Ligne de granulation par extrusion réactive TPV/TPE SAT75
Ligne d’extrusion réactive SAT75 (L/D 56) pour la vulcanisation dynamique de TPV et le compoundage de TPE à 250–500 kg/h, avec injection de liquide en plusieurs points et système de granulation sous eau UWP500.
Contexte du projet
Ce projet porte sur une ligne de granulation sur mesure pour un fabricant d’élastomères thermoplastiques. Les formulations du client sont complexes : elles couvrent à la fois le compoundage classique de TPE (élastomères thermoplastiques) et le procédé de vulcanisation dynamique des TPV (vulcanisats thermoplastiques).
La production de TPV implique la vulcanisation in situ et la dispersion par cisaillement de la phase caoutchouc dans la phase plastique. Elle impose donc des exigences strictes sur la distribution des temps de séjour (DTS) de l’extrudeuse, l’intensité du cisaillement et la fenêtre de régulation de température. Le procédé exige en outre l’ajout d’une proportion importante d’huile de mise en œuvre, et le produit final est de faible dureté (matière souple). Garantir un mélange homogène et éviter l’agglomération des granulés étaient les points centraux de la conception de ce projet.
La maîtrise du procédé repose donc sur la synergie de quatre leviers : fenêtre de temps de séjour (rapport L/D et profil de vis) + régulation de température par zones + injection et absorption de liquide par zones + mode de granulation et de refroidissement.
Défis du procédé et solutions techniques
Face aux trois grandes difficultés de la transformation des élastomères – « réaction difficile », « alimentation difficile » et « granulation difficile » –, nous avons mis en œuvre les solutions ciblées suivantes :
| Principal défi du procédé | Conception technique | Apport technique et effet |
|---|---|---|
| Maîtrise de la vulcanisation dynamique : un temps de réaction insuffisant entraîne une vulcanisation incomplète ; un cisaillement excessif provoque une hausse de température incontrôlée. | Configuration L/D = 56 + stratégie de régulation de température par zones | • Offre une fenêtre de temps de séjour suffisante pour la réaction. • Favorise la vulcanisation in situ et la dispersion fine de la phase caoutchouc. • Améliore la stabilité du procédé et la constance des propriétés physiques. |
| Viscosité et charge de couple élevées : la forte viscosité de l’élastomère fondu sollicite fortement la machine ; les moteurs classiques sont bruyants et moins efficaces. | Moteur à aimants permanents refroidi par eau de 250 kW + accouplement de sécurité R+W | • Maintient un couple élevé à basse vitesse avec un meilleur rendement énergétique. • Le refroidissement par eau évite l’aspiration de poussières et préserve la propreté de l’environnement. • L’accouplement assure une protection mécanique contre les surcharges et limite les risques d’endommagement. |
| Injection d’huile et risque de patinage : injecter une grande quantité de liquide en une seule fois peut faire patiner les vis et dériver la formulation. | Système d’injection multipoint (points d’injection prévus sur les fourreaux 2/3/6/7/8) | • L’injection par zones évite la surlubrification locale. • Favorise l’absorption progressive de l’huile par la résine de base. • Stabilise la pression d’extrusion et réduit les écarts de formulation. |
| Agglomération des matières souples : les granulés souples ont un coefficient de frottement élevé ; la granulation en joncs classique provoque ruptures de joncs, collage ou « queues ». | Système de granulation sous eau UWP500 + plaque filière à température homogène | • Coupe et refroidissement simultanés : le flux d’eau évacue instantanément la chaleur. • Réduit nettement le risque d’agglomération (collage) des granulés. • Granulés plus ronds, à la taille plus régulière et mieux maîtrisée. |
Configuration du système (type)
Pour garantir une disponibilité élevée et la reproductibilité de la ligne, le projet a retenu la configuration haut de gamme suivante :
Système d’extrusion
Extrudeuse bivis SAT75, L/D 56, réducteur à couple élevé.
Système d’entraînement
Moteur à aimants permanents refroidi par eau Keyuan de 250 kW, silencieux et économe en énergie.
Système de dosage
Doseur principal + gaveuse latérale + injection de liquide multivoie régulée (avec débitmètres de haute précision).
Système de granulation
Granulateur sous eau UWP500 (chauffage de filière 12 × 0,6 kW, régulation thermique du circuit d’eau de 15 kW et sécheur centrifuge).
Logique de commande
Verrouillages sur toute la ligne, avec démarrage et arrêt « en une touche ».
Vidéo du projet
Bilan du projet et résultats à la livraison
Performances en exploitation
Stabilité du procédé
Le couple du moteur principal et la pression en filière sont restés stables dans la plage de capacité visée par le client, avec des fluctuations maîtrisées.
Qualité des granulés
Par rapport au refroidissement classique des joncs, la rondeur des granulés est améliorée et le collage des matières souples est efficacement maîtrisé.
Exploitation et maintenance
Les verrouillages et la logique de démarrage/arrêt en une touche réduisent les interventions manuelles critiques et donc le risque d’arrêt dû à une erreur humaine.
Aperçu du projet
Le projet a été livré avec succès. L’extrudeuse bivis SAT75 a montré une excellente stabilité de couple sur des formulations de TPV à haute viscosité. La conception L/D 56 offre une fenêtre de procédé plus large et résout les problèmes de « réaction insuffisante / fortes fluctuations » que le client rencontrait auparavant sur des équipements à L/D court.
Le système de granulation sous eau UWP500 a permis de produire en continu et sans difficulté des TPE de faible dureté jusque-là difficiles à transformer, ce qui renforce la compétitivité du produit final.
Domaine d’application
Cette solution convient particulièrement aux TPV très élastiques et collants et aux TPE chargés en huile qui exigent une extrusion réactive. Pour les formulations spéciales à forte teneur en volatils ou les systèmes très corrosifs, contactez-nous pour une évaluation spécifique du choix des matériaux et de l’optimisation du dégazage.
Remarque : les informations sur le client ont été anonymisées conformément à l’accord de confidentialité (NDA).
Demander un devis
Indiquez-nous votre matière, votre formulation et le débit visé.
- 01Analyse du procédé
- 02Échange avec un ingénieur
- 03Proposition de ligne
Souder Chen
Responsable de la division Compoundage
Chez USEON depuis 2008. Lignes bivis de compoundage, de dévolatilisation et de recyclage.