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天然濃縮乳膠的現狀

更新時間:2017-08-03 16:30:12 閱讀次數:15736次   tags:  濃縮乳膠, 橡膠產品, 現狀,


一、我國乳膠制品行業現狀

與發達國家相比,我國乳膠制品企業仍存在規模小、技術力量分散、總體裝備水平不高、生產效率低、技術進步滯后等差距。

我國乳膠制品 行業產品有醫療衛生用品,如安全套、醫用手套、檢查手套、輸血膠管、導尿管等;工業及國防防護用品,如工業手套、勞保手套、防毒手套、耐油手套、航空手 套、探空氣球、汽車靠墊、工業膠管、工業指套、防水袋等;日常生活用品,如家用手套、鞋套、農用指套、泳帽、玩具氣球等,共70多個品種。其中,主要產品是安全套、醫用手套、檢查手套、家用手套及氣球5大類,產能和產量居全球第2位或第3位,尤其以安全套和家用手套發展前景最好。

乳膠制品本身的特點及使用功能,決定了該類產品無論在國外還是在國內都不會萎縮。隨著人類生活水平提高及自我保護意識增強,其需求量將越來越大。

但各種產品增長速度差異較大,每年每個品種的需求量增減幅度均不同,這是由其使用功能及市場儲備量所決定的。如隨著人們對預防愛滋病及性病的重視,非洲國 家安全套需求量大幅度增長,成為我國產品出口的新市場。但同時西方國家紛紛在東南亞、非洲等地投資建設生產線,韓國、日本也在擴大產量,這又將對我國出口 產生沖擊。因此,在看到有利形勢的同時,需充分考慮不利因素的影響,避免盲目決策,造成損失。

二、濃縮天然膠乳的生產現狀

近年來,世界濃縮天然膠乳的產量,已達100萬噸/年以上。按制備和保存方法分,濃縮天然膠乳主要有三種濃縮法和六個保存體系,見表3-1。

3-1濃縮天然膠乳的類型

濃縮方法

干膠含量,%

類型

保存體系

離心

60

高氨

0.7%氨

離心

60

低氨-五氯酚鈉

0.2%氨+0.2%五氯酚鈉

離心

60

低氨-硼酸

0.2%氨+0.2%硼酸+0.05%月桂酸

離心

60

低氨-ZDC

0.2%氨+0.1%二乙基二硫代氨基甲酸鋅+0.05%月桂酸

離心

60

低氨-TZ

0.2%氨+0.013%二硫化四甲基秋蘭姆+0.013%氧化鋅+0.05%月桂酸

膏化

60-66

高氨

0.7%氨

蒸發

60-70

固定堿

0.05%KOH+2%肥皂


在生產的各種濃縮天然膠乳中,以離心濃縮天然膠乳最多,約占總產量的95%。原因是這種方法生產效率高,生產過程短,產品純度高,質量好控制。在離心法濃縮天然膠乳中,又以高氨型的產量較多,約占總產量的75%。在低氨型濃縮天然膠乳中,以低氨-TZ膠乳最多,其產量已占低氨膠乳的三分之二。此外,根據用戶的需要,還生產一些特種膠乳,包括純化膠乳、接枝膠乳、陽電荷膠乳、高濃度膠乳、耐寒膠乳、硫化膠乳、樹脂補強膠乳等。

三、普通濃縮天然膠乳的生產

(一)工藝流程

普通濃縮天然膠乳的產量一般為天然橡膠總產量的8%~10%,個別天然橡膠生產國所占的比例甚至可達15%。

普通濃縮天然膠乳加工的基本工藝流程是:

新鮮膠乳→及時保存→檢驗→過濾→澄清→調節→濃縮→積聚→檢驗、分級→包裝、出廠

其中,濃縮方法一般有離心法、膏化法、蒸發法和電潷法四種,只是電潷法直到現在仍未能投入商業性生產,而膏化法和蒸發法也僅在有限的規模上使用,90%以上的濃縮天然膠乳都是采用離心法生產的。

離心法濃縮天然膠乳的一般工藝流程為:

變質膠乳(用制生膠)氨(是膠乳含氨

變質膠乳(用制生膠)氨(是膠乳含氨0.15%-0.35%)膠清(用制生膠)

