CN114753024A - 一种可伸缩导电乳胶丝制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩导电乳胶丝制备方法及装置，包括：将乳胶与惰性料添加至惰性罐混合，并在混合后的胶液中加入混合导电填料；将加入混合导电填料的混合胶液放置活性罐并添加活性料混合，混合后的胶液挤出丝状后冷却至酸槽，经醋酸释出水分成型；将成型的乳胶丝进行清洗并烘干，在烘干后的乳胶丝的外围缠绕金属丝，实现乳胶丝的导电功能并维持乳胶丝的可伸缩性；通过扭丝机实现乳胶丝的扭丝，并根据乳胶丝在传输带上的运输速度和乳胶丝的直径设计扭丝机的转速；验证乳胶丝的导电功能，并根据缠绕细金属丝后的乳胶丝与细金属丝纹线的伸缩变化对扭丝机转速的合理性进行验证。所述装置包括扭丝机支撑架、中空回转气缸、细金属丝回转支架。

Description

一种可伸缩导电乳胶丝制备方法及装置

技术领域

本发明涉及乳胶丝技术领域，尤其涉及一种可伸缩导电乳胶丝制备方法及装置。

背景技术

乳胶丝的成分是天然橡胶，因为其富有弹性的特点，在日常生活中得到了相当广泛的运用，例如松紧带、紧身内衣、绷带、医疗卫生用品等。而拥有良好伸缩性的乳胶丝如果具有一定导电能力，则可以实现在复杂的连通环境下进行信号传导，可以想象，这将对电子行业、通讯行业等领域造就更多的可能。但是目前关于导电乳胶丝的制造技术发展不够成熟，相关技术甚少，提出一种可伸缩导电乳胶丝的制造工艺及装备成为了亟待解决的问题。

可伸缩导电乳胶丝的制造工艺及装备，主要包含导电乳胶丝制造工艺的设计和乳胶丝缠绕细金属丝的扭丝机装备设计。导电乳胶丝制造工艺的设计如专利CN112608533A，利用天然乳胶、导电浆料、分散剂、硫化剂混合制备导电乳胶；或如专利CN113241215A，利用乳胶编制缠绕金属导线制造导电乳胶丝；乳胶丝缠绕细铜丝的扭丝机装备设计如专利CN112369801A，此专利设计了一种缠绕棉线的装备。

上述具体专利对比文件为：

1)、“一种导电胶乳及其制备方法和应用”，专利号CN112608533A。该专利涉及了一种导电胶乳及其制备方法和应用，所述导电胶乳按照重量份包括天然胶乳80～90重量份、导电浆料1～3重量份、分散剂0.3～0.7重量份和硫化剂0.5～1重量份，所述导电胶乳通过在天然胶乳中加入导电浆料和分散剂，使得所述导电浆料和天然胶乳具有很好的相容性，进而得到稳定性优异的导电胶乳；并且通过调整配方中各组分的用量，使得制备得到的导电胶乳具有优异的导电性；包含所述导电胶乳的手套不仅导电性良好，且佩戴十分舒适。本发明导电乳胶丝的制备成分与上述不同，本发明采用混合成分是乳胶、惰性料与导电填料，且混合成分在乳胶丝导电功能中仅起辅助导电的作用，通过调整导电填料的颗粒大小与混合浓度，以获得更好的导电性，具有很高的灵活性和对乳胶丝导电性的可调节能力。

