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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)多年來的生產(chǎn)實(shí)踐和售后服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，對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。對生產(chǎn)過程中影響粘合強(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的溫度場等進(jìn)行正交試驗(yàn)．找出了影響附著力的主要因素；并對使用過程中出現(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)度主要是通過測試每毫米覆蓋層與芯層之間剝離所產(chǎn)生的阻力來計算的。剝離過程強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)產(chǎn)生的拉力與剝離過程的阻力是一對平衡力，方向相反，大小相等。
二、生產(chǎn)過程中的影響因素
在檢驗(yàn)粘合強(qiáng)度時能夠看到，覆蓋層與芯層剝離的過程中，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。通過對橡膠面整芯阻燃輸送帶生產(chǎn)工藝過程的分析，覆蓋層與芯層間粘合強(qiáng)度的大小與生產(chǎn)過程中塑化溫度、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橡膠面整芯阻燃輸送帶的整體使用效果影響很大，對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“過塑化”時，粘合強(qiáng)度會明顯降低。
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．其對產(chǎn)品阻燃性能的影響比較大，但對附著力的影響較小．只是芯層表面的浸糊量對粘合強(qiáng)度的高低有較大的影響。當(dāng)表面糊量較多時，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，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，芯層表面浸糊量過小或過大，覆蓋層與芯層間粘合強(qiáng)度都會降低。
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，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)度會更高。國內(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10N／ram，達(dá)到世界先進(jìn)水平。該項(xiàng)新技術(shù)值得在國內(nèi)同行業(yè)推廣。
4．覆蓋層與芯層粘合時的溫度場
覆蓋層與塑化帶芯粘合時的溫度場，就是指在覆蓋層與塑化帶芯擠壓貼合時所處的環(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。國內(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。其主要原因就是硫化貼膠工藝提供的溫度場達(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、使用過程中的影響因素
在輸送帶使用過程中，運(yùn)輸距離過短、清掃器選配調(diào)節(jié)不當(dāng)、硬物撞擊、滾筒直徑過小等情況對輸送帶覆蓋層與芯層間動態(tài)粘合強(qiáng)度將產(chǎn)生不利的影響。運(yùn)輸距離過短：單位時間內(nèi)輸送帶經(jīng)過滾筒的次數(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)落差過大，矸石、鋼釬等硬物從高處砸在輸送帶帶面上，會嚴(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。有時候從表面很難觀察到，經(jīng)過一定時間運(yùn)行和曲撓作用后就會顯現(xiàn)出脫層現(xiàn)象。滾筒直徑過?。喝糨斔蜋C(jī)滾筒直徑過小，在輸送帶使用過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
