中國橡膠網(wǎng)訊 橡膠面整芯阻燃輸送帶簡稱PVG阻燃帶，由浸膠塑化后的整體帶芯與上下橡塑覆蓋層組成。由于PVG阻燃帶阻燃抗靜電性能好，整體拉斷強(qiáng)度高，耐縱向撕裂性能好，相對于PVC阻燃帶，又具有較好的彈性和耐候性能，適宜較大的輸送傾角，因而近年來有逐步取代PVC 阻燃帶的趨勢，成為煤礦井下輸送帶用量最大的產(chǎn)品。
PVG阻燃帶與PVC阻燃帶的主要區(qū)別在于覆蓋層的性能不同，而覆蓋層的性能主要是由原材料、加工設(shè)備和生產(chǎn)工藝決定的。目前，國內(nèi)生產(chǎn)PVG阻燃帶以采用平板硫化和擠出成型兩種工藝方法為主，不同的生產(chǎn)工藝，使用的主要原材料和加工設(shè)備不同，產(chǎn)品質(zhì)量和使用性能也有很大的差別。
筆者根據(jù)多年的阻燃帶生產(chǎn)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對平板硫化與擠出成型兩種工藝生產(chǎn)PVG阻燃帶的技術(shù)進(jìn)行簡要對比分析，僅供設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用人員參考。
一、覆蓋層主要原材料
1.平板硫化法主要原材料
平板硫化法生產(chǎn)PVG阻燃帶，覆蓋層以合成橡膠為主要材料，如氯丁橡膠、丁腈橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、氯化聚乙烯橡膠等，輔以少量的聚氯乙烯樹脂，橡塑混合物中橡膠比例占70%以上，主要材料是塊狀物。
2.擠出成型法主要原材料
擠出成型法生產(chǎn)PVG阻燃帶，覆蓋層以聚氯乙烯樹脂為主要材料，輔以少量的粉末丁腈橡膠(PNBR)或氯化聚乙烯(CPE)作為改性劑，混合物中塑料比例占70%以上，主要材料都是粉狀物。
二、主要設(shè)備
1.平板硫化法主要設(shè)備
平板硫化法生產(chǎn)PVG阻燃帶，所用生產(chǎn)設(shè)備較多，主要包括密煉機(jī)、開煉機(jī)、高速分散機(jī)、整體帶芯浸膠塑化生產(chǎn)線、冷喂料擠出機(jī)、四輥壓延機(jī)、平板硫化機(jī)等，除了制糊及浸膠塑化設(shè)備外，都是橡膠加工設(shè)備。
2.擠出成型法主要設(shè)備
擠出成型法生產(chǎn)PVG阻燃帶，所用生產(chǎn)設(shè)備較少，主要包括塑料捏合機(jī)、塑料造粒機(jī)、高速分散機(jī)、整體帶芯浸膠塑化生產(chǎn)線、塑料擠出機(jī)等，都是塑料加工設(shè)備。
三、生產(chǎn)工藝
1.平板硫化法生產(chǎn)工藝
平板硫化法生產(chǎn)工藝包括浸膠塑化整體帶芯、覆蓋膠的制作、覆蓋膠與帶芯的貼合、硫化4個過程，一是在浸膠塑化生產(chǎn)線上制備浸膠塑化整體帶芯；二是通過開煉機(jī)或密煉機(jī)塑煉、混煉制備橡塑覆蓋膠；三是通過壓延機(jī)將橡塑覆蓋層與浸膠塑化后的整體帶芯貼合在一起，最后通過平板硫化機(jī)硫化成成品。
2.擠出成型法生產(chǎn)工藝
擠出成型法生產(chǎn)工藝包括制作用于覆蓋層的塑料粒料、浸膠塑化整體帶芯、覆蓋層與帶芯的貼合3個過程，一是以聚氯乙烯樹脂為主要原料，經(jīng)捏合、造粒制成阻燃抗靜電的粒料；二是在浸膠塑化生產(chǎn)線上制備浸膠塑化整體帶芯；三是將塑料粒料通過兩臺塑料擠出機(jī)及模具直接與浸膠塑化后處于熱狀態(tài)的整體帶芯黏合一起，不需經(jīng)過硫化，冷卻至常溫后即成成品。
3.兩種工藝比較
壓延成型平板硫化工藝生產(chǎn)PVG阻燃帶，需要同時使用橡膠加工設(shè)備和塑料加工設(shè)備，工藝復(fù)雜，設(shè)備投資大。覆蓋膠與帶芯冷貼合成型，且硫化時需冷上鍋、冷下鍋，所以影響?zhàn)ず弦蛩囟啵夹g(shù)要求高，且能源消耗大，生產(chǎn)效率低；帶芯經(jīng)過兩次高溫塑化，強(qiáng)度損失較大。
擠出機(jī)貼面成型工藝生產(chǎn)PVG阻燃帶，全部使用塑料加工設(shè)備，工藝簡單，設(shè)備投資少。帶芯浸糊、塑化、覆蓋膠貼合連續(xù)化生產(chǎn)，不需要經(jīng)過煉膠、壓延、成型、硫化等工藝過程，能源消耗少，生產(chǎn)效率高。
四、產(chǎn)品性能
PVG阻燃帶的性能主要包括安全性能、整體物理機(jī)械性能、覆蓋層物理機(jī)械性能、覆蓋層與塑化帶芯的黏合強(qiáng)度等。
