CN114855301A - 一种直径可变的新型乳胶丝的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直径可变的新型乳胶丝的制备方法，包括：充分混合胶乳原料，冷却并恒温保存；待胶乳充分反应后，经压力周期变化挤出口挤出乳胶丝；将挤出后的胶乳经浓度为32％的醋酸脱水胶凝成型；将成型后的乳胶丝多级水洗，烘干后进行打粉、拼带并进行硫化处理；落料装箱。本发明通过楔形机械振动推头的周期往复振动来控制挤出口处的压力按规律变化，从而达到挤出乳胶丝的直径呈现规律性变化。调整楔形机械振动推头的振幅，可改变挤出乳胶丝的最大直径；调整楔形机械振动推头的振动频率，可改变乳胶丝的节距；改变挤出管的孔径能改变乳胶丝的平均直径。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料生产技术领域，尤其涉及一种直径可变的乳胶丝的制备方法。
背景技术
乳胶丝即天然橡胶丝，是以天然胶乳为主要原料，添加其他活性剂、惰性添加剂等，再充分混合后经过挤出胶凝成型所制备的具有拉伸强度高、耐磨、耐腐蚀以及抗撕裂等良好性能的乳胶制品。乳胶丝具有广泛的用途，例如可利用其加工出织袜、内衣肩带、健身带、游泳衣、止血带等产品。
目前乳胶丝多为单一直径，且由多条乳胶丝拼接形成一条粗乳胶丝。对于一些特殊场合，单一直径的乳胶丝无法满足实际需求，于是设计一种直径可变的新型乳胶丝制造工艺及装备成为当前十分紧迫的任务。
直径可变的新型乳胶丝的制造工艺及装备，主要包含胶乳挤出和乳胶丝成型。挤出方法如专利CN 105436025 B等，通过滚珠螺杆等机械装置对挤出口加压挤出成型，专利CN 103764883 B等通过加入压差挤出，冷却成型。挤出形状(直径)如专利CN 114147937 A等采用设计挤出口的形状来改变挤出塑料的形状。
上述具体专利对比文件为：
1)、“液材挤出方法及装置”，专利号为CN 105436025 B。该专利提供一种液材挤出方法及装置。包括：使多个胶室分别形成于多个独立分离的胶阀中，各胶阀同设于一阀座上，各胶室分别各设有柱塞将胶液挤出；使各胶阀中各经由一阀轴上的导流道控制胶液流动；使多个胶阀中的各柱塞同步进行挤出，各阀轴则同步被一驱动机构驱动进行胶液控制；由此以使胶室的加工容易，且点胶产品规格变更时，仅须更换阀座而无需对胶室再行加工。本发明与上述专利不同，在液位静恒压挤出的前提下采用简单的机械振动才改变挤出口的局部压力，从而实现连续的挤出直径规律变化的乳胶丝，相比于该专利结构简单紧凑，实现简单，且在原有工艺上经过简单改造就能实现。
2)、“一种自动变径的塑料挤出模具”，专利号CN 114147937 A。该专利涉及一种自动变径的塑料挤出模具，其包括模体和变径机构，模体包括口模和芯模，芯模穿设于口模中，口模与芯模之间形成挤出通道，挤出通道具有挤出段；变径机构包括变径外模、变径内模和变径驱动件，变径外模活动设于口模靠近挤出段的一端上，变径内模设于芯模靠近挤出段的一端上，且变径内模穿设于变径外模，变径驱动件的输出端与变径外模连接。该自动变径的塑料挤出模具通过变径驱动件驱动变径外模沿口模的中心轴方向移动，以此改变变径外模的端口与变径内模的外壁之间的距离，从而实现挤出管道的壁厚调节；同时，通过在轴向方向上调节变径外模，能够避免出现在径向方向上壁厚不均匀的现象，确保挤出管道的质量。本发明的挤出方法与上述不同，使用简单的小孔出流，依靠孔口处的压强变化来改变乳胶丝挤出直径，乳胶丝较细，孔口处设置复杂的机械结构严重阻碍了乳胶丝的挤出效率。
