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81. Appareils et équipements électriques

Éditeur de chapitre : NA Smith


Table des matières

Tableaux et figures

Profil général
NA Smith

Fabrication de batteries au plomb
Barry P. Kelley

Piles et batteries
NA Smith

Fabrication de câbles électriques
David A. O'Malley

Fabrication de lampes électriques et de tubes
Albert M. Zielinski

Fabrication d'appareils électroménagers
NA Smith et W. Klost

Questions environnementales et de santé publique
Pitman, Alexandre

Tables

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1. Composition des batteries courantes
2. Fabrication : appareils électroménagers

Figures

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Mercredi, Mars 16 2011 18: 51

Profil général

Aperçu du secteur

L'équipement électrique comprend un large éventail d'appareils. Il serait impossible d'inclure des informations sur tous les éléments d'équipement, et ce chapitre sera donc limité à la couverture des produits de certaines des principales industries. De nombreux procédés interviennent dans la fabrication de tels équipements. Ce chapitre traite des dangers susceptibles d'être rencontrés par les personnes travaillant dans la fabrication de batteries, de câbles électriques, de lampes électriques et d'équipements électrodomestiques généraux. Il se concentre sur l'équipement électrique; l'équipement électronique est discuté en détail dans le chapitre Microélectronique et semi-conducteurs.

Évolution de l'industrie

La découverte pionnière de l'induction électromagnétique a joué un rôle déterminant dans le développement de la vaste industrie électrique d'aujourd'hui. La découverte de l'effet électrochimique a conduit au développement des batteries comme moyen d'alimentation des équipements électriques à partir de sources d'alimentation portables utilisant des systèmes à courant continu. Au fur et à mesure que des dispositifs reposant sur l'alimentation secteur ont été inventés, un système de transmission et de distribution d'électricité était nécessaire, ce qui a conduit à l'introduction de conducteurs électriques flexibles (câbles).

Les premières formes d'éclairage artificiel (c'est-à-dire l'arc au carbone et l'éclairage au gaz) ont été remplacées par la lampe à incandescence (à l'origine avec un filament de carbone, exposée par Joseph Swan en Angleterre en janvier 1879). La lampe à incandescence devait jouir d'un monopole sans précédent dans les applications domestiques, commerciales et industrielles avant le déclenchement de la Seconde Guerre mondiale, moment auquel la lampe fluorescente a été introduite. D'autres formes d'éclairage à décharge, qui dépendent toutes du passage d'un courant électrique à travers un gaz ou une vapeur, ont ensuite été développées et ont diverses applications dans le commerce et l'industrie.

D'autres appareils électriques dans de nombreux domaines (par exemple, audiovisuel, chauffage, cuisson et réfrigération) sont en constante évolution, et la gamme de ces appareils s'élargit. Ceci est caractérisé par l'introduction de la télévision par satellite et de la cuisinière à micro-ondes.

Bien que la disponibilité et l'accessibilité des matières premières aient eu un effet significatif sur le développement des industries, les emplacements des industries n'étaient pas nécessairement déterminés par les emplacements des sources de matières premières. Les matières premières sont souvent transformées par un tiers avant d'être utilisées dans l'assemblage d'appareils et d'équipements électriques.

Caractéristiques de la main-d'œuvre

Les compétences et l'expertise que possèdent ceux qui travaillent actuellement dans l'industrie sont différentes de celles que possédait la main-d'œuvre dans les années précédentes. Les équipements utilisés dans la production et la fabrication de batteries, de câbles, de lampes et d'appareils électroménagers sont hautement automatisés.

Dans de nombreux cas, ceux qui sont actuellement impliqués dans l'industrie ont besoin d'une formation spécialisée pour effectuer leur travail. Le travail d'équipe est un facteur important dans l'industrie, car de nombreux processus impliquent des systèmes de chaîne de production, où le travail des individus dépend du travail des autres.

Un nombre toujours croissant de processus de fabrication impliqués dans la production d'appareils électriques reposent sur une certaine forme d'informatisation. Il est donc nécessaire que la main-d'œuvre soit familiarisée avec les techniques informatiques. Cela ne posera peut-être aucun problème à la main-d'œuvre plus jeune, mais les travailleurs plus âgés n'ont peut-être jamais eu d'expérience en informatique et il est probable qu'ils devront être recyclés.

Importance économique de l'industrie

Certains pays bénéficient plus que d'autres de l'industrie des appareils et équipements électriques. L'industrie a une importance économique pour les pays d'où proviennent les matières premières et ceux dans lesquels les produits finis sont assemblés et/ou fabriqués. L'assemblage et la construction ont lieu dans de nombreux pays différents.

Les matières premières n'ont pas une disponibilité infinie. Le matériel mis au rebut doit être réutilisé dans la mesure du possible. Cependant, les coûts impliqués dans la récupération des pièces d'équipement mis au rebut qui peuvent être réutilisées peuvent finalement être prohibitifs.

 

Noir

Mercredi, Mars 16 2011 18: 52

Fabrication de batteries au plomb

La première conception pratique d'une batterie au plomb a été développée par Gaston Planté en 1860, et la production n'a cessé de croître depuis. Les batteries automobiles représentent la principale utilisation de la technologie plomb-acide, suivies des batteries industrielles (alimentation de secours et traction). Plus de la moitié de la production mondiale de plomb est destinée aux batteries.

Le faible coût et la facilité de fabrication des batteries plomb-acide par rapport aux autres couples électrochimiques devraient assurer une demande continue pour ce système dans le futur.

La batterie plomb-acide a une électrode positive de peroxyde de plomb (PbO2) et une électrode négative en plomb spongieux de grande surface (Pb). L'électrolyte est une solution d'acide sulfurique de densité comprise entre 1.21 et 1.30 (28 à 39 % en poids). Lors de la décharge, les deux électrodes se transforment en sulfate de plomb, comme indiqué ci-dessous :

Processus de fabrication

Le processus de fabrication, qui est illustré dans l'organigramme du processus (figure 1), est décrit ci-dessous :

Figure 1. Processus de fabrication d'une batterie au plomb

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Fabrication d'oxyde : L'oxyde de plomb est fabriqué à partir de porcs de plomb (masses de plomb provenant de fours de fusion) par l'une des deux méthodes suivantes: un pot Barton ou un processus de broyage. Dans le procédé Barton Pot, de l'air est soufflé sur du plomb fondu pour produire un fin jet de gouttelettes de plomb. Les gouttelettes réagissent avec l'oxygène de l'air pour former l'oxyde, qui consiste en un noyau de plomb recouvert d'un revêtement d'oxyde de plomb (PbO).

Dans le processus de broyage, le plomb solide (dont la taille peut varier de petites boules à des porcs complets) est introduit dans un broyeur rotatif. L'action de culbutage du plomb génère de la chaleur et la surface du plomb s'oxyde. Au fur et à mesure que les particules roulent dans le tambour, les couches superficielles d'oxyde sont éliminées pour exposer plus de plomb propre à l'oxydation. Le courant d'air transporte la poudre vers un filtre à manches, où elle est collectée.

Fabrication de grille : Les grilles sont produites principalement par coulée (automatique et manuelle) ou, en particulier pour les batteries automobiles, par expansion à partir d'un alliage de plomb corroyé ou coulé.

Collage : La pâte de batterie est fabriquée en mélangeant l'oxyde avec de l'eau, de l'acide sulfurique et une gamme d'additifs exclusifs. La pâte est pressée à la machine ou à la main dans le treillis de la grille, et les plaques sont généralement séchées dans un four à haute température.

Les plaques collées sont durcies en les stockant dans des fours dans des conditions soigneusement contrôlées de température, d'humidité et de temps. Le plomb libre dans la pâte se transforme en oxyde de plomb.

Formation, découpe et assemblage de plaques : Les plaques de batterie subissent un processus de formation électrique de deux manières. Dans la formation du réservoir, les plaques sont chargées dans de grands bains d'acide sulfurique dilué et un courant continu est passé pour former les plaques positives et négatives. Après séchage, les plaques sont découpées et assemblées, avec des séparateurs entre elles, en boîtiers de batterie. Des plaques de même polarité sont connectées en soudant ensemble les cosses de plaque.

Dans la formation de pots, les plaques sont formées électriquement après avoir été assemblées dans des boîtiers de batterie.

Risques et contrôles pour la santé au travail

Plomb

Le plomb est le principal danger pour la santé associé à la fabrication de batteries. La principale voie d'exposition est l'inhalation, mais l'ingestion peut également poser problème si une attention insuffisante est portée à l'hygiène personnelle. L'exposition peut se produire à toutes les étapes de la production.

La fabrication d'oxyde de plomb est potentiellement très dangereuse. Les expositions sont contrôlées en automatisant le processus, éloignant ainsi les travailleurs du danger. Dans de nombreuses usines, le processus est géré par une seule personne.

Dans la coulée en grille, les expositions aux fumées de plomb sont minimisées par l'utilisation d'une ventilation par aspiration locale (LEV) associée à un contrôle thermostatique des pots en plomb (les émissions de fumées de plomb augmentent nettement au-dessus de 500 C). Les scories contenant du plomb, qui se forment au-dessus du plomb fondu, peuvent également causer des problèmes. Les scories contiennent une grande quantité de poussière très fine et il faut faire très attention lors de leur élimination.

Les zones de collage ont traditionnellement entraîné des expositions élevées au plomb. La méthode de fabrication entraîne souvent des éclaboussures de boue de plomb sur les machines, le sol, les tabliers et les bottes. Ces éclaboussures sèchent et produisent de la poussière de plomb en suspension dans l'air. Le contrôle est obtenu en gardant le sol mouillé en permanence et en épongeant fréquemment les tabliers.

Les expositions au plomb dans d'autres départements (formage, découpe et assemblage de plaques) se produisent lors de la manipulation de plaques sèches et poussiéreuses. Les expositions sont minimisées par LEV ainsi que l'utilisation appropriée de l'équipement de protection individuelle.

De nombreux pays ont mis en place une législation pour limiter le degré d'exposition professionnelle, et des normes numériques existent pour les niveaux de plomb dans l'air et dans le sang.

Un professionnel de la santé au travail est normalement employé pour prélever des échantillons de sang sur les travailleurs exposés. La fréquence des tests sanguins peut varier d'annuelle pour les travailleurs à faible risque à trimestrielle pour ceux des services à haut risque (p. ex., collage). Si la plombémie d'un travailleur dépasse la limite réglementaire, le travailleur doit être soustrait à toute exposition professionnelle au plomb jusqu'à ce que la plombémie tombe à un niveau jugé acceptable par le médecin-conseil.

L'échantillonnage de l'air pour le plomb est complémentaire au dosage de la plombémie. L'échantillonnage personnel, plutôt que statique, est la méthode préférée. Un grand nombre d'échantillons de plomb dans l'air est généralement nécessaire en raison de la variabilité inhérente des résultats. L'utilisation de procédures statistiques correctes dans l'analyse des données peut fournir des informations sur les sources de plomb et peut fournir une base pour apporter des améliorations à la conception technique. Un échantillonnage régulier de l'air peut être utilisé pour évaluer l'efficacité continue des systèmes de contrôle.

Les concentrations admissibles de plomb dans l'air et les concentrations de plomb dans le sang varient d'un pays à l'autre et se situent actuellement entre 0.05 et 0.20 mg/m3 et 50 à 80 mg/dl respectivement. Il y a une tendance continue à la baisse de ces limites.

En plus des contrôles techniques normaux, d'autres mesures sont nécessaires pour minimiser les expositions au plomb. Il est interdit de manger, de fumer, de boire ou de mâcher de la gomme dans toute zone de production.