2)、“具有电磁屏蔽层的可拉伸多芯导线及其制作方法”，专利号CN113241215A。该专利涉及了一种具有电磁屏蔽层的可拉伸多芯导线，其包括一束或者多束弹性线芯、缠绕包裹在一束或者多束弹性线芯外侧的编织层、以及包覆在编织层外侧的弹性屏蔽层。其中，所述弹性屏蔽层是一层或一层以上包覆在编织层外侧的弹性屏蔽层，该弹性屏蔽层是金属编织网、金属针织屏蔽网、导电硅橡胶、导电橡胶、导电塑料、导电布、导电纱线中的一种或多种。该专利通过上述方案，采用特殊的弹性屏蔽层的结构以及制备方法，既增强了抗电磁辐射能力，又保证了弹性导线的弹力，具有非常好的实用性。本发明导线与乳胶丝的配合形式与上述有很大不同，本发明的细金属丝导线是缠绕在乳胶丝外侧，而非上述专利的包裹在内测，且本发明细金属丝导线的缠绕方式与上述采用的编织网状结构不同，本发明采用的是双螺旋结构，结构简单紧凑，且具有良好的伸缩性能。

3)、“一种螺旋棉刷制作设备”，专利号CN112369801A。该专利涉及了一种螺旋棉刷制作设备，该设备利用V型槽和扭丝机构可实现对棉线的缠绕，该专利全程自动化生产，无需任何专业技术即可操作集成了手工生产的所有工序，并加以改进完善。本发明的缠绕对象与上述装备完全不同，上述设备缠绕的对象是棉线，本发明则是细金属丝，此外，本发明的乳胶丝缠绕细金属丝的扭丝机装备与上述设备结构不同，本发明采用的是回转机构，且上述机构的缠绕方式是缠绕在机构内侧，而本发明的细金属丝缠绕在回转机构外侧，装备结构简单、扭丝效率高效并且对缠绕速度有良好的调节能力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可伸缩导电乳胶丝制备方法及装置。

本发明的目的通过以下的技术方案来实现：

一种可伸缩导电乳胶丝制备方法，包括：

A、将乳胶与惰性料添加至惰性罐混合，并在混合后的胶液中加入混合导电填料；

B、将加入混合导电填料的混合胶液放置活性罐并添加活性料混合，混合后的胶液挤出丝状后冷却至酸槽，经醋酸释出水分成型；

C、将成型的乳胶丝进行清洗并烘干，在烘干后的乳胶丝的外围缠绕金属丝，实现乳胶丝的导电功能并维持乳胶丝的可伸缩性；

D、通过扭丝机实现乳胶丝的扭丝，并根据乳胶丝在传输带上的运输速度和乳胶丝的直径设计扭丝机的转速；

E、验证乳胶丝的导电功能，并根据缠绕细金属丝后的乳胶丝与细金属丝纹线的伸缩变化对扭丝机转速的合理性进行验证。

一种可伸缩导电乳胶丝制备装置，包括：扭丝机支撑架、中空回转气缸、细金属丝回转支架；所述

扭丝机支撑架，用于固定和支撑扭丝机，并调整支撑高度使乳胶丝能够水平通过中空回转气缸的中心孔；

中空回转气缸，用于提供扭丝机的回转动力，驱动细金属丝回转支架转动，并可通过调整气压大小调节中空回转气缸的回转转速，实现扭丝机的扭丝功能；

细金属丝回转支架，用于安装和支撑细金属丝圈，并能固定在中空回转气缸上伴随其转动，从而带动细金属丝穿过限位孔缠绕乳胶丝。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

对乳胶丝缠绕细金属丝使乳胶丝具有导电能力的工序设置在乳胶丝成型之后，可以有效防止乳胶丝发生不可逆的形变；本发明设计的扭丝机装备可实现对成型乳胶丝进行缠绕细金属丝以完成使乳胶丝导电的工序任务，具有极好的适应乳胶丝生产速度的能力；可通过对扭丝机的转速设计实现与生产线上乳胶丝的生产速度和生产状态的适配，并可通过缠绕细金属丝的乳胶丝导电性和伸缩能力，来调节扭丝机气缸气压大小进而控制转速，实现导电性和伸缩能力的提升，具有极好的灵活性。该发明可实现自动化生产，并可适配乳胶丝的工业生产线，具有很高的实用价值和推广意义。

