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玻璃纤维芯耐高温输送带的研制

时间:2016-1-12 17:29:00 ? 来源:中国输送设备网 ? 添加人:admin

  限责任公司高级工程师,主要从事橡胶。塑料和聚氨酯产品的生产技术工作-2015ChhaAcadeournalElectronicPubli提高了细度,。增强了h纤维的柔性;二是拉丝时直接。net耐高温输送带广泛应用于冶金、化工和建材等行业,主要用于输送高温固体物料,如烧结矿石、水泥熟料、石灰和焦炭等。20世纪80年代我国生产的耐热输送带主要是以棉帆布为骨架材料,SBR为覆盖胶,其允许使用温度仅为100C到90年代,改用涤棉交织帆布作为骨架材料,CR和EPDM为覆盖胶,最高允许使用温度达到125为了规范耐热输送带的生产和使用,原化工部颁布了耐热输送带的行业标准(HG2297―92)。该标准将耐热输送带分为TbT2和T3这3个等级,分别对应于最高允许使用温度为100,125和150C的输送带。

  目前,国内生产的耐热输送带的骨架材料仍局限于普通棉帆布和涤棉交织帆布,允许使用温度仍然限制在150C以下。而实际上,我国冶金、化工、建材等行业大量高温物料的温度为200~250C甚至更高,在这种条件下,传统耐热输送带使用寿命很短。因此,研制允许使用温度在200C以上的耐高温输送带成为输送带用户的迫切要求。

  我公司自1999年开始研制耐200C以上的耐高温输送带,现已批量生产,在此对研制情况进行简要介绍。

  1骨架材料的选择虽然棉纤维与橡胶的粘合性很好,但其耐高温性能不佳,120C下使用30min强度下降35%,使用5h后发黄,在150C下会分角解因此棉纤维骨架输送带的使用温度必须在120C以下。与棉纤维相比,聚酯纤维的强度和耐高温性能均较好,但在150C的热空气中存放168h后强度损失仍达30%,存放1000h后强度损失50%因此也不能在超过150C的条件下长期使用。据资料介绍,芳纶是耐高温输送带最理想的骨架材料,它以高强度、高模量、耐高温、耐燃烧和粘合性能好而着称,但因其价格十分昂贵,目前仅在航天和国防工业产品中使用。

  自20世纪90年代以来,一些发达国家开始使用玻璃纤维作耐高温输送带的骨架材料。玻璃纤维是一种人造无机纤维,强度高、模量高、耐热性能好。在300C下存放24h后强度仅下降20%,在480C条件下强度仅下降30%,直至846C才熔融,而且其化学稳定性、导热性及电绝缘性极好,同时资源丰富,价格低廉。这些优点使其非常适宜用作耐热输送带的骨架材料。我公司在耐高温输送带的研制中也选用玻璃纤维作骨架材料。

  一般玻璃纤维的耐磨性、抗屈挠性及其与橡胶的粘合性能不佳。为此我公司委托南京玻璃纤维研究设计院开发了适合本研制要求的橡胶工业专用玻璃纤维长丝。新玻璃纤维长丝的特点一是加入偶联剂和浸润剂,改善了玻璃纤维的拉伸、屈挠和粘合性能。我公司又委托南京金益带芯厂利用这种玻璃纤维长丝编织了玻璃纤维帆布和整体带芯,满足了我公司研制玻璃纤维芯耐高温输送带的需要。

  2带芯的结构设计输送带的承载能力主要由带芯强度决定。对于分层结构的输送带,当承载能力要求较大时,就需要有较多层的帆布,而当帆布层数过多时,产品就易产生脱层,从而影响输送带的成槽性和使用寿命。因此,我公司根据需要设计了两种带芯结构。一种结构是传统的分层结构(见)适用于强度较低(全厚度拉伸强度在800kN以下)使用温度较低(200C以下)的输送带;另一种是整体编织结构(见)适用于全厚度拉伸强度超过800kN 1+1或使用温度超过200C的输送带。

