密煉機(jī)中膠料溫度的測定

周元華　編譯

密煉機(jī)中膠料溫度的測定

周元華編譯

精確地測定密煉機(jī)中膠料的溫度乃是一個(gè)十分復(fù)雜的問題。目前，最常用的手段是利用溫度傳感器（熱電偶）。文中分析了溫度差這一概念，分別從滑移相、中間相和非滑移相三個(gè)方面論述了測定膠料溫度過程中的種種現(xiàn)象。

密煉機(jī)；轉(zhuǎn)子；測定；溫度傳感器

0　前　言

在用密煉機(jī)精煉混煉膠的工藝當(dāng)中，人們眼睛看不到的密煉機(jī)內(nèi)混煉膠溫度的控制，是最重要的工藝管理要素之一。為了測定混煉膠的溫度，人們在密煉機(jī)里安裝了熱電偶等溫度傳感器。但是，溫度傳感器所指示的溫度值，多數(shù)要比排膠后的實(shí)測值低10 ℃ ，或者更低。一般認(rèn)為，溫度誤差大，其精確度就低。因此，盡管想要通過精確地控制溫度進(jìn)行混煉，實(shí)際上每每見到的仍是以時(shí)間為控制因素或者每次用插入式溫度計(jì)實(shí)測混煉后排出膠料的溫度這樣的情形。

這些溫度傳感器之所以精度差，究其原因有以下幾點(diǎn)：

溫度計(jì)本身的精度低；

對(duì)混煉室內(nèi)移動(dòng)著的膠料進(jìn)行的是動(dòng)態(tài)溫度測定（溫度計(jì)的反應(yīng)靈敏度）；

密煉機(jī)機(jī)體熱容量的影響；

溫度計(jì)和膠料之間的摩擦熱。

溫度計(jì)本身的精度低，比如1級(jí)的K型或J型熱電偶在JIS C 1602標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定精度要求是1.5 ℃，盡管我們使用了滿足這一要求的熱電偶，但仍然會(huì)發(fā)生上述情況。文中探討了安裝于密煉機(jī)里的溫度傳感器的熱的接收與排出，考察了測量精度低的原因。

1　溫度傳感器熱的接收與排出以及感應(yīng)遲緩

如圖1所示，熱電偶由異種金屬的閉回電路構(gòu)成，它使異種金屬兩端的2個(gè)接點(diǎn)保持不同的溫度，順應(yīng)這種溫度差的電流開始流動(dòng)（賽貝克電動(dòng)勢效應(yīng)），熱電偶正是利用了這一效應(yīng)，通過測定熱電動(dòng)勢（溫差電動(dòng)勢）來確定溫度。

圖1　熱電偶的工作原理

熱電偶的導(dǎo)線束沒有強(qiáng)度，所以它被安裝在不銹鋼（SUS304等）制護(hù)套（管）里，由護(hù)套（管）和被測定物接觸。熱電偶有導(dǎo)線束與護(hù)套（管）直接接觸的接觸型和非接觸型二種。接觸型熱電偶的優(yōu)點(diǎn)是具有敏感性；非接觸型的長處是耐噪聲。即熱電偶測定的是與被測定物接觸的護(hù)套（管）的溫度。因此，護(hù)套（管）的熱容量和被測定物與護(hù)套（管）之間的熱傳導(dǎo)，會(huì)影響溫度傳感器的靈敏度。

圖2　溫度傳感器（熱電偶）的結(jié)構(gòu)

以下敘述溫度傳感器感應(yīng)遲緩的問題。

如圖3模型圖所示，把被測定物的溫度設(shè)定為Ta，溫度傳感器自身的溫度為T，熱量從被測定物流向溫度傳感器，該熱量與熱流動(dòng)時(shí)間相當(dāng)，用下式表示。

