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橡膠面整芯阻燃輸送帶覆蓋層與芯層間粘合強(qiáng)度的影響因素分析
在阻燃輸送帶系列產(chǎn)品中,橡膠面整芯阻燃輸送帶以其性價(jià)比高、適應(yīng)面廣、維修更換方便等諸多特點(diǎn)被許多煤礦優(yōu)先選作井下煤炭運(yùn)輸載體。美中不足的是,部分廠家的產(chǎn)品在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)覆蓋層與帶芯分離的現(xiàn)象,俗稱“脫層”或“脫皮”。筆者根據(jù)多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐和售后服務(wù)經(jīng)驗(yàn),對(duì)橡膠面整芯阻燃輸送帶覆蓋層與芯層間粘合強(qiáng)度的影響因素進(jìn)行了研究。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中影響粘合強(qiáng)度的因素,諸如塑化溫度、帶芯浸糊量、塑化速度、帶芯含棉量、棉紗質(zhì)量、覆蓋膠中橡塑比、覆蓋膠與帶芯貼合時(shí)的溫度場(chǎng)等進(jìn)行正交試驗(yàn).找出了影響附著力的主要因素;并對(duì)使用過(guò)程中出現(xiàn)的一些可能產(chǎn)生覆蓋層脫層的原因進(jìn)行了初步分析。
一、覆蓋層與芯層問(wèn)粘合強(qiáng)度的物理意義
《煤礦用織物整芯阻燃輸送帶》(MT914—2008)標(biāo)準(zhǔn)給出了粘合強(qiáng)度的定義,即在覆蓋膠剝離試驗(yàn)時(shí)每毫米寬度的全試樣承受的拉力。換言之.覆蓋層與芯層間粘合強(qiáng)度主要是通過(guò)測(cè)試每毫米覆蓋層與芯層之間剝離所產(chǎn)生的阻力來(lái)計(jì)算的。剝離過(guò)程強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)生的拉力與剝離過(guò)程的阻力是一對(duì)平衡力,方向相反,大小相等。
二、生產(chǎn)過(guò)程中的影響因素
在檢驗(yàn)粘合強(qiáng)度時(shí)能夠看到,覆蓋層與芯層剝離的過(guò)程中,既有覆蓋層與芯層表面的塑化糊分離,也有芯層表面塑化糊與芯層內(nèi)部塑化糊的分離,甚至還有芯層表面棉紗的撕裂。通過(guò)對(duì)橡膠面整芯阻燃輸送帶生產(chǎn)工藝過(guò)程的分析,覆蓋層與芯層間粘合強(qiáng)度的大小與生產(chǎn)過(guò)程中塑化溫度、帶芯浸糊量、塑化速度、帶芯含棉量、棉紗質(zhì)量、覆蓋層橡塑比、膠片貼合溫度場(chǎng)等工藝條件有關(guān)。其中,塑化溫度、塑化速度決定了“浸糊帶芯”的塑化程度,帶芯含棉量、棉紗質(zhì)量、浸糊量以及浸糊時(shí)間決定了帶芯浸糊的充分程度.覆蓋層“橡塑比”及橡膠的種類決定了覆蓋層與芯層表面PVC塑化糊的融合程度。
1.浸糊帶芯的塑化程度
芯層的塑化程度不僅對(duì)橡膠面整芯阻燃輸送帶的整體使用效果影響很大,對(duì)覆蓋層與芯層的粘合強(qiáng)度也起著至關(guān)重要的作用。只有塑化充分,芯層中的PVC塑化糊才能與骨架(滌綸絲、尼龍絲和棉紗)結(jié)合成一個(gè)整體,才能賦予覆蓋層與芯層之間一定的粘合力。試驗(yàn)證明。在其他影響因素不變的情況下.塑化程度越充分,粘合強(qiáng)度越大。反之,則愈小。需要特別強(qiáng)調(diào)的是,在浸糊帶芯“過(guò)塑化”時(shí),粘合強(qiáng)度會(huì)明顯降低。
2.帶芯浸糊的充分程度
前文已經(jīng)敘述,帶芯浸糊量、含棉量、棉紗質(zhì)量決定了帶芯浸糊的充分程度.其對(duì)產(chǎn)品阻燃性能的影響比較大,但對(duì)附著力的影響較?。皇切緦颖砻娴慕繉?duì)粘合強(qiáng)度的高低有較大的影響。當(dāng)表面糊量較多時(shí),覆蓋層只能與PVC塑化糊結(jié)合,芯層表面棉紗的粘合作用不能發(fā)揮:當(dāng)表面糊量較少時(shí),覆蓋層雖然能與棉紗結(jié)合,與塑化糊的結(jié)合程度減小。試驗(yàn)表明,芯層表面浸糊量過(guò)小或過(guò)大,覆蓋層與芯層間粘合強(qiáng)度都會(huì)降低。