Des installations appropriées pour se laver et se changer devraient être prévues pour permettre de ranger les vêtements de travail dans une zone séparée des vêtements et des chaussures personnels. Les installations de lavage/douche doivent être situées entre les zones propres et sales.

acide sulfurique

Au cours du processus de formation, le matériau actif sur les plaques est converti en PbO2 à l'électrode positive et Pb à l'électrode négative. Au fur et à mesure que les plaques se chargent complètement, le courant de formation commence à dissocier l'eau de l'électrolyte en hydrogène et oxygène :

Positive :        

Négatif:      

Le gazage génère un brouillard d'acide sulfurique. L'érosion dentaire était, à une certaine époque, une caractéristique courante chez les travailleurs des zones de formation. Les entreprises de batteries ont traditionnellement recours aux services d'un dentiste, et beaucoup continuent de le faire.

Des études récentes (IARC 1992) ont suggéré un lien possible entre les expositions aux brouillards d'acides inorganiques (dont l'acide sulfurique) et le cancer du larynx. Les recherches se poursuivent dans ce domaine.

La norme d'exposition professionnelle au Royaume-Uni pour le brouillard d'acide sulfurique est de 1 mg/m3. Les expositions peuvent être maintenues en dessous de ce niveau avec LEV en place sur les circuits de formation.

L'exposition cutanée au liquide d'acide sulfurique corrosif est également préoccupante. Les précautions comprennent les équipements de protection individuelle, les douches oculaires et les douches d'urgence.

Talc

Le talc est utilisé dans certaines opérations de moulage à la main comme agent de démoulage. Une exposition à long terme à la poussière de talc peut provoquer une pneumoconiose, et il est important que la poussière soit contrôlée par une ventilation appropriée et des mesures de contrôle du processus.

Fibres minérales artificielles (FMM)

Les séparateurs sont utilisés dans les batteries au plomb pour isoler électriquement le positif des plaques négatives. Divers types de matériaux ont été utilisés au fil des ans (par exemple, le caoutchouc, la cellulose, le polychlorure de vinyle (PVC), le polyéthylène), mais, de plus en plus, des séparateurs en fibre de verre sont utilisés. Ces séparateurs sont fabriqués à partir de MMF.

Un risque accru de cancer du poumon chez les travailleurs a été démontré au tout début de l'industrie de la laine minérale (HSE 1990). Cependant, cela peut avoir été causé par d'autres matériaux cancérigènes utilisés à l'époque. Il est néanmoins prudent de veiller à ce que toute exposition aux fonds monétaires soit réduite au minimum soit par une fermeture totale, soit par une LEV.

Stibine et arsine

L'antimoine et l'arsenic sont couramment utilisés dans les alliages de plomb et la stibine (SbH3) ou arsine (AsH3) peut être produit dans certaines circonstances :

    • lorsqu'une cellule subit une surcharge excessive
    • lorsque des scories provenant d'un alliage plomb-calcium sont mélangées avec des scories provenant d'un alliage plomb-antimoine ou plomb-arsenic. Les deux scories peuvent réagir chimiquement pour former du stibide de calcium ou de l'arséniure de calcium qui, lors d'un mouillage ultérieur, peut générer du SbH3 ou cendre3.

       

      La stibine et l'arsine sont deux gaz hautement toxiques qui agissent en détruisant les globules rouges. Des contrôles de processus stricts lors de la fabrication de la batterie doivent prévenir tout risque d'exposition à ces gaz.

      Dangers physiques

      Divers risques physiques existent également dans la fabrication des batteries (par exemple, le bruit, les éclaboussures de métal en fusion et d'acide, les risques électriques et la manipulation manuelle), mais les risques qui en découlent peuvent être réduits par une ingénierie et des contrôles de processus appropriés.

      Problèmes environnementaux

      L'effet du plomb sur la santé des enfants a été largement étudié. Il est donc très important que les rejets de plomb dans l'environnement soient réduits au minimum. Pour les usines de batteries, les émissions atmosphériques les plus polluantes doivent être filtrées. Tous les déchets de procédé (généralement une boue contenant du plomb acide) doivent être traités dans une usine de traitement des effluents pour neutraliser l'acide et séparer le plomb de la suspension.

      Développements futurs

      Il est probable qu'il y aura de plus en plus de restrictions sur l'utilisation du plomb à l'avenir. D'un point de vue professionnel, cela se traduira par une automatisation croissante des processus afin que le travailleur soit éloigné du danger.

       

      Noir

      Mercredi, Mars 16 2011 18: 57

      Piles et batteries

      Le terme batterie fait référence à un ensemble d'individus cellules, qui peut générer de l'électricité par des réactions chimiques. Les cellules sont classées comme primaire or secondaire. Dans les cellules primaires, les réactions chimiques qui produisent le flux d'électrons ne sont pas réversibles et, par conséquent, les cellules ne se rechargent pas facilement. Inversement, les cellules secondaires doivent être chargées avant leur utilisation, ce qui est réalisé en faisant passer un courant électrique à travers la cellule. Les piles secondaires ont l'avantage de pouvoir souvent être rechargées et déchargées à plusieurs reprises au fil de l'utilisation.

      La pile primaire classique utilisée au quotidien est la pile sèche Leclanché, ainsi appelée parce que l'électrolyte est une pâte et non un liquide. La cellule Leclanché est caractérisée par les piles cylindriques utilisées dans les lampes de poche, les radios portables, les calculatrices, les jouets électriques, etc. Ces dernières années, les piles alcalines, telles que la pile au dioxyde de zinc-manganèse, sont devenues plus courantes pour ce type d'utilisation. Les piles miniatures ou "boutons" ont trouvé une utilisation dans les appareils auditifs, les ordinateurs, les montres, les appareils photo et autres équipements électroniques. La cellule oxyde d'argent-zinc, la cellule mercure, la cellule zinc-air et la cellule lithium-dioxyde de manganèse en sont quelques exemples. Voir la figure 1 pour une vue en coupe d'une pile alcaline miniature typique.

      Figure 1. Vue en coupe d'une pile alcaline miniature

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      La batterie secondaire ou de stockage classique est la batterie au plomb, largement utilisée dans l'industrie des transports. Les batteries secondaires sont également utilisées dans les centrales électriques et l'industrie. Les outils rechargeables fonctionnant sur batterie, les brosses à dents, les lampes de poche et autres sont un nouveau marché pour les piles secondaires. Les cellules secondaires au nickel-cadmium sont de plus en plus populaires, en particulier dans les cellules de poche pour l'éclairage de secours, le démarrage diesel et les applications stationnaires et de traction, où la fiabilité, la longue durée de vie, la recharge fréquente et les performances à basse température l'emportent sur leur coût supplémentaire.

      Les batteries rechargeables en cours de développement pour une utilisation dans les véhicules électriques utilisent du sulfure de lithium-ferreux, du zinc-chlore et du sodium-soufre.

      Le tableau 1 donne la composition de quelques batteries courantes.

      Tableau 1. Composition des batteries courantes

      Type de pile

      Électrode négative

      Électrode positive

      Électrolyte

      Cellules primaires

      Cellule sèche Leclanché

      Zinc

      Dioxyde de manganèse

      Eau, chlorure de zinc, chlorure d'ammonium

      Alcalin

      Zinc

      Dioxyde de manganèse

      L'hydroxyde de potassium

      Mercure (cellule de Ruben)

      Zinc

      Oxyde mercurique

      Hydroxyde de potassium, oxyde de zinc, eau

      Argent

      Zinc

      Oxyde d'argent

      Hydroxyde de potassium, oxyde de zinc, eau

      Lithium

      Lithium

      Dioxyde de manganèse

      Chlorate de lithium, LiCF3SO3

      Lithium

      Lithium

      le dioxyde de soufre

      Anhydride sulfureux, acétonitrile, bromure de lithium

         

      Chlorure de thionyle

      Chlorure de lithium-aluminium

      Zinc dans l'air

      Zinc

      Oxygène

      Oxyde de zinc, hydroxyde de potassium

      Cellules secondaires

      Plomb

      Plomb

      Dioxyde de plomb

      Acide sulfurique dilué

      Nickel-fer (batterie Edison)

      Fer

      Oxyde de nickel

      L'hydroxyde de potassium

      Nickel-cadmium

      Hydroxyde de cadmium

      Hydroxyde de nickel

      Hydroxyde de potassium, éventuellement hydroxyde de lithium

      Argent-zinc

      Poudre de zinc

      Oxyde d'argent

      L'hydroxyde de potassium

       

      Processus de manufacture

      Bien qu'il existe de nettes différences dans la fabrication des différents types de batteries, plusieurs processus sont communs : pesage, broyage, mélange, compression et séchage des ingrédients constitutifs. Dans les usines de batteries modernes, bon nombre de ces processus sont fermés et hautement automatisés, à l'aide d'équipements scellés. Par conséquent, l'exposition aux divers ingrédients peut se produire pendant la pesée et le chargement et pendant le nettoyage de l'équipement.

      Dans les anciennes usines de batteries, de nombreuses opérations de broyage, de mélange et autres sont effectuées manuellement, ou le transfert d'ingrédients d'une étape du processus à une autre est effectué manuellement. Dans ces cas, le risque d'inhalation de poussières ou de contact cutané avec des substances corrosives est élevé. Les précautions pour les opérations produisant de la poussière comprennent l'enceinte totale et la manipulation et le pesage mécanisés des poudres, la ventilation par aspiration locale, le nettoyage quotidien et/ou l'aspiration et le port de respirateurs et d'autres équipements de protection individuelle pendant les opérations de maintenance.

      Le bruit est également un danger, car les machines de compression et les emballeuses sont bruyantes. Les méthodes de contrôle du bruit et les programmes de préservation de l'ouïe sont essentiels.

      Les électrolytes de nombreuses batteries contiennent de l'hydroxyde de potassium corrosif. L'enceinte et la protection de la peau et des yeux sont des précautions indiquées. Des expositions peuvent également se produire aux particules de métaux toxiques tels que l'oxyde de cadmium, le mercure, l'oxyde mercurique, le nickel et les composés du nickel, et le lithium et les composés du lithium, qui sont utilisés comme anodes ou cathodes dans certains types de batteries. La batterie d'accumulateurs au plomb, parfois appelée accumulateur, peut impliquer des risques considérables d'exposition au plomb et est discutée séparément dans l'article "Fabrication de batteries au plomb".

      Le lithium métal est très réactif, les batteries au lithium doivent donc être assemblées dans une atmosphère sèche afin d'éviter que le lithium ne réagisse avec la vapeur d'eau. Le dioxyde de soufre et le chlorure de thionyle, utilisés dans certaines batteries au lithium, sont des dangers respiratoires. Le gaz hydrogène, utilisé dans les batteries nickel-hydrogène, présente un risque d'incendie et d'explosion. Ceux-ci, ainsi que les matériaux des batteries nouvellement développées, nécessiteront des précautions particulières.

      Cellules Leclanché

      Les piles sèches Leclanché sont fabriquées comme indiqué sur la figure 2. Le mélange d'électrode positive ou de cathode comprend 60 à 70 % de dioxyde de manganèse, le reste étant composé de graphite, de noir d'acétylène, de sels d'ammonium, de chlorure de zinc et d'eau. Le dioxyde de manganèse sec et finement broyé, le graphite et le noir d'acétylène sont pesés et introduits dans un broyeur-mélangeur; un électrolyte contenant de l'eau, du chlorure de zinc et du chlorure d'ammonium est ajouté, et le mélange préparé est pressé sur une presse à comprimer ou à agglomérer à alimentation manuelle. Dans certains cas, le mélange est séché à l'étuve, tamisé et réhumidifié avant compression. Les comprimés sont inspectés et emballés sur des machines alimentées à la main après avoir été laissés durcir pendant quelques jours. Les agglomérats sont ensuite placés dans des plateaux et trempés dans l'électrolyte, et sont maintenant prêts pour l'assemblage.