附图说明

图1是可伸缩导电乳胶丝制备方法流程图；

图2是可伸缩导电乳胶丝扭丝机设计整体示意图；

图3是可伸缩导电乳胶丝扭丝机转速设计原理示意图；

图4是可伸缩导电乳胶丝制造装置的扭丝工序示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1所示，为可伸缩导电乳胶丝制备方法流程，包括：

步骤10将乳胶与惰性料添加至惰性罐混合，并在混合后的胶液中加入混合导电填料；

步骤20将加入混合导电填料的混合胶液放置活性罐并添加活性料混合，混合后的胶液挤出丝状后冷却至酸槽，经醋酸释出水分成型；

步骤30将成型的乳胶丝进行清洗并烘干，在烘干后的乳胶丝的外围缠绕细金属丝，实现乳胶丝的导电功能并维持乳胶丝的可伸缩性；

步骤40通过扭丝机实现乳胶丝的扭丝，并根据乳胶丝在传输带上的运输速度和乳胶丝的直径设计扭丝机的转速；

步骤50验证乳胶丝的导电功能，并根据缠绕细金属丝后的乳胶丝与细金属丝纹线的伸缩变化对扭丝机转速的合理性进行验证。

所述混合导电料为铜粉、石墨粉，并可根据乳胶丝的导电性能来调整导电填料的颗粒大小与混合浓度，获得更好的导电性。

上述细金属丝优选为细铜丝。

上述惰性料包括乳胶、氢氧化钾、促进剂、钛白粉、高岭土、硫磺、硅油和色膏；活性料包括氢氧化钾和氧化锌。

如图2所示为可伸缩导电乳胶丝扭丝机装备设计整体示意图。

上述步骤40中根据乳胶丝在传输带上的运输速度V和乳胶丝的直径设计扭丝机的转速N具体包括：

测量传输带上乳胶丝受牵引力运输所处拉伸状态下的平均直径D，传输带运输乳胶丝的速度V，取乳胶丝的初始长度L₁等于传输带传输速度(如图3所示)：

L₁＝V (1)

设扭丝机的转速为N，细金属丝缠绕乳胶丝形成的螺纹视为圆柱式螺纹，由此可得螺距S₁：

由螺距S₁和乳胶丝平均直径D得扭丝机旋转一圈因传输带运输速度V产生的螺纹线长度L_S1：

并由此得出每秒钟扭丝机形成的螺旋线长度L₀：

将长度L₁＝V的缠绕着细金属丝并处于拉伸运输状态的乳胶丝拉伸至300％，得到拉伸后长度L₂，对拉伸后的乳胶丝直径求取平均值d，由此可得拉伸后乳胶丝上缠绕的细金属丝螺纹线螺距S₂，此时有：

L₂＝3L₁＝3V (5)

由螺距S₂和拉伸后乳胶丝平均直径d可得乳胶丝和细金属丝一并经过拉伸后，缠绕在乳胶丝上面的细金属丝单圈螺纹线长度L_S2：

根据拉伸后单圈螺纹线长度L_S2、细金属丝螺纹线螺距S₂和拉伸后的乳胶丝长度L₂得出拉伸后缠绕在乳胶丝上的细金属丝螺纹线长度L：

由于乳胶丝拉伸后，缠绕在其上面的细金属丝螺纹线长度不变，故有L₀＝L，联立方程(4)、(8)即可求解出所需设计的扭丝机转速N：

上述E具体包括：通过信号传输验证乳胶丝的导电功能是否实现，具体验证方式为：对乳胶丝一端输入电流信号，另一端能够接收信号即判定为导电成功；

通过缠绕细金属丝后的乳胶丝与细金属丝螺纹线的伸缩变化对扭丝机的转速设计合理性进行验证的具体方式为：对乳胶丝和细金属丝两端一并拉伸，拉伸后两者两端仍能保持平齐，且细金属丝缠绕的松紧程度能与拉伸前基本保持一致即判定为扭丝机转速N设计合理。