3)、“挤出方法”，专利号为CN103764883B。该专利涉及从纤维素、NMMO(N-甲基吗啉-N-氧化物)和水的溶液通过一个或多个挤出口的方式通过压力挤出所述溶液并通过在沉淀浴中凝固长丝或薄膜来生产固体纤维素长丝或薄膜的方法。引导所述溶液通过在所述挤出口和所述沉淀浴之间的空气间隙，在挤出口上的溶液的温度低于105℃，在空气间隙中即将挤出前的溶液和挤出后的溶液的压力之间的压力差在8和40巴之间。本发明的挤出方法与上述不同，采用乳胶丝挤出后直接进入酸浴中胶凝成型，且恒温挤出，无需对胶乳进行加热，挤出后无需冷却直接胶凝成型。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种直径可变的新型乳胶丝的制备方法。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现：
一种直径可变的新型乳胶丝的制备方法，包括：
A、充分混合胶乳原料，冷却并恒温保存；
B、待胶乳充分反应后，经压力周期变化挤出口挤出乳胶丝；
C、将挤出后的胶乳经浓度为32％的醋酸脱水胶凝成型；
D、将成型后的乳胶丝多级水洗，烘干后进行打粉、拼带并进行硫化处理；
E、落料装箱。
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：
通过在挤出口附近添加机械振动装置，给挤出口附近提供局部周期变化的压强，从而在不改变挤出口直径的同时实现挤出乳胶丝直径的周期性变化，通过改变机械振动的振幅能控制挤出乳胶丝直径的变化范围；通过改变机械振动的振动频率可得到不同节距的乳胶丝。该方法具有实现简单，改造成本低，具有实际意义和推广价值。
附图说明
图1是直径可变的新型乳胶丝的制备方法流程图；
图2是直径可变的新型乳胶丝的压力周期变化挤出口结构示意图；
图3是直径可变的新型乳胶丝产品的示意图。
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，为直径可变的新型乳胶丝的制备方法，包括以下步骤：
步骤10充分混合胶乳原料，冷却并恒温保存；
步骤20待胶乳充分反应后，经压力周期变化挤出口挤出乳胶丝；
步骤30将挤出后的胶乳经浓度为32％的醋酸脱水胶凝成型；
步骤40将成型后的乳胶丝多级水洗，烘干后进行打粉、拼带并进行硫化处理；
步骤50落料装箱。
上述步骤10具体包括将乳胶，ZnO 2.90％，硫磺1.10％，橡胶促进剂M 0.70％，橡胶促进剂B 0.80％，KOH 0.50％，钛白粉6.0％，防老剂D 0.40％等胶乳原料在储罐中混合均匀，并冷却静止恒温保存一段时间；
上述步骤20具体包括：待胶乳充分稳定后，将胶乳输送到挤出口处，机械振动推头周期振动为挤出口区域提供周期变化压力，漏斗状承液口减少能量损失；
所述挤出乳胶丝的平均直径
与挤出孔口的内径dpipe相关，且满足线性关系式：
其中k1为乳胶丝挤出直径系数，且k1＞1；
所述挤出乳胶丝的直径d与机械振动的位移x相关，且满足以下关系式：
由机械振动的基本原理可得机械振动位移x与机械振动振幅A有如下关系：
其中：
为任意周期信号的一般表达形式；
由机械振动的基本原理可得机械振动位移x与机械振动推头周围的压强△P有如下关系：
ΔP＝mx″
其中：m为机械振动推头的质量；
根据流体能量方程：
其中：ρ为胶乳的密度，g为重力加速度，Hlatex为胶乳的液面高度，v0为挤出前胶乳流速，hj为挤出时乳胶在挤出口处的能量损失，
