一種天然膠乳快速造粒的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種天然膠乳快速造粒的裝置，能簡(jiǎn)化凝固過程和減少能耗及污染。
【背景技術(shù)】
[0002]天然膠乳是由人工栽培的巴西三葉橡膠樹分泌出來的乳汁，是生物合成的液體，經(jīng)凝固干燥等加工過程制得彈性高，強(qiáng)度大，耐磨，耐撕裂的天然橡膠。天然膠乳是組分復(fù)雜的橡膠-水基型分散體系，分散相是橡膠粒子，非橡膠粒子；分散介質(zhì)是乳清。天然膠乳的化學(xué)成分非常復(fù)雜，除橡膠烴和水外，還有種類繁多的非橡膠物質(zhì)，如蛋白質(zhì)，脂肪酸，糖類，無機(jī)鹽等等，而組成膠乳的這些物質(zhì)及其含量不是固定不變的，往往隨著品系，氣候，土壤，季節(jié)，樹齡，化學(xué)刺激等因素的不同而改變。
[0003]20世紀(jì)60年代以前，國(guó)內(nèi)外對(duì)天然膠乳的生產(chǎn)一直采用傳統(tǒng)方法，生產(chǎn)以煙片膠為主的片狀膠。這種生產(chǎn)方式工藝落后，機(jī)械化程度低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，而且需要消耗大量的木材用于熏煙膠片。20世紀(jì)70年代之后，我國(guó)先后成功地研制出具有我國(guó)獨(dú)特風(fēng)格的錘磨法，擠壓法和剪切法三種顆粒橡膠生產(chǎn)的造粒和干燥設(shè)備。與煙膠片生產(chǎn)相比較，顆粒膠生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)是:①設(shè)備的生產(chǎn)能力大，適應(yīng)性廣，而且既能加工膠乳凝塊又能加工雜膠，從而有利于提高工廠的生產(chǎn)效率。②機(jī)械化程度高，免除了舊工藝的繁重的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率③采用以重/柴油為主要原料的熱風(fēng)干燥設(shè)備，解決了對(duì)木材的高消耗問題。
[0004]目前我國(guó)天然橡膠的加工過程主要包括:膠園新鮮天然膠乳-加氨保存-機(jī)械除雜-加酸凝固-凝塊浸水-三級(jí)壓縐三級(jí)脫水-機(jī)械造粒-干燥-檢驗(yàn)-分級(jí)-包裝，即傳統(tǒng)的酸凝固工藝。事實(shí)證明，該生產(chǎn)工藝存在以下幾大弊端:①形成的厚凝固塊在10厘米以上的需要先經(jīng)過壓薄機(jī)壓薄至6-8厘米，才能進(jìn)入脫水機(jī)組壓縐脫水，壓出的縐片再經(jīng)過錘磨機(jī)造粒，所得膠粒形狀不規(guī)則，表面粗糙，不利于干燥；②經(jīng)多次檢驗(yàn)表明，用酸凝固生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)膠產(chǎn)品其拉伸強(qiáng)度較不理想；③設(shè)備占地面積大，用工多而且凝固時(shí)間長(zhǎng)，不能連續(xù)化；④腐蝕性強(qiáng)，縮短設(shè)備使用壽命，增加設(shè)備維修費(fèi)用縐片機(jī)，造粒機(jī)等均屬于大功率用電設(shè)備，耗能量高；⑥壓縐過程中需要多次的清水洗滌再機(jī)械脫水，會(huì)消耗大量的清水；⑦排放的制膠廢水酸性強(qiáng)，污染物含量高，嚴(yán)重污染環(huán)境。
[0005]我們都知道，膠乳的凝固是天然生膠生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，不僅影響到脫水，干燥等后續(xù)加工過程，對(duì)天然生膠的性能也有一定的影響。近年來，隨著顆粒膠生產(chǎn)的發(fā)展，在凝固工藝的改革方面出現(xiàn)了許多新的凝固方法。
[0006]所謂膠乳的凝固，是指在一定條件下，膠乳由穩(wěn)定狀態(tài)向其反面轉(zhuǎn)化的過程，即破壞膠乳穩(wěn)定性的過程。剛從膠樹排出的新鮮膠乳pH=7.0左右，氨保存后達(dá)8.0以上，均高于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，因而橡膠粒子保護(hù)層的蛋白質(zhì)作酸式電離，使橡膠粒子表面帶有負(fù)電荷，從而引起周圍水分子的極化，產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極并在橡膠粒子表面作定向排列而形成一層水化膜。所以，使膠乳產(chǎn)生凝固可以中和其表面的陰電荷或破壞其水化膜。根據(jù)凝固機(jī)理可以將凝固工藝分為以下幾種:
酸凝固法:是中國(guó)生膠加工中最早使用的凝固方法，也是目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)上使用最廣泛的方法。其使用主要有醋酸、甲酸、硫酸等。酸凝固膠乳的機(jī)理主要是增加膠乳中氫離子的量，從而降低膠乳的PH值.壓縮雙電層，使水化膜變薄。當(dāng)達(dá)到蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)電位為零，橡膠粒子間再無斥力，它們相互聚集而凝固成塊。酸凝固方法雖仍在不斷的探索酸的種類及其凝固工藝，但研究應(yīng)用較廣的醋酸、甲酸、硫酸等凝固膠乳時(shí)都存在一些不足。
