Trustech, fabricant leader de machines à filer les membranes à fibres creuses et de filières
● Compensation de la dérive du zéro : étalonnage statique à vide quotidien avant la mise en service ; étalonnage dynamique toutes les 2 h avec un poids étalon. Exemple : pour une pâte PSf visqueuse, l’erreur est réduite de ±0,5 % à ±0,1 %.
● Compensation de température : monter le PT100 sur la balance ; construire un modèle de dérive du zéro de température (ΔZ = kΔT) pour corriger les lectures en temps réel.
● Débitmètre massique Coriolis :
● Compensation de la dérive du zéro : « étalonnage à l’air » pendant les temps d’arrêt avec de l’air sec à débit nul pour enregistrer la valeur de référence et effectuer une correction automatique. Exemple : pour PAN/DMF, l’erreur de débit est réduite de ±0,8 % à ±0,2 %.
● Compensation de température : utiliser une détection de température interne avec une courbe densité-température ρ = ρ0[1 − α(T − T0)] pour corriger le débit massique.
● Spécificités liées à la haute viscosité :
● Utilisez des modèles Coriolis à faible cisaillement pour minimiser les effets de viscosité.
● Pour une viscosité ultra-élevée (> 1000 cP), considérez LIW + intégration temporelle comme une mesure indirecte.
● Vérification en ligne : effectuer périodiquement des contrôles volumétriques avec un étalon pour garantir la précision du système à ±0,5 %.
● Poussée : déplacer la dope A sous flux laminaire (Re < 2000) avec un solvant de haute pureté jusqu'à ce qu'une interface claire se forme pour maximiser le déplacement physique.
● Nettoyage (CIP) : exécuter le CIP prédéfini en utilisant le même solvant ou un solvant compatible pour la prochaine couche B pour le rinçage à circulation forcée.
● Vérifier : échantillonnage en ligne avec spectrophotomètre UV ou viscosimètre en ligne ; lorsque les indices clés (par exemple, l'absorbance) atteignent la ligne de base et se stabilisent, le nettoyage est validé.
● Quantification : optimiser le temps CIP, le débit et le volume de solvant sur la base de données de vérification afin d’obtenir une consommation minimale avec une efficacité assurée.
● Anticolmatage : installer des agitateurs de fond à basse vitesse (5 à 10 tr/min) avec système anti-décantation ultrasonique (28 kHz, 100 W) pour prévenir la sédimentation. Ajouter des filtres en ligne (50 µm) et prévoir un nettoyage régulier par contre-courant.
● Contrôle en régime permanent : relier un débitmètre massique (±0,2 %) à une pompe à variateur de fréquence pour un contrôle en temps réel, maintenant la fluctuation du débit ≤ 1 %. Exemple : dans le PVDF/DMAc, cela a réduit le CV du diamètre de filage de 8 % à 2 %.
● Zone de dissolution : ISO 7 ; 22 °C ± 1 °C ; HR ≤ 60 % ; point de rosée ≤ 15 °C. Déshumidificateur avec contrôle du point de rosée à ±1 °C pour limiter les augmentations d'humidité dues au solvant.
● Salle d'alimentation : ISO 6 ; 20 °C ± 0,5 °C ; HR ≤ 55 % ; point de rosée ≤ 12 °C. Hottes à flux laminaire local (0,45 m/s) pour maintenir la propreté du processus d'alimentation.
● Salle d'essorage : ISO 5 ; 18 °C ± 0,3 °C ; HR ≤ 50 % ; point de rosée ≤ 10 °C. Filtration à double étage (préfiltre + HEPA) et CTA à température et humidité relative constantes pour maintenir des conditions ultra-propres.
● Amortissement des pulsations : installer des amortisseurs de pulsations à la sortie de la pompe (charge de N2 à environ 60 % de la pression du système) afin de réduire l’ondulation du débit de ±15 % à ±2 %. Pour les fluides PSf visqueux, cela stabilise sensiblement la rotation.
● Isolation de la résonance : effectuer une analyse modale pour déterminer les fréquences propres de la pompe et de la tuyauterie ; abaisser la vitesse de la pompe en dessous de la fréquence de résonance (par exemple, de 50 Hz à 35 Hz). Ajouter des compensateurs flexibles (longueur environ 5 fois le diamètre intérieur du tuyau) pour atténuer la transmission des vibrations.
