ST. LOUIS, MO — Pour la fabrication de désodorisants bleus pour cuvettes de WC à placer dans le réservoir, Willert Home Products a réduit le temps de préparation des lots de 20 %, amélioré la précision des lots à 0,01 % et éliminé la poussière de la zone de travail grâce à un système automatisé composé de deux déchargeurs de sacs en vrac et de cinq convoyeurs à vis flexibles.
Le passage du déchargement manuel de sacs de 50 livres au déchargement automatisé de sacs en vrac de 2 000 livres contenant deux poudres hygroscopiques difficiles à manipuler a permis d'amortir le coût du système en moins d'un an, grâce à un traitement plus rapide des lots et à une réduction des coûts des matières premières. La suppression des frais d'élimination des sacs vides de 50 livres a également contribué à ces économies.
Auparavant, des sacs de 50 lb de borax anhydre et de sulfate de sodium étaient déversés manuellement dans un mélangeur d'une capacité de 5 000 lb. Willert Home Products a tenté, sans succès, d'acheminer le mélange vers un mélangeur plus petit situé au deuxième niveau, d'abord à l'aide d'un élévateur à godets, puis à l'aide d'un convoyeur aéromécanique.
Poudres agglomérées sous l'effet de l'humidité
Bryan Willert, vice-président chargé de la production, explique : « L’élévateur à godets se bloquait et tombait en panne lorsque les poudres s’aggloméraient à cause de l’humidité ici, à Saint-Louis. Nous l’avons remplacé par un convoyeur aéromécanique, mais cela apportait trop d’énergie au mélange, ce qui faisait fondre les poudres sensibles à l’humidité, les faisait s’agglomérer et obstruait le mécanisme du convoyeur. Les câbles finissaient par se rompre. Lorsque nous ajoutions un tensioactif séché par atomisation dans le mélangeur, le convoyeur s’encrassait encore davantage. »
M. Willert a envisagé de remplacer le convoyeur aéromécanique par un convoyeur pneumatique, mais a finalement opté pour des convoyeurs à vis flexibles. « Le tube fermé du convoyeur à vis flexible répondait à notre besoin d’isoler les poudres de l’air ambiant humide. Grâce à la manipulation en douceur assurée par le convoyeur, les poudres s’écoulent sans encombre », explique-t-il.
Les convoyeurs à vis souples acheminent les matériaux à travers un tube de 4,5 pouces de diamètre renfermant une vis en acier inoxydable robuste et souple, entraînée par un moteur électrique de faible puissance. Lorsque la vis souple tourne, elle se centre automatiquement. Le jeu entre la vis et la paroi du tube réduit au minimum, voire élimine, les dommages causés au produit.
Le borax anhydre est abrasif, mais léger et aéré (densité apparente de 47,6 lb/pied cube, granulométrie de 200 mesh). Le convoyeur flexible qui achemine le produit vers le mélangeur nécessite une vis à fil plat très résistante, dont la surface de transport plane exerce une force d'avancement positive tout en réduisant la force radiale exercée sur les parois du tube extérieur. Le fil très résistant résiste à l'abrasivité du matériau.
Le sulfate de sodium présentant une densité apparente plus élevée (73,2 lb/pied cube et une granulométrie comprise entre 200 et 400 mesh), son transport nécessite l'utilisation d'une vis sans fin ronde, ce qui soumet le matériau à des forces radiales plus importantes.
Opération de regroupement sur deux niveaux
Deux déchargeurs de sacs en vrac Flexicon, équipés chacun d'une trémie pyramidale d'une capacité de 3,5 pieds cubes, alimentent en matière deux convoyeurs à vis flexibles Flexicon de 30 pieds qui acheminent la matière selon un angle de 45°, vers le malaxeur en vrac de 10 pieds de haut.
Les ingrédients secondaires, tels que les liquides et les colorants, sont introduits au niveau d'une station de déversement de sacs, puis acheminés vers le mélangeur par un convoyeur à vis flexible de 10 pieds.