式中：Q—溫度傳感器得到的熱量（W）；

h—薄膜導(dǎo)熱系數(shù)（W/m2·K）；

A—溫度傳感器的表面積（m2）；

Ta—被測定物的溫度（K）；

T—溫度傳感器上的溫度（指示溫度）（K）。

圖3　溫度傳感器熱能的接收與排出

把溫度傳感器的熱容量設(shè)定為C（J/K）時(shí)，單位時(shí)間里的溫度變化率可用下式表示。

式中：C—溫度傳感器的熱容量（J/K）。

把短暫時(shí)間dt的溫度變化設(shè)定為dT，式（2）與下面的微分方程式相等。

在解此微分方程式時(shí)，溫度傳感器的溫度用時(shí)間t的指數(shù)函數(shù)表示。

式中：T0—溫度傳感器的初始溫度（K）。

圖4用曲線圖表達(dá)了（4）式中的內(nèi)容。實(shí)際的溫度傳感器的感應(yīng)曲線（圖5）和該敏感性非常吻合。使溫度傳感器的溫度（指示溫度）T0和Ta的溫度差達(dá)到50%所需的時(shí)間θ，叫做感應(yīng)時(shí)間或者時(shí)間常數(shù)。以往，把溫度差達(dá)到63.2%的時(shí)間作為感應(yīng)時(shí)間，但是在標(biāo)準(zhǔn)JIS C 1604：2013（測溫電阻）中把它規(guī)定為達(dá)到50%時(shí)的時(shí)間。為了表達(dá)更清楚，把溫度差達(dá)到50%的感應(yīng)時(shí)間設(shè)定為t50，達(dá)到63.2%的感應(yīng)時(shí)間設(shè)定為t63，達(dá)到90%設(shè)定為t90。在標(biāo)準(zhǔn)JIS C 1602：1995（熱電偶）里沒有規(guī)定感應(yīng)時(shí)間。

圖4　溫度傳感器的感應(yīng)曲線（感應(yīng)時(shí)間t50=10 s）

圖5　溫度傳感器的實(shí)際感應(yīng)曲線

把T= （T0+Ta）/2； t=θ代入式（4），求出hA/C以及θ的解，則

感應(yīng)時(shí)間θ和溫度傳感器的熱容量C成正比，薄膜導(dǎo)熱系數(shù)h和溫度傳感器的表面積A成反比。這些都是造成溫度傳感器感應(yīng)遲緩的重要因數(shù)。

關(guān)于安裝在密煉機(jī)中的溫度傳感器護(hù)套（管）頂端的形狀，不僅是密煉機(jī)的制造商，連設(shè)備用戶都在想方設(shè)法提高它的剛度和耐久性，加之，還要提高其精度，人們試圖改善上述3要素中的任何一個(gè)。

2　溫度傳感器感應(yīng)遲緩對(duì)溫度測定的影響

現(xiàn)在討論溫度傳感器感應(yīng)遲緩，對(duì)橡膠混煉過程中溫度測定的影響問題。在橡膠混煉中，膠料的溫度會(huì)不斷地發(fā)生變化。假定，這個(gè)變化是時(shí)間t的一次函數(shù)。

式中：a—被測定物的溫度升高率（K/s）

b—被測定物的初始溫度 （K）。

把（6）式代入（3）式，得到微分方程式（7）。

解該方程式，得式（8）。把式（5）代入（8）式得式（9）

被測定物的初始溫度b=20℃，溫度升高率a=1 ℃/ s，溫度傳感器的初始溫度T0=20 ℃，感應(yīng)時(shí)間（t50）θ=10 s，它們的曲線圖如圖6所示。

被測定物以20 ℃作為起始，溫度直線上升。溫度傳感器的溫度起始有一段遲滯，然后保持一定的溫度差，繼續(xù)上升。當(dāng)被測定物的溫度升高率為1 ℃/ s時(shí)，被測定物和溫度傳感器之間的溫度差為14 ℃。這個(gè)溫度差一般被認(rèn)為是溫度傳感器的“誤差”。再者，作為橡膠密煉機(jī)用的熱電偶，其感應(yīng)時(shí)間（t50）為10 s，這已是相當(dāng)高的了。