● Semi-automatique : temps = démontage manuel (T1) + nettoyage (T2) + remontage (T3). Exemple : PVDF/DMAc vers PES/NMP, T1 = 45 min, T2 = 60 min (rinçage 3× volume de la ligne), T3 = 30 min ; total 135 min.
● Entièrement automatique : durée = rinçage automatique (T4) + autocontrôle du système (T5). Exemple avec CIP/SIP intégré : T4 = 20 min (1,5× volume), T5 = 10 min ; total 30 min.
● Consommation de solvants :
● Semi-automatique : masse = volume de la ligne (V) × facteur de rinçage (n) × densité du solvant (ρ). Exemple : V = 50 L, n = 3, ρ = 0,95 g/cm³ → 142,5 kg.
● Entièrement automatique : avec rinçage segmenté/à débit variable optimisé, n peut descendre à 1,2 → 57 kg ; ~60 % d’économie.
● Méthode du gradient de pression : installer des capteurs de pression sur le filtre pour calculer ΔP. Alerte à 150 % de la valeur initiale de ΔP ; arrêt/remplacement forcé à 200 %. Dans la production de fibres creuses en PVDF, cette méthode permet d’obtenir une précision d’environ 92 % dans la prédiction de la durée de vie du filtre.
● Comptage de particules : installer un compteur de particules laser en aval pour surveiller les particules ≥ 5 μm. Si le nombre de particules augmente de 50 %, lancer un rinçage à contre-courant ; si le nombre de particules après rinçage reste > 100/mL, déclarer une défaillance du filtre.
• Optimisation des fenêtres de maintenance : modélisation du taux de colmatage à partir de données historiques (ex. : ΔP/t = kC, C = concentration du contaminant) afin d’ajuster dynamiquement les intervalles de nettoyage. Pour les solutions PAN à haute teneur en solides, cela peut réduire les temps d’arrêt non planifiés de 70 %.
Limite liée à un seul point : un viscosimètre unique ne reflète que la rhéologie locale et peut manquer les gradients viscoélastiques dus aux changements de taux de cisaillement (par exemple, l'amincissement par cisaillement aux transitions de diamètre dans les solutions de coulée à haute teneur en solides).
● Schéma multipoint :
Installez des viscosimètres en ligne à la sortie du réservoir, à l'entrée de la pompe doseuse et près de la filière (réponse ≥ 10 Hz), en surveillant la viscosité dynamique (η) et le module de conservation (G′). Utilisez la fusion de données (par exemple, le filtrage de Kalman) pour réduire le bruit et améliorer la précision. Exemple : en PSf/NMP, la surveillance en trois points réduit l'erreur de contrôle de la viscosité de ±5 % à ±1,5 %.
● Systèmes PVDF : tolèrent une stérilisation en place à 121 °C ; un contact prolongé avec un milieu fortement alcalin (pH > 12) peut provoquer un gonflement. Utiliser des joints FFKM (jusqu’à 150 °C, résistance chimique supérieure à celle de l’EPDM).
● Systèmes PES/PSf : sensibles aux nettoyants oxydants (ex. : NaOCl) ; maintenir le chlore libre ≤ 50 ppm pendant le NEP. Utiliser un fluoroélastomère encapsulé dans du PTFE ; jusqu’à 2 000 cycles NEP/SEP.
● Systèmes PAN : faible tolérance aux hautes températures ; SIP ≤ 80 °C pour éviter la dégradation thermique. Caoutchouc silicone acceptable (jusqu’à 120 °C) ; vérifier périodiquement la déformation rémanente (≤ 25 %).
● Systèmes PA : bonne résistance aux acides et aux bases ; l’exposition prolongée à des solvants organiques (ex. : DMF) provoque un gonflement. Privilégier les joints en HNBR pour une meilleure résistance aux solvants que ceux en NBR.
● Références typiques polymères/solvants :
● PVDF : NMP, DMAc, DMF ; SS 316L/2205, compatible Hastelloy ; élastomères FFKM/PEEK ; PTFE en option.
