Compoundage PP+CaCO₃ à fort taux de charge : ligne bivis SAT110 avec granulation sous eau
Une ligne clés en main de granulation sous eau sur extrudeuse bivis SAT110, pour le compoundage PP+CaCO₃ à fort taux de charge à 2 500–4 000 kg/h.
Cette étude de cas présente une ligne clés en main de granulation sous eau sur extrudeuse bivis SAT110, livrée par USEON à une grande entreprise de transformation des plastiques. Conçu pour le compoundage PP+CaCO₃ à fort taux de charge, le système fonctionne dans une plage de capacité de 2 500 à 4 000 kg/h. Ce projet illustre le savoir-faire d’USEON en manutention de poudres à fort taux de charge, en granulation sous eau à pression stabilisée et en intégration de lignes de grande capacité.
Contexte du projet
Le client est une grande entreprise de fabrication de plastiques et de tubes, spécialisée dans le compoundage de polymères à forte teneur en charges minérales.
Pour répondre à la hausse de sa demande, le client prévoyait d’investir dans une ligne de compoundage PP+CaCO₃ de grande capacité.
L’exigence principale : une ligne complète clés en main capable d’assurer une alimentation et une granulation continues et stables avec de grandes quantités de poudre de carbonate de calcium, ainsi qu’un haut niveau d’automatisation pour réduire les interventions manuelles.
Défis de mise en œuvre
La conception d’une ligne de compoundage à fort taux de charge et de grande capacité soulève généralement plusieurs défis techniques :
Alimentation en poudre et maîtrise de l’environnement
En forte proportion, la poudre de CaCO₃ présente une faible masse volumique apparente et génère facilement de la poussière. Une alimentation directe par la trémie principale provoque souvent des voûtes et complique la gestion des poussières dans l’atelier.
Montée en pression du système à haut débit
À une capacité visée proche de 4 000 kg/h, la fluidité à l’état fondu des matières fortement chargées est limitée. Cela peut entraîner des fluctuations de pression en tête de filière et perturber la granulation en continu.
Échange thermique et mise en forme à grande capacité
Un débit élevé implique des besoins d’échange thermique considérables par unité de temps. Les méthodes de refroidissement classiques peinent à assurer un échange thermique efficace et une formation homogène des granulés sur une surface au sol limitée.
La solution clés en main d’USEON
En fonction des caractéristiques de la matière et des objectifs de capacité du projet, USEON a fourni une configuration de ligne complète, de la manutention des matières premières jusqu’à l’ensachage final :
Convoyage et dosage des matières
Comprend une station de vidange de big-bags, des chargeurs sous vide et plusieurs doseurs pondéraux (LIW) pour les différents composants de la formulation.
Extrudeuse principale
Extrudeuse bivis SAT110 avec un rapport L/D de 56.
Alimentation latérale et dégazage
Une gaveuse latérale (équipée d’un système de vide) dédiée à l’ajout de poudre ; l’extrudeuse principale est équipée d’une pompe à vide à anneau d’eau à deux étages.
Filtration et mise en pression de la matière fondue
Un changeur de filtre à plaque de grande surface et une pompe à engrenages sont montés en série entre le fourreau de l’extrudeuse et la tête de filière.
Granulateur sous eau
Comprend une vanne de dérivation à commande hydraulique, une tête de coupe UWP, un sécheur centrifuge et un système de circulation d’eau de grande taille.
Pourquoi cette configuration
Gaveuse latérale
La poudre est introduite latéralement dans la partie médiane-arrière de l’extrudeuse, en contournant la zone de fusion de la résine. Cela limite le risque de voûte au niveau de la trémie principale. Associée à un dégazage sous vide localisé, cette disposition améliore l’efficacité de l’alimentation en poudre et la qualité de l’air dans l’atelier.
Rapport L/D de 56
Le profil de vis allongé offre les zones de cisaillement, de dispersion et de mélange nécessaires à l’homogénéité entre la résine PP et les grandes quantités de charges minérales.
