Nguyên lý làm việc của máy trộn cao su là gì?

I. Cấu trúc cơ bản

• Con lăn: Một cặp con lăn kim loại hình trụ song song (thường được làm bằng thép, có bề mặt nhẵn hoặc có hoa văn đặc biệt), là bộ phận làm việc cốt lõi của quá trình trộn cao su. Hai con lăn có thể quay cùng hướng (hiếm thấy) hoặc ngược chiều nhau (thiết kế phổ biến) và tốc độ quay của chúng khác nhau (có tỷ lệ tốc độ, thường là 1:1,2 ~ 1:1,5).
• Khung: Khung đỡ các con lăn, thiết bị truyền động và các bộ phận khác để đảm bảo sự ổn định của thiết bị.
• Hệ thống truyền động: Bao gồm động cơ, hộp giảm tốc, bánh răng, v.v., nó cung cấp năng lượng quay cho các con lăn và điều khiển tốc độ quay và tỷ số tốc độ.
• Thiết bị điều chỉnh: Dùng để điều chỉnh khoảng cách giữa hai con lăn (khoảng cách cuộn) nhằm kiểm soát áp suất và lực cắt lên cao su.
• Hệ thống làm nóng/làm mát: Bên trong các con lăn của một số máy trộn cao su được trang bị các kênh, qua đó có thể đưa hơi nước, nước nóng hoặc nước lạnh vào để điều chỉnh nhiệt độ của các con lăn (ví dụ, cần gia nhiệt để làm mềm cao su trong quá trình nghiền và có thể cần làm mát trong quá trình trộn để tránh quá nóng).

II. Nguyên tắc làm việc

1. Cho ăn và kẹp
   Đặt nguyên liệu cao su (như khối cao su tự nhiên, hạt cao su tổng hợp) vào giữa hai con lăn. Do các con lăn quay ngược lại và có sự chênh lệch tốc độ, cao su sẽ bị ma sát đưa vào khe hở giữa các con lăn (tức là "cắn vào"). Khoảng cách cuộn càng nhỏ thì lực kẹp lên cao su càng lớn.
2. Cắt và kéo dài
   Do tốc độ quay của hai con lăn khác nhau (ví dụ con lăn phía trước nhanh và con lăn phía sau chậm), khi cao su đi qua khe hở cuộn, phần tiếp xúc với con lăn nhanh được dẫn động để tăng tốc, trong khi phần tiếp xúc với con lăn chậm di chuyển chậm, dẫn đến biến dạng cắt mạnh bên trong cao su; đồng thời, cao su bị các con lăn ép và kéo căng dẫn đến biến dạng kéo.
   Hiệu ứng cắt và kéo giãn này sẽ phá vỡ sự vướng víu giữa các chuỗi phân tử cao su, khiến các chuỗi phân tử bị đứt hoặc phân tán, từ đó làm giảm tính đàn hồi của cao su (cải thiện độ dẻo, tức là mục đích "nghiền") hoặc làm cho các tác nhân tạo hỗn hợp (như muội than, lưu huỳnh, chất xúc tiến, v.v.) phân tán đều vào cao su (tức là mục đích "trộn").
3. Tinh chế và trộn
   Trong hoạt động thực tế, cao su sẽ tạo thành một “gói cao su” (lớp cao su bao quanh bề mặt con lăn) trên con lăn. Người vận hành cần xé gói cao su ra khỏi con lăn bằng tay hoặc bằng thiết bị cơ khí, gấp lại, lật lại rồi đưa lại vào khe hở cuộn (tức là "tinh chế").
   Quá trình này cho phép các phần khác nhau của cao su đi qua khe hở cuộn nhiều lần, đảm bảo rằng tất cả các khu vực đều chịu sự cắt và đùn đồng nhất, và cuối cùng làm cho hiệu suất tổng thể của cao su trở nên nhất quán (độ dẻo đồng đều trong quá trình nghiền, sự phân tán đồng đều của các chất tạo hỗn hợp trong quá trình trộn).
4. Vai trò phụ trợ của việc kiểm soát nhiệt độ
   Lực cơ học sẽ gây ra nhiệt ma sát bên trong cao su, nhiệt độ tăng cao có thể dẫn đến lão hóa cao su (chẳng hạn như cao su tự nhiên rất dễ bị phân hủy khi quá nóng). Do đó, nhiệt độ được kiểm soát bởi hệ thống sưởi/làm mát của các con lăn:
   • Trong quá trình nhai, gia nhiệt thích hợp có thể làm mềm cao su, giảm lực giữa các chuỗi phân tử và hỗ trợ hiệu ứng cắt;
   • Trong quá trình trộn, làm mát có thể ngăn cao su lưu hóa trước do quá nóng (chẳng hạn như cần làm mát sau khi thêm lưu huỳnh), đồng thời ngăn các chất tạo hỗn hợp bị phân hủy do nhiệt độ cao.

III. Ghi chú bổ sung