Un prémélange fiable du PVC à grande échelle

Pour sa nouvelle usine de production et de stockage de 40 000 m², le fabricant de compounds de PVC PlastChem a commandé huit mélangeurs Nauta^® de Hosokawa Micron. Patrick Kok, directeur technique de PlastChem, explique comment ces mélangeurs contribuent à la qualité des produits, à la continuité de la production et aux objectifs de durabilité de l’entreprise.

Implantée à Hardenberg, aux Pays-Bas, PlastChem produit chaque année environ 60 000 tonnes de compounds de PVC destinés à des clients de nombreux secteurs industriels en Europe. Ces matériaux sont notamment utilisés dans la fabrication de tubes, de raccords, de profilés de fenêtres, de revêtements muraux et de sols. PlastChem est également le leader mondial des compounds destinés à la fabrication de disques vinyles.

L’entreprise développe en outre des formulations sur mesure présentant des propriétés spécifiques, telles qu’une structure expansée ou une résistance accrue à la chaleur et au feu. Au cours du procédé de fabrication, la poudre de PVC livrée en vrac est transformée en compound en plusieurs étapes : prémélange, mélange à chaud et à froid, puis extrusion. Contrairement à la pratique courante dans l’industrie du compoundage du PVC, PlastChem ajoute une étape de prémélange avant les mélangeurs chaud-froid.

Pendant cette étape, la poudre de PVC est dosée avec les additifs et les pigments nécessaires pour obtenir les propriétés recherchées, notamment la résistance aux intempéries, aux rayons UV et aux chocs. « Nous utilisons un grand nombre de matières premières différentes. Le chargement des mélangeurs chaud-froid nécessite donc de nombreuses opérations de dosage, avec une marge d’erreur théorique relativement importante », explique Patrick Kok, directeur technique de PlastChem.

« En prémélangeant les matières premières dans une cuve de plus grande capacité, nous disposons d’une alimentation constante et homogène pour les étapes suivantes. Cette réserve intermédiaire limite les conséquences d’un problème technique ou d’une interruption pendant le dosage. Elle améliore ainsi la disponibilité de l’ensemble de la ligne et contribue à une qualité plus constante du produit fini. »

Une nouvelle usine ultramoderne

En 2017, la direction de PlastChem a approuvé la construction d’une nouvelle usine. « Cet investissement était nécessaire pour accompagner notre croissance et diversifier nos gammes de PVC rigide et souple. La direction souhaitait également rendre nos activités aussi durables que possible », précise Patrick Kok.

PlastChem a confié l’ingénierie, les achats et la construction de la nouvelle installation à un intégrateur de systèmes. L’entreprise tenait toutefois à conserver son étape de prémélange et a choisi de sélectionner elle-même les équipements correspondants. « Nous possédons une connaissance approfondie du mélange des poudres. Nous étions convaincus qu’en collaborant directement avec le bon fabricant, nous pourrions définir nous-mêmes la solution optimale, tout en maîtrisant les coûts », poursuit Patrick Kok.

Les mélangeurs Nauta^® installés chez PlastChem, vus depuis le niveau inférieur.

Priorité à la qualité et à la sécurité

Après avoir défini les principales exigences applicables aux nouveaux prémélangeurs, PlastChem a consulté deux fabricants d’équipements de mélange de poudres, dont Hosokawa Micron. Le projet prévoyait initialement quatre lignes de mélange, avant d’être porté à huit. La qualité constituait naturellement un critère essentiel. Les mélangeurs devaient également pouvoir traiter en toute sécurité des produits susceptibles de créer une atmosphère explosive.

« Hosokawa Micron bénéficie depuis longtemps d’une solide réputation en matière de qualité », explique Menno Logmans, responsable commercial pour les Pays-Bas – Chimie, Minéraux & Métaux chez Hosokawa Micron. « Nos mélangeurs sont conçus pour assurer un mélange doux et précis. Nous faisons également partie des rares fabricants à intégrer une barrière d’huile dans la conception du mélangeur afin d’éviter tout risque de fuite vers la zone produit. En tant que spécialiste du traitement des poudres, nous possédons en outre une grande expérience dans la conception d’équipements conformes aux directives européennes ATEX. »

Une grande flexibilité pour les différentes tailles de lots

Afin de répondre aux besoins de clients de tailles diverses, PlastChem doit pouvoir produire de nombreuses formulations dans des volumes variables. Le projet initial prévoyait donc trois grands prémélangeurs et cinq modèles plus petits.

« Nous avons démontré que huit mélangeurs Nauta identiques de 6 000 litres constitueraient une solution plus efficace », indique Menno Logmans. « Grâce à sa forme conique, le mélangeur Nauta assure également un mélange homogène avec un faible taux de remplissage, par exemple à seulement 10 % de sa capacité. Huit mélangeurs identiques offrent donc la flexibilité nécessaire pour produire différentes tailles de lots. »

Cette configuration présente également des avantages en matière de coût total de possession. L’utilisation de huit machines identiques permet de standardiser les composants, les pièces détachées et les opérations de maintenance, tout en réalisant des économies d’échelle lors de la fabrication.

Une conception facilitant le nettoyage

La facilité de nettoyage constituait un autre critère important. PlastChem produit de nombreuses formulations différentes et doit limiter les risques de contamination croisée entre les lots. « Une planification judicieuse de la production permet déjà de réduire ce risque, par exemple en traitant les formulations contenant des pigments clairs avant celles contenant des pigments foncés », explique Menno Logmans.

