摘 要：天然橡膠是國(guó)家的重要戰(zhàn)略物資，在軍事國(guó)防上應(yīng)用十分廣泛，而我國(guó)的天然橡膠生產(chǎn)線仍比較落后，生產(chǎn)能力較低，能量消耗很大，而且需要大量人工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度高。本文中介紹的天然橡膠自動(dòng)化生產(chǎn)線，具有自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)能力高，人工需求量小等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：天然橡膠，自動(dòng)化，洗膠罐，擠壓脫水機(jī)、干燥箱，薄膜包裝機(jī)，機(jī)器人。

天然橡膠是一種以聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，是應(yīng)用最廣泛的通用橡膠。

天然橡膠一直是國(guó)家的重要戰(zhàn)略物資，在軍事國(guó)防上應(yīng)用十分廣泛，包括軍事裝備、空軍設(shè)施、國(guó)防工程等。我國(guó)是世界第一大天然橡膠消費(fèi)國(guó)，也是世界第一大天然橡膠進(jìn)口國(guó)。

經(jīng)過60多年的發(fā)展，我國(guó)在海南、云南等地區(qū)已建成了天然橡膠生產(chǎn)基地，并且已成為世界第五大天然橡膠生產(chǎn)國(guó)。但其加工工藝仍比較落后，以傳統(tǒng)的多級(jí)壓縐多級(jí)脫水、大槽長(zhǎng)時(shí)間烘干為主要工藝手段，橡膠品質(zhì)難以保障。

工藝流程如下：

膠樹割膠→膠乳過濾→膠乳的混合和稀釋→膠乳凝固→多級(jí)壓薄→壓縐→造粒→裝烘干槽→烘干→出膠→稱重→壓塊→重量檢測(cè)→金屬檢測(cè)→裹薄裝袋→人工裝箱→叉車入庫(kù)

該生產(chǎn)工藝流程較長(zhǎng)，占地面積大，生產(chǎn)效率低。多級(jí)壓薄、壓縐及造粒工序時(shí)需要大量水做載體，耗水量大，設(shè)備較多導(dǎo)致能耗也高，環(huán)境污染比較嚴(yán)重。另外生產(chǎn)過程中需要大量人工操作，工作強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，并且隨著近幾年中國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人工成本大幅度提高，非常不利于行業(yè)的發(fā)展。因此，傳統(tǒng)的天然橡膠生產(chǎn)工藝已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)發(fā)展需求。

相比之下，合成橡膠后處理采用的自動(dòng)化生產(chǎn)線，其工藝已日趨成熟、穩(wěn)定、可靠，尤其在大批量生產(chǎn)中采用自動(dòng)化生產(chǎn)線能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)條件，減小占地空間，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，保證生產(chǎn)均衡性，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

工藝流程圖如下：

膠樹割膠→膠乳過濾→膠乳的混合和稀釋→膠乳凝固→壓薄→壓縐→造?！茨z罐清洗→擠壓脫水→干燥→箱干燥→稱重→壓塊→金屬檢測(cè)→重量檢測(cè)→裹薄裝袋→機(jī)器人裝箱碼垛→叉車入庫(kù)

該天然橡膠自動(dòng)化生產(chǎn)線主要由洗膠罐（1）、擠壓脫水機(jī)（2）、干燥箱（3）、稱重壓塊單元（4）、金屬檢測(cè)單元（5）、重量復(fù)檢單元（6）、裹膜包裝單元（7）以及機(jī)器人裝箱碼垛單元（8）組成。

通過自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝流程與傳統(tǒng)生產(chǎn)線工藝流程相比，由多級(jí)壓薄變成單級(jí)壓薄，工序減少，能耗降低，生產(chǎn)率提高。膠料經(jīng)過造粒后進(jìn)入洗膠罐內(nèi)清洗。

洗膠罐內(nèi)預(yù)先注滿水并加入清洗劑，其內(nèi)部的攪拌機(jī)構(gòu)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下勻速攪拌罐體內(nèi)的液體，這使懸浮在液體中的膠粒在攪拌機(jī)構(gòu)的作用下被充分洗滌，清洗后的膠粒在離心力的作用下被甩到罐壁處，這時(shí)在螺旋輸送機(jī)的作用下與水一同被輸送到擠壓脫水機(jī)。

擠壓脫水機(jī)是自動(dòng)化生產(chǎn)線的核心設(shè)備，集擠壓脫水和膨脹造粒二者于一體，主要由電動(dòng)機(jī)1、減速箱2、進(jìn)料斗3、擠壓段4、膨脹段5、螺桿組件6、底座7、模板裝置8、出料斗9及切刀裝置10組成。

