CN114834076A - 一种用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法及装置，包括：将乳胶、惰性料混合成液体，存储于惰性罐；将乳胶混合液体抽取至活性罐，添加活性料进行充分反应，随后将混合胶液抽取至冷却罐冷却静置；在乳胶混合液中添加热敏剂，得到热敏乳胶，将热敏乳胶通过输送管输送至大直径乳胶丝挤出装置；保持挤出压力恒定，将大直径乳胶丝均匀挤出，挤出的乳胶丝立即进入醋酸槽进行脱水处理；乳胶丝在一定浓度的醋酸中出现胶凝现象，由流动状态转变为固态，随后，乳胶丝由醋酸槽转移至热水槽清晰掉附着的醋酸；完成清洗之后的乳胶丝，需经过多重烘干工序，彻底清除多余水分；在烘干后的乳胶丝里加入滑石粉，并经过拼带、硫化、冷却、装箱，最终完成大直径乳胶丝生产。

Description

一种用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法及装置
技术领域
本发明涉及智能检测技术领域，尤其涉及一种用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法及装置。
背景技术
乳胶丝的直径是评价乳胶丝用途的一项重要参数，乳胶丝粗细与强度密切相关。大直径乳胶丝用于对于弹力要求较高的弹性织物做主要原材料，可以避免使用多根细型号的乳胶丝并行织造的问题，可有效降低织物原料损耗，提高织造产品合格率。
大直径乳胶丝的直接成型制造，主要包含乳胶丝成型工艺和乳胶丝直径控制工艺。乳胶丝成型工艺如CN110295414B等，利用传统配比工艺实现乳胶丝织造。乳胶丝直径控制工艺如专利CN104499094B、CN113550024B等，采用对乳胶溶液进行预处理实现特种直径乳胶丝的制备。
上述具体专利对比文件为：
1)、“一种环保节能型乳胶丝产品及其制备方法”，专利号 CN110295414B。该专利涉及一种环保节能型乳胶丝产品及其制备方法，属于高分子材料领域。本发明方案中通过在常规乳胶丝生产配方中引入稀土组份，在同样的反应时间及物理机械性能评价标准下，可将硫化所需温度下降到100℃～110℃，较大程度的降低了乳胶丝生产制造过程中，高温硫化加工单元(环节)使用的能耗，节约了生产成本，符合节能环保趋势。本发明的制造工艺流程与上述发明不同，采用特定配比的原料以及特殊的乳胶挤出工艺，使大直径乳胶丝挤出后能够快速脱水成型，成品乳胶丝直径大，操作简单。
2)、“一种超细乳胶丝及其制造方法”，专利号CN104499094B。该专利涉及一种超细乳胶丝，所述超细乳胶丝由惰性料和活性料组成，所述惰性料包括乳胶、氢氧化钾、促进剂、钛白粉、高岭土、硫磺、硅油、油酸和色膏；所述活性料包括氢氧化钾和氧化锌。所述方法包括：将乳胶与惰性料添加至惰性罐中进行混合，得到混合胶液；将所述混合胶液放置于活性罐，并添加活性料；将添加活性料后的混合胶液放置于冷却罐冷却，然后将冷却液通过挤出系统挤出并呈丝状至酸槽；对丝状的混合胶液经醋酸释出水分成型；对成型的乳胶丝采用清水清洗并烘干；将烘干的乳胶丝在滑石粉箱内沾粉，再有拼带机将多根乳胶丝拼在一起形成乳胶带；将乳胶带经硫化炉作硫化处理；将硫化后的乳胶带经冷却通冷却，得到超细乳胶丝带；将超细乳胶丝带包装。本发明的乳胶丝直径控制方式与上述发明不同，本发明采用特制的乳胶挤出玻璃管实现大直径乳胶丝的挤出，保证乳胶丝脱水接触面积的同时，增加乳胶丝直径。
