Mélangeurs et réacteurs amixon® pour la production de détergents et de savons métalliques

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Les mélangeurs et réacteurs de synthèse doivent être spécifiquement adaptés, afin de remplir correctement leur fonction respective. Les mélangeurs et les réacteurs d'amixon accomplissent parfaitement ces tâches particulières.

Le savon est l'un des plus anciens produits chimiques. Les peuples primitifs connaissaient déjà l'effet lubrifiant et séparateur du savon = sels alcalins d'acides gras supérieurs. Ils utilisaient les cendres du bois brûlé et les mélangeaient/suspendaient dans l'eau pour obtenir une lessive diluée. Ils filtraient les résidus de cendres de la phase liquide et les vaporisaient. Ils concentraient ainsi la lessive faible et la mélangeaient avec de l'huile et de la graisse – de préférence à l'état chauffé. La turbidité est un signe de la formation de lessive de savon. Celle-ci présente à la fois des propriétés de dissolution des graisses et de l'eau. Dans l'idéal, les composants les plus solides des mousses de savon ont été isolés des plus liquides, afin de pouvoir les conserver et les transporter. En 3000 avant J.-C. déjà, les Sumériens appliquaient ce procédé pour fabriquer du savon à des fins thérapeutiques. Ce n'est qu'à l'époque romaine que l'effet nettoyant du savon a été développé. Les écrits romains évoquent le savon germanique constitué de sébum, de cendres et de sucs végétaux. Ce savon était utilisé pour se teindre les cheveux en rouge avant de partir au combat. Les Arabes avaient transmis l'art de faire bouillir le savon aux Espagnols, tandis que Charlemagne avait déjà prôné l'implantation de savonniers dans le royaume des Francs pendant son règne de 768 à 814. D'anciens termes allemands pour désigner le savon noir (« Schmierseife ») ont été transmis, notamment « Seifa », « Seipha » ou « Säpa ». La fabrication de savon blanc dur était considérée comme une pratique particulière et était privilégiée par l'utilisation des cendres des plantes marines et de l'huile d'olive comme matières premières. Infusé avec des plantes médicinales, des antioxydants, des déodorants et des huiles parfumées, le savon devint un article de luxe très convoité. Vers l'an 900, Marseille était un bastion de la production de savon. Cinq cents ans plus tard, les villes italiennes de Savone, de Venise et de Gênes se sont également imposées dans ce domaine. Le roi Louis XVI (règne : 1775 – 21 janvier 1793) a édicté une directive en France sur la qualité du savon, dont la teneur en huile devait être d'au moins 72 % en poids.

Vers 1900, les procédés industriels ont remplacé la potasse par de la soude artificielle et les bases fortes que sont l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium. La combinaison des produits chimiques de base perborate et silicate a donné naissance en 1907 au Persil, la marque de fabrique de la société Henkel. Benckiser a ensuite mis au point en 1929, à Ludwigshafen, un produit pour lave-vaisselle pour les hôtels et les restaurants. Le savon de Marseille est alors devenu un produit de masse. Depuis lors, de grands progrès ont été réalisés pour rendre les détergents plus respectueux de l'environnement. Ainsi, les enzymes et les tensioactifs utilisés aujourd'hui dans les détergents en Europe sont biodégradables et l'utilisation de microplastique est de plus en plus écartée, de même que celle des phosphates et des agents de blanchiment.

Outre le pouvoir moussant et détergent, il convient de mentionner ici le phénomène de formation d'une pellicule : le modèle de la « pellicule d'eau savonneuse ». La propriété du savon permet ici de former une pellicule de surface. Il suffit de tremper une boucle de fil métallique pliée de façon irrégulière dans une solution savonneuse et de la soulever pour obtenir une pellicule d'eau savonneuse. La surface ainsi obtenue représente la surface minimale. Les toits de tente du stade olympique de Munich aux formes irrégulières ont d’ailleurs été construits selon cette méthode.

L'importance industrielle du savon s'étend à son pouvoir nettoyant en tant que produit pour l'hygiène corporelle, les vêtements, la vaisselle et les produits d'entretien ménager sous forme liquide et solide en poudre, granulats, boules ou tablettes. Sur les grands sites industriels, les mélangeurs de précision effectuent des tâches très variées en tant qu’homogénéisateurs à fonctionnement par charges. Il existe notamment de grands mélangeurs fonctionnant en continu pour l'homogénéisation de trois, quatre ou cinq flux de matière solide pour les lessives tous textiles, couleur ou linge délicat. Les composants sont dosés par le haut selon la recette et évacués de manière homogène vers le bas, tout en alimentant simultanément 2, 3 ou 4 machines de remplissage fonctionnant en continu. Ce mélangeur vertical assure un mélange particulièrement délicat et garantit un degré de vidage très élevé au terme d'une campagne de production.

