BREA, Californie — Ameron International fabrique des revêtements de protection en PVC destinés aux grandes canalisations d’égouts en béton. Le dioxyde de titane (TiO₂) est pesé et mélangé à la résine de PVC avant l’extrusion du composé, afin de lui conférer une résistance aux UV et une couleur blanche translucide.
Avec l’ancien procédé de mélange de l’entreprise, il était difficile de contenir la poussière. Le personnel de l’usine ouvrait les sacs de dioxyde de titane (TiO₂), dont la densité apparente est de 45 livres/pied cube (721 kg/m³), et transvasait la poudre à la pelle dans un seau posé sur une balance. Lorsque le poids net deTiO₂ atteignait 6 livres (2,7 kg), la poudre était déversée dans un mélangeur contenant 300 livres (137 kg) de PVC (soit une concentration de 2 %).
La manipulation de la poudre dans un environnement ouvert générait de la poussière. « Si vous ouvrez un sac de dioxyde de titane et que vous le videz, la poudre peut se disperser dans l’air », explique James Gross, ingénieur produit à l’usine Ameron.
Il a recherché des systèmes fermés, mais a eu du mal à en trouver un capable de traiter cette poudre, qui est cohésive et compressible, et qui a tendance à s’agglomérer, à former des grumeaux, à créer des ponts et à résister à l’écoulement. « C’est une poudre qui se comporte presque comme une pâte, ce qui rend son transport problématique », précise M. Gross.
Il a finalement opté pour un système de la société Flexicon Corporation, composé d’une station de vidange de sacs équipée d’un convoyeur à vis flexible intégré.
La station de déchargement des sacs retient la poussière
Des palettes de sacs de dioxyde de titane de 25 lb (11 kg) sont empilées à côté de la station de vidage des sacs, sur un quai surélevé. La station est équipée d’un support à sacs à hauteur de taille qui offre une surface de travail permettant aux opérateurs de préparer, nettoyer et ouvrir les sacs avant de les vider.
L'unité de dépoussiérage de la station de vidage des sacs est montée directement sur la trémie au sol de 5,5 cu ft (0,16 cu m). L'opérateur ouvre le couvercle de la trémie, ce qui active un ventilateur d'aspiration à haute vitesse, et videle TiO₂ à travers un tamis qui empêche les corps étrangers de pénétrer dans le système. Le ventilateur aspire la poussière en suspension vers deux cartouches filtrantes offrant une efficacité de rétention de 99,99 % pour les particules d’une taille égale ou supérieure à 1 micron. Parallèlement, un système automatique de nettoyage des filtres par impulsions inversées utilise des électrovannes activées par minuterie pour diriger de courtes rafales d’air comprimé de l’usine vers les cartouches filtrantes, ce qui provoque la chute de la poussière accumulée sur les surfaces extérieures des filtres dans la trémie.
Mesurant 30 pouces (762 mm) de côté sur 44 pouces (1 118 mm) de hauteur, la trémie est dotée d’une configuration « à haut débit » qui fait basculer le dioxyde de titane et le fait s’écouler vers la paroi arrière inclinée de l’unité puis le long de celle-ci, empêchant ainsi la poudre de former des ponts entre les parois latérales de l’unité. De plus, elle est équipée d’un vibrateur pneumatique et d’un agitateur pour favoriser l’écoulement vers l’entrée du convoyeur. « Pour la plupart des matériaux, aucun de ces dispositifs n’est nécessaire, mais ils sont indispensables pour acheminer le dioxyde de titane », note M. Gross.
Un convoyeur à vis flexible permet de transporter des matériaux difficiles
La trémie achemine la poudre vers l'adaptateur d'alimentation d'un convoyeur à vis flexible de 25 pieds (7,6 m) de long et de 2,625 pouces (67 mm) de diamètre, incliné à 45 degrés. Le convoyeur utilise une vis flexible en acier inoxydable dotée d'une géométrie spécialisée, conçue par Flexicon pour traiter des matériaux aux propriétés difficiles, tels quele TiO₂.
Un moteur électrique de 2 hp (1,5 kW), situé à l’extrémité de décharge du convoyeur, fait tourner la vis, propulsant ainsi le dioxyde de titane à travers le tube en plastique et via une goulotte de décharge reliée à un tuyau de descente en PVC renforcé de fils métalliques, d’une longueur de 4 ft (1,2 m) et d’un diamètre de 6 in. (152 mm). La poudre tombe dans un godet logé dans un caisson de confinement de poussière, qui repose sur une balance électronique située au-dessus du mélangeur.
Lorsque le mélangeur a besoin de dioxyde de titane, un opérateur active le convoyeur, ainsi que le vibrateur et l’agitateur situés dans la trémie. Le contrôleur arrête automatiquement le convoyeur lorsque le poids du produit dans le seau atteint 5,5 livres (2,5 kg). À ce stade, la poudre restante dans la goulotte s’écoule lentement dans le seau, amenant le poids final à un niveau proche des 6 livres (2,7 kg) requis. « Nous atteignons une précision de pesée par lot d’environ ±0,02 lb (±0,01 kg), ce qui est bien plus précis que l’ancien système », rapporte M. Gross.
Les estimations initiales de M. Gross prévoyaient jusqu’à trois minutes pour déverser les 6 lb (2,7 kg) requis, compte tenu des caractéristiques d’écoulement variables du dioxyde de titane, mais la tâche est désormais accomplie en 30 à 45 secondes.
Le processus de transport se termine dans un caisson de confinement de la poussière
Comme un opérateur peut vider le godet rempli dans le mélangeur sans le retirer du caisson de confinement de poussière, le dioxyde de titane est confiné dans l’ensemble du système.
« Le système a efficacement confiné la poussière », rapporte M. Gross. En plus de protéger les travailleurs et de maintenir la propreté de la zone environnante de l’usine, le système réduit le gaspillage de matière et élimine la nécessité de nettoyer un site de collecte de poussière distant.
En ce qui concerne l’entretien, M. Gross nettoie l’équipement tous les trois ou quatre mois, précisant : « C’est un équipement qui ne nécessite pratiquement aucun entretien. »