Sécuriser la production alimentaire grâce aux roulements sans entretien

La sécurité et l'hygiène alimentaires sont plus faciles à garantir

Le rôle des roulements est universel: rendre les mouvements rotatifs et linéaires plus rapides et plus efficaces. Dans l'industrie alimentaire, leur utilisation se heurte aux risques liés à l'utilisation de lubrifiants: contamination, propagation d'allergènes et influence sur la qualité sensorielle sont constamment à l'ordre du jour. Si les roulements sans entretien promettent une réduction substantielle de l'utilisation de lubrifiants et des risques associés, leur utilisation présente toutefois des inconvénients. Mieux vaut donc prendre le temps de peser le pour et le contre.

RELIEF

Dans l'industrie alimentaire, le rôle des paliers n'est pas différent de celui de nombreuses autres industries: il s'agit de rendre les mouvements linéaires et rotatifs plus rapides et plus efficaces en acceptant des quantités variables de pression, réduisant ainsi le frottement. En règle générale, ils comprennent:

• une paire d'anneaux contenant les chemins de roulement: l'un est fixé à la partie structurelle fixe, l'autre à la partie mobile;
• des pièces roulantes - billes, rouleaux, cônes ou aiguilles - pour la mobilité des anneaux l'un par rapport à l'autre avec un minimum de frottement ou des roulements dont le principe de fonctionnement est basé sur le glissement, tels que les paliers lisses polymères où un polymère caractérisé par un minimum de frottement joue le rôle de surface de glissement;
• une cage de guidage et de séparation des parties roulantes.

Un système de codification spécifique, dérivé de diverses normes internationales, garantit aujourd'hui que les roulements portant le même numéro de type sont totalement interchangeables, quelle que soit la marque.

FACTEURS INFLUENÇANT LES PERFORMANCES

Les roulements sont soumis à des charges continues qui peuvent entraîner toutes sortes de dommages; la norme ISO 15243 décrit ces charges et leurs causes. Il existe trois formes de charge:

Charge mécanique

Il y a souvent une combinaison de charge radiale (perpendiculaire à l'arbre), de charge axiale (dans le sens longitudinal de l'arbre) et de charge statique et dynamique où les bagues du roulement ne bougent pas l'une par rapport à l'autre (charge statique) ou bougent (charge dynamique).

Charge thermique

Elle peut se traduire par:

• une dilatation ou une contraction, avec des effets possibles sur l'alignement des roulements et des composants adjacents;
• une déformation, les cycles thermiques répétés entraînant une fatigue du matériau avec un risque de fissuration et/ou d'écaillage.

Contamination

La contamination par la poussière, la saleté, les particules corrosives et/ou l'eau peut notamment entraîner une usure, une augmentation de la résistance au frottement, un déséquilibre et des vibrations. L'installation de joints permet de s'en prémunir.

ENTRETIEN DES ROULEMENTS

Lubrification

La lubrification a pour but premier de réduire le frottement et donc de prévenir l'usure. Elle favorise également l'étanchéité et joue un rôle dans la dissipation de la chaleur et la lutte contre la pollution. Les lubrifiants sont composés d'huiles, d'un épaississant et d'additifs. Les facteurs déterminants pour le choix de l'agent sont la vitesse de déplacement, l'intensité de la charge, les conditions ambiantes, la résistance à l'eau et le taux d'évaporation.

Contrôle de l'état des roulements

La surveillance de l'état des roulements permet d'éviter les problèmes liés aux défaillances des roulements. Les données de mesure nécessaires peuvent être obtenues à partir d'analyses des vibrations, de la température et des ultrasons, entre autres. Étant donné que la durée de vie des roulements est considérablement réduite par les vibrations et/ou la production inutile de chaleur, il est nécessaire de les limiter. L'équilibrage intermédiaire des pièces de machines tournantes ou le réalignement au laser des machines et des entraînements sont des moyens d'y parvenir. Les roulements plastiques intelligents sont capables de mesurer l'usure en temps réel et permettent une maintenance prédictive.

FACTEUR DE RISQUE

Dans l'industrie alimentaire, l'utilisation de lubrifiants est un facteur de risque. Tout d'abord, il existe un risque de contamination dû au contact du lubrifiant avec le produit alimentaire lors de la production ou de la transformation. Les lubrifiants peuvent également contenir (des traces) d'allergènes qui peuvent causer des problèmes de santé (graves) chez les personnes qui y sont intolérantes.

Dans l'industrie alimentaire, l'utilisation de lubrifiants n'est pas sans risque

Les lubrifiants peuvent affecter la qualité sensorielle d'un produit en lui conférant une odeur ou un goût indésirable, ce qui n'est pas dangereux en soi, mais gênant. Pour éviter cela, on utilise généralement des lubrifiants de qualité alimentaire, souvent plus chers.

Étant donné que les producteurs de denrées alimentaires doivent se conformer à des lois et réglementations strictes en matière de sécurité et d'hygiène alimentaires - et qu'ils s'exposent à de lourdes amendes et à des atteintes à leur réputation s'ils ne les respectent pas - il n'est pas surprenant que les roulements sans entretien aient été chaleureusement accueillis dans ce secteur à l'époque.

Lubrifiants de qualité alimentaire
Ces lubrifiants sont spécialement conçus pour être utilisés dans l'industrie alimentaire et répondent aux normes/réglementations strictes d'organisations telles que la Food and Drug Administration (FDA) et l'Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA).
Les lubrifiants de qualité alimentaire sont composés d'ingrédients qui ne contiennent pas de composants ayant des effets polluants ou nocifs pour la santé et qui résistent aux procédures de nettoyage (fréquemment) appliquées, par exemple à la vapeur ou à la pression de l'eau, ainsi qu'à l'utilisation de produits de nettoyage et de désinfection. La fréquence de lubrification est faible car la composition de la variante de qualité alimentaire garantit une lubrification et une protection à long terme.