Schéma de principe du mélangeur vertical avec 3 sorties et des installations de remplissage en dessous

Schéma de principe du mélangeur vertical avec 3 sorties et des installations de remplissage en dessous

Des mélangeurs-granulateurs fonctionnant en continu peuvent également produire des granulats ronds et uniformes à partir d'un détergent en poudre, grâce à la granulation par accumulation. Les particules sont ensuite compactées ; celles-ci sont faciles à doser, à remplir et à transporter – sans fines.

Une autre particularité réside dans le mélange final des détergents pour les tablettes/comprimés de lave-vaisselle. Ils consistent en différentes recettes et sont souvent teintés différemment. Ils se caractérisent par des fonctions avancées et par les termes « liquide de rinçage », « effet extra-sec », « renforçateur de nettoyage », « adoucisseur d'eau » ou « tablette de droguerie ». Les pastilleuses haute performance permettent de fabriquer des comprimés à partir de plusieurs composants. Cette opération requiert toutefois un mélangeur de précision particulièrement délicat pour mélanger et imprégner les poudres, afin de conférer des propriétés spécifiques d'écoulement et de cohésion aux masses de poudre à presser. Ces mélangeurs doivent présenter un degré de nettoyage automatique très élevé.

Outre le nettoyage, le savon sert également de lubrifiant dans le façonnage des matériaux métalliques, par ex. lorsqu'ils sont emboutis pour former des baignoires ou des carrosseries. Il est également utilisé pour l'emboutissage et le laminage à froid de tuyaux. Les « savons métalliques » (par ex. stéarate de magnésium, de calcium et de sodium) sont qualifiés de stéarates et sont formés par l'estérification de l'acide stéarique en présence d'oxydes/hydroxydes métalliques avec séparation de glycérine. Les savons métalliques sont tous les savons qui ne contiennent pas de sel de sodium ou de potassium. Sous forme de poudre blanche cireuse, ils ne sont pas solubles dans l'eau. Les savons métalliques sont par exemple utilisés comme additifs dans la fabrication de produits pharmaceutiques et cosmétiques ou dans la production d'aliments pour animaux et comme additif alimentaire en tant qu'« agent antiagglomérant ».

Le fascicule du brevet européen 0330 097 décrit des procédés visant à produire des savons métalliques basiques en poudre à base d'acide stéarique à l'échelle de laboratoire. Il est expliqué qu'avec un contrôle conforme de la température et l'utilisation d'un système de mélange approprié, les savons métalliques se présentent sous la forme de poudres claires, fluides et dispersées finement. Après le changement de phase spontané de liquide à solide, un vide est créé pour le séchage résiduel. D'autres fascicules de brevets (par ex. dépose de brevet allemande DE4019167A1) exposent la fabrication de savon métallique basique neutre en poudre sous la forme d'un procédé en deux étapes, afin d'obtenir une poudre floconneuse et fluide contenant peu de poussière. Un aperçu des gammes de produits des principaux fabricants de stéarates révèle la diversité des applications des savons métalliques : les stéarates de calcium et de zinc sont des stabilisateurs efficaces dans la fabrication de plastiques et rendent possible l'utilisation du PVC dans les conduites d'eau potable. Le PVC est stabilisé contre la lixiviation. Le stéarate de calcium est également un additif lubrifiant pour les roulements. Avec une taille de grain de 3 à 15 µm, le stéarate de magnésium présente une très grande surface et sert, dans les plus petites concentrations, d'auxiliaire d'écoulement efficace pour toutes sortes de produits en vrac. Il est néanmoins important que le processus de mélange se déroule avec autant d'espace, de délicatesse et de précision. Le mélange à cisaillement élevé réduit la fluidité. Sans le stéarate de magnésium, la capacité de production des pastilleuses actuelles serait inconcevable. Dans des compositions différentes, les stéarates des métaux zinc, sodium, baryum, lithium et aluminium ont des effets complètement différents : par ex. comme capteur d'acide chimique, comme agent d'imprégnation, comme agent de vulcanisation du caoutchouc, comme lubrifiant dans le traitement des métaux, comme agent hydrofuge dans la production de matériaux de construction, comme agent de séparation ou comme adjuvant adhésif, comme abrasif dans le rodage de surfaces ou comme agent de matage pour les peintures, comme agent épaississant/émulsifiant dans les crèmes, les shampoings et les denrées alimentaires, comme agent hydrofuge pour les matériaux absorbants.

