CN102909796B - 天然橡胶初加工装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种天然橡胶原料的干燥方法，包括：(a)提供一凝胶，所述胶料包含水和挥发组分；(b)通过一螺杆挤压步骤以对胶料脱水从而去除游离水；(c)得到一第一预处理胶料；(d)通过一熟化步骤以熟化所述第一预处理胶料，从而除去水和挥发组分；和(e)得到一熟化胶料的最终产品。所述螺杆挤压步骤利用胶料沿延长通道结构的温度和压力的上升。所述熟化步骤利用所述胶料的温度和压力的进一步上升，以及螺杆件的挤压效果，在喷嘴处的挤出效果有及在特定位点的补充加热，在喷嘴口进行熟化，其节约能源，省时高效。

Description

天然橡胶初加工装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种天然橡胶的初加工方法及其装置，特别涉及一种天然橡胶的熟化(干燥)方法，其通过自动化装置以大批量生产高质量天然橡胶产品，并减少能量消耗，缩短生产周期。
背景技术
橡胶是现代工业的重要材料之一，并导致了合成橡胶的飞速发展。然而，天然橡胶的有些特性是合成橡胶所不能代替的，天然橡胶的初加工技术发展却不能完全适应当前的发展要求。值得一提的是，合成橡胶的物理特性根本不能与天然橡胶相并论。
天然橡胶主要产于东南亚和中国的南方地区。发达国家对天然橡胶的应用经及合成橡胶上有研究，但对天然橡胶的初加工技术和设备少有涉猎。相应地，整个天然橡胶原料初加工的技术和设备是相对落后的。值得一提的是，天然橡胶原料是一种非晶形聚合物，其具有广泛的潜在应用价值，而这些可能是合成橡胶所无法比拟的。因此，我们迫切需要改善天然橡胶的初加工技术。
传统天然橡胶的初加工工艺具有一些缺点。首先，其不能有效地和满意地生产出高质量的天然橡胶原料。其次，其不能使橡胶均匀地和彻底地得到干燥和熟化。第三，其不能给橡胶提供充分的高层次的干燥。第四，其不适合自动化生产。第五，生产周期相对较长。第六，对环境影响较大，在烘炉内烘胶时会产生大量的废气排出。
发明内容
本发明的一个优点在于，提供一种天然橡胶原料初加工工艺的熟化方法，以生产高质量的天然橡胶初加工产品，其形态，形状和添加剂灵活可变。
本发明的另一个优点在于，提供一种天然橡胶原料初加工工艺的熟化方法，以生产质地均一和干燥程度均匀的天然橡胶初加工产品，其形态，形状和添加剂灵活可变。
本发明的另一个优点在于，提供一种天然橡胶原料初加工工艺的装置，以生产质地均一和干燥程度均匀的天然橡胶初加工产品，其形态，形状和添加剂灵活可变。
本发明的另一个优点在于，提供一种天然橡胶原料初加工工艺的装置，其采用一个干燥工艺，该工艺能够利用橡胶在装置内自身的温度和压力的上升，并且能在装置的特定位点上提供混合和加热效果，以及通过挤压和在喷嘴上补充热量完成橡胶的熟化要求，从而在减少能量消耗的同时提高成品的质量标准。
本发明的另一个优点在于，提供一种天然橡胶原料初加工工艺的装置，其提供一自动化干燥工艺以便于大规模生产，并节约能源和时间又保证质量。
为达到以上优点，本发明提供一种天然橡胶原料初加工的熟化方法，其包括如下步骤：
(a)提供一凝胶，所述胶料包含水和挥发组分；(b)通过一螺杆挤压步骤以对胶料脱水从而去除游离水；(c)得到一第一预处理胶料；(d)通过一熟化步骤以熟化所述第一预处理胶料，从而除去水和挥发组分；和(e)得到一熟化胶料的最终产品。优选地，所述方法还包括一步骤(f)冷却熟化胶料的所述最终产品。
在所述步骤(b)中，所述螺杆挤压步骤包括：(b.1)剪切，挤压和混合所述凝胶，并在一延长的腔体结构中从所述延长的腔体结构中一第一端向一第二端传送，从而使所述凝胶的温度和压力得以提高，并在从所述第一端向所述第二端传送时在所述第一端和所述第二端形成一个压力梯度，从而通过所述压力梯度将游离水去除。