3)、“一种超细高弹乳胶丝的制备方法”，专利号CN113550024B。该专利涉及一种超细高弹乳胶丝及其制备方法，以天然胶乳为主要原料，首先将天然胶乳进行预硫化，然后浓缩、脱泡得到固含量为65-70wt％的纺丝液，将纺丝液挤出成丝，在凝固浴中凝固成型，再经硫化，冷却，粘粉处理，制备出成品乳胶丝。本发明的方法，能够制备出超细的乳胶丝产品，并且其拉伸性能优越。同时，本发明生产工艺简单，能够实现连续和批量化生产，产品质量稳定，易于实现工业化生产。本发明的乳胶丝直径控制方式与上述发明不同，上述发明是采用预硫化的操作实现大直径乳胶丝的制造，操作步骤多，不可控因素多，本发明在挤出工艺上进行改进，制造步骤简单，实现成本低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于大直径乳胶丝的直接成型的制备方法及装置。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现：
一种用于大直径乳胶丝的直接成型的制备方法及装置，包括：
步骤A、将乳胶、惰性料混合成乳胶混合液，存储于惰性罐；
步骤B、将惰性罐内的乳胶混合液抽取至活性罐，并添加活性料至活性罐充分混合反应，形成混合胶液，将混合胶液抽取至冷却罐冷却静置，使混合胶液充分混合与反应；
步骤C、在乳胶混合液中添加热敏剂，得到热敏乳胶，将热敏乳胶通过输送管输送至大直径乳胶丝挤出装置；
步骤D、保持乳胶丝挤出压力恒定，将大直径乳胶丝均匀挤出，并将挤出的乳胶丝置入醋酸槽进行脱水处理；
步骤E、乳胶丝在一定浓度的醋酸中出现胶凝现象，由流动状态转变为固态，然后，将乳胶丝由醋酸槽转移至热水槽清洗掉附着的醋酸；
步骤F、将清洗后的乳胶丝进行烘干；
步骤G、在烘干后的乳胶丝中加入滑石粉，并经拼带、硫化、冷却、装箱完成大直径乳胶丝生产。
一种用于大直径乳胶丝直接成型的制备装置，包括惰性罐、活性罐、冷却罐、乳胶输送管、大直径乳胶丝挤出玻璃管、醋酸槽、清水槽、烘干炉、粉槽、硫化干燥炉；所述
惰性罐，用于存储乳胶与惰性料的混合溶液；
活性罐，用于存储惰性罐液体与活性料混合后的溶液；
冷却罐，用于将活性罐的溶液冷却至12～15℃；
乳胶输送管，用于输送乳胶至大直径乳胶挤出玻璃管；
大直径乳胶丝挤出玻璃管，用于完成大直径乳胶丝挤出；
醋酸槽，用于大直径乳胶丝脱水成型；
清水槽，用于清洗掉大直径乳胶丝表面醋酸；
烘干炉，用于使大直径乳胶丝恢复干燥；
粉槽，用于给乳胶丝表面附着上滑石粉；
硫化干燥炉，用于乳胶丝的硫化干燥。
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：
采用特制的乳胶挤出玻璃管实现大直径乳胶丝的挤出，保证乳胶丝脱水接触面积的同时，增加乳胶丝直径；在挤出工艺上进行改进，制造步骤简单，实现成本低。该方法具有操作简单、实现成本低的特点，具有实际意义和推广价值。
附图说明
图1是用于大直径乳胶丝的直接成型的制备方法流程图；
图2a和图2b是乳胶挤出装置图；
图3a和图3b是普通直径乳胶丝、大直径乳胶丝图；
图4a和图4b是大直径乳胶丝挤出口与乳胶丝细节图。
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，为用于大直径乳胶丝的直接成型的制备方法流程，包括以下步骤：
系统初次使用前，检查各个试验设备是否正常运行，将乳胶、惰性料混合成液体，存储于惰性罐；
步骤20将乳胶混合液体抽取至活性罐，添加活性料进行充分混合反应，经过情性料和活性料混合完成的混合胶液，不能立即进行生产，需要抽取至冷却罐冷却静置，等待混合胶液充分混合与反应，在黏度、酸碱度、膨胀度等指标达标后，进行下一步操作；
步骤30在乳胶混合液中添加热敏剂，得到热敏乳胶，将热敏乳胶通过输送管输送至大直径乳胶丝挤出装置；
步骤40保持挤出压力恒定，将大直径乳胶丝均匀挤出，挤出的乳胶丝立即进入醋酸槽进行脱水处理；
步骤50乳胶丝在一定浓度的醋酸中出现胶凝现象，由流动状态转变为固态，随后，乳胶丝由醋酸槽转移至热水槽清晰掉附着的醋酸；
