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L'utilisation des tuyaux annelés en polyéthylène pour l'assainissement en Côte d'Ivoire. Quelle rentabilité?

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par Assomoly Emerson August Kouassi KOFFI
Institut national polytechnique Félix Houphouet-Boigny de Yamoussoukro ( Côte d'Ivoire) - Ingénieur des techniques des travaux publics 2013
  

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b) Historique du tuyau en PEHD

L'histoire du tuyau annelé en PE-HD est relativement récente par rapport à d'autres types de tuyau en matériaux conventionnel. C'est un produit moderne, approprié pour nos conditions d'installation et d'environnement.

Le polyéthylène - haute densité est obtenu par des procédés de polymérisation de l'éthylène à basse pression, seul ou avec des Co-monomères. Les premières unités de production datent du milieu des années cinquante. La première fut construite en 1955 par la société Phillips au Texas. Ce fut ensuite Hoechst qui démarra la première unité selon le procédé Ziegler en 1956. Dans les années soixante, des améliorations furent apportées au procédé Ziegler par l'utilisation de catalyseurs superactifs permettant de supprimer la coûteuse opération d'élimination des résidus catalytiques. Aujourd'hui, de nombreux licenciés utilisent cette technologie.

Processus d'obtention du polyéthylène

c) Etapes de fabrication

? Prescriptions sur la matière de base (PE-HD)

Tableau 1 : prescription sur la matière de base (PEHD)

Caractéristiques

Méthodes

Paramètres
d'essai

Unités de
mesure

Valeurs
mesurées

Densité De Référence

En Iso 1183

23 °C

Kg/M3

> 930

Indice De Fluidité.

En Iso 1183

190 °C 5 Kg.

Gr/10min

< 1,6

Résistance À La Pression

Interne 165h (ó 4 mPa)

En Iso 1167

80 °C

Bar

Pas De
Défaillance

Résistance À La Pression

Interne 1.000h (ó 2,8 mPa)

En Iso 1167

80 °C

Bar

Pas De
Défaillance

Diplôme d'Ingénieur des techniques des T.P. Koffi Assômôly Emerson August kouassi, INPHB, 2013 Page 27

*réf :(Selon le fabricant soleno ; chapitre 3; fabrication et essais ; édition 8 (04-07))

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Phase I

L'industrie des tuyaux annelés en PE-HD vit à un rythme accéléré dans le développement technologique de la fabrication et du contrôle en cours de fabrication. Le procédé de fabrication est de type extrusion en continu. La séquence de fabrication comporte cinq phases critiques à la réussite de la mission de l'entreprise. La mission est décrite ici-bas et les cinq phases de base de tous les processus de fabrication de tuyaux annelés en PE-HD sont illustrées. La figure présente de façon schématique toute ces étapes.

Figure 3: Processus de fabrication

? Préparation de la matière première (MP)

C'est une phase critique du processus de fabrication car elle demande l'intervention de plusieurs niveaux d'intervenants. Elle débute par le bon de commande d'achat de la matière première, ensuite il y a la préparation du mélange et se termine par l'envoi du mélange à la trémie de l'extrudeuse pour être transformée. Cette phase comprend des étapes de gestion et de contrôle. Elle est directement liée au plan de production, soit la cédule de production.

? Approbation de MP pour commande d'achat

Les matières premières (MP) utilisées dans la fabrication sont approuvées par un personnel du groupe d'opération nommé Production / Assurance Qualité /Achat, selon les critères suivants : les fiches techniques de la MP (classification par propriétés pour le PE-HD), les critères exigés par les normes de produits, la fiabilité de la source d'approvisionnement et par des essais de fabrication et de Contrôle Qualité sur la MP et, s'il s'agit d'une résine PE-HD, une fois transformée en produit fini. Si la MP répond aux exigences, elle pourra être incorporée dans notre procédé et être commandée.

? Réception / Entreposage

Les MP sont contrôlées à la réception, par le contrôleur qualité, par la prise d'un échantillon et la vérification des paramètres du certificat d'analyse, du bon de livraison et du bon de commande. Avec l'échantillon, le contrôleur qualité effectue des essais normalisés pour déterminer la conformité du lot et enregistre les résultats sur un rapport : Si le lot n'est pas conforme, le voyage est retourné et un rapport de non-conformité est ouvert. Si le lot est conforme, le lot est entreposé et enregistré.

Phase II

? Extrusion

La phase extrusion, est pour les thermoplastiques, une étape de fusion du polymère à l'aide de chaleur. La chaleur est créée à l'aide d'éléments chauffants (bandes chauffantes) en conjonction

avec la rotation de la vis. Il est utilisé des vis spécialement conçues pour un minimum de cisaillement moléculaire et un maximum de mélange pour ainsi réduire au impersonnel maximum la possibilité de dégradation de la résine. Cet ensemble permet d'atteindre la fluidité requise du mélange au passage dans la matrice et la création de pression permettant au PE-HD une sortie constante à la tuyère.

