No / Results of a study of the influence of impeller speed on the strength, structure and morphology of granules produced in a type of high shear mixer granulators are reported. Calcium carbonate particles (Durcal 65) have been granulated in a Cyclomix with a capacity of 5 L. An aqueous solution of polyethylene glycol was used as the binder. The granules produced have been dried and their structure visualized using X-ray micro-tomography equipment, Nanotom, with a resolution of less than 1 μm. It is shown that the operation of the granulator at high impeller tip speeds produces granules with a higher strength and lower porosity than those produced at medium and low impeller speeds. Two different granule micro-structures and morphologies are produced at high and low impeller speeds. Structure descriptors such as phase volume fraction (as representative of porosity), chord length distribution and auto-correlation function (as indices of homogeneity of structure) are used to quantify the internal structure of granules in 3D, which in turn affects the granule strength.

No / Results of a study on the influence of process parameters such as impeller speed, granulation time and binder viscosity on granule strength and properties are reported. A high shear granulator (Cyclomix manufactured by Hosokawa Micron B.V., The Netherlands) has been used to produce granules. Calcium carbonate (Durcal) was used as feed powder and aqueous polyethylene glycol (PEG) as the binder. The dried granules have been analysed for their strength, density and size distribution. The results show that increasing the granulation time has a great affect on granules strength, until an optimum time has been reached. The underlying cause is an increase in granule density. Granules are consolidated more at higher impeller speeds. Moreover, the granule size distribution seems not to be affected significantly by an increase in impeller speed. Granules produced with high binder viscosity have a considerably lower strength, wide strength distribution due to poor dispersion of binder on the powder bed. Binder addition methods have showed no considerable effect on granule strength or on granule size distribution.

No / A novel method for manufacturing granules with a large particle at their core, referred to as seeded granules, is presented. As an example, calcium carbonate powders (Durcal) of different grades are used as primary particles and polyethylene glycol (PEG) as liquid binder in high shear granulators of different scales (Cyclomix, manufactured by Hosokawa Micron B.V., The Netherlands). The conditions giving rise to seeded granulations are specified in the form of an operational regime map. It is found that the seeded structure is strongly dependent on the impeller speed and the primary particles size distribution. It is shown that a Stokes number of around 0.1 represents the optimal dynamic conditions in the given example for producing seeded granules, regardless of the scale of the granulator.

Dans cette étude, l’intérêt est porté sur l’effet des conditions opératoires sur l’enrobage en voie sèche de grosses particules « hôtes » par de fines particules « invitées » et aussi sur la modélisation de cet enrobage selon la méthode par éléments discrets (DEM) afin de mieux comprendre les phénomènes mis en jeu. Dans ce travail, les matériaux choisis comme particules hôtes sont les Suglets® et les particules invitées sont en stéarate de magnésium (StMg). Ces deux éléments sont introduits dans un mélangeur à fort taux de cisaillement, le Cyclomix. Les propriétés du produit final, comme la coulabilité, la mouillabilité et le degré d’avancement de l’enrobage, ont été caractérisés. La variation des propriétés est étudiée en fonction de la durée de traitement dans le Cyclomix pour diverses vitesses de rotation, taux de remplissage et rapport de taille de particules hôte et invitée. La coulabilité a été améliorée avec la durée du mélange ou la vitesse de rotationLe degré d’avancement présente une tendance semblable pour différentes conditions opératoires. Sa variation est représentée par une loi exponentielle empirique en fonction du temps de mélange, paramétrée par une constante ajustable. Cette constante permet d’estimer l’efficacité de l’enrobage. La simulation des mouvements de particules dans le mélangeur par DEM a permis d’obtenir des informations sur la position, la vitesse des particules, et d’autres paramètres énergétiques. Les champs de vitesse réelle ou numérique liés aux mouvements de particules, analysés par PIV (Particule Image Velocimetry), sont analogues. La constante d’enrobage dépend de la vitesse de rotation simulée et peut être ainsi prédite par DEM. / Investigations of the effect of the operating conditions on the dry coating and the motion of particles in a high shear mixer by the DEM simulation have been done. Big Suglets® and small Magnesium Stearate materials have been chosen for the dry coating process. The treatment has been carried out in a Cyclomix, a high shear mixer, at different mixing time, rotational speeds, filling ratio of the samples and particle size ratio to observe the effect of the operating conditions on the dry coating. A conversion ratio has been introduced to quantify the degree of coating and measured. The flowability has been improved when increasing the operation time in the mixer. Higher speeds of rotation can improve the flowability more rapidly. However, the flowability doesn’t seem to be sensitive to the filling ratio. The curves of conversion ratio versus time exhibit the same kind of variations for different operating conditions. It is possible to approximate this tendency by an exponential function in which a characteristic parameter “coating rate constant” is introduced, linked to the efficiency of the dry coating process, since the conversion ratio shows a linear relation with a flowability index and the wettability angle. Simulation of the particle motion in the mixer has been carried out by a Discrete Element Method: different parameters characterizing the location, the velocities, and the attachment of the particles have been derived. The velocity fields of the real and simulated particle motions, compared by Particle Image Velocity (PIV), are quite similar, validating the DEM method and allowing the prediction of the coating process.

Dans cette étude, l'intérêt est porté sur l'effet des conditions opératoires sur l'enrobage en voie sèche de grosses particules " hôtes " par de fines particules " invitées " et aussi sur la modélisation de cet enrobage selon la méthode par éléments discrets (DEM) afin de mieux comprendre les phénomènes mis en jeu. Dans ce travail, les matériaux choisis comme particules hôtes sont les Suglets® et les particules invitées sont en stéarate de magnésium (StMg). Ces deux éléments sont introduits dans un mélangeur à fort taux de cisaillement, le Cyclomix. Les propriétés du produit final, comme la coulabilité, la mouillabilité et le degré d'avancement de l'enrobage, ont été caractérisés. La variation des propriétés est étudiée en fonction de la durée de traitement dans le Cyclomix pour diverses vitesses de rotation, taux de remplissage et rapport de taille de particules hôte et invitée. La coulabilité a été améliorée avec la durée du mélange ou la vitesse de rotationLe degré d'avancement présente une tendance semblable pour différentes conditions opératoires. Sa variation est représentée par une loi exponentielle empirique en fonction du temps de mélange, paramétrée par une constante ajustable. Cette constante permet d'estimer l'efficacité de l'enrobage. La simulation des mouvements de particules dans le mélangeur par DEM a permis d'obtenir des informations sur la position, la vitesse des particules, et d'autres paramètres énergétiques. Les champs de vitesse réelle ou numérique liés aux mouvements de particules, analysés par PIV (Particule Image Velocimetry), sont analogues. La constante d'enrobage dépend de la vitesse de rotation simulée et peut être ainsi prédite par DEM.