在所述步骤(d)中，所述熟化步骤包括：(d.1)剪切，挤压和混合所述第一预处理胶料，并在一熟化机的一延长腔体结构中，从所述延长的腔体结构中一第一端向一第二端传送，从而使所述第一胶料的的压力上升达到熟化要求的压力，并且按照需要提供加热以使所述第一胶料的温度达到熟化要求的温度；和(d.2)在所述熟化机的所述延长腔体结构的所述第二端上提供加热，达到熟化要求的温度同时将所述第一预处理胶料挤出所述熟化机的所述延长腔体结构的所述第二端，从而当所述压力要求和所述温度要求都达到时，所述第一胶料经由所述熟化步骤，以将所述第一胶料的水分和挥发组分去除，并且所述熟化胶质地均一。优选地，在所述步骤(d.2)后，该方法还包括一步骤(d.3)：将所述熟化胶剪切成碎粒，以增加比表面积从而利于冷却，其中所述熟化胶的所述最终产品呈颗粒状形态。
优选地，在所述步骤(d)前，该方法还包括一步骤(d’)：向所述第一预处理胶料中加入一预设的添加剂。相应地，根据橡胶原料最终产品的特别要求，可以将一种或多种添加剂充分混匀并加入到所述橡胶原料中。换句话说，添加剂在所述熟化胶最终产品中混合均匀。
本发明还提供一种天然橡胶原料初加工的装置，其包括：
一脱水机以提供一两步脱水工序，所述脱水机由一电机供电，所述电机连接一减速器，所述脱水机包括：一震动筛，所述震动筛具有一第一端和一第二端以排列成执行所述两步脱水工序中的一第一步，其中凝胶颗粒到达所述震动筛的所述第一端后从所述震动筛的所述第一端传送至所述第二端，并通过所述震动筛使所述凝胶颗粒完成所述两步脱水工序中的所述第一步；和一挤压机，所述挤压机连接于所述震动筛以执行一螺杆挤压工序，其中所述挤压机具有一延长主体，并在所述延长主体内的第一端和第二端之间形成一挤压通道，所述挤压机包括一螺杆件和一喷嘴，所述螺杆件位于所述挤压通道内，所述喷嘴位于所述第二端并可操作地联接于所述螺杆件，其中所述震动筛过来的所述凝胶颗粒被导引着沿着所述螺杆件从所述第一端向所述第二端推进并受挤压，从而在所述第一端和所述第二端之间建立一压力梯度，从而形成朝向所述第一端的一低压区，以在所述凝胶颗粒在从所述第一端向所述第二端传送时，导引所述凝胶颗粒中的游离水从所述第二端流向所述第一端，其中所述凝胶颗粒从所述喷嘴挤出所述挤压通道，从而所述凝胶颗粒中的游离水被进一步去除，以得到一第一脱水胶料；和
一熟化机，所述熟化机由一电机供电，所述电机连接一减速器，所述熟化机连接于所述脱水机，所述熟化机包括：一熟化单元，所述熟化单元具有一第一端和一第二端以形成熟化通道，并且所述熟化单元包括一螺杆单元，所述螺杆单元延伸于所述第一端和所述第二端之间并位于所述熟化通道内，所述熟化通道上面具有一组剪切螺纹；一喷嘴，所述喷嘴位于所述熟化单元的所述第二端；和一加热单元，所述加热单元位于所述熟化单元的所述第二端并靠近所述熟化单元的所述喷嘴，从而所述第一脱水胶料开始一熟化工序，从而当达到温度和压力要求时，在喷嘴处得到一第二级处理胶料的最终产品。
当所述第一脱水胶料进入所述熟化机时，所述第一脱水胶料受螺杆单元的挤压和剪切，并沿着所述螺杆单元从所述第一端向所述第二端推进，导致所述第一脱水胶料中的挥发组分得以气化。同时，通过所述螺杆单元挤压和剪切所述第一脱水胶料，在所述熟化机的所述第二端达到熟化的压力要求，并且通过所述螺杆单元挤压和剪切所述第一脱水胶料，在所述熟化机的所述第二端达到熟化的温度要求，并且进一步在所述熟化单元的所述喷嘴处挤出，并由设在靠近所述熟化单元的所述喷嘴的所述加热单元加热。相应地，当所述第一脱水胶料位于所述熟化通道外并位于所述喷嘴周围时，压力丧失，从而所述第一脱水胶料中的游离水和挥发组分得以去除。
优选地，所述装置还包括一剪切单元，所述剪切单元位于所述熟化通道外所述喷嘴处，以通过所述剪切单元剪切所述第二步处理胶料以形成凝胶颗粒的最终产品，从而在所述熟化通道外所述喷嘴处，比面积提高以加速所述熟化工序并且便于挥发组分和水的去除。
本发明还提供一种天然橡胶原料初加工的装置，其为一体熟化机，所述一体熟化机由一电机供电，所述电机通过一藉接件连接一减速器，包括：
一延长主体，所述延长主体具有一第一端和一第二端，并在所述第一端和所述第二端形成一通道；
一加料单元，所述加料单元们于所述熟化单元的一第一端，以向所述熟化机的所述延长的主休的所述通道内添加凝胶颗粒；
一螺杆单元，所述螺杆单元共轴地设于所述通道内，以在所述第一端附近通过螺杆挤压以去除凝胶颗粒中的游离水，从而形成一胶料并导引所述胶料沿着所述螺杆单元从所述第一端向所述第二端推进，这样在向所述第二端推进时，压力和温度上升，并且沿着所述通道建立一压力梯度，从而形成位于所述通道内朝向所述第一端的一低压区，并且达到在所述通道内供在所述第二端内进行熟化工序的压力要求；