1.安全性能
阻燃帶的安全性能包括阻燃性能和抗靜電性能，是阻燃帶最重要的質(zhì)量性能指標(biāo)。目前我國阻燃帶行業(yè)在滿足整芯阻燃帶的安全性能方面的工藝技術(shù)已十分成熟，任何一種工藝生產(chǎn)的PVG阻燃帶都能滿足MT 914-2008《煤礦用織物整芯阻燃輸送帶》標(biāo)準(zhǔn)的要求，且各項(xiàng)指標(biāo)也相差不大。
2.整體物理機(jī)械性能
阻燃帶的整體物理機(jī)械性能主要是指全厚度拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率、抗撕裂性能、接頭強(qiáng)度等指標(biāo)。PVG阻燃帶的兩種生產(chǎn)工藝過程都是先將整體帶芯浸膠塑化后，再在其表面用不同的方法貼合橡塑覆蓋層。阻燃帶的上述性能主要是由浸膠塑化后的整體帶芯決定的，只要帶芯符合標(biāo)準(zhǔn)，浸糊透徹、塑化溫度達(dá)到要求，無論采用哪種工藝，同一型號產(chǎn)品的上述性能指標(biāo)都無明顯的差異。
3.覆蓋層物理機(jī)械性能
覆蓋層的物理機(jī)械性能主要是由原材料組成和生產(chǎn)工藝決定的。PVG阻燃帶覆蓋層物理機(jī)械性能主要是指拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率和磨耗量，MT 914-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：橡膠面整芯阻燃輸送帶覆蓋層拉伸強(qiáng)度≥10MPa，拉斷伸長率≥350%，磨耗量≤200mm3。
目前國內(nèi)利用壓延成型平板硫化工藝生產(chǎn)的PVG阻燃帶，覆蓋層是阻燃抗靜電的硫化橡膠，拉伸強(qiáng)度可達(dá)到16MPa，拉斷伸長率可達(dá)450%，磨耗量可小于120 mm3，遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
而利用擠出機(jī)貼面成型工藝生產(chǎn)的PVG阻燃帶，覆蓋層的主要成分是塑料，需要添加大量的橡膠材料和采用特殊工藝方法，才能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定指標(biāo)，簡單的共混擠出成型生產(chǎn)的阻燃帶覆蓋層的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率是達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求的。
理論與實(shí)踐表明，以PVC/PNBR為主要材料，當(dāng)PNBR比例超過PVC時，適當(dāng)添加補(bǔ)強(qiáng)劑、阻燃劑和其他助劑，通過高速密煉機(jī)和雙螺桿擠出機(jī)高溫混煉、動態(tài)硫化制備熱塑性彈性體作為阻燃帶的覆蓋層，其性能可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。但動態(tài)硫化制備熱塑性彈性體，一是工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大，掌握關(guān)鍵技術(shù)的人員較少；二是很多企業(yè)不具備工藝裝備條件；三是生產(chǎn)成本高，價格競爭力差，所以采用動態(tài)硫化工藝的企業(yè)很少。不同工藝條件下覆蓋層的物理機(jī)械性能見表1。
表1 不同工藝條件下覆蓋層的物理機(jī)械性能
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項(xiàng) 目 |
平板硫化 |
擠出成型 |
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拉伸強(qiáng)度/MPa |
12～16 |
8～11 |
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拉斷伸長率/% |
400～500 |
220～350 |
4.覆蓋層與塑化帶芯的黏合強(qiáng)度
