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Se passer des solvants toxiques et réduire les effluents

Nadège Aumond
Malgré un coût initial souvent plus élevé, les alternatives aux procédés de nettoyage utilisant des solvants peuvent être très concurrentielles.

Le renforcement de la réglementation en matières d'environnement, d'hygiène et de sécurité, ainsi que l'exigence de la qualité du nettoyage, notamment dans l'industrie automobile, poussent les industriels à trouver de nouvelles solutions de nettoyage pour remplacer les classiques solvants ou procédés lessiviels.

Les alternatives ne manquent pas : vapeur saturée sèche, exploitation du CO2 - sous forme de glace, neige ou encore en phase supercritique - ainsi que l'utilisation du plasma et du laser. Des technologies qui existent depuis dix ou vingt ans mais qui ne sont pas ou peu utilisées pour le nettoyage des pièces mécaniques. Elles présentent pourtant des performances équivalentes aux procédés classiques, voire meilleures dans certains cas. Et c'est peut-être là le hic : aucune de ces solutions n'a une aussi large polyvalence que les solvants. Elles demandent, du coup, une analyse poussée de chaque besoin. En revanche, elles sont imbattables côté impact environnemental : peu ou pas d'émissions de composés organiques volatils, peu ou pas de consommation d'eau et donc peu ou pas de rejets d'effluents. Et cela les remet sur le devant de la scène.

Reste le coût. Les solvants ou solutions lessivielles ont d'autant plus la vie dure que les installations sont souvent déjà bien amorties. Si l'investissement de départ des autres solutions est relativement élevé, la réduction voire l'absence de consommables et d'opérations de retraitement des déchets peuvent les rendre concurrentielles.

« Dans les calculs de coûts comparatifs, ceux induits par le retraitement des effluents ne sont en effet pas suffisamment pris en compte », note Denis Lebugle, responsable du développement d'Unitech Annemasse, concepteur et fabricant de machines intégrant la plupart des technologies de nettoyage. Didier Norest, PDG de Batech, spécialiste de la vapeur sèche et représentant pour la France de l'italien REA, souligne que PSA (Saint-Ouen) a amorti une installation de nettoyage d'outillage d'emboutissage faisant appel à la vapeur sèche en huit mois, à qualité égale voire supérieure, et cela uniquement sur les gains en rejets d'effluents. « Plus onéreuse que l'eau sous haute pression en termes d'investissement initial, la vapeur saturée sèche présente des coûts de fonctionnement beaucoup moins élevés du fait des économies - de 100 à 200 fois moins - d'eau et donc d'effluents », indique Didier Norest.

La neige carbonique pour le dégraissage

Convaincu que ces technologies, qualifiées de voie sèche car elles ne nécessitent pas d'étapes spécifiques de séchage, possèdent de véritables atouts et gagnent à être connues, le Cetim a édité Le Guide du dégraissage par voie sèche. Présenté à l'occasion du 2e congrès européen CleanMeca, organisé à l'automne dernier, ce guide s'appuie sur les premiers résultats d'une étude débutée en 2005 et qui devrait se poursuivre en 2007. Au programme : analyse de cas types, de coûts et bilans des avantages et des inconvénients.

Ainsi, selon le Cetim, la technologie qui consiste à projeter du CO2 liquide sous pression, et par conséquent de la neige carbonique, est vouée à un développement rapide malgré son incompatibilité avec des salissures de type huile et graisse en grande quantité. Elle s'accommode particulièrement des pièces relativement simples (pas de trous borgnes) et de grandes tailles. Même jugement pour la cryogénie ou procédé par glace carbonique (- 78 °C) plus puissante en termes de nettoyage du fait de la taille supérieure des amas de cristaux formés. La solution neige carbonique tire d'autant mieux son épingle du jeu qu'elle s'automatise facilement.

« L'investissement dans un système de cryogénie est équivalent à celui du nettoyage à eau à 600 bars pour des performances égales à la différence près qu'il n'y a pas de médias à retraiter », explique Jean-Charles Delhaye, ancien responsable des technologies utilisant le CO2 en traitement de surface au sein d'Air Liquide (1992 à 2002), et actuel directeur général de Cryoprocess. Les salissures sont en effet aspirées et les graisses atomisées sont récupérées par du papier absorbant. Seul bémol, la technologie est assez bruyante...

« L'exploitation du CO2 en phase supercritique se justifie quand il y a un besoin d'extrême propreté ou que l'on a affaire à des pièces très complexes ou poreuses, ou pour lesquelles le nettoyage présente une forte valeur ajoutée », note Denis Lebugle d'Unitech Annemasse. Cette société est la seule en France à construire des machines capables de mettre en oeuvre du CO2 supercritique (jusqu'à 300 bars et 80 °C). Elle détient une licence exclusive du procédé de dégraissage par fluide dense (DFD) mis au point par le CEA.