被測定物的溫度急劇上升（例如，溫度升高率α=2 ℃/ s），結(jié)果如圖7所示。

在這種情況下，被測定物和溫度傳感器的溫度差達(dá)28 ℃。

圖6　膠料溫度升高時(shí)感應(yīng)遲滯的影響

圖7　膠料溫度急劇升高時(shí)感應(yīng)遲滯的影響

用密煉機(jī)進(jìn)行混練的膠料（混煉膠）的實(shí)際溫度升高率，在溫度緩慢上升時(shí)為0.4 ℃/s，急劇上升時(shí)為2 ℃/s。這一點(diǎn)要充分考慮到。特別是使用大容量密煉機(jī)混煉輪胎用膠料時(shí)，投入炭黑后混煉溫度會(huì)急劇上升，這是因?yàn)檫@種膠料的生產(chǎn)周期很短。另一方面，溫度傳感器要求具有很高的剛度。護(hù)套（管）的熱容量也增大，溫度傳感器的感應(yīng)時(shí)間延長。在短時(shí)間的混煉過程中，要測定膠料的溫度并不容易。

相反，為了縮小可滿足這一誤差的時(shí)間跨度，那么，密煉機(jī)用溫度傳感器的感應(yīng)時(shí)間以多少為好呢？假定，測定容許誤差為5 ℃，被測定物（混煉膠）的溫度升高率為1 ℃/s的話，感應(yīng)時(shí)間（t50）倒算為3.4 s（見圖8）。

密煉機(jī)用溫度傳感器要求護(hù)套（管）要具有較高的剛度，且感應(yīng)時(shí)間（t50）=3.4 s，這已是相當(dāng)苛刻的要求了。

針對(duì)這一要求，設(shè)計(jì)人員考慮要隔絕從密煉機(jī)機(jī)體上傳遞過來的熱量。安裝圖9所示的具有雙重保護(hù)的護(hù)套（管），并在它們之間設(shè)置隔熱效果良好的空氣層，這樣使感應(yīng)時(shí)間（t50）達(dá)到4 s。

圖8　追隨高感應(yīng)溫度傳感器測得的溫度變化

圖9　高感應(yīng)溫度傳感器安裝實(shí)例

3　溫度計(jì)和膠料之間產(chǎn)生的摩擦的影響

以上述討論的內(nèi)容為基礎(chǔ)，在溫度升高率為1 ℃/s的條件下，測定溫度不斷升高的膠料。例如，使用感應(yīng)時(shí)間（t50）=20 s的溫度傳感器，實(shí)際的膠料溫度和溫度傳感器所顯示的溫度值，幾乎相差30 ℃，但是，無論如何，不會(huì)產(chǎn)生如此大的誤差。

如前所述，在測定溫度不斷升高的膠料時(shí)，溫度傳感器感應(yīng)遲緩會(huì)降低溫度指示值。那么，反之，難道就不存在可提高溫度指示值的其他因素嗎？

未硫化橡膠是黏彈性流體，它在密煉機(jī)轉(zhuǎn)子之間，或者轉(zhuǎn)子和混煉室壁之間受到剪切，膠料在被塑化的同時(shí)，因剪切而生熱的溫度升高。這就是通過熱傳導(dǎo)，由溫度傳感器測出膠料溫度的原理。

另一方面，在密煉機(jī)里翻滾著的未硫化橡膠，在混煉室內(nèi)壁和安裝在內(nèi)壁上的溫度傳感器的護(hù)套（管）表面之間產(chǎn)生了滑移，這樣便產(chǎn)生了摩擦力及摩擦熱。這種摩擦熱直接將熱量傳遞給溫度傳感器，所以，能不考慮會(huì)提高溫度指示值的這種可能性嗎？

