橡膠與塑料加工的強力助手
一、密煉機的概述
密煉機是橡膠和塑料加工等領域的關鍵設備，在現代工業中占據著重要地位。
密閉式練膠機，簡稱密煉機，又稱捏煉機，主要用于橡膠的塑煉和混煉。它由密煉室、轉子、轉子密封裝置、加料壓料裝置、卸料裝置、傳動裝置及機座等部分組成。自 1916 年真正意義上的 Banbury（本伯里）型密煉機出現后，其威力逐漸被人們認識。密煉機在橡膠混煉過程中展現出諸多優于開煉機的特征，如混煉容量大、時間短、生產效率高；能較好地克服粉塵飛揚問題，減少配合劑損失，改善產品質量與工作環境；操作安全便利，減輕勞動強度；有助于實現機械與自動化操作等。因此，密煉機的出現是橡膠機械的一項重要成果，至今仍是塑煉和混煉中的典型重要設備，并且在不斷發展和完善。
轉矩密煉機也是密煉機的一種，主要用于橡膠的塑煉和混煉。它設有一對特定形狀并相對回轉的轉子，在可調溫度和壓力的密閉狀態下間隙性地對聚合物材料進行塑煉和混煉。主要由密煉室、轉子、轉子密封裝置、加料壓料裝置、卸料裝置、傳動裝置及機座等部分組成。密煉機是高分子材料實驗設備的好搭檔，可用于橡塑高分子材料的研究試驗，是一種多功能流變學測試系統，能進行配方精選、質量控制、流變學試驗和加工性能試驗。其試驗原理是測試材料在高溫剪切下轉矩、溫度、壓力的變化，通過作用在轉子或螺桿上的反作用力轉矩測得樣品混合時所受阻力，而這種阻力與樣品熔體粘度成正比。
密煉機廣泛應用于橡膠和塑料加工行業，主要用于將各種原材料，如橡膠、塑料、化學添加劑等進行混合和加工，以形成均勻的混合物，從而研究其物理性能和化學穩定性。它在輪胎制造、橡膠制品、塑料制品等領域發揮著至關重要的作用。
密煉機由機座、混煉腔、轉子、驅動裝置和控制系統等部分組成。機座為設備提供支撐和穩定性；混煉腔是原材料混合加工的主要場所，通常由上下兩部分組成，通過密封裝置將原材料完全封閉在其中；轉子安裝在混煉腔內部，通過旋轉產生剪切力和摩擦力，將原材料充分混合，轉子的形狀和結構對混煉效果有重要影響；驅動裝置提供轉子的旋轉動力，通常采用電動機驅動，通過傳動系統將動力傳遞給轉子；控制系統用于監測和控制密煉機的運行參數，如溫度、壓力、轉速等，以確保混煉過程的穩定性和高效性。
密煉機的工作原理主要是通過轉子的旋轉運動，將原材料進行機械剪切、擠壓和摩擦，使其充分混合。在混煉過程中，原材料在混煉腔內受到不斷變化的應力和高溫，使其材料充分熔融混合，從而形成均勻的混合物。具體步驟為：首先將預先稱量好的原材料通過進料口加入到混煉腔內進行初步混合，轉子開始旋轉對原材料進行分布均勻的混合；然后通過加熱系統提高混煉腔內的溫度，使原材料逐漸軟化和塑化，便于進一步混合；接著轉子的旋轉產生強大的剪切力和摩擦力，對原材料進行深入混合，使其形成均勻的混合物；最后混合完成后，通過卸料口將混合物取出，進行后續研究處理。
根據不同的應用需求，密煉機可分為開放式密煉機、閉合式密煉機、立式密煉機和臥式密煉機。開放式密煉機適用于小批量、多品種的材料混煉，操作簡便，適合實驗室和小型生產線使用；閉合式密煉機適用于大批量生產，混煉過程全封閉，避免了材料的污染和揮發，適合輪胎制造、塑料加工等大規模生產線；立式密煉機結構緊湊，占地面積小，適用于空間有限的生產環境；臥式密煉機操作方便，適合各種規模的生產線，廣泛應用于橡膠和塑料行業。
二、密煉機的工作原理
1.物料在密煉機中的運動過程