      Figure 2. Production de piles Leclanché

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      L'anode est le boîtier en zinc, qui est préparé à partir d'ébauches de zinc sur une presse à chaud (ou des feuilles de zinc sont pliées et soudées au boîtier). Une pâte gélatineuse organique composée d'amidons de maïs et de farine imbibés d'électrolyte est mélangée dans de grandes cuves. Les ingrédients sont généralement versés à partir de sacs sans pesée. Le mélange est ensuite purifié avec des copeaux de zinc et du dioxyde de manganèse. Du chlorure mercurique est ajouté à l'électrolyte pour former un amalgame avec l'intérieur du récipient en zinc. Cette pâte formera le milieu conducteur ou électrolyte.

      Les cellules sont assemblées en versant automatiquement la quantité requise de pâte gélatineuse dans les boîtiers en zinc pour former un revêtement de manchon intérieur sur le récipient en zinc. Dans certains cas, les étuis reçoivent une finition chromatée par versement et vidage d'un mélange d'acide chromique et chlorhydrique avant l'ajout de la pâte gélatineuse. L'agglomérat cathodique est ensuite mis en place au centre du boîtier. Une tige de carbone est placée au centre de la cathode pour servir de collecteur de courant.

      La cellule de zinc est ensuite scellée avec de la cire fondue ou de la paraffine et chauffée avec une flamme pour donner une meilleure étanchéité. Les cellules sont ensuite soudées ensemble pour former la batterie. La réaction de la batterie est :

      2MnO2 + 2NH4Cl + Zn → ZnCl2 + H2O2 +Mn2O3

      Les travailleurs peuvent être exposés au dioxyde de manganèse lors de la pesée, du chargement du mélangeur, du broyage, du nettoyage du four, du tamisage, du pressage manuel et de l'emballage, selon le degré d'automatisation, l'enceinte étanche et la ventilation par aspiration locale. Dans le pressage manuel et l'emballage humide, il peut y avoir une exposition au mélange humide, qui peut sécher pour produire de la poussière inhalable ; une dermatite peut survenir à la suite d'une exposition à l'électrolyte légèrement corrosif. Des mesures d'hygiène personnelle, des gants et une protection respiratoire pour les opérations de nettoyage et d'entretien, des douches et des casiers séparés pour les vêtements de travail et de ville peuvent réduire ces risques. Comme mentionné ci-dessus, les risques de bruit peuvent résulter de la presse à emballer et à comprimer.

      Le mélange est automatique lors de la fabrication de la pâte gélatineuse, et la seule exposition se fait lors de l'ajout des matériaux. Lors de l'ajout de chlorure mercurique à la pâte gélatineuse, il existe un risque d'inhalation et d'absorption cutanée et d'empoisonnement possible au mercure. LEV ou équipement de protection individuelle est nécessaire.

      L'exposition à des déversements d'acide chromique et d'acide chlorhydrique pendant le chromatage et l'exposition aux fumées de soudage et aux fumées provenant du chauffage du composé d'étanchéité sont également possibles. La mécanisation du processus de chromatation, l'utilisation de gants et le LEV pour le thermoscellage et le soudage sont des précautions appropriées.

      Piles au nickel-cadmium

      La méthode la plus courante aujourd'hui pour fabriquer des électrodes de nickel-cadmium consiste à déposer le matériau d'électrode actif directement dans un substrat ou une plaque de nickel fritté poreux. (Voir figure 3.) La plaque est préparée en pressant une pâte de poudre de nickel de qualité frittée (souvent fabriquée par décomposition de nickel carbonyle) dans la grille ouverte de tôle d'acier perforée nickelée (ou de gaze de nickel ou de gaze d'acier nickelé) puis frittage ou séchage en étuve. Ces plaques peuvent ensuite être découpées, pesées et frappées (compressées) à des fins particulières ou enroulées en spirale pour les cellules de type domestique.

      Figure 3. Production de batteries nickel-cadmium

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      La plaque frittée est ensuite imprégnée d'une solution de nitrate de nickel pour l'électrode positive ou de nitrate de cadmium pour l'électrode négative. Ces plaques sont rincées et séchées, immergées dans de l'hydroxyde de sodium pour former de l'hydroxyde de nickel ou de l'hydroxyde de cadmium et lavées et séchées à nouveau. Habituellement, l'étape suivante consiste à immerger les électrodes positive et négative dans une grande cellule temporaire contenant 20 à 30 % d'hydroxyde de sodium. Des cycles de charge-décharge sont exécutés pour éliminer les impuretés et les électrodes sont retirées, lavées et séchées.

      Une autre façon de fabriquer des électrodes en cadmium consiste à préparer une pâte d'oxyde de cadmium mélangé avec du graphite, de l'oxyde de fer et de la paraffine, qui est broyée et finalement compactée entre des rouleaux pour former la matière active. Celui-ci est ensuite pressé en une bande d'acier perforée en mouvement qui est séchée, parfois comprimée et découpée en plaques. Des cosses peuvent être fixées à ce stade.

      Les prochaines étapes impliquent l'assemblage des cellules et des batteries. Pour les grandes batteries, les électrodes individuelles sont ensuite assemblées en groupes d'électrodes avec des plaques de polarité opposée entrelacées avec des séparateurs en plastique. Ces groupes d'électrodes peuvent être boulonnés ou soudés entre eux et placés dans un boîtier en acier nickelé. Plus récemment, des boîtiers de batterie en plastique ont été introduits. Les cellules sont remplies d'une solution électrolytique d'hydroxyde de potassium, qui peut également contenir de l'hydroxyde de lithium. Les cellules sont ensuite assemblées en batteries et boulonnées ensemble. Les cellules en plastique peuvent être cimentées ou collées ensemble. Chaque cellule est connectée avec un connecteur principal à la cellule adjacente, laissant une borne positive et négative aux extrémités de la batterie.

      Pour les batteries cylindriques, les plaques imprégnées sont assemblées en groupes d'électrodes en enroulant les électrodes positive et négative, séparées par un matériau inerte, dans un cylindre étanche. Le cylindre d'électrode est ensuite placé dans un boîtier métallique nickelé, de l'électrolyte d'hydroxyde de potassium est ajouté et la cellule est scellée par soudage.

      La réaction chimique impliquée dans la charge et la décharge des batteries nickel-cadmium est :

      La principale exposition potentielle au cadmium provient de la manipulation du nitrate de cadmium et de sa solution lors de la fabrication d'une pâte à partir de poudre d'oxyde de cadmium et de la manipulation des poudres actives séchées. L'exposition peut également se produire lors de la récupération du cadmium à partir de plaques de ferraille. L'enceinte et le pesage et le mélange automatisés peuvent réduire ces risques au cours des premières étapes.

      Des mesures similaires peuvent contrôler les expositions aux composés de nickel. La production de nickel fritté à partir de nickel carbonyle, bien que réalisée dans des machines scellées, implique une exposition potentielle à du nickel carbonyle et à du monoxyde de carbone extrêmement toxiques. Le processus nécessite une surveillance continue des fuites de gaz.

      La manipulation d'hydroxyde de potassium ou de lithium caustique nécessite une ventilation appropriée et une protection individuelle. Le soudage génère des fumées et nécessite LEV.

      Effets sur la santé et schémas de maladies

      Les risques pour la santé les plus graves dans la fabrication de piles traditionnelles sont les expositions au plomb, au cadmium, au mercure et au dioxyde de manganèse. Les dangers du plomb sont abordés ailleurs dans ce chapitre et Encyclopédie. Le cadmium peut causer des maladies rénales et est cancérigène. L'exposition au cadmium s'est avérée répandue dans les usines américaines de batteries au nickel-cadmium, et de nombreux travailleurs ont dû être renvoyés pour des raisons médicales en vertu des dispositions de la norme sur le cadmium de l'Occupational Safety and Health Administration en raison des niveaux élevés de cadmium dans le sang et l'urine (McDiarmid et al. 1996). . Le mercure affecte les reins et le système nerveux. Une exposition excessive à la vapeur de mercure a été démontrée dans des études de plusieurs usines de batteries au mercure (Telesca 1983). Il a été démontré que les expositions au dioxyde de manganèse sont élevées lors du mélange et de la manipulation de poudres dans la fabrication de piles sèches alcalines (Wallis, Menke et Chelton, 1993). Cela peut entraîner des déficits neurofonctionnels chez les travailleurs de la batterie (Roels et al. 1992). Les poussières de manganèse peuvent, si elles sont absorbées en quantités excessives, entraîner des troubles du système nerveux central similaires au syndrome de Parkinson. Parmi les autres métaux préoccupants figurent le nickel, le lithium, l'argent et le cobalt.

      Des brûlures cutanées peuvent résulter d'une exposition aux solutions de chlorure de zinc, d'hydroxyde de potassium, d'hydroxyde de sodium et d'hydroxyde de lithium utilisées dans les électrolytes des batteries.

       

      Noir

      Mercredi, Mars 16 2011 19: 06

      Fabrication de câbles électriques

      Les câbles sont disponibles dans une variété de tailles pour différentes utilisations, des câbles d'alimentation à surtension qui transportent de l'énergie électrique à plus de 100 kilovolts, jusqu'aux câbles de télécommunication. Dans le passé, ces derniers utilisaient des conducteurs en cuivre, mais ceux-ci ont été remplacés par des câbles à fibres optiques, qui transportent plus d'informations dans un câble beaucoup plus petit. Entre les deux se trouvent les câbles généraux utilisés à des fins de câblage domestique, d'autres câbles flexibles et des câbles d'alimentation à des tensions inférieures à celles des câbles de surtension. En outre, il existe des câbles plus spécialisés tels que les câbles à isolation minérale (utilisés là où leur protection inhérente contre les brûlures lors d'un incendie est cruciale, par exemple, dans une usine, un hôtel ou à bord d'un navire), les fils émaillés (utilisés comme câbles électriques enroulements pour moteurs), fil de guirlande (utilisé dans la connexion bouclée d'un combiné téléphonique), câbles de cuisinière (qui utilisaient historiquement une isolation en amiante mais utilisent maintenant d'autres matériaux) et ainsi de suite.

      Matériaux et procédés

      Chefs

      Le matériau le plus couramment utilisé comme conducteur dans les câbles a toujours été le cuivre, en raison de sa conductivité électrique. Le cuivre doit être affiné jusqu'à une grande pureté avant de pouvoir être transformé en conducteur. Le raffinage du cuivre à partir de minerai ou de ferraille est un processus en deux étapes :

      1. affinage au feu dans un grand four pour éliminer les impuretés indésirables et couler une anode en cuivre
      2. affinage électrolytique dans une cellule électrique contenant de l'acide sulfurique, à partir de laquelle du cuivre très pur est déposé sur la cathode.

       

      Dans les usines modernes, les cathodes de cuivre sont fondues dans un four à cuve et coulées en continu et laminées en tige de cuivre. Cette tige est étirée à la taille requise sur une machine à tréfiler en tirant le cuivre à travers une série de matrices précises. Historiquement, l'opération de tréfilage était effectuée dans un lieu central, avec de nombreuses machines produisant des fils de différentes tailles. Plus récemment, de plus petites usines autonomes ont leur propre opération de tréfilage plus petite. Pour certaines applications spécialisées, le conducteur en cuivre est plaqué d'un revêtement métallique, tel que l'étain, l'argent ou le zinc.