現(xiàn)舉一實(shí)例。在測定混煉后的未硫化橡膠的溫度時(shí)，把溫度傳感器的探頭插進(jìn)未硫化橡膠的瞬間，溫度顯示高值。待探頭插入未硫化橡膠后保持不動(dòng)，溫度指示值下降，橡膠溫度穩(wěn)定下來。這就是探頭和未硫化橡膠之間產(chǎn)生的摩擦熱，直接加熱了探頭的緣故吧。

橡膠混煉中要充分考慮到溫度傳感器探頭，和未硫化橡膠之間的摩擦熱作用這一因素。以下討論這一問題。

圖10是把轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)展開成直線運(yùn)動(dòng)的模型。

圖10　轉(zhuǎn)子和混煉室壁之間的剪切和滑移模型

式中：V—轉(zhuǎn)子相對(duì)于混煉室壁的旋轉(zhuǎn)速度（m/s）；

V2—混煉室壁和未硫化橡膠之間的滑移速度（m/s）；

γ1—未硫化橡膠的平均剪切速率（s-1）；

d—剪切距離（轉(zhuǎn)子和混煉室壁的間距）（m）；

V1—平均剪切速率γ1和剪切距離d的乘積（m/s）。

式（10）不僅考慮到未硫化橡膠和混煉室壁之間的滑移因素，還考慮了未硫化橡膠和轉(zhuǎn)子之間的滑移因素。但是，未硫化橡膠和轉(zhuǎn)子之間不僅產(chǎn)生了摩擦力，而且在旋轉(zhuǎn)方向上還受到從轉(zhuǎn)子壓力面上來的力的作用。所以，把發(fā)生在未硫化橡膠和混煉室壁之間的滑移模型化了。

其中，V2=0，也就是說未硫化橡膠和混煉室壁之間無滑移現(xiàn)象存在，并把它作為一個(gè)條件。

圖11　無滑移條件下的剪切模型

于是，平均剪切速率γ2=V/d。用剪切距離d除以轉(zhuǎn)子頂端的圓周速度V，把所得的商作為剪切速率，乃以無滑移作為前提條件。

根據(jù)流體黏度的定義，黏度η和剪切速率γ、剪切應(yīng)力σ之間存在以下關(guān)系。

式中：σ—剪切應(yīng)力（Pa）；

γ—剪切速率（s-1）；

η—黏度（Pa·s）。

在圖10和圖11的剪切模型圖上，剪切應(yīng)力可以由剪切力F和剪切距離d的剪切面的橫截面積A1按以下公式求得。

轉(zhuǎn)子和混煉室壁之間產(chǎn)生的剪切力F，無非就是從混煉室壁上受到的摩擦力的反作用力。

摩擦力由未硫化橡膠的壓力和未硫化橡膠與混煉室壁之間的摩擦系數(shù)求得（見圖12）。

F——摩擦力（N）

τ—單位面積上的摩擦力（Pa）

p—未硫化橡膠的平均壓力（Pa）

A2—和混煉室壁接觸的面積（m2）

μ—?jiǎng)幽Σ料禂?shù)

它們之間成以下關(guān)系式：

因?yàn)榧羟辛湍Σ亮的大小相等，所以，根據(jù)式（12'）和式（13）得

根據(jù)式（11），得

將式（16）變化一下，得到下式（17）：

在式（17）里，A2/A1是混煉室摩擦面的面積和剪切面橫截面積之比。混煉室的充填率是固定不變的，所以在轉(zhuǎn)子圓周轉(zhuǎn)速V也固定的條件下，該比例不會(huì)發(fā)生大的變化。

圖12　未硫化橡膠承受的摩擦力

根據(jù)這一前提，從式（17）可以知曉，未硫化橡膠的剪切速率γ跟混煉室表面的摩擦系數(shù)μ和壓力p成正比，跟黏度η成反比。剪切速率γ表征了剪切變形的難易程度。根據(jù)式（17）還得知，未硫化橡膠的黏度越低，摩擦力越大，剪切變形就越容易。因此，可把剪切速率γ看作是μ，p，η的函數(shù)。

