O princípio de funcionamento de um moinho misturador de borracha é o seguinte:
O moinho de mistura de borracha é um equipamento chave usado para mastigação e mistura de borracha no processamento de borracha. Sua função principal é cisalhar, extrusar e misturar borracha por meio de força mecânica, para que a borracha possa atingir a plasticidade necessária ou o estado de mistura uniforme. A seguir está uma explicação detalhada dos aspectos da estrutura básica e princípio de funcionamento:
I. Estrutura Básica
O moinho de mistura de borracha (tomando como exemplo o moinho de mistura de borracha aberto, que é o mais comum e típico em princípio) é composto principalmente pelos seguintes componentes principais:
- Rolos: Um par de rolos metálicos cilíndricos paralelos (geralmente feitos de aço, com superfície lisa ou padrões especiais), que são as principais peças de trabalho da mistura de borracha. Os dois rolos podem girar na mesma direção (raramente visto) ou em direções opostas (design convencional), e suas velocidades de rotação são diferentes (há uma relação de velocidade, geralmente 1:1,2 ~ 1:1,5).
- Estrutura: Estrutura que suporta os roletes, dispositivo de transmissão e demais componentes para garantir a estabilidade do equipamento.
- Sistema de transmissão: Composto por motor, redutor, engrenagem, etc., fornece potência rotativa aos rolos e controla a velocidade de rotação e a relação de velocidade.
- Dispositivo de ajuste: Utilizado para ajustar a distância entre os dois rolos (espaçamento entre rolos) para controlar a pressão e a força de cisalhamento na borracha.
- Sistema de aquecimento/resfriamento: O interior dos rolos de alguns moinhos misturadores de borracha é equipado com canais, através dos quais vapor, água quente ou água fria podem ser introduzidos para ajustar a temperatura dos rolos (por exemplo, é necessário aquecimento para amolecer a borracha durante a mastigação, e resfriamento pode ser necessário durante a mistura para evitar superaquecimento).
II. Princípio de funcionamento
O núcleo do moinho misturador de borracha é usar o movimento relativo dos rolos para gerar força mecânica na borracha. O processo específico é o seguinte:
- Alimentação e fixação
Coloque matérias-primas de borracha (como blocos de borracha natural, partículas de borracha sintética) entre os dois rolos. Devido à rotação oposta dos rolos e à existência de diferença de velocidade, a borracha será trazida para o espaço entre os rolos por fricção (ou seja, "morder"). Quanto menor for o espaçamento entre rolos, maior será a força de fixação na borracha. - Corte e alongamento
Como as velocidades de rotação dos dois rolos são diferentes (por exemplo, o rolo dianteiro é rápido e o rolo traseiro é lento), quando a borracha passa pela abertura do rolo, a peça em contato com o rolo rápido é acionada para acelerar, enquanto a peça em contato com o rolo lento se move lentamente, resultando em forte deformação por cisalhamento dentro da borracha; ao mesmo tempo, a borracha é comprimida e esticada pelos rolos, resultando em deformação por tração.
Este efeito de cisalhamento e alongamento quebrará o emaranhado entre as cadeias moleculares da borracha, fazendo com que as cadeias moleculares se quebrem ou se dispersem, reduzindo assim a elasticidade da borracha (melhorando a plasticidade, ou seja, o propósito de "mastigação"), ou tornando os agentes de composição (como negro de fumo, enxofre, aceleradores, etc.) dispersos uniformemente na borracha (ou seja, o propósito de "mistura"). - Refino e mistura
Na operação real, a borracha formará um “pacote de borracha” (uma camada de borracha ao redor da superfície do rolo) no rolo. O operador precisa arrancar o pacote de borracha do rolo manualmente ou por meio de dispositivos mecânicos, dobrá-lo, virá-lo e depois inseri-lo novamente na abertura do rolo (ou seja, "refinar").
Este processo permite que diferentes partes da borracha passem repetidamente através da abertura do rolo, garantindo que todas as áreas estejam sujeitas a cisalhamento e extrusão uniformes e, finalmente, tornando o desempenho geral da borracha consistente (plasticidade uniforme durante a mastigação, dispersão uniforme dos agentes de composição durante a mistura). - Papel auxiliar do controle de temperatura
A força mecânica causará calor de fricção dentro da borracha, e o aumento da temperatura pode levar ao envelhecimento da borracha (como a borracha natural é fácil de degradar quando superaquecida). Portanto, a temperatura é controlada pelo sistema de aquecimento/resfriamento dos rolos:- Durante a mastigação, o aquecimento adequado pode amolecer a borracha, reduzir a força entre as cadeias moleculares e auxiliar no efeito de cisalhamento;
- Durante a mistura, o resfriamento pode evitar que a borracha vulcanize antecipadamente devido ao superaquecimento (como o resfriamento é necessário após a adição de enxofre) e, ao mesmo tempo, evitar que os agentes de composição se decomponham devido à alta temperatura.
III. Notas Suplementares
Além do moinho misturador de borracha aberto, existe também um moinho misturador de borracha fechado (como misturador interno), cujo princípio é semelhante, mas a estrutura é mais complexa: a borracha é extrudada e cisalhada pelo rotor (uma parte rotativa semelhante a um rolo) e a parede da câmara na câmara de mistura fechada, que tem maior eficiência e menos poluição por poeira, mas o núcleo ainda depende do efeito de cisalhamento e mistura da força mecânica.
Em suma, o moinho misturador de borracha gera forças de cisalhamento, extrusão e alongamento através do movimento relativo dos rolos (ou rotores), combinado com controle de temperatura e tecnologia operacional, para realizar a mastigação ou mistura de borracha, estabelecendo uma base para a formação de produtos de borracha subsequentes (como pneus, anéis de vedação).
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