Le choix d'un système EBM dans une usine de grande envergure est fondamentalement différent de celui effectué pour un emballage de consommation. Lorsque le produit cible est un réservoir, une barrique ou un récipient en vrac intermédiaire de 100 litres à 1 000 litres destiné à contenir des acides, des solvants, des concentrés agrochimiques ou des détergents industriels, le système n'est plus défini par les cycles par heure. Il est défini par la quantité de masse fondante que la tête peut contenir, par la vitesse à laquelle cette masse fondante peut être poussée vers l'extérieur avant que la gravité ne détruise le parison, et par la précision avec laquelle la paroi peut être distribuée de manière à ce que le récipient fini survive à un test de chute à moins 18 degrés Celsius après des semaines de contact chimique. Chaque décision en cours d'eau dans l'usine, depuis l'achat de la résine, au nombre de moules, en passant par la capacité de passage au test de fuite, découle de ces trois questions.
Ce guide présente la logique complète d'ingénierie pour la conception d'une ligne de moulage par injection et soufflage pour des contenants chimiques de grandes dimensions. Il traite de l'évaluation du volume de la tête d'accumulateur, du choix des vis et du fût, du calcul de la force de serrage, du choix de la formule HMWHDPE avec les fenêtres des propriétés réelles, des stratégies de barrières à couches multiples et de fluorure, de la programmation du parison via le système de contrôle par processeur centralisé (PC) et la distribution de la paroi radiale, des fenêtres de paramètres de procédé pour chaque catégorie de volume, des exigences applicables aux certificats relatifs aux produits dangereux et les opérations en aval qui décident si le taux de rejet se situe à deux ou à douze pour cent. Des configurations de machines concrètes sont également comprises afin que la théorie corresponde à des équipements que l'on peut réellement commander.
Le point de vue sur les équipements provient d'Apollo, une usine Wanplas située à Zhangjiagang, qui a plus de 20 ans d'expérience dans les machines automatisées de soufflage par extrusion, possède une surface de fabrication de 8 000 mètres carrés, dix séries de machines qui couvrent plus de quatre-vingts modèles et plus de 4 000 machines en service dans plus de 90 pays. Apollo construit la série ABLD robuste spécialement pour la gamme allant de 20 à 1500 litres, qui est le sujet de cet article, ainsi que la série ABLB et une série entièrement électrique destinée aux emballages chimiques de petite taille. Wanplas, la marque mère, fournit les équipements adjacents de l'amont et de l'aval lorsqu'une usine d'emballage chimique est construite en tant que projet clé en main.
Pourquoi les cuves chimiques de 100 à 1000 L représentent-elles un problème d'ingénierie différent ?
Le fait physique le plus important concernant la contention du moule par soufflage à accumulation pour des bouteilles de grande taille est que le paroison, suspendu, est une colonne viscoélastique chargée par son propre poids. Un tube de matière fondue de 55 kg suspendu à deux mètres et demi du haut du moule est soumis à un stress d'élongation qui passe de zéro à l'extrémité libre à un maximum à l'extrait du moule. Si la matière fondue ne peut pas supporter cette charge, le paroison s'amincit en haut, s'épaissit en bas, diminue son diamètre entre les passages de la presse et, dans le cas le plus grave, se sépare avant que le moule ne se ferme. En dessous d'environ 20 L, cet effet est contrôlable avec une extrusion continue à l'extrémité. Au-dessus de 100L, il domine toute la conception du processus.
C'est pourquoi toutes les machines fiables de cette catégorie utilisent une tête à accumulateur plutôt qu'une extrusion continue. L'extrudeur plastifie uniformément et remplit une chambre de stockage ; un vibreur hydraulique débarrasse ensuite toute la dose lors d'un seul mouvement rapide. Le temps de vidange devient la variable contrôlée. Pour un récipient de 100 Lt, la tête à accumulateur doit se vidanger en environ 6 à 10 secondes ; pour un récipient de 1000 Lt, cette fenêtre s'élargit seulement légèrement, à environ 12 à 25 secondes, car le parison est plus long et plus lourd et que le cadran d'expansion fonctionne plus rapidement, non pas plus lentement. Une tête qui met 40 secondes à repousser 50 kg n'est pas une grande tête de cuve, peu importe ce que la capacité indiquée sur sa plaque indique.
Le deuxième facteur de différenciation est la distribution murale. Une petite bouteille tolère une variation murale de plus ou moins 15 % car aucun élément structurel ne dépend de cet élément. Ce n'est pas le cas d'une cuve de 1000 L. Le contenant doit passer des tests d'empilement, des tests hydrostatiques, des tests de chute et des tests de vibration, alors qu'il est rempli d'un liquide dont la gravité spécifique peut atteindre 1,6 ou plus. Les points d'usure localisés au niveau du radius de l'épaulement ou du fond deviennent des sites de fissuration, et dans le domaine des services chimiques, ces points se propagent par fissuration par stress environnemental plutôt que par usure mécanique simple. La réalisation d'une variation murale comprise entre plus ou moins 8 % pour une cuve de 1000 L est l'objectif pratique et elle nécessite à la fois une programmation axiale du modélage avec un nombre de points élevé et un équipement de correction radiale.
Le troisième facteur de différenciation est la masse thermique. Un pièce en polyéthylène de 50 kg transporte une quantité énorme de chaleur dans le moule. Le refroidissement, et non le soufflage, contrôle le cycle. Où une barquette de 5 litres peut être effectuée en 25 secondes, une citerne de 1000 litres est faite en 300 à 450 secondes, et 70 à 85 % de ce temps s'effectue par refroidissement. Cela inverse la logique d'optimisation habituelle : l'augmentation de la production de l'extrudeuse au-delà de ce que le système de refroidissement peut absorber ne rapporte rien. La conception du canal de refroidissement du moule, la température de l'eau refroidie et l'échange d'air interne valent plus de temps de cycle que toute modification de l'unité de plastification.
Enfin, la toute particulière nature des produits chimiques implique des limitations matérielles qui influent directement sur la spécification de la machine. La résine capable de survivre à un concentré émulsionnable contenant du xylène dans le cadre d'un pesticide pendant deux ans est une HMWHDPE à poids moléculaire élevé (POM) et à large répartition molécule à molécule, avec un écoulement en phase fondu très faible. Cette matière nécessite une énergie de cisaillement plus élevée pour être plastifiée, une pression de fusion plus élevée pour être dispersée par le pistolet et une géométrie de vis adaptée. Une machine spécifiée pour un polymère de soufflage à Usage général avec un MFR de 2 g/10 min sera trop faible le jour où le client passera à un polymère d'application spécifique.
Technologie de la tête de l'accumulateur et l'influence qu'elle exerce sur l'ensemble de la machine.
La tête de l acumulateur est le composant qui définit une machine de moulage par soufflage de cuve de grande taille. La compréhension de son architecture interne est la plus rapide pour lire correctement une fiche de spécifications car la conception de la tête détermine le poids du ramon, le débit de drainage, le comportement de purge, le temps de changement de couleur et si des structures à plusieurs couches sont possibles.
Volumetrie "First-In-First-Out" (FIFO).
Une tête d accumulator bien conçue est construite selon le principe du premier arrivé, premier servi. La matière fondante entrant à partir de l extrudeur est distribuée par un mandrin spiral ou un distributeur en forme de cœur dans une chambre de stockage annulaire, et lorsque le ramon déclenche son tir, la matière première qui est entrée plus tôt sort plus tôt. La géométrie du premier arrivé, dernier sorti laisse la matière fondante stagnante dans les coins morts où elle détériore. Pour le polyéthylène à 200 degrés Celsius, quelques minutes supplémentaires de séjour génèrent des gélules et des tâches noires ; pour le PVC ou une résine barrière, elles provoquent une détérioration pure et dure. Dans la production de cuves chimiques, où les temps de séjour sont déjà longs parce que les cycles sont longs, la géométrie FIFO n est pas facultative.
Le temps de résidence dans la base est facile à estimer et il faut le calculer lors du choix. Divisez la capacité de mise en service de l'accumulateur par la performance de l'extrudeur. Une base de 50 kg alimentée par un extrudeur produisant 300 kg/h retient les matières pendant environ 10 minutes à pleine utilisation. Si le cycle dure 400 secondes et le chargement s'élève à 50 kg, la demande réelle de performance s'élève à 450 kg/h ; donc un extrudeur de 300 kg/h est sousdimensionné et la machine sera limitée par le recyclage plutôt que le refroidissement. Ce seul calcul rattrape plus d'erreurs de spécifications que tout autre.
Conception du circuit de ram et vitesse de décharge
La décharge est alimentée par un piston hydraulique soutenu par des accumulateurs alimentés en azote. La raison est simple : le débit maximal requis pendant une décharge de 15 secondes est bien supérieur à ce que la pompe peut fournir constamment. Les accumulateurs hydrauliques stockent l'énergie entre les coups et la libèrent dans la course, c'est pourquoi une machine disposant d'un viteur de 60 kg peut être équipée d'un moteur de pompe plus petit que celui d'une machine de moitié de sa taille, à condition que la batterie d'accumulateurs soit correctement dimensionnée. Lorsque vous comparez des machines, regardez le volume de l'accumulateur en azote et la pression de précharge, et non seulement la puissance du moteur installé.
La vitesse de décharge est généralement exprimée en kilos par seconde. Un repère utile pour le HMWHDPE dont le MFR est en-dessous de 1 g/10 min est de 2 à 4 kg/s. Une vitesse supérieure et des fractures devraient apparaître à la surface du préglave sous la forme de « peau de requin » ; une vitesse inférieure et une envie à la gravité gagnent. La tête doit aussi pouvoir créer un profilage de décharge contrôlable, puisque le haut du préglave doit sortir légèrement plus vite que le bas pour compenser le décrochage qui survient au cours du temps restant de la décharge et du transfert.
Têtes à une seule couche versus têtes à plusieurs couches
L'emballage chimique requiert désormais l'utilisation de plus d'un matériau au niveau de la paroi. Une structure à trois couches comporte habituellement de l'HMWHDPE vierge à l'extérieur, un cœur de remélange et de l'HMWHDPE vierge à l'intérieur, ce qui réduit les coûts des matériaux tout en assurant un nettoyage des deux surfaces de contact. Les structures à six couches ajoutent une barrière d'EVOH avec des couches de collage de chaque côté, ce qui confère une résistance à la perméation des hydrocarbures pour les produits sur base de solvant. Chaque couche supplémentaire nécessite un extrudeur supplémentaire, un canal de passage supplémentaire dans le capot et une augmentation significative de la complexité du capot et des besoins en contrôle thermique.
La règle de décision pratique est simple. Si le récipient doit contenir des produits à base d'eau, des acides ou des alcalis inorganiques ou des concentrés de détergents, une paroi simple en HMWHDPE, de bonne épaisseur, suffit. Dans le cas d'un récipient destiné à accueillir des solvants aromatiques ou chlorés, des mélanges de carburants ou des concentrés d'agrochimiques dissous dans du xylène, la perméation devient le mode de défaillance contrôlant et une couche de barrière en EVOH ou une fluorination post-moule est nécessaire. Si la réduction des coûts grâce au recyclage est le principal facteur moteur, trois couches avec un cœur en recyclat est la réponse standard, et la fraction recyclée peut généralement atteindre 30 à 50 % de l'épaisseur totale de la paroi sans compromettre les performances.
Outillage de la tête : Matière et presse à froid
La conception de la matrice et du mandrin est le moment où un gros équipement gagne ou perd sa capacité de contrôle des parois. L écart de la matrice détermine l'épaisseur de base du parison, et le mandrin est déplace axialement par un actionneur servo ou hydraulique pour ajuster cet écart pendant la décharge. Une conception de matrices convergente, dans laquelle le mandrin descend pour ouvrir l écart, est standard pour les pièces de grande taille, car elle produit un front de dépôt stable et permet une large plage de programmation. Les écarts typiques (6 à 22 mm) sont des caractéristiques de la grande classe de 100 à 1000 L, la plage utile de chaque produit occupant probablement une bande de 5 mm dans ce domaine.