一出水口，所述出水口朝向所述延长主体的所述第一端打开，在所述延长主体的所述第一端形成所述低压区，以将游离水导引出所述熟化机的所述通道；
一主体加热单元，所述主体加热单元位于所述熟化机的所述延长主体上，以加热所述胶料，以使所述胶料的温度达到稍低于所述熟化工序要求的温度；
一喷嘴，所述喷嘴位于所述熟化机的所述第二端，所述喷嘴可操作地连接于所述螺杆单元，以将所述胶料挤出所述通道；和
一喷嘴加热单元，所述喷嘴加热单元靠近所述喷嘴位于所述通道外，在所述胶料被挤出所述通道时用于加热胶料，从而达到熟化工序的温度要求开始熟化工序，从而胶料中的挥发组分和水得以去除，以形成胶料处理的最终产品。
优选地，所述熟化机还包括一剪切元件，所述剪切元件位于所述喷嘴周围所述通道外，从而当胶料在所述熟化机的所述喷嘴周围所述通道外进行所述熟化工序时，将所述胶料切粒。
优选地，所述延长主体在所述第一端具有一锥机筒，并且在所述第二端具有一直机筒，所述锥机筒具有一倾斜下表面，所述出水口设置于所述锥机筒所述下表面，从而所述胶料沿着所述螺杆单元从所述第一端向所述第二端推进时，所述游离水分沿着所述下表面，从所述出水口排出，并且所述胶料由所述锥机筒进入所述直机筒。
附图说明
图1为根据本发明一优选实施例的天然橡胶初加工方法的流程示意图。
图2为根据本发明上述优选实施例天然橡胶初加工装置的示意图。
图3A和图3B为根据本发明的上述优选实施例通过该装置进行天然橡胶初加工的流程示意图。
图4为根据本发明上述优选实施例的一变形实施例的天然橡胶初加工装置的示意图。
图5为根据本发明的上述优选实施例通过该装置进行天然橡胶初加工的流程示意图。
图6为根据本发明的上述优选实施例通过该装置进行天然橡胶初加工的两步脱水工序的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明的一优选实施例的天然橡胶的初加工方法，其包括如下步骤：
(I)在橡胶树的预定位置切割或敲击橡胶树，从而生成一股乳胶，收集所述乳胶即得所说的天然橡胶；
(II)将步骤(I)中所述天然橡胶凝聚，以形成凝胶；
(III)除去所述凝胶中的杂质；
(IV)将所述凝胶造粒以得到胶粒；和
(V)干燥所述胶粒以得到一处理过的天然橡胶。
经干燥处理后的胶粒再根据不同工业要求进行分类分级，然后待包装或进一步处理或使用。
值得一提的是，步骤(I)和步骤(II)是在自然环境下进行的，所以必须时行步骤(III)的处理在进入造粒和干燥工序。凝胶制作成颗粒以提高比表而积，从而使干燥周期缩短。
特别地，本发明的重点在于步骤(V)，即：干燥胶粒以得到一处理后的天然橡胶。传统干燥方法要在一传送带或熏房内通过自然风干，热风烘干或熏烟干燥。然而，在本发明的以下揭露中，这里的干燥其实是一种独有的熟化步骤，其有别于现有的干燥工艺。
在传统干燥工艺中，自然风，热风和熏烟作为干燥胶粒的媒介，于是造成干燥不彻底不均匀。干燥效果取决于胶料尺寸和形状，因此脱料干燥时需要较大的比表面积。对于低级别的天然橡胶，橡胶片胶干燥效果不甚理想不会成为一个大的问题，而胶粒的形态是惟一决定天然橡胶是否属于高级别的因素。本发明的干燥工艺，通过一种独有的熟化步骤，能够解决干燥不彻底不均匀的问题，同时提供高级别的各种尺寸形态的天然橡胶，以供进一步处理或应用。
值得一提的是，传统片胶的干燥工艺具有相对较低的比表面积，干燥周期至少4～50天。传统脱粒的干燥工艺，其具有较大的比表面积，干燥只需要2～8小时，但是干燥效果不理想。本发明的初加工方法不仅缩短了周期，还对各种尺寸和形态的橡胶提供有效的干燥效果。
也就是说，本发明提供一种通过熟化过程的熟化方法，以得到处理过的天然橡胶，该方法包括如下步骤：
(a)提供包含水的凝胶，优选地，凝胶为胶粒；
(b)将凝胶泵入一缓冲罐；
(c)通过震动使所述凝胶脱水；
(d)将所述步骤(c)得到的所述凝胶挤压脱水；
(e)将所述步骤(d)得到的所述凝胶剪切以形成一第一预处理胶粒；
(f)将所述步骤(e)得到的所述第一预处理胶粒进行熟化以形成一熟化胶；和
(g)将所述步骤(f)得到的所述熟化胶剪切以形成熟化胶粒。
值得一提的是，本发明熟化过程是一个全自动工艺，以大批量生产高质量的胶粒。另外，添加剂可以加入到所述第一预处理胶粒中再经所述熟化过程，从而添加剂可以加入并与所述熟化胶粒完全混合。
