METHODES APPLIQUEES AU NETTOYAGE Patrick EGGLI LRCB Sàrl Bienne

Objectifs: Faire un survol des procédés actuels Assimiler quelques bases techniques Sensibilisation aux points essentiels

Pour les conditionnements Mérite une présentation Essentiellement Pour les conditionnements Aqueux aspersion Machines à solvant ouvertes Dispositifs à solvants fluorés Lavage Mérite une présentation séparée Solvants chlorés Machines à solvant sous vide Aqueux immersion Obsolète

Solvants: définitions Point d’ébullition Température à laquelle le liquide bout à pression normale. Indice d’évaporation Vitesse d’évaporation relative à une référence (éther ou acétate de butyle) dans des conditions normalisées. Polarité Propriété chimique rendant un solvant apte à dissoudre des composés non polaires (huiles, cires) ou polaires (sels). Point éclair Température à partir de laquelle le liquide peut être enflammé au contact de l’air par une source de chaleur. Miscibilité avec l’eau Propriété rendant apte un solvant à se dissoudre dans l’eau ou de dissoudre de l’eau, limites en %. Enthalpie de vaporisation Energie nécessaire pour évaporer une substance. Peut être donné en J/g, cal/g, J/mol. Solvant A III si point Éclair >55°C

Machines de table ouvertes Procédé usuel à 4 cuves : Lavage sous ultrasons dans un produit de lavage aqueux, à base de pétrole ou d’éthers de glycol Rinçage dans 3 bains successifs d’un solvant volatil Séchage à l’air chaud Modèle très courant Plus fabriqué Plusieurs nouveaux fabricants Température ambiante Avantages Inconvénients Pas d’eau au rinçage, pas de corrosion Polyvalent Faible encombrement Inflammabilité des solvants Faible capacité Normalement pas EX Néanmoins utilisées avec Des solvants inflammables: Pas d’autre choix! Paniers standardisée Utilisation : Terminaison (fournitures), rhabillages

Solvants de rinçage Produit Point d’ébullition Point éclair Indice d’évaporation (éther=1) Alcool éthylique 78°C 14°C 8 Alcool isopropylique 80°C 12°C 11 Benzine 100-140°C -2°C 7 Alcool n-butylique 116°C 34°C 33 1-Méthoxy-2-propanol 119°C 33°C 19 = éthanol = « alcool à brûler » Laisse souvent des traces = IPA = isopropanol Très inflammable, si possible à éviter en production Remplace l’IPA Sent fort DOWANOL PM, odeur éthérée Remplace la benzine Dans les ateliers de production Exigences de qualité : Résidu d’évaporation <1mg/L Eviter les conditionnements en matières plastique Réserver les ustensiles de transvasement Normalement pas De problèmes jusqu’à 5mg/L Important!

Machines fermées sous vide Procédé à cuve unique avec distilleuse : Lavage sous ultrasons et rotation Rinçage dans du solvant frais Rinçage par condensation des vapeurs Séchage sous vide Avantages Inconvénients Simplicité Pas d’eau, pas de corrosion Grande capacité Solvant recyclé en continu Peu polyvalent Dispositif complexe Pas ou peu compatible avec l’eau Pas de désoxydation, faible cavitation interopération Utilisation : Fabrication des fournitures en acier, décolletage, étampage, év. ébauches

deltaH=enthalpie de vaporisation La température d’ébullition diminue avec la pression (équation de Clausius-Clapeyron). deltaH=enthalpie de vaporisation Donnée en J/mol R=8,315 J/mol.K T en K Principe : Sous 20 mbar, la température d’ébullition baisse d’environ 100°C par rapport à la pression normale.

Propriétés de solvants pour machines fermées Produit Point d’ébullition (1013mbar) Point éclair Densité (20°C) Hydrocarbure : Isopar H 171-191°C 49°C 0,76 g/cm3 Alcoxypropanol : Dowclene 1601 170-175°C 63°C 0,88 g/cm3 Lactame : N-Méthylpyrrolidinone 204°C 91°C 1,03 g/cm3 Diester : Rhodiasolv RPDE 200-235°C 100°C 1,09 g/cm3 Interopération au décolletage Élimination des huiles minérales Assez universel Existe différents types Très efficace pour éliminer la gomme-laque Provoque des allergies Marginal ou pas Encore utilisé