密煉機工作時，其獨特的結構和運轉方式使得物料在其中經歷了復雜而有序的運動過程。兩轉子相對回轉，將來自加料口的物料夾住帶入輥縫，物料在這個過程中首先受到轉子的擠壓和剪切作用。穿過輥縫后，物料碰到下頂拴尖棱被分成兩部分，接著分別沿前后室壁與轉子之間縫隙再回到輥隙上方。在繞轉子流動的一周中，物料處處受到剪切和摩擦作用，如同在一個充滿挑戰的“訓練場”中不斷接受錘煉。
從實際應用中我們可以看到，這種運動過程是密煉機高效工作的關鍵。例如在一些橡膠加工企業中，物料在密煉機內的運動使得橡膠能夠在很短的時間內實現充分混合和塑煉。正如網優二手網提到的，物料在密煉機中不斷受到剪切和摩擦，使膠料的溫度急劇上升，粘度降低，增加了橡膠在配合劑表面的濕潤性，讓橡膠與配合劑表面充分接觸。
2.配合劑的破碎與混合
在密煉機的工作過程中，配合劑的破碎與混合起著至關重要的作用。配合劑團塊隨膠料一起通過轉子與轉子間隙、轉子與上、下頂拴、密煉室內壁的間隙時，會受到強烈的剪切而破碎。此時，被拉伸變形的橡膠會包圍住這些破碎的配合劑團塊，使其穩定在破碎狀態。
同時，轉子上的凸棱使膠料沿轉子的軸向運動，起到攪拌混合作用，從而使配合劑在膠料中混合均勻。這種反復的剪切破碎和攪拌混合，讓膠料反復產生變形和恢復變形。正如金鋤頭文庫中所述，轉子凸棱的不斷攪拌，使配合劑在膠料中分散均勻，并達到一定的分散度。由于密煉機混煉時膠料受到的剪切作用比開煉機大得多，煉膠溫度也更高，所以密煉機煉膠的效率大大高于開煉機。
三、密煉機的種類
1.按轉子的端面形狀分
密煉機按轉子的端面形狀可分為橢圓形、圓筒形、三菱形。橢圓形轉子是目前最理想的轉子形狀，其剪切力較大，能使物料充分混煉，分散效果也較好。相比之下，圓形轉子的剪切力較小，不能使物料進行充分混煉，分散效果也不如橢圓形轉子。而三菱型轉子制作工藝要求極高，目前只有德國能夠生產，價格昂貴得離譜。
2.按轉子齒和與否分
密煉機按轉子齒和與否可分為相切型和齒和型。相切型轉子的密煉機主要是橢圓型轉子，在煉膠時和密練室壁有剪切作用。齒和型轉子主要針對三菱型轉子，是轉子與轉子之間的剪切。
3.按轉子的轉速不同分
密煉機按轉子的轉速不同可分為慢速、中速、高速。慢速轉子轉速一般在小于等于 20r/min 以下；中速轉子轉速一般在 30r/min 到 50r/min 之間；高速轉子轉速一般在 60r/min 以上。
4.按轉子的速度變化與否分
密煉機按轉子的速度變化與否可分為單速密煉機、雙速密煉機、變速密煉機。單速密煉機轉子速度在出場時已調好不能改變，兩個轉子之間的速比是固定的。雙速密煉機裝有兩個電機，造價成本和能耗相對于一個電機的密煉機要高很多。變速密煉機也裝有兩個電機，且轉子速度可調，但造價工藝更高，買一臺這樣的密煉機至少能買 4 - 5 個單速密煉機，反而不劃算。
5.按密煉機的煉膠容量分
密煉機按煉膠容量可分為大容量、中容量、小容量、試驗專用密煉機。大容量密煉機規格一般在 370L 以上；中容量為 80L - 270L；小容量為 10L - 50L；試驗型密煉機一般在 10L 以下，是制樣專用的。
6.按轉子速比分
密煉機按轉子速比分可分為同步轉子和異步轉子。同步轉子兩個轉子速度一樣，異步轉子兩個轉子速度不同。
四、密煉機的操作方法
1.計算煉膠量和實際配方
密煉機的操作首先要根據密煉機密煉室的容量和合適的填充系數（通常為 0.6～0.7）來計算一次煉膠量和實際配方。這樣可以確保在密煉過程中既能充分利用密煉室的空間，又能保證膠料得到充分的混煉。例如，通過計算可以確定不同規格密煉機適合的煉膠量，避免因煉膠量過多或過少影響混煉效果。