目前國內(nèi)利用壓延成型平板硫化工藝生產(chǎn)的PVG阻燃帶，覆蓋層與帶芯間的黏合強(qiáng)度可達(dá)10N/mm，利用擠出機(jī)貼面成型工藝生產(chǎn)的PVG阻燃帶，當(dāng)覆蓋層厚度＜2mm時，覆蓋層與帶芯間的黏合強(qiáng)度與硫化法相當(dāng)；但隨著覆蓋層厚度的增加急劇下降，當(dāng)覆蓋層厚度達(dá)到4mm時，與帶芯的黏合強(qiáng)度僅能達(dá)到MT 914-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值（≥4N/mm）；當(dāng)覆蓋層超過4.5mm時，黏合強(qiáng)度已低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低值?？梢?，當(dāng)覆蓋層厚度超過2mm時，硫化法PVG阻燃帶覆蓋層的與帶芯間的黏合強(qiáng)度高于擠出法PVG阻燃帶。不同工藝條件下覆蓋層與帶芯間的黏合強(qiáng)度見表2。
表2 不同工藝條件下覆蓋層與帶芯間的黏合強(qiáng)度
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項(xiàng) 目 |
平板硫化 （覆蓋層1.5～6mm） |
擠出成型 |
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覆蓋層≤2mm |
2mm＜覆蓋層＜4.5mm |
覆蓋層≥4.5mm |
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覆蓋層與帶芯間 的黏合強(qiáng)度/N·mm-1 |
6～10 |
6～10 |
4～6 |
＜4 |
5.使用性能
在滿足安全性能的前提下，使用性能是阻燃帶最重要的性能。一種好產(chǎn)品，應(yīng)有較好的耐候性和成槽性、較大的輸送角度，運(yùn)行過程中不跑偏、不伸長、不脫層、使用壽命長。而這些性能的優(yōu)劣大都有與覆蓋層的性能及覆蓋層與帶芯間的黏合強(qiáng)度有關(guān)，而覆蓋層的性能及覆蓋層與帶芯間的黏合強(qiáng)度的大小都與工藝有關(guān)。
（1）耐候性
利用壓延成型平板硫化工藝生產(chǎn)的PVG阻燃帶，覆蓋層的主要成分是橡膠，因此具有較好的耐候性能，可以在-10℃～60℃范圍內(nèi)使用。而利用擠出機(jī)貼面成型工藝生產(chǎn)的PVG阻燃帶，覆蓋層的主要成分是塑料，耐候性較差，它預(yù)熱變軟，遇冷發(fā)硬，適宜的溫度范圍是10℃～60℃。不同工藝條件下覆蓋層的拉伸耐寒系數(shù)見表3。
表3 不同工藝條件下覆蓋層的拉伸耐寒系數(shù)
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項(xiàng) 目 |
平板硫化 |
擠出成型 |
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-10℃時覆蓋層的拉伸耐寒系數(shù) |
0.46 |
0.25 |
（2）成槽性
PVG阻燃帶的成槽性主要是由浸膠塑化后的整體帶芯確定的，但由于利用壓延成型平板硫化工藝生產(chǎn)的PVG阻燃帶，覆蓋層的彈性、柔順性及耐候性均優(yōu)于擠出成型法，所以硫化法PVG阻燃帶的成槽性優(yōu)于擠出法。不同工藝條件下阻燃帶的成槽性見表4。
表4 不同工藝條件下阻燃帶的成槽性
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側(cè)托輥槽形角 |
20º |
30º |
45º |
60º |
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平板硫化成槽度 |
0.10 |
0.15 |
0.20 |
0.28 |
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擠出成型成槽度 |
0.07 |
0.11 |
0.17 |
0.25 |
（3）輸送角度
PVG阻燃帶的輸送角度主要是由成槽性和覆蓋層的性能決定的，由于硫化法PVG阻燃帶的成槽性和覆蓋層的性能優(yōu)于擠出法，因而輸送角度也大于擠出法。一般情況下，擠出法PVG阻燃帶輸送傾角小于12º，在阻燃帶的表面上制成花紋，其輸送傾角可提高到18º；而硫化法PVG阻燃帶的輸送傾角可達(dá)到20º，在阻燃帶的表面上制成花紋，其輸送傾角可提高到30º以上。不同工藝條件下阻燃帶的輸送傾角見表5。