图2所示为根据本发明一优选实施例的天然橡胶初加工装置，所述装置执行一自动化工艺以对天然橡胶进行初加工，所述装置包括一脱水机200和一熟化机300。
所述脱水机200由一电机201供电，所述电机201连接一减速器203，所述脱水机200包括：一震动筛210和一挤压机220，以提供通过震动和挤压的一两步脱水方法。特别地，所述脱水机200包括一第一输入口204，一连接于所述输入端204和所述震动筛210之间的缓冲罐205，一设置在的所述震动筛210下方的接水箱206，和一加料斗207，所述加料斗207连接于所述震动筛210和所述挤压机220之间。相应地，凝胶颗粒通过所述第一输入口204进入所述脱水机200，然后被泵入到所述震动筛210，从而将所述凝胶颗粒中的水去除，所述去除的水由所述接水箱206收集。然后，所述凝胶颗粒被传送到所述加料斗207，所述加料斗207即所述挤压机220的入口，以进入所述挤压机220，在所述挤压机220中，所述凝胶颗粒被挤压产生形变，同时水分得以从所述凝胶颗粒中有效地去除。
所述挤压机220具有一延长主体221，所述延长主体221内部具有一挤压通道222，所述挤压机220包括：一螺杆件223，所述螺杆件223延伸于所述主体221的一第一端224和一第二端225之间，一通道出口228，所述通道出口228设置的所述主体221的所述第一端224附近，一喷嘴226，所述喷嘴226设置在所述主体221的所述第二端225处，和一排风装置227连通于外部。游离水通过所述挤压机从所述凝胶颗粒中去除。
特别地，所述凝胶颗粒沿着所述螺杆件223由所述第一端224向所述第二端222推进并受挤压，同时压力和温度相应地升高。因此，在所述第一端224和所述第二端225之间建立一个压力梯度，这样所述凝胶颗粒中的游离水从高压区流向低压区，即是从所述第二端225流向所述第一端224，然后被导引出在所述第一端224处的所述通道出口228。另外一方面，当所述胶料通过所述螺杆件223到达所述第二端时，压力和温度都达到相对较高值。相应地，当所述胶料到达所述第二端225并从所述喷嘴226被喷射出所述挤压通道222时，由于空间忽然加大，压力迅速降低，所述胶料中的水分和其他挥发组分被释放并从所述胶料中去除，从而得到一第一脱水胶。包含有水分和挥发组分的废气由所述排气装置227排出。
优选地，所述脱水机包括一补充干燥装置230，所述补充干燥装置230具有一剪切机230A，所述剪切机230A由一剪切电机231供电，所述补充干燥装置230还具有一剪切元件232以将所述第一脱水胶切粒，即为所谓第一级脱水胶料；所述补充干燥装置230还包括一流化床干燥器230B，所述流化床干燥器230B连接于所述剪切机230A的一输出口233，以在进入熟化机300前将所述第一级脱水胶料干燥。值得一提的是，通过所述剪切机230A将所述第一级脱水胶料切粒可以增大表面积，从而提高水分的蒸发率，这样使得第一级脱水胶料的水分得到更有效的去除。在进入熟化机300前，流体床干燥器230用来对所述第一级脱水胶料进一步进行补充干燥。特别地，流体床干燥器230包括：一流体床元件231以给所述第一级脱水胶料提供一震动床，一加热元件237，一风机238以产生热气吹向所述流动床元件235，和一排风管道236以供气体排出。换句话说，流化床干燥器230B提供热风，以提高温度，从而带走所述第一级脱水胶料的水分或挥发气体，所述水分或挥发气体由所述排风管道排出。
所述熟化机300排列成通过螺杆挤压脱水机制进一步去除所述第一级脱水胶料的游离水。特别地，所述熟化机300由一主电机301供电，所述电机连接一减速器303，所述熟化机300包括：一熟化单元320，所述熟化单元320具有一第一端321和一第二端322以形成熟化通道323，并且所述熟化单元320包括一螺杆单元324，所述螺杆单元324延伸于所述第一端321和所述第二端322之间并位于所述熟化通道323内，所述熟化通道323上面具有一组剪切螺纹325；一喷嘴326，所述喷嘴326位于所述熟化单元320的所述第二端322；和一加热单元327，所述加热单元327位于所述熟化单元320的所述第二端322并靠近所述熟化单元的所述喷嘴326以调整所述第一级脱水胶料的温度，和一输出口328，以作为所述熟化机300的出口。
