Introduction
Les pneus de voitures particulières et de camions arrivent sur une ligne de recyclage sous forme de matériaux composites élastiques renforcés d’acier. Ils doivent subir un broyage grossier en plusieurs étapes avant la granulation. Le broyeur à deux arbres choisi pour cette première étape doit donc être évalué selon sa capacité à cisailler des pneus entiers, à exposer les fils d’acier et à fournir un flux régulier de bandes malgré des pics de couple répétés.
Les recycleurs de pneus s’intéressent souvent d’abord au débit. La question la plus révélatrice est toutefois de savoir si le broyeur peut continuer à couper lorsque l’alimentation passe des pneus de voitures particulières aux pneus de camions. Un pneu n’est pas constitué de caoutchouc homogène : il contient des nappes d’acier, des flancs flexibles et un faisceau dense de fils d’acier au niveau du talon. Si cette structure complète entre directement dans le granulateur, le caoutchouc se déforme au lieu de se rompre, les arêtes de coupe accumulent de la chaleur et les fils risquent de s’enrouler autour des pièces rotatives. Le broyage grossier est donc la première étape indispensable pour transformer une carcasse élastique renforcée d’acier en bandes ouvertes qui pourront ensuite être séparées et broyées plus finement.
Les pneus sont conçus pour résister à la flexion et à l’usure, et non pour faciliter la réduction de leur taille. La bande de roulement contient des nappes d’acier, le flanc est conçu pour supporter des millions de cycles de flexion et le talon forme un anneau compact de fils à haute résistance à la traction. Lorsqu’un granulateur reçoit cette structure complète trop tôt, le caoutchouc absorbe les impacts, les arêtes des couteaux surchauffent et l’acier exposé peut endommager la zone de coupe.
Un granulateur convient surtout aux particules uniformes de caoutchouc ou de plastique, et non à une carcasse circulaire renforcée d’acier. C’est pourquoi les lignes de transformation des pneus en granulés ou en poudre de caoutchouc installent généralement un broyeur à deux arbres en amont du granulateur. Cette machine ouvre le pneu, le transforme en bandes, libère les fils de la matrice de caoutchouc et produit des morceaux dont la taille convient aux équipements en aval.
Le broyage grossier constitue également la première mesure de protection de la rentabilité de l’ensemble de la ligne. Une fois les câbles d’acier exposés, un séparateur magnétique peut les retirer avant que le caoutchouc n’atteigne le granulateur. Celui-ci traite alors une matière plus propre et plus souple, avec moins de chaleur, une usure réduite des couteaux et moins d’arrêts liés aux fils d’acier.
Lorsqu’une ligne tente de transformer directement des pneus entiers en granulés fins, les problèmes s’accumulent rapidement : la chaleur dégrade le caoutchouc, les fils d’acier émoussent les arêtes de coupe et les câbles fibreux obstruent les grilles. Le traitement par étapes est donc essentiel à la fiabilité du granulateur ; il ne s’agit pas d’une étape supplémentaire de manutention sans utilité.
Les pneus de voitures particulières et les pneus de camions imposent des charges différentes à la zone de coupe. Les pneus de voitures particulières sont plus petits, plus légers et plus faciles à saisir par les couteaux. Un flux composé uniquement de ces pneus tend donc à générer un couple continu relativement stable. Les pneus de camions ont en revanche une circonférence plus importante, des flancs plus rigides et un faisceau de talon plus lourd. L’entrée d’un pneu de camion entier dans la chambre de broyage peut ainsi provoquer une forte pointe de couple.
Dans les installations industrielles, l’alimentation est rarement uniforme. Un recycleur peut traiter des pneus de voitures particulières le matin, des pneus de camions l’après-midi, puis des bandes de flancs ou des carcasses dont les fils de talon ont été retirés entre deux lots. Le broyeur doit donc être dimensionné en fonction du pneu le plus lourd susceptible d’être introduit, et non uniquement du tonnage moyen.
Le caoutchouc renforcé d’acier réagit de manière plus prévisible au cisaillement qu’aux impacts ou à l’écrasement. Dans un broyeur à deux arbres, deux arbres tournant en sens opposés portent des disques de coupe imbriqués. Les couteaux saisissent la matière, l’entraînent dans la zone de coupe et la cisaillent contre le disque adjacent.