La longueur du rail joue un rôle dans la relaxation de la matière fondue. Trop courte et l'élargissement des matrices devient imprévisible car l'histoire de cisaillement varie au cours de l'égouttement ; trop longue et la chute de pression augmente, nécessitant une température de la matière fondue plus élevée qui entame ensuite l'affaissement. Pour le HMWHDPE, une longueur du rail comprise entre 8 et 15 fois la distance entre les matrices est un bon point de départ, affiné lors de la mise en service avec la résine réelle.
Volume to Machine Matching: Shot Weight, Diamètre de vis and Force de serrage
La classe de machine est déterminée en fonction du volume du conteneur à travers une chaîne de trois calculs : poids de la part à partir du volume, capacité de l'accumulateur à partir du poids de la part et capacité de plastification à partir du poids de la part divisé par le temps de cycle. La force de serrage est déterminée à partir de la surface projetée et de la pression de soufflage. Aucun de ces stades n'est compliqué, mais si l'un d'entre eux est ignoré, la machine ne peut pas produire le produit pour lequel elle a été achetée.
From Volume du contenant to Shot Weight
Pour les conteneurs chimiques en HMWHDPE, une règle pratique est que la part de poids en kilogrammes varie entre 4,5 et 6 % du volume nominal en litres pour les conceptions certifiées par l'ONU, et entre 3,5 et 4,5 % pour les conteneurs industriels non dangereux avec des parois plus légères. Un tambour de 200L de l'ONU pèse donc près de 9 à 11 kg, et un réservoir de 1000L près de 45 à 55 kg. Ajouter 8 à 20 % pour l'éclatement, étant donné que les grandes pièces contiennent des quantités importantes de déchets au niveau de la base et des poignées, et que la quantité d'accumulateur nécessaire augmente en conséquence. La fraction d'éclatement est élevée dans cette catégorie de produit et c'est précisément pourquoi la meulage en ligne et la réintroduction du re-même sont standard et non facultatives.
Bande de capacité de l'accumulateur
Les têtes d'accumulateurs destinées à ce marché ont été conçues dans des gammes de capacité, généralement de 5 à 50 kg et au-delà pour les cuves à une seule cavité les plus grandes. Choisir une tête disposant d'une marge de 20 à 30 % au-dessus de la quantité requise est une bonne pratique : cela évite que le piston heurte ses extrémités, permet d'avoir de la place pour des produits plus lourds et évite d'utiliser systématiquement la tête à pleine profondeur, là où les usures se concentrent.
Diamètre de la vis, L/D et configuration du bocal.
La capacité de plastification doit correspondre au moins au poids monté divisé par le temps de cycle, avec une marge de 15 à 25 %. Les extrudeuses à un seul convoyeur avec sections d'alimentation à rainures et vis cloison sont de série. Dans le cas du HMWHDPE, un coefficient L/D compris entre 24 : 1 et 30 : 1 procure un fondu et un homogénéisation suffisants sans surchauffe excessive par attrition. Le diamètre du convoyeur varie selon la classe de volume, comme indiqué ci-dessous. Gardez à l'esprit que la cuve et le convoyeur doivent être dimensionnés pour les grades chimiques à MFR bas, et non pour les résines à sommeil facile.
Force de serrage
La force de serrage pour le moulage par soufflage est beaucoup inférieure à celle pour le moulage par injection, car la pression de soufflage est de 0,6 à 1,0 MPa, contre de dizaines de MPa. La demande est égale à la surface projetée multipliée par la pression de soufflage, multipliée par un facteur de sécurité de 1,5 à 2,0, plus la force nécessaire pour couper la section d'écroulement. Pour les grandes cuves, la demande en écroulement dépasse souvent la demande en pression de soufflage, car la machine doit couper une section de fonte de 20 mm d'épaisseur le long d'une ligne d'écroulement pouvant s'étendre sur deux mètres de long. Les forces de serrage pratiques pour cette classe oscillent entre environ 30 tonnes à l'extrémité de 100 L et 120 tonnes à l'extrémité de 1000 L.
Table de correspondance de la machine
| Volume du contenant | Poids moyen des pièces. | Capacité de distribution d'un accumulateur | Diamètre de vis | Force de serrage | Temps de cycle | Disposition de la station |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 100 L à 150 L | De 4,5 à 7 kg | De 18 à 22 kg. | 90 à 105 mm. | 30 à 45 t | 80 à 120 s | Stationnage double est privilégié |
| 160 L à 220 L | De 7 à 11 kg. | 12 to 15 kg | 100 à 120 mm | 40 to 60 t | 110 à 160 s | Station double |
| De 250 à 350 litres. | 12 à 17 kg. | 20 à 25 kg | 120 à 135 mm | 55 à 75 t | 150 à 210 s | Station double ou simple. |
| 400 l à 500 l | 18 à 26 kg | 25 to 30 kg | 135 à 150 mm | De 70 à 90 t | De 200 à 280 secondes. | Station type unitaire. |
| 600 à 750 L | 28 à 38 kg | 35 à 45 kg | 150 à 175 mm | De 85 à 105 t. | 250 à 350 s | Station unique |
| 800 l à 1000 l | 38 à 55 kg | De 45 à 60 kg | De 175 à 200 mm. | 100 à 120 t. | 300 à 450 s | Une seule station, longue course |
Deux choix de conception dans ce tableau méritent un commentaire. Premièrement, les dispositions à double station ne font plus sens au-dessus d’environ 300 l. Un deuxième moule de cette taille double les coûts de la fabrication des outils, le poids des pinces et l’accumulateur ne peux servir qu’une station à la fois en tout cas ; avec un cycle de 300 secondes dominé par le refroidissement, la seconde station est inutilisée en attendant la fusion. Inférieurs à 200 l, où le cycle est suffisamment court pour que la tête se remplit rapidement, une station à double système augmente réellement la production. Deuxièmement, les durées du cycle se dilatent en fonction du volume car le refroidissement est proportionnel au carré de l’épaisseur du mur. Augmenter l’épaisseur de 4 à 7 mm triple environ le temps de refroidissement, c’est pourquoi une conception légère et une distribution homogène de l’épaisseur de la paroi sont rentables à double titre, une fois pour la résine et une fois pour le cycle.
Choix de la classe HMWHDPE pour des applications chimiques
La sélection de la résine pour les grands tanks chimiques ne constitue pas une décision d'achat, c'est une spécification de machine. La qualité détermine la résistance en fusion, l'énergie de plastification, la pression de tête, le comportement au refroidissement et la répartition de la épaisseur des parois atteignable. Faire le mauvais choix de résine et aucune programmation précise du vide n'éliminera le défaut.
Fenêtre des propriétés de la matrice.
Le polyéthylène à haute densité à haute masse moléculaire est le matériau standard pour cet appareil. La fenêtre de propriétés qui intéresse est étroite et spécifique :
- Vitesse de coulée : 0,3 à 0,9 g/10 min mesurée à 190 degrés Celsius sous une charge de 21,6 kg. C est la condition avec une charge élevée, qui est notée MFR 21,6 et elle est la seule mesure significative pour ces résines car elles coulent difficilement lorsqu'il y a 2,16 kg. Des valeurs inférieures à cette plage signifient une masse molécule plus élevée, une meilleure résistance à la coulée et une meilleure résistance aux fissures par contrainte, au prix d'une pression d extrusion plus élevée et d'un chauffage par cisaillement plus important.
- Densité :0,943 à 0,955 g/cm3. Une plus grande densité accroît la rigidité, la capacité de charge supérieure et les performances de barrière, mais réduit la résistance aux chocs et la résistance aux fissurations par contraintes. Pour les barils certifiés par l'ONU, la valeur optimale est généralement comprise entre 0,946 et 0,951 g/cm3.
- Résistance aux fissurations dues à des contraintes environnementales.Plus de 1000 heures selon F50 (ASTM D1693), condition B. Ce nombre de durabilité est le plus important pour les applications à des produits chimiques. Les détergents, les agents tensio-actifs et de nombreuses formulations agrochimiques agissent comme des agents de fente par fatigue et une résine qui passe à 200 heures peut vite s'abîmer dans les conditions réelles.
- Distribution du poids moléculaire :fibre monomodale ou bimodale. Un HMWHDPE bimodal combine une fraction à poids moléculaire élevé qui transmet la résistance de la fusion et la résistance aux fissures d'effort avec une fraction à poids moléculaire plus faible qui améliore la malléabilité. Les gammes bimodales sont la raison pour laquelle les réservoirs de 1000 litres modernes peuvent être moulés 10 à 15 pour cent plus légers que les modèles d'il y a dix ans.
- Résistance hydrostatique à long terme :Évaluées selon la méthode ASTM D2837 lorsque le conteneur est résistant à la pression ou lorsque une durée de vie importante sous charge soutenue est revendiquée.
Pourquoi la résistance à l'élution est-t-elle essentielle ?
La résistance à l extension de la matière fondante est la résistance du polymère fondu à la déformation extensif. Dans le monde réel, c représente la différence entre un parison qui reste droit et un parison qui a un cou. Elle se correlie en sens inverse avec la MFR et en sens direct avec la partie de la distribution de haute masse molécule. Lorsqu'on remplace une résine ayant une MFR 21,6 de 0,35 g/10 min par une autre dont la MFR est 0,8 g/10 min, l affaissement du produit en vente sur une durée de 20 secondes et le transfert peuvent augmenter de 30 à 60 %. Ce qui oblige à appliquer une compensation dans le programme de formation des parisons et à souvent augmenter la paroi d épicyclode. Si l'usine va fonctionner avec plus d'une qualité, le système de contrôle doit stocker des profils séparés pour chaque qualité et l'opérateur doit être formé pour ne jamais utiliser un profil développé pour une résine sur une autre.
Stratégie de recyclage
Le flash sur un réservoir de 1 000 L peut atteindre 15 à 20% de la tranche. Son élimination est économiquement impossible, c'est pourquoi un broyeur est installé à côté de la machine pour restituer la matière au cycle de fabrication. Deux contraintes s'appliquent. Tout d'abord, chaque cycle de traitement thermique réduit légèrement le poids moléculaire et diminue la résistance aux fissures par contraintes ; un système à boucle fermée sans ajout de matière première sera donc en dérive par rapport à la spécification en quelques semaines. Ensuite, les normes relatives à la certification des produits dangereux restreignent généralement le contenu de résine recyclée dans les couches en contact avec le produit. La solution courante est un mur en trois couches où la résine recyclée est confinée au cœur, ce qui permet d'utiliser 30 à 50% de résine recyclée, tout en garantissant que les deux faces demeurent vierges. L'état de la lame du broyeur est plus important que les opérateurs le pensent ; des lames de broyeur ébranlées entraînent l'incrustation de fines particules et de poussière, qui forment des gélines et des défauts d'aspect dans la couche extérieure.
Table de sélection des matériaux
| Produit contenu | Résine recommandée. | MFR 21,6 (g/10 min). | Densité (g/cm3) | Structure du mur. | Traitement additionnel |
|---|---|---|---|---|---|
| Acides et alkalis inorganiques à base d'eau | HMWHDPE bimodal, qualité poche. | 0,4 à 0,7 | 0,946 à 0,951 | Monolayer ou 3 couches avec noyau recyclé | Aucune disposition requise |
| Agents tensioactifs, concentrés de détergent | HMWHDPE, de qualité élevée pour le pourcentage d'ESCR. | 0,3 à 0,5. | 0,943 à 0,948 | Monolayer, augmentation de la paroi en rayons. | Vérification des paramètres ESCR conformément à la norme ASTM D1693 |
| Formulations agrochimiques EC dans xyleène | HMWHDPE avec barrière EVOH. | 0.35 to 0.6 | 0,946 à 0,953 | Extrusion en 5 ou 6 couches | Couche de cœur en EVOH avec couches de fixation, ou fluorisation |
| Solvants aromatiques et chlorés | HMWHDPE, construction servant de barrière. | 0,4 à 0,7 | 0,948 à 0,955. | Matière de vitrage de 6 couches avec EVOH, ou monocouche avec fluorure | Tests de perméation avant la certification. |
| Lubrifiants, huiles de base, fluides industriels | HMWHDPE, qualité de tambour standard | De 0,5 à 0,9. | 0,948 à 0,955. | 3 couches avec noyau recyclé | Aucune préparation n'est nécessaire pour la plupart des huiles de base |
| Eaux potables et liquides en contact avec les aliments | HMWHDPE, catégorie conforme aux contacts alimentaires | De 0,4 à 0,8 | De 0,946 à 0,952. | Monolayer vierge, sans recyclage | Documentation de conformité pour les surfaces de contact |
| Tanks conservés à l'extérieur, exposition au rayonnement UV sur une longue période. | HMWHDPE avec graphite noir ou paquet UV | 0,4 à 0,7 | De 0,946 à 0,952. | 3 couches, couche extérieure pigmentée | De 2 à 2,5 % de noir de carbone dans la couche extérieure. |
Une précaution concernant le tableau ci-dessus : les valeurs de propriétés sont des gammes typiques et doivent être confirmées selon la fiche de données de la résine utilisée, avant de fixer le concept de conteneur. Les grades vendus sous la même description générale varient considérablement entre les sites de production et entre les campagnes de production, et la résistance aux fissures par contraintes est particulièrement sensible au type de système catalyseur et de comonomère. Le seul moyen de validation fiable consiste à procéder à des essais de qualification sur la machine réelle avec le moule réel. C'est pourquoi Apollo effectue des essais à l'aide de résine à livrer au client, avant l'expédition.