L'état supercritique du CO2 est atteint dès que la température est supérieure à 31 °C et la pression supérieure à 74 bars. Le CO2 présente alors une densité équivalente à celle d'un liquide et des caractéristiques de transport comparables à celles d'un gaz, ce qui permet un nettoyage dans les parties les plus reculées des pièces. Le travail s'effectue en enceintes closes ce qui limite la taille des pièces traitées. En contrepartie, le gaz carbonique peut être récupéré et réutilisé une fois séparé des salissures.

Plasma ou laser pour la préparation de surface

L'ajout d'additifs confère à cette technologie une grande polyvalence, comparable aux solutions par immersion à base de solvants, et supérieure à celles à base de lessives. « Le CO2 supercritique réunit les avantages de ces deux solutions, polyvalence donc et qualité du nettoyage, avec un coût d'exploitation bien moindre », estime le directeur du développement d'Unitech Annemasse. Reste que sa diffusion dans le domaine de la mécanique classique apparaît aujourd'hui difficile en raison du coût de l'installation tempère le Cetim. Ce qui ne démonte pas Denis Lebugle : « Du fait de sa polyvalence tant en nature de polluants qu'en degré de nettoyage, c'est typiquement un procédé qui peut être mutualisé, divisant ainsi l'investissement », répond-il.

Les solutions faisant appel au plasma et au laser sont plutôt à considérer comme des technologies de finition. « Le procédé de nettoyage par plasma a, en effet, plutôt été conçu dans une optique de préparation [activation] de surface que de nettoyage à proprement parler », explique Stephan Gruber, directeur France de Plasmatreat, société allemande à l'origine du procédé de plasma froid à pression atmosphérique OpenAir.

Du fait, là aussi, d'un investissement initial élevé, l'adoption du plasma ne se justifie que pour le traitement de grandes séries ou de petites séries de pièces à très haute valeur ajoutée, comme ce peut être le cas en aéronautique. Les gains peuvent alors être extrêmement significatifs : « En nettoyant des zones avant soudure par le biais d'un laser, un motoriste américain est passé de 30 % à 0 % de rebut après soudage », rapporte François Sonnery, de Quantel France, fabricant de sources laser à solide. Outre l'efficacité du procédé laser, cet exemple témoigne que le retour sur investissement d'une technologie n'est pas toujours directement calculable...

EN DÉVELOPPEMENT

- La technologie au CO2 supercritique développée par Unitech Annemasse en collaboration avec le CEA - Le mixage des technologies laser et plasma

L'AVIS DE L'EXPERT

Le grand atout des solvants est leur forte polyvalence. En termes d'applications, il n'y a que peu ou pas de questions à se poser. Les solutions alternatives sont performantes mais pas aussi polyvalentes. Pour choisir, l'industriel doit désormais étudier précisément chaque cas. "

CHEZ PIM AMÉLIORER L'ADHÉRENCE ET GAGNER EN QUALITÉ

- Pour résoudre des problèmes de tenue de colle sur des pièces métalliques, la société PIM (Polyuréthane Industriel Moulé), implantée à Pusignan (Rhône), a remplacé son procédé de nettoyage par bain de trichloréthylène additionné d'ultrasons par un procédé au laser. L'objectif est de nettoyer des pièces en acier, aluminium ou encore en fonte après grenaillage, afin d'enlever la poussière et les particules de graphite encore solidaires du métal. Ces moyeux centraux de roues sont ensuite encollés puis enrobés de polyuréthanne. « Grâce à cette technologie, nous sommes passés de 30 - 35 % à 0 % de rebut lié à ce défaut d'adhérence ! », rapporte Raphaël d'Agostini, responsable technique de PIM. Une intégration parfaite au process En place depuis environ sept ans, les deux lasers fournis pas Quantel France (Laserblast) donnent donc entière satisfaction. Un troisième est même prévu pour 2007. « Notre critère principal lors du choix d'une autre solution de nettoyage était la qualité du produit fini. L'utilisation du procédé laser est simple, sans réel consommable, mais surtout il s'intègre parfaitement à notre process même si cela le ralentit un peu. C'est en effet notre opération la plus longue du procédé de fabrication (temps menant), car couvrir 100 % de la surface à encoller avec 4 points de 3 mm de diamètre, même à 120 Hz, reste un processus long à réaliser », poursuit le responsable technique.

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