La faible vitesse de rotation laisse aux fils d’acier le temps de se déformer et de se séparer, au lieu de s’enrouler autour d’un rotor à grande vitesse. Chaque coupe est contrôlée. C’est important, car un pneu de camion ne peut pas être correctement découpé par un seul impact : le talon, les nappes d’acier et le flanc doivent être sectionnés progressivement.
Le principal défi mécanique est le faisceau de fils du talon. Lorsque le talon d’un pneu de camion entier atteint les couteaux, le couple transmis augmente brutalement. La liaison entre les arbres doit supporter cette pointe de charge sans glisser ni se fissurer. Les arbres cannelés conformes à la norme DIN 5480 transmettent le couple d’entraînement par plusieurs dents plutôt que de dépendre d’une seule clavette. Cette norme est donc pertinente pour les broyeurs industriels qui traitent des matières contenant des fils d’acier.
De manière générale, la contrainte de torsion d’un arbre rotatif augmente avec le couple transmis. Le diamètre et le profil de la liaison d’arbre sont donc des facteurs déterminants pour la fiabilité du broyage des pneus.
Les fils d’acier rendent également le procédé abrasif. Chaque fragment d’acier traversant la machine use les arêtes des couteaux et le revêtement intérieur de la chambre. L’acier allié CrMoV trempé sous vide offre une structure dure et résistante à l’usure pour supporter les contacts répétés avec les fils. Les plaques en acier anti-abrasion HARDOX protègent quant à elles la chambre contre cette même abrasion.
L’épaisseur des disques de coupe est un choix lié au procédé : des disques plus épais produisent des bandes plus larges, tandis que des disques plus fins génèrent une alimentation plus étroite pour les granulateurs qui ne peuvent pas accepter de gros morceaux.
L’évacuation sans grille est généralement mieux adaptée au prébroyage des pneus qu’une évacuation avec grille. Les bandes de caoutchouc contenant des fils d’acier exposés ne traversent pas facilement une grille ; les ouvertures peuvent retenir les fils et ralentir le cycle de coupe. Dans un broyeur à deux arbres sans grille, les disques contrôlent la largeur des bandes, et la matière est évacuée par gravité.
Si une bande particulièrement résistante surcharge malgré tout les arbres, l’automate Siemens PLC détecte l’augmentation du couple, inverse le sens de rotation pour libérer la matière, puis reprend la coupe normale. Cette inversion automatique en cas de surcharge est essentielle lorsqu’une ligne reçoit des pneus entiers de tailles et de teneurs en acier différentes.
Le choix de l’entraînement doit correspondre au profil d’alimentation. Un flux régulier de pneus pendant un poste de huit heures peut être traité efficacement par un moteur électrique. En revanche, une alimentation en courtes séquences très chargées, comme des pneus de camions entiers introduits de façon irrégulière, peut bénéficier d’un entraînement hydraulique pour service intensif, capable de gérer les pointes de couple.
SOYU propose les deux configurations sur ses broyeurs à deux arbres, avec une plage générale de capacité de 1 à 30 t/h. Les matières indiquées comprennent le caoutchouc de pneus de voitures particulières, de camions et de pneus OTR (hors route). Le débit réel dépend de l’état des pneus et de la largeur de bande souhaitée en sortie. Ces paramètres doivent donc être vérifiés pour chaque installation.
Comme les fils d’acier et les masses importantes de caoutchouc soumettent les composants à des contraintes intermittentes, l’adéquation de l’équipement et les besoins de maintenance doivent également entrer en ligne de compte. Ces aspects sont liés aux recommandations de sécurité applicables aux équipements de travail, notamment aux règlements britanniques PUWER sur la fourniture et l’utilisation des équipements de travail, publiés par l’autorité britannique HSE.
Une demande de devis utile doit décrire le profil réel de l’alimentation, et pas seulement le tonnage total. Le fournisseur ne peut adapter correctement le couple de cisaillement, l’épaisseur des couteaux, le type d’entraînement et la commande de surcharge que si les conditions suivantes sont clairement définies.
Précisez s’il s’agit de pneus de voitures particulières, de camions ou d’un mélange, et indiquez si les fils du talon sont encore présents. Les pneus entiers dont les faisceaux de fils du talon sont intacts génèrent les charges de couple les plus élevées, car le talon constitue une structure dense en acier. Les bandes de flancs ou les carcasses sans fils de talon réduisent la sollicitation mécanique. Si des pneus de camions entiers peuvent se retrouver dans un lot de pneus de voitures particulières, le broyeur doit être conçu pour le pneu le plus lourd et non pour le pneu habituel.