根據(jù)以上結(jié)果，轉(zhuǎn)子的圓周速度V和剪切距離間隙d，以及未硫化橡膠的剪切速率γ之間的關(guān)系式如下：

要滿足式（18）的條件，未硫化橡膠和混煉室壁之間應(yīng)呈可產(chǎn)生滑移的動(dòng)摩擦狀態(tài)。

為滿足式（19）的條件，未硫化橡膠和混煉室壁之間不應(yīng)產(chǎn)生滑移現(xiàn)象。

眾所周知，未硫化橡膠是非牛頓流體，它的黏度依賴于溫度和剪切速率。在轉(zhuǎn)子速率一定的條件下，隨著混煉的進(jìn)行，膠料溫度升高，黏度因依賴于溫度而下降?？梢灶A(yù)見，多數(shù)未硫化橡膠的摩擦系數(shù)對(duì)溫度的依賴性是很高的。根據(jù)這一事實(shí)和式（17）～（19），對(duì)未硫化橡膠施加一定的壓力，膠料按以下步驟進(jìn)行混煉。

混煉初期

未硫化橡膠溫度低，黏度η高，在這一條件下剪切速率γ低，未硫化橡膠和混煉室壁之間產(chǎn)生了滑移，即處于這么一種動(dòng)摩擦狀態(tài)。

混煉中期

隨著混煉的繼續(xù)進(jìn)行，未硫化橡膠的黏度η降低，或者摩擦系數(shù)μ增大，剪切速率γ提高，未硫化橡膠和混煉室壁之間的滑移速度V2緩慢降低。

混煉后期

未硫化橡膠的黏度η進(jìn)一步降低。摩擦系數(shù)μ增大，剪切速率γ繼續(xù)提高，未硫化橡膠和混煉室壁之間的滑移速度V2最后降為0，呈現(xiàn)無滑移狀態(tài)。

即使在實(shí)際的橡膠混煉過程中，常能觀察到混煉初期，因吞（攝）入高黏度膠料產(chǎn)生了摩擦，從而發(fā)出噪聲。反之，投入大量粉末材料時(shí)有滑移現(xiàn)象產(chǎn)生，膠料與轉(zhuǎn)子以及與混煉室壁之間的摩擦受到了抑制。另一方面，混煉進(jìn)行到最后，膠料獲得了塑性，這是橡膠混煉的最終目的黏彈性流體的行為受到了控制?？梢赃@樣認(rèn)為，混煉是從混煉初期的摩擦行為向混煉終了時(shí)的流變行為變遷。文中把混煉初期滑移速度高的階段，稱為滑移相混煉，終結(jié)階段稱為無滑移相，其中間階段稱為中間相。

下文再深入討論中間相。在圖12中，未硫化橡膠被擠壓在混煉室壁上的壓力p同樣使之模型化。實(shí)際上，隨著行進(jìn)方向（x軸向）的變化，壓力也發(fā)生了變化。因此，把壓力作為變數(shù)x的函數(shù)，如此模型化而已（見圖13）。

根據(jù)圖13中的模型，作為中間相壓力p（x）高的點(diǎn)，表征無滑移條件成立，壓力低的點(diǎn)則表征了動(dòng)摩擦狀態(tài)。如此，不同的狀態(tài)混合在了一起。在這3個(gè)相中，轉(zhuǎn)子承擔(dān)著相同的功能，它要消耗能源，生熱的部位各不相同。

在具有黏性流體特征的流動(dòng)模型——無滑移相里，伴隨著未硫化橡膠內(nèi)部產(chǎn)生了剪切而生熱，此時(shí)，剪切生熱成了支配因素。由于未硫化橡膠內(nèi)部生熱，加之，剪切生熱提高了膠料的溫度，再經(jīng)過橡膠的熱傳遞，溫度傳感器也被加熱了。

圖13　壓力沿X軸向的不同分布

另一方面，在滑移相里摩擦熱成了支配因素。摩擦熱產(chǎn)生于未硫化橡膠的表面，和溫度傳感器及混煉室壁金屬表面之間，所以，一部分熱被導(dǎo)入未硫化橡膠，而另一部分熱則直接傳給了溫度傳感器。

