exemples de réussite
Humidification contrôlée des calandres dans la fabrication de films techniques
Description du projet
Un fabricant de films polymères techniques avait besoin de remplacer un apport de vapeur incontrôlé par un apport uniforme et réglable, adapté à la géométrie de sa calandre, afin d’améliorer le décollement du TPU sans endommager le micro-relief et d’assurer un fonctionnement continu pendant des cycles de production de 72 heures.
Situation initiale
Quels défis le client nous a-t-il lancés ?
Un fabricant de films polymères techniques (principalement du TPU) utilise un procédé de calandrage : le polymère fondu sort de la tête d’extrusion et passe entre deux rouleaux texturés, d’un diamètre de 350 et 450 mm, qui le laminent et lui confèrent un micro-relief mat. Les rouleaux sont refroidis de l’intérieur par de l’eau à une température comprise entre 5 et 10 °C, mais leur surface fonctionne à température ambiante grâce à la chaleur dégagée par le film.
Le problème résidait dans l’adhérence. Le TPU chaud collait au rouleau qui reçoit le polymère et avait du mal à s’en détacher, tant au niveau du point de contact principal qu’à la sortie du deuxième rouleau. Le client avait constaté empiriquement qu’une fine couche d’humidité à la surface résolvait le problème de décollement, et avait mis au point sa propre solution : une goulotte ouverte en acier inoxydable dans laquelle circulait de l’eau à environ 70-90 °C, placée sous le rouleau, dont la vapeur se condensait à la surface.
Le système fonctionnait, mais présentait de sérieuses limites. La modulation du débit était insuffisante : il n’y avait aucun moyen de réguler avec précision la quantité d’humidité parvenant au rouleau. Et la marge d’erreur était étroite, car un excès d’eau annule le micro-relief et gâche la finition du film. À cela s’ajoutaient les contraintes de la machine : les rouleaux se déplacent selon deux axes et basculent d’environ 20° afin de régler la pression entre eux ; tout dispositif devait donc être compact, léger, capable de suivre ces mouvements et facile à démonter. Les campagnes de production durent 72 heures consécutives, de sorte que la solution devait fonctionner de manière ininterrompue et uniforme sur toute la génératrice du rouleau, avec la vitesse de sortie la plus faible possible afin de ne pas générer de bruit et, dans la mesure du possible, sans couler, afin de pouvoir l’installer en position zénithale.
Le client avait besoin de passer d’un apport de vapeur non contrôlé à un apport uniforme, réglable dans une plage comprise entre 0,6 et 6 kg/h et adapté à la géométrie de sa calandre. Il nous a demandé si Giconmes pouvait concevoir ce système.
Solution proposée
Solution de traitement à la vapeur développée sur mesure par Giconmes
Solution proposée
L’approche consistait à remplacer la conduite d’eau chaude par une barrière de vapeur saturée à basse pression, générée par un équipement électrique et distribuée par deux collecteurs conçus sur mesure, un pour chaque rouleau.
Le cœur du système est un générateur de vapeur électrique NGV-1706 de 6 kW, dont le débit est réglable entre 0,14 et 8,6 kg/h, ce qui couvre largement la plage requise, avec une pression de service pouvant atteindre 4,5 bars et une autonomie illimitée grâce à une alimentation en continu. Comme il est électrique, il démarre en quelques minutes, ne nécessite ni cheminée ni combustible et s’intègre dans la salle de production sans travaux.
Pour la distribution, nous avons conçu deux collecteurs tubulaires en acier inoxydable de 22 mm de diamètre et 1 750 mm de longueur, avec double raccordement et orifices de sortie tous les 10 mm, de sorte que chaque centimètre du rouleau reçoive la même quantité de vapeur. Chaque collecteur est monté sur un support de type canal, fixé aux châssis latéraux de la calandre et solidaire des mouvements des rouleaux : le diffuseur suit le rouleau lorsque celui-ci se déplace ou bascule, sans qu’il soit nécessaire de procéder à aucun réajustement. La conception a été réalisée sur la base de mesures et de photographies prises en plan et a été validée lors de 3D avant la fabrication, en prévoyant de remplacer les collecteurs par d’autres plus longs si la largeur utile de travail venait à être augmentée à l’avenir.
La régulation a été conçue de manière délibérément simple. Le client souhaitait valider le concept avant d’investir dans l’automatisation ; le contrôle s’effectue donc à l’aide d’une vanne à pointeau à l’entrée de chaque collecteur, précédée d’un séparateur de gouttes qui minimise la condensation et l’égouttement lors du démarrage. Des tuyaux isolés thermiquement acheminent la vapeur du générateur vers la calandre. Le système est prévu pour pouvoir intégrer ultérieurement une régulation automatique en fonction de la température si cela s’avère nécessaire.
