Dans le domaine du traitement des poudres, les données analytiques sont le principal moteur du progrès vers de meilleurs produits et des pratiques de fabrication plus efficaces. Les instruments qui fournissent des informations nouvelles, uniques et pertinentes permettent de mieux comprendre le comportement des poudres, ce qui rend possible la résolution de problèmes autrement insolubles, transformant potentiellement la rentabilité. Depuis près de vingt ans, nous avons appris à connaître certains des défis les plus exigeants en matière de traitement des poudres et la manière dont le rhéomètre pour poudres FT4 a facilité leur résolution. Ce livre blanc résume certaines des raisons clés qui justifient le plus souvent un investissement dans un rhéomètre pour poudres FT4, en soulignant les récompenses rendues accessibles par les données générées par l'instrument.

Présentation du rhéomètre à poudre FT4

Le rhéomètre pour poudres FT4 a été conçu pour une caractérisation complète des poudres, en tant qu'outil permettant de résoudre les problèmes liés au traitement des poudres. Il diffère des autres testeurs de poudres à bien des égards, mais lors de l'évaluation de la valeur industrielle, trois caractéristiques sont essentielles :

• La capacité de simuler les conditions de traitement des poudres, en testant les échantillons dans un état consolidé, modérément stressé, aéré ou fluidifié.
• L'application de la caractérisation multi-facettes des poudres pour évaluer l'écoulement dynamique, les propriétés de masse et de cisaillement afin d'obtenir la compréhension la plus complète possible du comportement d'une poudre.
• Sensibilité inégalée, permettant de différencier des poudres que d'autres testeurs classent comme identiques.

Pour en savoir plus sur le fonctionnement du rhéomètre pour poudres FT4, visitez le site Web de Freeman Technology.

Fabriquer un produit de qualité supérieure

Une spécification précise et bien définie, associée à un contrôle de qualité (CQ) très fiable, constitue la base d'une position dominante sur le marché.

Les fabricants s'appuient sur le rhéomètre pour poudres FT4 pour déterminer quelles sont les propriétés des poudres qui dictent les performances optimales dans une application, en définissant une spécification pour garantir l'excellence. En utilisant le FT4 pour le contrôle qualité des produits, ils garantissent également une cohérence exemplaire, la sensibilité élevée de l'instrument permettant de détecter le moindre écart par rapport à cette spécification.

La fluidité d'une poudre définit souvent sa performance, mais diverses applications soumettent les poudres à des conditions très différentes. Par exemple, les poudres peuvent être fluidifiées dans des réacteurs catalytiques ou des inhalateurs de poudre sèche, compactées en granulés, en pastilles ou en comprimés, ou extrudées. Généralement, l'objectif est d'obtenir un flux contrôlé avec précision et cohérent dans des conditions de faible contrainte - à travers une usine de fabrication continue, sur la plate-forme de construction d'une machine de fabrication additive, dans une filière complexe, ou avec une autre poudre dans un mélangeur.

C'est la capacité unique du FT4 à mesurer la fluidité dans les diverses conditions de stress rencontrées dans le traitement quotidien qui permet de développer une spécification optimale et pertinente pour chaque produit, quelle que soit l'application. Des protocoles de mesure bien définis et un degré élevé d'automatisation allègent la charge de travail analytique associée à un contrôle de qualité exemplaire pour maintenir cette spécification.

Accélérer la R&D

Une caractérisation complète et multidimensionnelle du comportement des matières premières et des produits constitue une base solide pour des progrès rapides et fondés sur la connaissance.

Les chercheurs utilisent le rhéomètre pour poudres FT4 pour développer la compréhension nécessaire pour progresser plus rapidement, en mesurant l'impact des variables qui sont autrement inaccessibles afin de rationaliser les comportements complexes. Apprendre à contrôler le comportement des poudres en manipulant des propriétés physiques telles que la taille et la forme des particules, la texture de la surface et/ou l'énergie de surface peut transformer l'efficacité d'un programme de recherche. Les principaux avantages commerciaux comprennent des essais pilotes abrégés et le prix substantiel d'une commercialisation plus rapide.