若最后缠绕细金属丝的乳胶丝不能有效传导电流信号，或者乳胶丝拉伸后两端不能与缠绕的细金属丝两端平齐且松紧程度与拉伸前基本保持一致，则对成型乳胶丝缠绕细金属丝的工序设计或扭丝机的转速N设计无效，调整扭丝机中空回转气缸气压大小重新开始设计。

本发明还提供了一种可伸缩导电乳胶丝制备装置，包括扭丝机支撑架、中空回转气缸、细金属丝回转支架；所述

扭丝机支撑架，用于固定和支撑扭丝机，并调整支撑高度使乳胶丝能够水平通过中空回转气缸的中心孔；

中空回转气缸，用于提供扭丝机的回转动力，驱动细金属丝回转支架转动，并可通过调整气压大小调节中空回转气缸的回转转速，实现扭丝机的扭丝功能；

细金属丝回转支架，用于安装和支撑细金属丝圈，并能固定在中空回转气缸上伴随其转动，从而带动细金属丝穿过限位孔缠绕乳胶丝。

所述扭丝机的转速N是根据乳胶丝在传输带上的运输速度V和乳胶丝的直径来设计。

上述实施例提供的制备方法与装备可以有效用于生产，适配于工业上的乳胶丝生产线上，如图4是制造装置的扭丝工序示意图。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种可伸缩导电乳胶丝制备方法，其特征在于，包括：

A、将乳胶与惰性料添加至惰性罐混合，并在混合后的胶液中加入混合导电填料；

B、将加入混合导电填料的混合胶液放置活性罐并添加活性料混合，混合后的胶液挤出丝状后冷却至酸槽，经醋酸释出水分成型；

C、将成型的乳胶丝进行清洗并烘干，在烘干后的乳胶丝的外围缠绕金属丝，实现乳胶丝的导电功能并维持乳胶丝的可伸缩性；

D、通过扭丝机实现乳胶丝的扭丝，并根据乳胶丝在传输带上的运输速度和乳胶丝的直径设计扭丝机的转速；

E、验证乳胶丝的导电功能，并根据缠绕细金属丝后的乳胶丝与细金属丝纹线的伸缩变化对扭丝机转速的合理性进行验证。

2.如权利要求1所述的可伸缩导电乳胶丝制备方法，其特征在于，所述细金属丝优选为细铜丝。

3.如权利要求1所述的可伸缩导电乳胶丝制备方法，其特征在于，所述混合导电料为铜粉、石墨粉，并可根据乳胶丝的导电性能来调整导电填料的颗粒大小与混合浓度，获得更好的导电性。

4.如权利要求1所述的可伸缩导电乳胶丝制备方法，其特征在于，所述D中根据乳胶丝在传输带上的运输速度V和乳胶丝的直径设计扭丝机的转速N具体包括：

测量传输带上乳胶丝受牵引力运输所处拉伸状态下的平均直径D，传输带运输乳胶丝的速度V，取乳胶丝的初始长度L₁等于传输带传输速度：

L₁＝V (1)

设扭丝机的转速为N，细金属丝缠绕乳胶丝形成的螺纹视为圆柱式螺纹，由此可得螺距S₁：

由螺距S₁和乳胶丝平均直径D得扭丝机旋转一圈因传输带运输速度V产生的螺纹线长度L_S1：

并由此得出每秒钟扭丝机形成的螺旋线长度L₀：

将长度L₁＝V的缠绕着细金属丝并处于拉伸运输状态的乳胶丝拉伸至300％，得到拉伸后长度L₂，对拉伸后的乳胶丝直径求取平均值d，由此可得拉伸后乳胶丝上缠绕的细金属丝螺纹线螺距S₂，此时有：

L₂＝3L₁＝3V (5)