  3配方设计3.1覆盖胶配方设计传统耐热输送带的覆盖胶多采用SBR和CR最高允许使用温度分别为100和120C硅橡胶和氟橡胶虽具有良好的耐热性能,但价格太贵。EPR的耐热性能介于CR和硅橡胶之间,可在150C下长期使用,通过适当的配合可使使用温度提高到200C而且EPR的价格与CR相当,是耐热输送带覆盖胶的首选原材料。本工作中选用了亚乙基降冰片烯(ENB)为第三单体的快速硫化型EPDM.树脂等多种硫化体系进行硫化。通过试验,发现采用过氧化物硫化体系时胶料具有较高的交联效率和适宜的焦烧安全期,硫化胶的耐热性能良好,成本也合理,因此选硫化剂DCP作为主硫化剂,用量为5~10份,另外再加入0.5~1份的硫黄以改善硫化胶的抗撕裂性能。

  粒径较小的炉法炭黑可以明显地改善EPDM胶料的力学性能,满足覆盖胶的性能要求,其用量一般为50~70份。另外,试验表明,加入活化处理后的玻璃纤维粉可以改善硫化胶的力学性能和耐热老化性能,用量一般为10~15份。

  采用高用量的氧化锌(5 ~10份)与低用量的硬脂酸(0.5~1份)作为活性剂,可以提高胶料的交联效率,改善硫化胶的动态疲劳性能和耐热性能。

  试验表明,石蜡油可明显改善胶料的粘合性能、加工性能及硫化胶的力学性能,因此本工作中选石蜡油作为主增塑剂,用量为15经过大量的配合试验,确定覆盖胶的基本配方为:EPDM100;硫化剂DCP8;硫黄1;氧化锌8;硬脂酸1;防老剂3.5;石蜡油25;高耐磨炭黑25;半补强炭黑40;玻璃纤维粉12. 3.2擦贴胶配方设计虽然EPDM的耐热性能优异,但粘合性能较差,因此擦贴胶料选用EPDM/NR并用体系,并用比为70/30.考虑到增强粘合性能需要,胶料配方中无法避免地要使用到白炭黑,因此此处不能选用过氧化物硫化(影响交联效率)而要选用硫黄/促进剂硫化体系。硫黄在EPDM中溶解度较小,易喷霜,用量不宜过多,因此选择低硫高促硫化体系,具体用量(份)为:硫黄1促进剂M2;促进剂TMTD2.擦贴胶要求硬度低、可塑性好,而不要求有较高的强度,因此选择软质半补强炭黑作填充剂,用量为25软化剂选择四线油和歧化松香,用量分别为1EPDMi可用硫过氧化物避肟和反应IbSPiDM本身的唐粘互粘性能也较差因此必须bookmark1玻璃纤维与橡胶的粘合性很差,再加上在擦贴胶中加入足够的粘合剂。经验表明,选择间甲白直粘体系效果较好。具体用量(份)为:白炭黑15;粘合剂RS3;粘合剂RH2另外,液体古马隆树脂也可以改善EPDM与玻璃纤维帆布的粘合,一般用量为5经试验确定擦贴胶配方为:EPDM70;NR30;硫黄1;促进剂M2;促进剂TMTD2;氧化锌10;硬脂酸1;防老剂3;半补强炭黑30;四线油10;歧化松香8;白炭黑15;粘合剂RS3;粘合剂RH2;液体古马隆树脂6. 4生产工艺加入时胶料温度不能高于100以免高温分解(释放出甲醛)导致早期树脂化或胶料焦烧而失去粘合作用。