特别地，当所述第一级脱水胶料沿着所述熟化单元320的熟化通道323推进时，所述第一级脱水胶料受挤压，压力和温度在这个过程中都升高。因此，所述第一级脱水胶料中的水分和挥发组分所化并且随同所述脱水胶料在所述熟化通道内推进，并且所述脱水胶料被剪切并通过所述剪切螺纹325混合均匀，从而所述第一级脱水胶料混合彻底并且均匀。当所述第一级脱水胶料到达所述熟化单元320的所述第二端322时，所述第一级脱水胶料的压力达到熟化要求的压力。另外，在所述第二端322的温度由所述加热单元327控制被可进一步加热。当在所述第二端322，所述第一脱水胶料经由所述熟化单元320的所述喷嘴326挤出，所述第一脱水胶料在被挤出时因为摩擦使得所述第一脱水胶料的温度进一步升高，达到熟化要求的温度。相应地，当所述温度和所述压力达到要求时，开始一熟化过程。在所述第一脱水胶料被挤出所述熟化单元320的所述喷嘴326时，所述第一脱水胶料因为压力骤减而使挥发组分得到去除，从而形成一第二级脱水胶料，所述第二级脱水胶料混合充分，不会熟化不均匀不彻底。
优选地，所述熟化机300还包括一剪切单元330，所述剪切单元330包括一切刀331，所述切片331位于靠近所述熟化单元320的所述喷嘴处326以剪切所述第二级脱水胶料，从而得到所述胶料的一最终产品，以提高比表面积从而便于冷却和进一步处理。另外，所述熟化机300包括一排气单元340以供气体排出。
由所述初加工装置制备得到的胶粒的所述最终产品具有高质量。值得一提的是，挥发组分被有效去除，所述最终产品被彻底地干燥和熟化。所述最终产品具有高质量并超过标准要求。也就是说，通过所述初加工，可以得到胶料的高质量最终产品，即处理过的天然橡胶。
如图2所示，所述最终产品通过所述熟化单元320的输出口328到达一传送单元400，其中至少一冷却风扇用来冷却所述最终产品。
特别地，步骤(f)包括如下子步骤：
(f.1’)接收从所述熟化机300过来的所述第一预处理胶料，向所述第一预处理胶料中加入一预设添加剂，以得到一包含添加剂的胶料；
(f.2’)螺杆挤压所述包含添加剂的胶料，以使所述包含添加剂的胶料被彻底地剪切并混合，同时所述包含添加剂的胶料的温度升高，并且压力升高以到达熟化要求的压力；
(f.3’)通过一加热单元进一步提高所述包含添加剂的胶料的温度；
(f.4’)通过所述熟化机300的一喷嘴进一步加热以达到熟化要求的温度；
(f.5’)当所述温度和所述压力达到熟化要求时，熟化过程开始，以得到一第二级处理的胶料。
值得一提的是，所述第二级脱水胶料经过彻底的熟化过程。熟化不均匀不彻底的问题得到解决。另外，如果在熟化步骤前加入添加剂，添加剂能够均匀地分散在所述最终产品中，从而有利于进一步处理。
如图4所示为根据本发明上述实施例的一变形实施方式的用于完成天然橡胶自动化工艺的天然橡胶初加工装置。所述初加工装置为一体初加工装置600，其包括一脱水部件和一熟化部件。
如图4所示，一体初加工装置600，其具有一相对紧凑的结构，所述一体初加工装置600布置成提供天然橡胶的一自动化初加工方法。具体地，所述一体初加工装置600由一电机601供电，所述电机601通过一藕接件602连接一减速器603，其中所述初加工装置600包括：一熟化单元620以提供一自动干燥和熟化过程；一料斗605，所述料斗通过一输入控制器606控制并排列成向所述熟化单元添加原料；和一喷嘴加热装置612，以给所述熟化单元620提供额外加热效果。
特别地，所述熟化单元620具有：一延长主体621，所述延长主体621具有一第一端623和一第二端624，并在所述第一端623和所述第二端624形成一通道626；一螺杆单元627共轴地设于所述通道626内，一出水口628，所述出水口628位于所述第一端623以排水；一主体加热单元622，所述主体加热单元622位于所述延长主体621上，和一喷嘴625，所述喷嘴625位于所述第二端。所述喷嘴加热装置612位于靠近所述喷嘴625处，从而通过所述喷嘴加热装置612以提高喷嘴处温度。所述熟化单元600通过位于所述第一端623的一连接单元604连接于电源，所述连接单元604连接所述螺杆挤压单元627。优选地，进一步提供一剪切单元613，以将从所述熟化单元620的所述喷嘴625出去的的胶料切粒。