 ↑                   ↑↓

加氨新鮮膠乳→檢驗→過濾(40目篩)→澄清罐(池)→調節罐(池)(60目篩)→離心機

   ↓    ↓       ↓

凝塊、雜質殘渣椒圖(用制生膠)           

出廠←包裝桶(罐)←檢驗、分級←積聚罐←離心濃縮天然乳膠    

                       ↓          

                凝塊、泡沫凝膠(用制生膠)氨(使膠乳含氨0.60%-0.75%)


(二)膠乳離心濃縮的原理

由于橡膠粒子的相對密度小,而乳清的相對密度大,在靜置期間,膠乳中的橡膠粒子會往上浮而乳清則相對地往下沉,從而實現橡膠粒子和乳清分離。

離心濃縮是利用高速旋轉的離心機以產生比地心引力加速度大得多的離心加速度作用于膠乳,改變靜置狀態下的分離條件,加快橡膠粒子與乳清的分離速度,從而使膠乳達到濃縮的目的。

四、離心濃縮天然膠乳質量的調控方法

(一)影響濃度的主要因素及調控方法

使濃縮天然膠乳濃度達到質量指標要求,是保證產品質量的先決條件。而要使濃縮天然膠乳達到規定濃度,則必須了解有關影響因素,從而根據不同情況采取不同的調控方法。

1.新鮮膠乳的濃度 一般而言,新鮮膠乳濃度的高低,直接影響濃縮天然膠乳的濃度。新鮮膠乳濃度較高,制得的濃縮天然膠乳的濃度也較高;反之,則所得濃縮天然膠乳的濃度也較低。

2.新鮮膠乳的進料速率 膠乳進料速率是指單位時間內流入離心機的膠乳量。濃縮天然膠乳和膠清的濃度與新鮮膠乳的進料速率有密切關系。即在其它條件不變的情況下,濃縮天然膠乳的濃度隨新鮮膠乳的進料速率增加而降低,膠清的濃度則隨進料速率增加而增加。

3.離心機的運轉時間 濃縮天然膠乳的濃度和純度隨離心機每班運轉時間的延長而降低,膠清濃度則隨運轉時間的延長而增加,特別是后期影響更顯著。

4.膠清的流出速率 膠清的流出速率是指單位時間從離心機排出的膠清量。在新鮮膠乳進料速率一定的情況下,若膠清的流出速率越快,則濃縮天然膠乳的流出速率就相對慢些,因而濃度就較高;而膠清在離心轉鼓中停留時間相對短些,橡膠粒子被分離的效果較小,因而濃度就較大。 5.其它 如沖機用水量、補加氨量、濃縮天然膠乳的貯存時間等,對濃縮天然膠乳的濃度也有一定影響。

(二)非橡膠固體的調控方法

濃縮天然膠乳的性質主要受非橡膠物質的影響。現有的濃縮天然膠乳質量指標中,直接反映非橡膠物質的檢驗項目就是非橡膠固體。如果能很好地控制非橡膠固體含量,就有可能保證濃縮天然膠乳質量和提高它的一致性。

(三)揮發脂肪酸值

1.影響因素

試驗表明,新鮮膠乳乳清中的揮發脂肪酸(VFA)含量,與由此膠乳制得的濃縮天然膠乳乳清的揮發脂肪酸含量沒有明顯區別。這一結果說明揮發脂肪酸并不與橡膠相相連,而是全部分布于乳清之中。由此,可控制新鮮膠乳乳清的揮發脂肪酸值(VFANO·)來達到控制濃縮天然膠乳VFANO·的目的。而影響新鮮膠乳的VFANO·高低的主要因素包括如下幾個方面:

1)新鮮膠乳的細菌污染和繁殖量。 2)加入保存劑的時間和數量。

3)膠乳的溫度。 4)被細菌作用物的數量。

2.調控方法

(1)注意濃縮天然膠乳的保存和貯運:

①離心后所得的濃縮天然膠乳要盡快補足氨量。 ②防止抗氨細菌的生殖。

(2)若濃縮天然膠乳的VFANO·過高時,可用水稀釋此膠乳而后再離心。

(四)機械穩定度

1.所謂膠乳的機械穩定度(MST)是指膠乳對機械攪拌即剪切力所產生去穩定性的對抗能力。

在膠乳制品工藝中,要求膠乳具有不同的機械穩定度。例如紡織物的刮膠和噴膠,膠乳必須具有很高的機械穩定度才不致使膠層厚薄不均和堵塞噴槍。而模鑄制品對膠乳機械穩定度要求則可相對較低。

