9.4 密炼机解析
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由于剪切、拉伸和挤压作用， 聚合物逐步软化、熔融或塑化，具 有一定的流动性，部分长分子链发 生断裂，该过程称之为塑化过程。
16/112
密炼机的基本类型
分类
(1) 按混炼室的结构分类 （a）上下组合型 （b）前后组合型
17/112
(2) 按转子转速分类
a、低速密炼机
（转子转速在20r/min)
b、中速密炼机
椭圆形转子其螺棱与密炼腔内 壁之间形成了一个渐变的楔形流道 ，并在推进面侧形成了一个高压区 ，在背面侧形成一个低压区。
28/112
在高压区，由于流道的收敛作用，物料 受到了转子强烈的推挤和拉伸作用，产 生了连续变形，实现了分布和塑化； 在低压区，由于缝隙处流来的物料扰乱 了该处物料原有的流动状态，形成了有 利于分布混合和体积交换的紊乱流动。 由于这种发生于高低压区域的推挤作用 是沿着转子旋转方向的，因此，通常称 之为旋向推挤作用。
29/112
由于两个转子以一定的速比逆向旋转， 当转子处以一定的相位角时，一个转子 螺棱推进面的高压区正好对着另一个转 子螺棱背面的低压区，物料将在两者之 间的压差的作用下，由一个混炼腔进入 到另一个混炼腔，这样便形成了密炼室 两个混炼腔内物料之间的相互交叉流动 和折卷变形。
30/112
9.4.2.4 Banbury密炼机的轴向混合作用
9.4
密炼机
1/112
密炼机
密闭式炼塑机简称密炼机。它 是有一对特定形状并相向回转的转 子，是在可调温度和压力的密闭状 态下，间歇或连续地进行塑料的炼 塑，或将塑料与配合剂混炼的机械。
2/112
3/112
4/112
9.4.1
密炼机的基本构造及类型
基本构造有五个部分和多个附属系统所组成。
转子 密炼室 加料与压料装置 卸料及锁紧机构 密封装置 传动系统
5/112
附属系统包括： 加热冷却系统 气动液压系统 润滑系统 控制系统
6/112
1-上顶栓 2-加料斗 3-混炼室 4-转子 5-卸料装置 6-底座
图9-17
密炼机的基本结构
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密炼室和转子
密炼室是组合结构，在密炼室 空间内，完成物料混炼过程。
8/112
加料与压料装置
加料斗包括颈筒及加料门等结构， 作用是连接加料装置与密炼室，形 成加料空间。 压料装置的作用是将物料压入密炼 室，并在混炼时对物料施加一定压 力，以达到良好的混炼效果。
9/112
卸料与锁紧机构
卸料装置由下顶栓与动力油缸 等组成，当下顶栓与密炼室合为一 体时，对炼塑物料起分割作用，当 下顶栓在动力油缸的驱动下打开， 对已炼塑好的物料起卸料的作用。
10/112
传动系统
传动系统主要由电动机、弹性 联轴器、齿轮减速器、万向联轴器 和速比齿轮等组成。
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9.4.2 Banbury密炼机的工作原理
9.4.2.1 基本混炼过程 分散混合过程 浸润或混入过程 分布混合过程 塑化过程
12/112
分散混合过程
较大地团状、块状物料被破碎， 并逐步细化，同时与其它物料发生混 合，直至达到符合混炼要求的粒度和 颗粒尺寸，该过程通常被称为分散混 合过程；
21/112
圆筒形转子
22/112
圆筒型转子
转子工作部分的本体是圆筒型的， 在圆筒体上有呈螺旋状的凸棱，两个转 子上的棱相互啮合，一转子的凸面啮入 另一转子的凹面中。由于凸面和凹面上 各点线速度不同而出现速比，产生摩擦 和捏炼作用，凸棱螺旋的推进角大约为 40~42o。这种类型的转子可视为相互啮 合但无压缩比的特殊螺杆，因此要求两 个转子具有相同的转速。
23/112
三角形转子
24/112
三角形转子
转子工作部分断面为三角形， 类似由两个沿轴线扭转30o的三棱 柱体组成，在转子的中央形成 120o折角。这种形式的转子由于 凸棱的排列及构造左右对称，故 对预混料形成的运动不如椭圆形 转子激烈。但可改善转子轴向受 力不平衡的状态。
25/112
9.4.2.2
35/112
密炼பைடு நூலகம்两个 转子的长、短螺 旋突棱是相对安 装的，从而促使 物料可作轴向来 回的翻捣，并受 到强烈的混炼。
Banbury密炼机的转子表面有一 对旋转方向相反、长度与螺旋角各 不相同的突棱，当转子转动时，物 料在该对突棱的作用下发生轴向往 复运动。
31/112
图9-19 转子轴向推力
32/112
Pr P cos
Pt P sin
(9-10） (9-11)
33/112
物料轴向移动的必要条件是：
Pt Pf cos
Pf P tan
(9-13)
P sin P tan cos
式中： ——物料与转子金属表面的摩擦角
34/112
长螺旋棱段:
2 30
0
即
, Pt Pf
