L’année 2007 a vu chez les sous-traitants une accélération de la prise de conscience que le lavage des pièces pouvait être une source de profit et non un coût ou un goulot d’étranglement en production. Inséparable d’une démarche qualité accomplie, un lavage efficace et productif apporte un plus évident par rapport aux donneurs d’ordres.

Lavage de pièces de tournage chez STEIMEL
L’importance du nettoyage des surfaces de pièces en vrac augmente de plus en plus. Ceci plus particulièrement en amont d’un traitement de surface. En raison des exigences environnementales, le nettoyage à l’aide de produits alcalins est au premier plan. STEIMEL est un partenaire reconnu pour le déshuilage, nettoyage, séchage et revêtement de pièces en vrac.

Afin de pouvoir choisir l’installation sur mesure parmi la gamme des solutions proposées, il serait dommage de ne pas faire des essais permettant de déterminer le type de machine et produit de lavage. Steimel possède pour cela un hall d’essais utilisé fréquemment par ses clients afin de valider les meilleures configurations. L’installation de tests Robot-Polar permet les opérations de déshuilage, lavage sur base alcaline, rinçage, séchage, revêtement de protection ainsi que les opérations de traitement en amont et aval de pièces métalliques et de retraitement de l’eau.

Exemple d’application : Une usine de décolletage produit entre autre des pièces de 50 mm de long par environ 5 mm de diamètre. Ces pièces sont destinées à des ensembles électroniques. La demande était de les déshuiler, cribler, laver, rincer et sécher. Les pièces arrivent, accompagnées des restes de copeaux, dans l’installation avec les paniers d’essoreuse. Ces paniers sont directement remplis par les machines-outils automatiques et sont amenés à l’aide de chariots puis introduits dans la station de remplissage. La station de vidange est mobile permettant, soit de vider automatiquement les pièces traitées dans un container, soit dans des bacs situés sur un convoyeur à rouleaux. La vitesse de transport de la goulotte vibrante de sortie est pilotée par l’automate.

Voici le détail du déroulement d’un programme : un panier d’essoreuse rempli est placé par le robot dans l’essoreuse de déshuilage. Après ce déshuilage, le panier est transporté et vidé dans la trémie de dosage du crible à tambour. Ensuite, les pièces sont séparées des copeaux. Pour ce faire, elles retombent de nouveau dans un panier placé sur une glissière. Le robot reprend le panier et le place dans la machine à laver. Dans cette machine, les pièces en mouvement sont aspergées par le liquide alcalin. Ensuite le robot place le panier dans la station de rinçage par aspersion afin de supprimer les restes de produit de lavage, puis le panier est placé dans l’essoreuse de séchage et pour terminer les pièces sont déchargées dans le container ou les bacs. Les copeaux sont collectés dans un chariot sous le crible.

Aussi bien le liquide de lavage que le liquide de rinçage fonctionnent en circuit fermé. Pour cela des cuves de 2000 litres sont employées et elles possèdent un déshuileur pour éliminer l’huile de surface. La température du liquide de lavage est, selon le type de liquide, réglable jusqu’à un maxi de 80°C. Le chauffage se fait à l’aide de 10 résistances de 4,5 kW. Chaque cuve est a une isolation thermique permettant une faible baisse de la température chauffage arrêté (moins de 7°C pendant le week-end) en option ces cuves peuvent recevoir des ensembles mélangeurs et filtres. Cette installation a une capacité de 10 paniers/ heure, chaque panier recevant 150 kg de pièces (avec un remplissage optimal de 60 litres).

ZESTRON propose une nouvelle alternative pour le nettoyage de précision
Les nettoyants à base aqueuse dépourvus de tensio-actifs sont une nouvelle technologie qui constitue la solution adéquate des applications où les solvants et lessiviels atteignent leurs limites et ne permettent pas d’obtenir un niveau de nettoyage satisfaisant.

Le nettoyage de précision implique, pour les process en place, les contraintes les plus sévères. Les contaminants doivent être éliminés sans le moindre résidu et l’état de surface doit être optimal pour les étapes de fabrication ultérieures. La tension de surface obtenue constitue ainsi un critère prépondérant pour le bon déroulement des phases ultérieures du process de fabrication. Un distingo est réalisé entre un dégraissage et un nettoyage de précision. Le dégraissage se limite à une élimination quantitative de copeaux, huiles et graisses, plus particulièrement entre deux opérations de traitement. Dans ce cas, l’objectif est une propreté visuelle de la surface. Le dégraissage représente environ 85% des applications de nettoyage dans le métal.