2.準備原材料
根據計算出的實際配方，準確稱量配方中各種原材料的用量。將生膠、小料（如 ZnO、SA、促進劑、防老劑、固體軟化劑等）、補強劑或填充劑、液體軟化劑、硫黃分別放置，在置物架上按順序排好。這樣做可以在加料過程中更加有序，提高操作效率，同時也能減少錯誤加料的風險。例如在橡膠加工企業中，嚴格按照配方準備原材料并有序擺放，有助于確保每一批次膠料的質量穩定。
3.預熱密煉機
打開密煉機電源開關及加熱開關，給密煉機預熱。同時檢查風壓、水壓、電壓是否符合工藝要求，檢查測溫系統、計時裝置、功率系統指示和記錄是否正常。這一步驟非常重要，預熱可以使密煉機達到合適的工作溫度，確保膠料在混煉過程中能夠順利軟化和塑化。例如，根據“橡膠密煉機工藝流程 - 道客巴巴”中的描述，預熱時要檢查各項參數，確保設備狀態良好，為后續的混煉過程做好準備。
4.加料混煉
依次加入生膠、小料、炭黑或填料、液體軟化劑進行混煉，并記錄混煉時間和相關參數。首先提起上頂栓，將已切成小塊的生膠從加料口投入密煉機，落下上頂栓，煉膠 1 分鐘；然后提起上頂栓，加入小料，落下上頂栓混煉 1.5 分鐘；接著提起上頂栓，加入炭黑或填料，落下上頂栓混煉 3 分鐘；最后提起上頂栓，加入液體軟化劑，落下上頂栓混煉 1.5 分鐘。加料順序的合理性對混煉膠的質量有很大影響，如“密煉機混煉加料順序及對混煉膠的影響-手機網易網”中提到，配合劑一般按用量小、作用大、難分散的先加，用量多、易分散的后加的原則加入，這樣可以確保配合劑在膠料中充分分散，提高混煉效果。
5.排膠與后續處理
排膠后用熱電偶溫度計測膠料溫度，將膠料投到開煉機上進行后續處理。具體操作如下：將密煉機的輥距調到 3.8 毫米，打開電源開關，使開煉機運轉，打開循環水閥門，再將從密煉機排出的膠料投到開煉機上包輥，待膠料溫度降到 110℃以下，加入硫黃，左右割刀各二次，待硫黃全被吃進去，膠料表面比較光滑，割下膠料。然后將密煉機輥距調到 0.5 毫米，投入膠料薄通，打三角包，薄通 5 遍，將輥距調到 2.4 毫米左右，投入膠料包輥，待表面光滑無氣泡，下片冷卻后貼上標簽注明膠料配方編號和混煉日期，停放待用。這樣可以使膠料進一步混合均勻，提高膠料的質量和性能。例如，按照“關于密煉機的操作方法，你了解多少呢?-廣東昶豐科技有限公司”中的操作流程進行后續處理，可以確保膠料符合生產要求。
五、密煉機的應用領域
1.橡膠加工
密煉機在橡膠加工領域中扮演著至關重要的角色，是橡膠制品生產過程的核心設備之一。廣泛應用于輪胎、橡膠管、橡膠板等各類橡膠制品的制造。通過密煉機對橡膠和各種化學原料的混合加工，能夠顯著提升橡膠的物理性能和化學性能。例如，在輪胎生產中，密煉機能夠將橡膠與炭黑、填料、硫化劑等配合劑充分混合，使輪胎具有更好的耐磨性、抗老化性和強度。密煉機的混合作用可以將多種不同的原料均勻地融合在一起，形成性能穩定的復合材料。同時，密煉機還能對材料進行分散，將填料和助劑等材料分散均勻，確保橡膠制品的穩定性和工藝性。此外，密煉機內部的加熱和升壓功能，可以使橡膠材料加熱到適當的溫度，使其具有良好的可加工性和流動性，為后續的成型工藝奠定基礎。在橡膠制品的生產過程中，密煉機的改性作用也不可忽視。它可以加入各種加工助劑，如防老劑、保護劑、增塑劑、交聯劑等，改變橡膠的物理化學性質，提高其性能和品質。
2.塑料加工