      Les conducteurs en aluminium sont utilisés dans les câbles électriques aériens où le poids plus léger compense largement la conductivité inférieure par rapport au cuivre. Les conducteurs en aluminium sont fabriqués en pressant une billette d'aluminium chauffée à travers une filière à l'aide d'une presse à extrusion.

      Des conducteurs métalliques plus spécialisés utilisent des alliages spéciaux pour une application particulière. Un alliage cadmium-cuivre a été utilisé pour les caténaires aériens (le conducteur aérien utilisé sur un chemin de fer) et pour le fil de guirlande utilisé dans un combiné téléphonique. Le cadmium augmente la résistance à la traction par rapport au cuivre pur et est utilisé pour que la caténaire ne s'affaisse pas entre les supports. L'alliage béryllium-cuivre est également utilisé dans certaines applications.

      Les fibres optiques, constituées d'un filament continu de verre de haute qualité optique pour transmettre les télécommunications, ont été développées au début des années 1980. Cela nécessitait une toute nouvelle technologie de fabrication. Le tétrachlorure de silicium est brûlé à l'intérieur d'un tour pour déposer du dioxyde de silicium sur une ébauche. Le dioxyde de silicium est transformé en verre par chauffage dans une atmosphère chlorée ; puis il est étiré sur mesure et un revêtement protecteur est appliqué.

      Isolation

      De nombreux matériaux d'isolation ont été utilisés sur différents types de câbles. Les types les plus courants sont les matières plastiques telles que le PVC, le polyéthylène, le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et les polyamides. Dans chaque cas, le plastique est formulé pour répondre à une spécification technique et est appliqué à l'extérieur du conducteur à l'aide d'une machine d'extrusion. Dans certains cas, des matériaux peuvent être ajoutés au composé plastique pour une application particulière. Certains câbles d'alimentation, par exemple, incorporent un composé de silane pour réticuler le plastique. Dans les cas où le câble va être enfoui dans le sol, un pesticide est ajouté pour empêcher les termites de manger l'isolant.

      Certains câbles flexibles, en particulier ceux des mines souterraines, utilisent une isolation en caoutchouc. Des centaines de composés de caoutchouc différents sont nécessaires pour répondre à différentes spécifications, et une installation spécialisée dans le mélange de caoutchouc est nécessaire. Le caoutchouc est extrudé sur le conducteur. Il doit également être vulcanisé en passant soit dans un bain de sel de nitrite chaud, soit dans un liquide sous pression. Pour empêcher les conducteurs isolés en caoutchouc adjacents de coller ensemble, ils sont tirés à travers de la poudre de talc.

      Le conducteur à l'intérieur d'un câble peut être enveloppé d'un isolant tel que du papier (qui peut avoir été trempé dans une huile minérale ou synthétique) ou du mica. Une gaine extérieure est ensuite appliquée, typiquement par extrusion plastique.

      Deux méthodes de fabrication de câbles à isolation minérale (IM) ont été développées. Dans le premier, un tube en cuivre contient un certain nombre de conducteurs en cuivre massif insérés dans celui-ci, et l'espace entre est rempli d'une poudre d'oxyde de magnésium. L'ensemble est ensuite étiré à travers une série de matrices à la taille requise. L'autre technique consiste à souder en continu une spirale de cuivre autour de conducteurs séparés par de la poudre. En utilisation, la gaine extérieure en cuivre d'un câble MI est la connexion à la terre et les conducteurs internes transportent le courant. Bien qu'aucune couche extérieure ne soit nécessaire, certains clients spécifient une gaine en PVC pour des raisons esthétiques. Ceci est contre-productif, car le principal avantage du câble MI est qu'il ne brûle pas, et une gaine en PVC annule quelque peu cet avantage.

      Ces dernières années, le comportement des câbles au feu a reçu une attention croissante pour deux raisons :

      1. La plupart des caoutchoucs et des plastiques, les matériaux d'isolation traditionnels, émettent de grandes quantités de fumée et de gaz toxiques lors d'un incendie, et dans un certain nombre d'incendies très médiatisés, cela a été la principale cause de décès.
      2. Une fois qu'un câble a brûlé, les conducteurs se touchent et fusionnent le circuit, et ainsi l'alimentation électrique est perdue. Cela a conduit au développement de composés à faible dégagement de fumée et de feu (LSF), à la fois pour les matériaux en plastique et en caoutchouc. Il convient toutefois de réaliser que les meilleures performances en cas d'incendie seront toujours obtenues à partir d'un câble à isolation minérale.

       

      Un certain nombre de matériaux spécialisés sont utilisés pour certains câbles. Les câbles de supertension sont remplis d'huile à la fois pour les propriétés d'isolation et de refroidissement. D'autres câbles utilisent une graisse hydrocarbonée appelée MIND, de la vaseline ou une gaine de plomb. Les fils émaillés sont généralement fabriqués en les enduisant d'un émail polyuréthane dissous dans du crésol.

      Câblerie

      Dans de nombreux câbles, les conducteurs isolés individuels sont torsadés ensemble pour former une configuration particulière. Un certain nombre de bobines contenant les conducteurs individuels tournent autour d'un axe central lorsque le câble est tiré à travers la machine, dans des opérations connues sous le nom de échouage et mise en place.

      Certains câbles doivent être protégés contre les dommages mécaniques. Cela se fait souvent par tressage, où un matériau est entrelacé autour de l'isolant extérieur d'un câble flexible de sorte que chaque toron se croise encore et encore en spirale. Un exemple d'un tel câble tressé (au moins au Royaume-Uni) est celui utilisé sur les fers électriques, où le fil textile est utilisé comme matériau de tressage. Dans d'autres cas, du fil d'acier est utilisé pour le tressage, où l'opération est appelée blindage.

      Opérations annexes

      Les câbles plus gros sont fournis sur des tambours pouvant atteindre quelques mètres de diamètre. Traditionnellement, les tambours sont en bois, mais ceux en acier ont été utilisés. Un tambour en bois est fabriqué en clouant du bois scié à l'aide d'une machine ou d'un cloueur pneumatique. Un conservateur cuivre-chrome-arsenic est utilisé pour empêcher le bois de pourrir. Les câbles plus petits sont généralement fournis sur une bobine en carton.

      L'opération de raccordement des deux extrémités de câbles entre elles, dite assemblage, peut très bien devoir être effectué dans un endroit éloigné. Le joint doit non seulement avoir une bonne connexion électrique, mais doit également être capable de résister aux conditions environnementales futures. Les composés de jointoiement utilisés sont généralement des résines acryliques et incorporent à la fois des composés isocyanates et de la poudre de silice.

      Les connecteurs de câbles sont généralement fabriqués en laiton sur des tours automatiques qui les fabriquent à partir de barres. Les machines sont refroidies et lubrifiées à l'aide d'une émulsion eau-huile. Les serre-câbles sont fabriqués par des machines d'injection plastique.

      Les dangers et leur prévention

      Le bruit est le danger pour la santé le plus répandu dans l'industrie du câble. Les opérations les plus bruyantes sont :

      • tréfilage
      • tressage
      • la raffinerie de cuivre
      • coulée continue de barres de cuivre
      • fabrication de tambours de câbles.

       

      Des niveaux de bruit supérieurs à 90 dBA sont courants dans ces zones. Pour le tréfilage et le tressage, le niveau sonore global dépend du nombre et de l'emplacement des machines et de l'environnement acoustique. La disposition de la machine doit être planifiée pour minimiser les expositions au bruit. Des enceintes acoustiques soigneusement conçues sont les moyens les plus efficaces pour contrôler le bruit, mais elles sont coûteuses. Pour la raffinerie de cuivre et la coulée continue de barres de cuivre, les principales sources de bruit sont les brûleurs, qui doivent être conçus pour produire de faibles émissions sonores. Dans le cas de la fabrication de tambours de câble, les cloueuses pneumatiques sont la principale source de bruit, qui peut être réduite en abaissant la pression de la conduite d'air et en installant des silencieux d'échappement. La norme de l'industrie dans la plupart des cas ci-dessus, cependant, est de délivrer une protection auditive aux travailleurs dans les zones touchées, mais une telle protection sera plus inconfortable que d'habitude en raison des environnements chauds dans la raffinerie de cuivre et de la coulée continue de tiges de cuivre. Une audiométrie régulière doit également être effectuée pour surveiller l'audition de chaque individu.

      Bon nombre des risques pour la sécurité et leur prévention sont les mêmes que ceux de nombreuses autres industries manufacturières. Cependant, certaines machines de câblerie présentent des risques particuliers en ce qu'elles comportent de nombreuses bobines de conducteurs tournant autour de deux axes en même temps. Il est essentiel de s'assurer que les protections de la machine sont verrouillées pour empêcher la machine de fonctionner à moins que les protections ne soient en place pour empêcher l'accès aux lignes de contact et autres pièces rotatives, telles que les gros tambours de câble. Lors de l'enfilage initial de la machine, lorsqu'il peut être nécessaire de permettre à l'opérateur d'accéder à l'intérieur du protecteur de la machine, la machine ne doit pouvoir se déplacer que de quelques centimètres à la fois. Des arrangements de verrouillage peuvent être obtenus en ayant une clé unique qui ouvre la protection ou doit être insérée dans la console de commande pour lui permettre de fonctionner.

      Une évaluation du risque lié aux particules volantes - par exemple, si un fil se casse et se détache - doit être effectuée.

      Les protections doivent de préférence être conçues pour empêcher physiquement ces particules d'atteindre l'opérateur. Lorsque cela n'est pas possible, une protection oculaire appropriée doit être délivrée et portée. Les opérations de tréfilage sont souvent désignées comme des zones où une protection oculaire doit être utilisée.

      Chefs

      Dans tout processus de métal chaud, comme une raffinerie de cuivre ou la coulée de tiges de cuivre, il faut empêcher l'eau d'entrer en contact avec le métal en fusion pour éviter une explosion. Le chargement du four peut entraîner l'échappement de vapeurs d'oxydes métalliques sur le lieu de travail. Ceci doit être contrôlé à l'aide d'une ventilation par aspiration locale efficace au-dessus de la porte de chargement. De même, les goulottes par lesquelles le métal en fusion passe du four à la machine de coulée et la machine de coulée elle-même doivent être contrôlées de manière adéquate.

      Le principal danger dans la raffinerie électrolytique est le brouillard d'acide sulfurique dégagé par chaque cellule. Les concentrations atmosphériques doivent être maintenues en dessous de 1 mg/m3 par une ventilation appropriée pour éviter les irritations.

      Lors de la coulée de tiges de cuivre, un danger supplémentaire peut être présenté par l'utilisation de panneaux isolants ou de couvertures pour conserver la chaleur autour de la roue de coulée. Les matériaux céramiques peuvent avoir remplacé l'amiante dans de telles applications, mais les fibres céramiques elles-mêmes doivent être manipulées avec beaucoup de soin pour éviter les expositions. De tels matériaux deviennent plus friables (c'est-à-dire se cassent facilement) après utilisation lorsqu'ils ont été affectés par la chaleur et qu'ils ont été exposés à des fibres respirables en suspension dans l'air lors de leur manipulation.

      Un danger inhabituel est présenté dans la fabrication de câbles d'alimentation en aluminium. Une suspension de graphite dans une huile lourde est appliquée sur le piston de la presse à filer pour empêcher la billette d'aluminium de coller au piston. Lorsque le bélier est chaud, une partie de ce matériau est brûlée et monte dans l'espace du toit. À condition qu'il n'y ait pas d'opérateur de pont roulant à proximité et que des ventilateurs de toit soient installés et fonctionnent, il ne devrait y avoir aucun risque pour la santé des travailleurs.

