抗冲击耐磨防撕裂钢丝绳芯输送带的研制

 

                       刘明辉   谢保华   王升旭

 

              （山东祥通橡塑集团有限公司，山东济宁 272100）

 

摘要：通过考察骨架材料、胶料配方和生产工艺对钢丝绳芯输送带抗冲击、耐磨、防撕裂性能的影响，研制出抗冲击耐磨防撕裂钢丝绳芯输送带产品。采用不同厂家、不同型号的镀锌钢丝或防撕裂网，输送带的粘合强度、防撕裂性能相差不大。覆盖胶配方采用NR/BR、高硫低促硫磺硫化体系，中超耐磨炭黑/喷雾炭黑，偶联剂改性无定型二氧化硅补强体系，输送带胶料的抗冲击、耐磨性能较好。

关键词：输送带；抗冲击、耐磨性能；回弹性能

 

随着我国采矿、水泥、冶金化工等行业的快速发展，以及码头、港口快速崛起，现在的带式输送机正向长距离、大运量、高速高效、多功能的方向发展，输送带的作业条件日趋苛刻。特别是矿石开采中，由于物料不仅大小不均，而且落差很大，物料的冲击能量非常大，极易造成带体划伤甚至撕裂。为适应这种工作环境，就需要一种抗冲击耐磨防撕裂钢丝绳芯输送带。该输送带主要由上覆盖层，防撕裂钢网层，钢丝绳粘合骨架层，以及下覆盖层组成。改输送带不仅耐磨性好，而且回弹性非常高，防撕裂、动态疲劳性能相对优良等特点。

 

  本文就抗冲击耐磨防撕裂钢丝绳芯输送带的研制进行论述。

１　 实验

１．１　 原材料

天然胶，（1号标胶），海胶集团；顺丁橡胶（ＢＲ ）， 90０0 ，北京燕山石化有限公司；丁苯胶，（SBR）,1502齐鲁石化有限公司；无定型二氧化硅（纳米级）山东海化，酚醛树脂，ＢＮ－１ ，无锡宾王化工厂；促进剂CZ、NS山东尚舜化工；喷雾炭黑天津亿博瑞化工，其他助剂均为市售橡胶工业常用原材料。

1.1.1覆盖层基本配 方 （质 量 份）：NR:70,BR:30,ZnO:4.5,SA:2,防老剂4020：1.5，NBC:0.5,防护蜡：2.0，C5树脂：6，芳烃油：6，补强剂N220：30，喷雾炭黑：10，无定型二氧化硅：10，偶联剂SI-69:2.0，硫磺2.3,促进剂CZ:1.2。

1.1.2芯胶基本配方

天然胶30，丁 苯 橡 胶， 7０ ，ZnO:5,Mgo1.0,SA:1.0,防老剂4020：1.5，C5树脂：6，芳烃油：12，

炭 黑Ｎ３３０ ， ５０ ；白炭黑， 8 ；硼酰化钴1.8，酚醛树脂ＢＮ－１：2.5，RA：2，硫黄， 2．3 ；促 ＮＳ ， １.3 ；促ＴＭＴＤ ，0.1 。

１．２　 主要设备与仪器

捏炼机， ＸＳN－3型，南京凯驰机械有限公司；开炼机SK-160无锡双象机械厂；平板硫化机QLB-400x400青岛盛华隆橡胶机械公司；邵泊尔磨耗试验机GT-7012D高铁检测仪器有限公司；邵氏硬度计LX-A江都明珠试验机械厂；橡塑回弹性试验机MZ-31伺服控制电脑拉力试验机GT-TCS-2000高铁检测仪器有限公司;开裂阻力试验机青岛双凌科技。

 

１．３　 试样制备

1.3.1盖胶试样制备

使用捏炼机混炼胶料，室内初始温度 设 置

为3０℃～４０℃ ，转子转速设置为（ 3０＋１ ）ｒ ／ ｍｉｎ ，

在捏炼机中加入NR ，BR9000，混炼１ｍｉｎ ；加入氧化

锌、硬脂酸、防老剂，混炼１ｍｉｎ ；加入补强剂N220，喷雾炭黑，无定型二氧化硅，偶联剂，芳烃油，混炼２ｍｉｎ ；室温达到

１０５℃～１１０ ℃时排胶到开炼机上，待其包辊后

加入硫化剂硫黄，吃料完毕后调小辊距，薄通6-8遍，放大辊距，出片，制得混炼胶。室温２１℃～２５℃下停放２４ｈ ，使用平板硫化机硫化试样，硫化条件为１47℃×３０ｍｉｎ 。

1.3.2芯胶试样制备

使用捏炼机混炼胶料，室内初始温度 设 置

为3０℃～４０℃ ，转子转速设置为（ 3０＋１ ）ｒ ／ ｍｉｎ ，

在捏炼机中加入NR ，SBR1502，混炼１ｍｉｎ ；加入氧化

锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂、粘合剂，混炼１.5ｍｉｎ ；加入补强剂，增塑剂，混炼２ｍｉｎ ；室温达到

１０0℃～１１０ ℃时排胶到开炼机上，待其包辊后加入硫化剂硫黄，促进剂NS/TMTD,粘合剂RA,吃料完毕后调小辊距，薄通6-8遍，放大辊距，出片，制得混炼胶。室温２１℃～２５

℃下停放２４ｈ ，使用平板硫化机硫化试样，硫化条件为１47℃×３０ｍｉｎ 。

 

