開煉機相關(guān)知識
日期：2009-07-25 有1564人瀏覽
開煉機又稱雙輥煉塑機，是一種通過兩根轉(zhuǎn)動的輥筒將物料混合或使物料達到規(guī)定的狀態(tài)的一種間歇式混合設(shè)備。經(jīng)過配料、捏合的物料，再經(jīng)過開煉機的混合與塑化，可以制成半制成品。開煉機是一種ZUI早出現(xiàn)的混煉設(shè)備。開煉機的優(yōu)點如下：一是開煉機工作時，經(jīng)取樣可以直接觀察到物料在混合過程中的變化，從而能及時調(diào)整操作工藝及配方，達到預(yù)定的混合目的，特別是對那些其物性尚不完全清楚的物料，用開煉機比用其它混煉方法更有利于探索ZUI適宜的工藝操作條件。二是在開煉機上可隨時觀察到熱固性材料的固化程度。三是開煉機結(jié)構(gòu)簡單、混煉強度高、價格低廉。開煉機的缺點如下：工人的勞動強度大，勞動條件差；能量利用不夠合理，物料易發(fā)生氧化。
開煉機工作時，兩個輥筒相向回轉(zhuǎn)，且速度不等。堆放在輥筒上的物料由于與輥筒表面的摩擦和黏附作用以及物料之間的粘接力而被拉入輥隙之內(nèi)，在輥隙內(nèi)物料受到強烈的擠壓與剪切，這種剪切使物料產(chǎn)生大的形變，從而增加了各組分之間的界面，產(chǎn)生了分布混合。該剪切也使物料受到大的應(yīng)力，當應(yīng)力大于物料（固相）的結(jié)合應(yīng)力時，物料就會分散開。通過輥隙時，料層變薄且包在溫度較高的輥筒上，加上承受剪切時產(chǎn)生的熱量，物料即漸趨熔融或軟化。此過程反復進行，直至達到預(yù)期的熔融塑化和混合狀態(tài)，塑煉即告完成，隨即可出片造粒或為其它設(shè)備供料。影響開煉機熔融塑化和混合質(zhì)量的因素有輥筒溫度、輥距大小、輥筒速度、物料在輥隙上方的堆放量以及使物料沿滾筒軸線方向的分布和換位等。
① 輥筒溫度輥筒溫度是一個重要操作變量。它的設(shè)定與被混合物料的性質(zhì)（如軟化溫度或熔點、流變特性、臨界剪切速率、各種組分的性質(zhì)和比例）和混合的目的、混合物的性能要求有關(guān)。一般加工熱塑性塑料時，輥筒溫度常在130〜180℃之間，而加工熱固性塑料，輥筒溫度一般在70〜130℃之間。對于分布混合，輥筒溫度可稍高；對于分散混合，輥筒溫度可稍低。此外，為了方便操作，總是希望物料包在前輥筒上（操作者一側(cè)），所以前輥溫度應(yīng)稍高。但前后輥筒溫度的大小也因物料種類及堆料的多少而異。對于熱塑性塑料，前后輥筒溫差在3〜5℃；對熱固性塑料，前后輥筒溫度可達20〜30℃。未加填料的物料易于包輥，兩輥溫度差可小些；添加填料的物料較難包輥，溫度差應(yīng)稍大些。當然包輥與否不僅僅由溫度決定，它與輥筒速度、同一輥筒表面的溫度分布、滾筒表面是否有污物、輥隙大小等諸多因素有關(guān)。
② 輥隙（兩輥筒間的間隙）小的輥隙將產(chǎn)生大的剪切力和擠壓力。輥隙的大小應(yīng)根據(jù)物料的形狀、特性、ZUI終目的和操作過程通過調(diào)距裝置來調(diào)定。一般在開始工作時輥隙應(yīng)稍大，以便使物料迅速進入輥隙，當物料包覆在一個輥筒上且軟化后再調(diào)小輥隙。加入的若為塊狀料（如橡膠或回收塑料），初始輥隙應(yīng)大些；若為粉料或粒料，初始輥隙應(yīng)小些。