      La fabrication d'un alliage cadmium-cuivre ou d'un alliage béryllium-cuivre peut présenter des risques élevés pour les employés concernés. Étant donné que le cadmium bout bien en dessous du point de fusion du cuivre, des fumées d'oxyde de cadmium fraîchement générées seront générées en grande quantité chaque fois que du cadmium est ajouté au cuivre fondu (ce qui doit être le cas pour fabriquer l'alliage). Le processus ne peut être effectué en toute sécurité qu'avec une conception très soignée de la ventilation par aspiration locale. De même, la fabrication de l'alliage béryllium-cuivre nécessite une grande attention aux détails, car le béryllium est le plus toxique de tous les métaux toxiques et a les limites d'exposition les plus strictes.

      La fabrication de fibres optiques est une opération hautement spécialisée et de haute technologie. Les produits chimiques utilisés présentent leurs propres risques particuliers et le contrôle de l'environnement de travail nécessite la conception, l'installation et la maintenance de systèmes complexes de ventilation LEV et de processus. Ces systèmes doivent être contrôlés par des registres de contrôle contrôlés par ordinateur. Les principaux dangers chimiques proviennent du chlore, du chlorure d'hydrogène et de l'ozone. De plus, les solvants utilisés pour nettoyer les matrices doivent être manipulés dans des hottes à extraction de vapeurs et le contact cutané avec les résines à base d'acrylate utilisées pour enrober les fibres doit être évité.

      Isolation

      Les opérations de mélange de plastique et de mélange de caoutchouc présentent des risques particuliers qui doivent être maîtrisés de manière adéquate (voir le chapitre Industrie du caoutchouc). Bien que l'industrie du câble puisse utiliser des composés différents des autres industries, les techniques de contrôle sont les mêmes.

      Lorsqu'ils sont chauffés, les composés plastiques dégagent un mélange complexe de produits de dégradation thermique, dont la composition dépend du composé plastique d'origine et de la température à laquelle il est soumis. À la température de traitement normale des extrudeuses en plastique, les contaminants en suspension dans l'air sont généralement un problème relativement mineur, mais il est prudent d'installer une ventilation sur l'espace entre la tête de l'extrudeuse et le bac à eau utilisé pour refroidir le produit, principalement pour contrôler l'exposition au phtalate. plastifiants couramment utilisés dans le PVC. La phase de l'opération qui pourrait bien justifier une enquête plus approfondie se situe lors d'un basculement. L'opérateur doit se tenir au-dessus de la tête de l'extrudeuse pour retirer le composé plastique encore chaud, puis faire passer le nouveau composé (et sur le sol) jusqu'à ce que seule la nouvelle couleur passe et que le câble soit centralisé dans la tête de l'extrudeuse. Il peut être difficile de concevoir une LEV efficace pendant cette phase lorsque l'opérateur est si proche de la tête de l'extrudeuse.

      Le polytétrafluoroéthylène (PTFE) présente un danger particulier. Il peut provoquer la fièvre des polymères, dont les symptômes ressemblent à ceux de la grippe. La condition est temporaire, mais doit être évitée en contrôlant adéquatement les expositions au composé chauffé.

      L'utilisation du caoutchouc dans la fabrication de câbles a présenté un niveau de risque inférieur à celui d'autres utilisations du caoutchouc, comme dans l'industrie du pneumatique. Dans les deux industries, l'utilisation d'un antioxydant (Nonox S) contenant de la β-naphtylamine, jusqu'à son retrait en 1949, a entraîné des cas de cancer de la vessie jusqu'à 30 ans plus tard chez ceux qui avaient été exposés avant la date de retrait, mais aucun en ceux employés après 1949 seulement. L'industrie du câble, cependant, n'a pas connu l'augmentation de l'incidence d'autres cancers, en particulier du poumon et de l'estomac, observée dans l'industrie du pneumatique. La raison en est presque certainement que dans la fabrication de câbles, les machines d'extrusion et de vulcanisation sont fermées et que l'exposition des employés aux vapeurs de caoutchouc et à la poussière de caoutchouc était généralement beaucoup plus faible que dans l'industrie du pneumatique. Une exposition potentiellement préoccupante dans les usines de câbles en caoutchouc est l'utilisation de talc. Il est important de s'assurer que seule la forme non fibreuse du talc (c'est-à-dire une forme qui ne contient pas de trémolite fibreuse) est utilisée et que le talc est appliqué dans une boîte fermée avec une ventilation par aspiration locale.

      De nombreux câbles sont imprimés avec des marques d'identification. Lorsque des imprimantes à jet vidéo modernes sont utilisées, le risque pour la santé est presque certainement négligeable en raison des très petites quantités de solvant utilisées. Cependant, d'autres techniques d'impression peuvent entraîner des expositions importantes aux solvants, soit pendant la production normale, soit plus généralement pendant les opérations de nettoyage. Des systèmes d'extraction appropriés doivent donc être utilisés pour contrôler ces expositions.

      Les principaux risques liés à la fabrication de câbles MI sont l'exposition à la poussière, le bruit et les vibrations. Les deux premiers d'entre eux sont contrôlés par des techniques standard décrites ailleurs. L'exposition aux vibrations s'est produite dans le passé pendant sertissage, lorsqu'une pointe a été formée à l'extrémité du tube assemblé par insertion manuelle dans une machine à marteaux rotatifs, de sorte que la pointe puisse être insérée dans la machine à dessiner. Plus récemment, ce type de machine à sertir a été remplacé par des machines pneumatiques, ce qui a éliminé à la fois les vibrations et le bruit générés par l'ancienne méthode.

      L'exposition au plomb pendant le gainage en plomb doit être contrôlée en utilisant une LEV adéquate et en interdisant de manger, de boire et de fumer dans les zones susceptibles d'être contaminées par le plomb. Une surveillance biologique régulière doit être entreprise en analysant des échantillons de sang pour la teneur en plomb dans un laboratoire qualifié.

      Le crésol utilisé dans la fabrication des fils émaillés est corrosif et dégage une odeur caractéristique à très faible concentration. Une partie du polyuréthane est dégradée thermiquement dans les fours d'émaillage pour libérer du diisocyanate de toluène (TDI), un puissant sensibilisant respiratoire. Une bonne LEV est nécessaire autour des fours à post-combustion catalytique pour s'assurer que le TDI ne pollue pas la zone environnante.

      Opérations annexes

      Jointure les opérations présentent des dangers pour deux groupes distincts de travailleurs : ceux qui les fabriquent et ceux qui les utilisent. La fabrication implique la manipulation d'une poussière fibrogène (silice), d'un sensibilisant respiratoire (isocyanate) et d'un sensibilisant cutané (résine acrylique). Une LEV efficace doit être utilisée pour contrôler adéquatement les expositions des employés, et des gants appropriés doivent être portés pour éviter tout contact de la peau avec la résine. Le principal danger pour les utilisateurs des composés est la sensibilisation cutanée à la résine. Cela peut être difficile à contrôler car la dégauchisseuse peut ne pas être en mesure d'éviter complètement le contact avec la peau et se trouvera souvent dans un endroit éloigné d'une source d'eau à des fins de nettoyage. Un nettoyant pour les mains sans eau est donc indispensable.

      Les risques environnementaux et leur prévention

      Dans l'ensemble, la fabrication de câbles n'entraîne pas d'émissions significatives à l'extérieur de l'usine. Il existe trois exceptions à cette règle. La première est que l'exposition aux vapeurs de solvants utilisés pour l'impression et à d'autres fins est contrôlée par l'utilisation de systèmes LEV qui rejettent les vapeurs dans l'atmosphère. Ces émissions de composés organiques volatils (COV) sont l'un des composants nécessaires à la formation du smog photochimique et sont donc soumises à une pression croissante de la part des autorités réglementaires dans un certain nombre de pays. La deuxième exception est le rejet potentiel de TDI provenant de la fabrication de fils émaillés. La troisième exception est que, dans un certain nombre de cas, la fabrication des matières premières utilisées dans les câbles peut entraîner des émissions dans l'environnement si des mesures de contrôle ne sont pas prises. Les émissions de particules métalliques provenant d'une raffinerie de cuivre et de la fabrication d'alliages cadmium-cuivre ou béryllium-cuivre doivent chacune être canalisées vers des systèmes de filtres à manches appropriés. De même, toute émission de particules provenant du mélange de caoutchouc doit être canalisée vers une unité de filtre à manches. Les émissions de particules, de chlorure d'hydrogène et de chlore provenant de la fabrication des fibres optiques doivent être canalisées vers un système de filtre à manches suivi d'un épurateur de soude caustique.

       

      Noir

      Les lampes se composent de deux types de base : les lampes à incandescence (ou à incandescence) et les lampes à décharge. Les composants de base des deux types de lampes comprennent le verre, divers morceaux de fil métallique, un gaz de remplissage et généralement une base. Selon le fabricant de la lampe, ces matériaux sont fabriqués en interne ou peuvent être obtenus auprès d'un fournisseur extérieur. Le fabricant de lampes typique fabriquera ses propres ampoules en verre, mais peut acheter d'autres pièces et verres auprès de fabricants spécialisés ou d'autres fabricants de lampes.

      Selon le type de lampe, une variété de verres peut être utilisée. Les lampes à incandescence et fluorescentes utilisent généralement un verre sodocalcique. Les lampes à température plus élevée utiliseront un verre borosilicaté, tandis que les lampes à décharge haute pression utiliseront du quartz ou de la céramique pour le tube à arc et du verre borosilicaté pour l'enveloppe extérieure. Le verre au plomb (contenant environ 20 à 30 % de plomb) est généralement utilisé pour sceller les extrémités des ampoules des lampes.

      Les fils utilisés comme supports ou connecteurs dans la construction de lampes peuvent être fabriqués à partir de divers matériaux, notamment l'acier, le nickel, le cuivre, le magnésium et le fer, tandis que les filaments sont fabriqués à partir de tungstène ou d'un alliage tungstène-thorium. Une exigence critique pour le fil de support est qu'il doit correspondre aux caractéristiques de dilatation du verre là où le fil pénètre dans le verre pour conduire le courant électrique pour la lampe. Souvent, des fils conducteurs en plusieurs parties sont utilisés dans cette application.

      Les bases (ou capuchons) sont généralement en laiton ou en aluminium, le laiton étant le matériau préféré lorsqu'une utilisation en extérieur est requise.

      Lampes à incandescence ou à incandescence

      Les lampes à incandescence ou à incandescence sont les plus anciennes lampes encore fabriquées. Ils tirent leur nom de la façon dont ces lampes produisent leur lumière : par le chauffage d'un filament de fil à une température suffisamment élevée pour le faire briller. Alors qu'il est possible de fabriquer une lampe à incandescence avec presque n'importe quel type de filament (les premières lampes utilisaient du carbone), aujourd'hui la plupart de ces lampes utilisent un filament en tungstène métallique.

      Lampes au tungstène. La version domestique courante de ces lampes consiste en une ampoule en verre renfermant un filament de fil de tungstène. L'électricité est conduite au filament par des fils qui supportent le filament et s'étendent à travers la monture en verre qui est scellée à l'ampoule. Les fils sont ensuite connectés à la base métallique, avec un fil soudé à l'œillet central de la base, l'autre se connectant à la coque filetée. Les fils de support sont de composition spéciale, de sorte qu'ils ont les mêmes caractéristiques de dilatation que le verre, évitant les fuites lorsque les lampes deviennent chaudes pendant l'utilisation. L'ampoule en verre est généralement fabriquée à partir de verre à la chaux, tandis que la monture en verre est en verre au plomb. Le dioxyde de soufre est fréquemment utilisé dans la préparation de la monture. Le dioxyde de soufre agit comme un lubrifiant lors de l'assemblage de la lampe à grande vitesse. Selon la conception de la lampe, l'ampoule peut renfermer un vide ou peut utiliser un gaz de remplissage d'argon ou un autre gaz non réactif.

