L'analyse par tamisage est une méthode permettant de déterminer la distribution granulométrique de divers matériaux en vrac, décrite dans de nombreuses normes internationales. L'analyse par tamisage est l'une des méthodes les plus courantes en matière d'assurance qualité et peut être réalisée par tamisage à sec ou humide.
Le tamisage manuel est également possible, mais en raison des influences individuelles de l'opérateur ( vitesse, force), il doit être écarté dans un contexte professionnel. L'analyse par tamisage permet de caractériser la distribution granulométrique de matériaux en vrac de différentes formes et tailles, ce qui permet de déterminer et de comparer les propriétés spécifiques de différents matériaux, telles que la solubilité, le comportement à l'écoulement et la réactivité.
Analyse granulométrique
Les analyses par tamisage sont indispensables pour la production et le contrôle qualité des matériaux pulvérulents et granulaires en vrac dans de nombreuses industries (notamment alimentaire, pharmaceutique et chimique). Les avantages de l'analyse par tamisage sont les suivants :
- facilité de manipulation
- faible coût d'investissement
- obtention rapide de résultats précis et reproductibles
- la possibilité d'obtenir des fractions granulométriques individuelles
Cette méthode peut donc rivaliser avec les techniques d'analyse modernes telles que la diffusion de la lumière laser ou les méthodes d'analyse d'images.
Afin de garantir une reproductibilité et une fiabilité élevées, le tamiseur et ses accessoires doivent répondre à des exigences strictes conformes aux normes (inter)nationales. Les tamis analytiques et tamiseurs RETSCH, ainsi que tous les autres équipements de mesure (par exemple, les balances) nécessaires à la caractérisation de la distribution granulométrique, sont donc étalonnables et soumis à un contrôle des équipements de test dans le cadre des systèmes de gestion de la qualité. Pour une fiabilité totale du processus, une préparation minutieuse des échantillons est également essentielle. Seule cette combinaison permet d'obtenir des résultats de tamisage qui permettent une caractérisation fiable de vos produits.
Aperçu des principes du tamisage
L'échantillon est projeté vers le haut par les vibrations du fond du tamis et retombe sous l'effet de la force gravitationnelle. L'amplitude indique la hauteur d'oscillation verticale du fond du tamis.
Le tamisage plan est un mouvement horizontal et circulaire dans un plan. Les tamiseuses planes sont utilisées de préférence pour les particules qui s'écartent considérablement d'une géométrie sphérique, comme par exemple les produits à tamiser en forme d'aiguilles, de plaquettes, allongés ou fibreux. Le mouvement planaire du tamis garantit que les particules conservent en grande partie leur orientation sur le tamis. </p> ;
Lors du tamisage à battements, un mouvement horizontal circulaire se superpose à un mouvement vertical déclenché par une percussion. Les tamiseurs à battements sont prescrits par une série de normes. Le nombre de comparaisons avec les mailles du tamis est nettement plus faible sur les tamiseuses à battements que sur les tamiseuses à jet (2,5 s-1 contre ~50 s-1), ce qui explique que les temps de tamisage soient plus longs. D'un autre côté, les particules reçoivent une plus grande percussion lors du processus de battement, c'est pourquoi on obtient un tamisage plus élevé, par exemple pour les abrasifs. Pour les particules légères, comme le talc ou la farine, une tamiseuse à battements permet d'obtenir un tamisage plus faible en termes de particules fines.
Le tamis à jet d'air est une machine de tamisage simple, c'est-à-dire qu'un seul tamis est utilisé pour chaque processus de tamisage. Le tamis lui-même n'est pas déplacé pendant le processus.Le matériau sur le tamis est déplacé par un jet d'air rotatif : Un aspirateur relié à la machine de tamisage génère un vide à l'intérieur de la chambre de tamisage et aspire de l'air frais par une buse à fente rotative. En passant par la fente étroite de la buse, le flux d'air est accéléré et soufflé contre les mailles du tamis, dispersant les particules. Au-dessus de la grille, le jet d'air est réparti sur toute la surface du tamis et est aspiré à faible vitesse à travers la grille. Les particules les plus fines sont ainsi transportées à travers les ouvertures du tamis dans l'aspirateur ou, éventuellement, dans un cyclone.
Dans le cas du tamisage à jet d'air, on utilise un seul tamis qui ne bouge pas pendant le processus de tamisage. Une buse rotative située sous le tamis dirige un flux d'air sur le produit à tamiser, ce qui permet de désagglomérer les particules et de les aspirer ensuite à travers le tamis. Le tamisage à jet d'air convient pour des dimensions allant de 10 µm à 4 mm.
