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Un capteur protégé par du PEEK

Michel Le Toullec

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L'enrobage en polyéthercétone du capteur de conductibilité d'Endress+Hauser répond aux exigences de l'agroalimentaire, de la pharmacie et des biotechnologies.

Endress+Hauser, fournisseur d'appareils de mesure, recherchait une solution pour mettre au point un capteur capable à la fois de supporter de hautes températures, des pressions élevées et des agents chimiques mais aussi d'entrer en contact avec les aliments et les produits pharmaceutiques. Les ingénieurs du groupe suisse ont alors opté pour une option monomatériau répondant à toutes ces exigences : enrober le capteur en question avec un polymère haute performance. Leur choix s'est finalement porté sur un polyéthercétone (généralement dénommé PEEK) de la société britannique Invibio Biomaterial Solutions, fournisseur de matériaux biocompatibles destinés au marché de l'instrumentation.

Un cahier des charges particulièrement strict

Baptisé Indumax H CLS54, ce capteur d'Endress+Hauser a été conçu pour mesurer la conductibilité ou la concentration ionique des liquides dans l'industrie agroalimentaire, la pharmacie ou les biotechnologies. Il permet également d'en déterminer la résistivité spécifique et la teneur en sels, en bases et en acides. Ce capteur convient en particulier à la séparation de phase et au contrôle des produits en solution aqueuse dans les circuits de tuyauterie des installations de conditionnement. Il est aussi adapté à une procédure d'assurance qualité et au contrôle d'étanchéité.

Le cahier des charges fonctionnelles imposé à ce capteur était particulièrement rigoureux. Il devait en effet pouvoir supporter une température de service en continu entre 10 et 125 °C, des pressions atteignant 60 bars à 60 °C et 8 bars à 120 °C mais aussi un vide de 0,1 bar de pression absolue. Par ailleurs, des opérations répétées de stérilisation pendant 60 minutes à 150 °C sous 5 bars ne devaient pas présenter d'incidences sur son fonctionnement.

Endress+Hauser avait également en ligne de mire les réglementations les plus strictes en la matière. En particulier la conformité aux prescriptions de la classe VI de la pharmacopée américaine et à celles de l'ISO 10993, relatives au domaine de la santé, ainsi que les exigences de la Food and Drug Administration (FDA) concernant le contact avec les aliments.

Une fabrication automatisée

Au final, le groupe suisse a considéré le PEEK Classix comme la meilleure solution pour cette application. Il s'agit plus précisément d'un polyaryléthercétone conçu à l'origine pour des applications médicales en contact avec le sang ou les tissus biologiques. Les applications s'étendaient jusque-là des cathéters aux équipements chirurgicaux. Mais il s'agit, cette fois, d'une première dans le domaine des capteurs pour le contrôle de procédés industriels.

Les ingénieurs d'Endress+ Hauser ont alors imaginé d'enrober le capteur par surmoulage de PEEK. Le point d'injection est ensuite arasé pour éliminer toute jointure ou interstice et rendre le capteur totalement neutre en terme d'hygiène. Sa surface est ainsi suffisamment lisse (d'une rugosité Ra de 0,8 micron) pour se nettoyer facilement et prévenir le risque de dépôt de particules pouvant polluer le liquide à analyser.

Autre atout de la solution choisie : le caractère injectable du PEEK a permis à Endress+ Hauser d'automatiser la fabrication du capteur Indumax H CLS54. En l'occurrence, l'injection se fait sur une presse Allrounder 420 C 1000-350 d'Arburg intégrant tous les équipements périphériques et un moule à canaux chauds.

EN BREF

Le problème - Développer un capteur de conductibilité de liquides capable de supporter à la fois une température et une pression élevées ainsi que le contact avec divers produits chimiques. La solution - Le capteur est enrobé par surmoulage avec le polyaryléthercétone Classix d'Invibio Biomaterial Solutions, un polymère haute performance qui répond aux critères d'hygiène de la pharmacie et de l'agroalimentaire.

IL SUPPORTE JUSQU'À 125 °C EN CONTINU

L'enrobage du capteur Indumax H CLS54 d'Endress+Hauser avec du PEEK (ici en noir et beige) lui permet de supporter les conditions de service difficiles. Le surmoulage est réalisé par injection sur une presse Allrounder d'Arburg. La surface externe de l'enrobage est suffisamment lisse pour se nettoyer facilement et prévenir le risque de dépôt de particules pouvant polluer le liquide à analyser.

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