Solution de granulation pour le recyclage du PP de 1 500 kg/h : réception en usine (FAT) réussie pour une ligne bivis SAT110 destinée à l’Inde
Une ligne bivis SAT110 avec granulation sous eau, qui compounde du PP recyclé broyé avec du PP vierge et des additifs à environ 1 500 kg/h.
Contexte du projet
Conçue pour le marché indien du recyclage et du compoundage des plastiques, en pleine expansion, cette solution sur mesure répond au principal enjeu de production du client : compounder de façon homogène et à haut débit du PP recyclé broyé avec du PP vierge et divers additifs liquides et pulvérulents.
Les matières recyclées présentent des handicaps physiques intrinsèques – masse volumique apparente irrégulière, forte humidité, indice de fluidité (MFI) fluctuant. Associés à l’exigence stricte du client d’un débit d’environ 1 500 kg/h, ces facteurs imposaient un système d’extrusion haut de gamme, capable d’un fort cisaillement de plastification, d’une dévolatilisation poussée, d’une filtration de haute précision et d’une granulation adaptable.
Caractéristiques de la matière et défis
Instabilité de mise en œuvre du PP recyclé broyé
Les matières recyclées retiennent facilement l’humidité et les impuretés, ce qui provoque des voûtes dans la zone d’alimentation. Leur indice de fluidité (MFR) instable entraîne directement de fortes fluctuations de pression à la filière de l’extrudeuse, au détriment de l’homogénéité des granulés.
Difficultés de mélange dispersif multicomposant
L’écart de viscosité entre le PP vierge et les additifs introduits (y compris les additifs liquides) exige un profil de vis extrêmement précis, qui assure un mélange distributif et dispersif efficace et évite l’agglomération des additifs.
Perturbations de la filtration de la matière fondue
Les plastiques de qualité recyclage contiennent des particules infondues ou des impuretés minérales. Sans interception efficace, elles obstruent facilement les micro-trous de la filière et provoquent l’écaillage des couteaux du granulateur sous eau.
Solution USEON
Une motorisation d’extrudeuse robuste
Le système repose sur une extrudeuse bivis principale SAT110, avec le rapport L/D=40 classique et un moteur Siemens haut rendement IE3 de 500 kW. Sa large plage de vitesse de 60–400 tr/min permet d’ajuster aisément le taux de cisaillement selon les différentes formulations de PP modifié.
Filtration de précision et stabilisation de la pression
Un changeur de filtre continu à double colonne, d’une surface de filtration de 3 000 cm², intercepte efficacement les impuretés du recyclé. Une pompe à engrenages d’une cylindrée de 1 000 cm³, pilotée en boucle fermée, est en outre intégrée pour restabiliser la pression de la matière fondue filtrée et garantir un débit sans pulsation.
Dévolatilisation efficace et injection de liquide
Des postes de dégazage sous vide multiétagés, reliés à une pompe à vide à anneau liquide à deux étages, équipent les éléments de fourreau n° 5 et n° 8 pour extraire à fond les volatils et l’humidité. Un système d’injection de liquide à variateur de fréquence assure un dosage précis et proportionnel des additifs.
Un système de granulation sous eau performant
Un granulateur sous eau haut de gamme est entraîné par un moteur de 15 kW à variateur de fréquence et doté d’un dispositif hydraulique de réglage automatique des couteaux. La plaque filière en acier allié résistant à l’usure et les couteaux en acier rapide trempé sous vide garantissent une coupe stable et des granulés parfaitement sphériques.
Pour relever ces défis, USEON a démontré plusieurs configurations techniques ciblées sur la ligne SAT110 (L/D 40:1) lors des essais de réception :
Vidéo du projet
Synthèse
À l’issue d’une réception en usine (FAT, Factory Acceptance Test) rigoureuse menée par l’équipe d’ingénieurs USEON, cette ligne de production a atteint son objectif de débit stable de 1 500 kg/h. Avec des formulations complexes contenant du broyé, le système a montré des fluctuations de pression de la matière fondue extrêmement faibles. Les granulés issus de la granulation sous eau étaient de taille homogène, sans « queues » ni collage, et la matière essorée répondait pleinement aux exigences de l’application haut de gamme du client en moulage par injection.
Le système est désormais validé et prêt à être expédié en Inde, où il soutiendra solidement l’expansion mondiale des capacités du client.
FAQ
Comment choisir le système de granulation le mieux adapté au compoundage de PP contenant du recyclé ?
R : Nous recommandons vivement un système de granulation sous eau. La viscosité et la tenue à l’état fondu variant d’un lot de recyclé à l’autre, un granulateur à joncs classique entraîne souvent des « casses de joncs » lors de l’étirage dans le bac de refroidissement. La granulation sous eau coupe la matière fondue chaude dès sa sortie de filière, au moyen de couteaux rotatifs, dans une chambre d’eau à température constante, ce qui élimine tout risque de casse de joncs. Les granulés obtenus sont ronds (sphériques ou lenticulaires) et s’écoulent mieux, ce qui améliore nettement la régularité d’alimentation chez les clients transformateurs en injection.
Avec du PP recyclé broyé très humide et chargé d’impuretés, comment éviter les « bulles » et le « jaunissement par dégradation » dans les produits finis ?
R : La parade repose sur l’association d’une dévolatilisation multiétagée puissante et d’une régulation fine de la température. Nous avons prévu plusieurs chambres de dégazage sous vide sur des éléments de fourreau précis de l’extrudeuse principale, reliées à une pompe à vide puissante à anneau liquide à deux étages (15 kW). Ce vide poussé extrait instantanément l’humidité et les produits de dégradation de faible masse moléculaire. Parallèlement, la régulation de température en boucle fermée par automate Siemens évite toute surchauffe locale dans le fourreau et élimine efficacement le jaunissement et la porosité.
Pourquoi une « pompe à engrenages » est-elle indispensable sur ce type de système SAT110 de recyclage et de compoundage à haut débit ?
R : L’extrudeuse bivis est un excellent outil de compoundage, mais pas une pompe idéale pour monter en pression. Avec des recettes contenant du broyé, les fluctuations d’alimentation rendent la montée en pression instable en tête de machine. En montant une pompe à engrenages en série, on libère les vis de la contrainte de refoulement à haute pression : elles se consacrent au mélange. La pompe à engrenages prend le relais et fournit une haute pression stable, sans pulsation, pour pousser la matière dans la filière de granulation sous eau. C’est la garantie physique d’une taille de granulés homogène et de l’absence d’obstructions locales de la filière.
En Inde, les températures sont élevées toute l’année. Comment éviter la surchauffe de l’eau de granulation sous eau en fonctionnement continu à pleine charge et préserver la durée de vie des couteaux ?
R : Face à un environnement à haute température, nous avons équipé le circuit d’eau d’un grand réservoir de 1 450 L et d’une puissante pompe de circulation de 11 kW, pour assurer un débit d’eau de refroidissement suffisant et une bonne inertie thermique. Côté coupe, la tête de filière utilise une plaque filière sur mesure en acier allié résistant à l’usure, associée à un granulateur à 12 couteaux entraîné par un moteur de 15 kW tournant à 3 000 tr/min. Le système comporte en outre une vanne de démarrage à inversion hydraulique. Ensemble, ces choix matériels garantissent la stabilité de coupe et la longévité du système en fonctionnement continu à forte charge.
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Souder Chen
Responsable de la division Compoundage
Chez USEON depuis 2008. Lignes bivis de compoundage, de dévolatilisation et de recyclage.