抗冲击高耐磨输送带的研制

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作者：姜必多 陈银娟 姚雪容 时间：2008-9-16 19:41:08   www.worldrp.cn
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　　输送带是带式输送机的组成部分。带式输送机运输物料具有连续和高效的特点, 不论是长途与短途、野外与室内、重型与轻型、水平与弯曲、倾斜与垂直, 在各种不同的输送条件下都可以使用。与汽车、铁路运输相比, 它可以提高坡度、缩短运距、降低工程造价和运输成本, 其应用的普及程度, 在我国一定程度上反映一个省、市或地区的现代化水平。以广东省为例, 据不完全统计, 近年来输送带销售年增长率为20%以上。省内输送带生产企业不断增多, 生产能力远大于销售, 造成剧烈的市场竞争。输送带骨架材料已经向锦纶和涤沦发展, 锦纶和涤沦骨架材料占去了60%～70%, NN- 200、NN- 300、EP- 200、EP- 300 等带芯材料得到了广泛应用。合成纤维带芯强力大, 耐曲挠, 遇湿不霉烂。过去使用棉帆布出现的离层、带芯横断、胶与布脱层等质量问题已经很少, 重点是反映覆盖胶弹性差和不耐磨耗, 使用寿命短的问题。

# ^' |" P1 H/ y　　输送带是带式输送机的功能件, 但也是最大的消耗件, 任何部门任何时候都需讲究经济效益。带式输送机的经济效益, 除带的采购成本外, 还有运转费用、停机损失维护保养费等。输送带是传统产品,也是高物耗的易耗品, 提高质量、延长使用寿命就是节约, 就是走可持续发展道路。因此, 研制高质量、比普通带寿命长2～3 倍的抗冲击高耐磨带不但是用户的需要, 也是胶带生产企业自身发展的需要。

) o2 @! z5 ]2 o: R一、性能和企业标准
　　抗冲击高耐磨输送带是普通织物芯输送带的一个品种, 它的带芯材料可以使用锦纶浸胶帆布NN-100、NN- 200 或NN- 300, 也可以使用涤纶/锦纶浸胶帆布EP- 100、EP- 200 或EP- 300。棉帆布由于强力低、弹性差、曲挠性能比不上合成纤维, 我们没有采用。

　　抗冲击高耐磨输送带至目前为止还没有国家标准和行业标准。国内一些比较大的企业或技术先进企业自行研制的带均是按企业标准执行。市场尚未有大批量产品销售, 各企业标准参差不齐, 我公司研制的带是参照国家标准(GB/T 7984- 2001) 普通织物芯输送带D 型( 强耐磨条件型) 的指标作适当修改, 这是指覆盖胶技术指标、芯层粘合力及外观等技术指标全部采用GB/T 7984- 2001 标准。抗冲击高耐磨输送带覆盖胶标准见表1。

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　　企业标准强力和磨耗参照D 型标准, 我们增加了弹性指标和硬度指标, 伸长率则比D 型订得大些。为什么要订弹性指标呢? 多年来从各大型石场了解到, 运送第一次破碎( 石场称头破) 石块的输送带, 落差大、运速高、石块大, 胶带要受很大的冲击,如果胶层弹性不好, 承受冲击后, 胶层容易与带芯脱离; 弹性好, 则可以承受冲击。经试验L 型覆盖胶的弹性较低,一般在30%左右。弹性如果大于40%, 使用寿命会更长一些。
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  I1 a: w5 B" S; ]2 G1 f: A& u　　覆盖胶的硬度, 原国标没有订, 考虑到抗冲击性能, 我们认为硬度指标还是非常重要的。如果硬度过大, 弹性则不好; 硬度太小, 磨耗则差, 将硬度订为55～65A( 邵尔) 比较适合。

; y8 e0 \* S' e/ ?二、研制情况
1.主体材料确定
( 1) 骨架材料
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+ g5 Q9 |* g( s　　经分析试验后, 选用两种帆布作抗冲击高耐磨的骨架材料。一种是锦纶浸胶帆布。锦纶纤维是目前胶带使用最多的骨架材料, 是工业化生产的合成纤维中强力较高的一种纤维, 其吸湿率很低、弹性高、耐疲劳性好, 回弹率为98%~100%, 经浸胶的锦纶布与橡胶粘合力较高。另一种是EP 帆布, 又称涤纶/锦纶帆布。其经向是涤纶纤维, 纬向是锦纶纤维,它强力高、耐热性好、经向伸长小, 用它制成的胶带在运行过程中伸长小, 尺寸稳定, 但硬度大, 曲挠性能比不上锦纶帆布。
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( 2) 橡胶材料

