SEMINAIRE TECHNIQUE METALLURGIE - … dans le garnissage... · Introduction • Différents ....
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Gand – 27 mars 2015
SEMINAIRE TECHNIQUE METALLURGIE
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EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX Edwin Comhaire
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EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 1. Introduction
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Introduction • Différents facteurs nous incitent à développer de
nouvelles solutions • Produits et procès qui changent chez nos clients • La demande de produits de plus haute qualité • Réglementation (européenne) – REACH • Mission d’un fournisseur pour créer de la valeur • Hannecard veut se distinguer des ses concurrents
• Hannecard concentre ses efforts de développement sur : • Les besoins et les priorités de nos clients • Les revêtements, mais aussi les services et les concepts
• La métallurgie est le marché le plus important pour Hannecard en Europe (env. € 9 Mo = 25 % du chiffre)
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EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 2. Qualités de nouvelle génération pour les rouleaux essoreurs
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Introduction • Dans toutes les productions/transformations de tôles, les
rouleaux essoreurs forment un point d’attention : • Traitements chimiques : chimie, température • Poste de consommation (budget de maintenance) • Parfois critique pour la qualité de la bande
• Hannecard développe des solutions en caoutchouc et en polyuréthane
• Les revêtements améliorés doivent être vus dans un cadre plus large : • Optimalisation de l’usage des rouleaux essoreurs chez le client • Autres facteurs : épaisseur de la couche, dureté, géométrie etc.
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Que signifie un meilleur produit ? • Aspects importants pour l’utilisateur :
• Durée de vie • Réduction du coût de maintenance / coût totale • Meilleure qualité d’essorage / efficience • Neutralité en contact avec la tôle • Meilleur comportement dans son environnement :
• Chimie • Température • Pression / charge mécanique
• Aussi pour des applications annexes ? • Contre-brosses • Rouleaux plongeurs, déflecteurs
• Fiable en production chez Hannecard (réussite, délai)
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Que signifie un meilleur produit ? • Propriétés intéressantes à améliorer :
• Résistance à l’abrasion • Résistance au déchirement et à la coupure • Résistance chimique • Résistance à la température • Maintien des propriétés dans l’ambiance de l’application • Efficience d’essorage, gestion de l’énergie, déformabilité, élasticité • Fiabilité en production chez Hannecard • Conformité aux réglementations contemporaines (REACH,
déchets…)
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ClearSqueeze • Développement caoutchouc • Partiellement dans le cadre de la disparition du Hypalon
(DuPont Trademark) en 2010 • Ensemble avec MetalSqueeze-XP nouvelle génération
de revêtements à haute performance pour les ambiances chimiques : • Décapage acide • Rinçage et refroidissement • Process électrolytiques (zincage, étamage, nicklage, anodisation
etc.) • Passivation, prétraitement acide • MOINS approprié au dégraissage alcalin
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MetalSqueeze-S 80 HanneStar 80 RollMet-S 80 MetalSqueeze-AR 80 SmartSqueeze 80 MetalSqueeze-XP 80 ClearSqueeze 80
Propriétés comparées à 80 shore A
Perte par abrasion (mm3) Rés. déchirement (N/mm) Rés. rupture (MPa) Elasticité (%) Déformation rémanente (%) Rés. Température (°C)
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MetalSqueeze-S 80 HanneStar 80 RollMet-S 80 MetalSqueeze-AR 80 SmartSqueeze 80 MetalSqueeze-XP 80 ClearSqueeze 80
Module de déformation (MPa)
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ClearSqueeze - résumé • Propriétés comme les meilleures solutions à base de
« Hypalon » • Elasticité et déformabilité améliorée • Meilleures résistance aux acides • Meilleure résistance à la température • Couleur claire = non-tachant
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Everlast 2 • Développement polyuréthane • Successeur du Everlast, première génération de PU
résistant à l’acide • Objectif : garder les avantages du PU (résistance
mécanique), mais en ambiance chaude et acide • Applications principales
