带芯结构和材质的选择
带芯是整芯阻燃带的骨架,它的结构和材质决定了整芯阻燃带的使用性能及使用寿命。参考国外整体带芯的结构,并根据目前国内带芯生产情况,我们选用3层以上合成纤维和棉纤维分别捻股,然后交织而成的结构。其中合成纤维是强力层,上、下层是棉纤维的保护层,这样可增加带芯与PVC糊料的粘着性,使覆盖层不易脱落。棉纤维经线穿入织物中心,有助于PVC糊料的渗透。因此,吸糊量大,浸透性好。采用这种结构的带芯即使覆盖层被磨光,只要中间层的化纤部分有外层棉纤维保护,也可继续使用,所以这种结构的整芯带使用寿命长、抗冲击、接头强度高。带芯的材质直接影响阻燃带的强力和使用性能。对比各种常用纤维,涤纶与锦纶强力相当,但其优点是
伸长小、尺寸稳定性好、干湿强度相当,选其作经线,可使带体在使用中伸长小,不打滑;锦纶的优点是伸长大,选其作纬线,带体成槽性好;棉纤维与PVC树脂结合性能好,吸糊量大,利于浸透并提高带芯与覆盖层的附着力,能够保护中间强力层不受破坏。因此,我们选用涤纶做经线,锦纶做纬线,上、下层选用棉纤维。
配方设计
树脂的选择 PVC分子链上含有氯(Cl)原子,故其本身具有良好的阻燃性能,是生产全塑阻燃输送带的良好成糊原料。通过对各种糊型树脂的质量标准对比,我们选用了综合性能好,适合工艺要求的PSH-31、PSM-31作浸芯糊树脂,PSH-31作盖糊树脂。
阻燃剂的选择 阻燃剂选用氯化石蜡与三氧化二锑并用体系。二者并用产生协同效应,能发挥比单用更好的效果。氯化石蜡在170℃以上分解出HCl,它可以与Sb2O2反应生成氯化锑与氯氧化锑,这两种物质都是高沸点物质,能长时间停留在燃烧区域,起到隔绝氧气、阻滞热传导和高分子材料燃烧
的作用。最终达到熄灭火焰的目的。
选用硼酸锌和氢氧化铝作助阻燃剂,硼酸锌可在250℃以上脱水形成固体氧化锌和硼酸,水和硼酸可对火焰冷却降温,而且氧化锌能够促进炭化层的形成。氢氧化铝在升温时自身能够吸热,延缓升温,当温度达到230℃以上时,开始分解为无水氧化铝和水,能吸收大量热,水汽还能冷却可燃气体,从而起到阻碍燃烧的作用。
增塑剂的选择 增塑剂选择三异丙苯基磷酸酯,因为三异丙苯基磷酸酯不但增塑效果好,而且还具有一定的阻燃作用。它受热的最终产物是偏磷酸,偏磷酸是一种强脱水剂,加速有机物炭化,形成的炭化层可起到绝热屏蔽作用,保护高聚物不会进一步分解,从而减少可燃气体产生量,使火势减少而自
熄。
芯糊、盖糊配方及物性 (1)芯糊配方:PVC糊树脂(PSH-31)100.0;磷酸酯(ZRS-50)70.0;静电剂5.0;稳定剂3.0;环氧大豆油2.0;炭黑0.5;氧化锑15.0;氯蜡50#40.0;氢氧化铝15.0;硼酸锌10.0;合计260.5。塑料片物理机械性能(塑化条件160℃×10min):断裂强度8.5MPa;扯断伸长率320%;硬度(邵尔A)60。
(2)盖糊配方:PVC糊树脂(PSH-31)100.0;磷酸酯(ZRS-50)60.0;氧化锑15.0;氢氧化铝15.0;氯蜡50#20.0;硼酸锌10.0;稳定剂3.5;炭黑0.2;环氧大豆油2.0;氧化钛1.0;静电剂9.0;合计235.7。塑料片物理机械性能(塑化条件160℃×10min):断裂强度10MPa;扯断伸长率300%;硬度(邵尔A)70。
工艺路线确定
制糊工艺 将准确称量好的PVC糊树脂及各种固体配合剂等加入搅拌机,再加入称量好的液体配合剂,慢速搅拌10min后排料。然后在三辊研磨机上研磨,使芯糊粘度≤70CP,盖糊粘度≤100CP,研
磨后的糊料停放12h后即可使用。
涂刮制造工艺 基本制造流程是:带芯吸毛－干燥－浸芯糊－塑化－涂盖糊－塑化－压花冷却－定型－成品包装。全过程是连续进行的,因此,前后工序必须配合好。
其关键是速度与塑化温度的配合,其它工艺参数要随速度和温度的变化进行调整。经过不断试验和总结,确定如下工艺参数:
(1)干燥温度70℃;
(2)塑化温度:浸芯糊180℃;予涂盖糊塑化190℃;涂盖糊塑化200℃;
(3)带芯牵引速度:≤1m/min;
(4)导向辊、压花辊温度60℃以下。
成品带的物理机械性能和安全性能
项目名称 指 标 实测值
扯断强力≥N/mm 纵向1000 1095
横向300 320
扯断伸长率≥N/mm 纵向15 18
横向18 20
撕裂力/N 1180 1320
硬度(绍尔A) 75±5 72
表面电阻/Ω 310×108 2.2×108
辊筒磨擦≤℃ 325 300
丙烷燃烧≥mm 250 1000
洒精燃烧≤s 整体3 2
结 论
(1)生产的涂刮法全塑阻燃输送带,产品性能达到MT147-95《煤矿用阻燃抗静电织物整芯
输送带》标准。
(2)带芯组织结构合理、材质选用得当、生产工艺先进、技术措施得当。
(3)选用的三氧化二锑、氯化石蜡、硼酸锌、氢氧化铝阻燃并用体系,使产品的阻燃性能达到
了标准要求。
(4)涂刮法全塑整芯阻燃输送带的研制成功为煤矿井下的安全生产提供了可靠保证,具有显
著的经济效益和社会效益。加膜方式的选择
|