      Les lampes de cette conception sont vendues avec des ampoules en verre transparent, des ampoules dépolies et des ampoules recouvertes d'une variété de matériaux. Les ampoules givrées et celles recouvertes d'un matériau blanc (souvent de l'argile ou de la silice amorphe) sont utilisées pour réduire l'éblouissement du filament trouvé avec les ampoules claires. Les ampoules sont également recouvertes d'une variété d'autres revêtements décoratifs, y compris des céramiques et des laques colorées à l'extérieur des ampoules et d'autres couleurs, telles que le jaune ou le rose, à l'intérieur de l'ampoule.

      Alors que la forme domestique typique est la plus courante, les lampes à incandescence peuvent être fabriquées dans de nombreuses formes d'ampoules, y compris tubulaires, globes et réflecteur, ainsi que dans de nombreuses tailles et puissances, des subminiatures aux grandes lampes de scène/studio.

      Lampes tungstène-halogène. Un problème dans la conception de la lampe à filament de tungstène standard est que le tungstène s'évapore pendant l'utilisation et se condense sur la paroi de verre plus froide, l'assombrissant et réduisant la transmission de la lumière. L'ajout d'un halogène, tel que le bromure d'hydrogène ou le bromure de méthyle, au gaz de remplissage élimine ce problème. L'halogène réagit avec le tungstène, l'empêchant de se condenser sur la paroi de verre. Lorsque la lampe refroidit, le tungstène se redépose sur le filament. Étant donné que cette réaction fonctionne mieux à des pressions de lampe plus élevées, les lampes tungstène-halogène contiennent généralement du gaz à une pression de plusieurs atmosphères. Typiquement, l'halogène est ajouté en tant que partie du gaz de remplissage de la lampe, habituellement à des concentrations de 2 % ou moins.

      Les lampes tungstène-halogène peuvent également utiliser des ampoules en quartz au lieu de verre. Les ampoules à quartz peuvent résister à des pressions plus élevées que celles en verre. Les ampoules à quartz présentent cependant un danger potentiel, car le quartz est transparent à la lumière ultraviolette. Bien que le filament de tungstène produise relativement peu d'ultraviolets, une exposition prolongée à courte distance peut produire une rougeur de la peau et provoquer une irritation des yeux. Filtrer la lumière à travers un verre de protection réduira considérablement la quantité d'ultraviolets et fournira une protection contre le quartz chaud en cas de rupture de la lampe pendant l'utilisation.

      Dangers et précautions

      Dans l'ensemble, les plus grands dangers dans la production de lampes, quel que soit le type de produit, sont dus aux dangers des équipements automatisés et à la manipulation des ampoules et lampes en verre et d'autres matériaux. Les coupures de verre et l'accès à l'équipement d'exploitation sont les causes les plus fréquentes d'accidents ; les problèmes de manutention, tels que les mouvements répétitifs ou les blessures au dos, sont particulièrement préoccupants.

      La soudure au plomb est fréquemment utilisée sur les lampes. Pour les lampes utilisées dans des applications à haute température, des soudures contenant du cadmium peuvent être utilisées. Dans les opérations d'assemblage de lampes automatisées, l'exposition à ces deux soudures est minime. Lorsque le soudage manuel est effectué, comme dans les réparations ou les opérations semi-automatisées, les expositions au plomb ou au cadmium doivent être surveillées.

      Les expositions potentielles à des matières dangereuses lors de la fabrication de lampes ont constamment diminué depuis le milieu du 20e siècle. Dans la fabrication de lampes à incandescence, un grand nombre de lampes étaient autrefois gravées avec de l'acide fluorhydrique ou des solutions de sel de bifluorure pour produire une lampe dépolie. Cela a été largement remplacé par l'utilisation d'un revêtement d'argile à faible toxicité. Bien qu'il ne soit pas complètement remplacé, l'utilisation d'acide fluorhydrique a été considérablement réduite. Ce changement a réduit le risque de brûlures de la peau et d'irritation des poumons dues à l'acide. Les revêtements colorés en céramique utilisés à l'extérieur de certains produits de lampe contenaient autrefois des pigments de métaux lourds tels que le plomb, le cadmium, le cobalt et autres, ainsi que l'utilisation d'une fritte de verre de silicate de plomb dans le cadre de la composition. Ces dernières années, de nombreux pigments de métaux lourds ont été remplacés par des colorants moins toxiques. Dans les cas où les métaux lourds sont encore utilisés, une forme à faible toxicité peut être utilisée (par exemple, le chrome III au lieu du chrome VI).

      Les filaments de tungstène enroulés continuent d'être fabriqués en enroulant le tungstène autour d'un molybdène ou d'un fil de mandrin en acier. Une fois la bobine formée et frittée, les mandrins sont dissous à l'aide soit d'acide chlorhydrique (pour l'acier), soit d'un mélange d'acide nitrique et sulfurique pour le molybdène. En raison des expositions potentielles aux acides, ce travail est couramment effectué dans des systèmes de hotte ou, plus récemment, dans des dissolveurs totalement fermés (en particulier lorsque le mélange nitrique/sulfurique est impliqué).

      Les gaz de remplissage utilisés dans les lampes tungstène-halogène sont ajoutés aux lampes dans des systèmes totalement fermés avec peu de perte ou d'exposition. L'utilisation du bromure d'hydrogène présente ses propres problèmes en raison de sa nature corrosive. LEV doit être fourni et une tuyauterie résistante à la corrosion doit être utilisée pour les systèmes de distribution de gaz. Le fil de tungstène thorié (généralement 1 à 2% de thorium) est encore utilisé dans certains types de lampes. Cependant, le thorium sous forme de fil présente peu de risques.

      Le dioxyde de soufre doit être soigneusement contrôlé. Le LEV doit être utilisé partout où le matériau est ajouté au processus. Les détecteurs de fuites peuvent également être utiles dans les zones de stockage. L'utilisation de bouteilles de gaz plus petites de 75 kg est préférable aux conteneurs plus grands de 1,000 XNUMX kg en raison des conséquences potentielles d'un rejet catastrophique.

      L'irritation de la peau peut être un danger potentiel à cause des flux de soudure ou des résines utilisées dans le ciment de base. Certains systèmes de ciment de base utilisent du paraformaldéhyde au lieu de résines naturelles, ce qui entraîne une exposition potentielle au formaldéhyde pendant le durcissement du ciment de base.

      Toutes les lampes utilisent un système de "gettering" chimique, dans lequel un matériau est enduit sur le filament avant l'assemblage. Le but du getter est de réagir avec et de piéger toute humidité ou oxygène résiduel dans la lampe après que la lampe est scellée. Les getters typiques comprennent le nitrure de phosphore et des mélanges de poudres métalliques d'aluminium et de zirconium. Bien que le getter de nitrure de phosphore soit relativement inoffensif, la manipulation de poudres métalliques d'aluminium et de zirconium peut présenter un risque d'inflammabilité. Les getters sont appliqués humides dans un solvant organique, mais si le matériau est renversé, les poudres métalliques sèches peuvent être enflammées par frottement. Les feux de métaux doivent être éteints avec des extincteurs spéciaux de classe D et ne peuvent pas être combattus avec de l'eau, de la mousse ou d'autres matériaux usuels. Un troisième type de getter comprend l'utilisation de phosphine ou de silane. Ces matériaux peuvent être inclus dans le remplissage de gaz de la lampe à faible concentration ou peuvent être ajoutés à une concentration élevée et « flashés » dans la lampe avant le remplissage de gaz final. Ces deux matériaux sont hautement toxiques; en cas d'utilisation à forte concentration, des systèmes totalement fermés avec des détecteurs de fuite et des alarmes doivent être utilisés sur le site.

      Lampes et tubes à décharge

      Les lampes à décharge, à la fois les modèles à basse et à haute pression, sont plus efficaces sur une base lumière par watt que les lampes à incandescence. Les lampes fluorescentes sont utilisées depuis de nombreuses années dans les bâtiments commerciaux et sont de plus en plus utilisées à la maison. Récemment, des versions compactes de la lampe fluorescente ont été développées spécifiquement pour remplacer la lampe à incandescence.

      Les lampes à décharge à haute pression sont utilisées depuis longtemps pour l'éclairage des grandes surfaces et des rues. Des versions à faible puissance de ces produits sont également en cours de développement.

      Lampes fluorescentes

      Les lampes fluorescentes portent le nom de la poudre fluorescente utilisée pour recouvrir l'intérieur du tube de verre. Cette poudre absorbe la lumière ultraviolette produite par la vapeur de mercure utilisée dans la lampe, la convertit et la réémet sous forme de lumière visible.

      Le verre utilisé dans cette lampe est similaire à celui utilisé dans les lampes à incandescence, utilisant du verre à la chaux pour le tube et du verre au plomb pour les montures à chaque extrémité. Deux familles différentes de luminophores sont actuellement utilisées. Les halophosphates, à base de chloro-fluoro-phosphate de calcium ou de strontium, sont les luminophores les plus anciens, largement utilisés au début des années 1950 lorsqu'ils ont remplacé les luminophores à base de silicate de béryllium. La deuxième famille de luminophores comprend des luminophores fabriqués à partir de terres rares, comprenant généralement de l'yttrium, du lanthane et autres. Ces luminophores de terres rares ont généralement un spectre d'émission étroit, et un mélange de ceux-ci est utilisé - généralement un luminophore rouge, bleu et vert.

      Les luminophores sont mélangés avec un système de liant, mis en suspension soit dans un mélange organique, soit dans un mélange eau/ammoniaque et enduits à l'intérieur du tube de verre. La suspension organique utilise de l'acétate de butyle, de l'acétate de butyle/naphta ou du xylène. En raison des réglementations environnementales, les suspensions à base d'eau remplacent celles à base organique. Une fois le revêtement appliqué, il est séché sur le tube et le tube est chauffé à haute température pour éliminer le liant.

      Un support est fixé à chaque extrémité de la lampe. Le mercure est maintenant introduit dans la lampe. Cela peut être fait de différentes manières. Bien que dans certaines régions, le mercure soit ajouté manuellement, la méthode prédominante est automatique, avec la lampe montée verticalement ou horizontalement. Sur les machines verticales, la tige de montage à une extrémité de la lampe est fermée. Ensuite, du mercure est déposé dans la lampe par le haut, la lampe est remplie d'argon à basse pression et la tige de montage supérieure est scellée, scellant complètement la lampe. Sur les machines horizontales, le mercure est introduit d'un côté, tandis que la lampe est épuisée de l'autre côté. L'argon est à nouveau ajouté à la pression appropriée et les deux extrémités de la lampe sont scellées. Une fois scellés, les capuchons ou les bases sont ajoutés aux extrémités, et les fils conducteurs sont ensuite soit soudés soit soudés aux contacts électriques.

      Deux autres voies possibles d'introduction de vapeur de mercure peuvent être utilisées. Dans un système, le mercure est contenu sur une bande imprégnée de mercure, qui libère le mercure lorsque la lampe est allumée pour la première fois. Dans l'autre système, du mercure liquide est utilisé, mais il est contenu dans une capsule de verre fixée à la monture. La capsule est rompue après que la lampe a été scellée et épuisée, libérant ainsi le mercure.