[0007]自然凝固及微生物凝固:膠乳從膠樹流出來經(jīng)一段時(shí)間后就會(huì)自然凝固，通常認(rèn)為自然凝固的原因有3個(gè):①由于細(xì)菌在膠乳內(nèi)不斷產(chǎn)生揮發(fā)脂肪酸，降低了膠乳的pH值，從而電荷中和導(dǎo)致膠乳自然凝固；②由于膠乳中形成高級(jí)脂肪酸并吸附在膠乳中的橡膠粒子上，這些羧酸根同金屬離子結(jié)合，生成羧酸鹽而導(dǎo)致膠乳自然凝固；⑧膠乳中存在分解蛋白酶，即凝固酶和過氧化物酶，作用于膠乳中橡膠粒子的蛋白質(zhì)層，破壞了橡膠粒子表面的吸附層，使橡膠粒子失去穩(wěn)定性而互相粘結(jié)，導(dǎo)致膠乳自然凝固。事實(shí)上，膠乳從膠樹流出后，就處于膠園的復(fù)雜環(huán)境之中，往往是上述3種因素同時(shí)發(fā)生作用。
[0008]自然凝固往往凝固時(shí)間長(zhǎng)，凝固不完全，所以后來發(fā)展的微生物凝固就是基于自然凝固的思路，在外加微生物菌種和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的條件下，加快微生物的繁殖和代謝，從而加快膠乳的凝固，縮短凝固時(shí)間。但微生物凝固在菌種的選擇控制上還有待突破，而且其凝固過程中易產(chǎn)生發(fā)臭、發(fā)脹、凝塊過軟或過硬、夾生膠現(xiàn)象。
[0009]無機(jī)鹽凝固:凝固機(jī)理與酸凝固機(jī)理相似，只是無機(jī)鹽凝固是通過金屬陽離子電荷起凝固作用。還有一種說法認(rèn)為:。二價(jià)、三價(jià)的鹽能與橡膠粒子保護(hù)層物質(zhì)結(jié)合，生成不溶性化合物，破壞橡膠粒子的穩(wěn)定性而使膠乳凝固。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，二價(jià)鹽較一價(jià)和三價(jià)凝固膠乳速率更快，并且其中的鈣鹽的凝固速率最為突出。無機(jī)鹽凝固速度快、污染小、成本低，還能在基本不改變現(xiàn)有工廠的加工方式的基礎(chǔ)上應(yīng)用，但凝固的生膠灰分含量偏高，影響制品的最終使用性能。
[0010]物理凝固:加熱或冷凍均會(huì)使膠乳產(chǎn)生凝固。加熱使分子的平均動(dòng)能加大，促使橡膠粒子運(yùn)動(dòng)加劇，從而增加相互之間的碰撞機(jī)會(huì)。加熱會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，從而減少陰電荷并使水化膜遭到破壞。冷凍則會(huì)使蛋白質(zhì)周圍的水化膜因結(jié)冰而被破壞，從而使橡膠粒子發(fā)生不可逆的脫水作用。
[0011]在某種程度上來說，這些凝固方法在工廠的生產(chǎn)中還有一定限制且無法滿足當(dāng)前環(huán)境友好型社會(huì)發(fā)展需求，因此，探索新型天然膠乳凝固工藝對(duì)于整個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)和環(huán)境的保護(hù)都具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的提供一種天然膠乳快速造粒的裝置。
[0013]為了改進(jìn)傳統(tǒng)天然膠乳凝固工藝，保證生膠性能不受影響的同時(shí)提高凝固效率。本發(fā)明通過振動(dòng)噴嘴的周期性往復(fù)將膠乳分散成小液滴，落入裝有快速凝固劑的凝固池中，不僅能夠使天然膠乳快速地凝固成球狀，一步制成顆粒膠，而且快速凝固劑經(jīng)循環(huán)泵抽吸可以再次進(jìn)入凝固柱底部重復(fù)利用，同時(shí)該裝置舍棄了傳統(tǒng)工藝中的大型耗電耗能設(shè)備，節(jié)約能源的同時(shí)降低環(huán)境污染。
[0014]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下循環(huán)往復(fù)，膠乳經(jīng)多孔噴頭的周期性振動(dòng)作用而被分散成直徑均一的小液滴，當(dāng)落入正下方盛有快速凝固劑的凝固池時(shí)，立刻發(fā)生由表及里的凝固沉降。凝固池中的凝固柱底部與溢流夾層連通，形成連通器，溢流層上沿邊緣設(shè)有分離篩網(wǎng)，當(dāng)膠乳液滴凝固完全沉降至導(dǎo)粒板時(shí)便與凝固劑分離，凝固劑從導(dǎo)粒板縫隙漏下后進(jìn)入回收層，在循環(huán)泵抽吸下再次進(jìn)入凝固柱底部重復(fù)使用，膠粒則從篩網(wǎng)滾落入接收盤，由工廠傳送帶送入陳化罐陳化完全。最后按一般工廠操作干燥完全即可得到顆粒膠。