Indiquez si la ligne fonctionne en continu pendant des postes de 8 à 10 heures ou si elle reçoit des pointes de charge intermittentes. Une alimentation régulière permet au réducteur, à l’entraînement et au système PLC de fonctionner selon un cycle plus prévisible. L’inversion automatique en cas de surcharge est essentielle pour éviter les interruptions de production. Des arrivées brèves et importantes de pneus entiers créent des pics de couple répétés, ce qui peut favoriser un entraînement hydraulique. La RFQ doit distinguer le débit moyen en tonnes par heure des conditions d’alimentation de pointe.
Confirmez la largeur des bandes que le granulateur ou le séparateur magnétique en aval peut accepter. Cette exigence détermine l’épaisseur des couteaux, car la largeur dépend principalement de l’espacement entre les disques de coupe, tandis que la longueur reste irrégulière avec une évacuation sans grille. Précisez également si un séparateur magnétique sera installé entre le broyeur et le granulateur. L’élimination précoce de l’acier réduit la contamination et l’usure abrasive dans le reste de la ligne.
Une fois ces paramètres définis, le fabricant peut sélectionner la liaison d’arbre cannelée, le profil des couteaux, le revêtement de la chambre, l’entraînement et les réglages de commande en fonction des conditions réelles les plus exigeantes.
Les installations qui traitent uniquement des pneus de voitures particulières peuvent utiliser une configuration moins lourde. En revanche, les installations qui traitent des pneus mélangés perdent de la production chaque fois qu’un pneu de camion arrête une machine sous-dimensionnée. La première RFQ doit donc réunir dans une description complète le type de pneus, l’état des talons, le débit prévu, la durée des postes et la largeur de sortie requise.
Le recyclage des pneus est plus efficace lorsqu’il est organisé en plusieurs étapes, car les pneus entiers combinent l’élasticité du caoutchouc et un renforcement en acier qui résiste à une granulation fine en une seule opération. Le broyeur à deux arbres est l’équipement en amont qui ouvre le pneu, expose l’acier et fournit un flux régulier de bandes à la séparation magnétique et à la granulation.
Pour comparer les équipements, concentrez-vous sur les composants soumis aux charges répétées des pneus : arbres cannelés DIN 5480, couteaux en acier CrMoV, revêtements HARDOX, évacuation sans grille, inversion automatique en cas de surcharge par PLC, type d’entraînement et épaisseur des disques de coupe.
Communiquez ensuite au fournisseur les données essentielles de l’alimentation : proportion de pneus de voitures particulières et de camions, état des fils de talon, tonnes par heure, durée des postes et largeur de sortie nécessaire. Le broyeur à deux arbres de SOYU est destiné notamment au caoutchouc de pneus de voitures particulières, de camions et de pneus OTR, et propose des options d’entraînement électrique et hydraulique pour service intensif. Une demande technique adaptée à l’application constitue donc la prochaine étape logique d’un projet de recyclage de pneus.
R : Précisez si l’alimentation comprend uniquement des pneus de voitures particulières, uniquement des pneus de camions ou un mélange. Indiquez si les pneus sont entiers ou si les fils du talon ont déjà été retirés, puis donnez le débit prévu en tonnes par heure ou par poste. Les pneus de camions entiers dont les faisceaux de fils du talon sont intacts exigent le couple le plus élevé, tandis que les bandes de flancs ou les pneus sans fils de talon réduisent la charge mécanique.
R : Le broyage grossier par broyeur à deux arbres découpe les pneus entiers en bandes, expose les nappes d’acier et réduit la taille des morceaux avant leur entrée dans le granulateur. Un granulateur ne peut pas traiter efficacement un pneu circulaire, flexible et renforcé d’acier, car le caoutchouc se déforme, les arêtes de coupe accumulent de la chaleur et les fils peuvent s’enrouler autour des grilles ou des rotors.
R : Il faut des disques de coupe suffisamment épais pour résister aux contacts répétés avec le faisceau de fils du talon, ainsi qu’une liaison d’arbre capable de transmettre un couple élevé sans glisser. Les arbres cannelés conformes à la norme DIN 5480 répondent à cette exigence.