　　抗冲击高耐磨带的决定因素是覆盖胶的弹性和耐磨性。天然胶弹性、强力、粘合性、工艺性能都很好, 但磨耗性能略差, 冲击弹性比不上顺丁胶。顺丁胶耐磨性很好, 弹性也比丁苯胶、天然胶好, 是用作抗冲击高耐磨输送带覆盖胶比较好的胶种, 但其强力低, 粘性差, 工艺性能不好, 只能与天然胶并用。丁苯胶是通用合成胶, 强力比顺丁胶好, 磨耗性能比天然胶好, 但弹性比顺丁胶和天然胶差。

: d$ o% k5 N" }) z' r) B+ H$ W　　以上三种橡胶生产中以天然胶为主, 适当搭配部分顺丁胶或丁苯胶。视材料来源和市场价格作适当并用。

2.覆盖胶配方设计
; L* ^5 z% O! N4 x! ^. [1 r　　抗冲击高耐磨输送带覆盖胶的性能要求如下:
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$ [1 f9 {/ D# Q( d/ d　　①有很好的弹性, 能抵御落差较大的石块或其它物料的冲击;
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　　②有特别好的耐磨耗性能, 长期在粗糙的块状或粒状物的强磨损条件下, 自身磨耗少, 使用寿命长;

　　③硬度在55～65A 之间;
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! p2 i- Q8 p( [2 w3 d1 [& ?' O' x　　④强力要大, 覆盖胶在锐利的块状物料的运输过程中不易崩块、撕裂;

5 |- Q6 ~) ]" \+ k: O3 Y　　⑤有良好的耐老化性能, 石场、矿山、沙场都是露天作业, 夏天受太阳光直射, 温度高, 还要经受不断的曲挠。老化性能不好, 覆盖胶会龟裂离层、掉块。为了满足以上的性能, 分别对配方的补强剂、软化剂和硫化体系进行了试验研究和优选。

' W2 ?. _: q7 m7 U, w& E- o' S. t, @- u( 1) 补强剂
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- s0 s. M4 k) r' f+ E1 N$ y0 p% v　　由于抗冲击高耐磨输送带对覆盖胶的强力要求高, 所以对补强剂的选用我们做了许多试验。从试验结果来看, 茂名中超耐磨炭黑(N220) 的性能好,该炭黑经化验后物理性能为: 拉断强度25.9MPa, 拉断伸长率475%, DBP 吸收值115×10～5m3/kg。配方加入N220 后耐磨性好, 拉伸强度也大, 相对于高耐磨炭黑(N330) 来说耐磨性高出10%～20%, 而硬度则增加了2～3A( 邵尔) 。茂名高耐磨(N330) 对胶料的补强性能和磨耗性能也不错, 经化验后物理性能为: 拉断强度25MPa, 拉断伸长率450%, DBP 吸收值110×10～5m3/kg。

) W. R% c# Y8 D- F) m9 ~　　N220 和N330 两种并用时, 一般情况下N220用15～20 份, 而N330 用35～40 份, 两种合计55 份。而这种配方化验后物理性能拉断强度为19 ～21MPa, 磨耗在40～80mm3 之间。
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- a; w* n: A) M+ i1 B1 _9 [, Z  w3 p( 2) 软化剂
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　　由于配方中加入较多的炭黑作补强剂, 所以必须加入一定的软化刘才能使胶料在炼胶和压延出片工艺中有良好的工艺性能。常用的软化剂有固体古马隆树脂、沥青、机油和松焦油, 这几种软化剂对配方的拉伸强力、拉断伸长率、弹性和磨耗的影响分别是: 拉伸强力: 固体古马隆>沥青>机油>松焦油; 拉断伸长率: 松焦油>机油>沥青>固体古马隆; 弹性:松焦油>机油>沥青>固体古马隆; 磨耗性能: 沥青>固体古马隆>机油>松焦油。

　　从物理性能和工艺性能考虑, 我们选用固体古马隆与机油并用。因为配方中含胶量较高, 如果加入松焦油则胶料粘性过大, 成型工序操作不方便, 而沥青虽然磨耗比古马隆好一点, 但补强性能比不上古马隆, 所以我们也没有采用。