取ξ＝0.5，Hacid为醋酸液面高度，v1为挤出速度，α0,α1为动能校正系数，均取值为1；由于v0＜＜v1，因此忽略挤出前流速对胶乳能量的影响；能量方程可写成如下形式：
其中：ΔH为胶乳与醋酸之间的液位差，生产过程中ΔH保持不变；由简化后的能量方程可得出挤出速度v1与压强变化△P有如下关系：
挤出乳胶丝的直径d与挤出速度v1有如下关系：
d＝k2v1
其中：k2为乳胶丝挤出速度系数；
因此挤出乳胶丝的直径d与机械振动的位移x满足如下关系：
挤出乳胶丝的最大直径dm与机械振动的振幅A如下关系：
所述挤出乳胶丝的节距L与压力的变化的频率f相关，其满足以下关系式：
由机械振动的基本规律有如下关系式：
x″＝xf2
一个周期内挤出乳胶丝的距离定义为乳胶丝的节距L，与振动频率f的有如下关系：
其中：T为机械振动的周期，k1为乳胶丝挤出直径系数，ρ为胶乳的密度，g为重力加速度，x为机械振动位移，ΔH为胶乳与醋酸之间的液位差。
上述步骤30具体包括：乳胶丝挤出后直接进入质量浓度为32％的醋酸溶液中脱水胶凝成型，控制酸浴时间，防止乳胶丝过度硬化或胶凝不足。
上述步骤40具体包括：将酸浴胶凝成型之后的乳胶丝进过多级水槽，洗去粘附在乳胶丝表面的醋酸溶液；再将经过多级水洗之后乳胶丝表面的水分烘干，再对烘干的乳胶丝进行打粉，使其表面粘附一层石粉，将40根粘附石粉后的乳胶丝拼成一条粗乳胶丝，拼带完成后将乳胶丝放在135℃环境下进行硫化处理。
上述步骤50具体包括：硫化后的乳胶丝冷却后，根据订单要求完成乳胶丝的落料装箱和包装入库。
如图2所示，直径可变的新型乳胶丝装备的压力周期变化挤出口包括：楔形机械振动推头100、漏斗状承液口200和出流管300，楔形机械振动推头100位于胶乳液面之下靠近漏斗状承液口200的位置，漏斗状承液口200与出流管300相连，楔形机械振动推头周期振动为挤出口区域提供周期变化压力，漏斗状承液口减少能量损失。
如图3所示，生产的乳胶丝为直径周期变化的波浪状，挤出乳胶丝的节距L与机械振动频率f相关，挤出乳胶丝的平均直径
与挤出孔口的内径dpipe相关，挤出乳胶丝的最大直径dm与机械振动的振幅A相关。
上述实施例通过楔形机械振动推头的周期往复振动来控制挤出口处的压力按规律变化，从而达到挤出乳胶丝的直径呈现规律性变化。调整楔形机械振动推头的振幅，可改变挤出乳胶丝的最大直径；调整楔形机械振动推头的振动频率，可改变乳胶丝的节距；改变挤出管的孔径能改变乳胶丝的平均直径。
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)
1.一种直径可变的新型乳胶丝的制备方法，其特征在于，包括：
A、充分混合胶乳原料，冷却并恒温保存；
B、待胶乳充分反应后，经压力周期变化挤出口挤出乳胶丝；
C、将挤出后的胶乳经浓度为32％的醋酸脱水胶凝成型；
D、将成型后的乳胶丝多级水洗，烘干后进行打粉、拼带并进行硫化处理；
E、落料装箱。
2.如权利要求1所述的直径可变的新型乳胶丝的制备方法，其特征在于，所述A中乳胶原料包括：乳胶，ZnO 2.90％，硫磺1.10％，橡胶促进剂M 0.70％，橡胶促进剂B 0.80％，KOH0.50％，钛白粉6.0％与防老剂D 0.40％。
3.如权利要求1所述的直径可变的新型乳胶丝的制备方法，其特征在于，所述B中，压力周期变化挤出口包括：楔形机械振动推头、漏斗状承液口和出流管，所述楔形机械振动推头位于胶乳液面之下靠近漏斗状承液口的位置，所述漏斗状承液口与出流管相连，楔形机械振动推头周期振动为挤出口区域提供周期变化压力，漏斗状承液口减少能量损失。
