Les poudres peuvent être à écoulement libre ou, au contraire, cohésives. Mélange des poudres à écoulement libre est relativement facile tandis que la présence de composants cohésifs dans un mélange, ou le mélange de poudres uniquement cohésives, peut rendre difficile l'obtention de l'homogénéité homogénéité. Cette page explique pourquoi les poudres cohésives sont difficiles à mélanger, quels mélangeurs sont plus appropriés pour ces types de poudres et pourquoi les mélanges cohésifs sont moins sensibles à ségrégation après mélange.

1. Comportement des poudres cohésives

Les particules de poudre cohésive ont tendance à s'agglutiner. Cela se produit souvent avec des poudres de très petite taille, ce qui permet aux liaisons cohésives telles que les forces de Van der Waals ou les forces électrostatiques d'être relativement élevées. Cela peut également se produire en raison de transferts d'humidité créant des liaisons solides entre les particules. Cela peut également être dû à la forme des particules qui peuvent s'emboîter les unes dans les autres.

C'est un problème dans le mélange de solides car le principe du mélange est de séparer les particules d'un ingrédient du mélange pour les distribuer parmi les particules des autres composants

La caractéristique "cohésive" d'une poudre est plutôt subjective, il existe également des degrés de cohésivité qui peuvent rendre difficile pour un fabricant d'évaluer a priori si une poudre causera des problèmes pendant le mélange. Le meilleur conseil ici est de maintenir une base de données de tous les ingrédients traités sur une ligne de production et, pour chacun d'eux, de déterminer les propriétés liées à l'écoulement. Il peut s'agir de méthodes simples et approximatives, telles que l' angle de repos ou le Carr / rapport de Hausner, ou plus complexes utilisant un cellule de cisaillement ou un rheomètre à poudre . À partir de cette base de données, un nouvel ingrédient peut être facilement comparé aux matériaux sur lesquels l'usine a acquis de l'expérience et si l'un des paramètres indique qu'il est plus cohésif que les matériaux utilisés jusqu'à présent avec succès, il peut être signalé afin que les opérateurs soient plus prudents pendant la production et effectuent des tests supplémentaires pour s'assurer que la poudre est bien mélangée.

2. Meilleur mélangeur pour le mélange de poudre cohésive

Comme expliqué ci-dessus, les ingrédients cohésifs d'un mélange tendent à rester ensemble, ainsi le mélangeur doit être en mesure de fournir suffisamment de cisaillement pour briser les agglomérats et distribuer la poudre de manière homogène.

La classe de mélangeur la plus basique, les mélangeurs diffusifs tels que les mélangeurs à tambour, mélangeurs V, mélangeurs à benne, double cône... provoquent un cisaillement très faible pendant le mélange. Dans ces mélangeurs, les particules ont tendance à rouler à la surface du lit fluidisé pendant la rotation qui assure le mélange au fil du temps. Mais dans le cas de poudres cohésives, cela est particulièrement inefficace car les particules de poudre cohésive vont simplement rouler ensemble. Ces mélangeurs ne devraient donc pas être utilisés (au moins dans leur version la plus basique - voir ci-dessous quelques améliorations possibles) lorsqu'il y a des composants cohésifs dans le mélange.

Les mélanges équipés d'un agitateur s'en tireront beaucoup mieux pour mélanger les poudres cohésives. L'agitateur peut en effet briser les agglomérats. L'efficacité dépendra cependant du niveau de cisaillement que le mélangeur est capable d'appliquer. Les mélangeurs convectifs (mélangeurs à ruban ), les mélangeurs fluidisants (mélangeur à double arbre à pales) seront capables de traiter des poudres légèrement cohésives tandis que les mélangeurs à haute teneur en cisaillement (Lodige, mélangeurs centrifuges) seront capables de mélanger même des poudres très cohésives.

Le classement suivant, du moins adapté au mélange de poudres cohésives au plus adapté, peut être proposé :

Mélangeurs diffusifs < Mélangeurs convectifs < Mélangeurs à cisaillement

Notez qu'il est possible d'améliorer la capacité de briser les agglomérats de poudre cohésive en ajoutant certains dispositifs aux mélangeurs. Les mélangeurs V peuvent par exemple être équipés d'une barre d'intensification (un agitateur positionné le long de l'axe de rotation et qui tourne à grande vitesse) ou d'autres types de mélangeurs peuvent être équipés de hacheurs (généralement tournant à 3000 tr/min). Ce sont des équipements qui sont utilisés dans la granulation humide pour briser les agglomérats. Cependant, ils ajoutent un coût supplémentaire, une complexité et augmentent la difficulté de nettoyage de l'équipement, ils devraient donc être considérés comme une solution ultime plutôt que comme une solution de base. Le mieux est de choisir directement le bon type de mélangeur.

3. Une opportunité : réduire la ségrégation après le mélange

Comme vu ci-dessus, avoir une poudre cohésive dans une formule peut causer des problèmes au niveau de l’étape de mélange, surtout si le type de mélangeur disponible est inadéquat. Cependant, il y a aussi une opportunité dans le mélange de poudres cohésives : le mélange sera moins sensible à la ségrégation après le mélange.

Si il est possible d’atteindre la qualité de mélange désirée de la qualité de mélange, le mélange tendra alors à rester plus proche de cet état pendant les étapes de traitement suivantes (décharge, transport, remplissage par exemple) par rapport à une poudre à écoulement libre.