5 B0 u7 m/ M5 a% C$ b- t5 ^( 3) 硫化体系

　　采用硫黄硫化, 由于加入了部分合成胶, 硫黄用量大于2 份时硬度要高一点, 老化后性能也差一点,所以硫黄用量为1.8 份比较合适。
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2 O) n% @; p9 y# D/ w  E5 S2 ^( 4) 防老剂

　　使用常用的通用防老剂, 3 份可以达到老化要求, 经70℃×168h 覆盖胶老化后拉断伸长率为- 5%左右, 伸长率在- 10%～15%左右。试验配方是: 天然胶70、合成胶30、硫黄1.8、氧化锌5、硬脂酸2.5、促进剂1.8、补强剂55、软化剂11.5、防老剂3, 合计180.6。

　　该配方工艺性能良好, 产品性能优异, 生产出的输送带表面光滑, 外观缺陷很少, 耐磨耗、抗冲击、弹性好。
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( a6 R0 S0 \( ~% C/ u三、生产工艺
1.抗冲击高耐磨输送带的生产工艺流程见图1。
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( ?- G; {4 X- c8 [$ k2.炼胶工艺
　　覆盖胶混炼可以在开炼机中进行, 也可以在密炼机中进行。不过密炼机的效果好, 胶料分散均匀、误差小。但顺丁胶必须与天然胶合炼均匀后才可以进行混炼, 如果未合炼均匀而进行混炼, 由于顺丁胶对炭黑的亲和力比天然胶强, 顺丁胶混入的炭黑要先于和大于天然胶, 因而造成胶料的不均匀性, 胶料的强力也低。我们对炼胶工艺作了试验: 顺丁胶与天然胶先合炼均匀后生胶回冷, 第二天再混炼的胶料, 比两种胶未合炼而混炼的胶料强力要大2～3MPa。从硫化胶的剖面看, 后者可以看到有粒状物,这种胶再用开炼机多次薄通也不易分散均匀。

3.压延工艺
- L2 R" R0 S, N8 b9 j' ~　　抗冲击高耐磨输送带的芯层采用普通输送带的NN 帆布或EP 帆布。其覆盖胶压延出片与普通带差别不大, 由于其生胶含胶量高, 半成品质量要求高,所以出片工艺要严格, 工艺操作做好胶料的粗炼和精炼, 保证压出的胶片尺寸准确, 表面光滑、无冷纹、无气泡。

4 o# w& k/ }0 C" D4 o* v/ b. q  T# g4.成型工艺
　　覆盖胶的粘性好, 胶片强力大, 成型工序比较好操作, 但是广东省的天气热, 如果胶料粘性过大, 操作也很麻烦, 这时主要控制压延出片机的冷却辊, 温度要低一些, 胶片经充分冷却后操作就没有太大的不便。或者出片后放置时间长一些。

5.硫化工艺
) V) `8 D( S6 E　　抗冲击高耐磨输送带的硫化工艺与普通带没有太大的区别, 但由于含胶量高, 胶料比较粘, 所以要注意硫化前的水溶性硅油喷洒的时间和和浓度, 在硫化前1～2 分钟喷洒, 胶带硫化合模后1～2 分钟时松压2～3 次, 这时硅油经加热后汽化, 松压时可以将胶带表面的空气顺利排出, 硫化的产品充模性能好, 表面光滑, 外观好。

5 R6 i! M  f; P四、成品性能和使用情况
8 z$ O8 X3 U1 K; e# U/ e% C8 I　　经化验输送带的物理性能见表2。


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　　从检验结果看, 覆盖胶的各项性能均达到标准规定的要求。

( s# M6 Z" S9 f1 B6 {8 }6 K% V五、结论与意见
　　1.由于覆盖胶选用了优质的材料和合理科学的配方组成, 有很好的弹性和耐磨损性, 特别适用于大型石场高冲击、高落差输送机的使用和大型采砂船高速运送河沙的使用。
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' D/ |1 j  K1 F　　2.抗冲击高耐磨输送带的使用寿命是普通带的2～3 倍, 其售价仅比普通带高20%～30%, 对提高用户的经济效益起到很好的作用。
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　　3.抗冲击高耐磨输送带的关键是配方的研究, 我们在众多的生胶品种和化工材料中优选, 并试验出比较理想的生产配方。从实践证明研究是成功的,成品受到用户的广泛好评。

　　4. 该带生产过程中与普通带一样

yantingkai

谢谢楼主了，看看了，呵呵

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zhengcf715

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