CONCEPTION ET PRODUCTION

Les roulements sans entretien sont conçus pour durer et se prêtent à des situations où les charges ne varient pas. Ils sont fabriqués à partir de composés polymères - PTFE, nylon, acétal ou polyester - et se caractérisent par un faible frottement, une résistance à l'usure, une résistance chimique et des propriétés autolubrifiantes.

En fonction du matériau et de la conception choisis - dans l'industrie alimentaire, l'hygiène, la sécurité alimentaire et la fiabilité sont privilégiées -, ils prennent la forme souhaitée par moulage par injection, extrusion ou compression, entre autres, et sont ensuite transformés à l'aide de techniques appropriées.

Dans certains cas, des lubrifiants sont ajoutés pour améliorer les propriétés autolubrifiantes. Cela peut se faire en mélangeant l'agent au matériau ou en l'ajoutant à la surface. Cette étape est suivie par l'assemblage. Tout au long du processus de production, les pièces respectives sont soumises à des contrôles de qualité afin de (continuer à) respecter les spécifications et les tolérances prescrites.

ROULEMENTS SANS ENTRETIEN COURAMMENT UTILISÉS

Les roulements sans entretien les plus couramment utilisés dans l'industrie alimentaire sont les suivants:

Systèmes de roulements en boucle fermée

Ce type de palier est souvent utilisé pour empêcher la saleté, la poussière, l'humidité et d'autres contaminants, microbiens ou autres, de pénétrer dans le palier.

Paliers hygiéniques

Conçus spécifiquement pour des applications hygiéniques, ils sont de plus en plus utilisés dans l'industrie alimentaire en raison de leurs surfaces lisses, de leurs coins arrondis et de leurs joints.

Roulements en céramique

Ils sont naturellement autolubrifiants et résistent à la corrosion, à l'usure, aux températures élevées et aux conditions de travail difficiles.

Douilles à billes et vis à billes

Ces systèmes de roulements linéaires sont utilisés dans les machines de remplissage et d'emballage, entre autres, en raison de la douceur de leur mouvement et de leur haute précision.

Afin de déterminer si une solution sans entretien est possible, la durée de vie de la graisse est estimée

Paliers lisses en plastique

Ces paliers sont également autolubrifiants. Ils intègrent des lubrifiants tels que le PTFE, qui sont progressivement libérés pendant le fonctionnement. Grâce à leur construction simple, ce type de palier est relativement peu coûteux.

Paliers en acier inoxydable

Ils sont par nature résistants à la corrosion. Certains fabricants proposent ce type de roulements munis d'un revêtement alimentaire, tel que le PTFE (voir ci-dessus), le silicone ou appliquent d'autres lubrifiants.

LAISSEZ LA VIE

Lors de la sélection de roulements sans maintenance - comme pour les roulements conventionnels - il est important de prendre en compte des facteurs tels que les charges et les conditions environnementales. Dans l'industrie alimentaire, les exigences en matière d'hygiène et de sécurité alimentaire s'ajoutent.

Pour déterminer si une solution sans maintenance est envisageable, la durée de vie de la graisse du roulement est estimée. Il s'agit d'une mesure de la durée pendant laquelle les graisses/huiles conservent leur qualité et restent donc utilisables. Les facteurs qui influencent (ou peuvent influencer) cette durée sont les suivants

• la charge et les conditions de fonctionnement (températures et/ou vitesses élevées);
• le type de graisse: certaines graisses sont spécialement conçues pour des températures élevées ou des charges lourdes;
• les additifs utilisés, par exemple les antioxydants ou les additifs EP (EP pour Extreme Pressure);
• les conditions de stockage avant utilisation (température, humidité et/ou exposition à des contaminants).

En ce qui concerne le stockage et la méthode d'application, il est conseillé de suivre les recommandations du fabricant.

Avantages et inconvénients roulements sans entretien
Avantages
- économies de coûts car la lubrification et l'entretien périodique ne sont plus nécessaires - moins de temps d'arrêt et (donc) moins de perte de production - et l'utilisation de lubrifiants (coûteux) de qualité alimentaire diminue ou devient inutile;
- un risque beaucoup plus faible de contamination, de transfert d'allergènes et d'influence sur la qualité sensorielle, ce qui améliore la sécurité et la qualité des aliments;
- un impact environnemental plus faible (moins d'eau chaude nécessaire, moins d'eaux usées graisseuses);
- une durée de vie plus longue, en particulier lorsque l'entretien régulier est problématique.

Inconvénients
- ne conviennent pas pour les charges extrêmement élevées, les températures élevées ou les environnements agressifs. Les paliers lisses en plastique constituent une exception: ils peuvent supporter des températures continues allant jusqu'à 250°C et des pointes de courte durée allant jusqu'à 300°C. Les paliers lisses conformes à la FDA sont chimiquement résistants;
- le remplacement d'un palier sans entretien usé ou endommagé est souvent complexe;
- la présence éventuelle de matériaux ou de lubrifiants qui sont (ou peuvent être) nocifs pour l'environnement;
- à l'exception des paliers lisses en plastique, ils sont plus coûteux à l'achat en raison des matériaux et des techniques spécifiques requis.

En collaboration avec ERIKS, Igus et SKF