Le projet s’est déroulé sur cinq mois, depuis la première consultation jusqu’à la mise en service, avec une visite technique sur site pour la collecte des données, la conception de supports sur mesure chez Giconmes et une seule journée d’installation. L’ensemble est fabriqué conformément à la directive 2014/68/UE relative aux équipements sous pression.
Technologie utilisée
- Générateur de vapeur électrique NGV-1706 de 6 kW, débit réglable entre 0,14 et 8,6 kg/h et pression de service pouvant atteindre 4,5 bars
- Deux collecteurs tubulaires en acier inoxydable de 22 mm de diamètre et 1 750 mm de longueur, dotés d’une double alimentation et d’orifices de sortie tous les 10 mm
- Supports de type canal fixés aux châssis latéraux de la calandre, solidaires des mouvements des rouleaux
- Séparateur de gouttes à l’entrée de chaque collecteur
- Tuyaux isolés thermiquement pour le transport de la vapeur du générateur vers la calandre
DÉFIS
Nous répondons aux exigences du client
Le film ne colle plus. Grâce au bon fonctionnement de la barrière pare-vapeur, le décollement du TPU s’effectue de manière nette et continue tout au long de la campagne, sans nécessiter les réglages manuels qu’exigeait l’ancien système.
Tout réside dans le contrôle : la vapeur est appliquée de manière uniforme sur toute la génératrice du rouleau, avec un débit réglable et reproductible qui permet de travailler au niveau d’humidité idéal, suffisant pour le décollage et sans excès susceptible d’endommager le micro-relief.
Il en résulte une fabrication plus efficace et plus précise, grâce à un équipement compact, électrique et conçu sur mesure pour la machine.
Vous avez besoin d’une solution personnalisée ?
Nous vous aidons à définir le type d’installation dont vous avez besoin
Il n’y a pas d’émissions polluantes autres que celles produites dans le processus de production d’électricité, de sorte qu’elles peuvent devenir neutres en fonction du mix électrique. Les chaudières électriques à vapeur sont le présent et l’avenir.
Parfaitement. Elle est même recommandée pour une efficacité maximale. Il n’y a pas de problème de télécommande tant que la réglementation en vigueur est respectée.
Un générateur de vapeur est un équipement sous pression qui, avec le réseau de tuyauterie concerné, est soumis à un contrôle réglementaire et à des instructions techniques complémentaires, conformément au règlement publié dans le décret royal 809/2021, du 21 septembre. Son entretien est divisé en une partie de conformité simple par le propriétaire :
- Prendre connaissance et appliquer les consignes du fabricant concernant l’utilisation, les mesures de sécurité et l’entretien.
- Ne pas mettre l’installation en service ni empêcher le fonctionnement des équipements sous pression si les exigences du règlement ne sont pas respectées.
- Disposer au moins de la documentation suivante pour l’équipement sous pression lorsqu’il est installé : déclaration de conformité, le cas échéant, instructions du fabricant et, le cas échéant, certificat d’installation, ainsi que d’autres documents justificatifs (le cas échéant, projet d’installation, rapport de la dernière inspection périodique, certificats de réparation ou de modification de l’équipement, ainsi que tout autre document requis par l’instruction technique complémentaire (ITC) correspondante du présent règlement). Pour le contenu, voir l’annexe IV du règlement. Cette documentation est à la disposition de l’organisme compétent de la communauté autonome et des entreprises qui effectuent l’entretien, les réparations ou les contrôles périodiques.
- Utilisez les équipements sous pression dans les limites de fonctionnement prévues par le fabricant et mettez-les hors service s’ils ne répondent plus aux exigences de sécurité requises.
- Assurer l’entretien des installations, des équipements sous pression, des accessoires de sécurité et des dispositifs de contrôle conformément aux conditions d’exploitation et aux instructions du fabricant, en veillant à les inspecter au moins une fois par an.
- Ordonner la réalisation des inspections périodiques qui leur sont applicables, conformément aux dispositions de l’article 6 du règlement.
- Disposer et tenir à jour un registre des équipements sous pression des catégories I à IV, du RD 709/2015, du 24 juillet, ou assimilés à ces catégories conformément à l’article 3.2 du règlement, ainsi que de leurs installations.
Il est bien connu qu’en appliquant une source de chaleur à l’eau, celle-ci se transforme en vapeur à partir du point d’ébullition et à la pression atmosphérique. À partir de ce point, en fonction du degré de saturation de la vapeur requis pour son application correcte, nous devrons augmenter la pression afin d’obtenir une température plus élevée. Pour modifier la température et le degré de saturation de la vapeur, il faut toujours modifier la pression.
Il s’agit d’une unité de pression équivalente à 1Kg/cm2, 0,98 atmosphère ou 14,50 PSI.
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