Le tamisage à sec est la méthode la plus populaire pour l'analyse reproductible de tamisage, y compris le tamisage vibratoire, horizontal et par tap. Le tamisage à jet d'air fait également partie du tamisage à sec, mais il s'agit d'un procédé spécial, voir ci-dessous. L'échantillon est éventuellement séché au préalable afin d'éviter la formation de grumeaux. Il est pesé avant le tamisage, puis placé dans le système de tamisage et pesé à nouveau à un moment ultérieur.
Lors de ce que l'on appelle la coupe granulométrique, on détermine à l'aide d'un tamis le pourcentage de l'échantillon qui reste sur le tamis ou qui est plus petit que la taille de maille choisie. Si l'on veut déterminer la taille des particules des différentes fractions (tamisage par lots), on utilise une tour de tamisage qui contient plusieurs tamis de différentes tailles de mailles (40 µm - 125 mm).
Pour que la reproductibilité soit garantie sans aucun doute, la machine doit être réglée de manière entièrement numérique. En outre, l'unité de régulation intégrée doit être contrôlée en permanence afin d'éviter toute modification ou déviation involontaire pendant le test.
Le tamisage humide sert à déterminer la taille des particules dans des échantillons humides, gras ou huileux. Même si le produit à analyser est déjà en suspension et ne doit pas être séché, le tamisage humide est la solution à privilégier, de même que pour les particules ayant tendance à s'agglomérer (généralement < ; 45 µm), qui obstrueraient sinon les ouvertures du tamis.
Le produit à tamiser est mis en suspension et, comme pour le tamisage à sec, déposé sur le tamis supérieur, puis rincé à l'eau sous vibration jusqu'à ce que le liquide s'écoulant sous la tour du tamis ne soit pas trouble. Le tamisage humide est effectué dans une plage de 20 µm à 20 mm.
Exigences différentes, paramètres de tamisage différents
Les réglages optimaux des paramètres dépendent du matériau concerné. Selon le tamiseur choisi, l'intervalle, la vitesse, la durée de tamisage, l'amplitude ou même la pression négative peuvent entrer en jeu. Bien qu'il existe de nombreuses normes et directives (inter)nationales pour les paramètres d'analyse granulométrique spécifiques aux produits, pour certains matériaux, les paramètres appropriés doivent être déterminés expérimentalement. Nous sommes à votre disposition pour vous aider.
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Tamisage horizontal :
Pour les flocons, les bâtonnets...
-> Les particules longues restent sur le tamis
Tamisage vibratoire :
Passage longitudinal des particules à travers les pores.
-> L'échantillon semble plus fin
Différentes méthodes de tamisage donnent des résultats différents, qui peuvent se refléter dans la distribution granulométrique. Les diagrammes illustrent comment la méthode de tamisage horizontal et la méthode de tamisage vibratoire influencent chacune les fractions granulométriques. Alors que la méthode horizontale permet un tri spécifique grâce à des mouvements uniformes, la méthode de tamisage vibratoire utilise des mouvements de projection en 3D pour une séparation alternative. Il en résulte des distributions granulométriques différentes, clairement illustrées dans les diagrammes.
Contrôle AS 450 : 5 min, amplitude 1 mm
Contrôle AS 400 : 5 min, 170 tr/min
Les deux fois, un échantillon identique de morceaux de bois a été tamisé.
Le tamisage est une méthode comparative. Chaque particule qui passe à travers le tamis est donc plus petite que la taille des mailles. Le tamisage tient généralement compte du volume ou des fractions massiques d'un échantillon. Le nombre (Q0), la longueur (Q1) ou la surface (Q2) sont généralement déterminés par des méthodes optiques (par exemple, Camsizer). Le problème : les Camsizers ne capturent que les paramètres de mesure sans pouvoir fractionner l'échantillon.
Dans la plupart des cas, la dimension Q3 (volume) convient comme paramètre pour une quantification fiable de la distribution granulométrique. En effet, le volume est directement proportionnel à la masse et constitue donc la propriété la plus simple à utiliser pour déterminer de manière fiable la distribution granulométrique avec un minimum d'effort.
Seuls les instruments optiques fournissent des informations sur la forme des particules.
- Selon l'orientation de chute des particules, celles-ci peuvent être détectées de différentes manières.
- Les bâtonnets peuvent être détectés sous forme de sphères ou de pièces de monnaie./li>
Quantification
Q0 nombre
Q1 longueur
Q2 surface (surface ou surface de projection)
Q3 masse ou volume
Comparabilité
Répartition du volume, de la surface et du nombre, par exemple de cubes ayant le même volume total.
| Q0 nombre | 1 | 103 | 106 Nombre |
| Q1 longueur | 10 | 1 | 0.1 [mm1] |
| Q2 surface | 600 | 6,000 | 60,000 [mm2] |
| Q3 volume | 103 | 103 | 103 [mm3] |
Diamètre équivalent
- Sphère : diamètre indépendant du point de vue - taille réelle 1 mm
- Bâton : la particule peut passer à travers le maillage dans le sens de la longueur - la particule a un diamètre équivalent supérieur à 1 mm.