La chaîne de production des savons métalliques est très complexe et très spécifique à la philosophie de processus propre à chaque entreprise. L'étape du « mélange des poudres » est essentielle à plusieurs égards : pour la collecte et la préparation des matières premières et pour la réalisation des synthèses. Les hydroxydes desdits métaux sont présentés sous forme de poudre, à l'instar des huiles et des graisses appropriées. La masse est chauffée et homogénéisée en une suspension ou une matière fondue de faible viscosité, qui se transforme en une pâte visqueuse après l'ajout de petites quantités d'un catalyseur ou le réchauffement de la masse. Lorsque la cuve du réacteur est fermée, la réaction se poursuit avec un puissant dégagement de chaleur et la pression du système augmente pour atteindre une valeur nettement supérieure à la pression ambiante. Une fois la réaction terminée, un vide est créé dans le réacteur de synthèse pour sécher et refroidir la masse. Dans l'idéal, une fine poudre blanche fluide est produite et est évacuée à un degré aussi élevé que possible.


Les mélangeurs et réacteurs de synthèse doivent être spécifiquement adaptés, afin de remplir correctement leur fonction respective. Les mélangeurs et les réacteurs d'amixon accomplissent parfaitement ces tâches particulières.

  1. Ils permettent d’atteindre rapidement une qualité de mélange techniquement optimale avec un apport d’énergie minimal, imbattable dans la pratique.
  2. Il est particulièrement important que la fréquence de rotation de l'outil de mélange soit telle que la vitesse périphérique soit maintenue en dessous de 1 m/s. En raison de la finesse des savons métalliques en poudre, ceux-ci présentent un risque accru d'explosion par les poussières.
  3. Les mélangeurs de charge et les mélangeurs pour le mélange final correspondant ont tous deux des degrés de vidage élevés, ce qui peut se révéler très compliqué, surtout dans le cas de produits dispersés particulièrement finement.
  4. Les mélangeurs peuvent être utilisés de manière flexible, qu'ils soient remplis à 20 % seulement ou au maximum.
  5. Il est possible d'accéder facilement et rapidement aux mélangeurs lorsqu'un nettoyage manuel est nécessaire.
  6. Les mélangeurs sont durablement étanches au gaz. Cette caractéristique est importante lorsque la pression interne varie de plus ou moins 150 mbar pour des raisons de sécurité. Pour éviter les risques d'explosion par les poussières, il est parfois nécessaire de créer une atmosphère d'azote dans la chambre de mélange – une exigence qui n'est pas anodine.
  7. Pour les réacteurs de synthèse, il convient également que l'appareil puisse être tempéré de manière rapide, complète et efficace – incl. outils de mélange.
  8. Un tel réacteur de synthèse doit en outre assurer la même efficacité de mélange, que les produits soient liquides, semi-solides, très visqueux ou en poudre.
  9. Les mélangeurs des réacteurs de synthèse doivent être conçus de sorte à résister au jeu du réchauffement et du refroidissement rapides, ainsi qu'à la charge alternative de la surpression et du vide. amixon applique une méthode de conception visant à garantir une durée de vie minimale calculée.
  10. Il convient par ailleurs de contrôler avec précision les charges de réaction résultant des différentes consistances de mélange : poudre, liquide, pâte, viscoplastique, haute viscosité et poudre fluide.
  11. Les réacteurs de synthèse d'amixon sont souvent utilisés pour empêcher la formation de mousses indésirables.

Depuis 1983, amixon a acquis beaucoup d'expérience en matière de maîtrise des réactions de synthèse dans divers domaines et propose aux utilisateurs une vaste gamme d'appareils avec des outils de mélange hélicoïdaux verticaux. Les laboratoires d'amixon disposent de 5 systèmes de mélange hélicoïdaux et de 5 réacteurs de synthèse différents pour les procédures d’essais. En règle générale, un bon résultat de préparation peut être attendu après l'échange d'informations de base, de même qu'une amélioration fiable de la conception des grandes machines si les essais en laboratoire sont concluants. Il faut souligner que les grands mélangeurs d'amixon et les réacteurs de synthèse avec des outils de mélange hélicoïdaux d'un volume allant jusqu'à 40 m³ sont exploités avec succès dans de nombreux endroits du monde, quel que soit le secteur d'activité.


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