2.提高機械穩定度的方法

當需要機械穩定度較高的膠乳時,可設法加固橡膠粒子保護層,使之不易受到機械攪拌或剪切力的破壞。

若濃縮天然膠乳的MST達不到要求,同時它的VFANO·又很高時,一般可將此膠乳稀釋,然后再離心濃縮,便可提高其MST。

(五)其它項目

一般而言,要是濃縮天然膠乳的VFAN O·、MST都符合質量指標,那其它指標也都可達到要求。一旦濃縮天然膠乳出現輕微的臭味或變色現象,便可采取稀釋和再離心的方法加以解決。此外,包裝時做好過濾并使膠乳充滿包裝桶,這樣,濃縮天然膠乳的凝塊含量便不會超標;同時,搞好包裝容器的涂料工作,濃縮天然膠乳也不會產生變色現象。

、濃縮天然膠乳的經濟技術指標

(一)分離效率(轉鼓效率)所謂離心機的分離效率是指流出離心機的濃縮天然膠乳總干膠量與進入離心機的新鮮膠乳總干膠量的百分比。可用來確定橡膠損失量。分離效率高,則橡膠的損失量少,分離效率低,則橡膠的損失量多。

一般而言,分離效率要比干膠制成率高一些。分離效率高,則濃縮天然膠乳干膠制成率就高。

(二)生產速率

所謂生產速率是指在規定條件下,單位時間處理進料膠乳的量。正常情況下,一般不必過多的考慮生產速率的問題,因為生產速率越高,則濃縮天然膠乳干膠制成率越低。

(三)干膠制成率

所謂濃縮天然膠乳的干膠制成率是指所得濃縮天然膠乳的干膠總量與進廠新鮮膠乳干膠總量的百分比,即:

應在保證濃縮天然膠乳濃度達到質量指標的前提下,適當兼顧干膠制成率和干膠回收率。

一般而言,一定數量的新鮮膠乳,濃度較高的,其總干膠量就較多;濃度較低的,其總干膠量就較少,如果都用來制造相同濃度的濃縮天然膠乳,則新鮮膠乳濃度較高的,所制得濃縮天然膠乳量就較多,干膠制成率較高。反之,則相反。

新鮮膠乳的質量特別是揮發脂肪酸值的高低,對干膠制成率也有明顯的影響。質量較差(如揮發脂肪酸值較高)的新鮮膠乳,干膠制成率降低。反之,新鮮膠乳質量好的,則干膠制成率高。

(四)干膠回收率

所謂干膠回收率,是指制成各種產品的總干膠量與進廠新鮮膠乳的總干膠量的百分比,即:

工廠雜膠是指新鮮膠乳進廠后所形成的各種凝塊、膠屑,包括泡沫凝膠、喇叭頭膠、殘渣膠、洗桶水膠等。

干膠回收率也是濃縮天然膠乳廠的一項重要經濟指標,一般不應低于99%。

、濃縮天然膠乳的積聚

經過濃縮的天然膠乳,使之流入積聚罐(見圖3-36)進行積聚。

(一)目的

濃縮天然膠乳積聚的目的主要包括如下幾個方面:

1.使不同批次生產的濃縮天然膠乳在積聚罐內進行混合均勻,以期提高產品的一致性;

2.在積聚罐內作好濃縮天然膠乳保存劑含量和濃度的調控工作。

3.使濃縮天然膠乳的機械的穩定度在積聚期內升高,以便達到出廠規定指標。剛生產出來的氨保存濃縮天然膠乳,穩定性較低,尤其是離心濃縮天然膠乳的機械穩定度只有幾十秒。在積聚過程中,由于膠乳中類脂物水解產生的高級脂肪酸與氨反應,逐漸生成銨皂,這種肥皂吸附在橡膠粒子上起著保護橡膠粒子的作用,因而膠乳的機械穩定度隨積聚時間而增加。必要時也可采取適當措施進行調控,使濃縮天然膠乳的機械穩定度達到質量指標;

