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摘 要：天然橡胶是国家的重要战略物资，在军事国防上应用十分广泛，而我国的天然橡胶生产线仍比较落后，生产能力较低，能量消耗很大，而且需要大量人工操作，劳动强度高。本文中介绍的天然橡胶自动化生产线，具有自动化程度高，生产能力高，人工需求量小等优点。
关键词：天然橡胶，自动化，洗胶罐，挤压脱水机、干燥箱，薄膜包装机，机器人。
天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，是应用最广泛的通用橡胶。
天然橡胶一直是国家的重要战略物资，在军事国防上应用十分广泛，包括军事装备、空军设施、国防工程等。我国是世界第一大天然橡胶消费国，也是世界第一大天然橡胶进口国。
经过60多年的发展，我国在海南、云南等地区已建成了天然橡胶生产基地，并且已成为世界第五大天然橡胶生产国。但其加工工艺仍比较落后，以传统的多级压绉多级脱水、大槽长时间烘干为主要工艺手段，橡胶品质难以保障。
工艺流程如下：
胶树割胶→胶乳过滤→胶乳的混合和稀释→胶乳凝固→多级压薄→压绉→造粒→装烘干槽→烘干→出胶→称重→压块→重量检测→金属检测→裹薄装袋→人工装箱→叉车入库
该生产工艺流程较长，占地面积大，生产效率低。多级压薄、压绉及造粒工序时需要大量水做载体，耗水量大，设备较多导致能耗也高，环境污染比较严重。另外生产过程中需要大量人工操作，工作强度大，生产效率低，并且随着近几年中国经济迅速发展，人工成本大幅度提高，非常不利于行业的发展。因此，传统的天然橡胶生产工艺已经远不能满足社会发展需求。
相比之下，合成橡胶后处理采用的自动化生产线，其工艺已日趋成熟、稳定、可靠，尤其在大批量生产中采用自动化生产线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，减小占地空间，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。
工艺流程图如下：
胶树割胶→胶乳过滤→胶乳的混合和稀释→胶乳凝固→压薄→压绉→造粒→洗胶罐清洗→挤压脱水→干燥→箱干燥→称重→压块→金属检测→重量检测→裹薄装袋→机器人装箱码垛→叉车入库
该天然橡胶自动化生产线主要由洗胶罐（1）、挤压脱水机（2）、干燥箱（3）、称重压块单元（4）、金属检测单元（5）、重量复检单元（6）、裹膜包装单元（7）以及机器人装箱码垛单元（8）组成。
通过自动化生产线工艺流程与传统生产线工艺流程相比，由多级压薄变成单级压薄，工序减少，能耗降低，生产率提高。胶料经过造粒后进入洗胶罐内清洗。
洗胶罐内预先注满水并加入清洗剂，其内部的搅拌机构在电机的驱动下匀速搅拌罐体内的液体，这使悬浮在液体中的胶粒在搅拌机构的作用下被充分洗涤，清洗后的胶粒在离心力的作用下被甩到罐壁处，这时在螺旋输送机的作用下与水一同被输送到挤压脱水机。
挤压脱水机是自动化生产线的核心设备，集挤压脱水和膨胀造粒二者于一体，主要由电动机1、减速箱2、进料斗3、挤压段4、膨胀段5、螺杆组件6、底座7、模板装置8、出料斗9及切刀装置10组成。
