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Des modèles de prévision pour la compression de poudre

La compression de poudre, une technique largement utilisée pour la fabrication de produits particulaires de haute qualité, est d'une utilité limitée pour les matériaux sensibles à la chaleur tels que les polymères. Un problème majeur est lié à la compréhension incomplète du comportement thermomécanique de ces matériaux pendant la compression de la poudre.
Des modèles de prévision pour la compression de poudre
La compression par rouleau et la compression en matrice sont des procédés de fabrication en continu rentables produisant peu de déchets. Cependant, l'accumulation de chaleur et la dégradation résultante des matériaux sensibles à la chaleur limitent l'utilisation de ces procédés à la fabrication de produits à haute valeur ajoutée.

Dans le cadre du projet THERMOPC (Thermomechanical modelling of powder compaction), des chercheurs financés par l'UE ont cherché à développer des modèles de prévision innovants pour représenter le comportement thermomécanique des matériaux sensibles à la chaleur durant la compression de la poudre.

Ils ont réussi à développer un modèle thermomécanique basé sur la méthode des éléments finis pour la compression de la poudre, en matrice et par rouleau. Ils ont ensuite évalué des poinçons de formes variées.

Les résultats ont révélé que la forme du poinçon, la vitesse de compression et la friction matrice-paroi affectent considérablement le comportement thermomécanique des poudres pendant la compression en matrice. Les principaux facteurs devant être contrôlés pour réduire la température maximale du comprimé comprennent la friction matrice-paroi et la vitesse de compression. Ces résultats ont fait l'objet de la publication de deux articles.

Pour le compactage par rouleau, les chercheurs ont étudié l'effet de la vitesse du rouleau sur la répartition de la température dans le matériau. Ils ont déterminé que l'augmentation de la vitesse du rouleau augmentait la température du ruban mais qu'elle réduisait la densité.

Pendant le compactage, les formulations pharmaceutiques en poudre peuvent subir une dégradation thermique ou des modifications de leur cristallinité. Comme il est essentiel de comprendre ces réactions, THERMOPC s'est consacré à l'étude expérimentale du comportement de différentes qualités de poudres cellulosiques microcristallines durant le pastillage. Les résultats des tests ont fourni d'importantes informations sur la façon dont les modifications de température dépendent des propriétés du matériau, de la vitesse de compression et de la forme du comprimé.

Pour la première fois, l'étude THERMOPC a développé des modèles prédictifs pour déterminer la réponse thermique des poudres aux conditions de traitement au cours de la compression. Ces modèles prédictifs robustes devraient se révéler très précieux pour le développement de produits, en particulier pour les industries européennes fabriquant des produits particulaires.

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Mots-clés

Compression de poudre, produits particulaires, matériaux sensibles à la chaleur, thermomécanique, THERMOPC