BREA, Californie — Le fabricant d’élastomères Kirkhill-TA Co. a considérablement réduit ses stocks de noir de carbone et amélioré la propreté de son usine en remplaçant un vaste système de stockage en silos par un système de déchargement de sacs en vracBULK-OUT® de la société Flexicon Corp. Cette solution a permis à l’entreprise de réduire ses stocks de 90 %, tout en empêchant la poussière de noir de carbone de contaminer l’environnement de l’usine. Des économies, ainsi que des gains en termes d’efficacité et de compétitivité, en ont été les retombées positives.
Ce système de manutention en vrac constitue la dernière modernisation en date pour cette entreprise qui a commencé à fabriquer des joints d’étanchéité et d’autres produits en élastomère en 1919, avant de réorienter progressivement sa production des produits industriels généraux vers des pièces en silicone de haute technicité destinées aux avions commerciaux et militaires, aux missiles et même à la navette spatiale.
Le noir de carbone est l’une des principales matières premières utilisées par Kirkhill-TA. L’ajout de noir de carbone à un élastomère réduit son coefficient de dilatation thermique, ce qui lui permet de maintenir une étanchéité parfaite dans des applications à haute température. Il permet également de modifier l’allongement, la rigidité et d’autres propriétés physiques, et de conférer une conductivité afin d’éviter les décharges électrostatiques.
Lorsque Kirkhill-TA est passée de la production en série de pièces industrielles à la production en petites séries de pièces aérospatiales, il est devenu inutile et coûteux de maintenir des stocks de noir de carbone dans des silos. « Avec les wagons, nous devions acheminer 300 000 lb (136 363 kg) de granulés de noir de carbone à la fois », a déclaré Larry Pierce, vice-président chargé de la technologie chez Esterline. « Nous ne recevions des livraisons que quelques fois par an, et chaque livraison immobilisait près de 250 000 dollars en stocks. »
De plus, la ville de Brea a décidé de démanteler les voies ferrées qui alimentaient l’usine afin d’agrandir son espace vert. « Nous étions la seule installation industrielle restante dans la ville, et nous avons accepté », explique M. Pierce. « En contrepartie, la ville nous a accordé un prêt pour acheter le nouveau système de déchargement en vrac. »
De plus, la société mère de Kirkhill-TA, Esterline Technologies, accordait une grande importance à la maîtrise des coûts de stock.
Kirkhill-TA avait plusieurs priorités pour son nouveau système de manutention. Il devait améliorer l’efficacité des stocks et maîtriser les coûts. Il fallait utiliser autant que possible l’infrastructure existante. Enfin, elle devait empêcher la poussière de noir de carbone, générée par le frottement des granulés friables les uns contre les autres, de se répandre dans l’usine ou dans les équipements de traitement.
Le noir de carbone est produit par la combustion de fioul lourd ou de goudron, ce qui forme des particules semblables à de la suie. Lorsqu’elles sont en suspension dans l’air, elles peuvent pénétrer dans les équipements en fonctionnement. « Le noir de carbone a tendance à absorber l’huile de lubrification », a expliqué M. Pierce. « S’il pénètre dans les roulements et les rouleaux, ceux-ci s’useront prématurément. » Il peut également provoquer des courts-circuits.
Le noir de carbone étant un dérivé du pétrole, la Californie le classe parmi les matières dangereuses. Bien qu’il soit expédié sous forme de granulés de 1 à 3 mm de diamètre afin de réduire le risque de dispersion dans l’air, les fabricants doivent rester vigilants pour éviter tout déversement et le nettoyage qui s’ensuivrait.
Le système de wagons a permis d'assurer les livraisons en vrac
Kirkhill-TA disposait d’une infrastructure importante pour la manutention du noir de carbone, avec une station de déchargement ferroviaire comprenant des convoyeurs à vis et à godets, ainsi que deux silos de stockage.
Les granulés de noir de carbone étaient acheminés depuis les silos vers les mélangeurs Banbury de l’entreprise de deux manières : par convoyeur pneumatique et, lorsque le poids dans le silo descendait en dessous de 50 000 lb (22 675 kg), à l’aide de grands conteneurs en acier pouvant contenir environ 2 000 lb (909 kg) de noir de carbone. « Ce sont comme des sacs en vrac en acier. Nous les déplaçons à l’aide d’un chariot élévateur et versons le noir de carbone par gravité dans un conteneur de pesage équipé d’une balance intégrée, situé sur une mezzanine au-dessus des mélangeurs. Lorsque le conteneur et les granulés atteignent le poids requis par la recette, la goulotte du conteneur s’ouvre, déversant la matière dans le mélangeur pour être mélangée à des élastomères avant d’être moulée en joints finis », explique M. Pierce.
Les convoyeurs pneumatiques ne sont plus utilisés, mais les conteneurs en acier et le système de pesage font toujours partie de la nouvelle installation de manutention en vrac.