此時(shí)，單位時(shí)間里單位面積上產(chǎn)生的熱量可以由下式求得。

式中：Q—單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的熱量（J/m2·s）

τ —單位面積上的摩擦力（Pa，N/m2）

V2—混煉室壁和未硫化橡膠之間的滑移速度（m/s）

當(dāng)剪切速率為0時(shí)，V2即為轉(zhuǎn)子的圓周速度V。但是，這種熱是按怎樣的比例傳遞給未硫化橡膠和溫度傳感器的呢？這難以推測。在中間相，剪切生熱和摩擦生熱兩者同時(shí)作用?；鞜捠冶诤臀戳蚧鹉z之間的滑移速度V2大，摩擦生熱成支配因素。若V2變小了，隨著剪切速率的提高，由剪切生熱支配的比例增大。

為了推斷未硫化橡膠和混煉室壁之間的摩擦熱和摩擦力，如式（14）所示，要掌握橡膠的壓力和摩擦系數(shù)，但是有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)未獲，顯得相當(dāng)混亂。所以，只能從實(shí)驗(yàn)裝置上試求摩擦熱。

設(shè)定電機(jī)的輸出功率為Pw（W，J/S）。假設(shè)滑移相中V2=V，這是一種充分滑移的狀態(tài)，那么，此時(shí)電機(jī)的輸出功率都變成了摩擦熱。再者，把混煉室內(nèi)壁的面積設(shè)定為S，那么，單位時(shí)間單位面積上的摩擦熱q可用下式表示：

再將q乘以檢測端的表面積A，就可求得檢測端表面上單位時(shí)間里產(chǎn)生的摩擦熱。不過，其中一部分熱傳給了橡膠，另一部分熱則提高了檢測端的溫度。但它們之間的比例如何，尚不清楚。假定，1/2的熱傳給了檢測端，于是單位時(shí)間里Q1的熱量傳給了檢測端。

把由實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)獲得的各值（即Pw=55 Kw，S=0.938 m2，A=1.57×10-4m2）代入（22）式后，把這三個(gè)值平均一下，單位時(shí)間里的Q1=4.6 J/S熱量賦予了檢測端。把該熱量加入由膠料傳遞過來的熱傳導(dǎo)，這就提供了摩擦熱，溫度傳感器自身的溫度快速提升。

另外，檢測端的比熱和質(zhì)量是已知的，所以，可求得熱容量C。將式（5）改變?yōu)槭剑?''），感應(yīng)時(shí)間（t50）通過實(shí)驗(yàn)已得知，這樣便可求得hA：

把熱容量C=5.5 J/K，感應(yīng)時(shí)間（t50）=4 S代入式（5''），求得hA=0.95 W/K。

為了通過熱傳導(dǎo)，提供與先前求得的摩擦熱Q1等量的熱量，有必要從式（1）求得膠料和溫度傳感器自身的溫度差。改變式（1），得式（1'）。

把單位時(shí)間里的摩擦熱Q1，代入以上求得的hA和Q后得知，它和溫度差為4.8 K時(shí)的熱傳遞的熱量是相等的。但是，摩擦熱Q1是全混煉室內(nèi)壁的平均值，而實(shí)際是發(fā)生在靠近轉(zhuǎn)子近旁的局部位置上，隨著膠料通過轉(zhuǎn)子，瞬間便加熱了溫度傳感器。這一現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)里已得到確認(rèn)，見圖14。

在圖14的圓形區(qū)域內(nèi)觀察到了瞬間的溫度上升和下降，它是一條鋸齒狀曲線，顯示出溫度傳感器的高感應(yīng)性能。如果認(rèn)為這種溫度上升是由于橡膠的熱傳遞，那末就難以說明溫度指示值如此快速下降的現(xiàn)象。但是，可以這樣理解，當(dāng)摩擦力產(chǎn)生后，溫度瞬時(shí)上升，由于熱傳遞的緣故，該熱量反過來從溫度傳感器上被奪走。