表5 不同工藝條件下阻燃帶的輸送傾角
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項(xiàng) 目 |
平板硫化 |
擠出成型 |
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光面 |
花紋 |
光面 |
花紋 |
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輸送傾角 |
≤20º |
≤30º |
≤12º |
≤18º |
（4）使用壽命
在阻燃帶強(qiáng)度達(dá)標(biāo)、工況正常的前提下，使用壽命主要取決于覆蓋層的厚度、耐磨性能及覆蓋層與帶芯間的黏合強(qiáng)度等因素，由于硫化法PVG阻燃帶的上述性能均優(yōu)于擠出法，所以同等工況條件下，硫化法PVG阻燃帶比擠出法PVG阻燃帶有更長的使用壽命。
五、產(chǎn)品應(yīng)用
通過對煤礦井下阻燃帶的使用狀況進(jìn)行調(diào)查，硫化法PVG阻燃帶的使用量在25%左右，而擠出法生產(chǎn)的PVG阻燃帶的使用量占75%左右。用戶普遍反映，硫化法PVG阻燃帶使用性能好，但價格高；擠出法PVG阻燃帶價格低，但使用性能差，具體表現(xiàn)為覆蓋層無彈性、易打滑、窄幅阻燃帶成槽性不好，使用壽命短。造成這種現(xiàn)象的原因，一是低價中標(biāo)規(guī)則導(dǎo)致硫化法PVG阻燃帶失去成本優(yōu)勢；二是使用單位普遍注重安全性能和整體物理機(jī)械性能檢測，而忽視覆蓋層性能檢測，導(dǎo)致大量覆蓋層性能不達(dá)標(biāo)的阻燃帶投入使用。
六、覆蓋層的性能檢測
MT 914-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，PVG產(chǎn)品“阻燃帶覆蓋層中橡膠含量占橡膠和塑料總和的80%以上”，這是比較模糊的標(biāo)準(zhǔn)定義，在實(shí)踐中難以精確檢測出橡膠含量，原則上通過紅外光譜儀可以對覆蓋層材料組成進(jìn)行定性分析，但定量分析非常困難。所以，MT 914—2008標(biāo)準(zhǔn)又規(guī)定，PVG阻燃帶“覆蓋層性能應(yīng)符合下列規(guī)定：拉伸強(qiáng)度≥10.0MPa，拉斷伸長率≥350%，磨耗量≤200mm3”，同時又規(guī)定“磨耗量試驗(yàn)按GB/T 9867的規(guī)定進(jìn)行”，“橡膠覆蓋層物理機(jī)械性能試驗(yàn)按GB/T 528-1998的規(guī)定進(jìn)行，試樣尺寸采用4型（狹小平行部分寬為2.0mm±0.1mm）啞鈴狀裁刀裁切試樣。”
目前各大煤礦企業(yè)大都建有阻燃帶檢測站，但主要檢測阻燃帶的安全性能和整體物理機(jī)械性能，檢測覆蓋層物理機(jī)械性能的并不多，導(dǎo)致一些覆蓋層性能不達(dá)標(biāo)的PVG阻燃帶下井使用。各使用單位檢測站只要增添紅外光譜儀和電子強(qiáng)力拉力機(jī)等設(shè)備，進(jìn)行適當(dāng)培訓(xùn)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)和判定，不難判定覆蓋層性能是否合格，可以避免覆蓋層性能不達(dá)標(biāo)的PVG阻燃下井使用。
七、結(jié)論和建議
綜上所述，平板硫化工藝生產(chǎn)的PVG阻燃帶覆蓋層彈性好，拉斷伸長率高，耐候性、成槽性、抗沖擊性能及輸送角度都優(yōu)于擠出法工藝生產(chǎn)的PVG阻燃帶，但采用擠出法工藝生產(chǎn)PVG阻燃帶工藝簡單，設(shè)備投資少，能源消耗低，生產(chǎn)效率高，具有成本優(yōu)勢。動態(tài)硫化工藝兼具二者的優(yōu)點(diǎn)，但技術(shù)難度大，不易掌握，是今后PVG阻燃帶生產(chǎn)工藝技術(shù)進(jìn)步的方向。
故提出以下3條建議：一是在標(biāo)準(zhǔn)制定上進(jìn)一步提高PVG阻燃帶覆蓋層的性能指標(biāo)；二是使用單位加強(qiáng)對覆蓋層性能的檢測；三是生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，不斷研究PVG阻燃帶的新工藝、新技術(shù)，共同推動PVG阻燃帶產(chǎn)品質(zhì)量和工藝技術(shù)的進(jìn)步。