Considérons le développement d'un revêtement en poudre pour une application en lit fluidisé. La réaction de la poudre à l'introduction d'air sera critique, de sorte que le comportement dans un état dynamique à faible contrainte et la capacité à se fluidiser seront probablement très importants. Ces comportements ne peuvent pas être prédits à partir des propriétés primaires des particules, et les chercheurs ont donc deux options. Une approche par "essais et erreurs" implique un ajustement progressif des constituants et la quantification répétée des performances sur un banc d'essai à l'échelle pilote. L'autre solution consiste à identifier les propriétés des poudres en vrac qui définissent le comportement souhaitable et à mettre en œuvre un programme de recherche pour les cibler. Cela n'est possible que si les propriétés en vrac mesurées quantifient de manière fiable la manière dont la poudre s'écoule dans des conditions dynamiques de faible contrainte et sa capacité à se fluidifier, c'est-à-dire la manière dont la poudre se comportera dans le processus. Une fois ces éléments en place, des propriétés telles que la taille et la morphologie des particules peuvent être spécifiées ou modifiées pour produire des poudres présentant les propriétés globales requises - une approche efficace, fondée sur la connaissance.

Les mesures du FT4 étant sensibles aux changements physiques les plus mineurs, même les changements subtils dans les matières premières et les produits peuvent être détectés et rationalisés. En outre, la capacité du FT4 à fournir une caractérisation multi-facettes complète - via des tests dynamiques, de cisaillement et de poudre en vrac - le rend pertinent pour la plus large gamme de processus et de produits. Ces avantages combinés font du FT4 un outil de recherche nettement plus puissant que les autres testeurs de poudres.

Résoudre les problèmes de traitement

Comprendre pourquoi une poudre ne fonctionne pas de manière optimale est la première étape vers l'élaboration d'un remède efficace.

Les ingénieurs des procédés utilisent le rhéomètre pour poudres FT4 pour collecter les informations nécessaires à l'analyse des causes profondes des problèmes de traitement des poudres et pour déterminer la solution la plus efficace. Les poudres ont la réputation d'avoir des performances erratiques et imprévisibles, en grande partie parce qu'il est facile de sous-estimer ou de manquer complètement l'importance d'un processus ou d'un changement de matériau. La mesure du comportement de l'écoulement avec une grande sensibilité, en combinaison avec les propriétés complémentaires de la poudre, permet souvent d'identifier la source d'un problème.

Prenons l'exemple d'une trémie qui présente une décharge irrégulière, mais uniquement lorsqu'elle est utilisée avec une matière première et non avec une autre. L'analyse des deux poudres indique que les propriétés d'écoulement de la matière problématique changent de manière plus marquée après la consolidation. Cette poudre sera donc plus sensible aux procédures de remplissage, plus susceptible de présenter un écoulement compromis à la suite de la consolidation sous son propre poids. Une solution potentielle pourrait donc consister à mettre en œuvre une pratique consistant à maintenir un niveau de trémie réduit et à effectuer des remplissages plus fréquents lorsque l'on travaille avec ce matériau.

La fluidité est également associée, peut-être de manière moins évidente, à un large éventail d'autres problèmes de transformation. De mauvaises propriétés d'écoulement peuvent compromettre l'homogénéité des mélanges, par exemple, ou la résistance mécanique des comprimés et des granulés, en raison d'un remplissage inadéquat des matrices et d'un compactage inefficace par la suite.

La capacité du FT4 à quantifier la fluidité en même temps que d'autres propriétés des poudres, avec une sensibilité inégalée, maximise sa valeur dans le cadre de la recherche de pannes, les données obtenues fournissant la compréhension nécessaire à l'élaboration d'une solution optimale.

Choisir le meilleur équipement

La compatibilité entre l'environnement de traitement et les propriétés inhérentes de la poudre est la clé d'un fonctionnement à long terme et sans problème.