Extrusion multiniveaux et stratégies de protection pour la résistance aux solvants
Le polyéthylène constitue une excellente barrière chimique contre les liquides polaires, mais il est moins performant contre les substances organiques non polaires. Les hydrocarbures se dissolvent dans la phase amorphe du polymère, le gonflent et se diffusent à travers lui. Dans un récipient contenant une concentration agroschimique à base de xylène, une paroi en HMWHDPE non protégée peut perdre une masse importante de produit au cours d'une saison de conservation et, ce qui est pire, subir une déformation du fait du gonflement de la paroi. Il existe deux solutions techniques, et les spécifications mécaniques différences de manière sensible entre elles.
Route n° 1 : co-extrusion barrière EVOH
Le copolyamide d'éthylène-vinylalcool constitue un excellent barrière aux hydrocarbures et à l'oxygène mais il est sensible à l'humidité et ne colle pas au polyéthylène, donc il doit être entaillé entre les couches de liaison. La structure classique comporte six couches : extérieure en HMWHDPE vierge, regrind, couche de liaison, couche en EVOH, couche de liaison, intérieure en HMWHDPE vierge. La couche en EVOH est mince, typiquement de 2 à 5 % de la paroi totale, mais elle peut réduire la diffusion des hydrocarbures de un à deux ordres de grandeur par rapport à la même paroi en polyéthylène pur.
Les implications de la machine sont significatives. Six couches impliquent jusqu'à six extrudeurs alimentant une seule tête d'accumulateur, chacune ayant un contrôle de température et un dosage indépendants. L'EVOH nécessite une fenêtre de traitement bien plus étroite que le polyéthylène, se dégradant au-dessus de 230 degrés Celsius environ, et il est bien plus visqueux aux températures typiques de fusion du polyéthylène, ce qui rend difficile l'uniformité de la couche dans les coins d'une pièce de grande taille. La conception de la tête doit garantir que la couche barrière reste continue dans la zone de pincement et autour des zones de poignée, car une barrière souffrant d'une ouverture n'est pas une barrière. La distribution des couches doit être vérifiée par des microsections en coupes, prises à différents endroits sur un réservoir moulé pendant la mise en service, et non présumée à partir de la conception de la tête.
Route n° 2 : Fluorage après trempage.
La fluoruration traite la surface intérieure d'un contenant fini avec du gaz fluor, convertissant les liaisons CH de la surface en liaisons CF et créant une couche de barrière mince et hautement polaire. Cela est efficace contre précisément les solvants non polaires qui peuvent vaincre le polyéthylène. Deux variantes existent : la fluoruration en injection, où le gaz d'injection contenant du fluorement traite la surface lors du moulage, et la fluoruration hors ligne, où les conteneurs finis sont traités par lots dans une chambre hermétique.
La fluorination intégrée dans le moule s'intègre à la machine de moulage par soufflage et n'ajoute pas de nouvelle étape de manutention, mais nécessite un système de manutention du gaz, un système de nettoyage et une ingénierie rigoureuse en matière de sécurité, car le fluor est très toxique et corrosif. Le traitement hors ligne peut offrir des niveaux de barrières plus élevés et plus constants, et le dissocier du temps de cycle, mais il ajoute une station de processus distincte et une gestion des stocks. Pour les installations produisant des réservoirs de 100 L à 1000 L dans des volumes modérés, le traitement en lots hors ligne est généralement la solution la plus pratique ; dans le secteur de l'emballage chimique en petits lots à volumes élevés, la fluoration intégrée dans le moule est plus courante.
Comparaison des approches barrières.
| Critère | HMWHDPE en un seul niveau | 3 couches avec noyau recyclé | 6 couches avec barrière EVOH. | Monosubstance, plus fluorage |
|---|---|---|---|---|
| Résistance à la perméabilité des hydrocarbures | Poor | Poor | EN 61386 | Très bien. |
| Utilisation optimale de la résine recyclée. | Limité par les règles de contact. | 30 à 50 %, dans la zone principale | De 25 à 40 %, la recyclage d'épaisseurs de barrières contaminées nécessite un procédé de séparation. | Limité par les règles de contact. |
| Nombre d'extrudeurs. | 1 | 2 à 3 | 4 à 6 | Système unique de traitement du gaz. |
| Indice des coûts d'équipement (base = 100 points) | 100 points. | 125 à 145 points | De 190 à 240 points. | 130 à 165 points. |
| Complexité du processus | Faible | Moyen | Très élevée | Important, générant un risque pour la sécurité. |
| Coût des résines par container. | Haut niveau | Moyen | Moyen à fort | Haut niveau |
| Adhérence optimale | Produits chimiques aqueux, acides, alcalis. | Liquides industriels à basses coûts, programmes menés en fonction du prix | Produits agrochimiques à base de solvants, additifs pour carburants | Portfolios de produits mixtes, volumes réduits |
L'indice de coût du tableau est délibérément relatif. Il exprime le coût du matériel installé pour le système de co-extrusion et de barrière en points pour une machine à une couche de même classe de volume fixée à 100 points, afin qu'il demeure valable quelles que soient la monnaie, la région ou le moment de l'approvisionnement. Utilisez-le pour classer les options, puis confirmez le coût de la configuration réelle par rapport à une offre établie autour de votre classe de volume, du nombre d'étapes et du niveau d'automatisation.
Contrôle de l’épaisseur des parois : SPC, RWDS et ovalisation
Le contrôle de l'épaisseur des parois est un élément qui peut soit faire mouche, soit diluer les bénéfices. Chaque gramme de résine inutile se multiplie dans chaque récipient, et chaque défaut à ces points est une réclamation de garantie en attente de se produire. Trois niveaux de contrôle travaillent en synergie : programmation axiale, correction radiale et compensation côté moule.
Programmation axiale : contrôle statique des parisons
Le contrôle statique du parison, qui dans la technique du soufflage est généralement abrégé SPC, fait progresser le mandrin de la matriÈre parallèlement à l'axe de la machine pendant le soufflage, selon un profil enregistré, en modifiant l'espace entre les parois de la matriÈre et, par conséquent, l'épaisseur locale du mur de la paroi, de la tÔte du parison au fond. Le profil est divisé en points de contrôle. Les systèmes d'entrée de gamme offrent 32 ou 64 points ; les systèmes conçus pour les récipients industriels de grandes dimensions doivent offrir 100 à 200 points.
Le nombre de points est plus important sur les pièces de grande taille que ne le pensent la plupart des acheteurs. Un réservoir de 1000 L a un corps haut, un rayon d'épaulière, une transition du cou, un haillons de fond et souvent des trous de poignées intégrés, et chacune de ces caractéristiques nécessite un traitement de l'épaisseur spécifique. En répartissant 32 points sur un parison de 2,5 m, on obtient un point de contrôle à chaque 78 mm, ce qui est bien trop grossier pour traçer un rayon d'épaulière de 60 mm. Avec 200 points, la résolution s'améliore pour se situer environ à 12 mm, ce qui est assez pour ajouter de la matière exactement là où le coude va s'étirer et la retirer de la paroi droite où elle n'est pas nécessaire.
La discipline de programmation est très importante, tout comme la précision. La méthode standard consiste à fabriquer un élément avec un profil plat, à le découper sur un réseau, à mesurer l'épaisseur des parois à chaque intersection avec un capteur ultrasonique ou un capteur mécanique, à ramener les mesures aux positions du modèle en tenant compte du rapport de dilatation, puis à ajuster le profil pendant deux ou trois itérations. Essayer de contourner ce processus visuellement retarde de plusieurs jours la mise en service. Une machine pouvant stocker plusieurs profils nommés et permettant l'importation et l'exportation de profils permet d'économiser du temps considérable lorsqu'une usine produit plusieurs produits sur une même ligne.
Corrélation radiale : RWDS
Le programme axial permet de contrôler l'épaisseur le long de la parison, mais la rend uniforme en périphérie. Les récipients réels ne sont pas axysymétriques. Un réservoir rectangulaire s'allonge beaucoup plus aux coins que sur les faces planes. Par conséquent, une parison uniforme produit des coins fins et des faces épaisses. Les systèmes de distribution de parois radiaux résolvent ce problème en déformant le rond de moule lui-même, en utilisant un ensemble de servo- ou hydrauliques actuateurs disposés autour du moule, afin de créer un espace non circulaire avec des zones plus épaisses alignées sur les coins de la pièce.
Les systèmes sont disponibles dans différents configurations de renforcements, et plus de renforcements donnent un fini circonférentiel plus fin. Dans le cas de cuves chimiques rectangulaires de grandes dimensions et dans le cas de contenants pourvus de poignées intégrées, RWDS permet généralement une baisse de la masse des pièces totale de 5 à 12 %, au même minimum d'épaisseur de paroi, en raison du fait que le concepteur n'a plus besoin d'épaissir toute la paroi pour protéger le passage des angles. Sur une pièce de 50 kg, une réduction de 8 % représente une économie de 4 kg par boîtier, ce qui est le type de chiffre qui justifie l'opportunité lors d'une seule année de production pour tout volume important.
Compensation sur la moule et pré-éclatement
Un troisième ensemble d'outils est utilisé après la formation du parison. Le pré-jet constitue un injection d'air à faible pression dans le parison avant que le moule ne s'emprisse, gonflant le tube pour le maintenir bien rond, empêchant les parois de se coller et réduisant le rapport de gonflage effectif aux coins. La pression de pré-jet est faible, typiquement comprise entre 0,02 et 0,06 MPa, et son timing est crucial : elle est trop précoce et le parison gonfle inégale, trop tardive et le parison s'est déjà déformé en forme ovale.
Dispositifs d'appui et de guidage du parement sont aussi courants sur les parements élevés. Ils peuvent être des anneaux de guidage simples ou des courants d'air qui stabilisent le tube à l'encontre des courants d'air dans l'atelier. Il vaut la peine de noter à quel point un parement de 2,5 m est sensible aux mouvements d'air ; plus d'un problème de mise en service a été résolu en recherchant la cause dans une porte d'atelier ou dans un ventilateur de rafraîchissement mal orienté, et non pas dans la machine elle-même.
Mesures et boucle fermée
La programmation de l'ouverture de la ration est basée sur l'hypothèse que le procédé est stable. Durant une période de huit heures, cela n'est généralement pas le cas : la température ambiante fluctue, les lots de résine changent, et la production du moteur tourne légèrement en fonction de la température à l'entrée de la chambre de dosage. Deux mécanismes de retour sont à spécifier sur une ligne de cuve de grande taille. Le premier est le contrôle du poids des émulsions, dans lequel le poids de la pièce finie est vérifié automatiquement et le décalage global de la tolérance est ajusté pour maintenir le poids dans une plage déterminée. Le second est la mesure de l'épaisseur des parois sur la pièce finie, soit par l'intermédiaire d'une sonde à ultrasons à des positions fixes, soit par des étalonnages périodiques destructifs. Seul le contrôle du poids n'interrogera pas un décalage de distribution, mais un décalage total de masse, c'est pourquoi ces deux méthodes sont relativement complémentaires et non alternatives.
