开炼机工作时，两个辊筒相向回转，且速度不等。堆放在辊筒上的物料由于与辊筒表面的摩擦和黏附作用以及物料之间的粘接力而被拉进辊隙之内，在辊隙内物料受到强烈的挤压与剪切，这种剪切使物料产生大的形变，从而增加了各组分之间的界面，产生了分布混合。该剪切也使物料受到大的应力，当应力大于物料（固相）的结合应力时，物料就会分散开。通过辊隙时，料层变薄且包在温度较高的辊筒上，加上承受剪切时产生的热量，物料即渐趋熔融或软化。此过程反复进行，直至达到预期的熔融塑化和混合状态，塑炼即告完成，随即可出片造粒或为其它设备供料。影响开炼机熔融塑化和混合质量的因素有辊筒温度、辊距大小、辊筒速度、物料在辊隙上方的堆放量以及使物料沿滚筒轴线方向的分布和换位等。
在塑炼时促使橡胶的分子链由长变短，弹性由大变小；在混炼时促使胶料各组分表面不断更新，均匀混合。在间歇操作的开炼机上，加料后胶料反复通过辊距数次，最后切割下片。
此外，开炼机还应用于塑料的加工和油漆颜料工业生产中。
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