Déterminer le bon processus de fragmentation
Trouver un matériel adapté à chaque produit
La science des matériaux ne se limite pas aux caractéristiques basiques des produits : durs, fibreux, élastiques, collants ou thermosensibles.
Certains produits, par exemple, voient leurs propriétés se modifier si la température dépasse les 40°C pendant le broyage. Ils peuvent perdre en efficacité comme c’est le cas pour les enzymes.
Afin de déterminer le broyeur le plus approprié à chaque produit, il est intéressant d’effectuer une série de tests, en particulier pour les composés thermosensibles.
Collaborer pour trouver le meilleur broyeur
Chaque broyeur possède des caractéristiques techniques qui lui sont propres. Par conséquent, les effets mécaniques qui en résultent sont différents.
Récemment, Frewitt devait proposer à l’un de ses clients le broyeur le plus adapté au traitement d’un nouveau produit. Comme il est impossible de connaître à l’avance le modèle de broyeur qui fournira le meilleur résultat, différents modèles ont été testés.
Le client possédait déjà un broyeur conique d’une société concurrente. Le produit d’essai a donc été testé avec cette machine mais le résultat fut un échec.
La méthodologie choisie ensuite nécessitait une comparaison entre différents broyeurs et différents processus. Le client a décidé de démarrer une série de tests sur le broyeur conique FlexMill CW de Frewitt.
En raison des exigences de débit, il a été déterminé le processus suivant :
- Broyage sur le FlexMill CW-150.
- Utilisation d’un insert de tamis au débit de 500-1500 kg/h.
- Dimension souhaitée des grains à la sortie : 150 µm.
D’après les résultats de précédents essais, impliquant des produits aux propriétés similaires, les ingénieurs de Frewitt ont supposé que le FlexMill CW ne pourrait pas proposer un résultat assez satisfaisant.
Afin d’anticiper, le produit devait également être broyé sur un FlexMill OW-3. Ce dernier, un broyeur à tamis, offre une alternance de mouvements, entre rotation et oscillation. Il travaille à faible vitesse, ce qui le rend tout à fait adapté au broyage de produits sensibles à la température.
Frewitt devait également tester le FlexMill HW, un broyeur à marteaux à haute force d’impact.
Les résultats des essais en laboratoire
Le produit, qui fait partie des substances dures et à écoulement libre, a été testé dans les conditions suivantes :
- Température ambiante de 22°C ;
- Taux d’humidité de 58%.
Afin d’obtenir la meilleure analyse possible, les résultats ont été évalués sur un Mastersizer 3000. Les trois modèles utilisés pour cette étude ont donné des résultats différents, dont voici le détail.
Test sur le FlexMill CW-150
Les ingénieurs de Frewitt ont joué avec les paramètres de ce broyeur pour tenter d’obtenir un produit qualitatif. Des essais avec une râpe à ouvertures de 1 mm ont donné des résultats insatisfaisants, tant à 800 tr/min qu’à 2000 tr/min. Bien que 10,8 kg sur 12 kg de produit initial aient été broyés en 3 min 50 s, à 2000 tr/min, la température est montée à 34°C. C’est trop élevé pour préserver les propriétés du produit.
Ensuite, l’outillage du rotor a été remplacé, d’abord par une râpe, puis par un tamis spécial avec des ouvertures de 0,5 mm. Les résultats, assez similaires aux premiers en termes de temps et de quantité de produit traité, n’ont pas permis de maintenir une température ambiante acceptable. Le produit passait avec difficulté dans les ouvertures du tamis, chauffant finalement jusqu’à 38° C.
Un dernier test, utilisant un autre profil de rotor et des ouvertures de tamis plus petites, a conduit à 2,4 kg de produit broyé sur un lot de 5 kg. Ce résultat était encore une fois insatisfaisant.
Test sur le FlexMill OW-3
Cette fois, un tamis à ouvertures de 0,71 mm et une vitesse circonférentielle de 1 m/s ont été utilisés. Le procédé, programmé sur le mode oscillant, a offert des résultats insatisfaisants.
À partir d’un lot de 5 kg, seulement 2,9 kg de produit broyé sont passés à travers le tamis. Des blocages ont même été détectés aux vitesses les plus basses.
Test sur le FlexMill HW-3
Ici, l’essai a été programmé avec une vitesse de rotation de 3500 tr/min. Les ingénieurs ont alors obtenu 11,5 kg de produit en 4 min 25 sec. La température du produit n’a pas dépassé 29ºC.
Lors d’un autre essai, ce sont 25 kg de produit, qui sont passés au travers du même tamis, à un débit de 64 kg/h. Tout cela en conservant une température inférieure à 29°C.
Le débit attendu a été atteint et la température, respectée. Les propriétés du produit ont été préservées, conformément aux spécifications du client.
Réglage des derniers détails
Chez le client, le broyeur est destiné à broyer en continu. Cette exigence est possible à satisfaire grâce au système de dosage ProFi-Valve 80 de Frewitt, agrémenté d’un convertisseur de fréquence et d’un automate.
Lors des tests, le module FlexMill HW-3 a d’abord été alimenté avec un lot de 5 kg de produit, puis avec un lot de 25 kg. Le broyage a duré assez longtemps pour valider la possibilité d’un broyage en continu.
Le système est facile à nettoyer après une production et se retrouve rapidement prêt pour le cycle suivant.