Guillaume LEFEBVRE

ECOLE DOCTORALE
« Mécanique, Energétique, Génie Civil, Procédés »
Vous êtes cordialement invités à la soutenance de la thèse de
Guillaume LEFEBVRE
Le 14 décembre 2010 à 10h30
Ecole des Mines d’Albi-Carmaux – Amphi 2
TITRE
Modification de surface de particules de talc par de la silice nanométrique
hydrophobe (par enrobage à sec) : influence sur leurs propriétés physico-chimiques
et leur dispersibilité dans une phase aqueuse.
Résumé
Les solides divisés, ou poudres, sont très utilisés dans de nombreux secteurs
industriels. Dans l’industrie pharmaceutique les poudres peuvent être granulées
et/ou comprimées pour la mise en œuvre de formes galéniques solides et elles
peuvent également être dispersées pour formuler des suspensions buvables par
exemple. En cosmétique, le mélange des poudres ou la mise en suspension sont
des étapes cruciales pour certains produits. Le secteur agro-alimentaire génère et
formule de nombreux produits sous la forme de solides divisés. Dans le domaine des
peintures, la dispersion des pigments dans la phase liquide est primordiale. Dans ces
différents cas, les interactions interfaciales solide-solide et solide-liquide régissent
très fortement les différents procédés industriels. C’est le cas de la dispersion d’une
poudre dans un liquide qui est fortement influencée par l’énergie interfaciale entre la
poudre et le liquide, composante directement liée la tension de surface du liquide et
l’énergie de surface de la poudre par l’intermédiaire de l’angle de contact  (équation
de Young).
Dans cette étude, la dispersion de talc, hydrophobe, largement utilisé dans l’industrie
notamment papetière, est étudiée dans une phase aqueuse. Afin de modifier les
interactions solide-liquide (et solide-solide), la surface du talc est modifiée par
enrobage à sec avec de la silice nanométrique hydrophobe (Aérosil® R972). Pour
cela, deux dispositifs d’enrobage ont été utilisés : un mélangeur à haut cisaillement
(Cyclomix®) et un broyeur à billes planétaires (BBP). L’objectif de ce travail est
d’étudier l’influence des modifications des interactions solide-liquide sur la
dispersibilité des particules. Les modifications de surface des particules enrobées ont
été analysées par la méthode de la goutte posée, par montée capillaire, par
chromatographie gazeuse inverse (CGI) et par sorption dynamique de vapeur (DVS).
Ces modifications ont ensuite été mises en parallèle avec la vitesse de dispersion
des particules dans l’eau. Des relations ont été établies entre la vitesse de dispersion
des particules et le travail d’adhésion particules / eau. En plus des interactions
solide-liquide, le passage dans les appareils d’enrobage modifie d’autres paramètres
du talc comme sa densité, sa rhéologie, sa flottabilité etc., autant de paramètres
modifiant également sa dispersibilité. Enfin, la puissance d’agitation de la phase
aqueuse est un paramètre également étudié.
Mots-Clés:
physico-chimie, poudre, énergie de surface, angle de contact, talc, enrobage à sec,
dispersion
Etablissement d’inscription
INPT
Composition du Jury:
Prénom, Nom, titre des membres du jury
Rapporteurs
 Mme Isabelle PEZRON, Professeur,
Université de Technologie de Compiègne (UTC).
 M. Gérard THOMAS, Professeur émérite,
Ecole des Mines de Saint Etienne.
Examinateurs
 Mme. Christine FRANCES, Directrice de Recherche,
ENSIACET, Toulouse.
 M. Fumio SAITO, Professeur,
Université de Tohoku, Japon
 M. Mojtaba GHADIRI, Professeur,
Université de Leeds, Grande Bretagne.
 Mme. Laurence GALET, HdR,
Ecole des Mines d’Albi-Carmaux.
M. Alain CHAMAYOU, Docteur,
Ecole des Mines d’Albi-Carmaux