Sciences et Technologies des Poudres

La mesure de la taille d'entités effectuée au cœur même du procédé séduit le monde industriel depuis déjà une dizaine d'années, notamment dans le domaine du broyage. Elle permet la prise en dynamique des échantillons, l'analyse de nombreuses entités et l'obtention rapide des résultats, évitant le transport de l'échantillon au laboratoire d'analyse, sa préparation avant la mesure et le réglage manuel de l'installation si les spécifications requises ne sont pas atteintes. De ce fait l'analyse en ligne réduit les incertitudes sur les résultats obtenus et permet grâce à un système d'asservissement adapté, le contrôle et la régulation des procédés. Un tel système mis en place en sortie d'un broyeur dans une usine de fabrication de poudres métalliques [Crawley, 01]^[1] a permis de diviser par trois le temps nécessaire pour atteindre les spécifications après le démarrage de l'installation, et de diviser par deux la variance de la distribution de tailles des particules. Par ailleurs, cette facilité de mesure simplifie les études visant à optimiser les paramètres des procédés.

En dépit de ces avantages, l'analyse granulométrique en ligne n'est pas une pratique courante dans l'industrie en raison de son coût qui représente un investissement parfois lourd, et de la méconnaissance des performances des techniques actuelles. La fiabilité de telles pratiques s'est en effet accrue depuis les progrès liés aux instruments eux-mêmes (matériaux plus résistants à l'abrasion, systèmes fonctionnant en atmosphères explosibles), le développement des méthodes de travail en milieu concentré et des méthodes de traitement des données en temps réel.

Ce qui suit est un aperçu de quelques appareils existant. Certains d'entre eux permettent une utilisation directe au sein des conduites du procédé (in-line) soit parce qu'ils sont montés sur la conduite soit par un système de sonde plongeante, et d'autres demandent une dérivation (on-line), souvent effectuée par aspiration à l'aide d'un venturi et refoulement dans la conduite.

Pour les appareils à diffraction laser, Malvern Instruments propose la gamme Insitec. Les résultats sont traités par des algorithmes tenant compte de la diffusion multiple de la lumière en milieu concentré et sont disponibles sous quatre configurations : Eductor est un système à monter en dérivation, Flange s'installe directement sur la conduite où transite la poudre, Probe est une sonde et dans la configuration External le flux de particules passe entre un émetteur et un récepteur externes adaptés à la caractérisation des sprays et pulvérisateurs. On note aussi le modèle Twister&Mytos de chez Sympatec. Le Nanotrac de Microtrac et le Turbiscan de la société Formulaction sont eux équipés de dispositifs de mesure de diffusion dynamique de la lumière. Enfin, toujours basée sur la lumière diffractée par un faisceau laser, la technique FBRM de chez Lasentec mesure une longueur de corde des particules qui passent devant le faisceau (technique dite à temps de transmission ou TOT). Cette technique ne nécessite pas de supposer que les particules sont sphériques, la taille obtenue n'est pas un diamètre. Le dispositif de mesure est une sonde que l'on insère dans le milieu à examiner. Ce type de mesure est aussi effectué par les appareils Aladdin, CIS 1000 de Ankersmid et systèmes LAP et FAS de TOPAS. Certains appareils à système de mesure acoustique peuvent aussi fonctionner en ligne. On note le modèle Opus de Sympatec, doté d'une sonde plongeante et pouvant travailler à des concentrations volumiques de \({70}{\, \%}\), l'APS 100 de Matec Applied Sciences, l'Acoustosizer IIs de Colloidal Dynamics, le Dispersion Technlogy modèle 500 ainsi que le LabScan et la série PIA commercialisés par MTS. Lasentec propose aussi le modèle PVM qui est équipé d'un système de visualisation en temps réel.