Essai des matériaux en feuilles extrudés

La gamme DCCT Pro2

Introduction

La fabrication de films et de feuilles de polymères s'effectue généralement à l'aide d'un moule à feuilles, qui peut mesurer plusieurs mètres de large. Ces moules sont généralement alimentés par une ou plusieurs extrudeuses à vis, et la feuille passe à travers des rouleaux de calandrage et est maintenue pendant le refroidissement. Elle peut ensuite être roulée ou découpée en panneaux, en fonction de l'épaisseur.

Voir Fig. 1, Processus d'extrusion typique

Bien que les lignes d'extrusion soient fiables, il peut être souhaitable ou nécessaire de procéder à une détection électronique des trous d'épingle sur le matériau extrudé, ce qui est manifestement plus efficace à un stade aussi précoce que possible du processus. Les électrodes sont placées de part et d'autre du matériau à tester et l'instrument applique une charge continue à l'électrode supérieure. Tout défaut dans le matériau permettra à une étincelle de passer entre les électrodes, ce qui sera détecté et signalé par l'instrument.

Voir Fig. 2, Emplacement des électrodes de test

Les instruments DCCT de Buckleys sont idéaux à cette fin, car ils fournissent une sortie haute tension continue très stable, avec une alarme de sensibilité réglable. En outre, ces instruments sont équipés de connexions de relais à tension nulle contrôlées par logiciel qui fonctionnent en synchronisation avec l'alarme, ce qui permet l'interconnexion avec des contrôleurs PLC ou une variété d'autres dispositifs, par exemple, un spray de peinture pour le marquage. En outre, l'instrument est équipé de connexions de verrouillage qui permettent de contrôler à distance la sortie HT et de la désactiver si la sécurité l'exige. Il y a également un compteur de défauts.

L'instrument est capable de créer de 0,9 à 40 kV, et le seuil d'alarme va de 10 à 400uA. Ces deux paramètres peuvent être définis par l'utilisateur et les réglages peuvent être verrouillés au moyen d'un code d'accès défini par le responsable.

La tension minimale requise pour effectuer un test sur un matériau donné dépend de l'épaisseur du matériau. La tension maximale pouvant être utilisée dépend de l'épaisseur et de la rigidité diélectrique du matériau. En général, les tensions d'essai sont spécifiées entre ces deux limites, afin de garantir la détection des défauts non perpendiculaires dans le matériau, tout en minimisant, ou idéalement en éliminant, tout risque que l'essai lui-même provoque les dommages qu'il est censé détecter.

Décharge Corona et appel de courant du matériau

Si l'on associe l'air à un isolant électrique extrêmement efficace, on connaît aussi les étincelles qui se déplacent dans l'air - la foudre en est un exemple évident, mais les bougies d'allumage des moteurs à essence et les briquets à gaz piézoélectriques sont peut-être plus pertinents. Dans ces cas, la conception du système fait en sorte que la tension des électrodes augmente très rapidement et diminue presque instantanément lorsque l'étincelle se produit. Cela n'est pas utile pour un système d'inspection continue, car nous avons besoin que la tension existe en permanence et que l'étincelle ne se produise que lorsqu'un défaut passe entre les électrodes d'essai. Par conséquent, le système HT doit produire et maintenir une différence de tension significative entre les électrodes de test.

Deux phénomènes physiques s'opposent au maintien de cette différence de tension ;

Le premier est la décharge Corona. Il s'agit d'un processus par lequel l'air entourant un corps chargé, tel que l'électrode, devient ionisé et, ce faisant, s'éloigne du corps chargé - cela provoque un flux continu de courant à partir de l'électrode et dépend largement de la tension appliquée - bien qu'il soit également affecté de manière significative par la forme du corps - les objets pointus provoqueront une décharge plus importante que les objets sphériques - et les électrodes avec des brosses métalliques sont particulièrement sensibles à cet effet.

Le second est l'attraction des matériaux. Les matériaux très isolants peuvent agir comme des condensateurs et retiennent une charge diélectrique sur leur surface, en particulier s'il existe une contre-charge sur la surface opposée. Lorsque le matériau passe à travers les électrodes, il y a dépôt de charge à la surface du matériau, qui est éloignée de l'électrode par le passage du matériau, ce qui représente un nouveau flux de courant à partir de l'électrode. L'ampleur de ce courant dépend du matériau testé, de la largeur de l'électrode et de la vitesse du matériau passant devant l'électrode.