      Les lampes fluorescentes compactes sont des versions plus petites de la lampe fluorescente standard, incluant parfois l'électronique du ballast en tant que composant intégral de la lampe. Les fluorescents compacts utilisent généralement un mélange de luminophores de terres rares. Certaines lampes compactes intègrent un starter à lueur contenant de petites quantités de matières radioactives pour faciliter le démarrage de la lampe. Ces starters à lueur utilisent généralement du krypton-85, de l'hydrogène-3, du prométhium-147 ou du thorium naturel pour fournir ce qu'on appelle un courant d'obscurité, ce qui aide la lampe à démarrer plus rapidement. Ceci est souhaitable du point de vue du consommateur, où le client souhaite que la lampe s'allume immédiatement, sans scintillement.

      Dangers et précautions

      La fabrication des lampes fluorescentes a connu un nombre considérable de changements. L'utilisation précoce d'un phosphore contenant du béryllium a été interrompue en 1949, éliminant un risque respiratoire important lors de la production et de l'utilisation du phosphore. Dans de nombreuses opérations, les suspensions de phosphore à base d'eau ont remplacé les suspensions organiques dans le revêtement des lampes fluorescentes, réduisant l'exposition des travailleurs ainsi que l'émission de COV dans l'environnement. Les suspensions à base d'eau impliquent une exposition minimale à l'ammoniac, en particulier lors du mélange des suspensions.

      Le mercure reste le matériau le plus préoccupant lors de la fabrication des lampes fluorescentes. Bien que les expositions soient relativement faibles sauf autour des machines d'échappement, il existe un potentiel d'exposition importante pour les travailleurs postés autour de la machine d'échappement, pour les mécaniciens travaillant sur ces machines et pendant les opérations de nettoyage. Des équipements de protection individuelle, tels que des combinaisons et des gants pour éviter ou limiter l'exposition et, si nécessaire, une protection respiratoire, doivent être utilisés, en particulier lors des activités de maintenance et de nettoyage. Un programme de surveillance biologique, y compris l'analyse d'urine au mercure, devrait être mis en place pour les sites de fabrication de lampes fluorescentes.

      Les deux systèmes de phosphore actuellement en production utilisent des matériaux considérés comme ayant une toxicité relativement faible. Alors que certains des additifs aux luminophores parents (tels que le baryum, le plomb et le manganèse) ont des limites d'exposition établies par diverses agences gouvernementales, ces composants sont généralement présents en pourcentages relativement faibles dans les compositions.

      Les résines phénol-formaldéhyde sont utilisées comme isolants électriques dans les embouts des lampes. Le ciment comprend généralement des résines naturelles et synthétiques, qui peuvent comprendre des irritants cutanés tels que l'hexaméthylène-tétramine. L'équipement de mélange et de manipulation automatisé limite le potentiel de contact cutané avec ces matériaux, limitant ainsi le potentiel d'irritation cutanée.

      Lampes au mercure à haute pression

      Les lampes au mercure à haute pression comprennent deux types similaires : celles qui n'utilisent que du mercure et celles qui utilisent un mélange de mercure et d'une variété d'halogénures métalliques. La conception de base des lampes est similaire. Les deux types utilisent un tube à arc en quartz qui contiendra le mercure ou le mélange mercure/halogénure. Ce tube à arc est ensuite enfermé dans une enveloppe extérieure en verre borosilicaté dur et une base métallique est ajoutée pour fournir des contacts électriques. La gaine extérieure peut être transparente ou recouverte d'un matériau diffusant ou d'un luminophore pour modifier la couleur de la lumière.

      Lampes au mercure ne contiennent que du mercure et de l'argon dans le tube à arc en quartz de la lampe. Le mercure, sous haute pression, génère de la lumière à haute teneur en bleu et ultraviolet. Le tube à arc en quartz est complètement transparent à la lumière UV et, dans le cas où la gaine extérieure est cassée ou retirée, constitue une puissante source de lumière UV qui peut provoquer des brûlures de la peau et des yeux chez les personnes exposées. Bien que la conception typique de la lampe au mercure continue de fonctionner si la gaine extérieure est retirée, les fabricants proposent également certains modèles dans une conception fusionnée qui cessera de fonctionner si la gaine est cassée. Lors d'une utilisation normale, le verre borosilicaté de la gaine extérieure absorbe un pourcentage élevé de la lumière UV, de sorte que la lampe intacte ne présente aucun danger.

      En raison de la forte teneur en bleu du spectre de la lampe à mercure, l'intérieur de l'enveloppe extérieure est fréquemment revêtu d'un luminophore tel que le phosphate de vanadate d'yttrium ou un luminophore similaire renforçant le rouge.

      Lampes aux halogénures métalliques contiennent également du mercure et de l'argon dans le tube à arc, mais ajoutent des halogénures métalliques (généralement un mélange de sodium et de scandium, éventuellement avec d'autres). L'ajout des halogénures métalliques améliore la sortie de lumière rouge de la lampe, produisant une lampe qui a un spectre lumineux plus équilibré.

      Dangers et précautions

      Outre le mercure, les matériaux potentiellement dangereux utilisés dans la production de lampes au mercure à haute pression comprennent les matériaux de revêtement utilisés sur les enveloppes extérieures et les additifs halogénures utilisés dans les lampes aux halogénures métalliques. Un matériau de revêtement est un simple diffuseur, le même que celui utilisé dans les lampes à incandescence. Un autre est un luminophore correcteur de couleur, le vanadate d'yttrium ou le phosphate de vanadate d'yttrium. Bien que similaire au pentoxyde de vanadium, le vanadate est considéré comme moins toxique. L'exposition aux halogénures n'est normalement pas significative, car les halogénures réagissent dans l'air humide et doivent être maintenus au sec et sous une atmosphère inerte pendant la manipulation et l'utilisation. De même, bien que le sodium soit un métal très réactif, il doit lui aussi être manipulé sous atmosphère inerte pour éviter d'oxyder le métal.

      Lampes au sodium

      Deux types de lampes au sodium sont actuellement produites. Les lampes à basse pression ne contiennent que du sodium métallique comme source d'émission de lumière et produisent une lumière très jaune. Les lampes au sodium à haute pression utilisent du mercure et du sodium pour générer une lumière plus blanche.

      Lampes au sodium basse pression avoir un tube de verre, qui contient le sodium métallique, enfermé dans un second tube de verre.

      Lampes au sodium haute pression contiennent un mélange de mercure et de sodium dans un tube à arc en céramique d'alumine de haute pureté. Outre la composition du tube à arc, la construction de la lampe au sodium à haute pression est essentiellement la même que celle des lampes au mercure et aux halogénures métalliques.

      Dangers et précautions

      Il existe peu de risques uniques lors de la fabrication de lampes au sodium à haute ou basse pression. Dans les deux types de lampes, le sodium doit être maintenu au sec. Le sodium métallique pur réagira violemment avec l'eau, produisant de l'hydrogène gazeux et suffisamment de chaleur pour provoquer une inflammation. Le sodium métallique laissé dans l'air réagit avec l'humidité de l'air, produisant une couche d'oxyde sur le métal. Pour éviter cela, le sodium est généralement manipulé en boîte à gants, sous atmosphère sèche d'azote ou d'argon. Pour les sites fabriquant des lampes au sodium haute pression, des précautions supplémentaires sont nécessaires pour manipuler le mercure, à l'instar des sites fabriquant des lampes au mercure haute pression.

      Questions environnementales et de santé publique

      L'élimination des déchets et/ou le recyclage des lampes contenant du mercure est un problème qui a reçu une grande attention dans de nombreuses régions du monde au cours des dernières années. Bien qu'il s'agisse au mieux d'une opération "rentable" du point de vue des coûts, la technologie existe actuellement pour récupérer le mercure des lampes fluorescentes et à décharge à haute pression. Le recyclage des matériaux des lampes à l'heure actuelle est plus précisément décrit comme une récupération, car les matériaux des lampes sont rarement retraités et utilisés dans la fabrication de nouvelles lampes. Généralement, les pièces métalliques sont envoyées à des marchands de ferraille. Le verre récupéré peut être utilisé pour fabriquer de la fibre de verre ou des blocs de verre ou utilisé comme agrégat dans le pavage de ciment ou d'asphalte. Le recyclage peut être l'alternative la moins coûteuse, selon l'emplacement et la disponibilité des options de recyclage et d'élimination des déchets dangereux ou spéciaux.

      Les ballasts utilisés dans les installations de lampes fluorescentes contenaient auparavant des condensateurs qui utilisaient des PCB comme diélectrique. Bien que la fabrication de ballasts contenant des PCB ait été interrompue, bon nombre des ballasts plus anciens peuvent encore être utilisés en raison de leur longue durée de vie. L'élimination des ballasts contenant des PCB peut être réglementée et peut nécessiter une élimination en tant que déchet spécial ou dangereux.

      La fabrication du verre, en particulier des verres borosilicatés, peut être une source importante de NOx émission dans l'atmosphère. Récemment, l'oxygène pur au lieu de l'air a été utilisé avec des brûleurs à gaz comme moyen de réduire le NOx .

       

      Noir

      Mercredi, Mars 16 2011 19: 12

      Fabrication d'appareils électroménagers

      Adapté de la 3e édition, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety.

      L'industrie des appareils électroménagers est responsable de la fabrication d'une grande variété d'équipements, y compris des appareils conçus pour l'audiovisuel, la cuisson, le chauffage, la préparation des aliments et le stockage (réfrigération). La production et la fabrication de tels appareils impliquent de nombreux processus hautement automatisés qui peuvent avoir des risques pour la santé et des schémas pathologiques associés.

      Processus de manufacture

      Les matériaux utilisés dans la fabrication des appareils électroménagers peuvent être classés en :

        1. métaux qui sont généralement utilisés pour les conducteurs électriques dans les câbles et la structure et/ou l'ossature des appareils
        2. diélectriques ou matériaux isolants utilisés pour empêcher tout contact accidentel avec un équipement électrique sous tension
        3. peintures et finitions
        4. produits chimiques.

               

              Des exemples de matériaux inclus dans les quatre catégories mentionnées sont présentés dans le tableau 1.

              Tableau 1. Exemples de matériaux utilisés dans la fabrication d'appareils électroménagers

              Métaux

              Diélectriques

              Peintures/finitions

              Produits chimiques

              Acier

              Matériaux inorganiques (par exemple, le mica)

              Peintures

              Acides

              Aluminium

              Plastiques (par exemple, PVC)

              Laques

              Alcalis

              Plomb

              Caoutchouc

              Vernis

              solvants

              Cadmium

              Matériaux silico-organiques

              Traitements anticorrosion

               

              Mercury

              Autres polymères (par exemple, nylon)

                 

              Remarque : Le plomb et le mercure sont de moins en moins utilisés dans la fabrication d'appareils électroménagers

              Les matériaux utilisés dans l'industrie de l'électroménager doivent répondre à des exigences élevées, y compris la capacité à supporter les manipulations susceptibles d'être rencontrées en fonctionnement normal, la capacité à résister à la fatigue du métal et la capacité à ne pas être affectés par tout autre processus ou traitement qui pourrait rendre l'appareil dangereux à utiliser immédiatement ou après une période prolongée.

              Les matériaux utilisés dans l'industrie seront souvent reçus au stade de l'assemblage de l'appareil ayant déjà subi plusieurs processus de fabrication, dont chacun est susceptible de présenter ses propres risques et problèmes de santé. Les détails de ces dangers et problèmes sont examinés dans les chapitres appropriés ailleurs dans ce Encyclopédie.

              Les processus de fabrication varieront d'un produit à l'autre, mais en général suivront le flux de production illustré à la figure 1. Ce tableau montre également les dangers associés aux différents processus.

