橡胶在炼胶机辊(或转子)的作用下受到强烈地剪切和撕拉,相互卷曲交织在一起的分子链被拉直,并从应力集中的链位(多在中央部位)断裂;机械断链作用在塑炼初期表现得最为强烈,橡胶的相对分子质量下降很快,以后渐趋平缓,并进而达到极限,相对分子质量不再随塑炼而变化。这是因为机械断链一般只对一定长度的橡胶分子链有作用,一般相对分子质量小于7~10万的天然橡胶和分子链小于30~40万的顺丁橡胶的分子链基本上不再受机械力的作用而断裂。
橡胶大分子在机械力作用下断裂生成断链小分子自由基,活性很高的小分子自由基将发生两种化学变化,一是与空气中的氧结合,生成稳定的橡胶氢过氧化物而获得塑炼效果;二是自由基重新聚结,生成新的橡胶大分子而消减塑炼效果。两种作用的强弱决定于橡胶的结构、温度、介质等因素。
开炼机是传统的塑炼设备,开炼机的基本工作部分是两个圆柱形的中空辊筒,水平平行排列,以不同的转速相对回转,胶料放到两辊筒间的上方,在摩擦力的作用下被辊筒带入辊距中。由于两辊筒表面的线旋转速度不同,使胶料通过辊筒时的速度不同而受到摩擦剪切作用,胶料反复通过辊筒而被塑炼。开炼机的塑炼就是让生胶在辊筒间凭借前后辊相对速度不同而引起的剪切力及强烈的挤压和拉撕作用,使橡胶链被扯断,从而获得可塑性。
开炼机塑炼属低温塑炼,关键问题是降低橡胶的温度,温度低,作用力大,塑炼效果则大。因此,在开炼机塑炼中,对影响因素控制得是否恰当,将会对塑炼效率和塑炼胶的质量产生极大的影响。影响因素主要有:辊温、辊距、塑炼时间、辊速和速比、装胶容量、塑解剂和操作塑炼程度。
开炼机生产效率低,间歇式的生产模式严重地制约开炼机的市场发展,高强度的劳动以及较差的卫生条件,局限了开炼机的发展和应用。汽车的普及使轮胎工业得到了迅猛的发展,从而也带来了微粒及有毒硫化促进剂产量的增加。同时橡胶制品对胶料质量要求的不断提高,开炼机塑炼已经满足不了生产的需要。
