相切型转子,也称椭圆形转子,其密炼机在混炼过程中主要通过转子棱峰与密炼室内壁的间隙产生混炼作用。这种设计使得物料在密炼室内流动时,经历亲流和稳流两种状态,其中亲流区以低剪切速率和剪切应力为主,有利于分布性捏炼;稳流区则以高剪切速率和剪切应力为主,有利于分散性捏炼。转子棱峰与密炼室内壁的间隙产生高剪切应力,物料在通过时受到强烈挤压和搅拌作用。转子的旋转导致工作面各点线速度不同,产生速度梯度和剪切速率,物料在棱峰处受到最强烈的剪切作用。两转子间的不同转速或相位差异,以及转子外表面的螺旋状凸棱型线,使得物料在转子间受到机械剪切、捏炼和撕拉作用。物料在两个转子间还会经历折卷和轴向翻捣,加速混炼效果。此外,物料在转子与压砣表面、卸料门表面之间也受到剪切搅拌作用,进一步促进混炼。
相切型转子的截面形状大致呈椭圆形,故也称为椭圆形转子。
相切型转子密炼机在混炼时,主要的混炼作用发生在转子棱峰与密炼室内壁的间隙处,其各部的混炼作用如图4-2所示。
1)转子外表面与密炼室壁之间的剪切,搅拌和
挤压作用,特别是转子楼峰与密炼室壁内表面之间的剪切、搅拌和挤压作用。物料在密炼室内进行捏炼时,流动状态大体分为亲流和稳流。在亲流区内,低剪切速率和剪切应力有利于分布性捏炼。在稳流区内,高剪切速率和剪切应力将黏结块压碎,有利于分散性捏炼。转子棱峰与密炼室内壁的间隙是产生高剪切应力的稳流区。在任意轴向断面上,转子与密炼室内壁之间都能形成连续变化的间,最小间踪。发生在转子楼峰与密炼室内壁之间。由于转子的旋转,转于工作面各点的线速度不同,产生不同的速度梯度和剪切速率,对物料所产生的速度梯度每一瞬间都在发生变化,有时可能增大了几十倍。物料通过间隙时,受到强烈的挤压和搅拌作用,与开炼机辊缝对物料的
作用相似,但转动的转子与固定的室壁之间物料的速度梯度更大。棱峰处的速度梯度最大,物料在此受到最为强烈的剪切作用。转子凸棱与密炼室壁所形成的夹角非常小,便于物料在转子棱峰与密炼室壁的间隙中边捏炼边通过,因此比开炼机的捏炼效果更好。物料受到棱峰作用后继续受到转子其余表面作用。物料在棱峰处的受力和运动状态如图4-2中A部放大图所示。转子旋转所需的转矩随着棱峰宽度的增加而增大,这是因为物料进入径向间隙的阻力增大而致。
2)两转子间的捏炼和撕拉作用。物料投人后,先后进入两个转子的间隙中,由于两转子转速不同或转子型线的相位不同,转子外表面上具有螺旋状的凸棱型线,使其工作表面各点与转子轴心的距离不同,各点产生不同的线速度,两转子相应点的线速比不是一个定值,对物料产生的剪切速率亦不同,由于速比变化大,物料在转子间所受到的机械剪切、捏炼和撕拉作用变化也大。受到剪切作用的物料,在卸料门区域又分开,进入到转子与密炼室的间隙中,最后又返回到两个转子的上部,从而使物料受到反复的捏合和撕拉作用。
3)物料受到两个转子间的折卷和轴向翻捣及捏炼作用。由于两个转子存有速比或转子型线的相位存有差异,再加之两个转子的长短棱相对应,长、短棱旋向不同,两者的螺旋角亦不同。使物料在螺棱的作用下,将物料向密炼室中心推移,产生轴向翻捣。同时物料从一侧密炼室又会被推到另一侧密炼室中去,产生折卷作用。翻捣和折卷将加速混炼效果。两个相向旋转的转子间由于速比或相位的差异变化不仅具有强烈的搅拌作用,且由于这种不断变化的容积效应,使物料获得揉捏和混炼。
4)物料受到转子与压砣表面、卸料门表面之间的剪切搅拌作用。在混炼时,两个半密炼室的胶料在卸料门处混合、交换,然后分开进入转子与密炼室壁的间隙,在转子的带动下又返回到上密炼室,在压砣处进行混合、交换。由于转子旋转,其棱峰与压砣表面和卸料门表面之间的间隙也不断变化,同样起到了一定的剪切搅拌作用。
