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RÉSUMÉ
Les propriétés comportementales dans un milieu particulaire sont étroitement liées aux propriétés collectives des particules, dans le cas de la fluidisation, ou de la prise en charge électrostatique, ou encore de l'émanation de poussière. Les différentes interactions dans ce milieu entre les particules de poudre et l’environnement font l’objet de cet article. Des tests d’applications sont effectués afin de déterminer le comportement de ces poudres durant de nombreuses opérations, comme le mélange, le séchage, l’enrobage, le compactage, le stockage. Ces test permettent une comparaison des comportements mais en aucun cas une interprétation absolue des résultats.
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Khashayar SALEH : Enseignant-chercheur - Département de génie des procédés industriels de l'Université de Technologie de Compiègne
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Pierre GUIGON : Professeur des universités - Département de génie des procédés industriels de l'Université de Technologie de Compiègne
INTRODUCTION
Dans le dossier précédent [J 2 251], nous avons décrit quelques propriétés physiques fondamentales des poudres. Dans ce dossier, nous complétons cette description en mettant l"accent sur les méthodes de caractérisation d"autres propriétés, non moins importantes et indispensables à la compréhension des interactions entre les poudres et leur milieu environnant notamment en présence d"humidité, de champ électrique, de charges électrostatiques ou encore au contact d"un courant gaz pouvant conduire à l"émanation de poussière.
Si les propriétés physiques, objet du premier dossier [J 2 251], peuvent être déterminées, de façon fiable et acceptable, à partir des moyens analytiques devenus « routine » de nos jours, il n'en est pas de même pour les propriétés comportementales décrites dans ce dossier [J 2 252]. De surcroît, la théorie et la pratique dans le domaine de la technologie des poudres sont telles qu'il reste difficile de prédire les propriétés collectives des particules à partir de leurs caractéristiques individuelles, d'autant plus que les poudres sont rarement constituées d'un seul type de particules. Or, ce sont les propriétés collectives des particules qui déterminent le comportement d'une poudre dans des circonstances variées comme, par exemple, son aptitude à la fluidisation, à la prise de charge électrostatique, à l'émanation de poussière, à la compression, à l'attrition, au mottage ou encore à la segrégation.
La caractérisation de ces propriétés comportementales impose donc, en tout premier, le développement de tests d'application permettant de déterminer le comportement des poudres lors des différentes opérations qu'elles subissent (mélange, séchage, enrobage, compactage, stockage, etc.). Certains utilisent ces tests pour tenter d'expliquer et de rationaliser le comportement observé tandis que d'autres peuvent prédire l'aptitude de la poudre testée lors de manipulations diverses dans la chaîne du procédé.
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6. Conclusion
La caractérisation des propriétés des poudres n'est pas une tâche triviale. Qu'il s'agisse des propriétés intrinsèques ou comportementales des milieux divisés la plupart des tests existants restent comparatifs et dénués de signification absolue. Une des principales raisons en est la présence d'une phase gazeuse hautement déformable entre les particules qui confère aux solides divisés des propriétés très différentes du même solide en état compact. Dans ce contexte, l'établissement des protocoles adaptés et leur respect méticuleux sont des pratiques incontournables pour obtenir des résultats crédibles et reproductibles.
Il faut aussi signaler l'importance de la procédure d'échantillonnage à laquelle la plus grande attention doit être apportée. Il va de soi qu'un échantillonnage correct reste la condition sine quoi non d'une mesure significative.
Dans l'idéal, une technique de caractérisation des poudres devrait satisfaire plusieurs conditions résumées sur la figure . Toutefois, la majorité des tests existants souffre de plusieurs inconvénients, à savoir :
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le besoin d'un personnel qualifié ;
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des mauvaises répétitivité et reproductibilité des essais ;
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des résultats largement dépendants de l'opérateur ;
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des tests longs, inconvénient d'autant plus contraignant que ceux-ci se prêtent mal à l'automatisation.
Il y a donc nécessité d'élaborer des moyens de caractérisation plus rationnels, plus universels et plus fiables afin de mieux connaître l'état solides divisés.
Enfin, quelle que soit la propriété recherchée, il s'avère que le choix approprié d'un test de caractérisation nécessite déjà une certaine connaissance du produit et doit se faire en fonction de l'utilisation que l'on envisage de faire des résultats.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - TEUNOU (E.), FITZPATRICK (J.-J.) - Effect of storage time and consolidation on food powder flowability. - Journal of Food Engineering, 43, p. 97-101 (2000).
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(3) - SVAROVSKY (L.) - Powder testing guide : methods of measuring the physical properties of bulk powders. - Éd. Elsevier Science (1987).
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(4) - CONESA (C.), SALEH (K.), THOMAS (A.), GUIGON (P.), GUILLOT (N.) - Characterization of flow properties of powder coatings used in automotive industry. - Kona, 22, p. 94-106 (2004).
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(5) - GELDART (D.) - Gas Fluidization Technology - . Ed. John Wiley & Sons (1986).
-
(6) - DONALD (L.F.) - Review on Wetting and Spreading In Fine Particle Systems. - International Fine Particle Research Institute, USA, avr. 1997.
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ANNEXES
1 À lire également dans nos bases
SALEH (K.), GUIGON (P.) - Mise en œuvre des poudres. Caractérisation et analyse des propriétés des solides divisés. - [J 2 251] Formulation (2009).
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http://www.kona.or.jp/index_e.html
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Science et Technologie des Poudres (STP) et...
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