Pas recommandé en interopération sur les aciers Lavage à base aqueuse Types de machines : Séquentielles linéaires ou rotatives Manuelles ou robotisées 4 à 10 cuves voire plus Grande modularité Avantages Inconvénients Grande capacité Permet d’atteindre des propretés élevées Peu de risques pour la santé de l’utilisateur Bonne image de marque Grande consommation en eau et en énergie Maintenance, traitement des rejets Corrosion difficilement maîtrisable sur l’acier Procédés complexes à mettre au point Recommandé: lavage des ébauches en Terminaison, lavage des alliages cuivreux en interopération Pas recommandé en interopération sur les aciers Efficace pour le dégommage après polissage plat, finition éventuellement avec un solvant avant séchage

Exemple de procédé Variantes : cascade rétrograde Variantes : Cuve d’aspersion avec déshuileur en tête Bullage Jets immergés Séchage sous vide Ultrasons dans les bains d’eau déminéralisée

Quel pH pour un bain de lessive? Lessive acide pH 1 - 6 Lessive alcaline pH 8 -14 Très efficace pour désoxyder le laiton Utilisable sur l’aluminium et les acier inox. Finition sur les verres et plastiques Incompatible avec les aciers faiblement alliés Compatible avec les aciers peu ou non alliés Efficace sur les pâtes à polir et les huiles Finition sur les métaux Incompatible avec l’aluminium

Exemple de formulation Augmente la température Base / amine « builder » : Alcalinité / Effet tampon Effet désoxydant Saponifie les huiles type esters Tensioactif non ionique : Agent mouillant, détergence Emulsifiant Tensioactif anionique : Hydrotrope Stabilisateur d’émulsion Formation d’un film lessiviel Complexant : Empêche la précipitation de Ca/Mg Inhibiteur : Protège de la corrosion Diluant : Rends la formulation homogène Solvant auxiliaire Lessive concentrée alcaline Augmente la température du point de trouble Concentration de travail : 0,5-10% Température de travail : 50-80°C

Effet de la lessive de finition Film lessiviel Contamination contrôlée Molécules d’eau présentes À la surface Finition hydrophile Finition hydrophobe Très grande propreté, état de surface proche d’un traitement plasma Difficultés de séchage Grande sensibilité à la corrosion Très grande exigence au niveau des eaux de rinçage (taches de séchage) Présence d’un film lessiviel très fin Séchage aidé par un égouttage / soufflage Résistance à la corrosion améliorée par un film inhibiteur Laiton ternis rapidement L’épilame peut ne pas tenir sur une finition hydrophobe!

Sensibilité à la corrosion Acier inoxydable si >12% de Cr Augmentent le risque de corrosion : Surfaces rugueuses Inclusions de MnS (20AP) Présence de chlorure de sodium Acidité Résidus de fer doux sur de l’acier inoxydable Les goupilles de centrage des ébauches (4C27A ou 20AP) ne résistent pas au lavages en milieu acide Ne JAMAIS utiliser d’eau permutée L’eau DI est acide cause dissolution de CO2: Corrosion immédiate sur l’acier La corrosion de l’acier lors du rinçage eau DI / séchage peut être réduite par l’ajout d’un agent alcalin volatil dans l’eau DI; cette eau est difficilement voir pas recyclable

Rejets à l’égout: limitations légales Les bains lessiviels usés peuvent contenir jusqu’à plusieurs grammes par litres de métaux lourds. Les limites sont fixées par la loi (OEau RS 814.201). Cu : 0,5 mg/L pH : 6,5 – 9,0 Pb : Hydrocarbures : 20 mg/L Zn : Solvants chlorés : 0,1 mg/L Ni : Dépassement admissible si en ordre après dilution avec les eaux industrielles

Lavage aqueux, points essentiels : Eau osmose inverse: env. 10uS/cm Qualité de l’eau déminéralisée : < 1uS/cm voir meilleur Flux des bains de rinçage suffisants Prévoir assez de capacité de production d’eau déminéralisée Maîtrise de la concentration des bains Fréquence de vidange adaptée Personnel formé indispensable Conductivimétrie: courbe d’étalonnage à faire Existe des conductivimètres programmables Titration: normalement à faire en laboratoire Contrôle de l’usure par turbidimétrie

Conclusions : Le lavage n’est pas un procédé simple Il n’y a pas de solution universelle Le choix et la maîtrise des procédés est essentielle

Merci pour votre attention Remerciements pour les illustrations à: