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          玻璃纖維芯耐高溫輸送帶的研制

          點擊數:2174 發布時間:6/24/2019 來源:

          【摘要】生產的耐熱輸送帶的骨架材料仍局限于普通棉帆布和滌棉交織帆布,允許使用溫度仍然限制在150C以下。而實際上,我國冶金、化工、建材等行業大量高溫物料的溫度為200~....

          生產的耐熱輸送帶的骨架材料仍局限于普通棉帆布和滌棉交織帆布,允許使用溫度仍然限制在150C以下。而實際上,我國冶金、化工、建材等行業大量高溫物料的溫度為200~250C甚至更高,在這種條件下,傳統耐熱輸送帶使用壽命很短。因此,研制允許使用溫度在200C以上的耐高溫輸送帶成為輸送帶用戶的迫切要求。

            我公司自1999年開始研制耐200C以上的耐高溫輸送帶,現已批量生產,在此對研制情況進行簡要介紹。
            1骨架材料的選擇雖然棉纖維與橡膠的粘合性很好,但其耐高溫性能不佳,120C下使用30min強度下降35%,使用5h后發黃,在150C下會分角解因此棉纖維骨架輸送帶的使用溫度必須在120C以下。與棉纖維相比,聚酯纖維的強度和耐高溫性能均較好,但在150C的熱空氣中存放168h后強度損失仍達30%,存放1000h后強度損失50%因此也不能在超過150C的條件下長期使用。據資料介紹,芳綸是耐高溫輸送帶最理想的骨架材料,它以高強度、高模量、耐高溫、耐燃燒和粘合性能好而著稱,但因其價格十分昂貴,目前僅在航天和國防工業產品中使用。
            自20世紀90年代以來,一些發達國家開始使用玻璃纖維作耐高溫輸送帶的骨架材料。玻璃纖維是一種人造無機纖維,強度高、模量高、耐熱性能好。在300C下存放24h后強度僅下降20%,在480C條件下強度僅下降30%,直至846C才熔融,而且其化學穩定性、導熱性及電絕緣性極好,同時資源豐富,價格低廉。這些優點使其非常適宜用作耐熱輸送帶的骨架材料。我公司在耐高溫輸送帶的研制中也選用玻璃纖維作骨架材料。
            一般玻璃纖維的耐磨性、抗屈撓性及其與橡膠的粘合性能不佳。為此我公司委托南京玻璃纖維研究設計院開發了適合本研制要求的橡膠工業專用玻璃纖維長絲。新玻璃纖維長絲的特點一是加入偶聯劑和浸潤劑,改善了玻璃纖維的拉伸、屈撓和粘合性能。我公司又委托南京金益帶芯廠利用這種玻璃纖維長絲編織了玻璃纖維帆布和整體帶芯,滿足了我公司研制玻璃纖維芯耐高溫輸送帶的需要。
            2帶芯的結構設計輸送帶的承載能力主要由帶芯強度決定。對于分層結構的輸送帶,當承載能力要求較大時,就需要有較多層的帆布,而當帆布層數過多時,產品就易產生脫層,從而影響輸送帶的成槽性和使用壽命。因此,我公司根據需要設計了兩種帶芯結構。一種結構是傳統的分層結構(見)適用于強度較低(全厚度拉伸強度在800kN以下)使用溫度較低(200C以下)的輸送帶;另一種是整體編織結構(見)適用于全厚度拉伸強度超過800kN 1+1或使用溫度超過200C的輸送帶。
            3配方設計3.1覆蓋膠配方設計傳統耐熱輸送帶的覆蓋膠多采用SBR和CR最高允許使用溫度分別為100和120C硅橡膠和氟橡膠雖具有良好的耐熱性能,但價格太貴。EPR的耐熱性能介于CR和硅橡膠之間,可在150C下長期使用,通過適當的配合可使使用溫度提高到200C而且EPR的價格與CR相當,是耐熱輸送帶覆蓋膠的首選原材料。本工作中選用了亞乙基降冰片烯(ENB)為第三單體的快速硫化型EPDM.樹脂等多種硫化體系進行硫化。通過試驗,發現采用過氧化物硫化體系時膠料具有較高的交聯效率和適宜的焦燒安全期,硫化膠的耐熱性能良好,成本也合理,因此選硫化劑DCP作為主硫化劑,用量為5~10份,另外再加入0.5~1份的硫黃以改善硫化膠的抗撕裂性能。
            粒徑較小的爐法炭黑可以明顯地改善EPDM膠料的力學性能,滿足覆蓋膠的性能要求,其用量一般為50~70份。另外,試驗表明,加入活化處理后的玻璃纖維粉可以改善硫化膠的力學性能和耐熱老化性能,用量一般為10~15份。
            采用高用量的氧化鋅(5 ~10份)與低用量的硬脂酸(0.5~1份)作為活性劑,可以提高膠料的交聯效率,改善硫化膠的動態疲勞性能和耐熱性能。
            試驗表明,石蠟油可明顯改善膠料的粘合性能、加工性能及硫化膠的力學性能,因此本工作中選石蠟油作為主增塑劑,用量為15經過大量的配合試驗,確定覆蓋膠的基本配方為:EPDM100;硫化劑DCP8;硫黃1;氧化鋅8;硬脂酸1;防老劑3.5;石蠟油25;高耐磨炭黑25;半補強炭黑40;玻璃纖維粉12. 3.2擦貼膠配方設計雖然EPDM的耐熱性能優異,但粘合性能較差,因此擦貼膠料選用EPDM/NR并用體系,并用比為70/30.考慮到增強粘合性能需要,膠料配方中無法避免地要使用到白炭黑,因此此處不能選用過氧化物硫化(影響交聯效率)而要選用硫黃/促進劑硫化體系。硫黃在EPDM中溶解度較小,易噴霜,用量不宜過多,因此選擇低硫高促硫化體系,具體用量(份)為:硫黃1促進劑M2;促進劑TMTD2.擦貼膠要求硬度低、可塑性好,而不要求有較高的強度,因此選擇軟質半補強炭黑作填充劑,用量為25軟化劑選擇四線油和歧化松香,用量分別為1EPDMi可用硫過氧化物避肟和反應IbSPiDM本身的唐粘互粘性能也較差因此必須bookmark1玻璃纖維與橡膠的粘合性很差,再加上在擦貼膠中加入足夠的粘合劑。經驗表明,選擇間甲白直粘體系效果較好。具體用量(份)為:白炭黑15;粘合劑RS3;粘合劑RH2另外,液體古馬隆樹脂也可以改善EPDM與玻璃纖維帆布的粘合,一般用量為5經試驗確定擦貼膠配方為:EPDM70;NR30;硫黃1;促進劑M2;促進劑TMTD2;氧化鋅10;硬脂酸1;防老劑3;半補強炭黑30;四線油10;歧化松香8;白炭黑15;粘合劑RS3;粘合劑RH2;液體古馬隆樹脂6. 4生產工藝加入時膠料溫度不能高于100以免高溫分解(釋放出甲醛)導致早期樹脂化或膠料焦燒而失去粘合作用。
            浸膠是整體帶芯輸送帶特有的工藝步驟,目的是使編織帶芯的玻璃纖維上充分附著膠菜,硫化后能形成密實的整體。浸膠在專用生產線上進行。首先將帶芯預熱,使其中水分充分揮發;然后通過浸漿槽,先是經過多道“S”輥使帶芯的緯向受到拉伸和擠壓,使膠漿自然滲透,然后再經過液下搓擦輥強行浸漬,最后通過真空箱真空浸漬,通過調整真空度可以使各種厚度的帶芯充分浸透;浸透的帶芯進入橋式烘箱,用60~75 C的熱風將帶芯迅速烘干。
            浸漬帶芯所用的膠漿是由擦貼膠稀釋配制而成的。膠漿中膠料與溶劑(汽油)的質量配比為1玻璃纖維帆布與橡膠的粘合性能較差,因此采取“兩擦兩貼”的工藝。擦膠時采用速比法,貼膠時采用等速法。擦貼膠中含有粘合劑,應采用低溫。擦膠輥溫為:上輥(905)C中輥(955)C下輥(0±5)C貼膠輥溫為:上輥(85±5)C中輥(90±5)C下輥(85 5)C出型時可以提高輥溫以防起泡,此時輥1擦貼膠中的粘合劑aRH應與黼!起加入。igHpulli芯層數(整體帶芯以嬉。netbookmark8進行兩段塑煉,段間及混煉前需停放4h.塑性值要求:一段0.300.05;二段煉時的容量可比一般混煉高15%左右,混煉的溫度也可以適當地提高,因為EPDM在較高溫度下混煉有利于配合劑在其中均勻分散;鞜捈恿系捻樞蛞来螢椋荷z―硬脂酸、氧化鋅1/2填充劑、1/2增塑劑和其它小料―另1/2填充劑和1/2增塑劑;鞜捑鶆蚝笤陂_煉機上加硫黃和促進劑。
            玻璃纖維分層帶的成型工藝與聚酯分層帶基本相同,玻璃纖維整芯帶成型時不許裁邊,邊膠根據帶芯寬度確定,帶坯厚度為成品寬度與帶坯寬度之差。
            6)硫化采取高溫硫化。硫化條件為:蒸汽壓力0.5MPa;硫化溫度160C平板硫化機單位壓力25MPa.分層帶壓縮比為8% ~18%,整芯帶壓縮比為6%~16%.玻璃纖維不伸長,硫化時只需張緊即可,無需預伸長,硫化時間t按下式計算:度每1.5mm折合為1層帆布計算)上覆蓋膠厚度,mm;下覆蓋膠厚度,mm. 5成品性能測試采用上述配方及工藝生產的玻璃纖維芯耐高溫輸送帶的物理性能及200CX168h下的老化性能見表1. 6結語本工作采用玻璃纖維為骨架材料、EPDM為覆蓋膠研制的分層結構和整芯結構耐高溫輸送帶性能全面滿足HG2297―92標準的要求,可以在200C的高溫下長期使用。
            經過成本測算,玻璃纖維芯分層和整芯結構耐高溫輸送帶的材料成本分別為19.60和19.15元。(m2.100N廠1,而全棉分層結構和滌棉分層結構耐熱輸送帶的材料成本分別為20.75和20.22元。(m2-100N)―L除了材料成本降低外,玻璃纖維耐高溫輸送帶的允許使用溫度提高了50C達到200C以上,使用壽命延長了1~2倍。
            表1玻璃纖維芯耐高溫輸送帶物理性能指標性能分層帶整芯帶標準值全厚度拉伸強度パkNm4覆蓋膠膠料性能IRHD硬度/度拉伸強度/MPa扯斷伸長率/阿克隆磨耗量/cm3粘合強度八讓、膠-布覆蓋膠厚度<1.5mm平均值最小值覆蓋膠厚度>1.5mm平均值最小值布-布平均值最小值熱空氣老化后性能(200CX168 IRHD硬度變化/度拉伸強度變化率/扯斷伸長率變化率/%注:標準值為HG2297―92對T3型耐熱輸送帶性能規定值。

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