  浸胶是整体带芯输送带特有的工艺步骤,目的是使编织带芯的玻璃纤维上充分附着胶菜,硫化后能形成密实的整体。浸胶在专用生产线上进行。首先将带芯预热,使其中水分充分挥发;然后通过浸浆槽,先是经过多道“S”辊使带芯的纬向受到拉伸和挤压,使胶浆自然渗透,然后再经过液下搓擦辊强行浸渍,最后通过真空箱真空浸渍,通过调整真空度可以使各种厚度的带芯充分浸透;浸透的带芯进入桥式烘箱,用60~75 C的热风将带芯迅速烘干。

  浸渍带芯所用的胶浆是由擦贴胶稀释配制而成的。胶浆中胶料与溶剂(汽油)的质量配比为1玻璃纤维帆布与橡胶的粘合性能较差,因此采取“两擦两贴”的工艺。擦胶时采用速比法,贴胶时采用等速法。擦贴胶中含有粘合剂,应采用低温。擦胶辊温为:上辊(905)C中辊(955)C下辊(0±5)C贴胶辊温为:上辊(85±5)C中辊(90±5)C下辊(85 5)C出型时可以提高辊温以防起泡,此时辊1擦贴胶中的粘合剂aRH应与黼!起加入。igHpulli芯层数(整体带芯以嬉。netbookmark8进行两段塑炼,段间及混炼前需停放4h.塑性值要求:一段0.300.05;二段炼时的容量可比一般混炼高15%左右,混炼的温度也可以适当地提高,因为EPDM在较高温度下混炼有利于配合剂在其中均匀分散。混炼加料的顺序依次为:生胶―硬脂酸、氧化锌1/2填充剂、1/2增塑剂和其它小料―另1/2填充剂和1/2增塑剂。混炼均匀后在开炼机上加硫黄和促进剂。

  玻璃纤维分层带的成型工艺与聚酯分层带基本相同,玻璃纤维整芯带成型时不许裁边,边胶根据带芯宽度确定,带坯厚度为成品宽度与带坯宽度之差。

  6)硫化采取高温硫化。硫化条件为:蒸汽压力0.5MPa;硫化温度160C平板硫化机单位压力25MPa.分层带压缩比为8% ~18%,整芯带压缩比为6%~16%.玻璃纤维不伸长,硫化时只需张紧即可,无需预伸长,硫化时间t按下式计算:度每1.5mm折合为1层帆布计算)上覆盖胶厚度,mm;下覆盖胶厚度,mm. 5成品性能测试采用上述配方及工艺生产的玻璃纤维芯耐高温输送带的物理性能及200CX168h下的老化性能见表1. 6结语本工作采用玻璃纤维为骨架材料、EPDM为覆盖胶研制的分层结构和整芯结构耐高温输送带性能全面满足HG2297―92标准的要求,可以在200C的高温下长期使用。

  经过成本测算,玻璃纤维芯分层和整芯结构耐高温输送带的材料成本分别为19.60和19.15元。(m2.100N厂1,而全棉分层结构和涤棉分层结构耐热输送带的材料成本分别为20.75和20.22元。(m2-100N)―L除了材料成本降低外,玻璃纤维耐高温输送带的允许使用温度提高了50C达到200C以上,使用寿命延长了1~2倍。

  表1玻璃纤维芯耐高温输送带物理性能指标性能分层带整芯带标准值全厚度拉伸强度パkNm4覆盖胶胶料性能IRHD硬度/度拉伸强度/MPa扯断伸长率/阿克隆磨耗量/cm3粘合强度八让、胶-布覆盖胶厚度<1.5mm平均值最小值覆盖胶厚度>1.5mm平均值最小值布-布平均值最小值热空气老化后性能(200CX168 IRHD硬度变化/度拉伸强度变化率/扯断伸长率变化率/%注:标准值为HG2297―92对T3型耐热输送带性能规定值。

  致谢:参加本产品研制工作的还有宋长江、周圣民、马海龙、许敬军和康燕等。另外,南京坡璃纤维研究设计院第七研究所和南京金益带芯厂也对本工作给予了大力支持,在此一并表示感谢。

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  (青岛双星集团有限责任公司张艾丽供稿)