相应地，当所述胶料在所述通道中在所述第一端623处沿着所述第一端623向所述第二端624推进时，所述胶料通过所述螺杆单元627的挤压以朝向所述第一端623进行脱水，从而形成一第一预处理胶料，其中所述胶料中提取出来的游离水因为沿着所述通道626建立的压力梯度而通过出水口628流出所述通道626。当所述第一级脱水胶料继续沿着所述通道向所述第二端322推进时，所述第一级脱水胶料被所述螺杆单元626挤压和混合以在所述通道626内向所述第二端推进，在这一过程中，压力和温度都上升。因此，所述第一预处理胶料中的挥发组分得到气化，并且与所述第一预处理胶料一起沿着所述通道626前进以执行所述熟化过程。另外，设置于主体621上的主体加热元件622进一步保持或提供一温度水平给所述通道626，从而当需要时，所述第一预处理胶料的温度可以加热升高。当所述第一预处理胶料通过所述喷嘴625挤出时，压力达到熟化要求的压力并开始所述熟化过程。也就是说，当所述第一脱水胶料被挤出所述喷嘴625时，温度和压力都达到要求，并开始所述熟化过程。从而得到混合完全彻底的胶料，熟化不均匀不完全的缺陷得以避免
值得一提的是，所述喷嘴加热元件612用来在所述喷嘴625处提供额外加热，以防在所述过程中温度要求未达到要求，从而保证所述第一胶料达到并从所述喷嘴625挤出时能达到熟化温度的要求。
所述延长主体621在所述第一端623具有一锥机筒6211，并且在所述第二端624具有一直机筒6212，所述锥机筒6211具有一倾斜下表面，所述出水口628设置于所述锥机筒6211所述下表面，从而所述胶料沿着所述螺杆单元627从所述第一端623向所述第二端624推进时，所述游离水分沿着所述下表面，从所述出水口628排出，所述胶料由所述锥机筒6211进入所述直机筒6212。
所述螺杆单元627位于所述第一端623所述锥机筒6211内的螺杆剪切螺钉的直径大于所述螺杆单元627位于所述第二端624所述直机筒6212内的剪切螺钉的直径，并且在所述直机筒6212内的剪切螺钉比所述锥机筒内的剪切螺钉排列得更加紧密。
当胶料由所述料斗605进入所述一体初加工装置600的所述延长主体621的所述锥机筒6211时，所述螺杆单元627位于所述锥机筒6211内的部分将所述胶料进行挤压脱水，然后胶料继续进入所述直机筒6212，在所述螺杆单元的挤压下，达到熟化的温度和压力要求，当胶料到达所述喷嘴625处时，因为压力骤减，脱料中的水分和挥发组分得以充分去除。
也就是说，本发明的所述一体初加工装置600包括一脱水部件即所述锥机筒6211和一熟化部件即所述直机筒6212，所述锥机筒6211和所述直机筒6212共用一个所述螺杆单元627，在所述锥机筒6211中完成所述第一步脱水步骤，在所述直机筒6212中完成最终熟化步骤。在所述一体初加工装置600中完成整个脱水和熟化步骤。相对于上述实施例中包括脱水机200和熟化机300的初加工装置，其减少了工作空间，省略了在所述脱水机200和所述熟化机300传送胶料的中间步骤，用一部机器完成整个熟化过程，缩短了处理周期，节约了成本。
如图4和图5所示，本发明提供一熟化方法，以通过一熟化过程得到处理好的天然橡胶，所述方法包括如下步骤：
(a)提供一凝胶，所述胶料包含水和挥发组分，优选地，所述凝胶为胶料颗粒形态；
(b)在一预设温度下通过一螺杆挤压步骤以对胶料脱水从而去除游离水，以得到一第一预处理胶料；
(c)通过一熟化步骤以熟化所述步骤(b)中的所述第一预处理胶料，以得到一熟化胶。
优选地，所述干燥方法还包括步骤：
(d)将所述步骤(c)中的所述熟化胶切粒以得到熟化胶粒。
值得一提的是，所述方法为一自动化方法，适合于大规模生产。所述凝胶包含水分，并最好以胶粒形态加入到料斗605中以进入该工艺。通过所述第一端623附近的螺杆挤压单元的螺杆挤压去除游离水，所述游离水被导引到从所述出水口628排出。当所述凝胶在第一端623没着所述螺杆单元627推进时，温度和压力相应地升高，并沿着所述通道625建立一压力梯度，其中朝向所述第一端623的压力低于所述第二端624。在所述第一端623朝向所述料斗605具有最小的压力，因此出水品628最好设置在最小压力处。