4.如权利要求1所述的直径可变的新型乳胶丝的制备方法，其特征在于，所述B中，挤出乳胶丝的平均直径
与挤出孔口的内径dpipe相关，且满足线性关系式：
其中k1为乳胶丝挤出直径系数，且k1＞1。
5.如权利要求1所述的直径可变的新型乳胶丝的制备方法，其特征在于，所述B中，挤出乳胶丝的直径d与机械振动的振幅x相关，且满足以下关系式：
由机械振动的基本原理可得机械振动位移x与机械振动振幅A有如下关系：
其中：
为任意周期信号的一般表达形式，如正弦信号为
机械振动位移x与机械振动推头周围的压强△P有如下关系：
ΔP＝mx″
其中：m为机械振动推头的质量；
根据流体能量方程：
其中：ρ为胶乳的密度，g为重力加速度，Hlatex为胶乳的液面高度，v0为挤出前胶乳流速，hj为挤出时乳胶在挤出口处的能量损失，
取ξ＝0.5，Hacid为醋酸液面高度，v1为挤出速度，α0,α1为动能校正系数，均取值为1；由于v0＜＜v1，因此忽略挤出前流速对胶乳能量的影响；能量方程可写成如下形式：
其中：ΔH为胶乳与醋酸之间的液位差，生产过程中ΔH保持不变；由简化后的能量方程可得出挤出速度v1与压强变化△P有如下关系：
挤出乳胶丝的直径d与挤出速度v1有如下关系：
d＝k2v1
其中：k2为乳胶丝挤出速度系数；
因此挤出乳胶丝的直径d与机械振动的位移x满足如下关系：
挤出乳胶丝的最大直径dm与机械振动的振幅A有如下关系：
6.如权利要求1所述的直径可变的新型乳胶丝的制备方法，其特征在于，所述B中，挤出乳胶丝的节距L与压力的变化的频率f相关，其满足以下关系式：由机械振动的基本规律有如下关系式：
x″＝xf2
一个周期内挤出乳胶丝的距离定义为乳胶丝的节距L，与振动频率f的有如下关系：
其中：T为机械振动的周期，k1为乳胶丝挤出直径系数，ρ为胶乳的密度，g为重力加速度，x为机械振动的位移，ΔH为胶乳与醋酸之间的液位差。
7.如权利要求1所述的直径可变的新型乳胶丝的制备方法，其特征在于，所述C中醋酸溶液的质量浓度为32％，乳胶丝在醋酸溶液中脱水胶凝成型，控制酸洗时间，防止乳胶丝过硬或胶凝不足。
8.如权利要求1所述的直径可变的新型乳胶丝的制备方法，其特征在于，所述D中水洗是指乳胶丝经过酸洗之后表面吸附了大量醋酸溶液，将乳胶丝经过多级水槽将乳胶丝表面的醋酸溶液洗掉；所述烘干是指将多级水洗之后乳胶丝表面的水分烘干，再对烘干后的乳胶丝进行打粉，使其表面粘附一层石粉，将40根粘附石粉后的乳胶丝拼成一条粗乳胶丝，拼接完成后将乳胶丝放在135℃环境下进行硫化处理。
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| CN115948819A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-04-11 | 广东国兴乳胶丝有限公司 | 一种高韧性超细径乳胶丝制造方法 |
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- 2022-03-29 CN CN202210341524.1A patent/CN114855301A/zh active Pending
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