Depuis le mélangeur de grande capacité, un autre convoyeur à vis flexible de 25 pieds achemine le mélange vers un petit mélangeur de 600 livres situé au deuxième niveau ; de là, il alimente par gravité une trémie tampon qui, à son tour, alimente un doseur chargé de distribuer le mélange dans une extrudeuse à double vis co-rotative produisant les disques destinés aux réservoirs de WC.
Les déchargeurs évacuent les poudres difficiles à manipuler
Chaque déchargeur de sacs en vrac est équipé d’activateurs de sacsFLOW-FLEXER® à commande pneumatique qui favorisent l’écoulement des poudres récalcitrantes en massant les parois latérales inférieures du sac à des intervalles prédéfinis. À mesure que le sac se vide, la course des plaques augmente, soulevant les parois latérales pour leur donner une forme en « V » prononcé, ce qui favorise une décharge complète du produit. « Sans ces dispositifs de massage, les poudres ne sortiraient pas des sacs », explique M. Willert.
La trémie située sous chaque dispositif de déchargement de sacs en vrac est équipée d'un agitateur mécanique et d'un vibrateur pneumatique qui facilitent l'écoulement vers l'adaptateur d'admission de chaque convoyeur à vis flexible.
Le système empêche la poussière de pénétrer
Le système de dosage élimine la poussière qui se formait auparavant lors du déversement des sacs de 50 livres dans le mélangeur en vrac. Les poudres restent confinées depuis le moment où les sacs en vrac sont raccordés, tout au long du processus de transport et jusqu’à l’extrusion finale. « L’ensemble du système est hermétiquement fermé », explique Willert.
Au niveau de chaque dispositif de déchargement de sacs en vrac, la poussière est maîtrisée par une vanne à iris de 12 pouces de diamètre, dotée d’un diaphragme souple et imperméable qui permet à l’opérateur d’introduire l’embout du sac noué dans la goulotte d’admission et de fermer la vanne autour de cet embout. L’embout est ensuite dénoué, la porte d’accès à la goulotte fermée, puis la vanne à encoches relâchée lentement, ce qui empêche tout déversement incontrôlé de matière hors du sac et toute fuite de poussière.
Amélioration du contrôle qualité
Le contrôle qualité et la précision du lot final sont surveillés et gérés par un programme de dosage PLC/PC conçu et installé par Willert Home Products. Ce programme dose avec précision les quantités des deux poudres à partir des sacs en vrac via les convoyeurs flexibles, à des vitesses régulées par un variateur de vitesse. Willert précise : « Les convoyeurs peuvent respecter des tolérances très serrées par rapport à notre consigne. Le système de commande peut ordonner aux convoyeurs de passer en mode « goutte à goutte » et de s’arrêter net avec une précision inférieure à 1/2 livre. »
Auparavant, un opérateur essayait de prélever des quantités précises à partir des sacs de 50 livres en versant les ingrédients petit à petit dans le mélangeur. « C'était assez imprécis », explique-t-il.
Afin d'augmenter sa capacité de production, l'entreprise installe une deuxième ligne de dosage similaire à la première. Celle-ci comprend un deuxième mélangeur d'une capacité de 5 000 lb, un mélangeur d'une capacité de 1 000 lb, une trémie tampon et une deuxième extrudeuse. Le transport des matériaux sera assuré par des convoyeurs à vis flexibles, prolongés horizontalement à partir des convoyeurs flexibles d'origine à l'aide d'adaptateurs de transition.
Willert Home Products fabrique en sous-traitance des pastilles désodorisantes pour WC pour le compte d'une entreprise japonaise, destinées à la distribution locale. Ce système de dosage, plus précis et plus performant, permet de répondre à la demande croissante pour ce produit ainsi qu'aux normes de qualité rigoureuses du client.