Série Apollo ABLD : Machines EBM robustes pour des contenants de 20 l à 1500 l
La série ABLD est la famille de machines Apollo conçue spécifiquement pour les produits creux à grande capacité, couvrant la gamme de 20 L à 1 500 L dans trois types de machines. C'est la famille qui répond à la question ouverte dans cet article et elle est configurée autour de la moulage en tête d'accumulateur de contenants chimiques en HMWHDPE plutôt que d'être adaptée à une plate-forme d'emballage plus petite.
Apollo, un établissement Wanplas situé à Zhangjiagang près de Shanghai, a assemblé des machines à soufflage par extrusion automatique pendant plus de 20 ans dans un atelier de 8 000 mètres carrés avec une capacité de production annuelle de 100 machines. La sÉrie ABLD est à l'extrÈme des machines en statique, et la gamme compte dix sÉries et plus de 80 modÈles. Cette sÉrie partage la même architecture de contrôle, la mÔme philosophie hydraulique et le mÔme paquet de services que tout le reste de la gamme.
Ce qui définit la plateforme ABLD
Plusieurs facteurs de conception distinguent une machine à accumulateur robuste d'une machine à conditionnement convertie à une plus grande échelle :
- Tête d'accumulateur en standard, et non en option.La tête est dimensionnée dès le début pour la classe de volume, avec une géométrie de courant FIFO et un contrôle indépendant de la température des zones sur tout le corps de la tête, le moule et le mandrin.
- Couple de rampe conditionné à l'aide d'un accumulateur hydraulique. Nitrogen-charged accumulators supply the peak flow needed for a fast shot without oversizing the pump, keeping installed power and energy consumption proportionate.
- Unité de serrage à course longue. Un réservoir de 1 000 L peut atteindre 1,8 ou 2,2 m de hauteur. La course d'ouverture de la moule et la distance entre les plâtres sont définies selon l'enveloppe du produit plutôt que selon une force de serrage nominale.
- Support de moule rigide avec capacité de pincementLa pince doit sectionner une ligne de pinçage longue et épaisse sans déviation. La rigidité de la plaque et la qualité de la guidage sont plus importantes que la capacité volumétrique globale.
- Mandrin entraîné par servo-moteur ou par hydraulique avec programmation multipoints.Contrôle de l'épaisseur des murs avec un compteur de points élevé, plus une provision pour une correction radiale sur les récipients rectangulaires et manipulés.
- Les circuits d'aspiration et d'évacuation sont dimensionnés pour le volume.Le remplissage d'un récipient de 1000 L à 0,8 MPa et son évacuation de manière contrôlée nécessitent des vannes de grande calibre et des passages d'air généreux ; des circuits sous-dimensionnés consomment 15 à 30 secondes par cycle.
Tableau de configuration de la gamme ABLD pour la production de réservoirs chimiques
Le tableau ci-dessous associe les configurations de la série ABLD aux classes de contenants évoquées précédemment. Les valeurs correspondent aux configurations de travail typiques pour les contenants en HMWHDPE utilisés dans le secteur chimique ; la spécification finale est confirmée par le dessin de l'article du client, la qualité de la résine et la puissance requise.
| Paramètre | Configuration ABLD, 100 l à 200 l. | ABLD, configuration 250 l à 500 l | Configuration ABLD, 600 L à 1000 L |
|---|---|---|---|
| Gamme de volumes de contenants | 100 to 200 L | 250 à 500 L | 600 à 1 000 L |
| Capacité de la tête d'accumulateur | De 8 à 15 kg | 20 à 30 kg | 35 à 60 kg |
| Diamètre de la vis | 90 à 120 mm | 120 à 150 mm | De 150 à 200 mm. |
| Rapport L/D de la vis | De 24 : 1 à 28 : 1 | 25 : 1 à 30 : 1 | 25 : 1 à 30 : 1 |
| Production de plastification, HMWHDPE | 180 à 300 kg/h | 300 à 480 kg/h | 450 à 750 kg/h |
| Force de fermeture | De 30 à 60 t | 55 à 90 t | 85 à 120 t |
| Disposition de la station | Station double ou station unique | Norme pour une seule station. | Une seule station, longue course |
| Capacité de couches | 1 à 6 couches | 1 à 6 couches | 1 à 6 couches |
| Points de programmation des parisons | 100 à 200 objets transportés par minute | 100 à 200 objets transportés par minute | 100 à 200 objets transportés par minute |
| Distribution circulaire de la paroi | Facultatif | Recommandé | Recommandé pour les réservoirs rectangulaires |
| Gamme de pression d'air | 0,6 à 1,0 MPa | 0,6 à 1,0 MPa | 0,6 à 0,9 MPa |
| Durée typique du cycle. | 80 to 160 s | 150 à 280 s | De 250 à 450 s |
| Matériaux adaptés au traitement. | PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU, PETG | PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU, PETG | PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU, PETG |
| Indice de coût relatif de la machine | 100 points, ligne de référence | 150 à 190 points | 220 à 300 points |
La liste des matériaux pouvant être traités est à lire avec attention, car elle est plus large que la plupart des programmes de réservoirs de grande capacité et elle modifie les calculs de dépréciation. Une machine achetée pour fabriquer des bidons chimiques en HMWHDPE de 200 litres peut également produire des conteneurs en polypropylène pour des applications de remplissage à chaud, des pièces techniques en polyamide ou des bouteilles en PVC pour des produits spécialisés, à condition que la température de contrôle de la vis et de la tête convienne à la résine. Les usines qui diversifient ensuite leur mélange de produits tirent davantage d'utile vie de leur actif, et la spécification d'un intervalle de réglage de la température légèrement plus large et d'une géométrie de vis polyvalente au moment de la commande coûte très peu.
Les séries Apollo ABLB et entièrement électriques pour les emballages chimiques de petite taille.
Très peu d’usines chimiques expédient uniquement des contenants de 1000 litres. Une exploitation deconditionnement chimique standard utilise un ensemble de contenants : des contenants à sec pour les clients industriels, des canettes de 20 à 30 litres pour les distributeurs et des flacons de 1 à 5 litres pour le commerce de détail ou les professionnels. La machine utilisée pour fabriquer des contenants de 1000 litres ne convient pas aux flacons de 5 litres, la seconde moitié d’un plan d’équipement réaliste implique donc le recours à une autre plate-forme.
Série ABLB : 200 ml à 20 l.
La série ABLB s'étend de 200 ml à 20 L grâce à huit types de machines et constitue la plateforme d'extrusion et de soufflage standard pour les flacons, bidons et petites foudres de produits chimiques. Dans cette plage, l'extrusion continue avec une tête à plusieurs matrices devient pratique, et la production passe du nombre de pièces par heure au nombre de pièces par minute. Les têtes à plusieurs cavités équipées de deux, quatre ou six matrices permettent à une machine de produire plusieurs contenants par cycle, ce qui modifie radicalement l'équation de productivité par rapport à une machine à accumulateur à cavité unique.
Le modèle ABLB 55 est un exemple spécifique de cette famille, configuré pour des conteneurs de 2 à 3 L, un bande passante qui couvre une grande partie des emballages chimiques de grande consommation, tels que des bouteilles de concentrés, des produits de nettoyage et des additifs spéciaux. La même plateforme supporte des jerrycans de 20 L avec une serrure plus lourde et un tête plus large.
| Paramètre | Configuration pour bouteilles chimiques de 1 l à 5 l de la série ABLB | Configuration pour réservoirs ABLB de 10 ou 20 L | Série entièrement électrique, de 200 ml à 20 L |
|---|---|---|---|
| Gamme de contenants | De 1 à 5 L | 10 à 20 L | De 200 ml à 20 L |
| Type de tête | Extrusion continue, multi-emboutage | Extrusion continue, étrier et kit d'injection élastomerisé. | Extrusion continue, multi-emboutage |
| Cavités typiques par cycle | 2 à 6 | 1 to 2 | 2 à 6 |
| Diamètre de la vis | 60 à 80 mm | 75 à 100 mm | 60 à 90 mm |
| Cycle time | De 14 à 30 s | 35 à 70 s | 12 à 60 secondes |
| Système de propulseur | Hydraulique avec option de pompe à servomoteur. | Hydraulique avec option de pompe à servomoteur. | Entièrement électrique, pas de système hydraulique |
| Profil énergétique. | Moyen | Moyen | Faible |
| Adaptation aux environnements de nettoyage et à un faible degré de contamination | Standard. | Standard. | Haute température, la bande n'utilise pas d'huile hydraulique dans la zone de processus |
| Idéal pour les installations chimiques | Bouteilles pour le commerce de détail et les professionnels | Jerricans et petits emballages non certifiés par l'ONU | Sites très haut pur, proches de l'industrie pharmaceutique et sensibles aux énergies |
Quand la série entièrement électrique est raisonnable
Apollo fabrique également une série entièrement électriquement alimentée de 200 ml à 20 L, entièrement alimentée par des moteurs électriques sans système hydraulique. Pour le conditionnement de produits chimiques, il existe trois situations où cela est important. La première est le coût de l'énergie dans les régions où les tarifs de l'électricité sont élevés, où l'élimination d'une pompe hydraulique fonctionnant en permanence élimine le tirage d'énergie inutilisé entre les cycles. La deuxième est la sensibilité à la contamination : une usine produisant des emballages pour des réactifs de haute pureté ou des produits intermédiaires pharmaceutiques ne souhaite pas avoir d'huile hydraulique dans la zone du moule. La troisième est la précision et la reproductibilité, car les moteurs électriques donnent des profils de mouvement bien plus cohérents cycle après cycle, ce qui réduit la dispersion de poids et permet donc un marge de conception plus serré.
En retour, la technologie entièrement électrique ne permet actuellement pas une extension économique dans la classe des accumulateurs de 100 L à 1000 L, où le pic de puissance exigé par une décharge rapide se présente comme une fonctionnalité caractéristique des accumulateurs hydrauliques. Pour les réservoirs de grandes capacités, un système hydraulique bien conçu, associé à un accumulateur améliorant les performances et doté d'un système de pompage à déplacement variable demeure l'architecture la plus adaptée.
Paramètres du process pour la production de cuves de 100 l à 1000 l.
Les paramètres de procédé pour le moulage par soufflage en cuve de grande taille sont définis par l'interaction de la résistance de la matière fondue, de la masse de la pièce et de la capacité de refroidissement. Les intervalles ci-dessous représentent des points de départ pratiques pour l'HMWHDPE, à affiner pendant la mise en service avec la résine et l'outillage du client.
Profil de température.
La température de fusion au niveau de la matrice doit se situer entre 190 et 215 °C. L'extrême limite inférieure favorise la résistance à la fusion et réduit le ballottement. L'extrême limite supérieure réduit la pression de la tête et améliore le fini de la surface. Pour les parisons très élevés, il est également recommandé de produire à température aussi froide que possible sans provoquer de fracture de la matière moulée, typiquement de 190 à 200 °C au niveau de la matrice, avec un profil du tube descendant à environ 160 °C à l'extrémité d'alimentation. Un défaut de mise en service courant consiste à définir un profil plat et élevé pour assurer la fusion, ce qui rend impossible le contrôle du ballottement.
Les zones du chapeau méritent une attention particulière. Sur un tête d'accumulateur de grande taille, la différence de température entre le corps, la formeuse et le mandrin perturbe l'équilibre des flux et par conséquent la forme du parison. Un contrôle indépendant au moins de quatre à six zones du chapeau est un minimum pratique, et de huit et plus est préférable pour les têtes à plusieurs couches. Le chauffage du mandrin est souvent négligé ; un mandrin froid traîne la surface intérieure du parison et produit une paroi illettrée.
Température du moule. and Cooling
La température du moule pour les conteneurs chimiques en HMWHDPE doit être maintenue entre 15 et 25 °C. Les moules plus froids se refroidissent plus rapidement, mais risquent de créer de la condensation dans les ateliers humides, ce qui produit des marques de surface et peut corroder le moule. La règle pratique consiste à maintenir la surface du moule au-delà du point de rosée dans l'atelier, ce qui peut, dans des climats tropicals, signifier un fonctionnement à 20 à 22 degrés Celsius plutôt qu'à 15 degrés Celsius et accepter un cycle légèrement plus long.
