Le mécanisme de base d’un pétrin
Un pétrin fonctionne en utilisant une paire de lames contrarotatives (généralement des lames en forme de Z ou Sigma) qui fonctionnent à différentes vitesses dans une auge en forme de W. L'objectif principal est de soumettre des matériaux à haute viscosité ou semi-solides à cisaillement, pliage et compression intenses . Contrairement aux mélangeurs standards qui déplacent simplement le matériau, un malaxeur force la substance à travers des espaces étroits entre les pales et les parois de l'auge, garantissant ainsi un mélange homogène d'ingrédients qui autrement seraient résistants à l'écoulement.
Vitesse différentielle et contre-rotation
Le coeur du pétrin réside dans la dynamique de sa lame. La plupart des unités industrielles utilisent deux arbres horizontaux. Ces arbres ne tournent pas au même rythme ; habituellement, un rapport de 1,5:1 ou 2:1 est appliqué entre la lame « rapide » et la lame « lente ».
Pourquoi la vitesse différentielle est importante
Uns the blades rotate toward each other, the differential speed creates a "wiping" action. This prevents the material from simply sticking to a single blade and spinning in a circle. Instead, the material is constantly passed from one blade to the other, ensuring that every particle is subjected to the same amount of mechanical work.
Dans un 500 litres standard pétrin , les pales peuvent tourner respectivement à environ 30 et 20 tours par minute. Cette inadéquation délibérée facilite l’action de pliage nécessaire pour les caoutchoucs lourds, les mastics silicones et les pâtes de carbone.
Le rôle du cisaillement et du jeu élevés
Mélanger dans un pétrin se produit le plus intensément aux « points de pincement ». Ce sont les espaces microscopiques entre la pointe de la lame et la surface intérieure du bac de mélange.
- L'espace libre entre la lame et le mur est généralement maintenu entre 1 mm et 5 mm , en fonction de la taille de la machine.
- Uns the blade sweeps past the wall, it "shears" the material, breaking down agglomerates of powder or pigment.
- Cette force de cisaillement est essentielle pour disperser les fines particules dans une base polymère épaisse, une tâche qu'un mélangeur à hélice ou à palette ne pourrait jamais accomplir.
Thermodynamique et gestion de la température
Parce qu'un pétrin fait tellement de travail mécanique qu’il génère une quantité importante de chaleur induite par la friction. La gestion de cette température est essentielle pour les matériaux susceptibles de se dégrader ou de se vulcaniser prématurément.
| Caractéristique | Mécanisme | Objectif |
|---|---|---|
| Auge gainée | Construction à double paroi | Circulation de vapeur ou d'eau de refroidissement |
| Lames creuses | Canaux de fluide internes | Refroidissement direct du matériau du noyau |
| Système de vide | Chambre étanche avec pompe | Élimination des bulles d'air et de l'humidité |
Méthodes de déchargement des matériaux
Une fois le pétrin a atteint la consistance souhaitée, la matière doit être retirée. En raison de la viscosité élevée, cela n’est pas aussi simple que d’ouvrir une vanne. Il existe trois manières principales de gérer ce problème :
- Inclinaison du réservoir : L'ensemble de l'auge en forme de U est incliné vers l'avant par un système hydraulique, généralement jusqu'à 90 ou 110 degrés, permettant au matériau de tomber.
- Décharge inférieure : Un sliding valve or flap at the bottom of the trough opens, used for materials that still have some gravity-flow capability.
- Extrusion de vis : Un discharge screw is located in a separate housing below the mixing blades. This screw can reverse during mixing to help the process and then run forward to extrude the finished product in a continuous strip or rope.
Durabilité structurelle et couple
Le fonctionnement d'un pétrin nécessite un couple énorme. Les unités industrielles utilisent des boîtes de vitesses et des moteurs robustes capables de supporter la résistance de matériaux comme la base de chewing-gum ou le BMC (Bulk Moulding Compound). Les arbres sont souvent en acier forgé et les lames sont renforcées avec des alliages résistants à l'usure pour résister aux forces constantes de meulage et de traction d'un cycle de production 24h/24 et 7j/7.
