開煉機的工作原理
開煉機的工作原理：
思考幾個問題
1.開煉機為什么能夠把高彈性的生膠轉變為具有可塑性狀態的塑煉膠呢？
用開煉機進行塑煉，主要就是通過兩個相對回轉的輥筒對膠料產生的剪切、擠壓作用，使膠料原有的大分子鏈被打斷,從而使得膠料原有的彈性降低，可塑度提高，有利于下面加工工序地進行。
目前使用的塑煉方法主要是包輥塑煉法和薄通塑煉法。
2.如何把膠料與各種配合劑均勻混合在一起？
開煉機在煉膠過程中主要是依靠兩個相對回轉的輥筒對膠料產生擠壓、剪切作用，經過多次捏煉，以及捏煉過程中伴隨的化學作用，將橡膠內部的大分子鏈打斷，使配方中的各種成分摻和均勻，而最后達到煉膠的目的。從輥筒間隙中排出的膠片，由于兩個輥筒表面速度和溫度的差異而包覆在一個輥筒上，重新返回兩輥間，這樣多次往復，完成煉膠作用。在塑煉時促使橡膠的分子鏈由長變短，彈性由大變小；在混煉時促使膠料各組分表面不斷更新，均勻混合。在間歇操作的開煉機上，加料后膠料反復通過輥距數次，最后切割下片。
間歇煉膠過程圖
1－加料 2－捏煉 3－切割膠料
在用作連續操作的開煉機上，膠料從輥筒的一端連續的加入，按煉膠工藝規定的時間反復通過輥筒數次，從輥筒的另一端連續切割所要求的膠條。如圖所示。
連續煉膠過程圖
1－切膠刀 2－帶狀膠條
3：膠料在開煉機上加工時，應具備哪些條件才能得到良好的煉膠效果呢？
我們將從兩個方面進行討論，即分別從力學角度和流變學角度加以討論 。
A、從力學角度來研究膠料進入輥距的條件
在煉膠操作時我們可以看到，當膠料包覆一個輥筒后兩輥筒間還有一定數量的堆積膠，這些堆積膠不斷被轉動的輥筒帶入輥隙中去，而新的堆積膠又不斷形成。這些堆積膠對煉膠效果的影響是很大的。
若堆積過多，過多的堆積膠便不能及時進入輥隙，只能原地輕輕抖動，此時煉膠效果顯著下降。
若堆積膠過少，則不能形成穩定連續的操作。
可見，確定適量的堆積膠是必要的，為此就需要引入一個稱之為接觸角的概念。
所謂接觸角，即膠料在輥筒上接觸點a與輥筒斷面圓心連線和輥筒斷面中心線的水平線的交角，以α表示。如圖所示。
膠料能否進入輥隙，取決于膠料與輥筒的摩擦系數和接觸角的大小。
以膠料為研究對象，以接觸點a點作為邊緣研究點，在煉膠過程中，膠料對輥筒產生徑向作用力（合力）——即橫向壓力，用P表示，反過來，根據作用力與反作用力的關系，輥筒對膠料產生一個大小相等、方向相反的作用力——橫壓力的反作用力，用F表示。把這個力分解成一個水平作用力Fx和切向作用力Ft。
Fx的作用：是對膠料產生擠壓作用，并使其產生變形；
Ft的作用：是把膠料推出輥距。
另外，膠料與輥筒之間在運動過程中產生摩擦作用，即有摩擦力存在，膠料對輥筒的摩擦力用T'表示，方向背離輥距。反過來，輥筒對膠料的摩擦力，用T表示，方向進入輥距，它的作用是把膠料拉入輥距。
若想膠料進入輥距進行煉膠，只有
T>Ft
T－為摩擦力，應為T＝F·μ，F為正壓力，μ為摩擦系數；μ＝tgφ，φ為摩擦角。
∴T＝F·tgφ
從圖上可以看出，即從△FtFA得知
Ft＝F·tgα α為膠料接觸角
又∵T>Ft
即有T＝F·tgφ> Ft＝F·tgα
即tgφ> tgα
∴有φ>α
從分析可知，只有當摩擦角φ大于接觸角α時，膠料才能進入輥距。
只有這個條件滿足時，才能保證正常煉膠。橡膠或膠料與金屬輥筒的摩擦角φ與膠料成分及其配方、可塑度、煉膠溫度及輥筒表面形狀等有關。Φ=38~420，生膠與金屬輥筒摩擦角φ=38041’，煉膠過程中一般采用接觸角α=32~400，國內推薦采用α=36~400。
B：從流變角度上主要研究
1、膠料的擠壓作用是如何產生的？以及與橫壓力的關系？膠料在輥隙中得到強烈的擠壓和剪切，如圖所示。擠壓作用是由于膠料通過逐漸縮小的輥筒間距而產生，隨著橫壓力的增大而擠壓力增大。
2、膠料剪切作用是怎樣產生的？以及剪切力的大小與誰有關系？
剪切作用是由于前、后輥筒有速比而產生，速比越大剪切力越大。
3、輥距大小對膠料的剪切作用以及對煉膠效果有無影響？
對同一機臺來說，速比和輥筒線速度是一定的，可用減少輥距的方法來增加速度梯度，從而達到增加對膠料的剪切作用。如生膠的薄通塑煉，就是這個道理。速度梯度值大，煉膠的效果就好，特別對破膠及塑煉效果好。但對膠料剪切變形所需的能量增加時，膠料溫度上升的塊，所以要加強冷卻。
4、煉膠過程中為什么要進行割膠、翻膠？
在煉膠過程中，將膠料進行切割對煉膠過程是十分重要的。根據流體力學的分析，煉膠過程膠料的流線分布如圖所示。
從圖中可見靠近輥筒處膠料的流線與輥筒轉動面平行。而在楔形斷面開始處，有一個回流區域，形成兩個封閉的回流線（即ψ－0線）。當v1＝v2時，這兩個封閉回流線對稱分布，當v1
但僅速度不同也不能得到最佳的煉膠效果，這是由于v1≠v2時，楔形膠條仍然存在封閉回流。只有采用切割膠條的辦法，促使膠料沿輥筒軸線移動，才能不斷破壞回流，加速煉膠作用，取得良好的效果。
膠料在輥隙中受到強烈的擠壓和剪切。擠壓作用是由于膠料通過逐漸縮小的輥筒間距而產生，隨著橫壓力的增大而擠壓力增大；剪切作用是由于前、后輥筒有速比而產生，速比越大剪切力越大。
對同一機臺來說，速比和輥筒線速度是一定的，可用減少輥距的方法來增加速度梯度，從而達到增加對膠料的剪切作用。如生膠的薄通塑煉，就是這個道理。速度梯度值大，煉膠的效果就好，特別對破膠及塑煉效果好。但對膠料剪切變形所需的能量增加時，膠料溫度上升的快，所以要加強冷卻。
C：強化煉膠效果，必須具備四個條件
經過上面分析討論可知，要想完成煉膠操作及得到較好的煉膠效果，應實現下面四點：
1、使膠料摩擦角大于接觸角（φ>α）以便把膠料帶入輥距；
2、使前后輥速（線速度）不相等，以便對輥隙中的膠料進行強烈的擠壓和剪切；
3、煉膠時，需要切割翻膠，以破壞膠料的封閉回流線，加強物料的分散效果；
4、煉膠過程中不斷調整輥距，以改變速度梯度，提高煉膠效果。
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