Étant donné que le refroidissement domine le cycle, la conception du refroidissement du moule est l'ingénierie la plus profitable dans tout l'outil. Les canaux conformaux ou percés à une étroite distance, un débit suffisant pour maintenir le liquide de refroidissement en écoulement turbulent et des circuits séparés pour la base, le corps et l'épaule font toute la différence. Le refroidissement interne, dans lequel l'air refroidi ou un système d'échange d'air circule à l'intérieur du conteneur pendant la phase de refroidissement, peut réduire le temps de cycle sur les pièces très grandes de 15 à 30%, car il s'attaque à la surface intérieure que le refroidissement par le moule ne peut atteindre.
Pression, synchronisation et évacuation de l'air
La pression de soufflage varie de 0,6 à 1,0 MPa, les récipients plus grands étant généralement situés à l'extrémité inférieure, puisque la surface projetée amplifie la charge de serrage. La pression est appliquée par étapes : pré-souffle entre 0,02 et 0,06 MPa pour maintenir l'ouverture du parison, puis soufflage complet une fois que le moule est fermé et que le pincement est terminé. L'air de soufflage doit être sec et pur, car l'humidité dans la ligne d'air se condense sur la paroi intérieure en froid et laisse des marque, et le transfert d'huile contamine la surface en contact avec le produit.
L'échappement est un paramètre oublié. Libérer 1 000 litres d'air à 0,8 MPa par une vanne trop petite prend du temps et peut ajouter 10 à 20 secondes au cycle. Les soupapes d'échappement à grand diamètre et un silencieux de taille appropriée sont peu coûteux lors de la commande et difficile à modifier de façon économique.
Table des paramètres de processus
| Paramètre | 100 L de capacité. | Cuve de 200 L. | Cuve de 1500 l. | 1000 L Tank |
|---|---|---|---|---|
| Température de fusion à la formeuse | 195 à 215 °C | 192 à 210 °C | 190 à 205°C | 190 à 200 C° |
| Zone de la soucoupe 1 (alimentation) | 155 à 170 °C | 155 à 170 °C | 155 à 168°C | De 150 à 165 °C. |
| Température du moule | De 15 à 22 °C. | De 15 à 22 °C. | 15 à 25 °C. | 15 à 25 °C. |
| Pression de pré-soufflage | 0,02 à 0,05 MPa | 0,02 à 0,05 MPa | De 0,03 à 0,06 MPa | De 0,03 à 0,06 MPa |
| Pression d'aspiration | 0,7 à 1,0 MPa | 0,7 à 0,9 MPa | 0,6 à 0,9 MPa | 0,6 à 0,8 MPa |
| Temps de décharge de l'accumulateur | De 6 à 10 s | 8 à 13 s | 10 à 18 secondes | De 12 à 25 s. |
| Part de temps de refroidissement du cycle. | 65 à 75%. | 70 à 78 % | De 75 à 82 pour cent | De 78 à 85 % |
| Durée totale du cycle | 80 à 120 s | 110 à 170 s | 200 à 300 s | 300 à 450 s |
| Épaisseur moyenne des murs | 3,0 à 4,5 mm | 3,5 à 5,0 mm | De 4,5 à 6,5 mm. | De 5,5 à 8,0 mm. |
| Variation de la paroi cible. | dans les 10 pour cent | dans les 10 pour cent | Dans les limites de 9 pour cent | dans les 8 pour cent |
| Flaschages en pourcentage du volume | 8 à 14% | 10 à 16 pour cent | De 12 à 18 % | 14 à 20 % |
Lisez la ligne de temps de refroidissement en parallèle de la ligne de l'épaisseur de la paroi et la raison de l'explosion du cycle devient évidente. Le temps de refroidissement varie approximativement avec le carré de l'épaisseur de la paroi, de sorte que passer d'une paroi de 3,5 mm sur un réservoir de 100 litres à une paroi de 7 mm sur un réservoir de 1000 litres multiplie la nécessité de refroidissement par environ quatre, avant d'inclure la plus grande surface et la plus grande masse thermique. C'est également la raison pour laquelle la cible de variation des parois se resserre à mesure que la taille augmente : si l'épaisseur moyenne doit augmenter pour des raisons structurelles, la seule façon d'éviter de payer le double, en matière de résine et de cycle, est de s'assurer que aucune de ces matières ne soit conservée là où elle n'est pas nécessaire.
Les emballages de marchandises dangereuses et les normes qui influencent le design
Si le récipient peut contenir un produit dangereux classé, la certification ne consiste pas à remplir des formulaires à l'issue du projet. Elle est une étape de conception qui entraîne une modification de l’épaisseur des parois, le choix de la résine, la géométrie de la base, le design de la commande et même le programme de modélisation numérique. Construire le outillage avant et passer les tests de certification ensuite est la séquence la moins coûteuse disponible.
Codes de conditionnement de l'ONU qui importent.
Les emballages en plastique rigide pour les marchandises dangereuses sont désignés dans le système des Nations Unies avec des codes qui décrivent la forme et la fermeture. Les deux plus pertinents en ce qui concerne les récipients chimiques à soufflage sont 1H1 pour un bac en plastique rigide avec un couvercle non amovible, et 1H2 pour un bac en plastique rigide avec un couvercle amovible. Un récipient à produit chimique de 200 L soufflé et moulé avec des ouvertures de bouchon moulées est généralement certifié comme 1H1. Les récipients à grande capacité soufflés et moulés entrent dans la famille 31H lorsqu'ils sont utilisés comme IBC composites avec une cage externe, dans laquelle le récipient soufflé et moulé à l'intérieur est responsable de la conception en termes de perméation et de craquage sous tension, tandis que la cage supporte la charge structurelle.
Les groupes d'emballage ajoutent une deuxième dimension. Le groupe I correspond à un danger élevé, le groupe II à un danger moyen et le groupe III à un danger faible, et la gravité des tests exigée s'aligne avec l'ordre des groupes. La hauteur de chute, par exemple, augmente en fonction du groupe d'emballage et de la densité spécifique du contenu. Un conteneur qui a réussi le test pour le groupe III à l'aide d'une chute à 0,8 m peut ne pas réussir le test pour le groupe I à 1,8 m, et le décalage est habituellement compensé par l'épaisseur de la paroi de base et d'épaulement, ce qu'est précisément le contrôle que permet le programme de parison.
Régime d'essai et réponses pénalisées
Les essais de types de design s'étendent généralement aux tests de chute après conditionnement à basse température, au stacking, à l'étanchéité sous pression interne, à la pression hydraulique et, pour de nombreux produits chimiques, à un test de compatibilité de six mois avec le produit réel ou un liquide standard approuvé. Chaque test punit une faille de conception différente :
- Essai à la chute à basse températureEmpêche les angles fins, les radielles aiguës et les joints de rupture mal formés. Le polyéthylène perd sa résistance à l'impact une fois la température chutée, et le conditionnement à moins 18 degrés Celsius expose toute ligne de soudure fragile en bas.
- Essai de empilageCette méthode pénalise la rigidité insuffisante lors du chargement par le haut et la présence d'un mur inégal dans le rabat. Elle pénalise également les efforts de réduction excessive du poids ; un réservoir qui répond aux exigences en matière de résistance aux chutes peut tout de même se plisser sous une pile de trois unités pendant 24 heures.
- Tests d'étanchéité et de pression hydraulique3. concevoir le bouchon de manière à punir la qualité de la formation des filets au niveau du col. La plupart des fuites proviennent de l'interface du bouchon plutôt que de la paroi.
- Compatibilité avec les produits chimiques pendant six mois.La sélection de la matière-primre résine, notamment la résistance aux fissures liées à la faiblesse de la résistance et à une barrière inadaptée, est pénalisée. C'est dans ce contexte que le rapport d'écoulement de gaz à haute vitesse ISOQUICK développé par Sun Chemical répond particulièrement à ses attentes techniques.
Table de référence des normes.
| Norme ou code | Cadre de référence | Qu'il contrôle dans la pratique | Conséquence du design |
|---|---|---|---|
| UN 1H1. | Tambour en plastique rigide, tête non amovible | Résistance aux chutes, aux piles et à l'étanchéité, hydraulique, compatibilité | Épaisseur minimale de la base et de la paroi, conception du bossage |
| UN 1H2. | Tambour rigide fait de matière plastique, tête amovible. | Régime identique plus intégrité de l'anneau de fermeture. | Géométrie de la bordure et qualité du siège de l’étanchéité. |
| Norme ASTM D1693 | Crevasses de stress environnemental dans les plastiques contenant de l'éthylène | Durée de la défaillance F50 dans un environnement surfactant | Sélection de la qualité de la résine, afin d'atteindre une durée de vie supérieure à 1000 heures |
| ASTM D2837. | Résistance hydrostatique à long terme des thermoplastiques | Évaluation du degré de stress extrapolée sur la durée de vie du service | Épaisseur de paroi pour les récipients à pression |
| GB/T | Conteneurs moulés à soufflet en polyéthylène. | Tolérance dimensionnelle, capacité, tassement et performance de scellement. | Limites de tolérance de la capacité et de la qualité des récipients finis. |
| ISO 9001 | Système de gestion de la qualité | Documentation du processus, traçabilité, mesures correctives | Registres de lots, reliant le lot de résine au numéro de série du contenant |
Traçabilité et discipline de production
La certification est accordée à un type de conception, mais la conformité s'applique à tous les récipients fabriqués. Cela signifie que l'usine doit pouvoir démontrer que le récipient expédié mardi dernier a été fabriqué avec la même résine, la même répartition de la paroi et la même fenêtre de procédé que le récipient ayant passé le test du type de conception. En pratique, cela oblige le système de contrôle de l'équipement à enregistrer les paramètres de procédé par cycle, à verrouiller le profil de parison contre tout modification non autorisée et à marquer chaque récipient du code des Nations Unies, de l'identification du fabricant, de l'année de fabrication et d'une référence de lot. Un système de contrôle avec gestion des recettes, des niveaux d'accès pour les utilisateurs et l'exportation de données est donc une exigence de certification déguisée, et non une fonction de commodité.
Opérations de downstream : désinfection, vissage du goulot et vérification des fuites
La machine à soufflage permet de fabriquer un récipient avec bande d'entreposage fixée, un couchio inachevé et aucune vérification de la qualité. Tout ce qui se trouve entre la matrice et le palet est aval. Sur les réservoirs de produits chimiques, le coût de l'équipement aval représente souvent une fraction importante du prix de la machine elle-même. Les erreurs les plus courantes en planification dans le cadre d'une nouvelle chaîne de conditionnement de produits chimiques découlent souvent d'une estimation trop basse de ce coût.
Déboutage
La flasque dans un réservoir de 1 000 L est lourde, chaude et inconfortable. Les contenants de petite taille peuvent être éliminés à l'intérieur de la matrice par la même flasque, mais sur les pièces de grandes dimensions, la nappe de flasque à la base peut peser plusieurs kilos et doit être retirée en tant que opération séparée. Les options vont du rabattage manuel avec un couteau et une monture, en passant par des stations de poinçonnement pneumatiques, jusqu'à la garniture robotiquée mettant en place un mandrin qui retient le réservoir tandis qu'une spindle suit la ligne de rabattage.
Le retrait du flash manuel est caractérisé par un faible coût du matériel et un fort niveau d'égouttement, avec une qualité d'ouverture variable. Le retrait du flash automatisé est, quant à lui, caractérisé par un coût élevé du matériel, un faible niveau d'égouttement et des bords reproductibles. Pour une usine faisant fonctionner deux postes pour les tambours de 200 L, l'automatisation assure un retour d'investissement rapide. Toutefois, pour une usine produisant de petits lots de produits divers, une station de retrait du flash bien conçue et dotée d'un bon coupage est souvent la meilleure réponse économique. Quel que soit le choix fait, le flash écarté doit être acheminé directement vers la meule, tant qu'il est encore chaud et propre, car le flash qui reste sur le sol absorbe des particules de saleté qui apparaîtront sous forme de taches dans le prochain lot.
Formage du filet du col et du bouchon.