2.　检测结果与讨论

2.1骨架材料对输送带粘合、开裂阻力的影响

该输送带钢丝绳芯采用开放式镀锌钢丝， 防撕裂网采用双经线浸胶尼龙线绳，纬向为镀铜钢丝交叉编制而成，从表1可以看出同种规格不同厂家钢丝绳、防撕裂网，钢丝绳粘合强度、破断力、防撕裂网开裂阻力性能相差不大。

          表1

项目	钢丝直径5.5mm   防撕裂网3*7*0.22间距5mm
	法尔胜  华勤      宏隆      国邦
粘合强度    157.3   150.8      /          / N/mm
破断力/N   2956 0   29725     1650     1600
开裂阻力/KN /         /        13.3      13.1

2.2生胶的影响

  天然胶的弹性好，强力高，收缩大，加工性能不太好，单独使用耐磨性差些，而顺丁胶具有优异的耐磨性能和耐撕裂性能，对补强剂的亲和性好，两种橡胶并用后，耐磨性好、弹性大、强度高，并可兼顾物理机械性能和加工工艺性能，从表2可以看出。因此设计覆盖胶时选择天然胶与顺丁胶并用综合性能较好。   

 

表2  生胶类影响

比例份数	NR 100	NR/BR 70/30
拉伸强度， MPa	23.5	22.5
伸长率，%	679	668
磨耗量，mm3	105.3	65.5
回弹性，%	48	52

2.1.2硫化体系影响

   表4 补强体系影响

天然胶和顺丁胶同属于二烯类不饱和橡胶,故选用硫磺硫化体系，而选用有效硫化体系，盖胶性能相对低些。橡胶并用时不仅要考

虑相同温度下橡胶的硫化速度基

本相同，同时还要考虑各自硫化体系相互促进或延迟硫化，造成橡胶过硫或欠硫而影响并用橡胶性能。结果见表3，

 表3 硫化体系影响                      

硫化体系 项目	高处 低硫	高硫低处
拉伸强度MPa	21.8	22.5
伸长率，%	655	668
磨耗量，mm3	85.5	65.5
回弹性，%	43	52

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.3补强体系影响

该输送带覆盖胶性能要求高，靠普通补强剂难以达到要求，因此在该补强体系中加入偶联剂改性

无定型二氧化硅作为补强剂。该补强剂具有多孔性，无毒无污染等性

    

 

 

         表

钢丝绳直径/mm	3.5	4.0	4.5	5.0	6.0	7.2	8.1	8.6
胶片上下厚度/mm	3.0	3.5	3.8	4.0	4.3	4.6	5.0	5.5

补强体系		N220：50	炭黑并用：50
拉伸强度，MPa		23	22.5
伸长率，%		508	668
磨耗量，mm3		86.5	65.5
回弹性，%		38	52

能，同时它具有的化学惰性以及特殊的触变性能，明显改善橡胶制品的抗冲击性能、抗撕裂性能和耐磨性。考虑产品加工性能和综合使用性能，覆盖胶选择以中超炭黑为主，同时并用一部分喷雾炭黑更好的增强覆盖胶的弹性。结见表4；

2.1.4芯胶厚度对性能影响

 芯胶的厚度是影响粘合强度的关键因素，胶片越厚粘合强度越高，成本相对越高，且综合物性下降；否则反之。我公司采用此厚度的胶片既有良好的工艺性能，又可保证较高的粘合强度，同时成本较适宜，具有最佳的性价比。综观物性及成本因素，确定钢丝绳芯胶厚度如表5.

 

5

 

3.2硫化工艺参数（时间、温度、压力）的影响

   硫化温度直接影响到硫化速度和产品质量，硫化温度高，硫化速度快，生产效率高， 但过高的温度会引起橡胶分子链的裂解，导致硫化胶的物理机械性能下降；而硫化温度较低，硫化速度较慢，但易于生成较多的多硫交联键。综合天然胶、丁苯胶、顺丁胶标准硫化温度，结合我公司的实际情况，确定硫化温度为147±1℃范围。硫化时间是根据胶料在此温度下硫化曲线和带体的厚度来确定的，时间随厚度的增加而延长，一般为30-40分钟。一般输送带硫化单位压力为2.0-2.5MPa之间，由于该输送带带体相对厚一些，硫化单位压力确定为3.0MPa。我公司硫化该输送带使用平板硫化机为1.8米X16.6米高强力输送带平板硫化机，该硫化机的最大单位压力可达到4.5MPa,其波动范围控制在±0.1MPa，由于其硫化压力高，波动范围小，在硫化过程中即可防止气泡生成又可提高带体的致密性，有助于提高硫化胶料物理机械性能，从而延长带体的使用寿命。

5  结论

（1）覆盖胶配方采用NR/BR并用、高硫低促硫磺硫化体系，中超耐磨炭黑/喷雾炭黑及偶联剂改性无定型二氧化硅补强体系，输送带胶料的抗冲击、耐磨性能较好。

（2） 本公司研制的抗冲击耐磨防撕裂钢丝绳芯输送带，产品性能符合标准要求，产品所需原材料立足国内，生产工艺科学合理。

（3）该产品的研制成功，可满足恶劣作用环境的用户需求，具有较高的经济效益和社会效益。

 

参考文献

  ［ 1 ］ 杨 清 芝 ． 适 用 橡 胶 工 艺 学 ［ Ｍ ］ ．北 京：化 学 工 业 出 版社， ２００５．

［ 2 ］ 张殿荣，辛振祥 ． 现代橡胶配方设计［ Ｍ ］ ． 北京：化学工业出版社，2001.

［ 3 ］ 李延林，吴宇方，翟祥国。橡胶工业手册（第五分册）胶带、胶管与胶布［ M ］北京：化学工业出版社，1990。