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Surveillance en ligne de la viscosité et de la densité pour les lignes de revêtement de bobines

Le revêtement en continu est un procédé rapide et précis où les propriétés du fluide influent directement sur l'uniformité et l'adhérence du revêtement. La surveillance en ligne de la viscosité et de la densité permet aux opérateurs de détecter instantanément les écarts, garantissant ainsi une qualité constante, réduisant les rebuts et optimisant la productivité.


Table des matières

Introduction

Figure 1 - Bobines à revêtement coloré [1]

Figure 1 – Bobines à revêtement coloré [1]

Le revêtement en continu est un procédé qui consiste à appliquer des primaires, des peintures ou des couches protectrices sur des bandes métalliques pour des applications dans la construction, l'électroménager et l'automobile. Ce procédé exige un contrôle précis des propriétés du fluide de revêtement afin d'obtenir une épaisseur uniforme, une adhérence optimale et un bon état de surface. La viscosité et la densité sont des paramètres essentiels, car elles influencent l'écoulement, le nivellement, le mouillage et le durcissement du revêtement.

Les méthodes de mesure traditionnelles en laboratoire, comme les coupes de Zahn ou les viscosimètres rotatifs, peuvent être lentes et ne pas refléter fidèlement les conditions de procédé. Les mesures en ligne fournissent des données en temps réel, permettant des ajustements immédiats pour maintenir une qualité constante et réduire les rebuts.

Rheonics Les capteurs offrent des avantages opérationnels :

  • Mesure en ligne continue, précise et en temps réel de la viscosité, de la densité et de la température.
  • Performances fiables à des vitesses de ligne élevées et à des températures variables.
  • Conception compacte insensible aux vibrations, idéale pour les lignes de revêtement à grande vitesse.
  • Intégration avec les systèmes PLC/DCS via Modbus, Ethernet/IP, sorties 4–20 mA, et plus encore.
  • Calibré en usine, avec vérification optionnelle pour les normes de contrôle qualité.
  • Réduction des déchets, amélioration de l'efficacité des lignes de production et possibilité de retour sur investissement dès la première année.

Lignes de revêtement en continu

Les procédés de revêtement en continu exigent un contrôle précis des propriétés de la formulation du revêtement afin de garantir une épaisseur de film uniforme, un état de surface optimal et une polymérisation réussie. La surveillance en ligne des propriétés rhéologiques, telles que la viscosité et la densité, est essentielle pour maintenir la stabilité du revêtement lors de l'application, de la circulation et de la recirculation.

Figure 2 - Étape de revêtement avec des peintures liquides [2]

Figure 2 – Étape de revêtement avec des peintures liquides [2]

Applications clés

Les matériaux de revêtement pour bobines comprennent généralement des primaires, des couches de base et des couches de finition, qui peuvent varier de formulations à faible viscosité à des formulations à haute viscosité :

  • Amorces : Assurer l'adhérence et la protection contre la corrosion.
  • Couches de finition : Offrir couleur, brillance et propriétés décoratives.
  • Revêtements protecteurs : Ajouter de la durabilité et de la résistance chimique.

La mesure en continu en ligne garantit une qualité de revêtement constante, quelles que soient les couleurs, les matières, les formulations et les cadences de production. L'application du revêtement s'effectue par rouleau. Les lignes fonctionnent à grande vitesse (jusqu'à 1 000 m/min), ce qui rend indispensable le contrôle en temps réel des fluides de revêtement.

Figure 3 - Sondes de type SR installées dans l'étage de revêtement

Figure 3 – Sondes de type SR installées dans l'étage de revêtement

Importance de la viscosité/densité dans les procédés de revêtement de bobines

La surveillance en ligne de la viscosité et de la densité aide les opérateurs à prévenir les défauts, à maintenir un poids de revêtement approprié et à assurer une distribution homogène des pigments.

La viscosité mesure la résistance d'un fluide à l'écoulement. Dans les procédés de revêtement, la viscosité influe sur :

  • Uniformité et nivellement de l'épaisseur du revêtement.
  • Adhésion au substrat métallique.
  • Application uniforme grâce aux systèmes à rouleaux.

La densité mesure la masse par unité de volume. Dans les lignes de revêtement, la densité influe sur :

  • Concentration des pigments et homogénéité de la couleur.
  • Poids du revêtement par unité de surface, un paramètre crucial pour le contrôle qualité.
  • Détection des incohérences entre lots de matières premières ou de formulations.

La surveillance en temps réel en ligne résout les problèmes liés aux mesures en laboratoire, tels que l'échantillonnage non représentatif, les délais et la difficulté à reproduire les conditions de processus.