由于輥隙對剪切應(yīng)力影響很大，故調(diào)整應(yīng)十分慎重。小型開煉機的輥隙可用手調(diào)，大型開煉機則采用電動調(diào)節(jié)，自動化程度高的開煉機采用液壓調(diào)節(jié)。由于開煉機是間歇工作的，物料在一個輥筒上包輥之后，在兩輥隙上方仍有一定數(shù)量的堆積物料。隨著輥筒的旋轉(zhuǎn)，這些堆積的物料不斷進入輥隙，如不改變輥隙的大小，必定出現(xiàn)新的堆積物料，堆積的物料太多時，一部分物料便不能進入輥隙，而只能在兩輥上部轉(zhuǎn)動，這一現(xiàn)象不僅使混合周期加長，而且使同一批物料不能經(jīng)受相同的混煉歷程而影響混合物的均勻性。如果堆積料太少，又會引起操作過程的不穩(wěn)定所以確定恰當?shù)奈锪隙逊e量是很重要的。只有當摩擦角大于或等于接觸角時，物料才能被拉入輥隙。
③ 輥筒速度輥筒速度是開煉機的又一個重要操作變量。為了增大混合效果，兩輥筒的速度一般是不同的，即兩者具有一定的速比。輥筒速比的大小影響剪切速率的大小。當速比>1時，增大輥筒線速度才可能有效地提高剪切速率。速比一般為1. 2 ： 1， 1. 3 ： 1，ZUI大可至2:1。為了便于操作，一般后輥為快速輥，前輥為慢速輥。較大的輥筒速度可以增大剪切速率，但加快輥速會導致驅(qū)動功率增加，物料溫度上升，且影響物料有效地進入輥隙，故輥筒速度的增加也有一定的范圍。
④ 提高混合的措施由于在沿輥筒軸線方向相鄰物料之間很少發(fā)生混合，也就是主要在越過輥隙方向有剪切作用，而在輥筒軸線方向無剪切，也無物料運動，這是單向剪切，很少有對流。這對物料在大范圍內(nèi)的混合是不利的。為了克服這一缺點，增加混合效果，可用 交叉切割法，定時地改變物料的運動方向。如可在塑煉中對包輥物料實行切割和翻滾，使物料經(jīng)受交叉疊合輥壓，重新分布，改變受剪切的方向，實現(xiàn)界面的無規(guī)分布，從而使沿每條流線上各組分的平均濃度與整個系統(tǒng)的平均濃度相一致。縱橫切割或交叉切割（俗稱打三角包）是開煉機不可缺少的一步，尤其是將固體填料混到熱塑性塑料中時，更是一概必要的。
開煉機工作時，兩個輥筒相向回轉(zhuǎn)，且速度不等。堆放在輥筒上的物料由于與輥筒表面的摩擦和黏附作用以及物料之間的粘接力而被拉入輥隙之內(nèi)，在輥隙內(nèi)物料受到強烈的擠壓與剪切，這種剪切使物料產(chǎn)生大的形變，從而增加了各組分之間的界面，產(chǎn)生了分布混合。該剪切也使物料受到大的應(yīng)力，當應(yīng)力大于物料（固相）的結(jié)合應(yīng)力時，物料就會分散開。通過輥隙時，料層變薄且包在溫度較高的輥筒上，加上承受剪切時產(chǎn)生的熱量，物料即漸趨熔融或軟化。此過程反復進行，直至達到預(yù)期的熔融塑化和混合狀態(tài)，塑煉即告完成，隨即可出片造粒或為其它設(shè)備供料。影響開煉機熔融塑化和混合質(zhì)量的因素有輥筒溫度、輥距大小、輥筒速度、物料在輥隙上方的堆放量以及使物料沿滾筒軸線方向的分布和換位等。