4.減少出廠產品的檢驗工作量。就一定數量的產品而言,如出廠批次多,則檢驗的次數必多,反之則少。將大量的膠乳混合成一批,減少檢驗頻次。

(二)主要要求

1.及時加足保存劑。保存劑的加入不但要及時,還要足量和均勻,否則濃縮天然膠乳的VFANO.會增加,MST也會降低。

2.混合均勻。在積聚過程中,為了調控好濃縮天然膠乳的質量,要取膠樣進行檢驗,如膠乳混合不均勻,則所取膠樣無代表性,檢驗結果不能用來指導生產。因此,在積聚罐中必須裝有攪拌漿,用來攪拌和混勻膠乳。

3.不污染膠乳。濃縮天然膠乳在積聚罐停留的時間較長,罐的內壁應不受膠乳腐蝕。生產上過去使用的積聚罐,都用鋼板制造,不但耗用大量鋼材,制造和搬運比較麻煩,而且不易清洗,還須消耗大量耐堿涂料(每年停產時都需涂刷一次才不致污染膠乳)。現已大都改用鋼筋水泥建造罐身,瓷磚襯里,500號水泥勾縫的結構,不但免去了上面所說的那些缺點,而且使用效果良好。

、質量檢驗

(一)檢驗、分級

1.分級指標

濃縮天然膠乳與其它商品一樣,出廠前要進行嚴格的質量檢驗,只有質量指標符合相關規定時才允許出廠。濃縮天然膠乳的質量指標是產用雙方根據生產的可能和使用的需要,并有利于提高產品質量的原則下,協商制定的通用質量標準。

3-46 技術要求(GB/T 8289—2008)

項   目

指   標

檢驗方法

高氨

低氨

中氨

高氨膏化

低氨膏化

總固體含量,%

61.5

61.5

61.5

61.5

61.5

GB/T 8298

干膠含量,%

60.0

60.0

60.0

60.0

60.0

GB/T 8299

非橡膠固體,%

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

堿度(氨(按膠乳計),%

0.60

0.29

0.30

0.55

0.35

GB/T 8300

機械穩定度,s

650

650

650

650

650

GB/T 8301

凝塊含量,%

0.05

0.05

0.05

0.05

0.05

GB/T 8291

銅含量,mg/kg總固體

8

8

8

8

8

GB/T 8295

錳含量,mg/kg總固體

8

8

8

8

8

GB/T 8296

殘渣含量,%

0.10

0.10

0.10

0.10

0.10

GB/T 8293

揮發脂肪酸值

0.10

0.20

0.20

0.20

0.20

GB/T 8292

氫氧化鉀(KOH)值

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

GB/T 8297

①總固體含量或者干膠含量,任選一項;

②固體含量與干膠含量之差。

2.檢驗規則

1)每批出廠的濃縮天然膠乳都應附有統一格式的質量檢驗單。

2)每個積聚罐作為一批產品包裝。包裝前從積聚罐中取樣化驗,取樣前充分攪拌,在剛停止攪拌時取樣。攪拌必須的時間,由試驗確定之。以攪拌到自罐頂部與罐底部所取出的膠乳的總固體含量之差在0.5%以內時為準。

3)產品檢驗必須按規定的檢驗方法進行。如果檢驗結果沒有準確的把握,需要重新進行,直到準確為止。

3.各檢驗項目的測定意義

1)總固體含量

主要是用來確定濃縮天然膠乳的非橡膠固體含量(總固體含量與干膠含量之差),也可用來快速和粗放了解濃縮天然膠乳的干膠含量,作為膠乳制品廠選擇原料和確定配方的根據之一。

2)干膠含量

它是濃縮天然膠乳使用時的有效成分,在膠乳配料時,它又是計算配合劑用量的基本依據。膠乳干膠含量過低,不僅要求濃度較高的某些橡膠制品無法制造,而且對于能夠成型的制品也會增加不少麻煩。例如,用干膠含量低的膠乳制造海綿,則所得產品的收縮率大;用來制造浸漬制品,則達到相同厚度所需的浸漬次數較多。

3)非橡膠固體

其數值大小標志膠乳非橡膠物質含量的高低。若其值大,表示膠乳的純度低,在配入氧化鋅之類的配合劑后,所得配合膠乳的穩定性往往較低,因而有縮短配合膠乳有效使用時間的趨勢。

4)堿度(NH3)

