une baisse de viscosité due à une augmentation de la température de fusion ou à un changement de l'alimentation à un taux de fluide accroupi plus élevé réduit le différentiel sans modifier l'état de la pâte. Une baisse du débit, par exemple à cause d'une pénurie d'alimentation, réduit le flux au travers du tamis. Ou encore, le disque a développé un chemin de flux qui n'était pas prévu, par exemple par l'élargissement d'un trou, par un dalage ou un défillement du bouchon. Les deux premiers cas sont bénins et peuvent s'expliquer d'emblée à l'aide des autres instruments. Le troisième cas nécessite une inspection immédiate du produit, car cela signifie que de la fusion non filtrée atteint le granuleuse.

Faut-il augmenter la vitesse du grattage au moment du démarrage ?

Oui. Pendant le démarrage, la fusion est souvent plus froide et plus visqueuse qu'à l'état stable, et le premier matériau passant par le concasseur contient souvent des débris accumulés lors de la dernière mise hors service. En faisant fonctionner le mélangeur à 1,5 à 2 fois la vitesse de production pendant les 20 à 30 premières minutes, on enlève ces débris et on évite que le disque démarre la production déjà partiellement chargé. Réglez la vitesse sur la valeur calibrée une fois que la température de la fusion et la différence de température ont atteint leur taux de stabilité.

Comment un ralentissement de la production se traduit-il dans la vitesse réglée ?

La contamination arrive sur la grille en proportion du débit massique. Ainsi, un augmentation de 20 % du débit massique entraîne 20 % d'augmentation de contamination par unité de temps et nécessite en moyenne 20 % d'augmentation de la vitesse du freinage pour conserver les mêmes conditions de gâteau. Cependant, le débit plus élevé élève également la différence de niveau entre le fond du tamis et le milieu du flux, donc la bande de tolérance s'écarte également vers le haut. L'approche pratique consiste à enregistrer les réglages calibrés à deux ou trois débits et à effectuer une interpolation, plutôt que de prétendre qu'un seul réglage couvre toute la plage d'utilisation.

Peut-on améliorer une filtration sans modifier le disque ?

Oui. La stabilisation de la température de la fusion permet de réduire les fluctuations de viscosité et, partant, le bruit différentiel, ce qui permet au filtre d’opérer plus près de son optimum. L’amélioration du lavage et du tri en amont réduit la charge que le filtre doit traiter, ce qui est toujours l’intervention la plus efficace. L’assurance d’une pression de refoulement suffisante et stable améliore l’homogénéité de la fusion. Et la correction du préchargement des pales rétablit l’efficacité du grattage, qui peut être diminué sans qu’on s’en aperçoive. Ces correctifs étant effectués, un disque fin peut devenir la solution appropriée.

Quelles données doivent être enregistrées pour la traçabilité du procédé ?

Au minimum, enregistrez la pression d'entrée de l'interface du filtre, la pression de sortie, la différence calculée, la vitesse de la raclette, le débit de décharge et les températures de la zone du diffuseur, tous plombés en temps réel et conservés. Pour les lignes obtenant un agrément pour contact alimentaire, ces données font partie des preuves que le procédé est resté dans les limites autorisées. Même sans un objectif réglementaire, un suivi de la différence et de la vitesse est l'outil de diagnostic le plus rapide à disposition quand des problèmes de qualité apparaissent quelques jours après la production du lot.

Conclusion

Optimiser la vitesse du filtre laser est une tâche d'équilibre de masse masquée sous une simple régulation de la machine. Le fer à épeler doit éliminer la contamination au même rythme que le flux fondant – pas plus rapidement, pas plus lentement – et tous les symptômes de mauvais rendement du filtre remontent à une déviation de cet équilibre dans un sens ou l'autre. Trop lent et la différence s'accroît, la température de fusion augmente, le débit diminue et le disque s'opaque finalement de manière permanente. Trop rapide et de bons polymères se retrouvent dans les déchets, l'usure accélère et la pression dont dépend le pelletiseur devient non fiable.

La méthode utilisée pour trouver le bon équilibre n'est pas compliquée, mais elle exige de la discipline : installer la plaque purifiée sur un disque fragile, définir une bande cible située entre 10 et 35 bars au-dessus, abaisser la vitesse tout en prenant 20 minutes pour que chaque lecture se stabilise, détecter le seuil de la courbe de différence, vérifier la perte de matière par pesage du dégagement, confirmer la qualité du produit et enregistrer toutes les données afin de n'en perdre aucune. Appliquée de façon cohérente, cette procédure permet de réduire la perte de matière sur les matériaux recyclés éprouvés de 4 à 6 % à un niveau contrôlé de 1,5 à 3 %, tout en prolongeant considérablement la durée de vie des plaques de séparation.

Tout aussi important est de savoir ce que la vitesse du rasoir ne peut résoudre. La sélection de l'ouverture fixe le degré de propreté. La surface de filtration détermine le débit maximal. Les gélules en caoutchouc et les gélules croisées transforment toutes les matières, quelle que soit la vitesse du rasoir. Le sable abrasif détruit systématiquement les disques, quel que soit le réglage. Chacune de ces conditions est un problème lié au flux upstream ou relatif aux spécifications, et leur reconnaissance permet aux opérateurs d'éviter d'ajuster pendant des semaines une variable qui n'était jamais la source du problème.

Polyretec, une usine Wanplas, spécifie le filtrage au laser en fonction du profil réel de contremise de chaque projet plutôt que d'un standard publié dans le catalogue, et soutient la mise en service grâce à la méthode de calibration décrite ici. Les opérateurs planifiant une nouvelle ligne de granulés, ou soucieux de résoudre un problème avec un filtre existant dont les performances ont dévié du protocole initial, sont encouragés à nous faire parvenir l'analyse de leur matière première, leur objectif de rendement et les résultats différentiels enregistrés afin que nous puissions établir une spécification ou une correction basée sur la matière brute telle qu'elle a été effectivement analysée.