① 輥筒溫度輥筒溫度是一個重要操作變量。它的設(shè)定與被混合物料的性質(zhì)（如軟化溫度或熔點、流變特性、臨界剪切速率、各種組分的性質(zhì)和比例）和混合的目的、混合物的性能要求有關(guān)。一般加工熱塑性塑料時，輥筒溫度常在130〜180℃之間，而加工熱固性塑料，輥筒溫度一般在70〜130℃之間。對于分布混合，輥筒溫度可稍高；對于分散混合，輥筒溫度可稍低。此外，為了方便操作，總是希望物料包在前輥筒上（操作者一側(cè)），所以前輥溫度應(yīng)稍高。但前后輥筒溫度的大小也因物料種類及堆料的多少而異。對于熱塑性塑料，前后輥筒溫差在3〜5℃；對熱固性塑料，前后輥筒溫度可達20〜30℃。未加填料的物料易于包輥，兩輥溫度差可小些；添加填料的物料較難包輥，溫度差應(yīng)稍大些。當然包輥與否不僅僅由溫度決定，它與輥筒速度、同一輥筒表面的溫度分布、滾筒表面是否有污物、輥隙大小等諸多因素有關(guān)。
② 輥隙（兩輥筒間的間隙）小的輥隙將產(chǎn)生大的剪切力和擠壓力。輥隙的大小應(yīng)根據(jù)物料的形狀、特性、ZUI終目的和操作過程通過調(diào)距裝置來調(diào)定。一般在開始工作時輥隙應(yīng)稍大，以便使物料迅速進入輥隙，當物料包覆在一個輥筒上且軟化后再調(diào)小輥隙。加入的若為塊狀料（如橡膠或回收塑料），初始輥隙應(yīng)大些；若為粉料或粒料，初始輥隙應(yīng)小些。由于輥隙對剪切應(yīng)力影響很大，故調(diào)整應(yīng)十分慎重。小型開煉機的輥隙可用手調(diào)，大型開煉機則采用電動調(diào)節(jié)，自動化程度高的開煉機采用液壓調(diào)節(jié)。由于開煉機是間歇工作的，物料在一個輥筒上包輥之后，在兩輥隙上方仍有一定數(shù)量的堆積物料。隨著輥筒的旋轉(zhuǎn)，這些堆積的物料不斷進入輥隙，如不改變輥隙的大小，必定出現(xiàn)新的堆積物料，堆積的物料太多時，一部分物料便不能進入輥隙，而只能在兩輥上部轉(zhuǎn)動，這一現(xiàn)象不僅使混合周期加長，而且使同一批物料不能經(jīng)受相同的混煉歷程而影響混合物的均勻性。如果堆積料太少，又會引起操作過程的不穩(wěn)定所以確定恰當?shù)奈锪隙逊e量是很重要的。只有當摩擦角大于或等于接觸角時，物料才能被拉入輥隙。
③ 輥筒速度輥筒速度是開煉機的又一個重要操作變量。為了增大混合效果，兩輥筒的速度一般是不同的，即兩者具有一定的速比。輥筒速比的大小影響剪切速率的大小。當速比>1時，增大輥筒線速度才可能有效地提高剪切速率。速比一般為1. 2 ： 1， 1. 3 ： 1，ZUI大可至2:1。為了便于操作，一般后輥為快速輥，前輥為慢速輥。較大的輥筒速度可以增大剪切速率，但加快輥速會導致驅(qū)動功率增加，物料溫度上升，且影響物料有效地進入輥隙，故輥筒速度的增加也有一定的范圍。
④ 提高混合的措施由于在沿輥筒軸線方向相鄰物料之間很少發(fā)生混合，也就是主要在越過輥隙方向有剪切作用，而在輥筒軸線方向無剪切，也無物料運動，這是單向剪切，很少有對流。這對物料在大范圍內(nèi)的混合是不利的。為了克服這一缺點，增加混合效果，可用 交叉切割法，定時地改變物料的運動方向。如可在塑煉中對包輥物料實行切割和翻滾，使物料經(jīng)受交叉疊合輥壓，重新分布，改變受剪切的方向，實現(xiàn)界面的無規(guī)分布，從而使沿每條流線上各組分的平均濃度與整個系統(tǒng)的平均濃度相一致。縱橫切割或交叉切割（俗稱打三角包）是開煉機不可缺少的一步，尤其是將固體填料混到熱塑性塑料中時，更是一概必要的。
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