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開煉機(jī)的工作原理：
思考幾個(gè)問(wèn)題
1.開煉機(jī)為什么能夠把高彈性的生膠轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂锌伤苄誀顟B(tài)的塑煉膠呢？
用開煉機(jī)進(jìn)行塑煉，主要就是通過(guò)兩個(gè)相對(duì)回轉(zhuǎn)的輥筒對(duì)膠料產(chǎn)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(jìn)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(jī)在煉膠過(guò)程中主要是依靠?jī)蓚€(gè)相對(duì)回轉(zhuǎn)的輥筒對(duì)膠料產(chǎn)生擠壓、剪切作用，經(jīng)過(guò)多次捏煉，以及捏煉過(guò)程中伴隨的化學(xué)作用，將橡膠內(nèi)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(dá)到煉膠的目的。從輥筒間隙中排出的膠片，由于兩個(gè)輥筒表面速度和溫度的差異而包覆在一個(gè)輥筒上，重新返回兩輥間，這樣多次往復(fù)，完成煉膠作用。在塑煉時(shí)促使橡膠的分子鏈由長(zhǎng)變短，彈性由大變??；在混煉時(shí)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(jī)上，加料后膠料反復(fù)通過(guò)輥距數(shù)次，最后切割下片。
間歇煉膠過(guò)程圖
1－加料 2－捏煉 3－切割膠料
在用作連續(xù)操作的開煉機(jī)上，膠料從輥筒的一端連續(xù)的加入，按煉膠工藝規(guī)定的時(shí)間反復(fù)通過(guò)輥筒數(shù)次，從輥筒的另一端連續(xù)切割所要求的膠條。如圖所示。
連續(xù)煉膠過(guò)程圖
1－切膠刀 2－帶狀膠條
3：膠料在開煉機(jī)上加工時(shí)，應(yīng)具備哪些條件才能得到良好的煉膠效果呢？
我們將從兩個(gè)方面進(jìn)行討論，即分別從力學(xué)角度和流變學(xué)角度加以討論 。
A、從力學(xué)角度來(lái)研究膠料進(jìn)入輥距的條件
在煉膠操作時(shí)我們可以看到，當(dāng)膠料包覆一個(gè)輥筒后兩輥筒間還有一定數(shù)量的堆積膠，這些堆積膠不斷被轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)煉膠效果的影響是很大的。
若堆積過(guò)多，過(guò)多的堆積膠便不能及時(shí)進(jìn)入輥隙，只能原地輕輕抖動(dòng)，此時(shí)煉膠效果顯著下降。
若堆積膠過(guò)少，則不能形成穩(wěn)定連續(xù)的操作。
可見(jiàn)，確定適量的堆積膠是必要的，為此就需要引入一個(gè)稱之為接觸角的概念。
所謂接觸角，即膠料在輥筒上接觸點(diǎn)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(jìn)入輥隙，取決于膠料與輥筒的摩擦系數(shù)和接觸角的大小。
以膠料為研究對(duì)象，以接觸點(diǎn)a點(diǎn)作為邊緣研究點(diǎn)，在煉膠過(guò)程中，膠料對(duì)輥筒產(chǎn)生徑向作用力（合力）——即橫向壓力，用P表示，反過(guò)來(lái)，根據(jù)作用力與反作用力的關(guān)系，輥筒對(duì)膠料產(chǎn)生一個(gè)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(gè)力分解成一個(gè)水平作用力Fx和切向作用力Ft。
Fx的作用：是對(duì)膠料產(chǎn)生擠壓作用，并使其產(chǎn)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(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生摩擦作用，即有摩擦力存在，膠料對(duì)輥筒的摩擦力用T'表示，方向背離輥距。反過(guò)來(lái)，輥筒對(duì)膠料的摩擦力，用T表示，方向進(jìn)入輥距，它的作用是把膠料拉入輥距。
若想膠料進(jìn)入輥距進(jìn)行煉膠，只有
T>Ft
T－為摩擦力，應(yīng)為T＝F·μ，F為正壓力，μ為摩擦系數(shù)；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(dāng)摩擦角φ大于接觸角α?xí)r，膠料才能進(jìn)入輥距。
只有這個(gè)條件滿足時(shí)，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(guān)。Φ=38~420，生膠與金屬輥筒摩擦角φ=38041’，煉膠過(guò)程中一般采用接觸角α=32~400，國(guó)內(nèi)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(chǎn)生的？以及與橫壓力的關(guān)系？膠料在輥隙中得到強(qiáng)烈的擠壓和剪切，如圖所示。擠壓作用是由于膠料通過(guò)逐漸縮小的輥筒間距而產(chǎn)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(chǎn)生的？以及剪切力的大小與誰(shuí)有關(guān)系？
剪切作用是由于前、后輥筒有速比而產(chǎn)生，速比越大剪切力越大。
3、輥距大小對(duì)膠料的剪切作用以及對(duì)煉膠效果有無(wú)影響？
對(duì)同一機(jī)臺(tái)來(lái)說(shuō)，速比和輥筒線速度是一定的，可用減少輥距的方法來(lái)增加速度梯度，從而達(dá)到增加對(duì)膠料的剪切作用。如生膠的薄通塑煉，就是這個(gè)道理。速度梯度值大，煉膠的效果就好，特別對(duì)破膠及塑煉效果好。但對(duì)膠料剪切變形所需的能量增加時(shí)，膠料溫度上升的塊，所以要加強(qiáng)冷卻。
4、煉膠過(guò)程中為什么要進(jìn)行割膠、翻膠？
在煉膠過(guò)程中，將膠料進(jìn)行切割對(duì)煉膠過(guò)程是十分重要的。根據(jù)流體力學(xué)的分析，煉膠過(guò)程膠料的流線分布如圖所示。
從圖中可見(jiàn)靠近輥筒處膠料的流線與輥筒轉(zhuǎn)動(dòng)面平行。而在楔形斷面開始處，有一個(gè)回流區(qū)域，形成兩個(gè)封閉的回流線（即ψ－0線）。當(dāng)v1＝v2時(shí)，這兩個(gè)封閉回流線對(duì)稱分布，當(dāng)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(shí)，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(dòng)，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(qiáng)烈的擠壓和剪切。擠壓作用是由于膠料通過(guò)逐漸縮小的輥筒間距而產(chǎn)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(chǎn)生，速比越大剪切力越大。
對(duì)同一機(jī)臺(tái)來(lái)說(shuō)，速比和輥筒線速度是一定的，可用減少輥距的方法來(lái)增加速度梯度，從而達(dá)到增加對(duì)膠料的剪切作用。如生膠的薄通塑煉，就是這個(gè)道理。速度梯度值大，煉膠的效果就好，特別對(duì)破膠及塑煉效果好。但對(duì)膠料剪切變形所需的能量增加時(shí)，膠料溫度上升的快，所以要加強(qiáng)冷卻。
C：強(qiáng)化煉膠效果，必須具備四個(gè)條件
經(jīng)過(guò)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(yīng)實(shí)現(xiàn)下面四點(diǎn)：
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(duì)輥隙中的膠料進(jìn)行強(qiáng)烈的擠壓和剪切；
3、煉膠時(shí)，需要切割翻膠，以破壞膠料的封閉回流線，加強(qiáng)物料的分散效果；
4、煉膠過(guò)程中不斷調(diào)整輥距，以改變速度梯度，提高煉膠效果。
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