L’exigence du nettoyage de précision réside non seulement dans le fait d’éliminer de la surface toutes les particules et huiles mais, surtout, de la préparer aux opérations ultérieures de traitement (ex.: trempe, collage, vernissage,…). Des résidus ne doivent en aucun cas être présents sur le substrat, sous peine de fragiliser le résultat des étapes ultérieures de finition. Cette caractéristique du nettoyage de précision est d’autant plus importante dans les secteurs industriels relevant de la sécurité, tels l’aéronautique ou l’automobile, domaines où le non fonctionnement d’une pièce peut avoir de fâcheuses conséquences. Cette exigence de procédés zéro défaut devient également prépondérante dans d’autres secteurs. Les clients exigent la meilleure qualité possible des pièces livrées et définissent de plus en plus souvent une limite maximum pour la pollution résiduelle. Nombre de sous-traitants accordent ainsi une importance de plus en plus grande au choix du process optimal de nettoyage.

Coûts, sécurité de mise en œuvre, qualité de nettoyage, intégration dans le process global de fabrication, visibilité à long terme du process, protection de l’environnement, aspect technique de l’équipement et autres, sont les facteurs déterminants à prendre en compte dans le choix du process de nettoyage le plus approprié. Dans la pratique coexistent essentiellement deux systèmes de nettoyage, les lessiviels et les solvants. Comme toute technologie, ces deux alternatives présentent avantages et inconvénients que les utilisateurs se doivent d’évaluer.

Avantages et inconvénients des nettoyants traditionnels
Les solvants les plus couramment mis en œuvre sont à base d’hydrocarbures et éliminent les pollutions non polaires, telles l’huile ou la graisse, mais ont une action limitée sur les pollutions polaires, comme par exemple les liquides d’arrosage. Ces nettoyants se départagent en deux groupes: hydrocarbures chlorés et hydrocarbures simples. Afin de permettre le nettoyage des pollutions polaires, on utilise en parallèle des solvants oxygénés, comme les alcools modifiés. L’avantage principal des solvants est leur relative polyvalence. Un des inconvénients est souvent le point éclair faible qui accroît les contraintes de manipulations au niveau du transport et du stockage, ainsi que le coût de l’équipement de nettoyage (système antidéflagrant obligatoire). Bon nombre de solvants sont, en outre, nocifs pour la santé et leur mise en œuvre est soumise à des réglementations strictes.

Les nettoyants lessiviels doivent leur succès au fait que leur base aqueuse est dépourvue de tout point éclair, d’où une mise en œuvre simplifiée et sûre. Néanmoins, leur point faible reste la présence de résidus sur le substrat (agents complexants, inhibiteurs de corrosion, renforçateurs ou tensio-actifs) dans le cas d’un rinçage insuffisant. Une surface propre, sans résidu, ne s’obtiendra que grâce à de multiples rinçages qui rendront l’équipement et le process dans son ensemble bien plus importants et complexes, et par conséquent plus coûteux. Les substances actives des nettoyants lessiviels s’appauvrissent très rapidement, en raison du lien permanent qu’elles établissent avec les contaminants. Ces agents actifs ne sont alors plus disponibles pour les cycles de nettoyage ultérieurs. Cela implique un contrôle permanent du bain. Ce dernier n’est rendu à nouveau actif que par des ajouts de concentré.

Un des inconvénients principaux des solvants et des lessiviels est l’obtention d’une mauvaise qualité de nettoyage dans le cas de contaminants variés. Selon le nettoyant utilisé, il subsiste des résidus polaires ou non polaires sur les substrats.

Une nouvelle technologie de nettoyage, combinant les avantages des solvants et des lessiviels, est maintenant disponible. Il s’agit de la technologie brevetée MPC® (Micro Phase Cleaning), qui se caractérise par une fenêtre de process très large. Grâce à la combinaison de composés polaires et apolaires, les contaminants polaires comme les liquides d’arrosage, et apolaires, comme les huiles, peuvent être éliminés en une seule étape de nettoyage. Le mode d’action des fluides MPC®, à base aqueuse et dépourvus de tensio-actifs, développés par la société ZESTRON est le suivant :

Les micro-phases se forment sous l’action de la température et de l’agitation, puis elles éliminent les contaminants du substrat et les transfèrent dans l’environnement aqueux. Ainsi, ceux-ci ne restent pas liés à la matière active du nettoyant. Les contaminants peuvent être extraits du bain par un système de régénération. Les micro-phases restent présentes au sein du bain, lui permettant de rester actif.