步骤60完成清洗之后的乳胶丝，需经过多重烘干工序，彻底清除多余水分；
步骤70在烘干后的乳胶丝里加入滑石粉，并经过拼带、硫化、冷却、装箱，最终完成大直径乳胶丝生产。
上述步骤10具体包括：惰性料包括橡胶促进剂M(C7H5NS2)、硫磺、氢氧化钾、钛白粉、防老剂，其中各物质含量如下：天然乳胶91.3％、橡胶促进剂M(C7H5NS2)0.7％、硫磺1.10％、氢氧化钾0.50％、钛白粉6.0％、防老剂0.40％，将上述物质均匀混合存储于惰性罐中。
上述步骤20具体包括：乳胶活性料包括：橡胶促进剂BZ(C18H36N2S4Zn)、氧化锌，其中各物质含量如下：原乳胶混合液96.3％、橡胶促进剂 BZ(C18H36N2S4Zn)0.8％、氧化锌2.9％，其中氧化锌与乳胶混合液的反应为：
ZnO+H2O＝Zn(OH)2↓ (1)
Zn(OH)2+4NH3＝[Zn(NH3)4]2++2OH- (2)
生成锌氨络离子降低胶乳稳定性，同时Zno也起硫化促进作用；冷却罐的冷却温度为12-15℃，待乳胶混合液冷却至12℃，才可进行下一步操作。
上述步骤30具体包括：乳胶混合液中添加的热敏剂为聚乙烯甲基醚，该物质在室温下对胶乳有稳定作用，在高温时能使胶乳胶凝，当步骤B中的活性剂有氧化锌的情况下，其热敏效果更加显著。
上述步骤40具体包括：大直径乳胶丝的挤出压力恒定为51kPa，设普通乳胶丝301直径为d，大直径乳胶丝302直径为dLarge，乳胶丝长度为L，设普通乳胶丝表面积为S，大直径乳胶丝表面积为SLarge(如图3a、3b所示)，两种乳胶丝的表面积之差为Δd，两种乳胶丝的表面积之差为ΔS；则两种乳胶丝的表面积可计算得：
Figure BDA0003569653910000051
Figure BDA0003569653910000052
Figure BDA0003569653910000053
如图2a、2b所示为乳胶挤出装置结构，装置的端侧均设置热水进口101、冷水进口102、热水出口103、冷水出口104，乳胶经由玻璃管挤出口105挤出，玻璃管通过冷水夹套106、热水夹套107进行夹紧，添加了热敏剂的乳胶溶液在通过热水夹套后受热胶凝，落入酸槽成型进行脱水成型，若直径过大，乳胶丝与醋酸溶液接触会出现表面迅速脱水，而乳胶丝圆柱中心脱水不充分的现象，导致乳胶丝条干不均匀、拉伸强度低、易断。基于上述存在问题，所以采用特制的乳胶丝挤出玻璃管解决上述问题，特制玻璃管中挤出的大直径乳胶丝存在从圆弧边至圆柱中心的开槽401，开槽深度与大直径乳胶丝的半径相等(如图4a、4b所示)，设采用特制玻璃管挤出的大直径乳胶丝与醋酸接触的表面积为SLarge-2，可得SLarge-2的计算公式为：
Figure BDA0003569653910000061
相较于普通玻璃管直接挤出大直径乳胶丝，乳胶丝与醋酸的接触面积增加值为：
SLarge-2-SLarge＝dLarge·L (7)
设普通乳胶丝直径d与dLarge的比值为直径增大因子μ：
μ＝d/dlarge (8)
当ΔS与(SLarge-2-SLarge)的比值与1越接近，大直径乳胶丝脱水越充分，即：
Figure BDA0003569653910000062
可知，当
Figure BDA0003569653910000063
与1越接近，乳胶丝脱水越充分。
上述步骤50具体包括：用于大直径乳胶丝脱水成型的醋酸浓度为 36～38mol/L，酸槽脱水时间35s，相较于正常直径乳胶丝脱水步骤，醋酸浓度及脱水时间有所增加，保证大直径乳胶丝脱水充分。