              Figure 1. Séquence et dangers du processus de fabrication

              ELA060F1

              Problèmes de santé et de sécurité

              Feu et explosion

              De nombreux solvants, peintures et huiles isolantes utilisés dans l'industrie sont des substances inflammables. Ces matériaux doivent être stockés dans des locaux frais et secs appropriés, de préférence dans un bâtiment ignifuge séparé de l'installation de production. Les conteneurs doivent être clairement étiquetés et les différentes substances bien séparées ou entreposées à part selon leurs points d'éclair et leur classe de risque. Dans le cas des matériaux isolants et des plastiques, il est important d'obtenir des informations sur la combustibilité ou les caractéristiques au feu de chaque nouvelle substance utilisée. Le zirconium en poudre, qui est maintenant utilisé en quantités importantes dans l'industrie, présente également un risque d'incendie.

              Les quantités de substances inflammables sortant des entrepôts doivent être maintenues au minimum requis pour la production. Lors de la décantation de liquides inflammables, des charges d'électricité statique peuvent se former et, par conséquent, tous les conteneurs doivent être mis à la terre. Des dispositifs d'extinction d'incendie doivent être fournis et le personnel du magasin instruit de leur utilisation.

              La peinture des composants est généralement effectuée dans des cabines de peinture spécialement construites, qui doivent disposer d'un équipement d'évacuation et de ventilation adéquat qui, lorsqu'il est utilisé avec un équipement de protection individuelle (EPI), créera un environnement de travail sûr.

              Pendant le soudage, des précautions spéciales contre les incendies doivent être prises.

              Les accidents

              La réception, le stockage et l'expédition des matières premières, des composants et des produits finis peuvent donner lieu à des accidents impliquant des trébuchements et des chutes, des chutes d'objets, des chariots élévateurs, etc. La manutention manuelle des matériaux peut également créer des problèmes ergonomiques qui peuvent être atténués par l'automatisation dans la mesure du possible.

              Étant donné que de nombreux procédés différents sont employés dans l'industrie, les risques d'accident varient d'un atelier à l'autre dans l'usine. Pendant la production de composants, il y aura des risques liés à l'utilisation de machines-outils, de presses mécaniques, de machines de moulage par injection de plastique, etc., et une protection efficace des machines est essentielle. Lors de la galvanoplastie, des précautions doivent être prises contre les éclaboussures de produits chimiques corrosifs. Lors de l'assemblage des composants, le mouvement constant des composants d'un processus à l'autre signifie que le risque d'accidents dus au transport interne et aux équipements de manutention mécanique est élevé.

              Les tests de qualité ne posent aucun problème de sécurité particulier. Cependant, les tests de performance nécessitent des précautions particulières car les tests sont souvent effectués sur des appareils semi-finis ou non isolés. Pendant les tests électriques, tous les composants sous tension, les conducteurs, les bornes et les instruments de mesure doivent être protégés pour éviter tout contact accidentel. Le lieu de travail doit être protégé par des écrans, l'entrée des personnes non autorisées interdite et des avis d'avertissement doivent être affichés. Dans les zones d'essais électriques, la mise à disposition d'interrupteurs d'urgence est particulièrement recommandée, et les interrupteurs doivent être dans une position proéminente afin qu'en cas d'urgence, tous les équipements puissent être immédiatement mis hors tension.

              Pour tester les appareils émettant des rayons X ou contenant des substances radioactives, il existe des réglementations de radioprotection. Un superviseur compétent devrait être chargé du respect de la réglementation.

              L'utilisation de gaz comprimés, d'équipements de soudage, de lasers, d'installations d'imprégnation, d'équipements de peinture au pistolet, de fours de recuit et de revenu et d'installations électriques à haute tension présente des risques particuliers.

              Pendant toutes les activités de réparation et d'entretien, des programmes de verrouillage/étiquetage adéquats sont essentiels.

              Risques pour la santé

              Les maladies professionnelles associées à la fabrication d'équipements électriques domestiques sont relativement peu nombreuses et ne sont normalement pas considérées comme graves. Ces problèmes qui existent sont caractérisés par :

                • le développement d'affections cutanées dues à l'utilisation de solvants, d'huiles de coupe, de durcisseurs utilisés avec de la résine époxy et des biphényles polychlorés (PCB)
                • l'apparition de la silicose due à l'inhalation de silice lors du sablage (bien que le sable soit de plus en plus remplacé par des agents de sablage moins toxiques tels que le corindon, la grenaille d'acier ou la grenaille)
                • problèmes de santé dus à l'inhalation de vapeurs de solvants dans la peinture et le dégraissage, et empoisonnement au plomb dû à l'utilisation de pigments de plomb, d'émaux, etc.
                • différents niveaux de bruit produits pendant les processus.

                       

                      Dans la mesure du possible, les solvants hautement toxiques et les composés chlorés devraient être remplacés par des substances moins dangereuses ; en aucun cas le benzène ou le tétrachlorure de carbone ne doivent être utilisés comme solvants. L'empoisonnement au plomb peut être surmonté par la substitution de matériaux ou de techniques plus sûrs et l'application stricte de procédures de travail sûres, d'hygiène personnelle et de surveillance médicale. Lorsqu'il existe un risque d'exposition à des concentrations dangereuses de contaminants atmosphériques, l'air du lieu de travail doit être contrôlé régulièrement et des mesures appropriées telles que l'installation d'un système d'évacuation doivent être prises si nécessaire. Le risque lié au bruit peut être réduit en enfermant les sources de bruit, en utilisant des matériaux insonorisants dans les salles de travail ou en utilisant des protections auditives personnelles.

                      Les ingénieurs de la sécurité et les médecins du travail devraient être sollicités au stade de la conception et de la planification des nouvelles usines ou opérations, et les dangers des procédés ou des machines devraient être éliminés avant le démarrage des procédés. Cela devrait être suivi d'une inspection régulière des machines, des outils, des installations, des équipements de transport, des appareils de lutte contre l'incendie, des ateliers et des zones d'essai, etc.

                      La participation des travailleurs à l'effort de sécurité est essentielle et les superviseurs doivent s'assurer que l'équipement de protection individuelle est disponible et porté si nécessaire. Une attention particulière devrait être accordée à la formation à la sécurité des nouveaux travailleurs, car ceux-ci représentent une proportion relativement élevée d'accidents.

                      Les travailleurs devraient subir un examen médical préalable à l'embauche et, en cas de risque d'exposition dangereuse, un examen périodique si nécessaire.

                      De nombreux processus de production de composants individuels impliqueront le rejet de déchets (par exemple, des « copeaux » de tôle ou de barre de métal), et l'élimination de ces matériaux doit être conforme aux exigences de sécurité. En outre, si ces déchets de procédé ne peuvent pas être retournés au producteur ou au fabricant pour recyclage, leur élimination ultérieure doit se faire par des procédés approuvés afin d'éviter la pollution de l'environnement.

                       

                      Noir

                      Les principaux problèmes environnementaux liés à la fabrication d'appareils et d'équipements électriques concernent la pollution et le traitement des matériaux rejetés lors des processus de fabrication, ainsi que le recyclage, si possible, du produit complet lorsqu'il a atteint sa fin de vie.

                      Piles et batteries

                      L'échappement d'air contaminé par des acides, des alcalis, du plomb, du cadmium et d'autres matériaux potentiellement nocifs dans l'atmosphère et la pollution de l'eau provenant de la fabrication de batteries doivent être évités autant que possible et, lorsque cela n'est pas possible, il convient de surveiller assurer le respect de la législation en vigueur.

                      L'utilisation de piles peut générer des problèmes de santé publique. Des piles au plomb ou alcalines qui fuient peuvent entraîner des brûlures de l'électrolyte. La recharge de grosses batteries au plomb peut produire de l'hydrogène gazeux, un risque d'incendie et d'explosion dans les espaces clos. La libération de chlorure de thionyle ou de dioxyde de soufre provenant de grosses batteries au lithium peut impliquer une exposition au dioxyde de soufre, à un brouillard d'acide chlorhydrique, à la combustion de lithium, etc., et a causé au moins un décès (Ducatman, Ducatman et Barnes 1988). Cela pourrait également constituer un danger lors de la fabrication de ces batteries.

                      Les fabricants de batteries ont pris conscience des préoccupations environnementales croissantes liées à l'élimination des batteries contenant des métaux lourds toxiques en les mettant dans des décharges ou en les incinérant avec d'autres déchets. Les fuites de métaux toxiques provenant des décharges ou s'échappant des cheminées des incinérateurs de déchets peuvent entraîner une contamination de l'eau et de l'air. Les fabricants ont donc reconnu la nécessité de réduire la teneur en mercure des batteries, en particulier, dans les limites permises par la technologie moderne. La campagne pour l'élimination du mercure a commencé avant la législation introduite dans l'Union européenne, la directive européenne sur les piles.

                      Le recyclage est une autre façon de lutter contre la pollution de l'environnement. Les piles au nickel-cadmium peuvent être recyclées relativement facilement. La récupération du cadmium est très efficace et il est réutilisé dans la construction de batteries nickel-cadmium. Le nickel sera ensuite utilisé dans la sidérurgie. Les données économiques initiales suggéraient que le recyclage des batteries au nickel-cadmium n'était pas rentable, mais les progrès technologiques devraient améliorer la situation. Les piles à l'oxyde de mercure, qui sont couvertes par la directive européenne sur les piles, ont été principalement utilisées dans les prothèses auditives et sont généralement remplacées par des piles au lithium ou au zinc-air. Les cellules d'oxyde d'argent sont recyclées, notamment par l'industrie de la joaillerie, en raison de la valeur de la teneur en argent.

                      Lors du recyclage de matériaux nocifs, des précautions similaires à celles prises lors des processus de fabrication doivent être prises. Lors du recyclage des piles à l'argent, par exemple, les travailleurs peuvent être exposés à des vapeurs de mercure et à de l'oxyde d'argent.

                      La réparation et le recyclage des batteries au plomb peuvent entraîner non seulement un empoisonnement au plomb parmi les travailleurs, et parfois leurs familles, mais aussi une importante contamination par le plomb de l'environnement (Matte et al. 1989). Dans de nombreux pays, en particulier dans les Caraïbes et en Amérique latine, les plaques de batterie de voiture en plomb sont brûlées pour produire de l'oxyde de plomb pour les émaux de poterie.

                      Fabrication de câbles électriques

                      La fabrication de câbles électriques a trois principales sources de pollution : les vapeurs de solvants, le rejet potentiel de di-isocyanate de toluène provenant de la fabrication de fils émaillés et les émissions environnementales lors de la fabrication des matériaux utilisés dans les câbles. Tous ces éléments nécessitent des contrôles environnementaux appropriés.

                      Fabrication de lampes électriques et de tubes

                      Les principales préoccupations environnementales ici sont l'élimination des déchets et/ou le recyclage des lampes contenant du mercure et l'élimination des PCB des ballasts des lampes fluorescentes. La fabrication du verre peut également être une source importante d'émission d'oxydes d'azote dans l'atmosphère.

                      Appareils électriques domestiques

                      Étant donné que l'industrie des appareils électriques est dans une large mesure une industrie d'assemblage, les problèmes environnementaux sont minimes, à l'exception majeure des peintures et des solvants utilisés comme revêtements de surface. Des mesures standard de contrôle de la pollution doivent être instituées conformément aux réglementations environnementales.

                      Le recyclage des appareils électriques implique la séparation des équipements récupérés en différents matériaux tels que le cuivre et l'acier doux qui peuvent être réutilisés, ce qui est discuté ailleurs dans ce Encyclopédie.

                       

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