● PES/PSf : DMSO, NMP, DMAc ; sensible au Cu/Zn — éviter le laiton ; assure l'étanchéité des anneaux à lèvres FFKM ou PEEK.
● PAN : DMF/DMSO ; le DMF dégrade le FKM — utiliser FFKM/PTFE/PEEK.
● PA (fondu/solution) : les polymères amides sont sensibles à l'eau ; évaluer l'hydrolyse sous vapeur chaude SIP ; joints PTFE + remplissage en graphite ou FFKM.
● Supports de nettoyage et SIP :
● Solution caustique : NaOH 0,5–2 % en poids à ≤ 60–80 °C ; attention à la corrosion de l’aluminium et du zinc. Les oxydants (hypochlorite/peroxyde) doivent être utilisés avec précaution avec le PES/PSf.
● Nettoyage aux solvants : par paliers, du plus doux au plus fort ; contrôle du risque de gonflement ; définition des courbes de charge du matériau (temps × température × concentration).
● SIP : vapeur 121–134 °C, 15–45 min ; convient aux bagues PEEK et aux joints PTFE ; le FKM a une faible durée de vie à la vapeur, le FFKM est préféré.
● Nettoyage en place programmé (rinçage au solvant + ultrasons) avec purge à l'azote pour l'élimination des résidus.
● Méthode de changement de solvant : rincer avec un solvant à bas point d’ébullition (par exemple, l’éthanol), puis conditionner avec le nouveau solvant trois fois ; vérifier la propreté par l’indice de réfraction (écart < 0,5 %).
● Suppression du gel : pour les systèmes sujets au gel (par exemple, PSf/DMAc), installer des oscillateurs ultrasoniques en ligne (20 kHz, 50 W) pour perturber les noyaux ; utiliser des agitateurs de cuve à basse vitesse (10 à 20 tr/min) pour maintenir l'homogénéité.
● Opérations anti-blocage : maintenir une vitesse de ligne minimale ≥ 0,3 m/s pendant les longs trajets ; la hausse de pression/température indique une pré-gélification — déclencher un nettoyage automatique et recirculer avec l'alimentation pendant 3 minutes pour éviter la gélification.
● Zones : réservoir/conduite/pompe doseuse/filtre final–filière comme zones de contrôle indépendantes.
● Capteurs : PT100 haute précision dans chaque zone avec redondance 2oo3 ou principale/de secours. Placer les points de mesure sur la paroi extérieure du tuyau, dans le fluide (si possible) et à la sortie du fluide caloporteur de la double enveloppe.
● Algorithmes de contrôle :
● PID en cascade : boucle principale sur le point de consigne de température de la résine ; boucle secondaire sur la température du fluide caloporteur pour un rejet rapide des perturbations.
● Prévision : inclure les variations de température ambiante et de débit comme pré-réglage des vannes de régulation et suppression des gradients.
● Objectif de gradient : écart de température de zone < ±0,5°C. Optimiser l'isolation, minimiser les brides nues et utiliser des collecteurs de longueur égale pour des flux de branche équilibrés.
● Actionneurs :
• Vannes de régulation de haute précision ou pompes à fluide thermique à variateur de fréquence pour le contrôle du débit et de la température de l'huile/de l'eau de la double enveloppe. Pour la régulation à proximité de la filière, utiliser des régulateurs de température de moule compacts avec PID pour un contrôle précis.
● Compensation : en cas d’écart de viscosité, le système de contrôle ajuste précisément l’ajout de solvant frais ou les points de consigne de température afin de rétablir la viscosité cible. Pour les procédés d’inversion de phase (par exemple, les fibres creuses en PVDF), placez des capteurs de pH et de température en ligne dans le bain de coagulation ; le dosage d’acide/base ou le débit de refroidissement s’ajuste automatiquement pour stabiliser le procédé.
● Prédiction du modèle : construire un modèle de prédiction de diagramme de phase basé sur la pureté du solvant pour prévoir la nouvelle fenêtre d'inversion de phase (par exemple, le taux de démixtion, les conditions du bain).
● Ajustement proactif : le système suggère ou ajuste directement la température/composition du bain ou la température de filage pour correspondre au nouvel environnement thermodynamique et stabiliser la morphologie de la membrane.
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