Mise en œuvre de la pompe à engrenages
Installée entre l’extrudeuse bivis et la plaque filière UWP, la pompe à engrenages isole les pulsations de l’extrudeuse et assure une montée en pression relativement stable et linéaire. Cette conception mécanique est essentielle pour maintenir en continu une granulation sous eau de grande capacité.
Vidéo du projet
FAT et performances
Lors de l’essai de réception en usine (FAT) et de la mise en service sur site, la ligne d’extrusion a été testée en fonctionnement continu dans la plage de capacité de 2 500 à 4 000 kg/h. Les essais sur site ont montré une bonne coordination entre le dosage automatisé et le système de granulation sous eau.
Les granulés PP+CaCO₃ obtenus ont satisfait aux critères de réception du client en matière de régularité dimensionnelle et d’aspect, et les dispositifs de maîtrise des poussières et du bruit de la ligne ont fonctionné comme prévu.
Cette configuration vise principalement le compoundage à fort taux de charge et à grande capacité, ainsi que la production de mélanges-maîtres de PP à forte proportion de carbonate de calcium. Sur une architecture d’équipement similaire, elle peut aussi être étendue, dans une certaine mesure, à des projets de compounds chargés à base de polyoléfines (PP, PE par exemple) et d’autres poudres minérales comme le talc ou le sulfate de baryum.
Si vous préparez un projet de compoundage à fort taux de charge et de grande capacité, ou si vous recherchez un fournisseur fiable de lignes de granulation clés en main, contactez l’équipe d’ingénieurs USEON. Nous évaluerons vos exigences de matière et de capacité pour vous proposer une configuration de système sur mesure.
FAQ
Q1 : quel taux de charge en carbonate de calcium cette ligne de production permet-elle ?
R : Le taux de charge réel dépend de la formulation, de la masse volumique apparente de la poudre et de son traitement de surface. Grâce à l’alimentation latérale et à un L/D optimisé, cette ligne est conçue pour les taux de charge minérale élevés couramment exigés dans les secteurs du tube et du profilé.
Q2 : comment gérer l’usure des couteaux avec des matières fortement chargées ?
R : Une forte proportion de charges minérales accélère l’usure des couteaux comme de la plaque filière. Le système utilise donc des couteaux en acier à outils spécial et des plaques filières résistantes à l’usure, associés à un programme d’avance automatique des couteaux qui allonge le cycle de fonctionnement. La durée de vie réelle des couteaux doit être évaluée périodiquement, et les couteaux remplacés, selon la charge de production sur site et la dureté de la matière.
Q3 : une pompe à engrenages est-elle nécessaire pour un système à grande capacité et fort taux de charge ?
R : Pour des capacités de l’ordre de 4 000 kg/h, une pompe à engrenages aide généralement à maintenir une pression constante en filière, ce qui favorise la continuité de la granulation sous eau et l’homogénéité des granulés. Son intégration doit faire l’objet d’une évaluation globale, selon la fluidité réelle de la formulation et les conditions d’exploitation sur site.
Q4 : quel est le niveau d’automatisation de cette ligne clés en main ? Faut-il des interventions manuelles ?
R : Le système est équipé d’un PC industriel (IPC) Sciyon pour la commande centralisée, avec des opérations asservies depuis les doseurs pondéraux jusqu’au système UWP. En production stabilisée, cela réduit le besoin de surveillance manuelle ; des opérateurs qualifiés restent toutefois nécessaires pour les changements de recette et la maintenance courante.
Q5 : comment le système limite-t-il les poussières dans l’atelier avec de fortes proportions de poudre de carbonate de calcium ?
R : Le système utilise des stations de vidange de big-bags fermées et des chargeurs sous vide pour le convoyage à la source, ainsi que la gaveuse latérale et un dégazage sous vide localisé pour introduire la poudre directement dans le fourreau fermé de l’extrudeuse. Cette conception limite les émissions de poussières ; la qualité réelle de l’air dans l’atelier doit néanmoins être évaluée avec les systèmes de ventilation et de dépoussiérage de l’ensemble du site.
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Souder Chen
Responsable de la division Compoundage
Chez USEON depuis 2008. Lignes bivis de compoundage, de dévolatilisation et de recyclage.