物料不会发生轴向移动。
短螺旋棱段:
1 450
即 , Pt Pf 物料发生轴向移动。
(转子转速在30r/min左右)
C、高速密炼机
（转子转速在40r/min以上）
18/112
(3) 按转子几何形状分
椭圆形转子
圆筒型转子 三角形转子 四棱形转子 同步转子
19/112
椭圆形转子
20/112
椭圆形转子
其转子工作部分的横断面为椭 圆形，两个棱由转子工作部分的两 端，各自以不同的螺旋角（30o和 45o）和转向，一长一短互不相通地 排列。由于椭圆形转子有较好的混 炼效果，应用时间长，故使用较广 泛，我国生产的密炼机大多属此种 型式。
13/112
浸润或混入过程
在混合过程中，粉状物料和液 体添加剂常常粘附在聚合物的表面 ，并逐步被聚合物所包覆，该过程 被称为浸润或混入；
14/112
分布混合过程
在混合过程中，物料在转子的 分流、合并作用下发生位置交换， 各组分在共混物基体材料中分布趋 于均匀，该过程称之为分布混合；
15/112
塑化过程
Banbury密炼机的剪切作用
Banbury密炼机对物料的剪切作 用主要发生于转子工作段的螺棱顶 部与密炼腔内壁之间的缝隙处，椭 圆形转子外表面与密炼腔内壁之间 的间隙呈楔形，而最大剪切发生的 区域就在缝隙最小的区域。
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图9-18
密炼机的工作原理
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9.4.2.3 Banbury密炼机的横向推挤和卷折作用
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密炼机的基本类型
分类
(1) 按混炼室的结构分类 （a）上下组合型 （b）前后组合型
17/112
(2) 按转子转速分类
a、低速密炼机
（转子转速在20r/min)
b、中速密炼机
椭圆形转子其螺棱与密炼腔内 壁之间形成了一个渐变的楔形流道 ，并在推进面侧形成了一个高压区 ，在背面侧形成一个低压区。
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在高压区，由于流道的收敛作用，物料 受到了转子强烈的推挤和拉伸作用，产 生了连续变形，实现了分布和塑化； 在低压区，由于缝隙处流来的物料扰乱 了该处物料原有的流动状态，形成了有 利于分布混合和体积交换的紊乱流动。 由于这种发生于高低压区域的推挤作用 是沿着转子旋转方向的，因此，通常称 之为旋向推挤作用。
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由于两个转子以一定的速比逆向旋转， 当转子处以一定的相位角时，一个转子 螺棱推进面的高压区正好对着另一个转 子螺棱背面的低压区，物料将在两者之 间的压差的作用下，由一个混炼腔进入 到另一个混炼腔，这样便形成了密炼室 两个混炼腔内物料之间的相互交叉流动 和折卷变形。
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9.4.2.4 Banbury密炼机的轴向混合作用
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密炼机
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密炼机
密闭式炼塑机简称密炼机。它 是有一对特定形状并相向回转的转 子，是在可调温度和压力的密闭状 态下，间歇或连续地进行塑料的炼 塑，或将塑料与配合剂混炼的机械。
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9.4.1
密炼机的基本构造及类型
基本构造有五个部分和多个附属系统所组成。
转子 密炼室 加料与压料装置 卸料及锁紧机构 密封装置 传动系统
5/112
附属系统包括： 加热冷却系统 气动液压系统 润滑系统 控制系统
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1-上顶栓 2-加料斗 3-混炼室 4-转子 5-卸料装置 6-底座
图9-17
密炼机的基本结构
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密炼室和转子
密炼室是组合结构，在密炼室 空间内，完成物料混炼过程。
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加料与压料装置
加料斗包括颈筒及加料门等结构， 作用是连接加料装置与密炼室，形 成加料空间。 压料装置的作用是将物料压入密炼 室，并在混炼时对物料施加一定压 力，以达到良好的混炼效果。