当所述凝胶继续沿着所述螺杆挤压单元627从所述第一端623向所述第二端624推进时，胶料的温度通过沿着螺杆单元627的螺杆挤压和剪切进程得以继续升高。另外，通过所述主体加热元件622补充加热，从而达到熔化胶料的温度，并通过沿着所述螺杆单元627的螺杆挤压和剪切进程得以达到混合效果。当所述胶料到达通道625内在所述第二端624的所述喷嘴625处，熟化压力达到要求，其为15～20MPa。在所述胶料被挤出所述喷嘴625时，通过摩擦提供额外的升温，并通过喷嘴加热装置612补充加热，从而达到熟化要求温度，其为140～180℃。相应地，当所述胶料被挤出所述喷嘴625时熟化过程开始。一旦所述胶料离开所述喷嘴625，胶料中的水分和挥发组分因为压力骤减而得以有效地释放和去除。然后，所述喷嘴625附近的所述剪切单元613将所述胶料切粒，以得到所述胶料的最终产品，从而提高比表面积以便于冷却和进一步处理。换句话说，天然橡胶的最终产品经历一脱水过程，一熟化过程和一纯化过程，并藉此将易挥发的杂质去除。
值得一提的是，当所述第一胶料从所述喷嘴625挤出时能达到熟化温度的要求时，可以不用所述喷嘴加热元件612在所述喷嘴625处提供额外加热。
值得一提的是，天然橡胶初加工的熟化方法能够采用图2和图4的装置完成。特别地，如图1至图6所示，所述步骤包括：(a)提供一凝胶，所述胶料包含水和挥发组分；(b)通过一螺杆挤压步骤以对胶料脱水从而去除游离水；(c)得到一第一预处理胶料；(d)通过一熟化步骤以熟化所述第一预处理胶料，从而除去水和挥发组分；和(e)得到一熟化胶料的最终产品。
在所述步骤(b)中，所述螺杆挤压步骤包括：(b.1)剪切，挤压和混合所述凝胶，并在一延长的腔体结构中从所述延长的腔体结构中一第一端向一第二端传送，从而使所述凝胶的温度和压力得以提高，并在从所述第一端向所述第二端传送时在所述第一端和所述第二端形成一个压力梯度，从而通过所述压力梯度将游离水去除。
在所述步骤(d)中，所述熟化步骤包括：(d.1)剪切，挤压和混合所述第一预处理胶料，并在一熟化机的一延长腔体结构中，从所述延长的腔体结构中一第一端向一第二端传送，从而使所述第一胶料的压力上升达到熟化要求的压力，并且按照需要提供加热以使所述第一胶料的温度达到熟化要求的温度；和(d.2)在所述熟化机的所述延长腔体结构的所述第二端上提供加热，达到熟化要求的温度同时将所述第一预处理胶料挤出所述熟化机的所述延长腔体结构的所述第二端，从而当所述压力要求和所述温度要求都达到时，所述第一胶料经由所述熟化步骤，以将所述第一胶料的水分和挥发组分去除，并且所述熟化胶质地均一。优选地，在所述步骤(d.2)后，该方法还包括一步骤(d.3)：将所述熟化胶剪切成碎粒，以增加比表面积从而利于冷却，其中所述熟化胶的所述最终产品呈颗粒状形态。
当采用所述一体初加工装置600时，所述步骤(b)中螺杆挤压过程和所述步骤(d)中所述熟化过程的延长通道结构由所述初加工装置600的所述熟化单元620完成。
值得一提的是，在所述步骤(b)中，所述螺杆挤压过程在所述初加工装置600的延长主体621的一锥机筒6211中完成。在所述步骤(d)中，所述熟化过程在所述初加工装置600的延长主体621的一直机筒6212中完成。
特别地，如图4所示，所述一体初加工装置600结构紧凑，通过干燥和熟化天然橡胶原料以得到最终产品，即天然橡胶初加工产品。也就是说，所述一体初加工装置600使机器装置的尺寸减小，能量消耗也对应地进一步减少。
值得一提的是，为达到熟化要求温度的所述温度上升机制不仅仅由从外部加热完成。为达到熟化要求温度的所述温度上升机制通过在所述方法中产生的热量，补充外部加热，和在特定位点即在所述喷嘴处提供加热，从而能量消耗保持在较低水平。换句话说，能量消耗可以直接通过缩短处理周期和间接通过提供特定升温机制得到显著降低。
所述自动化方法不仅节约能源高效省时，还能提供高质量橡胶成品，其形态，形状和添加剂灵活可变。另外，供进一步处理的添加剂可以均匀地加入所述最终产品中，其对于本发明的橡胶原料产物的后续工序特别有利。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。
由此可见，本发明之目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

Claims (17)

1.一种天然橡胶原料的熟化方法，其特征在于，包括：