• Décapage, surtout tôles inox et aluminium, aussi tôles noires • Process électrolytiques (zincage, étamage, nicklage, anodisation
etc.) • Dégraissage acide • MOINS approprié au dégraissage alcalin
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Everlast 2 vs Everlast • Résistance à l’abrasion améliorée • Résistance à la température – résistance aux acides
chauds : • Everlast : max. 70 °C • Everlast 2 : max. 85 °C
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Everlast 2 vs Everlast
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Perte à l'abrasion(mm3)
Rés. audéchirement
(N/mm)
Rés. rupture(MPa)
Rebond élastique(%)
Propriétés mécaniques
Everlast Everlast 2
0
5
10
15
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Gonflement (%) ∆ Dureté (shore A)
Immersion HCl 25% / 85 °C
Everlast Everlast 2
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Everlast 2 vs caoutchouc supérieur Immersion 7 jours HCl / 25 % - 85 °C
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Perte à l'abrasion (mm3) Rés. au déchirement(N/mm)
Déchirement pantalon(N/cm)
Rés. rupture (MPa) Rebond élastique (%) Module (MPa)
Propriétés physiques AVANT
SmartSqueeze 80 MetalSqueeze-XP 80 ClearSqueeze 80 Everlast 2
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Everlast 2 vs caoutchouc supérieur Immersion 7 jours HCl / 25 % - 85 °C
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Perte à l'abrasion (mm3) Rés. au déchirement(N/mm)
Déchirement pantalon(N/cm)
Rés. rupture (MPa) Rebond élastique (%) Module (MPa)
Propriétés physiques APRES
SmartSqueeze 80 MetalSqueeze-XP 80 ClearSqueeze 80 Everlast 2
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Everlast 2 - résumé • Approprié à toutes les ambiances acides jusque 85 °C • Rouleaux essoreurs, mais aussi plongeurs et déflecteurs • Moins de perte de résistance au déchirement (résistance
à la coupure) et de module que les caoutchoucs supérieurs
• Etanche à la vapeur (ne nécessite pas de sous-couche PRINTAM ou autre)
• Garnissage sur les fusées : possible en Everlast, caoutchouc, ébonite ou PRINTAM
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EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 2. Qualités de nouvelle génération pour les rouleaux essoreurs
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EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 3. Avantages des rouleaux support de bande en bi-couche
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Sujet • Rouleaux support de bande (surtout pour tôles en acier et
en inox, mais aussi pour des tôles non-ferreuses) • Particulièrement pour les accumulateurs horizontaux
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Pourquoi ce développement ? • Rouleaux qui souffrent d’abrasion • Abrasion difficile à estimer sans mesurer • Mesurer =
• descendre dans l’installation • risque de sécurité • consomme du temps, compliqué
• Incertitude en ce qui concerne l’abrasion peut causer : • dégâts au rouleau • rupture du rouleau • mauvais fonctionnement du rouleau, problèmes de guidage • problèmes de roulement
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Problématique des rouleaux d’accu • Changements constants de la vitesse = abrasion • Abrasion irrégulière • Parfois combiné avec tubes en composite (verre/carbone)
qui peuvent casser
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Solution • Garnissage PU avec sous-couche « critique » de 4 à 5
mm très visible
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Avantages • Abrasion visible à distance • Apparition de la couche jaune = réserve de 4 mm • Très visible même en ambiance poussiéreuse
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Partie d’une solution totale • Hannethane-S gamme PU anti-abrasion
• Nouvelle génération de PU coulé en rotation • Caractérisé par une résistance à l’abrasion remarquable,
spécifiquement en 90 et 95 shore A • Délai court possible pour des séries de rouleaux
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Partie d’une solution totale • Hannecard technologie composite (verre/carbone) :
• Forte réduction du poids : ergonomie • Forte réduction de l’inertie : rouleaux tournent plus facilement en
cas de changements fréquents de vitesse : • Moins d’usure des roulements • Moins d’usure du revêtement • Les deux tiennent 2 à 3 x plus longtemps
• Solution économiquement intéressante (verre) • Carbone : très haute rigidité • Regarnissage possible sur les tubes en composite • Possible d’alléger aussi l’axe (réduction du poids totale)