挤压脱水机主要是通过螺旋挤压的方法将胶料内的水分脱出，不破坏橡胶的分子链结构，所以不会改变橡胶的原有特性，脱水过程为：胶料由进料斗3进入，在电动机1的驱动下带动螺杆组件6旋转，螺杆组件6上安装多节螺套，每节螺套上的螺棱高度及螺距都是变化的，该结构会使空间和转速都会发生改变，即螺杆组件6与挤压段4之间的间隙较大，造压较低，该段主要功能是将胶料表面的游离水挤出。胶料到达膨胀段5时，螺杆组件6与膨胀段5之间的间隙逐渐减小，造压逐渐升高，同时由于螺套上螺距的变化还会产生速度的改变，此时的胶料已处于高温、高压状态，在螺杆组件6的持续推动下进入模板装置8，模板装置8上装有许多直径仅为几毫米的小孔，处于高温、高压的胶料从这些小孔内挤出，挤出的胶料由高压状态突然变为常压，由于橡胶固有的回弹特性，胶料会产生膨胀现象，即“闪蒸”，此过程会将胶料内部的水分闪蒸出来，达到脱水的目的。为方便后续的称重作业，由切刀装置10将闪蒸后的胶料切成细小的胶粒，以满足称重精度，最后胶粒通过出料斗9进入下一工序—干燥箱干燥。
干燥箱的作用是将由挤压脱水机出来的胶粒进一步干燥，达到最终的含水率指标要求。干燥箱主要由输送部分及热风部分组成，胶粒在干燥箱内输送的同时被热风加热，在同时满足温度和时间的前提下，使胶粒的水分進一步降低。
经过干燥箱干燥的胶粒已经满足含水率要求，下一步进入称重压块单元，电子秤会按照预先设置的参数自动称重，达到要求数值时进料门关闭，停止进料，放料门打开放料，进入压块机内压块。
成型的胶块在输送机的作用下输送至金属检测单元和重量复检单元，如胶块内含有金属，金属检测机会发出声、光报警，到达重量检测单元时，重量不合格的胶块会被自动剔除下线，由操作人员处理完后再搬入生产线上，整条生产线仅需在此工位设置一名操作员即可。
合格的胶块继续由输送机输送至裹膜包装单元，通过薄膜包装机将胶块表面包裹一层聚乙烯薄膜，方便后续的装箱、码垛作业。
最后，裹膜的胶块被输送至装箱、码垛单元，该单元主要由托盘仓、多台输送机及机器人组成，机器人在程序的控制下将输送过来的胶块进行装箱、码垛作业，最后由叉车将满垛盘或满箱的胶块运至库房，完成整条线的自动化生产作业。
综上，天然橡胶生产需要具备安全、环保、良好的工作环境，让我国的天然橡胶生产工人能够从艰苦的工作环境中彻底摆脱出来， 所以采用自动化生产线有着重要意义。
作者简介：
邢桂林（1979—），男，本科生，主要从事自动化生产线的设计与研发.
关键词：天然橡胶，自动化，洗胶罐，挤压脱水机、干燥箱，薄膜包装机，机器人。
天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，是应用最广泛的通用橡胶。
天然橡胶一直是国家的重要战略物资，在军事国防上应用十分广泛，包括军事装备、空军设施、国防工程等。我国是世界第一大天然橡胶消费国，也是世界第一大天然橡胶进口国。
经过60多年的发展，我国在海南、云南等地区已建成了天然橡胶生产基地，并且已成为世界第五大天然橡胶生产国。但其加工工艺仍比较落后，以传统的多级压绉多级脱水、大槽长时间烘干为主要工艺手段，橡胶品质难以保障。
工艺流程如下：
胶树割胶→胶乳过滤→胶乳的混合和稀释→胶乳凝固→多级压薄→压绉→造粒→装烘干槽→烘干→出胶→称重→压块→重量检测→金属检测→裹薄装袋→人工装箱→叉车入库
该生产工艺流程较长，占地面积大，生产效率低。多级压薄、压绉及造粒工序时需要大量水做载体，耗水量大，设备较多导致能耗也高，环境污染比较严重。另外生产过程中需要大量人工操作，工作强度大，生产效率低，并且随着近几年中国经济迅速发展，人工成本大幅度提高，非常不利于行业的发展。因此，传统的天然橡胶生产工艺已经远不能满足社会发展需求。
相比之下，合成橡胶后处理采用的自动化生产线，其工艺已日趋成熟、稳定、可靠，尤其在大批量生产中采用自动化生产线能提高劳动生产率，稳定和提高产品质量，改善劳动条件，减小占地空间，降低生产成本，缩短生产周期，保证生产均衡性，有显著的经济效益。