上述步骤60具体包括：大直径乳胶丝烘干工序分为2段，第一烘干炉层温度为115℃，比正常直径乳胶丝的烘干温度要高，由于乳胶丝脱水收缩，且本身具有一定粘度，截面不会形成缺口，而是保持圆形截面，高的烘干温度能使乳胶丝截面粘合更加稳定；第二烘干炉层温度为110℃。
上述步骤70具体包括：乳胶丝拼带工序，每条带由40根乳胶丝并成；所述硫化工序温度为135℃；拼带硫化完成后，即可冷却、装箱，最终完成大直径乳胶丝生产。
用于大直径乳胶丝的直接成型制造工艺及装备，所述系统包括惰性罐、活性罐、冷却罐、乳胶输送管、大直径乳胶丝挤出玻璃管、醋酸槽、清水槽、烘干炉、粉槽、硫化干燥炉；所述：惰性罐，用于存储乳胶与惰性料的混合溶液；活性罐，用于存储惰性罐液体与活性料混合后的溶液；冷却罐，用于将活性罐的溶液冷却至合适温度(12～15℃)；乳胶输送管，用于输送乳胶至大直径乳胶挤出玻璃管；大直径乳胶丝挤出玻璃管，用于完成大直径乳胶丝挤出；醋酸槽，用于大直径乳胶丝脱水成型；清水槽，用于清洗掉大直径乳胶丝表面醋酸；烘干炉，用于使大直径乳胶丝恢复干燥；粉槽，用于给乳胶丝表面附着上滑石粉；硫化干燥炉，用于乳胶丝的硫化干燥步骤。
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 (10)

1.一种用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤A、将乳胶、惰性料混合成乳胶混合液，存储于惰性罐；
步骤B、将惰性罐内的乳胶混合液抽取至活性罐，并添加活性料至活性罐充分混合反应，形成混合胶液，将混合胶液抽取至冷却罐冷却静置，使混合胶液充分混合与反应；
步骤C、在乳胶混合液中添加热敏剂，得到热敏乳胶，将热敏乳胶通过输送管输送至大直径乳胶丝挤出装置；
步骤D、保持乳胶丝挤出压力恒定，将大直径乳胶丝均匀挤出，并将挤出的乳胶丝置入醋酸槽进行脱水处理；
步骤E、乳胶丝在一定浓度的醋酸中出现胶凝现象，由流动状态转变为固态，然后，将乳胶丝由醋酸槽转移至热水槽清洗掉附着的醋酸；
步骤F、将清洗后的乳胶丝进行烘干；
步骤G、在烘干后的乳胶丝中加入滑石粉，并经拼带、硫化、冷却、装箱完成大直径乳胶丝生产。
2.如权利要求1所述的用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法，其特征在于，所述步骤A中惰性料包括橡胶促进剂M(C7H5NS2)、硫磺、氢氧化钾、钛白粉与防老剂；其中，各物质含量为：天然乳胶91.3％、橡胶促进剂M(C7H5NS2)0.7％、硫磺1.10％、氢氧化钾0.50％、钛白粉6.0％、防老剂0.40％，并均匀混合存储于惰性罐中。
3.如权利要求1所述的用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法，其特征在于，所述步骤B中活性料包括：橡胶促进剂BZ(C18H36N2S4Zn)和氧化锌；其中，活性罐内物质含量如下：乳胶混合液96.3％、橡胶促进剂BZ(C18H36N2S4Zn)0.8％与氧化锌2.9％，氧化锌与乳胶混合液的反应为：
ZnO+H2O＝Zn(OH)2↓ (1)
Zn(OH)2+4NH3＝[Zn(NH3)4]2++2OH- (2)
生成锌氨络离子降低胶乳稳定性，同时Zno也起硫化促进作用；
所述冷却罐的冷却温度为12-15℃，待乳胶混合液冷却至12℃，执行步骤C。
4.如权利要求1所述的用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，乳胶混合液中添加的热敏剂为聚乙烯甲基醚，该聚乙烯甲基醚用于室温下对乳胶的稳定作用，并在高温时能使胶乳胶凝。