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Partie d’une solution totale Rouleaux d’accu avec tube en composite fibre de verre :
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EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 3. Avantages des rouleaux support de bande en bi-couche
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EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 4. Energie de surface – importance pour les applications d’enduction
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Introduction • Hannecard se concentre de plus en plus sur l’énergie de
surface de nos revêtements caoutchouc et PU • Energie de surface = mesure pour la mouillabilité d’une
surface
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Importance de l’énergie de surface • Applications d’enduction : améliorer la distribution de
l’enduit sur le rouleau (applicateur, enducteur) • Augmentation de la couche • Amélioration de l’aspect • Masquer des petits défauts d’enduction
• Processus d’enduction : • Peintures, laques, vernis (transparents), primers • Enduits polymériques à base d’eau, AFP, acrylates • Produits de passivation • Enduits protecteurs, lubrifiants, « dry lubs »
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Interprétation de l’énergie de surface • Energie de surface = 1 valeur : propriété de la surface du
revêtement • Indépendant du liquide • D’autres facteurs sont importants, dépendant du liquide • Ne fait qu’une petite partie du process d’enduction :
• Système de transfert et d’application – nombre de rouleaux dans le système
• Différentiel de vitesse rouleau-rouleau et rouleau-bande, sens de rotation (« forward », « reverse »)
• Viscosité du liquide – changement de viscosité – température • Pression – « nip » – temps de présence du liquide dans le nip • Rugosité de la surface • Type et rugosité des autres rouleaux (transfert)
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Interprétation de l’énergie de surface Rhéologie dans le nip – instabilité en sortie de nip
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Interprétation de l’énergie de surface • La peinture, c’est difficile !
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Méthode « Owens-Wendt » • Hannecard choisit la méthode Owens-Wendt :
• Goutte d’un liquide très polaire (eau demi) • Goutte d’un liquide très apolaire (di-iodomethane) • Mesure de l’angle de contact • Calcul à base de régression linéaire :
• Angle de contact polaire • Angle de contact apolaire • Composant polaire et composant dispersif • Polarité en % • Energie de surface en mN/m
• Attention ! Ce test ne dit pas tout ! Surtout base de comparaison
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Méthode « Owens-Wendt » • Standardisation maximale :
• Echantillon standardisé : manchette de Ø 140 • Finition standardisée : Ra (rugosité) de 1,2 µ • Equipement fixe • 12 mesures de l’angle par liquide, dont 6 retenues Contrôle Ra :
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Méthode « Owens-Wendt » Equipement :
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Méthode « Owens-Wendt » Mesure :
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Méthode « Owens-Wendt » Angle de contact important vs. faible
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Méthode « Owens-Wendt » QUALITE : V950
METHODE OWENS-WENDT
Angle de contact di-
iodomethane
69,50 ° 92,00 ° Angle de contact eau
107,00 ° 101,00 ° 70,00 ° 91,00 ° 107,00 ° 105,00 ° 68,50 ° 55,00 ° 114,50 ° 107,00 °
gam L gam Ld gam Lp angle cos angle x y
diiodometh. 50,80 50,80 0,00 74,33 ° 0,27 0,000 4,526
Eau 72,80 21,80 51,00 106,92 ° -0,29 1,530 5,528 glycerole 64 34 30 115 -0,42 0,939 3,169
a b y = ax+b 0,65 4,53
Composant polaire (mN/m)
Composant dispersif (mN/m)
Energie de surface (mN/m)
0,43 20,49 20,91
% Polarité 2,05%
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Energie de surface : autres possibilités • Essais avec des liquide(s) de nos clients :
• Positionnement du liquide comparé aux les liquides de références • Angle de contact – polarité
• Revêtements avec faible énergie de surface : • Améliorer les propriétés « release » (anti-adhérence) • Anti-adhérence envers de liquides et/ou envers du substrat
• Influence de la température, de la viscosité… • Influance de la finition de surface (Ra, Rz) • Lien entre l’énergie de surface et la composition du
mélange (formulation)
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Energie de surface : autres possibilités Influence de plastifiants sur l’énergie de surface :
