芳綸織物整芯阻燃輸送帶的研制

李朝紅 周震宇 汪健

摘 要：本文公開了一種芳綸織物整芯阻燃輸送帶及其制造方法，該輸送帶包括覆蓋層、芳綸織物整體帶芯及帶芯浸漬膠料：覆蓋層采用PVC/CM/TPU共混熱塑性彈性體，阻燃性能好、拉伸強(qiáng)度高、彈性優(yōu)異、耐磨性能好，與浸膠塑化后的整體帶芯黏合強(qiáng)度高；織物整體帶芯徑向受力線采用芳綸纖維，強(qiáng)度高、帶體薄、重量輕，可使輸送帶運(yùn)行過程中的能耗大幅度降低。

關(guān)鍵詞：芳綸織物；輸送帶；熱塑性彈性體；制造方法

中圖分類號：TQ336.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-4428（2019）02-0172-02

一、 引言

煤礦井下使用的輸送帶主要是織物整芯阻燃輸送帶和鋼絲繩芯阻燃輸送帶?，F(xiàn)有技術(shù)的織物整芯阻燃輸送帶阻燃性能好、重量輕、價格便宜、接頭速度快，安裝維修方便，且能源消耗低，所以用量特別大，占煤礦井下輸送帶用量的75%左右，但現(xiàn)有技術(shù)的織物整芯阻燃輸送帶使用尼龍、滌綸和棉纖維作為整體帶芯的編織材料，受編織材料強(qiáng)度的限制。當(dāng)阻燃帶強(qiáng)度超過2000N/mm時，整體帶芯需編織成5層及以上結(jié)構(gòu)，厚度在15mm以上，浸漬漿料困難，影響阻燃帶的阻燃性能、內(nèi)部黏合性能、成槽性能和使用壽命。因此，目前煤礦井下使用的整芯阻燃輸送帶的最高強(qiáng)度為2500N/mm，強(qiáng)度超過2500N/mm的整芯阻燃輸送帶未見使用報道。本文選用芳綸纖維作為整體帶芯的徑向受力線、PVC/CM/TPU共混熱塑性彈性體作為覆蓋層、采用擠出機(jī)貼面成型、動態(tài)硫化工藝生產(chǎn)寬度1000mm，縱向全厚度拉伸強(qiáng)度≥2500N/mm整芯阻燃輸送帶。

二、 整體帶芯設(shè)計

根據(jù)對試驗帶寬度和強(qiáng)度的要求，為了降低帶芯厚度，選擇芳綸纖維作為整體帶芯的徑向受力線，將織物整體帶芯設(shè)計三層結(jié)構(gòu)，整體帶芯寬度1080mm；經(jīng)線由芳綸纖維與棉纖維組成，含棉量12%，經(jīng)向受力線拉伸強(qiáng)度為2000N/根，密度為160根/10cm；緯線由尼龍纖維與棉纖維組成，含棉量35%，緯向受力線的拉伸強(qiáng)度為400N/根，密度160根/10cm。

三、 帶芯浸膠塑化

（一）浸漬膠料的設(shè)計

根據(jù)對浸膠塑化整體帶芯低硬度、高彈性，且與覆蓋層黏合性能好的要求，浸膠材料選擇聚氯乙烯糊樹脂（EPVC）為主體材料、鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）和環(huán)氧大豆油為增塑劑，二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）為增黏劑、磷酸三甲苯酯（TCP）為阻燃增塑劑、三氧化二銻和硼酸鋅為阻燃劑、液體鋇鋅復(fù)合材料為穩(wěn)定劑，具體重量比的組成是：EPVC100份，MDI10份，DOP 50份，TCP 40份，三氧化二銻8份，硼酸鋅10份，環(huán)氧大豆油10份，液體鋇鋅復(fù)合穩(wěn)定劑2份。

（二）浸漬膠漿的制備

1. 高速攪拌混合

將EPVC、MDI、DOP、TCP、三氧化二銻、硼酸鋅、環(huán)氧大豆油、液體鋇鋅復(fù)合穩(wěn)定劑依次加入高速分散機(jī)中，常溫下高速攪拌，攪拌器速度2500—2900r/min，攪拌時間20—30min，糊料黏度4000—5500Pa·s。

2. 研磨

將Ⅰ步高速攪拌混合后的糊料通過三輥研磨機(jī)研磨三遍，研磨機(jī)輥距0.15—0.25mm，轉(zhuǎn)速500—750r/min。

3. 脫泡

將Ⅱ步研磨后的糊料通過真空脫泡機(jī)脫泡，在真空度-0.05MPa—-0.085MPa的條件下常溫脫泡20—30min，然后放入帶芯浸漬池中。

（三）帶芯浸膠

芳綸織物整體帶芯在牽引機(jī)的帶動下，以1.4—1.6m/min的速度通過充滿糊料的浸漬池和真空箱浸漬糊料，真空箱高度11m，真空度0.05—0.085MPa。