Processus de production/d'application

Figure 4 - Schéma du processus de revêtement de bobine

Une ligne de revêtement en bobine est conçue pour fonctionner à vitesse constante tout au long de ses étapes. Ceci est rendu possible grâce à l'utilisation d'accumulateurs au début et à la fin de la ligne.

Le processus débute par un dérouleur et une section de soudage pour assembler les nouveaux matériaux. La bande passe ensuite dans un accumulateur d'entrée, qui assure une production continue lors des changements de bobine. Enfin, la bande déroulée traverse une section de nettoyage afin d'éliminer toute contamination de sa surface métallique.

À ce stade, la feuille entre dans l'étape de revêtement, où elle passe d'abord dans une première machine à rouleaux pour l'application d'une couche d'apprêt. Cette couche est ensuite polymérisée et séchée. La feuille reçoit ensuite une couche de finition dans une seconde machine à rouleaux, suivie d'une nouvelle étape de polymérisation et de séchage avant les étapes suivantes.

À ce stade du processus, des capteurs de viscosité et de densité peuvent être installés pour surveiller les fluides de revêtement à différents endroits, tels que les réservoirs d'alimentation, les conduites de recirculation, les tuyaux avec cellules de débit en ligne ou les bacs de revêtement, comme illustré dans Figure 4.

Enfin, la bande revêtue passe par l'accumulateur de sortie et l'enrouleur, où elle est coupée à l'extrémité de la bobine et préparée pour le lot suivant.

Rheonics Présentation des capteurs en ligne de type SR

Rheonics Les capteurs de type SR (SRV et SRD) mesurent la viscosité, la densité et la température en ligne pour la surveillance et le contrôle des procédés. SRV mesure la viscosité et la température, tandis que le SRD assure également la densité.

Ces capteurs sont calibrés en usine et ne nécessitent aucun réétalonnage durant leur durée de vie. Toutefois, les clients peuvent avoir besoin d'un étalonnage ou d'une vérification à des fins de contrôle qualité. Des ajustements ou des corrections de décalage optionnels peuvent être appliqués pour correspondre à des références spécifiques. Pour plus de détails, voir Étalonnage du viscosimètre de procédé en ligne SRV sur le terrain et en usine.

Rheonics Ces capteurs utilisent la technologie du résonateur de torsion équilibré (BTR). Cette conception brevetée rend les capteurs compacts, légers et résistants aux vibrations externes.

Rheonics Les capteurs SRV et SRD sont parfaitement adaptés aux lignes de revêtement en bobine. Installés directement sur les conduites de circulation ou d'alimentation du revêtement, ils fournissent des mesures en continu et en temps réel des propriétés du revêtement pendant la production. Ces mesures en ligne garantissent une qualité de revêtement constante, réduisent le gaspillage de solvants et de matériaux et améliorent la stabilité de la ligne lors des changements de couleur et de formulation.

Figure 5 - Rheonics Capteur SRV/SRD : Grande polyvalence des options d’installation

Figure 5 - Rheonics Capteur SRV/SRD : Grande polyvalence des options d’installation

Installation recommandée

Considérations relatives à l'installation mécanique

Certains aspects de l'installation s'appliquent aux deux. Rheonics Les sondes SRV et SRD sont utilisées dans plusieurs variantes. Chaque type de sonde partage la même conception de résonateur. Une installation correcte nécessite un positionnement précis de la zone de détection des sondes (zones ombrées en rouge). Figure 6) sur place :

Figure 6 - Capteurs de type SR : considérations d'installation

Figure 6 – Capteurs de type SR : considérations d’installation

Directives relatives à l'utilisation du SRV et du SRD

Obtenir des mesures représentatives de votre fluide est simple ; assurez-vous que :

  • L'élément sensible du capteur est entièrement immergé dans le fluide que vous souhaitez mesurer.
  • Lors de la mesure de fluides en mouvement, assurez-vous que l'élément de détection ne se trouve pas dans une zone stagnante, afin que vos mesures soient véritablement représentatives du fluide en mouvement.

Exigences d'installation supplémentaires pour SRD

En plus des deux exigences principales ci-dessus, le capteur SRD doit tenir compte de deux considérations supplémentaires :

Figure 7 - Orientation de la pointe recommandée par SRD

Figure 7 – Orientation de la pointe recommandée par SRD

Ces conditions peuvent être examinées plus en détail dans le prochain article, Installations adaptées aux SRV et SRD.

