La structure d'un broyeur à mélange ouvert à deux cylindres n'est pas complexe : deux cylindres parallèles tournent l'un par rapport à l'autre à des vitesses différentes. La matière est aspirée dans l'interstice entre les cylindres (écartement des cylindres) et soumise à un cisaillement et à une compression intenses. De l'eau ou de l'huile peut circuler à l'intérieur des cylindres à des fins de chauffage ou de refroidissement, ce qui permet de contrôler la température de la matière.

Le paramètre essentiel ici est le rapport de vitesse (rapport entre la vitesse linéaire du rouleau avant et celle du rouleau arrière). En règle générale, ce rapport se situe entre 1:1,1 et 1:1,5. Un rapport de vitesse plus élevé entraîne un cisaillement plus important et une meilleure dispersion, mais aussi une production de chaleur plus rapide. Le rapport de vitesse des broyeurs ouverts de laboratoire est généralement réglable afin de s'adapter aux besoins des différents matériaux.

Point d'intégration souple : notre broyeur ouvert de laboratoire utilise des moteurs à fréquence variable indépendants pour entraîner les cylindres avant et arrière, avec un rapport de vitesse réglable en continu dans une plage comprise entre 1:1,05 et 1:1,5, et est équipé d'un système indépendant de contrôle de la température des cylindres (température ambiante – 200 ℃).

Avantage n° 1 : flexibilité dans les expériences menées sur de petits lots

Si les mélangeurs internes présentent des avantages considérables en termes de rendement et d'automatisation, ils comportent toutefois un inconvénient inhérent : une quantité minimale de matière à traiter très importante. Un mélangeur interne de laboratoire classique nécessite une quantité minimale effective de matière à traiter comprise entre 50 et 200 grammes, tandis qu'un broyeur ouvert ne nécessite que quelques dizaines de grammes, voire quelques grammes seulement, de matière pour effectuer un cycle de mélange complet.

Pour les groupes de recherche universitaires ou les centres de R&D d'entreprise, cela signifie :

Accélérer l'évaluation des nouvelles formulations de matériaux, en évitant le gaspillage de modificateurs coûteux ;
Il est possible de réaliser plusieurs formulations simultanément (par exemple, avec une teneur en charge de 0,5%, 1%, 2%), au lieu d'attendre la fin de chaque lot ;
Nettoyage et changement de matériau faciles, ne nécessitant qu'une petite quantité du même composé de caoutchouc pour “ laver les rouleaux ”, sans avoir à démonter le tambour.

Avantage n° 2 : “ Visibilité ” du processus de mélange

C'est là l'avantage le plus singulier et le plus souvent sous-estimé du broyeur ouvert. Un mélangeur interne est une chambre fermée ; on ne peut en déduire l'état du mélange qu'à partir de signaux indirects tels que la température, la pression et le couple. Le broyeur ouvert, en revanche, est accessible, ce qui permet une observation directe :

Si le composé de caoutchouc recouvre uniformément les rouleaux ;
Que la poudre ait été incorporée ou non ;
Qu'il y ait ou non des particules détachées, collées ou brûlées ;
La brillance de la surface et l'uniformité de la couleur des paillettes.

Cette observation directe revêt une importance capitale pour l'acquisition d'expérience et l'évaluation des procédés. De nombreux problèmes de mélange rencontrés en production (tels qu'une mauvaise dispersion ou un mélange excessif localisé) sont identifiés avec précision grâce à des essais à petite échelle réalisés à l'aide d'un broyeur ouvert.

Point d'intégration souple : nos broyeurs de laboratoire ouverts sont équipés de série d'un écran de protection transparent (ouvrable), garantissant la sécurité sans obstruer le champ de vision de l'opérateur.

Avantage n° 3 : décharge flexible, adaptée à divers types de matériaux

La sortie d'un laminoir à deux cylindres offre une grande flexibilité : elle permet d'obtenir directement des tôles, des bandes, des rubans ou même des tôles minces. Cela le rend adapté à toute une série d'essais ultérieurs :

Compression en éprouvettes pour les essais de propriétés mécaniques ; découpe en bandes pour les essais de caractéristiques de vulcanisation ; fabrication directe de feuilles pour la mesure de l'épaisseur ou le laminage.

En revanche, les mélangeurs internes produisent des blocs ou des granulés, ce qui nécessite un broyage supplémentaire entre deux cylindres ou un laminage pour la préparation des échantillons. Le broyeur à deux cylindres combine les étapes de “ mélange + mise en forme ” en une seule, ce qui permet de gagner du temps et de réduire les investissements en équipement.

Limites et choix approprié de Broyeur à mélange ouvert

Bien sûr, les usines ouvertes ne sont pas la panacée. Leurs limites sont également évidentes :

Faible débit : le débit maximal par alimentation ne dépasse généralement pas 1 à 2 kg (modèle de laboratoire) ;
Précision de régulation de la température relativement faible : la structure ouverte entraîne une perte de chaleur rapide, ce qui rend difficile le contrôle précis du profil de température, contrairement à un mélangeur interne ;
Le bon déroulement de l'opération repose sur l'expérience : l'écartement des cylindres, la température des cylindres et la technique de formation des paquets triangulaires ont tous une incidence sur les résultats, ce qui exige un certain niveau de compétence de la part de l'opérateur.

Par conséquent, une approche de configuration raisonnable consiste à utiliser des broyeurs ouverts pour le criblage initial et l'exploration des formules, et des mélangeurs internes pour la vérification de la transposition à grande échelle et la production en petits lots. Ces deux types d'équipements ne se substituent pas l'un à l'autre, mais sont plutôt complémentaires.

Comment choisir un broyeur à mélange ouvert de laboratoire ?

Si vous envisagez d'acheter un broyeur à mélange ouvert pour votre laboratoire ou votre centre de R&D, ne vous laissez pas distraire par des fonctionnalités superflues. Concentrez-vous plutôt sur ces quatre points essentiels :

Matériau des rouleaux et dureté de surface : au moins HRC 55 pour garantir une bonne résistance à l'usure et aux rayures. Les rouleaux chromés sont plus résistants à la corrosion que les rouleaux en acier ordinaire.

Méthode de régulation de la température : un système à double circuit, combinant chauffage électrique et refroidissement par huile ou par eau, est la solution la plus pratique. Un système à chauffage unique ou à refroidissement unique limiterait la gamme de matériaux pouvant être traités.

Réglage du rapport de vitesse : privilégiez les entraînements indépendants des rouleaux avant et arrière (double moteur) plutôt que les entraînements par engrenages. Les premiers permettent un réglage en continu du rapport de vitesse, tandis que les seconds nécessitent le remplacement des engrenages.

Dispositifs de sécurité : plusieurs mesures de protection sont indispensables, notamment un arrêt d'urgence, un dispositif de protection contre la rotation inverse et un pressostat à genouillère. Les broyeurs à mélange ouverts sont des équipements de type ouvert ; leur conception en matière de sécurité ne doit faire l'objet d'aucun compromis.

Caractéristiques de sécurité : Nos broyeurs à mélange ouverts de laboratoire sont équipés de rouleaux en alliage chromé (dureté HRC 58–62), d’un système de régulation de température à double circuit, de variateurs de fréquence indépendants, et sont livrés de série avec trois dispositifs d’arrêt d’urgence. Ils prennent en charge une quantité minimale d'alimentation de 15 g, répondant ainsi aux besoins de tous les cas de figure, du criblage de formules à la préparation de petits lots.