Grâce à l’utilisation d’un nettoyant MPC®, il est possible d’obtenir des tensions de surface de l’ordre de 64 mN/m. Au contraire, les systèmes de nettoyage à base de solvants ou de lessiviels classiques ne permettent pas d’atteindre la barre symbolique des 50 mN/m. Les valeurs obtenues se situent autour de 48 mN/m avec des solvants à base d’alcools modifiés et de 46 mN/m avec les lessiviels (avec de multiples étapes de rinçage).

Ces nouveaux nettoyants sont composés d’éléments polaires et apolaires offrant une fenêtre de process très large. Des huiles, des graisses (apolaires) mais aussi des liquides d’arrosage et des sels (polaires) peuvent être éliminés par un seul process de nettoyage.

Contrairement aux produits lessiviels, ces produits ne contiennent aucune matière solide qui subsisterait sur la surface des pièces. C’est pourquoi ces nettoyants sont tout à fait aptes à être utilisés pour le rinçage des pièces nettoyées. On peut ainsi se passer de rinçage à l’eau et, par conséquent, d’un système d’évacuation d’eau. L’équipement de nettoyage peut donc être installé, de manière autonome, au niveau du process de production. Un autre avantage de l’absence de matière solide est un séchage sans résidus ni auréoles. Contrairement aux nettoyants lessiviels, aucun tensio-actif ni renforçateur ne sont présents et ne peuvent donc subsister sur la surface des substrats. Cette propriété est, entre autres, essentielle pour la qualité d’exécution des étapes ultérieures de collage ou de trempe. Le bain de nettoyage n’étant pas appauvri en matière active, comme c’est le cas avec les lessiviels, il présente une longévité extrême). Ceci se traduit par une excellente rentabilité en terme de coûts de nettoyage par pièce usinée.

Le nettoyant peut être régénéré de façon simple, sans perte de sa capacité de nettoyage. Des procédés courants, comme par exemple la micro filtration ou la distillation, sont bien adaptés pour retirer les contaminants du nettoyant. Les nettoyants sont mis en œuvre dans un process en circuit fermé. Il n’y a donc aucune conséquence néfaste sur l’environnement au travers des eaux usées. Ces nettoyants sont de plus biodégradables et donc ainsi respectueux de l’environnement.

Cette nouvelle technologie peut être mise en œuvre, en circuit fermé, aussi bien dans des process en immersion avec ultrasons que dans des process en aspersion à une ou plusieurs chambres. Comme cela a déjà été mentionné, le nettoyant, grâce à une formulation exempte de matières solides, sèche sans aucun résidu ni auréole et s’utilise parfaitement comme fluide de rinçage. Dépourvu de point éclair, il ne nécessite aucun dispositif de protection particulier. Ainsi, cette nouvelle technologie s’utilise dans des équipements très compacts, avec une surveillance réduite. Les résultats d’études ont montrés que ces nettoyants présentent de très bonnes dispositions à la préparation des surfaces avant collage. Ils s’avèrent également très efficaces pour le nettoyage avant trempe. L’utilisation de nombreux lessiviels a montré que les résidus issus du nettoyant laissent une couche gênante qui entraîne des inégalités dans la dureté de la surface. Les nettoyants MPC® sont exempts de résidus et n’occasionnent aucune couche indésirable. La technologie se prête aussi à la préparation d’autres traitements de surface, comme les procédés de revêtement CVD/PVD ou bien l’activation avant brasage fort et est tout aussi bien adaptée pour un nettoyage avant et après soudage.

La technologie MPC® est une nouvelle alternative pour le nettoyage industriel de précision. Celle-ci est destinée aux applications pour lesquelles les procédés à base de solvants ou de lessiviels atteignent leurs limites technologiques et n’offrent pas de résultats satisfaisants. La tension de surface des pièces nettoyées sert souvent de référence pour juger de la bonne qualité du nettoyage.