0
10
20
30
40
50
60
MultiCoat-SB 35 MultiCoat-SB 45 MultiCoat-SB 55
MultiCoat-SB (caoutchouc)
Dureté (shore A) Energie de surface (mN/m)
0
10
20
30
40
50
60
70
Monkal 45 Monkal 50 Monkal 55 Monkal 60
Monkal-4 (PU)
Dureté (shore A) Energie de surface (mN/m)
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EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 4. Energie de surface – importance pour les applications d’enduction
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EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 5. Limite de température pour les polyuréthanes
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Introduction • Différentes applications exigent des élastomères avec
bonne résistance à la température • La majorité des élastomères caoutchouc est limitée à
120 – 125 °C (130 – 140 °C en pointe) • Exceptions :
• HNBR : 140 à 150 (160) °C • FPM (« Viton ») : 240 (260) °C • Q (caoutchouc silicone) : 200 (220) °C – 230 (250) °C
• La majorité des élastomères PU est limitée à 100 °C
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Quelle est la limite exacte ? • Toute augmentation de la température a un impact sur un
revêtement caoutchouc/PU, MEME ENDEANS DE LA LIMITE AVANCEE
• Limite = • Fonctionnalité conservée, malgré une perte de propriétés
acceptable • En dessous de la limite de destruction
• En pratique : • Caoutchouc : nous suivons les règles de l’élastomère + nous
comparons les mélanges de la même famille (exemple EPDM « moins bon » et EPDM « meilleur »)
• PU : ????
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Limite d’un revêtement polyuréthane • Le revêtement doit rester fonctionnel • Les propriétés doivent rester meilleures que pour d’autres
solutions pour la même application • La limité de température reste INDICATIVE • Elle dépend d’autres facteurs environnementaux :
• Pression • Vitesse, fréquence • Traction, glissements, déformation • Chimie (inclus : courant électrique, ozone, radiations, UV…)
• Le PU réagit de façon agressive quand sa limite est dépassée
• Donnée commerciale ?
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PU haute température • Chaque PU pouvant fonctionner > 100 °C • Certaines formulations sont stables jusqu’à 140 – 150 °C,
sous contrainte normale • Solutions disponibles dans les 2 familles de PU
(« polyether » et « polyester ») • Gamme Hannecard :
• Kaltech • Hannetherm • Hannedyn-XP • Hannedyn-HT • Hannetherm-XP
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Comparaison PU HT Destruction pure :
Hannetherm Hannedyn-HT Hannetherm-XP
Situation initiale
2 h 110 °C OK OK OK
2 h 120 °C OK OK OK
2 h 140 °C OK OK OK
2 h 160 °C OK OK OK
2 h 180 °C Changement de couleur
Le PU fond
OK
2 h 200 °C Changement de couleur
Le PU fond
2 h 220 °C Changement de couleur
2 h 240 °C
Formation de cloques
2 h 250 °C
Cloques en surface
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Comparaison PU HT Propriétés 150 °C
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Hannetherm Hannetherm-XP HNBR 92 shore A
Résistance déchirement kN/m
Etat initial 3 sem. 150 °C + test TA 3 sem. 150 °C + test 150 °C
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Comparaison PU HT Propriétés 150 °C
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Hannetherm Hannetherm-XP HNBR 92 shore A
Résistance rupture N/mm2
Etat initial 3 sem. 150 °C + test TA 3 sem. 150 °C + test 150 °C
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Comparaison PU HT Propriétés 150 °C
0
100
200
300
400
500
600
Etat initial 3 sem. 150 °C + test TA 3 sem. 150 °C + test 150 °C
Perte à l'abrasion mm3
Hannetherm-XP HNBR 92 shore A
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Conclusion • Hannetherm-XP peut rester fonctionnel jusque 150 °C • Les autres solutions PU : limite conseillé max. 140 °C • Il y a de bonnes formulations à base de HNBR qui sont
fonctionnelles jusque 150 (160) °C • Le choix optimal dépendra de la propriété la plus
importante : • Y-a-t-il une ambiance chimique (comme de l’huile ou du kérosène) :
à tester au labo • Abrasion ou plutôt résistance à la coupure (ou les deux) • Déformabilité, propriétés d’essorage, comportement dynamique • Résilience, allongement
• Il est important de rester dans les limites du PU (fond)
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EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 5. Limite de température pour les polyuréthanes
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