开炼机工作原理详解:从动力传递到工艺调控
开炼机的核心工作原理是通过两根平行辊筒的相对转动,对物料施加剪切力、挤压力和拉伸力,实现物料的混炼、塑化或细化分散,广泛应用于橡胶、塑料的配方研发与试样制备。具体工作过程可分为动力传递、物料作用、工艺调控三个核心环节:
一、 动力传递环节:辊筒的同步反向转动
电机输出的动力经减速箱(齿轮箱/皮带轮)调速增扭后,传递至辊筒驱动系统。
- 单电机传动机型:通过减速箱内部的啮合齿轮,将动力分配给两根辊筒,实现同步反向且有固定速比的转动。
- 双电机传动机型:两根辊筒由独立电机驱动,可通过控制系统调节各自转速,实现速比灵活可调。
- 两根辊筒的转动方向相反(内侧辊面均朝向设备中间转动),转速存在一定差值(速比通常为1:1.05~1:1.2),这是产生剪切力的关键。
二、 物料作用环节:混炼塑化的核心过程
- 咬入阶段
物料(橡胶生胶、塑料粒子或混合料)被加入两辊之间的间隙(辊距),由于辊筒的转动和物料与辊面的摩擦力,物料被卷入辊隙,这个过程称为咬入。
- 橡胶开炼机:辊筒表面有一定粗糙度,且辊温较低,依靠摩擦力增强咬入效果;
- 塑料开炼机:辊筒加热至物料熔融温度,物料软化后更易被辊筒咬入。
- 剪切与塑化阶段
物料进入辊隙后,受到辊筒的挤压力和剪切力双重作用:
- 挤压力:辊距小于物料厚度,物料被压实,排除内部气泡,提高密实度;
- 剪切力:两根辊筒的转速差使物料内部产生速度梯度,分子链被拉伸、断裂,同时配合剂(如炭黑、助剂、填料)在剪切作用下均匀分散到基体物料中。
- 橡胶物料在此过程中完成塑炼(降低弹性、提高塑性) 和混炼(配合剂分散);塑料物料则完成熔融塑化(固态变熔融态) 和共混改性。
- 翻炼与出料阶段
- 经过辊隙加工的物料会被带至辊筒上方,操作人员或自动翻胶装置将物料反复切割、翻转后重新投入辊隙,多次循环以保证混炼均匀性。
- 达到工艺要求后,调整辊距或停机,将物料从辊筒上剥离,完成整个加工流程。
三、 工艺调控环节:保障加工效果的关键
- 辊距调节:通过手动或电动调节机构改变两辊之间的距离,控制物料的受压程度和剪切强度——辊距越小,剪切力越大,混炼效果越强,但需避免过载损坏设备。
温度控制:
- 橡胶开炼机:辊筒内置冷却水道,带走剪切产生的热量,防止橡胶高温焦烧;
- 塑料开炼机:辊筒配备加热+冷却双系统,加热使塑料熔融,冷却用于快速定型取样。
- 速比调整:双电机机型可调整辊筒速比,速比越大,剪切力越强,适用于难分散的物料;速比越小,混炼越温和,避免塑料降解。