Un rapport de diffraction laser se termine par trois nombres, généralement dans cet ordre : D10, D50, D90. Ces valeurs contiennent toutes les informations nécessaires à l’acheteur pour évaluer une poudre, et permettent de déceler tout défaut de production. Cette page explique la signification de chaque valeur, comment interpréter leur écart et laquelle analyser pour identifier un problème donné.
La taille des particules est toujours équivalente
Les particules réelles ne sont pas sphériques. Une aiguille, une plaque et un bloc fracturé peuvent avoir de nombreuses “ tailles ”, et la valeur indiquée dans un rapport dépend du principe de mesure utilisé.
La convention est celle du diamètre équivalent : le diamètre d’une sphère qui se comporte comme la particule réelle dans les conditions de mesure utilisées. La diffraction laser mesure la diffusion de la lumière et fournit un diamètre équivalent volumique. Le tamisage permet de déterminer quelles particules passent à travers une ouverture. L’analyse d’images calcule les surfaces projetées. Une même poudre peut présenter des valeurs D50 différentes selon les méthodes utilisées, et aucune n'est erronée.
C’est pourquoi deux fournisseurs qui se disputent au sujet d’une différence de 3 microns pour le D50 devraient d’abord s’assurer qu’ils ont effectué les mesures de la même manière. Comparer un résultat de tamisage à un résultat de diffraction revient à comparer deux définitions différentes.
Les trois percentiles
D10, D50 et D90 sont des points de la distribution cumulative. Le pourcentage indique la proportion de poudre, en volume, dont la taille est inférieure à ce point.
| Paramètre | Définition | Ce qu'il contrôle en production |
|---|---|---|
| D10 | 10% des particules sont plus petites que cette taille | Les aspects techniques : poussière, manipulation sanitaire, dissolution précoce, comportement à la combustion des matériaux énergétiques |
| D50 | 50% plus petit, 50% plus grand : la médiane | La taille standard : la valeur que la plupart des spécifications visent, et le nombre que les acheteurs comparent en premier. |
| D90 | 90% des particules sont plus petites que cette taille | La partie grossière : résidus de tamisage, défauts de surface, sédimentation, comportement de tassement |
Un exemple concret permet de rendre la lecture plus pratique. Supposons qu'un rapport indique D10 = 3 µm, D50 = 10 µm, D90 = 12 µm :
- 10% du volume de poudre est inférieur à 3 µm
- La fraction 50% du volume de poudre est plus fine que 10 µm, et la fraction 50% est plus grossière.
- La fraction 90% de la poudre est plus fine que 12 µm, donc seule la fraction 10% est plus grossière.
Certains secteurs utilisent D95 ou D97 au lieu de D90. La signification est identique, seul le percentile change. Une spécification écrite sur le D97 représente une garantie de taille maximale plus stricte que celle écrite sur le D90., car cela force également les 3% dernières particules grossières à descendre.
Étendue : Un seul chiffre pour l'écart
Les trois percentiles décrivent également l'homogénéité de la poudre. L'expression courante est l'étendue :
portée = (D90 − D10) / D50
Dans l'exemple ci-dessus, l'écart granulométrique est de (12 − 3) / 10 = 0,9. Un écart granulométrique plus faible indique une poudre plus homogène. Deux poudres ayant le même D50 peuvent se comporter de manière totalement différente si l'une a un écart granulométrique de 0,9 et l'autre de 2,5 : la poudre à écart granulométrique plus élevé se tasse différemment, se dissout de façon irrégulière et présente une traînée grossière que la poudre à écart granulométrique plus faible n'a pas.
Lorsqu'un client se plaint d'incohérences entre les lots, la première chose à comparer est l'étendue, et non le D50. Un D50 en dérive avec une envergure stable pose un problème différent d'un D50 stable avec une queue en dérive.
Pourquoi la production se soucie des résultats et non du milieu
Le D50 retient l'attention lors des négociations, mais les problèmes de production se concentrent aux deux extrémités.
- Les plaintes concernant les queues grossières remontent aux D90 et D97. Taches dans un film de revêtement, rayures sur un fil de papier, sédimentation dans une suspension : la cause est la petite fraction au-dessus de la spécification, que le D50 ne montre jamais.
- Les plaintes relatives aux amendes remontent à D10. La poussière lors de la manipulation, la dérive de dosage dans les mélanges pharmaceutiques et une réactivité prématurée proviennent toutes de la fraction fine.
- Le D50 se situe entre eux, servant de référence en termes de volume. Il définit les calculs de débit et de dosage, et c'est le nombre que le broyeur est réglé pour fournir.
Les industries diffèrent quant à l'élément qu'elles contrôlent le plus rigoureusement. Les principes actifs pharmaceutiques surveillent de près la fraction fine, car les profils de dissolution et d'effets secondaires en dépendent ; application de broyage pharmaceutique Ce couvercle recouvre la fenêtre. Attention aux abrasifs et aux pigments, car une seule particule trop grosse peut abîmer une surface.
Comment le broyage maintient la distribution
Un circuit de broyage contrôle la distribution en deux points. L'énergie fournie détermine la quantité de fines produites par le broyeur, et le classificateur détermine la taille limite de coupure. En modifiant la vitesse de la meule du classificateur, le D90 se déplace ; en modifiant la vitesse du broyeur ou le débit d'alimentation, les D10 et D50 suivent.
C’est aussi pourquoi deux broyeurs affichant le même D50 peuvent produire des poudres différentes. Un circuit assurant un D90 précis nécessite un classificateur intégré et type de broyeur adapté au matériau; la comparaison entre le fraisage par impact et le fraisage par jet d'air dépend de la dureté, de l'abrasivité et du degré de précision de la promesse de taille maximale.
Pour un exemple concret de spécification dont la réussite dépend de la distribution, voir le boîtier en hydroxyde d'aluminium, où le comportement de remplissage de la pierre artificielle suit autant la dispersion que la médiane.
Vérifier le rapport dans cet ordre
À réception d'un rapport d'analyse de poudre, procédez en quatre étapes : vérifiez que la méthode correspond au rapport précédent, comparez le D50 à la valeur cible, comparez le D90 à la taille maximale promise, puis calculez l'étendue et comparez-la avec celle du lot précédent. Quatre valeurs et une simple soustraction permettent de déceler la plupart des problèmes rencontrés entre fournisseurs.
Si vous définissez les spécifications d'un nouveau matériau, ou si une poudre existante présente systématiquement un taux de défaillance non mentionné dans la fiche technique, Envoyez-nous le rapport et la cible. Nous vous indiquerons quel côté de la chaîne de distribution l'équipement doit prendre en charge, et ce que cela implique pour le broyeur et le classificateur.
Poudre épique
Poudre épique Nous concevons des systèmes de broyage et de classification pour les minéraux, les produits chimiques, l'agroalimentaire et la pharmacie. Forts de plus de 20 ans d'expérience dans le traitement des poudres, nous sélectionnons le broyeur adapté à la granulométrie et à la capacité souhaitées. Décrivez-nous votre matériau et nous vous recommanderons une solution éprouvée.
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— Jason Wang, ingénieur