在塑料加工領域，密煉機同樣發揮著重要作用。它能夠將塑料和其他原料充分混合，提高產品的質量和穩定性。密煉機的高效混合能力可以使不同種類的塑料原料以及各種添加劑均勻地融合在一起，確保塑料制品具有一致的性能。例如，在塑料管道的生產中，密煉機可以將塑料顆粒與穩定劑、潤滑劑等添加劑混合均勻，使管道具有更好的耐腐蝕性、耐壓性和耐磨性。密煉機的高精度混合加工特點保證了產品的穩定性和可靠性，能夠滿足不同塑料制品對性能的嚴格要求。同時，密煉機的操作簡單易學，無需過多的專業知識和經驗，只需要按照操作規程進行操作即可，這為塑料加工企業提供了便利。
3.化工行業
密煉機在化工領域中的橡膠、塑料等材料的加工過程中具有重要地位。它能夠將不同成分的化學原料進行混合，實現生產過程中的多樣化、高效化。在化工行業中，密煉機的應用范圍廣泛，不僅可以用于橡膠和塑料的加工，還可以用于其他高分子材料的混合和改性。例如，在合成橡膠的生產過程中，密煉機可以將各種化學單體和催化劑混合均勻，促進反應的進行，提高合成橡膠的產量和質量。此外，密煉機的穩定性好，能夠長期穩定運行，為化工企業的連續生產提供了保障。在一些化工生產過程中，安全性和效率是關鍵要素。如防爆型密煉機氧分析儀的應用，為化工行業帶來了便利與安全。該分析儀采用防爆設計，符合國際標準，可以在具有爆炸危險的環境中安全使用。它能夠準確地監測密煉機內部氧氣含量并及時報警，為生產過程提供了可靠的安全保障。同時，該分析儀結構緊湊，便于安裝在密煉機內部，不占用額外空間，具有高精度和實時性能，極大地提升了生產過程的安全性，降低了事故風險，保護了工作人員和設備的安全。
六、密煉機的發展歷程
1.早期發展
密煉機是在開煉機的基礎上發展起來的。1916 年出現真正意義上的 Banbury 型密煉機后，其威力逐漸被人們所認識。密煉機在混煉過程中顯示出比開煉機優異的一系列特征，如混煉容量大、時間短、生產效率高；能較好地克服粉塵飛揚，減少配合劑損失，改善產品質量與工作環境；操作安全便利，減輕勞動強度；有益于實現機械與自動化操作等。因此，密煉機的出現是橡膠機械的一項重要成果，至今仍是塑煉和混煉中的典型重要設備。
2.現代發展標志
高速、高壓和高效能機臺是現代密煉機發展的標志之一。通常將轉子轉速為 20rpm 的稱為低速密煉機，30～40rpm 的稱為中速密煉機，60rpm 以上的稱為高速密煉機。近年來，出現了轉速達 80rpm 甚至更高的密煉機，亦有對工藝和效能有廣泛適應性和處理手段的雙速、三速、變速密煉機，也有轉子速比可調節的密煉機。其操作時間大大縮短，從過去慢速機臺的 8～15min 縮短至 1.5～3.5min，甚至有的達 1～1.5min。密煉機的結構也在不斷發展，工作過程及整個機組的機械化、自動化水平不斷提高，采用了程序控制，現在大型引進機臺均采用計算機控制。
例如，從一些資料中可知，陶瓷密煉機制造商提供的現代密煉機，其操作時間短，性能優良。密煉機的發展是在大大強化混煉過程，提高機臺效能，減輕體力勞動和改善工作環境等方面不斷努力。在這種劇烈的混煉過程中，會帶來許多新問題，這就要求對機械研究設計從機臺的各個系統、零部件、材料到各種參數的技術決定以及理論都需要相應的發展，以使機臺性能優良，為生產過程提供可能的適應性和調節性。
3.我國密煉機發展狀況
解放前我國密煉機領域是空白，解放后國產密煉機逐步發展起來。從最初的仿制到如今的自主研發，我國已經生產出了多種型號的密煉機，并成功出口到海外市場。這些產品不僅在國內市場上占據了重要地位，也在國際市場上贏得了良好的聲譽。