（四）帶芯塑化

浸膠后的帶芯進(jìn)入塑化箱塑化，塑化溫度170—190℃，塑化箱長度30m，帶芯在塑化箱中的速度與浸膠速度一致。

四、 制備覆蓋層膠料

（一）覆蓋層膠料的設(shè)計

阻燃帶的使用環(huán)境要求覆蓋層必須具有良好的力學(xué)性能、阻燃性能和抗靜電性能，且與整體帶芯的粘性能好。根據(jù)以上要求，本文以聚氯乙烯、氯化聚乙烯橡膠、熱塑性聚氨酯彈性體為主體材料，導(dǎo)電炭黑、納米白炭黑、芳綸漿粕作為補(bǔ)強(qiáng)劑，鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）為增塑劑，磷酸三甲苯酯（TCP）為阻燃增塑劑，氫氧化鋁、三氧化二銻為阻燃劑制備熱塑性彈性體作為覆蓋層膠料的基本組成。通過反復(fù)試驗研究，確定覆蓋層膠料的基本配方為：PVC 30份，CM 40份，TPU 30份，DCP 2.5份，TAC 2份，促進(jìn)劑M 0.5份，促進(jìn)劑DM 1份，防老劑A 1份，防老劑D 1份，導(dǎo)電炭黑10份，納米白炭黑12份，芳綸漿粕10份，DOP 10份，TCP 20份，氫氧化鋁10份，三氧化二銻6份，硬脂酸鉛1份，二堿式鈦酸鉛4份，環(huán)氧樹脂2份，抗靜電劑P 6份。

（二）覆蓋層膠料的制備工藝

1. 高速捏合

將PVC、促進(jìn)劑、防老劑、導(dǎo)電炭黑、納米白炭黑、芳綸漿粕、DOP、TCP、氫氧化鋁，三氧化二銻、硬脂酸鉛、二堿式鈦酸鉛、環(huán)氧樹脂、抗靜電劑按順序依次加入高速捏合機(jī)，捏合機(jī)速度1250—1350r/min，溫度105℃—115℃，捏合時間8—12min，制得PVC混合料。

2. 冷混合

將高速捏合后的PVC混合料冷卻至常溫后加入低速混合機(jī)中，依次加入CM、TPU、DCP、TAC，常溫下混合5—10min，混合機(jī)速度150—250r/min，制得PVC/CM/TPU混合料。

3. 造粒

將PVC/CM/TPU混合料通過雙螺桿造粒機(jī)制成覆蓋層用顆粒料，造粒機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速450—600r/min，溫度155℃—165℃。

五、 擠出貼面成型

將制備的覆蓋層顆粒料通過兩臺擠出機(jī)及模具動態(tài)硫化，直接與浸膠塑化后的整體帶芯在熱狀態(tài)下貼合在一起，帶芯表面溫度145℃—165℃，擠出機(jī)溫度：160℃—175℃，轉(zhuǎn)速30—50r/min，模具溫度160℃—175℃，覆蓋層厚度3mm。

六、 性能測試

產(chǎn)品經(jīng)檢測其安全性能，物理機(jī)械性能全部符合MT914—2008《煤礦用織物整芯阻燃輸送帶》標(biāo)準(zhǔn)的要求，部分測試結(jié)果與傳統(tǒng)的PVG產(chǎn)品性能指標(biāo)對比如表1所示。

七、 結(jié)論

其一，織物整體帶芯徑向受力線采用芳綸纖維，強(qiáng)度高、帶體薄、重量輕，成品帶的重量比同規(guī)格型號的傳統(tǒng)產(chǎn)品降低了36.82%，可使輸送帶運(yùn)行過程中的能耗大幅度降低。

其二，浸膠塑化后帶體柔軟，成槽性能好。

其三，覆蓋層采用聚氯乙烯粉樹脂、氯化聚乙烯橡膠、熱塑性聚氨酯彈性體共混，阻燃性能好、拉伸強(qiáng)度高、彈性優(yōu)異、耐磨性能好，與浸膠塑化后的整體帶芯黏合強(qiáng)度高。

其四，帶芯浸漬膠料中含有二苯基甲烷二異氰酸酯增黏劑，使塑化后的整體帶芯與覆蓋層的黏合強(qiáng)度大幅度提高，確保輸送帶長期運(yùn)行不脫層。

其五，采用擠出機(jī)貼面成型、動態(tài)硫化工藝生產(chǎn)輸送帶，具有工藝簡單、能源消耗低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋長江，袁陸海，魏雪梅，等.一種芳綸織物整芯阻燃輸送帶及其制造方法：中國，CN201710341648.9[P].

[2]宋長江，袁陸海，魏雪梅，等.一種熱塑性彈性體及其制備方法和用于輸送帶的成型工藝：中國，201510011504.8[P].2016-08-17.

[3]呂繼明.橡膠面整芯阻燃輸送帶覆蓋層與芯層粘合強(qiáng)度的影響因素分析[J].中國橡膠，2012，28（7）：47-48.

作者簡介：

李朝紅，男，安徽中意膠帶有限責(zé)任公司，畢業(yè)于淮北煤炭師范學(xué)院化學(xué)系；

周震宇，男，安徽中意膠帶有限責(zé)任公司，畢業(yè)于安徽師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院；

汪健，男，安徽中意膠帶有限責(zé)任公司，畢業(yè)于中北大學(xué)（原華北工學(xué)院）。