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Gand – 27 mars 2015

SEMINAIRE TECHNIQUE METALLURGIE

EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX Edwin Comhaire

EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 1. Introduction

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)

EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 2. Qualités de nouvelle génération pour les rouleaux essoreurs

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.

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)

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…)

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)

0

2

4

6

8

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12

MetalSqueeze-S 80 HanneStar 80 RollMet-S 80 MetalSqueeze-AR 80 SmartSqueeze 80 MetalSqueeze-XP 80 ClearSqueeze 80

Module de déformation (MPa)

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

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

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

Everlast 2 vs Everlast

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100

150

200

250

Perte à l'abrasion(mm3)

Rés. audéchirement

(N/mm)

Rés. rupture(MPa)

Rebond élastique(%)

Propriétés mécaniques

Everlast Everlast 2

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5

10

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25

30

35

Gonflement (%) ∆ Dureté (shore A)

Immersion HCl 25% / 85 °C

Everlast Everlast 2

Everlast 2 vs caoutchouc supérieur Immersion 7 jours HCl / 25 % - 85 °C

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160

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

Everlast 2 vs caoutchouc supérieur Immersion 7 jours HCl / 25 % - 85 °C

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120

140

160

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

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

EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 2. Qualités de nouvelle génération pour les rouleaux essoreurs

EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 3. Avantages des rouleaux support de bande en bi-couche

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

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

Problématique des rouleaux d’accu • Changements constants de la vitesse = abrasion • Abrasion irrégulière • Parfois combiné avec tubes en composite (verre/carbone)

qui peuvent casser

Solution • Garnissage PU avec sous-couche « critique » de 4 à 5

mm très visible

Avantages • Abrasion visible à distance • Apparition de la couche jaune = réserve de 4 mm • Très visible même en ambiance poussiéreuse

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

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)

Partie d’une solution totale Rouleaux d’accu avec tube en composite fibre de verre :

EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 3. Avantages des rouleaux support de bande en bi-couche

EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 4. Energie de surface – importance pour les applications d’enduction

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

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 »

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)

Interprétation de l’énergie de surface Rhéologie dans le nip – instabilité en sortie de nip

Interprétation de l’énergie de surface • La peinture, c’est difficile !

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

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 :

Méthode « Owens-Wendt » Equipement :

Méthode « Owens-Wendt » Mesure :

Méthode « Owens-Wendt » Angle de contact important vs. faible

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%

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)

Energie de surface : autres possibilités Influence de plastifiants sur l’énergie de surface :

0

10

20

30

40

50

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MultiCoat-SB 35 MultiCoat-SB 45 MultiCoat-SB 55

MultiCoat-SB (caoutchouc)

Dureté (shore A) Energie de surface (mN/m)

0

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20

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40

50

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70

Monkal 45 Monkal 50 Monkal 55 Monkal 60

Monkal-4 (PU)

Dureté (shore A) Energie de surface (mN/m)

EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 4. Energie de surface – importance pour les applications d’enduction

EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 5. Limite de température pour les polyuréthanes

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

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 : ????

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 ?

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

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

Comparaison PU HT Propriétés 150 °C

0

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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

Comparaison PU HT Propriétés 150 °C

0

5

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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

Comparaison PU HT Propriétés 150 °C

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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

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)

EVOLUTIONS DANS LE GARNISSAGE DE ROULEAUX 5. Limite de température pour les polyuréthanes

MERCI DE VOTRE

ATTENTION