« PlastChem souhaitait néanmoins que les prémélangeurs puissent être nettoyés aussi rapidement et soigneusement que possible. La conception conique du mélangeur Nauta est particulièrement adaptée à cette exigence. Le produit homogénéisé est évacué par le bas de la cuve, de sorte que la gravité facilite largement la vidange. L’intérieur du mélangeur reste également facilement accessible pour le nettoyage. »

La cuve peut être équipée d’une paroi intérieure en acier inoxydable poli et d’une vis de mélange de conception hygiénique. Après la vidange, il ne reste ainsi pratiquement aucun résidu de produit dans le mélangeur.

Menno Logmans, Hosokawa Micron, s’entretient avec Patrick Kok, directeur technique de PlastChem.

Moins de pertes et d’arrêts de production

Une vidange complète et un nettoyage rapide ne réduisent pas seulement le risque de contamination croisée. Ils permettent également de limiter les pertes de produit, les arrêts de production et le temps consacré au nettoyage manuel. « Les mélangeurs Nauta contribuent aussi à ces objectifs par différents détails de conception », ajoute Menno Logmans. « Nous avons par exemple proposé des joints antipoussière à remplacement rapide. »

Ces joints restent visibles et peuvent donc être contrôlés sans démonter l’ensemble de la machine. Grâce à des boulons de raccordement facilement accessibles, ils peuvent également être remplacés rapidement lorsque cela s’avère nécessaire.

Réduction du temps de prémélange

PlastChem souhaitait également réduire la durée du prémélange afin de mieux synchroniser cette étape avec le débit des équipements situés en aval. « Nous avons effectué de nombreux calculs, mais la durée de mélange peut varier selon que l’on traite des granulés ou des poudres. Des essais en conditions réelles étaient donc indispensables pour déterminer les performances avec certitude », explique Menno Logmans.

Une série d’essais a été réalisée dans le centre d’essais de Hosokawa Micron aux Pays-Bas, en présence d’une équipe de PlastChem. « Nous souhaitions également découvrir la manière de travailler de Hosokawa Micron », précise Patrick Kok. « Les essais nous ont permis de mieux comprendre comment obtenir l’homogénéité requise et de déterminer la durée réelle du mélange. Nous avons aussi pu observer précisément le chargement et la vidange du Nauta, ainsi que son intégration dans l’ensemble de notre procédé. »

Les essais ont été effectués sur un mélangeur Nauta de 1 000 litres à différentes vitesses. « Nous avons pu confirmer que le moteur disposait d’une puissance largement suffisante pour fonctionner à la vitesse supérieure souhaitée », poursuit Menno Logmans. « PlastChem a ensuite réalisé ses propres analyses d’homogénéité. Celles-ci ont confirmé que la qualité de mélange requise pouvait être obtenue plus rapidement que prévu. »

À l’issue de cette phase d’évaluation, PlastChem a commandé huit mélangeurs Nauta de 6 000 litres, de type 60-MFC-45. « Hosokawa Micron nous a convaincus par la conception des équipements, leurs performances et la qualité des conseils fournis », déclare Patrick Kok. « La facilité de maintenance et les besoins d’entretien limités constituaient également des avantages importants, confirmés par la longue durée de garantie. Enfin, il était rassurant de savoir que les équipements étaient fabriqués aux Pays-Bas. »

La fabrication de huit machines identiques a par ailleurs permis de réaliser des économies d’échelle et de maintenir une proposition compétitive.

Une production et une livraison soigneusement planifiées

La taille de la commande a posé plusieurs défis logistiques. L’usine Hosokawa Micron de Doetinchem ne dispose de suffisamment d’espace que pour assembler environ cinq machines de cette capacité simultanément. « Nous avons donc organisé la fabrication et la livraison des mélangeurs en plusieurs séries », explique Menno Logmans. « Grâce à une coordination étroite entre nos différents services, les transporteurs et PlastChem, nous avons pu fabriquer, livrer et soumettre les huit mélangeurs aux essais de réception en usine conformément au calendrier convenu avec le client. »

Patrick Kok se déclare satisfait du déroulement du projet : « La collaboration avec Hosokawa Micron s’est très bien passée. Nous avons bénéficié de conseils pertinents, les difficultés ont été rapidement résolues et tous les équipements ont été livrés dans les délais. La solution de prémélange fondée sur les mélangeurs Nauta répond pleinement à nos attentes. »

Efficacité énergétique et longévité

La nouvelle usine PlastChem est opérationnelle depuis juillet 2021. Avec une hauteur de 28 mètres, elle accueille une ligne de production verticale. « Cette configuration nous a permis de créer une ligne particulièrement efficace, mais aussi propre, sûre et économe en énergie », explique Patrick Kok.

La durabilité a également été prise en compte dans la conception des mélangeurs. Le Nauta associe une faible consommation énergétique à des besoins de maintenance limités, afin de réduire le coût total de possession pendant toute la durée de vie de l’équipement. Les anciens mélangeurs Nauta utilisés pour le prémélange dans l’usine d’origine illustrent cette longévité : ils avaient été fabriqués en 1968 et 1970.

« Ils avaient naturellement dépassé leur niveau de performance optimal, mais ils fonctionnaient encore après toutes ces années », souligne Menno Logmans. « Cela montre qu’une collaboration avec Hosokawa Micron s’inscrit dans le long terme. Nous souhaitons poursuivre et renforcer notre relation avec PlastChem pendant de nombreuses années. »