Solutions recommandées par Rheonics

Le Rheonics Les capteurs de type SR présentent une conception modulaire et compacte qui prend en charge diverses configurations en fonction des conditions d'application. Par exemple :

Installation dans des plateaux ou des plats

Les applications de revêtement en bobine utilisent généralement des bacs pour contenir le fluide pendant le processus de revêtement. RheonicsLes capteurs de type SR peuvent être installés directement dans le plateau à l'aide de notre HAW (MTK or OTK) et WFT Weldolets. Vous trouverez ci-dessous des exemples de schémas de ces accessoires installés dans des bacs à fluide.

Figure 8 - SRV-X1-12G installé dans un bac de revêtement par immersion à l'aide d'un HAW-12G-OTK

Figure 8 – SRV-X1-12G installé dans un bac de revêtement par immersion à l'aide d'un HAW-12G-OTK
Figure 9 - SRV-X3-15T installé dans un bac de revêtement par immersion à l'aide d'un WFT-15T

Figure 9 – SRV-X3-15T installé dans un bac de revêtement par immersion à l'aide d'un WFT-15T

HPT-12G : Cellule à flux HPHT

Pour les petites canalisations ou les installations de tuyaux, Rheonics propose le HPT-12G (voir Figure 10Cette cellule d'écoulement convient aux procédés à haute pression et haute température et positionne le capteur parallèlement grâce à un raccord fileté.

Le HPT-12G fonctionne uniquement avec le SRV-X1-12G, qui possède un raccord fileté G 1/2". Ceci garantit une étanchéité parfaite compatible avec le nettoyage en place (NEP), idéale pour les lignes de revêtement et de peinture. Voir HPT-12G pour en savoir plus.

Figure 10 - HPT-12G, cellule d'écoulement pour capteur SRV-X1-12G

Figure 10 – HPT-12G, cellule d'écoulement pour capteur SRV-X1-12G

IFC-34N-SRX : Cellule de débit pour installation de tuyauterie

Pour une installation en ligne sur des tuyaux DN5 à DN25 (1"), la cellule de débit IFC-34N-SRD s'adapte parfaitement, positionnant la sonde parallèlement à un raccord de process fileté NPT, comme illustré sur la figure. Figure 11.

Cet accessoire fonctionne uniquement avec le SRV-X1-34N et SRD-X1-34NLes deux modèles sont dotés de raccords filetés NPT 3/4". Ils possèdent des orifices d'entrée et de sortie de même dimension pour le raccordement d'adaptateurs ou de tubes destinés aux lignes de recirculation ou de dérivation. Pour plus de détails, voir : IFC-34N-SRV et IFC-34N-SRD.

Figure 11 - IFC-34N-SRX : Installation et dimensions

Figure 11 – IFC-34N-SRX : Installation et dimensions

Conditions de processus et meilleures pratiques

Limite de vitesse d'écoulement

Rheonics Les capteurs sont généralement compatibles avec des vitesses d'écoulement allant jusqu'à 10 m/s. Étant donné que les conduites d'alimentation des atomiseurs peuvent atteindre de telles vitesses, il est recommandé, pour éviter la sédimentation, d'installer la sonde parallèlement à la direction de l'écoulement dans les coudes afin de réduire les chocs mécaniques. Cependant, même à ces vitesses, le bruit de mesure peut rester important. Pour plus de détails, consultez la documentation. Rheonics Capteurs de type SR pour applications à haut débit et à haute viscosité

Processus de nettoyage et procédures CIP/SIP

Un nettoyage périodique du capteur SRV ou SRD peut s'avérer nécessaire pour garantir une précision à long terme. Les fluides de revêtement ont tendance à former des sédiments ou des dépôts solides qui peuvent adhérer à l'extrémité du capteur et fausser les mesures, notamment en conditions de viscosité élevée. Pour plus d'informations sur les procédures de nettoyage, consultez la section suivante :Comment nettoyer votre Rheonics sonde?.

De plus, la conception mécanique des capteurs est hygiénique par défaut, ce qui rend les capteurs adaptés aux procédures de nettoyage en place (NEP).

Pièces mobiles et obstructions

Les solutions et matériaux de revêtement sont souvent préparés dans des cuves de mélange équipées de dispositifs mécaniques tels que des bras ou des pales d'agitation. Il est essentiel de veiller à un dégagement suffisant entre le capteur et toute pièce mobile afin d'éviter toute interférence ou tout dommage.

Bubbles

Concernant les bulles, le capteur SRV n'est pas affecté par leur présence dans le fluide. En revanche, l'utilisation du capteur SRD, qui mesure à la fois la viscosité et la densité, est déconseillée en présence de fortes concentrations de bulles, car cela peut entraîner des erreurs de mesure, la mesure de la densité étant plus sensible à ces dernières.

Références

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