生產(chǎn)工藝對膠清膠拉維邦顏色指數(shù)的影響

蔡篤坤，陳金華，吳陵江，王學(xué)川，林 娟

（海南天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司 金水橡膠加工分公司，海南 海口 572400）

新鮮天然膠乳經(jīng)離心機(jī)分離成濃縮膠乳和膠清兩部分。膠清膠是指膠清（干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.05）通過加酸、凝固、壓縐和干燥等工藝制備而成的膠片[1-3]。

膠清膠顏色較深，因此不能用于淺色和需長期存放的橡膠制品[4-8]。天然橡膠顏色可用拉維邦顏色指數(shù)表示，拉維邦顏色指數(shù)越大，天然橡膠顏色越深。減小膠清膠的拉維邦顏色指數(shù)，可以改善膠清膠的外觀，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域[9-12]。

本工作主要研究生產(chǎn)工藝對膠清膠拉維邦顏色指數(shù)的影響，探討降低膠清膠拉維邦顏色指數(shù)的方法。

1 試驗方案確定

影響膠清膠拉維邦顏色指數(shù)的問題主要為氧化、夾生、黑煙和雜質(zhì)等。據(jù)統(tǒng)計，2017年4—5月我分公司膠清膠拉維邦顏色指數(shù)的影響因素和所占比例為：氧化 95.8%，夾生 2.5%，黑煙 1%，雜質(zhì) 0.02%，其他 0.04%。其中，氧化是影響膠清膠外觀的首要因素，氧化嚴(yán)重會造成膠清膠顏色加深、質(zhì)量降低，影響其市場銷售[13]。

本工作前期采用魚骨圖法對膠清膠氧化原因進(jìn)行分析，得出造成膠清膠氧化的主要原因有：膠清氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)大、膠清酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)小、膠清膠未噴灑抗氧劑、膠清膠壓縐不當(dāng)。以下針對這4種主要原因，進(jìn)行膠清膠生產(chǎn)工藝改進(jìn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 控制膠清氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)

經(jīng)離心分離后，溶解于鮮膠乳中的氨和水留在膠清中，因此從離心機(jī)中排出的膠清氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于0.002 5，這時用凝固法回收膠清膠會增加費用和處理難度。一般情況下，膠清氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制為0.001 1～0.001 4。氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)太小，膠清不易保存，易腐壞；氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)太大，膠清膠凝固費用高，且影響膠清膠的凝固、干燥和產(chǎn)品質(zhì)量[14-17]。因此，在膠清膠凝固前，應(yīng)先降低膠清氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)，減小中和與凝固用酸量。這樣不僅使膠清膠容易凝固，提高膠清膠質(zhì)量，簡化后續(xù)廢水處理工藝，而且可以降低膠清膠的拉維邦顏色指數(shù)。

改進(jìn)前后膠清池的對比如圖1所示。

從圖1可以看出，與改進(jìn)前膠清池采用自然通風(fēng)相比，改進(jìn)后膠清池增加了除氨裝置，用鼓風(fēng)機(jī)將膠清吹成細(xì)霧狀，增大了膠清與空氣的接觸面積，促進(jìn)了氨的揮發(fā)，除氨效果良好。經(jīng)測算，膠清氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)由改進(jìn)前的0.001 7減小至改進(jìn)后的0.001 3，膠清氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)滿足要求，解決了膠清氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大的問題。

2.2 控制膠清酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)

膠清酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對膠清膠的顏色與性能有一定影響，適宜的酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以提高膠清膠的質(zhì)量。因膠清中干膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)小、乳清質(zhì)量分?jǐn)?shù)大，膠清凝固的酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)比新鮮膠乳凝固酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)大。經(jīng)測算，膠清酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)由改進(jìn)前的0.05增大到改進(jìn)后的0.20，可以縮短膠清膠熟化時間，使膠清膠易壓縐成片。總的來說，膠清酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制為0.15～0.25，并調(diào)整好膠清與酸的流量比，即可制備出質(zhì)量優(yōu)良的膠清膠。

2.3 噴灑抗氧劑溶液

抗氧劑是指能夠抑制或延緩橡膠高分子在空氣中熱氧化的有機(jī)化合物，即防止橡膠因氧化而變質(zhì)的物質(zhì)。由于膠清是濃縮膠乳的副產(chǎn)物，膠含量較低，非膠物質(zhì)較多，氧化酶相對較高，膠清膠凝固下槽后表面容易氧化并發(fā)黑。因此，對膠清膠噴灑抗氧劑（焦亞硫酸鈉）溶液是十分重要的。噴灑抗氧劑溶液前后膠清膠凝固下槽時表面變色情況如表1和圖2所示。

