Friction sur mélangeur à cylindres : Optimiser les mélanges

Les mélangeurs à cylindres servent principalement à la fabrication de mélanges de caoutchouc. Pour que ces mélanges deviennent homogènes, il faut une certaine friction dans l'entrefer des cylindres. Mais qu'est-ce que la friction exactement et quand devient-elle intéressante pour vous ?

La friction décrit le rapport des différentes vitesses de rotation des cylindres. En effet, le cylindre arrière d'un mélangeur à cylindres tourne généralement 10 à 30 % plus vite que le cylindre avant.

Mais attention, il ne s'agit pas seulement de la vitesse des cylindres ! Il est important de comprendre la différence entre vitesse de rotation et friction.

Vitesse de rotation vs. friction : Voici les différences

La vitesse de rotation désigne la vitesse à laquelle chaque cylindre tourne individuellement. Elle se mesure en tours par minute (tr/min). La friction, en revanche, est le résultat de la différence de vitesse entre les deux cylindres.

Ainsi naissent des forces de frottement ou de cisaillement dans l'entrefer entre les cylindres et le mélange de caoutchouc. Ces forces sont nécessaires pour que le processus de mélange se produise. Grâce à la vitesse plus élevée du cylindre arrière, le bourrelet de matériau dans l'entrefer reste constamment en mouvement de roulement. Le cylindre arrière fonctionne alors comme cylindre de friction. Il arrache continuellement des parties du matériau et les étale dans la nappe de caoutchouc qui circule sur le cylindre avant.

Le frottement réchauffe le mélange de caoutchouc et assure le mélange homogène des différents composants. En même temps, cela empêche que le matériau ne se tire sur le cylindre arrière, où l'opérateur ne pourrait plus atteindre la masse.

La différence de vitesse indique le rapport de friction. Avec un cylindre arrière qui tourne 20 % plus vite que le cylindre avant, il existerait par exemple un rapport de friction de 1:1,2.

Friction constante vs. variable : Quand quelle option est judicieuse

Un rapport de friction fixe signifie que la différence de vitesse entre les deux cylindres reste constante. Les vitesses de rotation des deux cylindres sont donc conçues de manière à ce qu'il existe toujours la même différence.

Cette méthode de construction est utilisée quand une stabilité de processus particulière est requise. Un exemple en sont les mélangeurs de production, dont les cylindres sont généralement entraînés par des engrenages d'accouplement.

Un rapport de friction variable, en revanche, signifie que le rapport des vitesses de rotation des cylindres peut être modifié pendant le fonctionnement.

Cette construction est particulièrement avantageuse pour des propriétés de matériaux changeantes, pour différentes phases de production ou recettes. Les mélangeurs à cylindres de laboratoire sont souvent prévus pour un tel usage universel. Pour cela, chaque cylindre possède son propre moteur électrique ainsi qu'une boîte de vitesses réglable en continu.

Quand les cylindres tournent à la même vitesse, on parle de fonctionnement synchrone. Dans l'entrefer des cylindres, aucune force de cisaillement ne se forme alors et donc aucune friction. Cette méthode de construction est utilisée quand le caoutchouc ne doit plus être malaxé, mais par exemple être laminé pour des étapes de transformation ultérieures ou le stockage.

Les modernisations pour frictions variables ne sont pas possibles ou seulement très coûteuses et non rentables en raison des méthodes de construction. Pour un rapport de friction variable, on recommande donc un mélangeur à cylindres avec entraînements individuels comme le mélangeur à cylindres DEGUMA neo premium.

Sélectionner les rapports de friction : voici comment procéder

Les machines avec friction variable sont nettement plus complexes pour l'opérateur. Les opérateurs expérimentés peuvent l'avoir « dans le feeling », mais lors du choix de la bonne friction, il faut considérer plusieurs facteurs.

Le diamètre et les écartements des cylindres doivent être pris en compte, ainsi que des facteurs comme la température qui se développe, les exigences du produit final et le taux de production. Mais en particulier, le type de caoutchouc, sa ténacité et sa dureté ont, par leurs différentes propriétés physiques, des répercussions sur le comportement de mélange ou la friction nécessaire. Il en va de même naturellement pour les charges et additifs ajoutés.

Pour les mélanges de caoutchouc tendres, des rapports de friction entre 1:1,2 et 1:1,5 se prêtent bien. Pour les mélanges durs, on recommande une friction plus faible entre 1:1,1 et 1:1,2. Mais ce ne sont que des règles empiriques approximatives ! Dans un mélangeur broyeur, pour briser des balles et disques froids, on choisit des frictions de 1:2 ou même 1:4.

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