工艺流程图如下：
胶树割胶→胶乳过滤→胶乳的混合和稀释→胶乳凝固→压薄→压绉→造粒→洗胶罐清洗→挤压脱水→干燥→箱干燥→称重→压块→金属检测→重量检测→裹薄装袋→机器人装箱码垛→叉车入库
该天然橡胶自动化生产线主要由洗胶罐（1）、挤压脱水机（2）、干燥箱（3）、称重压块单元（4）、金属检测单元（5）、重量复检单元（6）、裹膜包装单元（7）以及机器人装箱码垛单元（8）组成。
通过自动化生产线工艺流程与传统生产线工艺流程相比，由多级压薄变成单级压薄，工序减少，能耗降低，生产率提高。胶料经过造粒后进入洗胶罐内清洗。
洗胶罐内预先注满水并加入清洗剂，其内部的搅拌机构在电机的驱动下匀速搅拌罐体内的液体，这使悬浮在液体中的胶粒在搅拌机构的作用下被充分洗涤，清洗后的胶粒在离心力的作用下被甩到罐壁处，这时在螺旋输送机的作用下与水一同被输送到挤压脱水机。
挤压脱水机是自动化生产线的核心设备，集挤压脱水和膨胀造粒二者于一体，主要由电动机1、减速箱2、进料斗3、挤压段4、膨胀段5、螺杆组件6、底座7、模板装置8、出料斗9及切刀装置10组成。
挤压脱水机主要是通过螺旋挤压的方法将胶料内的水分脱出，不破坏橡胶的分子链结构，所以不会改变橡胶的原有特性，脱水过程为：胶料由进料斗3进入，在电动机1的驱动下带动螺杆组件6旋转，螺杆组件6上安装多节螺套，每节螺套上的螺棱高度及螺距都是变化的，该结构会使空间和转速都会发生改变，即螺杆组件6与挤压段4之间的间隙较大，造压较低，该段主要功能是将胶料表面的游离水挤出。胶料到达膨胀段5时，螺杆组件6与膨胀段5之间的间隙逐渐减小，造压逐渐升高，同时由于螺套上螺距的变化还会产生速度的改变，此时的胶料已处于高温、高压状态，在螺杆组件6的持续推动下进入模板装置8，模板装置8上装有许多直径仅为几毫米的小孔，处于高温、高压的胶料从这些小孔内挤出，挤出的胶料由高压状态突然变为常压，由于橡胶固有的回弹特性，胶料会产生膨胀现象，即“闪蒸”，此过程会将胶料内部的水分闪蒸出来，达到脱水的目的。为方便后续的称重作业，由切刀装置10将闪蒸后的胶料切成细小的胶粒，以满足称重精度，最后胶粒通过出料斗9进入下一工序—干燥箱干燥。
干燥箱的作用是将由挤压脱水机出来的胶粒进一步干燥，达到最终的含水率指标要求。干燥箱主要由输送部分及热风部分组成，胶粒在干燥箱内输送的同时被热风加热，在同时满足温度和时间的前提下，使胶粒的水分進一步降低。
经过干燥箱干燥的胶粒已经满足含水率要求，下一步进入称重压块单元，电子秤会按照预先设置的参数自动称重，达到要求数值时进料门关闭，停止进料，放料门打开放料，进入压块机内压块。
成型的胶块在输送机的作用下输送至金属检测单元和重量复检单元，如胶块内含有金属，金属检测机会发出声、光报警，到达重量检测单元时，重量不合格的胶块会被自动剔除下线，由操作人员处理完后再搬入生产线上，整条生产线仅需在此工位设置一名操作员即可。
合格的胶块继续由输送机输送至裹膜包装单元，通过薄膜包装机将胶块表面包裹一层聚乙烯薄膜，方便后续的装箱、码垛作业。
最后，裹膜的胶块被输送至装箱、码垛单元，该单元主要由托盘仓、多台输送机及机器人组成，机器人在程序的控制下将输送过来的胶块进行装箱、码垛作业，最后由叉车将满垛盘或满箱的胶块运至库房，完成整条线的自动化生产作业。
综上，天然橡胶生产需要具备安全、环保、良好的工作环境，让我国的天然橡胶生产工人能够从艰苦的工作环境中彻底摆脱出来， 所以采用自动化生产线有着重要意义。
作者简介：
邢桂林（1979—），男，本科生，主要从事自动化生产线的设计与研发.