Dans les laboratoires universitaires de matériaux polymères et les centres de R&D des entreprises, les mélangeurs banbury (également connus sous le nom de mélangeurs de caoutchouc en boucle fermée) sont des équipements essentiels pour la recherche sur le mélange et la modification des plastiques, des caoutchoucs et des élastomères, la dispersion des charges et le traitement réactif. Un mélangeur banbury de laboratoire approprié doit non seulement refléter avec précision le comportement de mélange des matériaux, mais aussi présenter une bonne répétabilité et une bonne évolutivité.

Cependant, les laboratoires mélangeur banbury sur le marché varient en termes de structure et de paramètres. Comment éviter d'en acheter un pour constater qu'il ne fonctionne pas ?

I. Matériau et traitement de surface de la chambre de mélange

La chambre de mélange est en contact direct avec le matériau, et son matériau détermine la résistance à la corrosion, la résistance à l'usure et la difficulté de nettoyage de l'équipement.

• Acier inoxydable (par exemple, SUS304, SUS630) : Le choix le plus courant, résistant à la corrosion, facile à nettoyer, adapté à la plupart des matériaux polymères (contenant des halogènes, des additifs acides, etc.).
• Acier à outils/acier allié : dureté plus élevée, plus résistant à l'usure, convient aux systèmes à forte teneur en charges (par exemple, carbonate de calcium, noir de carbone, fibre de verre), mais la prévention de la rouille est nécessaire.
• Traitement de surface : Le polissage miroir (Ra≤0,1μm) peut réduire considérablement les résidus de matériaux ; le chromage dur ou la nitruration peuvent améliorer la durée de vie.
• Recommandation de sélection : Pour la R&D de routine, choisir l'acier inoxydable avec polissage miroir ; pour les matériaux à forte teneur en charges ou contenant des fibres de verre, donner la priorité aux chambres à revêtement résistant à l'usure.

II. Configuration et matériau du rotor

Le rotor est le “cœur du mélange” de l'appareil. mélangeur banbury. Les différentes configurations correspondent à des forces de cisaillement et à des schémas d'écoulement des matériaux différents.

Type Banbury (type cisaillement) : Le faible écart entre les bords du rotor et la paroi de la chambre génère des forces de cisaillement élevées, adaptées au caoutchouc, aux matériaux thermodurcissables et aux mélanges nécessitant une dispersion à haute résistance.

Type de rouleau (type de maillage) : Les rotors s'engrènent les uns dans les autres, divisant et pliant le matériau de manière répétée, ce qui permet un mélange plus doux et plus uniforme. Convient aux plastiques sensibles à la chaleur, aux mélanges maîtres et aux systèmes à faible viscosité.

Type Sigma (Type Z) : Une configuration traditionnelle avec des forces de cisaillement entre les deux types, adaptée aux matériaux à haute viscosité tels que la résine en pâte de PVC et les mélanges-maîtres fortement chargés.

Paramètre clé : L'espace entre le rotor et la paroi de la chambre (généralement de 0,5 à 2 mm). Des espaces plus petits entraînent des forces de cisaillement plus importantes, mais aussi des exigences plus élevées en matière de précision d'usinage et de couple. Pour les mélangeurs internes de laboratoire, il est recommandé de choisir des rotors dont l'espace est réglable ou qui sont usinés avec précision.

Matériau : Pour la même chambre, il est recommandé d'utiliser de l'acier inoxydable ou de l'acier à outils chromé. La dureté de la surface du rotor doit être ≥HRC55 pour résister à l'usure de la charge.

III. Système de contrôle de la température : Précision et rapidité

Le compoundage des polymères est extrêmement sensible à la température : des températures trop élevées entraînent une dégradation, tandis que des températures trop basses se traduisent par une mauvaise plastification.

Méthode de contrôle de la température : Le chauffage électrique + le refroidissement par eau/huile est la méthode la plus courante dans les laboratoires. Les équipements de haute qualité doivent avoir un contrôle indépendant de la température (contrôle séparé de la température pour la chambre et le rotor) et des capacités de refroidissement rapide.

Précision du contrôle de la température : Au moins ±1℃, ±0,5℃ est nécessaire pour les expériences exigeantes (comme l'extrusion réactive). Examiner attentivement les données d'uniformité de la température de la chambre fournies par le fournisseur (mesures multiples de la température).

Conception des canaux de refroidissement : Canaux d'écoulement en spirale ou perforés ; le milieu de refroidissement doit couvrir l'arrière, les côtés et l'arbre du rotor de la chambre. Lors de l'achat, se renseigner sur le temps nécessaire pour refroidir de 200℃ à 60℃ (généralement <10 minutes).

IV. Couple et puissance d'entraînement

Le couple détermine directement la viscosité maximale et le volume de remplissage que l'équipement peut traiter.

Plage de couple commune aux laboratoires : 5-200 Nm. Un couple faible (100 Nm) convient aux caoutchoucs à forte viscosité, au polyéthylène à très haut poids moléculaire et aux systèmes fortement chargés.

Type de moteur : Les servomoteurs sont supérieurs aux convertisseurs de fréquence, car ils offrent un couple élevé à faible vitesse, une grande précision de contrôle de la vitesse (±1 tr/min), une faible consommation d'énergie et un faible niveau de bruit.

Conseils de sélection : Définissez clairement les matériaux que vous traitez le plus souvent (par exemple, PP + fibre de verre 40%, caoutchouc naturel) et leur viscosité à l'état fondu typique. Demandez au fournisseur de vous fournir des courbes de couple-temps ou des relations entre le couple de remplissage et le couple pour le même modèle d'équipement avec ces matériaux.

V. Acquisition des données et reproductibilité du processus

Les mélangeurs de laboratoire modernes ne doivent pas seulement être des “mélangeurs”, mais aussi des outils d'enregistrement de données.

Capteurs requis : Température de la chambre (au moins 2 points), vitesse du rotor, couple (ou pression).

Fonctions du logiciel : Affichage et enregistrement en temps réel du couple, de la température, de l'apport total d'énergie (intégrale d'énergie), du pic de fusion, etc. ; exportation des données (CSV/Excel) et comparaison des courbes de processus par superposition.

Pourquoi c'est important : le processus de mélange optimisé au cours de la phase de R&D (séquence d'alimentation, points de changement de vitesse du rotor et température de décharge) doit être enregistré avec précision et transmis à la production. Sans enregistrement des données, les expériences deviennent des “boîtes noires”.”

VI. Autres détails pratiques

Alimentation et déchargement : Les marteaux d'alimentation pneumatiques ou manuels doivent être bien étanches et faciles à nettoyer ; l'angle d'inclinaison de la porte de déchargement doit être ≥45° pour éviter les résidus de matériau.

Protection de la sécurité : Le verrouillage de l'ouverture de la chambre, l'alarme de surchauffe et la protection contre les surcouplements sont tous essentiels.

Facilité de nettoyage : Le rotor et la chambre doivent pouvoir être démontés et remontés à la main (sans outils spéciaux), et toutes les surfaces de contact doivent avoir des angles arrondis sans angles morts.

Vidéo :