Der Aufbau einer offenen Zweiwalzen-Mischmühle ist nicht komplex: Zwei parallel angeordnete Walzen drehen sich relativ zueinander mit unterschiedlichen Drehzahlen. Das Material wird in den Walzenspalt (Walzabstand) gezogen und dort starken Scher- und Druckkräften ausgesetzt. Zum Heizen oder Kühlen kann Wasser oder Öl durch die Walzen zirkuliert werden, wodurch die Materialtemperatur geregelt wird.

Der zentrale Parameter ist hier das Drehzahlverhältnis (das Verhältnis der Lineargeschwindigkeit der vorderen Walze zur hinteren Walze). In der Regel liegt das Drehzahlverhältnis zwischen 1:1,1 und 1:1,5. Ein höheres Drehzahlverhältnis führt zu einer stärkeren Scherwirkung und einer besseren Dispersion, aber auch zu einer schnelleren Wärmeentwicklung. Das Geschwindigkeitsverhältnis von offenen Mühlen in Laborqualität ist meist einstellbar, um den Anforderungen verschiedener Materialien gerecht zu werden.

Weicher Integrationspunkt: Unsere offene Labormühle nutzt unabhängige Frequenzumrichtermotoren zum Antrieb der vorderen und hinteren Walzen, wobei das Drehzahlverhältnis stufenlos im Bereich von 1:1,05 bis 1:1,5 eingestellt werden kann, und ist mit einem unabhängigen Walzentemperaturregelsystem (Raumtemperatur bis 200 °C) ausgestattet.

Vorteil 1: Flexibilität bei Experimenten mit kleinen Chargen

Zwar bieten Innenmischer erhebliche Vorteile hinsichtlich Durchsatz und Automatisierung, doch weisen sie einen grundlegenden Nachteil auf: eine sehr große Mindestbeschickungsmenge. Ein typischer Labor-Innenmischer erfordert eine effektive Mindestbeschickungsmenge von 50–200 Gramm, während eine offene Mühle nur einige Dutzend Gramm oder sogar nur wenige Gramm Material benötigt, um einen Mischzyklus abzuschließen.

Für Forschungsgruppen an Hochschulen oder Forschungs- und Entwicklungszentren in Unternehmen bedeutet dies:

Schnellere Überprüfung neuer Materialrezepturen, wodurch die Verschwendung teurer Modifikatoren vermieden wird;
Es können mehrere Rezepturen gleichzeitig hergestellt werden (z. B. Füllstoffgehalt von 0,5%, 1%, 2%), anstatt auf jede Charge warten zu müssen;
Einfache Reinigung und Materialwechsel, da lediglich eine geringe Menge derselben Gummimischung zum “Reinigen der Walzen” benötigt wird, ohne dass die Trommel zerlegt werden muss.

Vorteil 2: “Transparenz” des Mischprozesses

Dies ist der einzigartigste und am leichtesten unterschätzte Vorteil der offenen Mühle. Ein Innenmischer ist ein geschlossener Raum; den Mischzustand lässt sich nur anhand indirekter Signale wie Temperatur, Druck und Drehmoment ableiten. Die offene Mühle hingegen ist offen und ermöglicht eine direkte Beobachtung:

Ob die Gummimischung die Walzen gleichmäßig bedeckt;
Ob das Pulver eingearbeitet wurde;
Ob sich dort abgelöste, festsitzende oder verkohlte Partikel befinden;
Der Oberflächenglanz und die Farbgleichmäßigkeit der Flocken.

Diese direkte Beobachtung ist für den Erfahrungsaufbau und die Beurteilung von Prozessen von entscheidender Bedeutung. Viele Mischprobleme in der Produktion (wie beispielsweise eine unzureichende Dispersion oder lokale Übermischung) lassen sich durch Versuche im kleinen Maßstab unter Verwendung einer offenen Mühle genau identifizieren.

Integrationspunkt „Soft“: Unsere offenen Labormühlen sind serienmäßig mit einer transparenten Schutzabdeckung (aufklappbar) ausgestattet, die für Sicherheit sorgt, ohne die Sicht des Bedieners zu beeinträchtigen.