[0015]本發(fā)明有益效果是:簡(jiǎn)化凝固工藝過程，凝固速度快，生產(chǎn)效率高；基本上可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，機(jī)械化，連續(xù)化，操作簡(jiǎn)便；凝固劑可實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，大大降低生產(chǎn)成本；整個(gè)工藝可在常溫下進(jìn)行，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；舍棄三級(jí)縐片和三級(jí)造粒等高能耗裝置，大大減少能耗和各種污染物排放。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0017]附圖是本發(fā)明的一種天然膠乳快速造粒的裝置構(gòu)造示意圖。
[0018]圖中1.電動(dòng)機(jī)，2.轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，3.多孔噴頭，4.凝固池，5.分離篩網(wǎng)，6.接收盤，
7.回收泵，8.導(dǎo)粒板，9.支撐骨架，10.密封蓋。
[0019]【具體實(shí)施方式】:
在圖中，經(jīng)預(yù)處理的天然膠乳通過管道輸送到上方，轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(2)在電動(dòng)機(jī)(I)的帶動(dòng)下循環(huán)往復(fù)，使天然膠乳從多孔噴頭(3)向下噴灑出直徑均一的膠乳液滴，膠乳液滴由于重力作用筆直落入下方帶支撐骨架(9)的裝有凝固劑的凝固池(4)中，膠乳液滴在凝固池中迅速凝固變硬，最后落在在導(dǎo)粒板(8)上，并利用連通器原理向上運(yùn)動(dòng)，在分離篩網(wǎng)(5)上累積，至一定數(shù)量后落入接收盤(6);凝固劑在導(dǎo)粒板(8)處與膠粒分離，在回收泵(7)的作用下落入回收層，達(dá)到回收利用的效果。凝固池(4)上方加裝密封蓋(10)，能夠有效避免氣體揮發(fā)帶來的環(huán)境污染。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快速凝固天然膠乳的裝置，包括振動(dòng)噴嘴、凝固池、回收泵、接收盤，其特征在于:所述的振動(dòng)噴嘴周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)，凝固池和接收盤相連接，回收泵位于凝固池下方，所述的各部件可以按需調(diào)整及拆卸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速凝固天然膠乳的裝置，其特征在于所述的噴嘴位于凝固池的上方，由電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤和多孔噴頭三部分組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速凝固天然膠乳的裝置，其特征在于所述的凝固池下方裝有導(dǎo)粒板，與溢流夾層連通，形成連通器，溢流層上沿邊緣設(shè)有分離篩網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速凝固天然膠乳的裝置，其特征在于所述的接收盤位于分離篩網(wǎng)下方，接收盤底部中央設(shè)有輸出膠粒的孔洞。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速凝固天然膠乳的裝置，其特征在于所述的噴嘴，凝固池，接收盤均采用不銹鋼材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凝固池，其特征在于所述的凝固池底部裝有回收凝固劑的回收泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凝固池，其特征在于所述的凝固池頂部裝有密封蓋，能夠有效避免揮發(fā)氣體帶來的環(huán)境污染。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種天然膠乳快速造粒的裝置，包括振動(dòng)噴嘴、凝固池、接收盤，其特征在于：振動(dòng)噴嘴的轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下循環(huán)往復(fù)，所述的各部件可以按需調(diào)整及拆卸。膠乳經(jīng)多孔噴頭被分散成直徑均一的小液滴，當(dāng)落入下方盛有快速凝固劑的凝固池時(shí)，迅速凝固完全，并在導(dǎo)粒板與凝固劑分離，凝固劑在循環(huán)泵抽吸下再次進(jìn)入凝固柱底部重復(fù)使用，膠粒則溢流上升至分離篩網(wǎng)，從篩網(wǎng)滾落入接收盤，直接制成顆粒狀橡膠。該裝置與傳統(tǒng)天然膠乳凝固方法相比，省去了多級(jí)縐片，多級(jí)造粒的工序，既大大縮短了凝固時(shí)間，又降低了電能的消耗和廢水污染，節(jié)能減排的同時(shí)又節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【IPC分類】C08C1-14
【公開號(hào)】CN104558257
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310486960
【發(fā)明人】廖雙泉, 高金晶, 肖超
【申請(qǐng)人】海南大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月17日