Les fournisseurs d'équipement utilisent le rhéomètre pour poudres FT4 pour définir les propriétés des poudres qui fonctionneront bien dans un certain équipement et pour spécifier l'équipement pour des poudres ayant des propriétés données. En mesurant les propriétés de chaque nouvelle poudre rencontrée, ils peuvent développer une vaste base de données de matériaux. La corrélation entre ces propriétés et les performances observées en cours de fabrication permet d'identifier les propriétés des poudres compatibles avec chaque unité. Au fil du temps, cela permet de sélectionner efficacement des solutions de traitement "correctes du premier coup", ce qui présente des avantages évidents en termes de coûts.

Les poudres ne sont pas intrinsèquement "bonnes" ou "mauvaises", mais elles sont compatibles ou non avec un environnement de traitement spécifique. La poudre idéale pour une application peut être le pire scénario pour une autre. L'adéquation entre les poudres et les équipements auxquels elles sont intrinsèquement bien adaptées constitue une base solide pour une fabrication à long terme et très fiable.

La capacité du FT4 à fournir une caractérisation complète et multiparamétrique des poudres se traduit directement par une base de données plus étendue, maximisant la possibilité d'établir des corrélations solides pour tous les types d'équipements de traitement. La sensibilité élevée permet de détecter des différences mineures entre les différentes solutions, ce qui garantit le choix de l'équipement le plus approprié dans chaque cas.

Optimiser l'approvisionnement en matières premières

Pour passer en toute confiance à un fournisseur plus fiable ou moins cher, il faut pouvoir déterminer si une nouvelle matière première donnera de bons résultats avant de l'introduire dans l'usine.

Les transformateurs de poudres utilisent le rhéomètre pour poudres FT4 pour élaborer des spécifications sûres qui permettent de différencier clairement une matière première peu performante d'une matière première qui fait l'affaire. Il est ainsi possible de sélectionner un fournisseur fiable et rentable tout en préservant les performances de l'usine.

Découvrir qu'une nouvelle matière première ne fonctionne pas bien dans le processus, bien qu'elle réponde aux spécifications, est étonnamment courant dans le traitement des poudres. La réaction naturelle peut être de réduire les risques en conservant un approvisionnement connu, mais cela peut avoir un effet négatif sur les coûts de production. L'utilisation de techniques limitées d'essai des poudres est souvent à l'origine du problème, car elles peuvent générer des spécifications imprécises ou peu robustes. De nombreuses techniques traditionnelles ne mesurent qu'une seule propriété de la poudre, souvent avec une faible reproductibilité. Il est donc tout à fait possible qu'une nouvelle matière première réponde à la spécification générée mais échoue dans le processus en raison de différences que la mesure ne détecte pas du tout ou ne parvient pas à quantifier avec suffisamment de précision.

Les avantages du FT4 dans ce domaine reflètent donc étroitement ses avantages en matière de contrôle de la qualité. Parce qu'il peut simuler les conditions du processus, le FT4 peut fournir des données plus pertinentes et plus complètes, ce qui permet de définir une spécification solide pour une série de processus. En outre, la sensibilité élevée de l'instrument permet d'identifier de manière fiable les lots qui ne répondent pas à la spécification, même si ce n'est que par une petite marge.

En résumé

Le rhéomètre pour poudres FT4 a été conçu spécifiquement comme un testeur de poudres dédié et universel pour permettre aux transformateurs de poudres de générer des données pour aider à résoudre les problèmes industriels. Le présent document met en évidence certains domaines clés dans lesquels l'expérience a montré qu'il s'avérait régulièrement le plus utile. Les industriels investissent dans un FT4 car ils savent qu'il les aidera à résoudre leurs problèmes plus efficacement que n'importe quel autre testeur. L'expérience montre également que les résultats obtenus dépassent largement l'investissement initial.

Ressources pour les transformateurs de poudres

Un grand nombre de ressources éducatives destinées à tous les manipulateurs de poudre sont disponibles sur le site Web de Freeman Technology, y compris les livres électroniques suivants :

• Introduction aux poudres
• Choix d'un testeur de poudre
• La valeur des essais de poudres

Disponible à l'adresse suivante : www.freemantech.co.uk/_ebook/