對于高氨保存的膠乳低于0.60%時,膠乳容易腐敗,不能長期保存,濃縮天然膠乳的機械穩定度隨貯存時間上升較慢,且最高值也較小;高過0.75%,濃縮天然膠乳的機械穩定度上升快,最高值也大,但下降也快,且浪費氨水,增加制品成型時除氨的困難和用費,膠乳貯存時間較長后,還會因促進非橡膠物質分解而降低膠乳的化學穩定度。

5)揮發脂肪酸值

中和含有100g總固體的膠乳中的揮發脂肪酸所需氫氧化鉀的克數,稱為揮發脂肪酸值。揮發脂肪酸值能較敏感地反映膠乳保存,特別是早期保存的好壞。

6)機械穩定度

機械穩定度低的膠乳不僅在配料攪拌過程中容易產生凝塊,特別是用于刮膠之類制品,承受是強烈的機械處理時,還會遭遇根本不能操作的困難。

7)凝塊含量

膠乳凝塊多,有兩種可能性,一種是包裝出廠時沒有采取過濾的必要措施,除去濃縮天然膠乳原有凝塊;另一種是膠乳出廠后,穩定性受到局部破壞,新產生了一些凝塊。凝塊含量高的膠乳,往往使制出的橡膠制品,特別是浸漬制品廢次品增加,制造壓出制品時,還會堵塞壓出機頭,造成生產停頓。

8)顏色

膠乳變色后不僅不能用來制造鮮艷美觀的橡膠制品,而且熱穩定度也往往較低,難于用來制造硫化膠乳和生產以硫化膠乳為原料的各種膠乳制品。

9)氣味

膠乳產生臭味,說明它已嚴重腐敗。這樣的膠乳,往往揮發脂肪酸值高,穩定性低,難于用來正常生產膠乳制品。

10)氫氧化鉀值

中和含有100g總固體的膠乳中的各種酸類所需氫氧化鉀的克數,稱為氫氧化鉀值。其值小,在一定程度上標志膠乳化學穩定度高。保存不好的膠乳,其氫氧化鉀值必定會高,但氫氧化鉀值高的膠乳,不一定保存不好。因此,它主要用來測定膠乳含氧化鋅時能長期穩定而必須加入氫氧化鉀的最低數量。

11)殘渣含量

殘渣是指膠乳中的塵土、砂粒、樹皮碎片和磷酸鎂銨等外來的非橡膠物質。顯然,殘渣含量高的膠乳所制得的膠乳制品,特別是薄膜制品,質量必定很差,甚至會成為廢品。

12)銅、錳含量

銅、錳是橡膠的氧化強化劑,含量多時會促進橡膠老化,縮短膠乳制品的使用壽命。

(二)包裝、出廠

1.包裝容器的處理

包裝濃縮天然膠乳的容器,目前有三種方式:一種是容量約200kg的小鐵桶,將其內部清洗去銹后,涂上一層保護涂料。另一種是大型裝運罐,其形式與汽油罐車相同。三是目前較為常用的太空包裝。太空包,又叫集裝袋,是一種柔性運輸包裝容器,廣泛用于食品、糧谷、醫藥、化工、礦產品等粉狀、顆粒、塊狀物品的運輸包裝,是目前世界范圍內普遍使用的包裝產品。

2.操作要點

包裝前,必須將濃縮天然膠乳攪拌均勻。膠乳包裝完畢后,積聚罐要及時進行清洗,以除去附在罐壁的泡沫凝膠和其它雜質。清洗積聚罐時要注意安全,防止發生事故。如罐內氨味很濃,清洗前應將罐蓋上的入孔打開,并向罐內鼓風或噴高壓水驅趕氨氣。待氨味不濃時

才進去清洗。必要時,還應配帶防護目鏡和口罩,切保安全。

濃縮天然膠乳在貯存和運輸過程中,要防止滲漏、日曬和冰凍。溫度應<35℃,以免膠乳變質。

、生產廢水治理

一般采用的是“預處理單元—酸化系統—S‐ROD系統—產甲烷反應器—RB‐NDN‐CBN 生物氧化系統—化學法除磷 ”相結合的處理工藝。

應加強對污水事故性排放的管理, 并制定相應的應急預案,對廠區污水處理設施應設置攝像頭進行全天 24 小時監控,杜絕污水偷排事件的發生。做好污水處理設施的日常運行的維護保養,設計事故池,四周應建設截排水設施,避免暴雨天氣周邊雨水進入氧化塘造成污水溢流,堅決杜絕污水事故性排放。


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