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卸料与锁紧机构
卸料装置由下顶栓与动力油缸 等组成，当下顶栓与密炼室合为一 体时，对炼塑物料起分割作用，当 下顶栓在动力油缸的驱动下打开， 对已炼塑好的物料起卸料的作用。
10/112
传动系统
传动系统主要由电动机、弹性 联轴器、齿轮减速器、万向联轴器 和速比齿轮等组成。
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9.4.2 Banbury密炼机的工作原理
9.4.2.1 基本混炼过程 分散混合过程 浸润或混入过程 分布混合过程 塑化过程
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分散混合过程
较大地团状、块状物料被破碎， 并逐步细化，同时与其它物料发生混 合，直至达到符合混炼要求的粒度和 颗粒尺寸，该过程通常被称为分散混 合过程；
21/112
圆筒形转子
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圆筒型转子
转子工作部分的本体是圆筒型的， 在圆筒体上有呈螺旋状的凸棱，两个转 子上的棱相互啮合，一转子的凸面啮入 另一转子的凹面中。由于凸面和凹面上 各点线速度不同而出现速比，产生摩擦 和捏炼作用，凸棱螺旋的推进角大约为 40~42o。这种类型的转子可视为相互啮 合但无压缩比的特殊螺杆，因此要求两 个转子具有相同的转速。
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三角形转子
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三角形转子
转子工作部分断面为三角形， 类似由两个沿轴线扭转30o的三棱 柱体组成，在转子的中央形成 120o折角。这种形式的转子由于 凸棱的排列及构造左右对称，故 对预混料形成的运动不如椭圆形 转子激烈。但可改善转子轴向受 力不平衡的状态。
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9.4.2.2
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密炼பைடு நூலகம்两个 转子的长、短螺 旋突棱是相对安 装的，从而促使 物料可作轴向来 回的翻捣，并受 到强烈的混炼。
Banbury密炼机的转子表面有一 对旋转方向相反、长度与螺旋角各 不相同的突棱，当转子转动时，物 料在该对突棱的作用下发生轴向往 复运动。
31/112
图9-19 转子轴向推力
32/112
Pr P cos
Pt P sin
(9-10） (9-11)
33/112
物料轴向移动的必要条件是：
Pt Pf cos
Pf P tan
(9-13)
P sin P tan cos
式中： ——物料与转子金属表面的摩擦角
34/112
长螺旋棱段:
2 30
0
即
, Pt Pf
物料不会发生轴向移动。
短螺旋棱段:
1 450
即 , Pt Pf 物料发生轴向移动。
(转子转速在30r/min左右)
C、高速密炼机
（转子转速在40r/min以上）
18/112
(3) 按转子几何形状分
椭圆形转子
圆筒型转子 三角形转子 四棱形转子 同步转子
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椭圆形转子
20/112
椭圆形转子
其转子工作部分的横断面为椭 圆形，两个棱由转子工作部分的两 端，各自以不同的螺旋角（30o和 45o）和转向，一长一短互不相通地 排列。由于椭圆形转子有较好的混 炼效果，应用时间长，故使用较广 泛，我国生产的密炼机大多属此种 型式。
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浸润或混入过程
在混合过程中，粉状物料和液 体添加剂常常粘附在聚合物的表面 ，并逐步被聚合物所包覆，该过程 被称为浸润或混入；
14/112
分布混合过程
在混合过程中，物料在转子的 分流、合并作用下发生位置交换， 各组分在共混物基体材料中分布趋 于均匀，该过程称之为分布混合；
15/112
塑化过程
Banbury密炼机的剪切作用
Banbury密炼机对物料的剪切作 用主要发生于转子工作段的螺棱顶 部与密炼腔内壁之间的缝隙处，椭 圆形转子外表面与密炼腔内壁之间 的间隙呈楔形，而最大剪切发生的 区域就在缝隙最小的区域。
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图9-18
密炼机的工作原理
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9.4.2.3 Banbury密炼机的横向推挤和卷折作用