Vorteil 3: Flexible Entleerung, für verschiedene Materialformen geeignet

Der Auslauf eines Zweiwalzenwalzwerks ist äußerst flexibel: Man kann direkt Bleche, Bänder, Streifen oder sogar dünne Bleche erhalten. Dadurch eignet es sich für eine Vielzahl von nachfolgenden Prüfungen:

Zu Prüfkörpern für die Prüfung der mechanischen Eigenschaften verpressen; in Streifen schneiden für die Prüfung der Vulkanisationseigenschaften; direkt zu Platten verarbeiten für die Dickenmessung oder die Laminierung.

Im Gegensatz dazu liefern Innenmischer Blöcke oder Granulat, was für die Probenvorbereitung ein zusätzliches Walzverfahren oder Auswalzen erfordert. Die Walzmaschine vereint die Schritte “Mischen + Formen” in einem Arbeitsgang, was Zeit und Investitionen in die Ausrüstung spart.

Einschränkungen und richtige Auswahl von Offene Mischmühle

Natürlich sind offene Mühlen kein Allheilmittel. Auch ihre Grenzen liegen auf der Hand:

Geringe Durchsatzleistung: Die maximale Einzelzufuhrrate beträgt in der Regel nicht mehr als 1–2 kg (Laborausführung);
Relativ geringe Präzision bei der Temperaturregelung: Die offene Bauweise führt zu einem schnellen Wärmeverlust, wodurch es schwierig ist, das Temperaturprofil so präzise zu steuern wie bei einem Innenmischer;
Der Betrieb erfordert Erfahrung: Walzspalt, Walztemperatur und die Technik der Herstellung dreieckiger Bündel beeinflussen das Ergebnis und erfordern ein gewisses Maß an Fachkenntnis seitens des Bedieners.

Daher empfiehlt sich folgender Konfigurationsansatz: Mühlen für die erste Siebung und die Erprobung von Rezepturen sowie Innenmischer für die Verifizierung beim Scale-up und die Produktion kleiner Chargen. Die beiden sind keine Ersatzlösungen, sondern ergänzen sich vielmehr.

Wie wählt man eine offene Labormischmühle aus?

Wenn Sie eine offene Mischmühle für Ihr Labor oder Ihr Forschungs- und Entwicklungszentrum anschaffen möchten, lassen Sie sich nicht von ausgefallenen Funktionen verwirren. Konzentrieren Sie sich auf diese vier wichtigen Punkte:

Material der Walzen und Oberflächenhärte: Mindestens HRC 55 für Verschleißfestigkeit und Kratzfestigkeit. Verchromte Walzen sind korrosionsbeständiger als Walzen aus gewöhnlichem Stahl.

Verfahren zur Temperaturregelung: Ein Zweikreis-System mit elektrischer Beheizung und Öl-/Wasserkühlung ist am zweckmäßigsten. Eine reine Beheizung oder reine Kühlung schränkt die Bandbreite der verarbeitbaren Materialien ein.

Einstellung des Übersetzungsverhältnisses: Bevorzugen Sie unabhängige Antriebe für die vorderen und hinteren Walzen (zwei Motoren) gegenüber Zahnradantrieben. Erstere ermöglichen eine stufenlose Einstellung des Übersetzungsverhältnisses, während bei letzteren ein Austausch der Zahnräder erforderlich ist.

Sicherheitsvorrichtungen: Mehrere Schutzvorrichtungen sind unerlässlich, darunter Not-Aus, Drehrichtungsumkehr und Kniendruckschalter. Offene Mischmühlen sind Anlagen offener Bauart; bei der Sicherheitsauslegung dürfen keine Kompromisse eingegangen werden.

Sicherheitsmerkmale: Unsere offenen Labormischmühlen verfügen über verchromte Legierungswalzen (Härte HRC 58–62), eine Zweikreis-Temperaturregelung, unabhängige Frequenzumrichter sowie serienmäßig drei Not-Aus-Vorrichtungen. Sie unterstützen eine Mindestbeschickungsmenge von 15 g und erfüllen damit die Anforderungen aller Anwendungsfälle, vom Rezeptur-Screening bis zur Herstellung kleiner Chargen.