擠壓脫水機(jī)主要是通過螺旋擠壓的方法將膠料內(nèi)的水分脫出，不破壞橡膠的分子鏈結(jié)構(gòu)，所以不會(huì)改變橡膠的原有特性，脫水過程為：膠料由進(jìn)料斗3進(jìn)入，在電動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)螺桿組件6旋轉(zhuǎn)，螺桿組件6上安裝多節(jié)螺套，每節(jié)螺套上的螺棱高度及螺距都是變化的，該結(jié)構(gòu)會(huì)使空間和轉(zhuǎn)速都會(huì)發(fā)生改變，即螺桿組件6與擠壓段4之間的間隙較大，造壓較低，該段主要功能是將膠料表面的游離水?dāng)D出。膠料到達(dá)膨脹段5時(shí)，螺桿組件6與膨脹段5之間的間隙逐漸減小，造壓逐漸升高，同時(shí)由于螺套上螺距的變化還會(huì)產(chǎn)生速度的改變，此時(shí)的膠料已處于高溫、高壓狀態(tài)，在螺桿組件6的持續(xù)推動(dòng)下進(jìn)入模板裝置8，模板裝置8上裝有許多直徑僅為幾毫米的小孔，處于高溫、高壓的膠料從這些小孔內(nèi)擠出，擠出的膠料由高壓狀態(tài)突然變?yōu)槌海捎谙鹉z固有的回彈特性，膠料會(huì)產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，即“閃蒸”，此過程會(huì)將膠料內(nèi)部的水分閃蒸出來，達(dá)到脫水的目的。為方便后續(xù)的稱重作業(yè)，由切刀裝置10將閃蒸后的膠料切成細(xì)小的膠粒，以滿足稱重精度，最后膠粒通過出料斗9進(jìn)入下一工序—干燥箱干燥。

干燥箱的作用是將由擠壓脫水機(jī)出來的膠粒進(jìn)一步干燥，達(dá)到最終的含水率指標(biāo)要求。干燥箱主要由輸送部分及熱風(fēng)部分組成，膠粒在干燥箱內(nèi)輸送的同時(shí)被熱風(fēng)加熱，在同時(shí)滿足溫度和時(shí)間的前提下，使膠粒的水分進(jìn)一步降低。

經(jīng)過干燥箱干燥的膠粒已經(jīng)滿足含水率要求，下一步進(jìn)入稱重壓塊單元，電子秤會(huì)按照預(yù)先設(shè)置的參數(shù)自動(dòng)稱重，達(dá)到要求數(shù)值時(shí)進(jìn)料門關(guān)閉，停止進(jìn)料，放料門打開放料，進(jìn)入壓塊機(jī)內(nèi)壓塊。

成型的膠塊在輸送機(jī)的作用下輸送至金屬檢測(cè)單元和重量復(fù)檢單元，如膠塊內(nèi)含有金屬，金屬檢測(cè)機(jī)會(huì)發(fā)出聲、光報(bào)警，到達(dá)重量檢測(cè)單元時(shí)，重量不合格的膠塊會(huì)被自動(dòng)剔除下線，由操作人員處理完后再搬入生產(chǎn)線上，整條生產(chǎn)線僅需在此工位設(shè)置一名操作員即可。

合格的膠塊繼續(xù)由輸送機(jī)輸送至裹膜包裝單元，通過薄膜包裝機(jī)將膠塊表面包裹一層聚乙烯薄膜，方便后續(xù)的裝箱、碼垛作業(yè)。

最后，裹膜的膠塊被輸送至裝箱、碼垛單元，該單元主要由托盤倉(cāng)、多臺(tái)輸送機(jī)及機(jī)器人組成，機(jī)器人在程序的控制下將輸送過來的膠塊進(jìn)行裝箱、碼垛作業(yè)，最后由叉車將滿垛盤或滿箱的膠塊運(yùn)至庫(kù)房，完成整條線的自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)。

綜上，天然橡膠生產(chǎn)需要具備安全、環(huán)保、良好的工作環(huán)境，讓我國(guó)的天然橡膠生產(chǎn)工人能夠從艱苦的工作環(huán)境中徹底擺脫出來， 所以采用自動(dòng)化生產(chǎn)線有著重要意義。

作者簡(jiǎn)介：

邢桂林（1979—），男，本科生，主要從事自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與研發(fā).