(a)提供一天然橡胶原料的凝胶，所述凝胶包含水和挥发组分；
(b)通过一螺杆挤压步骤以对所述凝胶脱水从而去除游离水；
(c)得到一去除游离水的固态的第一预处理胶料；
(d)通过一熟化步骤以熟化所述第一预处理胶料，从而除去水和挥发组分；
和
(e)得到一熟化胶料的最终产品；
其中所述步骤(d)中的熟化步骤包括：
(d.1)剪切，挤压和混合所述第一预处理胶料，并在一熟化机的一延长腔体结构中，从所述延长的腔体结构中一第一端向一第二端传送，从而使所述第一预处理胶料的压力上升达到熟化要求的压力，并且按照需要提供加热以使所述第一预处理胶料的温度达到熟化要求的温度；
(d.2)在所述熟化机的所述延长腔体结构的所述第二端上提供加热，达到熟化要求的温度同时将所述第一预处理胶料挤出所述熟化机的所述延长腔体结构的所述第二端，从而当所述压力要求和所述温度要求都达到时，所述第一预处理胶料经由所述熟化步骤，以将所述第一预处理胶料的水分和挥发组分去除，并且所述熟化胶质地均一；和
(d.3)将所述熟化胶剪切成碎粒，以增加比表面积从而利于冷却，其中所述熟化胶的所述最终产品呈颗粒状形态。
2.如权利要求1所述的熟化方法，其特征在于，在所述步骤(a)中，所述凝胶为颗粒形态。
3.如权利要求1所述的熟化方法，其特征在于，在所述步骤(a)后，还包括一步骤：通过机械震动将所述凝胶脱水。
4.如权利要求2所述的熟化方法，其特征在于，在所述步骤(a)后，还包括一步骤：通过机械震动将所述凝胶脱水。
5.如权利要求3所述的熟化方法，其特征在于，在所述步骤(b)中的螺杆挤压步骤包括如下步骤：b.1)剪切，挤压和混合所述凝胶，并在一延长的腔体结构中从所述延长的腔体结构中一第一端向一第二端传送，从而使所述凝胶的温度和压力得以提高，并在从所述第一端向所述第二端传送时在所述第一端和所述第二端形成一个压力梯度，从而通过所述压力梯度将游离水去除。
6.如权利要求4所述的熟化方法，其特征在于，在所述步骤(b)中的螺杆挤压步骤包括如下步骤：b.1)剪切，挤压和混合所述凝胶，并在一延长的腔体结构中从所述延长的腔体结构中一第一端向一第二端传送，从而使所述凝胶的温度和压力得以提高，并在从所述第一端向所述第二端传送时在所述第一端和所述第二端形成一个压力梯度，从而通过所述压力梯度将游离水去除。
7.如权利要求5所述的熟化方法，其特征在于，在所述步骤(c)后，还包括一步骤：(c.1)将所述第一预处理胶料切粒以使所述第一预处理胶料呈颗粒形状。
8.如权利要求6所述的熟化方法，其特征在于，在所述步骤(c)后，还包括一步骤：(c.1)将所述第一预处理胶料切粒以使所述第一预处理胶料呈颗粒形状。
9.如权利要求1所述的熟化方法，其特征在于，在所述步骤(d)前，还包括一步骤：(d’)向所述第一预处理胶料中加入一预设添加剂。
10.如权利要求4所述的熟化方法，其特征在于，在所述步骤(d)前，还包括一步骤：(d’)向所述第一预处理胶料中加入一预设添加剂。
11.如权利要求8所述的熟化方法，其特征在于，在所述步骤(d)前，还包括一步骤：(d’)向所述第一预处理胶料中加入一预设添加剂。
12.如权利要求9所述的熟化方法，其特征在于，所述添加剂在所述熟化胶料的所述最终产品中均匀分布。
13.如权利要求11所述的熟化方法，其特征在于，所述添加剂在所述熟化胶料的所述最终产品中均匀分布。
14.如权利要求13所述的熟化方法，其特征在于，还包括一步骤：(f)将所述熟化胶料的所述最终产品冷却。
15.如权利要求5所述的熟化方法，其特征在于，所述延长的腔体结构包括一锥机筒和一直机筒，在所述步骤(b)中，所述螺杆挤压过程在所述锥机筒中完成，在所述步骤(d)中，所述熟化过程在所述直机筒中完成。
16.如权利要求6所述的熟化方法，其特征在于，所述延长的腔体结构包括一锥机筒和一直机筒，在所述步骤(b)中，所述螺杆挤压过程在所述锥机筒中完成，在所述步骤(d)中，所述熟化过程在所述直机筒中完成。
17.如权利要求8所述的熟化方法，其特征在于，所述延长的腔体结构包括一锥机筒和一直机筒，在所述步骤(b)中，所述螺杆挤压过程在所述锥机筒中完成，在所述步骤(d)中，所述熟化过程在所述直机筒中完成。
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