Fonctionnalisation des matériaux par addition de charges

Maîtrise des procédés poudres et les caractérisations physiques

associées

2

SDTech : multi-compétences et multi-sectoriel

Localisation : Alès (30 – Gard) PIST

SDTech : 45 personnes, ~30% cadres

3

SDTech Micro : multi-compétences et multi-sectoriel

Matière première

• Chimie, Polymères, minéral, cosmétique, pharma, alimentaire, nutrition animale

Traitement à façon (R&D, pilote, production)

• De quelques grammes à plusieurs dizaines de tonnes

• Broyage/micronisation – Mélange – Séparation – Mise en forme des poudres : Plus de 80 machines

• Adaptation des procédés, du diagramme de traitement et customisation des outils

Produit selon cdc

• Maitrise du cdc

• Contrôle par caractérisation des poudres (granulométrie, Morphologie, rhéologie, homogénéité, surface,….)

• Accompagnement du client par expertise et formation

SDTech Nano

Matière première

• Multisectoriel : Chimie, Polymères, minéral, cosmétique, pharma, alimentaire, électronique

Traitement à façon (R&D, pilote, production)

• De quelques mL à plusieurs dizaines de Litres

• Mouillage – Broyage / Nanobroyage – Stabilisation suspension

• Adaptation des procédés et du diagramme de traitement ; customisation des outils

Produit selon cdc

• Maîtrise du cdc

• Maîtrise de la caractérisation : granulométrie, morphologie, rhéologie, surface, réactivité

⎜ 5

Des matières aux matériaux

Production Intégration /

Transformation Utilisation Fin de vie Filière

Intégration

Utilisation Fin de vie

Production

Chimie Minéraux,

Céramiques

Encres, vernis,

peintures

Plasturgie

Composite

Fabrication additive

Batterie

Energie

Photo-voltaïque

Métallurgie Textile

Charges renforçantes • Nano Tube • Nano Argile

Les charges dans l’aéronautique

⎜ 6

Des matières premières aux propriétés d’usage

Importance des propriétés physico/chimique de la poudre par rapport à son usage final

Propriétés d’usage :

Le procédé de fabrication et l’usage final

définissent les propriétés

attendues de la poudre : réactivité,

mouillabilité, caractéristiques

psycho-sensorielles

Poudre = ensemble de particules avec différentes caractéristiques

Lien entre la microstructure et les propriétés d’usage

Production Intégration / Transformation

Caractérisation physiques des particules :

Frittage

Formulation

Formulation

Formulation Compactage …

Formulation Extrusion …

Charges

Solides divisés Poudres ou Nano-

poudres

MP Synthèse

Tissage …

FA …

Diviser / Séparer/ fonctionnaliser

MP Synthèse

Matrice Diviser / Séparer/

fonctionnaliser

7

Genèse des solides divisés

Poudre micronique

Macropoudre mm

Charges

Matériau massif

Nouvelles propriétés : - mécaniques : légèreté, superplasticité - électriques : transport, ferromagnétisme - optiques : photoluminescence, absorption UV - réactivité - effet lotus des nanostructures - inifugation

- Adapter la taille : diminuer, augmenter sélectionner/séparer - Fonctionnaliser - Mélanger - Associer à d’autres charges ou matériaux

Division et séparation

des solides divisés

9

Broyage, Micronisation et Nano-Broyage

Micro

Poudres

Méso

Poudres

Macro

Poudres

2µm 20µm 200µm 2000µm

Broyage à

corps broyant :

Boulets, Billes, Cylpebs, Barres

Marteaux, Picots,

Meules, Cylindres

Mortiers...

Micronisation

Autogène

Jets de gaz purs

Micro

colloïdes

Méso

Colloïdes

Macro

Colloïdes

2nm 20nm 200nm

Nano-Broyage

Liquide

Poudres cohésives

Poudres à écoulement

libre

10

Broyage à corps broyants

Broyeur à impact

« Universel »

Broyeur à impact polyvalent avec différents organes de broyage comme:

marteaux, broches, marteaux oscillants et rotor à palettes, tamis et anneaux cotelés.

Pour des finesses de environ 50 µm à 5 mm selon les organes de broyage installés.

Facilité de nettoyage et de changement d‘outils grace à une large porte sur charnière.

Large gamme de machines du 100 UPZ II au 1400 UPZ

Croix percutrice

Rotor soufflant

Disques à broches

Installation de broyage avec un

broyeur à broches

11

Contrôle de la température : installation cryogénique (Broyeur à Impact)

12

Micronisation autogène

Microniseur à jets d'air opposés Installation de micronisation avec un

microniseur à Jets d’air opposés

13

Nanobroyage

Labo

Pilote

Industriel

14

Séparer les solides divisés

Micro Méso Macro

Séparation physique sur grille ou toile

Séparation dynamique (gaz et force centrifuge)

Séparation par courant d’air

15

Diminuer la taille

Enlever les fines

Enlever les grosses

Nano-broyer

Diviser / séparer : de quelques nm au mm

Dépoussiérer Sortir de l’ATEX

Eviter les échapper

Augmenter la réactivité

Augmenter la surface Donner accès à la porosité fermé

Particules composites :

Fonctionnalisation

17

Mélanger, répartir … Granuler, fonctionnaliser…

Plough mixer

18

Classification des procédés de granulation

CONFERER

UNE TAILLE

GRANULER

Assiette

Granulatrice

Tambours

Mélangeurs

Granulateurs

Lits fluidisés

Extrusion Atomisation

VOIE HUMIDE

Labo

Pilote

Industriel

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Structuration dans la masse

Structuration en couches :

Structuration en framboises

Gestion de la morphologie

Gestion des empilements

Gestion de la porosité

Obtention de particules composites : de quelques nm au mm

Traitement de surface Pelliculage Coating Poudrage

Mono ou multi composant Granulation Mélange intime Adsorption

Sphéronisation

Répartition granulométrique Densité vrac/tassée Rhéologie Aptitude au tassement

Porosité ouverte/fermée

Encapsulation, protection Libération contrôler

20

Des propriétés d'usage à la

caractérisation des poudres

⎜ 21

Analyses et caractérisation

DLS (Zetasizer Nano ZS) SMLS (Turbiscan Lab)

Granulométrie laser (MS3000) DLS

BET (Micromeritics Triflex)

Mesure du potentiel Zêta (Zetasizer Nano ZS)

Microscopie BET NTA Etude de stabilité : Turbiscan Lab

⎜ 22

Charge active (stockage énergie): Même chimie, même granulométrie … et … microstructure différente = propriété d’usage différente

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Merci pour votre attention