Perspectives industrielles
Processing

Optimiser les formulations

L’offre industrielle ramenée dans son contexte environnemental, économique et réglementaire doit se renouveler en permanence. Au-delà du renouvellement, elle doit impérativement intégrer un paramètre d’efficience. Quels sont donc les moyens d’optimisation dont dispose l’entreprise ?

Aujourd’hui l’optimisation de formulations se comprend de deux façons :

  • la formulation elle-même, le choix des ingrédients, la recette.
  • la façon de produire la formule

Cela se traduit par deux enjeux : l’industrialisation et la performance. Ici, le malaxage ouvre un nouveau champ des possibles dans l’univers des procédés de fabrication afin de répondre à ces nouvelles problématiques. Les solutions innovantes de malaxage permettent non seulement de réaliser des formulations inédites, mais également d’augmenter la teneur en éléments à haute valeur ajoutée tout en respectant des contraintes de performance productive. Considérons deux aspects : les formulations inédites et l’augmentation de la teneur en solide.

1/ Formulations inédites

Dans quelle mesure le malaxage peut-il permettre la mise en œuvre de nouveaux produits ? Dans le cadre du malaxage, cela signifie pouvoir mélanger des produits qui jusqu’ici étaient immiscibles ou inconnus, et aussi maîtriser une certaine plasticité ou une texture nouvelle (bois + plastiques, dentifrice + microbilles). Il existe aujourd’hui des moyens qui permettent de travailler dans ce sens. Prenons quelques exemples.
Le travail des fibres cellulosiques L’incorporation de fibres nécessite des procédés complexes tels que l’imprégnation sous vide, le coulage sous pression, etc., et les matrices dans lesquelles sont intégrées ces fibres doivent présenter une viscosité suffisamment basse pour être manipulées dans les procédés conventionnels. Cette exigence contradictoire rend opportune l’utilisation d’une technologie de malaxage élaborée qui permet d’envisager de nouvelles formulations dans lesquelles les teneurs en fibres sont plus importantes, et les matrices plus visqueuses. Réduire les additifs et les liants Dans le cas des céramiques techniques le matériau de valeur (solide) est mis en suspension dans un liquide, additionné d’autres adjuvants minoritaires tels que des plastifiants, des dispersants, des agents porogènes, etc. Le recours à la mise en suspension est imposé par la technologie de mise en forme du produit final. Un enjeu majeur de performance du malaxage consiste à réduire la part de liant et d’additifs tout en maintenant une plasticité et en facilitant le déliantage, avec une qualité de mélange optimale.
L’amélioration des transferts de matière et un cisaillement intense, rendent possible la réduction de l’emploi de ces composés.

2/ Augmenter la teneur en solide

Comme dans le cas des céramiques, l’encapsulation d’arômes ou de principes actifs dans des matrices organiques nécessitent classiquement de travailler à des viscosités basses, et donc à des teneurs en éléments de valeur relativement basses. Avec l’utilisation d’équipements de malaxage en continu spécialement conçus pour ce faire, un nouveau champ des possibles s’ouvre pour la production de tels matériaux.
En effet, ces technologies ne requièrent pas de viscosités basses, c’est même tout le contraire ! Il devient donc possible d’accéder à des concentrations en solide beaucoup plus élevées que celles atteintes par les procédés traditionnels, avec de surcroit une facilité de mise en œuvre et de nettoyabilité très supérieures à la moyenne !

La simulation numérique des écoulements fluides pour un process parfaitement maîtrisé.

Témoignage de Florent BOUQUET – Directeur technique

Garantir une efficacité de malaxage dans un équipement industriel est d’autant plus difficile que les rhéologies des produits mis en œuvre sont complexes. Difficile en effet de connaître précisément l’impact d’un changement de géométrie dans l’équipement sur les performances globales du procédé. Cependant, des technologies permettent aujourd’hui de pallier ce manque de visibilité sur le process : la simulation numérique des écoulements fluides (en anglais “ Computational Fluid Dynamics ”, ou CFD). La CFD offre la possibilité d’identifier et de maîtriser les paramètres clés conduisant à l’optimisation du malaxage. Elle pourra ainsi être utilisée pour évaluer à l’échelle industrielle la durée de vie d’un composant en contact avec le process, ou à quantifier l’abrasion subie par les outils de malaxage au fil du temps dans l’équipement industriel. Couplée aux résultats et observations obtenus lors d’essais pilotes en conditions réelles, c’est un outil de modélisation puissant permettant d’extrapoler les résultats en laboratoires jusqu’à la taille industrielle avec une grande fiabilité.

Dossier thématique : Le malaxage face aux nouveaux enjeux industriels

En quoi le malaxage, qui se définit simplement comme le travail de produits visqueux, peut-il être relié aux enjeux industriels d’aujourd’hui et de demain ?
Les pages de cet ouvrage donnent des pistes qui éclairent ce propos.

Dossier thématique : Le malaxage face aux nouveaux enjeux industriels

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