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? Mélange

Selon le type de tuyaux annelés en PE-HD et la norme de produits, les mélanges peuvent être différents. Par contre, la même qualité de résine PE-HD peut être retrouvée. Lors du mélange, il est rajouté l'inhibiteur UV de noir de carbone, soit un minimum de 2 % et un maximum de 5 %. Le contrôle qualité (CQ) effectue des essais sur le mélange pour vérifier s'il est conforme aux caractéristiques du mélange du produit à fabriquer et si l'inhibiteur UV est au bon pourcentage. Dans la phase I, un minimum de quatre contrôles effectué, de six tests de Contrôle Qualité et de quatre enregistrements. Toutes ces vérifications sont nécessaires pour vous garantir la meilleure Qualité en matière de résines PE-HD, vierge ou recyclé post consommateur.

Phase III

? Mise en profil

Cette phase est importante car c'est la première étape de la fabrication d'un tuyau. Ainsi, suite à l'extrusion, le PE-HD passe dans la filière pour être formé en un tube à la sortie de la tuyère. Le tube est reformé à chaud en un profil annelé à l'extérieur par procédé de vacuum (il pourrait être par soufflage). L'étape de moulage se fait à l'aide d'une profileuse à mouvement rotatif de moules. Le procédé se fait en continu. Il peut comporter une seconde paroi lisse à l'intérieur (double paroi). Une nouvelle technologie permet de rajouter une troisième paroi extérieure lisse, le produit se nomme un tuyau triple paroi. Cette dernière technologie est à l'étude. Selon le type de tuyau à mouler, l'ajusteur va préparer et

installer l'outillage sur la ligne de fabrication en plus de vérifier le fonctionnement de toutes les composantes. L'outillage comprend la filière, les moules et la quincaillerie environnante. Il utilise

des outillages pour du tuyau de 38mm à 1200mm de diamètre intérieur sur différents types de profileuses. L'ajusteur fera les ajustements de départ (épaisseurs, répartition) et assistera l'opérateur pour optimiser les ajustements en production (poids, vitesse et températures). Le contrôleur qualité effectuera des contrôles sur le produit fini pour s'assurer qu'il répond aux critères de qualités et de performances.

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Le contrôle de la fusion de la résine de PE-HD se fait par un ajustement précis de la courbe de températures des différentes zones de travail pour un type de résine et ainsi optimiser la pression à la tuyère. Cette tâche est effectuée par un personnel de production (Ajusteur et opérateurs) conformément aux procédures du Manuel d'Assurance Qualité et du Recueil d'Instructions de Travail.

Pour permettre une bonne mise en profil du tuyau, les moules doivent être refroidis. La plupart des outillages utilisent un refroidissement par air. Cette technologie fait appelle à la poussée d'un grand volume d'air à grande vélocité sur les surfaces des moules à l'aide d'une turbine de soufflerie. Une seconde technologie fait appel à l'eau pour le refroidissement des moules. Les deux types de refroidissement ont pour mission d'obtenir la dispersion rapide de la chaleur Les filières ont une tuyère pour la formation d'un tube qui sera moulé à la forme annelée du moule par l'assistant de lignes de vacuum usinées dans les moules convoyés par la profileuse ou dans certains cas par soufflage d'air passant directement à l'intérieur de la filière.

Tableau 2 : Caractéristiques physiques

CARACTERISTIQUES PHYSIQUES

 

Prescriptions

Paramètres d'essai

Méthodes
d'essai

Résistance à la
chaleur ou test
d'étuve

Les tubes ne doivent pas
présenter de fissures, de
déaminations ou de défauts
apparents

température

110 + 2°C

UNE EN

12091

temps d'immersion

e = 8 mm

30 min

e > 8 mm

60 min

Phase V

? Finitions et emballages

Dans la phase finale du processus de fabrication, le tuyau annelé en PE-HD va être échantillonné par l'opérateur et le service de Contrôle Qualité pour effectuer un ensemble de tests internes pour déterminer la conformité en cours de production et l'optimisation des ajustements. La finition apportée au produit va différer selon que le tuyau soit de type. Les productions peuvent être finies en longueurs et être emballées selon les standards ou selon la spécification du client, sur commande spéciale.

Figure 6 : Finitions et emballages de longueurs

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Phase IV

? Calibrage

Dans toute production de tuyaux plastiques, il y a une étape de refroidissement pour permettre de répondre aux exigences dimensionnelles. Cette étape est le calibrage et elle diffère en longueur selon l'épaisseur à refroidir et la vitesse de la ligne. Le refroidissement est effectué à l'aide de buses à jet d'eau, réparties autour de la circonférence et tout au long du calibreur. La température de l'eau est contrôlée par une unité de refroidissement et une composante de traitement.

Figure 7 : Calibrage

? Contrôles et Essais

Tout au long du cycle de production, soit de la phase II à V, la production sera contrôlée par le personnel de production et le Contrôleur Qualité. Pour que les tuyaux puissent être correctement identifiés, et conformément aux spécifications du UNE-EN 13476, ils portent une marque indélébile en longueur, tous les 2 mètres.

La production journalière est définie comme un lot. Le lot est identifié par un numéro ou par la date de sa fabrication. Le lot est inscrit sur le tuyau ou sur une étiquette conformément à la norme applicable. Il effectue une série de contrôles et d'essais pour déterminer la conformité. Pour l'acceptation du lot de production, le service de Contrôle Qualité échantillonnera la production conformément au protocole de tests établi par les normes de produits. Les caractéristiques suivantes sont évaluées :

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