Les filetages produits par injection sont façonnés par le moule, mais sur de grandes briques chimiques, l'ouverture du bouchon requiert généralement un traitement post-moulinnement pour obtenir la précision dimensionnelle dont a besoin une fermeture dotée d'une garniture. Une séquence typique est la suivante : fabriquer un couvercle fermé avec un bossage, puis tailler l'ouverture et façonner le filetage sur une station dédiée, puis niveler la surface d'étanchéité. La concentricité et le banalité de la surface d'étanchéité sont les deux dimensions qui déterminent si le récipient passe le test d'étanchéité.
La spécification des filets devrait être convenue avant le début de la conception du moule, étant donné que la géométrie du filet, son épaisseur de paroi et le programme de parison local dépendent de ce paramètre. La décision à prendre cache à l'intérieur un enjeu relatif aux matériaux : la zone du filet est épaisse, refroidit lentement et peut développer des cavités internes ou s'écraser si la distribution de la paroi y déposent trop de matière. Machiner le filet dans une cavité produit un chemin de fuite qu'aucun joint ne pourra hermétiser.
Essai de fuite
Chaque contenant destiné à des produits dangereux doit être testé à la recherche de fuites, et pour le service chimique en général, un plan de test à cent pour cent est la norme plutôt que la prise d'échantillons. La méthode standard est la décomposition de la pression : le contenant est scellé, pressurisé à l'aide d'air jusqu'à une pression définie, laissé stabiliser puis la pression est surveillée pendant une période « dwell ». Une chute au-dessous du seuil indique une fuite.
Deux aspects pratiques dominent la conception des tests d'étanchéité dans les vases volumineux. Primo, le volume est important, le remplissage et le dationnement prennent du temps ; un récipient de 1000 litres peut nécessiter 20 à 40 secondes pour un test fiable, ce qui signifie que la station de test doit être organisée en parallèle plutôt que en série avec le cycle de moulage si le débit est important. Deuxièmement, les effets de la température sont importants. Un récipient qui vient de quitter le moule est encore chaud et continue de refroidir pendant le test, et le gaz de refroidissement se contracte, ce qui s'interprète comme une chute de pression et produit des rebuts fausses. S'il est question de mettre la production en marche, il faut soit permettre à ce récipient d'atteindre l'équilibre, soit utiliser un test différentiel à l'encontre d'un volume de référence exposé aux mêmes conditions thermiques.
Manutention, convoyage et palettisation
Un réservoir de 1000 L est un objet massif, léger mais inconvenant. Les convoyeurs doivent être larges, les garde-corps doivent être hauts, et les dispositifs de départ doivent pouvoir pincer le réservoir sans déformer la paroi, encore chaude. La retombée post-réaction vis-à-vis du moule se poursuit pendant plusieurs heures, de sorte que les cuves ne doivent pas être empilées ou serrées pendant le transport à chaud : un tampon de refroidissement d'une durée de 30 à 60 minutes avant le palettage empêche le déformage et l'ovalisation des réservoirs. Les usines qui ne respectent pas ce tampon de refroidissement s'aperçoivent du problème plusieurs semaines plus tard, lorsque des clients constatent que les réservoirs ne pourraient plus être montés sur leurs supports.
Guide de sélection : Réponse aux exigences de la machine recommandée.
Le tableau ci-dessous condense toute la logique de sélection en une correspondance directe entre les exigences de production et la configuration de la machine Apollo. Il suppose l'utilisation de contenants chimiques en HMWHDPE, un façonnage à une cavité au-dessus de 250 l et une usine fonctionnant en deux équipes. Les valeurs de sortie sont indicatives et dépendent du nombre des moules, de la capacité de refroidissement et de la géométrie du produit.
| Exigence de production | Exemple de produit | Configuration recommandée Apollo. | Tête et couches. | Production indicative par poste de travail. |
|---|---|---|---|---|
| Flacons chimiques de vente au détail et professionnels, de grande capacité | Bouteilles de concentré de 1 l à 5 l | Série ABLB, configuration à plusieurs cavités | Enceinte continue, 1 à 3 couches. | 4 000 à 9 000 pièces |
| Emballages de produits chimiques de petite taille, sensibles à la contamination | Flacon de réactif de 200 ml à 5 litres | Série entièrement électrique | Enceinte continue, 1 à 3 couches. | 4 000 à 10 000 pièces |
| Distribution de bacs de distribution conformes à l'ONU. | Bidons de 10 à 20 L. | Série ABLB, configuration avec serrure lourde. | Chef à accumulation continu ou de petite capacité | De 600 à 1 200 pièces |
| Réservoirs chimiques au volume moyen, pour produits aqueux | Tambours de 100 à 200 litres. | ABLD, configuration de 100L à 200L | Accumulateur de 8 à 15 kg, de 1 à 3 couches | De 240 à 420 pièces |
| Tonneaux de solvants certifiés par l'ONU | 200 bidons de 1H1 de 100 L pour les produits agrochimiques | Configuration ABLD, de 100 à 200 litres, avec option de barrière. | Réservoir d'accumulateur de 12 à 15 kg, 6 couches avec EVOH | 200 à 340 pièces. |
| Réservoirs de process à grande capacité, pour service chimique mixte | Cuve de stockage de 250 L à 500 L. | ABLD, configuration de 250 à 500 L | Accumulateurs de 20 à 30 kg, 1 à 3 couches. | 100 à 190 pièces |
| Tanks de stockage de produits chimiques dans de grandes quantités, de classe la plus élevée pour le volume | Cuves de 600 à 1000 litres et récipients IBC intérieurs | Configuration ABLD, 600L à 1000L | Accumulateurs de 35 à 60 kg, de 1 à 3 couches | 60 à 110 pièces. |
| Réservoirs rectangulaires avec poignées intégrées | Cuves rectangulaires de 300 à 1000 l. | Configuration ABLD avec distribution du mur radial | Cuve de la taille de l’accumulateur, incorporation des RWDS nécessaire. | De 60 à 170 pièces |
| Portfoglio mixte, une machine pour plusieurs tailles. | 120 L, 200 L et 250 L sur une plate-forme commune | ABLD, configuration de 250 à 500 L avec changement rapide de moule | Accumulateur de 20 à 25 kg avec profils programmables | Varie selon le mélange de produits |
Deux remarques sur l'utilisation de ce tableau. Premièrement, lorsqu'une usine s'attend à évoluer dans un conteneur plus grand dans les trois années suivant, l'achat de la tête d'accumulateur plus grosse maintenant et son fonctionnement à portion d'injection est presque toujours moins cher que le remplacement de la tête ultérieurement, à condition que le temps de séjour au poids d'injection plus petit soit vérifié. Deuxièmement, lorsque l'usine exécute de nombreuses tailles, le temps de changement de modèle devient un facteur de productivité dominant plutôt que le temps de cycle. Un système de changement de modèle rapide, des dimensions standardisées de la base du moule et un processus de préchauffage du moule peuvent transformer un changement de six heures en une mise en service de 90 minutes, ce qui sur une ligne mixte portefeuille vaut plus que toute optimisation du cycle.
Dépistage des défauts pour le moulage par soufflage de cuves de grande taille
Le moulage par soufflage de grands réservoirs présente son propre vocabulaire de problématiques. La plupart des problèmes ont leur source dans l'une des quatre causes fondamentales suivantes : le relâchement, une distribution inégale des parois, un pincement insuffisant ou des problèmes thermiques dans la tête du moule. Le tableau ci-dessous regroupe les dysfonctionnements les plus fréquents en proposant une séquence de diagnostic permettant de les résoudre le plus rapidement possible.
| Défaut | Apparence typique | Causes les plus probables | Séquence de diagnostic et mesures correctives |
|---|---|---|---|
| Chute du parison et avant-bouchage. | Corps supérieur mince, base épaisse, longueur instable | Température de fusion trop élevée, MFR de la résine trop élevé, vidage trop lent. | Réduire la température du tirant de 5 à 10 °C, raccourcir le temps d'évacuation, vérifier que la MFR de la résine 21,6 se situe entre 0,3 et 0,9, ajouter du matériau aux points d'ombrage supérieurs |
| Angles fins sur les réservoirs rectangulaires | Mur inférieur au minimum aux coins verticaux, échec du test de chute | Pas de correction radiale, le rapport d'élévation est trop élevé aux angles | Activer ou installer la distribution radial de la paroi, augmenter la pré-pression, envisager une matriole de plus grande taille avec un rapport d'élévation plus bas. |
| Soudure de finition faible à la base. | Division le long de la jointure de base lors du test à lambeaux à froid | Surface de pincement trop large ou trop étroite, fusion trop froide lors de la pincement, force de serrage insuffisante | Vérifiez la géométrie du fond d'empreinte et l'angle de relief, augmentez la température locale de fusion, vérifiez la force de serrage et le parallélisme du plateau, augmentez le temps de maintien du serrage. |
| Points noirs et gels. | Particules noires dans le mur, visibles sur les réservoirs de couleur claire | Refoulement dégradé dans les zones mortes de la tête, recyclage contaminé, pointe de vis usée. | Purge et inspection du trajet de la tête, vérification de la fonction FIFO, nettoyage de la machine d'affûtage et récupération des copeaux, réexamen du temps de séjour dans la tête par rapport au rendement |
| Surface à peau de requin ou rugueuse | Surface externe matte à nervures | Vitesse d'évaporation trop élevée, température du matrïceur trop faible, longueur du matrïceur trop courte | Ralentir légèrement la vitesse de décharge, augmenter la température de la matriole de 5 à 8 °C, revoir la longueur du fond de matriole et l'état de polissage. |
| Ovalisation du récipient après l'éjection. | Réservoir de forme irrégulière, ne pouvant être monté sur une cage ou une palette | Temps de refroidissement insuffisant, empilage en état chaud, paroi inégale | Étendre le refroidissement ou ajouter un échange d'air interne, introduire un tampon de refroidissement de 30 à 60 minutes avant le palettage, corriger la distribution murale |
| Déperdition à l'embout ou au bouchon. | Échec du test de diminution de la pression au niveau du cou | Face d'étanchéité non plane, espace dans le renfoncement, usinage du filet hors axe. | Section boss pour vérifier la présence de creux, ajuster l'épaisseur locale du corps de parison, vérifier la concentricité de l'outil d'usinage, orienter la surface d'étanchéité |
| Discontinuité de la couche barrière | Echec du test de perméabilité malgré la couche d'EVOH | Bris de couche lors du déchargement, démarche de viscosité, déséquilibre de la température du tête | Sections au microtome à plusieurs positions, rééquilibre des sorties de l'extrudeur de la couche, réglage de la température de la zone de tête, réexamen de la géométrie de pincement |
| Dérive de poids au cours du processus de transformation. | Poids de pièce en augmentation ou baisse de plus de 2 %. | Glissement de la température à l'orifice d'alimentation, changement de lot de résine, changement de température de l'huile hydraulique | Stabiliser le refroidissement de la gorge d'alimentation, activer le circuit fermé du poids de la toupie, contrôler la température de l'huile hydraulique, registrar les changements de lots de résine conformément aux enregistrements de poids. |
| Cracking par stress en service. | Fentes apparentes après des semaines ou des mois de contact chimique | ESCR en résine trop faible, stress résiduel lié au surrafraichissement, section mince sous charge. | Validation des performances par la norme ASTM D1693 au-delà de 1 000 heures, réduction de la fraction de reconditionné dans les couches de contact, augmentation de la température du moule, épaississement des rayons fortement sollicités |
Une approche structurée l'emporte sur l'intuition pour cette classe de machines. Puisque le cycle est long, chaque expérience coûte plusieurs minutes et un balayage complet des paramètres peut consommer une journée complète. Modifiez donc une variable à la fois, enregistrez le poids de la pièce et une carte de l厶épaisseur des parois pour chaque essai, et étiquetez les pièces d'essai. Les usines qui conservent une bibliothèque physique de pièces coupées dès la mise en service résolvent de futurs problèmes bien plus rapidement que celles qui se fient à leur mémoire.
Structure des coûts, consommation d'énergie et coût total de possession.
Les décisions de sélection de l'équipement dans cette catégorie ne sont rarement prises sur la seule base du coût de la machine, car la machine représente une minorité des dépenses totales sur la durée de vie. La résine domine, puis l'énergie, tandis que le travail, l'entretien et le taux d'échec se touchent chacun les uns après les autres. Le tableau ci-dessous utilise une approche indexée afin que la logique reste valide dans toutes les régions et pour toutes les périodes d'achats.