由螺距S₂和拉伸后乳胶丝平均直径d可得乳胶丝和细金属线一并经过拉伸后，缠绕在乳胶丝上面的细金属丝单圈螺纹线长度L_S2：

根据拉伸后单圈螺纹线长度L_S2、细金属丝螺纹线螺距S₂和拉伸后的乳胶丝长度L₂得出拉伸后缠绕在乳胶丝上的细金属丝螺纹线长度L：

由于乳胶丝拉伸后，缠绕在其上面的细金属丝螺纹线长度不变，故有L₀＝L，联立方程(4)、(8)即可求解出所需设计的扭丝机转速N：

5.如权利要求1所述的可伸缩导电乳胶丝制备方法，其特征在于，所述E具体包括：通过信号传输验证乳胶丝的导电功能是否实现，具体验证方式为：对乳胶丝一端输入电流信号，另一端能够接收信号即判定为导电成功；

通过缠绕细金属丝后的乳胶丝与细金属丝螺纹线的伸缩变化对扭丝机的转速设计合理性进行验证的具体方式为：对乳胶丝和细金属丝两端一并拉伸，拉伸后两者两端仍能保持平齐，且细金属丝缠绕的松紧程度能与拉伸前基本保持一致即判定为扭丝机转速N设计合理。

6.一种可伸缩导电乳胶丝制备装置，其特征在于，包括扭丝机支撑架、中空回转气缸、细金属丝回转支架；所述

扭丝机支撑架，用于固定和支撑扭丝机，并调整支撑高度使乳胶丝能够水平通过中空回转气缸的中心孔；

中空回转气缸，用于提供扭丝机的回转动力，驱动细金属丝回转支架转动，并可通过调整气压大小调节中空回转气缸的回转转速，实现扭丝机的扭丝功能；

细金属丝回转支架，用于安装和支撑细金属丝圈，并能固定在中空回转气缸上伴随其转动，从而带动细金属丝穿过限位孔缠绕乳胶丝。

7.如权利要求6所述的可伸缩导电乳胶丝制备装置，其特征在于，扭丝机的转速N是根据乳胶丝在传输带上的运输速度V和乳胶丝的直径来设计。

8.如权利要求7所述的可伸缩导电乳胶丝制备装置，其特征在于，所述扭丝机转速N的设计具体包括：

测量传输带上乳胶丝受牵引力运输所处拉伸状态下的平均直径D，传输带运输乳胶丝的速度V，取乳胶丝的初始长度L₁等于传输带传输速度：

L₁＝V (1)

设扭丝机的转速为N，细金属丝缠绕乳胶丝形成的螺纹视为圆柱式螺纹，由此可得螺距S₁：

由螺距S₁和乳胶丝平均直径D得扭丝机旋转一圈因传输带运输速度V产生的螺纹线长度L_S1：

并由此得出每秒钟扭丝机形成的螺旋线长度L₀：

将长度L₁＝V的缠绕着细金属丝并处于拉伸运输状态的乳胶丝拉伸至300％，得到拉伸后长度L₂，对拉伸后的乳胶丝直径求取平均值d，由此可得拉伸后乳胶丝上缠绕的细金属丝螺纹线螺距S₂，此时有：

L₂＝3L₁＝3V (5)

由螺距S₂和拉伸后乳胶丝平均直径d可得乳胶丝和细金属线一并经过拉伸后，缠绕在乳胶丝上面的细金属丝单圈螺纹线长度L_S2：

根据拉伸后单圈螺纹线长度L_S2、细金属丝螺纹线螺距S₂和拉伸后的乳胶丝长度L₂得出拉伸后缠绕在乳胶丝上的细金属丝螺纹线长度L：

由于乳胶丝拉伸后，缠绕在其上面的细金属丝螺纹线长度不变，故有L₀＝L，联立方程(4)、(8)即可求解出所需设计的扭丝机转速N：

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