Les sacs en vrac facilitent la manutention
Les sacs en vrac s'imposaient comme un choix évident pour la réception du noir de carbone. Tout d'abord, ils sont disponibles en formats de 1 000 et 2 000 lb (455 et 910 kg), suffisamment grands pour bénéficier de remises sur les achats en vrac. Bien que les fournisseurs pratiquent des tarifs moins élevés pour les expéditions en vrac par wagon, les économies réalisées sont largement compensées par des coûts de transport ferroviaire plus élevés. En optant pour cette solution, Kirkhill — TA ne paierait qu'une fraction de cent par livre de plus pour les livraisons en sacs en vrac. Si l’on ajoute à cela les économies réalisées grâce à la réduction des stocks et à la suppression de l’entretien des silos, le système de sacs en vrac s’amortit de lui-même.
Le déchargeur Flexicon améliore également la propreté du site. Tout d’abord, il déplace les opérations de manutention des matériaux en vrac à l’intérieur de l’installation, de sorte que tout déversement accidentel reste confiné au sein de l’usine. Le déchargeur utilise également des raccords étanches à la poussière pour contenir entièrement le noir de carbone jusqu’à son ajout final dans le mélangeur.
Les camions livrent 10 à 12 sacs en vrac palettisés à la fois. Un chariot élévateur soulève chaque sac par ses sangles et le dépose dans une zone de stockage située sur la mezzanine. Lorsque du noir de carbone est nécessaire, le cariste fixe les sangles du sac à un cadre de levage amovible, puis soulève le cadre pour le placer dans le berceau du déchargeur de sacs en vrac.
Le déchargeur décharge les granulés de noir de carbone du sac en vrac dans une trémie spécialement conçue à cet effet, à partir de laquelle un convoyeur à vis flexible de 15 pieds (4,5 m) de long et de 4,5 pouces (11,4 cm) de diamètre extérieur, également fourni par Flexicon, transfère le matériau vers un bac en acier. À ce stade, l’opération se déroule comme à l’origine avec les bacs en acier : un chariot élévateur transporte le bac le long de la mezzanine jusqu’au conteneur situé au-dessus de l’un des mélangeurs, où il décharge son contenu.
Un système hermétique permet d'obtenir une usine plus propre
Le dispositif de déchargement de sacs en vrac est conçu pour contenir entièrement le matériau déchargé, empêchant ainsi toute contamination du produit et de l’environnement de l’usine. Le bec verseur du sac est fixé à un anneau de serrageSPOUT-LOCK®, qui forme un raccord étanche entre le côté propre du bec verseur du sac et le côté propre d’un tube télescopiqueTELE-TUBE® (par lequel le matériau est déchargé). Le tube soulève pneumatiquement la bague de serrage, permettant à l’opérateur d’établir un raccordement étanche à la poussière avec le bec verseur du sac. Le tube s’abaisse ensuite, étirant le sac pour décharger entièrement les granulés. Pour favoriser également une décharge complète, les activateurs de sacFLOW-FLEXER® — deux plaques situées sous le sac — soulèvent et abaissent les bords inférieurs opposés en formant un « V », dirigeant ainsi le produit vers le bec verseur du sac.
Au-dessus de la bague de serrage, une vanne de régulation de débitPOWER-CINCHER® entoure la partie supérieure du bec du sac afin de permettre de refermer les sacs partiellement vides. Lorsque le sac est vide, l’opérateur actionne le dépoussiéreurBAG-VAC®, qui génère un vide au sein du système étanche, ce qui permet de replier le sac vide sans dégager de poussière en vue de sa refermeture et de son retrait.
Le convoyeur renferme une vis sans fin flexible en acier inoxydable dotée d’une géométrie spécialisée afin de minimiser la compression de matériaux tels que le noir de carbone, qui ont tendance à se tasser dans les convoyeurs conventionnels.
À mesure que la vis sans fin tourne, elle se centre automatiquement à l’intérieur du tube en plastique, créant un jeu entre la vis et la paroi du tube, ce qui laisse suffisamment d’espace pour que les granulés s’écoulent sans être endommagés.
L’extrémité d’admission du convoyeur est raccordée à la sortie de la trémie. À l’extrémité de décharge, un moteur de 5 hp (4 kW) entraîne la vis tandis que le matériau passe de la sortie du convoyeur, à travers un tuyau de descente flexible de 6 in. (15,2 cm) de diamètre, pour aboutir dans le bac de stockage en acier. Entièrement fermé, le convoyeur garantit en outre la propreté de l’usine.
Une commande de temporisation par lots active le convoyeur pendant un intervalle de temps reproductible afin de remplir le bac de stockage.
« Nous avons réduit nos stocks de noir de carbone de 500 000 à 1 000 000 lb (227 000 à 454 000 kg) à 50 000 à 100 000 lb (22 700 à 45 400 kg) », explique M. Pierce. « Le système de déchargement en vrac améliore l’efficacité et la compétitivité, et permet de maîtriser nos coûts. »