從表1和圖2可以看出：隨著抗氧劑溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，膠清膠凝固下槽時表面變色程度降低；當(dāng)抗氧劑溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05時，膠清膠凝固下槽時表面無變色現(xiàn)象。

圖2 噴灑抗氧劑前后的膠清膠凝固下槽

表1 噴灑抗氧劑溶液前后膠清膠凝固下槽時表面顏色變化

因此，在膠清膠的凝固后應(yīng)及時用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05的抗氧劑溶液噴灑，以有效防止膠清膠氧化，降低其拉維邦顏色指數(shù)。

2.4 改進(jìn)壓縐工藝

改進(jìn)前后壓縐工藝對比如圖3所示。

從圖3可以看出，與改進(jìn)前的壓縐工藝相比，改進(jìn)后的壓縐工藝增加了2臺縐片機(jī)機(jī)組壓縐。縐片機(jī)除脫水和壓縐外，還具有脫除雜質(zhì)、混勻凝膠等作用。一般來說，縐片機(jī)機(jī)組越多，不僅膠清膠脫水和壓縐效果越好，而且造粒線的生產(chǎn)效率也越高。因此，增加兩臺縐片機(jī)機(jī)組壓縐后，膠清膠從壓薄機(jī)出來后經(jīng)過渡池進(jìn)行第1次漂洗，經(jīng)2臺縐片機(jī)機(jī)組壓縐后，再進(jìn)行第2次漂洗。兩次漂洗有利降低膠清膠的拉維邦顏色指數(shù)，提高產(chǎn)品的均勻性。經(jīng)測試，膠清膠的含水率由改進(jìn)前的58%降低為改進(jìn)后的49%，即改進(jìn)壓縐工藝流程可降低膠清膠的含水率，提高熟化率。

圖3 改進(jìn)前后壓縐工藝對比

2.5 膠清膠拉維邦顏色指數(shù)

4項工藝改進(jìn)前后膠清膠的顏色如圖4所示。

圖4 4項工藝改進(jìn)前后膠清膠的顏色

從圖4可以看出，與4項工藝改進(jìn)前相比，改進(jìn)后的膠清膠顏色明顯變淺。

根據(jù)GB/T 14796—2008《天然生膠 顏色指數(shù)測定法》，農(nóng)業(yè)部天然橡膠質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心測試了本研究膠清膠拉維邦顏色指數(shù)。結(jié)果表明，膠清膠的拉維邦顏色指數(shù)在4項工藝改進(jìn)前為12～16.4，改進(jìn)后為10～11，即改進(jìn)后膠清膠的拉維邦顏色指數(shù)滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/HJJG 03—2015的淺色膠清膠拉維邦顏色指數(shù)指標(biāo)（小于11）。

綜上所述，本工作成功解決了膠清膠氧化問題，且降低了拉維邦顏色指數(shù)。

2.6 經(jīng)濟(jì)效益

4項工藝改進(jìn)后每噸膠清膠降低的生產(chǎn)成本如表2所示。

表2 4項工藝改進(jìn)后每噸膠清膠降低的生產(chǎn)成本

從表2可以看出：4項工藝改進(jìn)后生產(chǎn)每噸膠清膠降低的生產(chǎn)成本為76.355元。改進(jìn)前每噸膠清膠的生產(chǎn)成本為200元，改進(jìn)后每噸膠清膠的生產(chǎn)成本為123.645元。

3 結(jié)論

（1）在膠清池中增加除氨裝置，有利于降低氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)，減少中和與凝固用酸量。

（2）酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制為0.15～0.25，可以縮短膠清膠熟化時間，使膠清膠易壓縐成片。

（3）噴灑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05的抗氧劑溶液可有效防止膠清膠氧化。減小膠清膠表面顏色拉維邦顏色指數(shù)。

（4）增加2臺縐片機(jī)機(jī)組壓縐，有利于改善膠清膠的漂洗、脫水和壓縐效果，提高熟化率。

（5）4項工藝改進(jìn)后，膠清膠的拉維邦顏色指數(shù)和生產(chǎn)成本降低，效益良好。