- Pièce de monnaie : A également un diamètre équivalent de 1 mm, mais peut atteindre 1,3 mm en réalité.
Analyse granulométrique
La taille formelle des particules individuelles est appelée "granulométrie" ; dans un mélange, l'analyse granulométrique sert précisément à déterminer cette taille. La répartition ultérieure des tailles des particules a une influence déterminante sur les propriétés d'un matériau, tant dans le domaine scientifique que technique.
En raison de nombreuses différenciations et même de différentes méthodes de détermination, l'analyse granulométrique est considérée comme une discipline à part entière de la granulométrie.
Méthodes d'analyse granulométrique
Bien qu'il existe différentes méthodes d'analyse et de détermination de la taille des grains, toutes les variantes déterminent toujours le diamètre équivalent. La méthode finalement utilisée dépend fortement de la question posée, des éventuelles prescriptions et de la plage granulométrique elle-même.
Les particules plus grandes, à partir d'une taille d'environ 40 mm, sont généralement mesurées à la main ou à l'aide de photos, tandis que le tamisage est souvent utilisé pour l'analyse granulométrique des très petites particules, jusqu'à une taille de 10 μm.
Lors du tamisage, des tamis de différentes finesses sont d'abord empilés les uns sur les autres et tendus dans une machine à tamiser. Ensuite, l'échantillon est placé dans le tamis supérieur (avec la plus grande largeur de trous) et soumis pendant un certain temps à un mouvement de tamisage défini afin de garantir un tamisage précis.
Les particules de l'échantillon sont alors séparées en fonction de leur taille sur les tamis. Ensuite, on détermine le pourcentage des différentes fractions qui sont restées sur les tamis avec différentes largeurs de trous. Les pourcentages de masse des fractions individuelles sont désignés par p3. La courbe de somme de répartition Q3 renseigne sur les masses additionnées des fractions individuelles. Il est courant d'indiquer les tailles qui sont inférieures à 90%, 50% et 10% de l'échantillon.
Caractérisation optique des particules
L'analyse granulométrique peut également être réalisée à l'aide d'une technique de mesure optique. Selon la variante de mesure, il est également possible d'obtenir des informations sur la forme des particules. La plage de mesure se situe entre 0,3 nm et 30 mm selon le système. La caractérisation des particules peut être effectuée dans des suspensions, des émulsions, des systèmes colloïdaux, des poudres, des granulés et des produits en vrac.
Notre société sœur MICROTRAC est un leader technologique disposant d'un vaste réseau mondial et d'une offre inégalée dans le domaine de la caractérisation des particules.
ANALYSE PAR TAMISAGE POUR LE CONTRÔLE DE LA QUALITÉ
Dans le langage courant, le terme « qualité » est généralement associé à la qualité supérieure d'un produit. La phrase suivante donne une définition plus précise de cette expression : « Par qualité, on entend la concordance entre certaines exigences posées à un produit et les propriétés du produit constatées par contrôle.
Cela signifie qu'il s'agit d'un produit de haute qualité si les propriétés souhaitées du produit se situent dans des plages de tolérance prédéfinies lors d'une mesure de contrôle ultérieure. Toutefois, si les résultats de mesure du produit s'écartent des valeurs requises, sa qualité n'est pas irréprochable. Un grand nombre de matériaux présents dans la nature et la technique se présentent sous forme dispersée (matière qui ne forme pas un tout homogène, mais qui est divisée en éléments pouvant être séparés les uns des autres, par exemple un tas de sable). La répartition des tailles de particules au sein d'une quantité de matériau, c'est-à-dire les proportions de particules de différentes tailles, a une influence déterminante sur les propriétés physiques et chimiques importantes
Par exemple, les propriétés suivantes du produit sont influencées par la taille des particules ou la répartition de la taille des particules :
- la résistance du béton
- le goût du chocolat
- le comportement de dissolution des comprimés
- les propriétés d'écoulement et de dissolution des poudres de lavage
- l'activité de surface pour les matériaux filtrants
Les exemples ci-dessus montrent clairement l'importance de la connaissance de la répartition granulométrique dans le cadre de l'assurance qualité des produits en vrac dans la production. Si la répartition des grains change pendant le processus de production, alors la qualité du produit change également.
Tamiseurs RETSCH pour des résultats reproductibles
Les tamiseuses RETSCH couvrent une gamme complète de mesures et d'applications pour répondre à vos besoins. Différents mouvements de tamisage et différentes tailles de tamis vous permettent d'utiliser la tamiseuse RETSCH adaptée à chaque matériau pouvant être tamisé. Vous obtenez ainsi toujours des résultats précis et reproductibles, conformément à la surveillance des équipements de test (DIN EN ISO 9001ff).
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