圖14　由高感應(yīng)溫度傳感器測得的摩擦生熱

圖15所示為另一實(shí)驗(yàn)例。低黏度橡膠以低壓（0.25 MPa）進(jìn)行連續(xù)混煉，待溫度穩(wěn)定后，將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速快速地從5 r/min→提升15 r/min，溫度指示值有所變化。

圖15　提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時(shí)溫度指示值的變化

轉(zhuǎn)速提升后的電力消耗值幾乎相同。所以，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高，剪切生熱也增加的話，那么，這種熱量首先使橡膠的溫度升高，接著通過熱傳遞被遷移到溫度傳感器上，溫度指示值稍微遲滯一會(huì)兒也開始上升。但是在圖15上用圓圈所顯示的區(qū)域里，在提升轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的同時(shí)，溫度指示值也迅速上升。這就說明，還存在著除剪切生熱以外的其他生熱因素。但是在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里，使用的是低黏度橡膠，所以可認(rèn)為不是滑移相，而是非常接近非滑移相的中間相。由于滑移速度慢，溫度上升也只能到此為止。關(guān)于這一點(diǎn)，今后將繼續(xù)試捕捉產(chǎn)生滑移相的現(xiàn)象。

溫度傳感器接收的熱量與排出，不僅僅是來自于被測定物（未硫化橡膠）的熱傳遞，而是還存在著摩擦熱的影響。這種摩擦熱的影響，作為比膠料實(shí)際溫度還要高的溫度指示值的向上偏離在起作用。為了消除由熱傳遞感應(yīng)遲滯所造成的溫度指示值向下的偏離，最后，一般可理解為“密煉機(jī)溫度傳感器的誤差在-10 ℃左右”。

4　結(jié)　語

文中以在密煉機(jī)中廣泛使用的溫度傳感器（熱電偶）為題，著眼于從溫度傳感器的熱的接收與排出，到它的感應(yīng)時(shí)間，在溫度急劇變化的橡膠混煉過程中，為了能精確地測定膠料溫度，引入了感應(yīng)時(shí)間這一概念，和能滿足它的溫度傳感器的使用方法。

另外，混煉高黏度的黏彈性體，在使之塑化的橡膠混煉工藝中，從受摩擦支配的摩擦學(xué)領(lǐng)域，向具有黏流體行為的流變學(xué)領(lǐng)域變遷。伴隨著這種變遷，前半段是摩擦熱，后半段是剪切生熱和生熱機(jī)理發(fā)生變化，這就給溫度傳感器帶來了影響。

關(guān)于橡膠混煉工藝，其主流接近于流變學(xué)。即使在流動(dòng)過程中剪切力的源頭是摩擦力，難以混煉的膠料有許多種。從動(dòng)摩擦領(lǐng)域到流動(dòng)領(lǐng)域，混煉不那么順利，怎樣使膠料盡快地通過動(dòng)摩擦領(lǐng)域，在流動(dòng)領(lǐng)域里相是否發(fā)發(fā)生了變化？這些對(duì)提高生產(chǎn)效率是至關(guān)重要的。文中以測定混煉膠的溫度為切入點(diǎn)，通過使用感應(yīng)性良好的溫度計(jì)，以新的觀點(diǎn)來探討膠料在混煉中的行為。今后不光從熱的角度，而且在力學(xué)方面也要加倍研討橡膠在動(dòng)摩擦領(lǐng)域的行為，有效利用感應(yīng)性能優(yōu)異的溫度計(jì)，提出更優(yōu)化的橡膠混煉工藝。

［1］矢田龍生. 密閉型ゴム混練機(jī)における溫度の計(jì)測について［J］. 日本ゴム協(xié)會(huì)誌， 2015（4）：22-29.

［責(zé)任編輯：張啟躍］

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2016-05-12