On peut donc constater que lorsque l'épaisseur du matériau testé augmente, la tension requise augmente, ce qui entraîne une augmentation du courant de décharge Corona. L'augmentation de la largeur ou de la vitesse du matériau entraîne également une augmentation du courant de traction du matériau. Ces facteurs doivent être pris en compte lors de la spécification d'un système HT. La somme du courant Corona et du courant d'appel du matériau est le courant de demande total de repos, Iq par commodité.

Buckleys dispose d'une capacité de test des matériaux et est heureux de donner des conseils sur les courants Corona et les courants d'appel pour les installations planifiées. Cependant, en raison de la nature des décharges et de leur dépendance très spécifique à l'environnement, ces conseils ne peuvent être que généraux.

Limites de sortie des instruments

Les instruments Buckleys DCCT sont conçus pour fournir un courant de sortie limité, principalement pour s'assurer que la sortie reste dans les limites spécifiées par l'IEEE afin d'éviter un choc mortel à toute personne touchant accidentellement les électrodes HT ou le câblage. Cela a pour effet de limiter la puissance de sortie à une tension donnée, comme le montre le graphique de la figure 3.

Voir Fig 3, Performances de sortie typiques à 40 kV

La ligne rouge sur le graphique de la figure 3 montre la limite de performance en tant que limite pour le courant continu dans la gamme de tension de sortie de l'instrument DCCT. Idéalement, la demande de courant Iq à la tension requise se situe dans la zone indiquée en vert. Toutefois, si le courant de demande Iq est suffisamment élevé, il entraînera une baisse de la tension de sortie. Si la tension résultante reste suffisamment élevée pour que le test soit fiable, cette situation est acceptable. Toutefois, si la tension est inférieure au minimum requis, le test risque de ne pas détecter les défauts.

Cela conduit inévitablement à une situation où certaines combinaisons d'épaisseur de matériau, de largeur d'extrusion et de vitesse d'extrusion dépassent la capacité de sortie d'un seul instrument.

La solution Buckleys

Buckleys a donc mis au point une conception modulaire du DCCT qui permet de contrôler jusqu'à quatre électrodes à partir d'un seul poste de commande. Les unités modulaires sont conditionnées dans un boîtier rackable de 2U 19" et sont fournies avec le matériel nécessaire à l'installation.

Dans l'approche traditionnelle, il était nécessaire de limiter la largeur de l'extrusion à celle qui pouvait être scannée par une seule source HV, ou d'acheter plusieurs instruments afin de se connecter à plusieurs électrodes.

Avec le Buckleys DCCT Pro2 modulaire, plusieurs électrodes peuvent être connectées chacune à une source dédiée, avec une simple interface de contrôle commune, ce qui permet de tester des matériaux plus larges et plus épais à des vitesses de ligne plus élevées. En outre, chaque étage de sortie contient son propre pilote de relais, ce qui permet une localisation plus précise des défauts détectés.

Dans le diagramme ci-dessous, deux unités à double canal ont été utilisées pour piloter quatre électrodes indépendantes. L'une des unités contient un panneau de commande, bien qu'il soit possible de le monter à distance si on le souhaite.

Résumé et conclusion

L'épaisseur et la largeur du matériau extrudé, ainsi que la vitesse de l'extrudeuse, sont les trois principaux critères déterminants dans la spécification d'un système de détection de trous d'épingle à haute tension. Une augmentation de l'une de ces variables entraîne une demande accrue sur le système.

Les limites de l'instrumentation sont définies pour des raisons de sécurité et de compatibilité. Les instruments individuels ne sont généralement pas adaptés aux extrusions épaisses, larges et rapides. Des instruments multiples peuvent résoudre le problème, mais ils sont coûteux et occupent l'espace de production.

L'utilisation d'un système modulaire permet d'augmenter considérablement la capacité du système de manière rentable, intégrée et facile à mettre en œuvre.