Où l'argent va réellement
Sur une période de 10 ans de fonctionnement sur une ligne cylindrique de 200 l, la part approximative des coûts cumulés se répartit comme suit : la résine représente principalement la majeure partie du coût total, l'énergie en une part modérée mais importante, le travail dans une part variable selon le niveau d'automatisation, l'amortissement de la machine pour une part relativement faible, et la maintenance et l'outillage pour le reste. L'implication immédiate est que l'option d'une machine plus coûteuse de 10 % et qui réduit le poids de la pièce de 5 % se rembourse plusieurs fois, alors qu'une option de machine qui fait des économies sur le prix d'achat au détriment du contrôle de l'étage diminue la valeur dès le premier mois.
C'est pourquoi la distribution radiale des parois, la programmation de teintes à points élevés et le contrôle des poids en boucle fermée ne sont pas des options luxueuses sur les lignes de réservoirs de grande capacité. Ils ont un impact direct sur la ligne de coûts la plus élevée. Une réduction de 5 % du poids sur un réservoir de 45 kg correspond à 2,25 kg par conteneur, et sur une ligne produisant 25 000 réservoirs par an, cela constitue plus de 56 tonnes de résine par an.
Structure de la consommation d'énergie
L'utilisation d'énergie dans une ligne de moulage sous pression à accumulateur se divise en quatre blocs : entraînement de l'extrudeur, chauffage du baril et de la tête, système hydraulique et installations telles que l'usine d'eau refroidie et l'air comprimé. Sur une ligne à grand réservoir, le système hydraulique et l'usine d'eau refroidie contribuent souvent plus que ne le pensent la plupart des acheteurs, car le cycle est long et la charge de refroidissement élevée.
- Extruder drive:Le principal consommateur d’énergie pendant la gomme. Un baril d’alimentation en dents et une vis à barrière adaptée réduit la consommation d’énergie spécifique pour un rendement donné.
- Chauffage :Chauffage en céramique ou forgé avec une bonne isolation. Les housses d'isolation sur le corps et la tête sont peu coûteuses et coupent notablement la consommation d'énergie du chauffage, tout en améliorant la stabilité de la température dans les ateliers à ventilation.
- Système hydraulique :l'occasion la plus importante. Une pompe à déplacement fixe qui fonctionne en continu consomme de l'énergie pendant la longue phase de refroidissement ; une pompe à déplacement variable ou une pompe pilotée par servo évacue lorsqu'aucun mouvement n'est nécessaire.
- Eau refroidie :Dimensionné pour le rejet de chaleur maximal. Le refroidissement libre dans les climats frais et la sélection correcte de la température de l'eau chargée évitent le surdimensionnement.
- Air comprimé :Le gonflage à l'air à une pression comprise entre 0,6 et 1,0 MPa pour les grands volumes représente une véritable dépense. Les systèmes de récupération de l'air qui capturent les rejets de la phase de gonflage peuvent restituer une partie de cette énergie sur les lignes à grand volume.
Comparaison des coûts indexés
| Choix de la configuration | Indice de coût de l'équipement (niveau de base = 100 points) | Effet sur la consommation de résine. | Effet sur l’énergie | Priorité de rentabilité. |
|---|---|---|---|---|
| Machine de base, commande des données de parison 64 points, pas de correction radiale | 100 points. | Référence | Référence | Base. |
| Mise à niveau vers un contrôle par points de 100 à 200 | 104 à 110 points | 3 à 6 % de baisse | Légèrement inférieur par un refroidissement plus court | Très élevée |
| Distribution des parois radiales | 112 à 125 points | 5 à 12 pour cent de baisse pour les réservoirs à forme régulière. | Obtention de mur de moins grande épaisseur. | Very high for rectangular tanks |
| Pompe hydraulique à déplacement variable ou servo. | 106 à 115 points | Aucune | Significativement moins élevé pendant la phase de refroidissement | Élevé lorsque les tarifs de l'électricité sont élevés |
| Rafraichissement de l’air interne | De 108 à 118 points | Aucun non directement | Utilisation plus élevée de l'air, consommation d'énergie plus faible par pièce grâce à un cycle plus court | Augmentation de la prestation lorsque le rendement est restreint par la capacité. |
| Capot à trois couches avec cœur en remâché. | 125 à 145 points | Demande en résine crue 30 à 50 pour cent plus faible. | Un peu plus élevée, en plus d'extrudeurs. | Employée dans le conditionnement de conteneurs chimiques non alimentaires |
| Tête à six couches avec barrière en EVOH | De 190 à 240 points. | Pareil, plus le coût des résines barrières | Plus élevé | Obligatoire, non optionnel, pour le service par solvants. |
| Station automatisée de désembouteillage et de test d'étanchéité | 130 à 175 points | Écart légèrement réduit par le nombre de rejets | Augmentation marginale | Des coûts beaucoup plus élevés en régions à forte intensité de main-d'œuvre. |
| Système de changement rapide des moudres | De 105 à 118 points. | Réduction de la quantité de déchets lors des changements de produit | Emissions plus faibles par pièce grâce à une meilleure utilisation | Très élevé pour les portefeuilles mixtes |
Le taux d'exclusion mérite une dernière mention dans cette section. Sur un réservoir de 1 000 litres, un seul récipient rejeté correspond à 50 kg de résine, 6 à 8 minutes de temps de machine et à l'énergie déjà investie pour le faire fondre et le refroidir. Un taux d'exclusion de 5 % contre 2 % correspond à des centaines de tonnes de résine sur toute la durée de la ligne. Chaque investissement qui améliore la stabilité du processus, du contrôle du poids en boucle fermée à un circuit de refroidissement bien instrumenté, devrait être évalué en fonction de ce nombre, et non seulement en fonction du prix d'achat.
Industries d'application et produits finaux
Les machines Apollo ont une spécialisation dans huit domaines d'application ; l'extrusion avec soufflage par compression thermique de grande capacité touche la plupart d'entre eux. Comprendre à quel secteur d'utilisation appartiennent les produits finis permet d'identifier une machine adaptée non seulement au premier produit, mais aussi aux autres produits qui en suivront.
Industrie chimique
Ce est le marché de base pour la classe de 100 L à 1000 L Les produits finis comprennent des fûts certifiés UN pour les acides, les alkalis et les produits à base de solvants ; des récipients internes pour containers de grande capacité destinés à la distribution de produits chimiques en vrac ; des fûts de concentrés d'insecticides et d'autres produits agrochimiques munis d'une construction à barrière et des bassins de produits de nettoyage industriels équipés de poignées moulées et de systèmes de rangement. Les exigences clés sont la compatibilité avec les produits chimiques, la certification pour les produits dangereux et la résistance aux fentes causées par des contraintes à long terme.
Matériaux de Constructions
Les produits de construction respectent les exigences de l'industrie chimique, mais avec une logistique différente. Les produits finaux incluent les réservoirs d'admixture pour les additifs de béton, les contenants en vrac pour les produits adhérents et hydrophobes, les fûts à enduits imperméabilisants et les réservoirs pour le stockage d'eau sur site. Le stockage à l'extérieur est courant, ce qui permet d'appliquer la stabilisation UV et la pigmentation au noir de carbone dans la couche extérieure, et non d'en faire une spécification optionnelle.
Alimentation et boissons
Pour des volumes importants, les applications alimentaires et des boissons incluent des récipients de produits alimentaires tels que des huiles, des récipients servant à la fabrication de sirops et de concentrés pour les usines de boissons, ainsi que des réservoirs de stockage d'eau pour les installations de traitement. La principale exigence consiste à ce que toutes les surfaces en contact avec le produit soient conformes aux normes d'emballages en contact avec les aliments, ce qui permet l'élimination des résidus fibreux de la couche interne et impose une traçabilité documentée des matériaux. Une structure à trois couches, avec une couche interne et une couche externe à base de matière première et un noyau contenant les résidus fibreux, constitue généralement le compromis optimal en termes de coût et de conformité.
Produits Chimiques Domestiques Products
Les fabricants de produits de nettoyage et de nettoyage pour la maison achètent dans tout le spectre des tailles : cuves de stockage pour le transfert interne et bidons et bouteilles plus petits pour la distribution. Les surfactants sont des agents de craquage par stress agressifs. C’est pourquoi ce segment impose des exigences en matière d’ESCR plus fortes que ne le pensent la plupart des acheteurs. Un conteneur qui fonctionne parfaitement à l’aide d’un acide inorganique peut s’effondrer en quelques mois au contact d’un mélange de surfactant concentré.
Médical et pharmaceutique
Les récipients de grande taille dans ce segment sont utilisés pour les intermédiaires en vrac, le stockage d'eau purifiée et la collecte des déchets. Les exigences s'orientent vers la pureté, les faibles teneurs en extraitables et la documentation, plutôt que vers la résistance à la matière brute. C'est là que la plateforme entièrement électrique devient attractive aux petites tailles, car l'élimination de l'huile hydraulique de la zone de traitement simplifie le contrôle de la contamination.
Production automobile et transport.
Les pièces techniques moulées par soufflage destinées aux véhicules et aux équipements de transport comprennent des réservoirs de liquide, des tubes d’aération et des cuves pour les systèmes auxiliaires. Ces pièces exigent souvent des résines d’ingénierie et non du polyéthylène, et la capacité de la plate-forme ABLD à traiter de la polyamide, du polycarbonate, de l’ABS et du polyuréthane thermoplastique ouvre ce segment à une usine qui a d’abord été spécialisée dans l’emballage chimique.
Cultures, activités sportives et industries générales
Les grandes pièces soufflées, autres que les emballages, comprennent les boîtiers d'équipements, les flotteurs, les conteneurs pour la logistique et les éléments structuraux moulés. Ces produits utilisent généralement la même classe de machines avec de différents outils et représentent une capacité utile pour une installation dont la demande en emballage pour les produits chimiques est saisonnière, ce qui est courant dans le secteur des produits agrochimiques.
Service, installation et support à long terme
Une ligne de soufflage de 1 000 litres est une entreprise à long terme, et le modèle de soutien qui en découle détermine si l'installation atteindra le rendement prévu en six semaines ou en six mois. Apollo propose un ensemble de services définis en tant que usine Wanplas, construit autour des promesses de marque commune.
Avant expédition
Les machines sont inspectées et testées à l'usine Apollo avant leur expédition. Pour les projets de réservoirs chimiques, la pratique recommandée est un essai avec le résine du client et, lorsque le moule est inclus dans le champ d'application, avec le moule du client. Cela permet de détecter des problèmes spécifiques à la résine, par exemple des comportements inhabituels du fond ou une pression excessive de la tête, tant que la machine se trouve encore à l'usine, avec à portée de main des ingénieurs et des composants de rechange. Apollo tient une politique d'usine ouverte, afin que les clients puissent assister personnellement au test d'acceptation et inspecter le processus de fabrication avant la construction de leur machine.
Personnalisation
La personnalisation de la machine inclut les moules et la tension en tant que normes, et s'étend à la capacité de l'accumulateur, à la géométrie de la vis pour un degré de résine précis, au nombre de couches, à la répartition sur les parois radiales, à la résolution du programme de pièces de sablage et à l'intégration en aval. Dans le cas du conditionnement chimique, les demandes de personnalisation qui influencent le plus le résultat sont la dimension de la tête pour le poids exact de la bougie, la conception du circuit de refroidissement du moule et la dimension des circuits d'injection et d'évacuation pour le volume du récipient. Ces décisions doivent être prises au moment de la commande et sont difficiles à modifier par la suite, il est donc important de fournir le dessin du récipient, la fiche technique de la résine cible et les données de sortie requises tôt dans la discussion.
Installation et mise en service
Apollo engineers travel to site for installation. On a large tank line the commissioning sequence typically runs: mechanical installation and utility connection, dry cycling and safety verification, first melt and head purge, parison profile development, first article production, wall thickness mapping and profile refinement, then output verification against the contracted cycle time. Budget realistic time for parison profile development in particular, since this is the step that determines part weight and therefore the economics of the entire line.
Support continu.