5.如权利要求1所述的用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法，其特征在于，所述步骤D中，大直径乳胶丝的挤出压力恒定为51kPa，设普通乳胶丝直径为d，大直径乳胶丝直径为dLarge，乳胶丝长度为L，设普通乳胶丝表面积为S，大直径乳胶丝表面积为SLarge，两种乳胶丝的表面积之差为Δd，两种乳胶丝的表面积之差为ΔS；则两种乳胶丝的表面积可计算得：
Figure FDA0003569653900000021
Figure FDA0003569653900000022
Figure FDA0003569653900000023
乳胶经由玻璃管挤出，玻璃管通过冷水夹套、热水夹套进行夹紧，添加了热敏剂的乳胶溶液在通过热水夹套后受热胶凝，落入酸槽成型进行脱水成型。
6.如权利要求1所述的用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法，其特征在于，所述步骤D中采用大直径乳胶丝挤出玻璃管挤出大直径乳胶丝，所述乳胶丝挤出玻璃管中挤出的大直径乳胶丝存在从圆弧边至圆柱中心的开槽，开槽深度与大直径乳胶丝的半径相等，设采用的玻璃管挤出的大直径乳胶丝与醋酸接触的表面积为SLarge-2，可得SLarge-2的计算公式为：
Figure FDA0003569653900000024
相较于普通玻璃管直接挤出大直径乳胶丝，乳胶丝与醋酸的接触面积增加值为：
SLarge-2-SLarge＝dLarge·L (7)
设普通乳胶丝直径d与dLarge的比值为直径增大因子μ：
μ＝d/dlarge (8)
当ΔS与(SLarge-2-SLarge)的比值与1越接近，大直径乳胶丝脱水越充分，即：
Figure FDA0003569653900000031
可知，当
Figure FDA0003569653900000032
与1越接近，乳胶丝脱水越充分。
7.如权利要求1所述的用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法，其特征在于，所述步骤E中，用于大直径乳胶丝脱水成型的醋酸浓度为36～38mol/L，酸槽脱水时间35s。
8.如权利要求1所述的用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法，其特征在于，所述步骤F中，大直径乳胶丝烘干工序分为两段，第一烘干炉层温度为115℃，第二烘干炉层温度为110℃。
9.如权利要求1所述的用于大直径乳胶丝直接成型的制备方法，其特征在于，所述步骤G中乳胶丝拼带工序，每条带由40根乳胶丝并成；所述硫化工序温度为135℃；拼带硫化完成后，即可冷却、装箱，最终完成大直径乳胶丝生产。
10.用于大直径乳胶丝直接成型的制备装置，其特征在于，所述装置包括惰性罐、活性罐、冷却罐、乳胶输送管、大直径乳胶丝挤出玻璃管、醋酸槽、清水槽、烘干炉、粉槽、硫化干燥炉；所述
惰性罐，用于存储乳胶与惰性料的混合溶液；
活性罐，用于存储惰性罐液体与活性料混合后的溶液；
冷却罐，用于将活性罐的溶液冷却至12～15℃；
乳胶输送管，用于输送乳胶至大直径乳胶挤出玻璃管；
大直径乳胶丝挤出玻璃管，用于完成大直径乳胶丝挤出；
醋酸槽，用于大直径乳胶丝脱水成型；
清水槽，用于清洗掉大直径乳胶丝表面醋酸；
烘干炉，用于使大直径乳胶丝恢复干燥；
粉槽，用于给乳胶丝表面附着上滑石粉；
硫化干燥炉，用于乳胶丝的硫化干燥。
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Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Jieyang Branch

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