3.覆蓋層與芯層PVC塑化糊的融合程度
不論是塑料面整芯阻燃輸送帶還是橡膠面整芯阻燃輸送帶,其骨架都是用整體帶芯浸漬PVC糊料塑化制成,區(qū)別就在于兩者的覆蓋層材質(zhì)是塑料膠料與橡塑共混膠料之分。塑料膠料的主要成分是聚氯乙烯粉狀樹(shù)脂,并添加增塑劑、阻燃劑等配合劑,與芯層表面的PVC塑化糊在分子結(jié)構(gòu)上屬于同一種物質(zhì),粘合效果自然很好。橡塑共混膠料是橡膠在一定工藝條件下與塑料、阻燃劑、增塑劑、硫化劑等配合劑共混而成,其溶解度參數(shù)與聚氯乙烯的相近程度直接決定了覆蓋層與芯層PVC塑化糊的融合程度。若選用與聚氯乙烯溶解度參數(shù)相近的(即相容性較好)橡膠(如丁腈橡膠),再加上良好的共混效果,制成的橡塑共混膠料與芯層的融合程度接近于塑料膠料。生產(chǎn)實(shí)踐與試驗(yàn)結(jié)果證明,采用相容性較好的橡膠時(shí),覆蓋層與芯層間粘合強(qiáng)度基本達(dá)到塑料面整芯阻燃輸送帶的水平;采用相容性較差的橡膠,其粘合強(qiáng)度明顯降低。熱塑性彈性體是介于塑料與橡膠之間的復(fù)合材料,與橡膠及塑料均有較好的粘合性能,如橡膠面整芯阻燃輸送帶的覆蓋層材質(zhì)選用橡塑共混熱塑性彈性體,其與芯層間的粘合強(qiáng)度會(huì)更高。國(guó)內(nèi)某企業(yè)率先采用此技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品。覆蓋層與芯層間的粘合強(qiáng)度超過(guò)10N/ram,達(dá)到世界先進(jìn)水平。該項(xiàng)新技術(shù)值得在國(guó)內(nèi)同行業(yè)推廣。
4.覆蓋層與芯層粘合時(shí)的溫度場(chǎng)
覆蓋層與塑化帶芯粘合時(shí)的溫度場(chǎng),就是指在覆蓋層與塑化帶芯擠壓貼合時(shí)所處的環(huán)境溫度。因?yàn)樗芑瘞颈砻嫣幱谌廴跔顟B(tài)的聚氯乙烯與覆蓋層擠壓貼合,冷卻后的粘合效果最好.所以有必要提供與此相接近的溫度場(chǎng)。國(guó)內(nèi)目前采用的橡膠面整芯阻燃輸送帶生產(chǎn)工藝中,擠出貼膠工藝與傳統(tǒng)的硫化貼膠工藝相比有其明顯優(yōu)勢(shì)。其主要原因就是硫化貼膠工藝提供的溫度場(chǎng)達(dá)不到使塑化帶芯表面的聚氯乙烯熔融的狀態(tài)。若強(qiáng)行提高硫化機(jī)平板溫度.與平板直接接觸的橡塑共混膠料覆蓋層極容易發(fā)生老化、降解現(xiàn)象。嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致提前焦燒,這樣反而降低了覆蓋層與芯層間的粘合性能。
三、使用過(guò)程中的影響因素
在輸送帶使用過(guò)程中,運(yùn)輸距離過(guò)短、清掃器選配調(diào)節(jié)不當(dāng)、硬物撞擊、滾筒直徑過(guò)小等情況對(duì)輸送帶覆蓋層與芯層間動(dòng)態(tài)粘合強(qiáng)度將產(chǎn)生不利的影響。運(yùn)輸距離過(guò)短:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輸送帶經(jīng)過(guò)滾筒的次數(shù)增加,帶體發(fā)生曲撓頻次隨之增多,使得輸送帶覆蓋層與芯層的粘合性能逐漸降低。清掃器選配調(diào)節(jié)不當(dāng):輸送帶與清掃器之間容易嵌入矸石等銳物,矸石與運(yùn)動(dòng)中的輸送帶發(fā)生摩擦,易產(chǎn)生輸送帶覆蓋層局部破損、脫層現(xiàn)象。硬物撞擊:若裝載點(diǎn)落差過(guò)大,矸石、鋼釬等硬物從高處砸在輸送帶帶面上,會(huì)嚴(yán)重降低覆蓋層與芯層間的粘合強(qiáng)度,使得撞擊處出現(xiàn)脫層。有時(shí)候從表面很難觀察到,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間運(yùn)行和曲撓作用后就會(huì)顯現(xiàn)出脫層現(xiàn)象。滾筒直徑過(guò)小:若輸送機(jī)滾筒直徑過(guò)小,在輸送帶使用過(guò)程中將加劇帶體的曲撓作用,破壞輸送帶覆蓋層與芯層之間的粘合分子結(jié)構(gòu),使之加速剝離,從而提前產(chǎn)生輸送帶覆蓋層脫層現(xiàn)象,減少輸送帶使用壽命