pvc输送带生产工艺及配方


一、输送带生产工艺

1、织物芯输送带生产工艺流程图:





2、PVC输送带生产工艺流程图:



3、钢丝绳芯输送带生产工艺流程图:



二、输送带配方设计

1、PVC输送带配方的优化设计

    PVC整芯输送带主要生产原料是聚氯乙烯(PVC)树脂和各种加工助剂,而PVC覆盖胶是输送带的面层材料,它完全包覆着带芯,起着保护带芯延长输送带使用寿命的作用,其主要技术指标为阻燃性和抗静电性。以往通常采用加入大量阻燃剂和抗静电剂的方法来保证这两项性能指标满足国家标准要求而忽略了各组分之间协同作用的有效发挥,造成原材料浪费,生产成本居高不下。为此对PVC覆盖胶配方进行重新研究和试验十分必要。
(1)阻燃体系的选择
    PVC覆盖胶所用的主体材料是聚氯乙烯(PVC)高分子材料,其氯含量达到57%,氧指数达到45%,是一种离火自熄的难燃材料,但由于生产PVC覆盖胶过程中加入了大量的增塑剂以提高其加工性能使得PVC中氯含量大幅降低,氧指数随之降低,以至失去自身的阻燃性能而成为易燃材料,故提高PVC覆盖胶的氯含量是保证PVC输送带阻燃的重要前提。
    在原PVC覆盖胶配方中,我们采用加入三氧化二锑(Sb2O3)、复合阻燃剂和三氯乙基磷酸酯(TCEP)的方法来达到阻燃目的。通过分析,发现原PVC覆盖胶配方中存在阻燃剂重复使用现象,各种阻燃剂之间的协同效应没有充分发挥出来,导致原材料浪费,生产成本居高不下。因此,对原配方采用的阻燃体系
进行了理论分析和优化选择,决定使用卤系阻燃剂52%氯化石蜡来替代原配方中的TCEP阻燃剂,与Sb2O3阻燃剂配合使用构成卤-锑协同阻燃体系。
其阻燃机理为:
    ①利用卤-氧化锑的吸热分解,降低PVC聚合物的燃烧温度和分解速度;
    ②卤化锑蒸汽覆盖在PVC聚合物表面形成隔热、隔氧的“毯子”效应;
    ③促进成炭反应,减缓PVC聚合物分解生成可燃气体的速度,生成的炭层阻止可燃气体逸出和进入燃烧区;
    ④捕获燃烧区气相中维持燃烧链式反应的活性自由基,改变气相中的反应模式,减少反应热量来使火焰猝灭,达到良好的阻燃效果。
(2)抗静电剂的选择
    由于PVC是良好的绝缘体,表面电阻大、导电性能差,用PVC材料制成的阻燃输送带在使用过程中会因摩擦造成带体上正、负电荷失去平衡而产生静电荷,在煤矿这一富含瓦斯的场所产生放电火花引起火灾或瓦斯爆炸。因此我们选择了合适的抗静电剂和导电材料来降低PVC阻燃覆盖胶的表面电阻,确保输送带的表面电阻不大于3×108Ω。针对原PVC覆盖胶配方中的季铵盐阳离子型抗静电剂CN-3本身耐热性差,容易受热分解,从而降低PVC热稳定性的缺点,我们采用减少其用量,加入导电材料特导电炭黑的方法

使PVC输送带具有良好的抗静电性能。通过两者的合理搭配使用既能利用抗静电剂CN-3的亲水基团增加PVC输送带表面的吸湿性,形成一个单分子的导电膜来提高PVC输送带表面电导率,同时,又能利用特导电炭黑粒子在剪切力作用下,变成粘结粒子在覆盖胶中彼此接触形成大量导电网络,通过л电子在网状链中的移动以及电子跃迁而发生导电,来降低PVC输送带的体积电阻。
(3)填料的选择
    在PVC输送带的生产成本中,原辅材料的成本占整个生产成本的70%以上,因此,原辅材料成本的高低直接关系到利润的高低。加入无机填料,是降低材料成本的最佳途径。为此,在保证覆盖胶各项物理性能和安全性能的基础上,加大轻质碳酸钙的用量。轻质碳酸钙是目前最常用的无机粉状填料,为无毒、无味的白色粉末,高温下不易发生分解。而且,轻质碳酸钙质地较软,对捏炼机和成型机械的磨损小;同时,其相对密度较小,在PVC覆盖胶中除具有增量作用外,还能改善PVC覆盖胶的加工性能,提高PVC阻燃输送带的抗冲击强度;加之其价格低廉,来源广泛。故在PVC覆盖胶中使用轻质碳酸钙做填料,来降低PVC覆盖胶的材料成本。
(4)稳定体系的调整
    由于PVC分子结构中含有双键、支化点和引发剂残基等,在加热到100℃时伴随有脱氯化氢(HCl)反应而降解,在加工温度(170℃或更高)下,降解反应加快,最终导致PVC失去其化学和物理性能。

故通常在PVC的加工过程中加入性能优良的热稳定剂,使之与PVC树脂组成有协同作用的热稳定体系来改善PVC的耐热性。原PVC覆盖胶配方采用二盐基亚磷酸铅、硬脂酸铅和硬脂酸钡作热稳定剂,鉴于硬脂酸铅用量大时易在制品表面形成喷霜和硬脂酸钡易引起粘辊等缺点,因此需要对原有稳定体系做适当调整,选用耐热性优良、特别适于高温加工的铅盐稳定剂,二盐基亚磷酸铅和三盐基亚硫酸铅作为PVC覆盖胶的热稳定剂。
(5)各组分的最佳用量
    实验证明,配方中各种组分所发挥的效能不是与其用量成正比例关系的,每种组分加入量都有一个极限值。针对卤-锑阻燃体系、抗静电体系和填料用量做的大量实验发现,Sb2O3有延长燃烧余灰的作用,其用量不宜超过10份,而且X/Sb比为7:1时,阻燃效果最佳;同时发现导电材料特导电炭黑的加入量大于7份后,再添加更多量对PVC覆盖胶的表面电阻影响不大,反而随其用量的不断增加,PVC覆盖胶的拉伸强度、冲击强度和伸长率均大幅度下降,硬度上升,而且在PVC胶片燃烧时产生红烬,降低阻燃效果。另外,由于增塑剂和氯化石蜡均能吸附在轻质碳酸钙的表面,对碳酸钙表面起浸润作用,从而提高了轻质碳酸钙在PVC树脂中的分散性。但由于轻质碳酸钙没有经过表面活性处理,其表面活性不强,故随着碳酸钙用量的增加,PVC覆盖胶的拉伸强度、伸长率均大幅度降低,硬度增大。因此,在PVC覆盖胶中加入轻质碳酸钙要适量。

    综合以上对PVC覆盖胶配方的分析研究,确定PVC整芯阻燃输送带覆盖胶的最佳配方为:
          名称           phr
          PVC            100
          增塑剂         60
          液体阻燃剂     15
          固体阻燃剂     4
          抗静电剂       2
          导电填料       5
          稳定剂         4
          润滑剂         1.5
          填料           30
    改进后的PVC覆盖胶新配方完全能够满足车间实际生产需要,能够生产出各项安全性能指标均达到并超过国家标准的合格产品。


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