- Politique de pièces de rechange:USD 500 de pièces gratuites par an, ce qui fait partie de l'engagement de marque Wanplas dans toutes les usines, ainsi que le remplacement gratuit des pièces endommagées pendant la période de garantie.
- Suivi de l’utilisation :Apollo enregistre l'état d'utilisation des machines et effectue des visites chez les clients, ce qui permet de prévoir l'usure des éléments plutôt que de la découvrir en cas de panne.
- Formation des exploitants et de l'entretien :Une formation portant sur la programmation de la préparation, la détection des défauts, le démontage et le nettoyage de la tête, la maintenance hydraulique et les mesures de sécurité. Dans le cas des machines à accumulateurs, la technique de nettoyage de la tête est l’élément de la formation qui offre le meilleur retour, car une tête mal remontée peut entraîner des problèmes de qualité intermittents pendant des semaines.
- Garantie de transport et garantie de la capacité de production :deux des promesses de la marque Wanplas, ainsi qu'un engagement en matière de normes de qualité comprenant un remboursement et une indemnisation de dix pour cent si la qualité contractée n'est pas respectée.
Planification de l'installation complète
Une usine de conditionnement chimique est plus que des machines de soufflage. La manutention des matériaux, le séchage lorsque nécessaire, le broyage et la réintroduction du matériau broyé, l'eau froide, l'air comprimé, le désignage, les tests de fuite, l'impression ou l'étiquetage et le palettisation doivent tous être planifiés conjointement. Wanplas, comme marque principale, fournit des équipements de traitement des plastiques logiques tant en amont que en aval, afin que l'usine de conditionnement chimique puisse être spécifiée comme un projet intégré plutôt que comme un assemblage de pièces non liées. Lorsque la portée du projet comprend la disposition de l'usine, l'évaluation des installations techniques et la planification des effectifs, la demander à ce stade préliminaire permet d'obtenir un résultat beaucoup plus satisfaisant que de l'ajouter après la commande des machines.
Questions fréquemment posées
Quelle capacité d'accumulateur ai-je besoin pour un réservoir chimique de 1000 L ?
Une citerne de 1 000 L moulée en HMWHDPE pèse généralement entre 45 et 55 kg une fois finie, et la résistance à la lame ajoute encore 14 à 20 %. Donc les besoins en moule varient approximativement entre 52 et 66 kg. Spécifiez une tête d’amortisseur dans la plage de 45 à 60 kg, en gardant une marge de tête au-dessus de votre moule réel, et vérifiez que la tête peut vider ce moule en moins de 12 à 25 secondes. Le temps de vidange est tout aussi important que la capacité, car une tête qui vide trop lentement laissera le parison s’effondrer, quelle que soit sa taille.
Pourquoi utiliser le HMWHDPE plutôt que l'HDPE standard pour les réservoirs chimiques de grandes dimensions ?
Deux raisons : la résistance de fusion et la résistance aux fissures par stress. Le HMWHDPE dont la MFR est comprise entre 0,3 et 0,9 g/10 min, mesurée à 190 degrés Celsius sous une charge de 21,6 kg, présente la résistance de fusion nécessaire pour maintenir un profil de deux mètres sans queues, ce que l'HDPE standard de moulage par fusée ne parvient pas à faire à cette échelle. Il atteint également une résistance aux fissures induites par le stress dans un environnement pendant plus de 1000 heures dans les tests ASTM D1693 F50, ce qui marque la différence entre un tambour qui résiste à deux années de contact avec des agents tensio-actifs et un tambour qui craque au bout de trois mois.
Une seule machine peut-elle produire à la fois des bidons de 200 l et des cuves de 1 000 l ?
Techniquement oui si la machine est spécifiée pour sa partie la plus grande, mais cela n'est généralement pas efficace. Une machine construite avec une tête de 60 kg, une vis de 200 mm et une pince à déplacement long produira des fûts de 200 L, mais fonctionnera à seulement une partie de sa capacité avec des temps de séjour de la tête élevés et un cycle contrôlé par la machine et non par le produit. La meilleure réponse pour une usine disposant d'un portefeuille large consiste généralement à avoir deux machines, l'une dans la configuration de 100 à 200 L et l'autre dans la configuration de 600 à 1000 L, ou une seule machine pouvant couvrir les intervalles de 250 à 500 L si cela constitue véritablement le centre commercial du domaine.
Ai-je besoin d'une machine à plusieurs couches pour les contenants chimiques ?
Cela dépend entièrement de ce qui est à l'intérieur. Pour les produits chimiques aqueux, les acides inorganiques, les alcalis et la plupart des concentrés de détergents, une paroi d'HMWHDPE monocouche d'épaisseur adéquate est suffisante. Pour les solvants aromatiques ou chlorés, les produits liés aux carburants et les concentrés agrochimiques dissous dans le xylène, la diffusion à travers du polyéthylène ordinaire est importante et il faut soit une couche barrière en EVOH dans une structure à cinq ou six couches, soit la fluoruration post-moulage. Au départ, une tête à trois couches avec un noyau de rechargement mérite d'être envisagée uniquement comme mesure de coût, même si une barrière n'est pas nécessaire, car la surchauffe dans les réservoirs de grande taille représente 14 à 20 % des litres produits.
Combien la répartition radiale de la paroi peut-elle réellement économiser ?
Sur les réservoirs rectangles et les containers équipés de poignées intégrées, la distribution de la paroi radiale permet généralement une réduction de la masse du composant de 5 à 12 %, pour une épaisseur de paroi minimale équivalente. Sur un tambour cylindrique simple, cet avantage est plus faible, généralement de 2 à 4 %, car le rapport de gonflage est plus uniforme autour de la circonférence. L'option est accompagnée d'une prime de 12 à 25 points sur une base de 100, donc le calcul du retour sur investissement dépend grandement de la géométrie du composant et du volume annuel.
Quel temps de cycle dois-je attendre pour un réservoir de 500 L ?
Prévoyez 200 à 300 secondes pour un muret moyen de 4,5 à 6,5 mm, dont 75 à 82 % de refroidissement. Les principales variables qui influent sur ce chiffre sont l'épaisseur des parois, la conception du canal de refroidissement du moule, la température de l'eau refroidie et la présence ou non d'un système de refroidissement par échange d'air interne. Le refroidissement interne peut réduire le cycle total de 15 à 30 % pour les pièces de grande taille, car il atteint la surface intérieure que le refroidissement du moule ne peut pas atteindre. Augmenter la production de l'extrudeur au-delà de ce que le refroidissement peut absorber n'accélère pas du tout le cycle.
Que demande la certification ONU au niveau de l'équipement, et non seulement du conteneur ?
La certification est accordée à un type de conception, mais la conformité doit être attestée pour chaque récipient produit, donc l'équipement doit permettre de reproduire et de vérifier le processus. En pratique, cela implique un enregistrement par cycle des paramètres clés du processus, la validation des profils de parison contre toute modification non autorisée, des niveaux d'accès des utilisateurs au système de contrôle ainsi que la possibilité d'exporter les données de production pour les enregistrements de série reliant le lot de résine au groupe de récipients. La capacité de marquage pour le code UN, l'identification du constructeur et l'année de fabrication doit également être planifiée, que ce soit réalisé de manière intégrée ou appliqué en aval.
Combien de temps prend la mise en service d'une ligne de réservoirs à grande capacité ?
L'installation mécanique et la connexion utilitaires sont généralement les phases les plus rapides. La phase qui influe sur le calendrier est le développement du profil de comparaison, car chaque itération nécessite la mise en moule d'une pièce, son découpage, l'identification de l'épaisseur des parois et l'ajustement du profil, et dans un cycle de 400 secondes, cette boucle est lente. En arrivant avec une qualité de résine validée, un moule terminé et des cibles d'épaisseur des parois bien définies, le processus est considérablement raccourci, tout comme un essai avec la résine et le moule du client à l'usine Apollo avant l'expédition.
Un machine entièrement électrique est-elle disponible pour les cuves de 1 000 l ?
Non dans cette catégorie de volume. La série entièrement électromécanique d'Apollo va de 200 ml à 20 L, où les actionneurs électriques assurent une très grande reproductibilité et une faible consommation d'énergie. Pour des volumes de 100 L et plus, la puissance maximale nécessaire pour une décharge rapide du guidage d'accumulateur est exactement le rendement que les accumulateurs hydrauliques chargés à l'azote gèrent efficacement, de sorte qu'un système hydraulique bien construit avec un pompage de volume variable est la bonne architecture. Les économies d'énergie à cette taille proviennent du contrôle de la pompe, de l'isolant, au rendement de la centrale frigorifique et du récupération de l'air plutôt qu'à l'élimination de l'hydraulique.
Quelle est l'erreur de planification la plus courante commise par les acheteurs dans cette catégorie de lignes ?
Sous-estimer les flux ultérieurs. Les acheteurs se focalisent sur la machine de moulage et découvrent avec une faible anticipation que le décapage, le façonnage du col, les tests de fuite, l'espace tampon de refroidissement et le palettage d'un conteneur de deux mètres de hauteur nécessitent surface, capital et main-d'œuvre. La seconde erreur la plus courante est de spécifier la machine autour d'une résine polyvalente et de passer ensuite à du grade de poudre convenable à faible MFR, à ce moment-là l'extrudeur est sous-alimenté et la pression dans la tête dépasse les spécifications. Corrigez à la fois en définissant le conteneur, la résine et l'ensemble du flux de production avant de geler les spécifications de la machine.
Conclusion.
La sélection de l'installation chimique EBM comporte un nombre limité de décisions qui doivent être prises dans l'ordre approprié. Définissez d'abord le récipient et son contenu, car la chimie détermine la résine et la résine détermine le comportement de la matière fondue. Calculez la tête de l'amortisseur à partir du poids de la pièce plus le repousse, et vérifiez le temps de vidage de la même manière que la capacité. Faites correspondre le diamètre de l'écrou et le débit de plasticisation à la masse du matériau divisée par le temps de cycle avec une marge, tout en rappelant que c'est le refroidissement, et non la plasticisation, qui détermine le cycle pour des pièces de plus de 250 L. Spécifiez le contrôle de l厚度 des parois avec sérieux, avec 100 à 200 points de programmation et une correction radiale quand la géométrie le justifie, car la résine est le coût dominant sur la durée de vie et le contrôle des parois est le levier qui y agit. Ensuite, planifiez les opérations en aval et les exigences de certification dans le cadre du même projet plutôt qu'en tant que dernière considération.
Pour la gamme allant de 100 l à 1000 l, la série Apollo ABLD fournit l'architecture de tête d'accumulateur, le serrage à course longue, la capacité multiples couches et la résolution de commande de la parison que cette catégorie de contenants requiert, avec des configurations allant de 8 à 15 kg pour les récipients de 100 à 200 l à 35 à 60 kg pour les cuves de 600 à 1000 l. Pour l'emballage plus petit qui accompagne presque toujours un programme de contenants volumineux, la série ABLB couvre la gamme de 200 ml à 20 l, avec huit types de machines, et la série entièrement électrique s'adresse aux sites où les coûts énergétiques ou le contrôle de la contamination influencent la décision. Derrière toutes ces architectures, on trouve plus de 20 ans d'expérience en moulage sous pression et extrusion, une usine de 8 000 mètres carrés, plus de 4 000 machines en service dans plus de 90 pays, ainsi que les engagements de service de la marque Wanplas, notamment des pièces gratuites de 500 USD par an, des garanties de transport et de capacité, et une politique d'usine ouverte.
Si vous spécifiez une ligne pour des récipients à usage chimique, l’étape suivante la plus productive consiste à partager les détails qui influencent réellement la configuration : le volume du contenant et le dessin, le poids du composant cible, la substance à contenir, la qualité de la résine et sa fiche technique, la production annuelle exigée, les objectifs de certification et les tailles que vous attendez d’ajouter dans les prochaines années. Grâce à ces informations, l’équipe d’ingénierie d’Apollo peut proposer une capacité d’accumulateur spécifique, des spécifications pour la vis, la tuba, l’unité de fixation, la structure de couches et le paquet de contrôle des parois, réaliser un test pilote avec votre résine et votre moule, puis vous inviter à assister à l’essai de réception à l’usine avant que la machine ne parte. Envoyez vos spécifications et laissez la configuration être construite autour de votre produit plutôt que selon les pages de catalogue.