我國的密煉機生產廠家眾多，如大連橡塑機械廠是最早生產國產密煉機的廠家，引進蘇聯圖紙。目前國內橡膠廠大部分都是采用該廠產品，1986 年已仿制出 F270L 密煉機。益陽橡機廠是 60 年代我國新建的大型橡機廠，也生產了不少密煉機。從德國引進 GK 型密煉機制造技術，1987 年已生產出 GK270 密煉機。上海橡機廠（原茶陵機器廠）是生產中型密煉機的工廠，其產品質量好。上海橡機二廠、四川亞西機器廠、天津橡機廠、天津電工機械廠、桂林橡機廠等也都生產中小型密煉機。
我國密煉機現已形成自己的系列，大小規格齊全，完全可以滿足大、中、小型橡膠廠（或塑料廠）的需要。
七、密煉機的注意事項
1.日常操作注意事項
密煉機在日常操作中有諸多需要注意的地方，以確保設備的正常運行和操作人員的安全，同時保證混煉膠的質量。
投產初期需頻繁檢查：在投產的第一個星期內，需隨時擰緊密煉機各部位的緊固螺栓，以防止設備在運行初期因震動等原因導致螺栓松動。此后，每月要擰緊一次緊固螺栓，確保設備的穩定性。
低溫時的防護措施：在低溫情況下，為防止管路凍壞，需將冷卻水從機器各冷卻管路內排除，并用壓縮空氣將冷卻水管路噴吹干凈。這樣可以避免因冷卻水結冰而損壞管路，影響設備的正常運行。
正確的停機順序：密煉機按負載試運轉時煉一車料時的要求停機。主電機停機后，應先關閉潤滑電機和液壓電機，然后切斷電源，最后關閉氣源和冷卻水源。遵循正確的停機順序可以保護設備的各個部件，延長設備的使用壽命。
安全的投料條件：當機器的壓砣處在上部位置，卸料門處在關閉位置和轉子在轉動情況下，方可打開加料門向密煉室投料。這樣可以避免在不安全的狀態下投料導致的意外事故。
故障排除后的操作：當密煉機在混煉過程中因故臨時停車時，在故障排除后，必須將密煉室內膠料排出后方可啟動主電機。這是為了防止設備在故障狀態下啟動對設備和混煉膠造成損壞。
控制加料量和電流：密煉室的加料量不得超過設計能力，滿負荷運轉的電流一般不超過額定電流，瞬間過載電流一般為額定電流的1.2—1.5倍。嚴格控制加料量和電流可以確保設備在安全的范圍內運行，避免因過載而損壞設備。
大型密煉機的特殊要求：對于大型密煉機，加料時投放膠塊質量不得超過規定值，塑煉時生膠塊的溫度需在30℃以上。這是因為大型密煉機對膠塊質量和生膠溫度有更高的要求，以保證混煉效果和設備的安全運行。
2.混煉影響因素
密煉機混煉的膠料質量受到多個因素的影響，了解這些因素并加以控制，可以提高混煉膠的質量。
混煉溫度：密煉機混煉過程中，混煉溫度對膠料質量起著關鍵作用。混煉溫度高有利于生膠和膠料的塑性流動和變形，有利于橡膠對固體配合劑粒子表面的濕潤和混合充分，但又使膠料的粘度下降，不利于配合劑粒子的破碎與分散混合。混煉溫度過高還會加速橡膠的熱氧老化，使硫化膠的物理機械性能下降，即出現過煉現象；還會使膠料發生焦燒現象，所以密煉機混煉過程中必須采取有效的冷卻措施；但溫度不能太低，否則會出現膠料壓散現象。
裝料容量：裝膠容量對混煉效果也有重要影響。裝膠容量過大或過小都不能使膠料得到充分的剪切和捏煉，容易導致混煉不均勻，引起硫化膠物理機械性能的波動。通常取密煉室總有效容積的60%-70%為宜。合理的容量或裝填系數應根據膠料種類、配方特點、設備特征與磨損程度以及上頂栓壓力來確定。
轉子轉速：提高密煉機轉子的速度是強化混煉過程的有效措
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