專利名稱：輕重負(fù)荷型冷料用超耐磨橡膠襯板及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化工橡膠制品及其制造方法，廣泛用作工礦企業(yè)中散狀物料的貯存輸送設(shè)備的襯板，尤其是用于輕重負(fù)荷型冷料用各種類型的貯倉(cāng)、漏斗、滑槽等裝置的超耐磨襯板。
我國(guó)工礦企業(yè)中散狀物料轉(zhuǎn)送系統(tǒng)設(shè)施的安裝體內(nèi)部均襯以金屬板(鋼板或鑄鐵板)，磨損嚴(yán)重，金屬消耗大，成本高;噪音和粉塵大，污染操作環(huán)境;壽命低，維護(hù)不方便，勞動(dòng)強(qiáng)度大。
國(guó)外已有利用橡膠作安裝體內(nèi)的襯板，如美國(guó)專利US2326504介紹了一種溜槽用橡膠海棉襯板，是以發(fā)泡劑作為輔助劑使橡膠化合物膨化，襯于溜槽表面以緩沖物料的流動(dòng)速度，減少磨擦以提高襯板的物性，但其生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜。
化學(xué)工業(yè)部出版社于1979年出版的《橡膠工業(yè)手冊(cè)》第三分冊(cè)，基本工藝和第五分冊(cè)，工業(yè)、生活及乳膠制品，第十四章“膠板”中介紹了橡膠板的配方和生產(chǎn)工藝。配方中是以天然橡膠和丁苯橡膠為膠料，天然橡膠的混煉時(shí)間很敏感，時(shí)間過短，使混煉膠的表面易呈現(xiàn)顆粒狀，造成壓延、壓出困難，操作時(shí)不易控制。其配合劑有促進(jìn)劑M、DM、D，活性劑氧化鋅，硫化劑硫黃，補(bǔ)強(qiáng)劑炭黑，增塑劑硬脂酸、石臘，補(bǔ)強(qiáng)填充劑瀝青、重鈣和硫酸鋇，防老劑A，軟化劑操作油和重油等。生產(chǎn)工藝是將天然膠和丁苯膠兩種膠料經(jīng)烘膠、切膠、破膠后分別進(jìn)行塑煉，然后送入混煉機(jī)，再按促進(jìn)劑、防老劑、活化劑、軟化劑和補(bǔ)強(qiáng)填充劑交叉加入，硫化劑的順序分別加入各種配合劑(預(yù)先經(jīng)加工成細(xì)粉狀)，最后經(jīng)壓延機(jī)輥筒或平板硫化后，送入卷曲機(jī)卷成橡膠板卷，包裝后即為成品。此工藝中配合劑的添加順序有的不太合理，比如，活化劑添加的太晚，未充分發(fā)揮其的活化作用，而防老劑又添加的太早，應(yīng)在生膠達(dá)到適宜溫度時(shí)再加入，這樣更能使其充分地溶入到生膠中去。另外，僅一次混煉，不充分，不易使配合劑與生膠混合均勻，這樣會(huì)影響膠板的物性。混煉后還要進(jìn)行壓延、壓出、硫化和卷曲，使工藝和設(shè)備都很復(fù)雜。
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是研制一種以合理的配方和加料順序、簡(jiǎn)化的工藝和設(shè)備生產(chǎn)輕重負(fù)荷型冷料用超耐磨橡膠襯板的方法，用此橡膠襯板取代我國(guó)散狀物料貯存輸送設(shè)備里傳統(tǒng)使用的金屬襯板，以提高其耐磨性，降低成本，延長(zhǎng)使用壽命，改善工人的操作環(huán)境，減輕其勞動(dòng)強(qiáng)度。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)措施和產(chǎn)生的積極效果是(1)配方中的膠料除了天然膠和丁苯膠之外，還采用順丁膠。順丁膠的彈性復(fù)原性小，冷硫較大，故混煉加工性差，與混煉時(shí)間短的天然膠和分散效果好的丁苯膠并用，可互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，改善加工性能，增強(qiáng)配合劑對(duì)生膠的親合力，使橡膠襯板物性提高，耐磨損，壽命高，成本低，無污染，維護(hù)方便。(2)配方中的補(bǔ)強(qiáng)劑采用中超炭黑、槽黑和白炭黑三者并用可提高制品的強(qiáng)度，大大改善其耐沖擊、耐拉伸、耐磨性。為進(jìn)一步提高制品的強(qiáng)度，達(dá)到超耐磨的程度，還采用氧化鐵紅和陶土與瀝青三者并用作為補(bǔ)強(qiáng)填充劑。(3)三種膠料塑煉之后于混煉機(jī)中混煉之前，按下列合理的順序添加配合粉劑活化劑氧化鋅→促進(jìn)劑CZ→增塑劑硬脂酸和石臘→防老劑4010和丁→補(bǔ)強(qiáng)劑中超炭黑、槽黑和白炭黑→一半重量軟化劑機(jī)油→補(bǔ)強(qiáng)填充劑氧化鐵紅、陶土和瀝青→另一半重量軟化劑機(jī)油→硫化劑硫黃。(4)簡(jiǎn)化工藝和設(shè)備，去掉壓延機(jī)和卷曲機(jī)，僅在混煉機(jī)中混煉后再增加返煉和熱煉工藝，以使生膠和配合劑之間混合更加充分，提高產(chǎn)品物性，從混煉機(jī)出來的膠片用人工根據(jù)用途裁剪成一定規(guī)格送入相同規(guī)格的模具中進(jìn)行硫化即可，工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備少，成本低，產(chǎn)品物性好，產(chǎn)品的應(yīng)用范圍廣。
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明內(nèi)容。
本發(fā)明涉及的輕重負(fù)荷型冷料用超耐磨橡膠襯板的配方組份為膠料采用天然橡膠，丁苯橡膠和順丁橡膠三者并用。因?yàn)樘烊幌鹉z混煉時(shí)間敏感，時(shí)間過短，混煉膠表面易呈現(xiàn)顆粒狀，造成壓延、壓出困難，操作時(shí)不易控制。丁苯橡膠在機(jī)械加工時(shí)，可塑度變化不大，但對(duì)添加劑的分散效果較好，而且無過煉危險(xiǎn)。而順丁橡膠因彈性復(fù)原性小，冷硫較大，故混煉加工性差，所以這三種橡膠并用可互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，這樣不僅改善了工藝加工性，又增加了生膠與添加各種配合劑的親合力，分散效果好，提高了產(chǎn)品的物性。
采用促進(jìn)劑CZ為后效性促進(jìn)劑，具有良好的抗焦燒性能。
以硫黃為硫化劑，可縮短硫化時(shí)間，提高硫化程度和硫化速度。
采用防老劑4010和丁并用，不僅提高產(chǎn)品自身的老化性，而且促使硫化膠具有耐老化性，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用壽命。
以氧化鋅為活性劑，對(duì)各種配合劑均起活化作用，充分發(fā)揮各種配合劑的作用，尤其能加快生膠的硫化速度和提高生膠的硫化度。
以硬酯酸、石臘為增塑劑，能提高產(chǎn)品的塑性，同時(shí)可改善成品的外觀質(zhì)量和加工工藝性。
采用中超炭黑、槽黑和白炭黑三者并用為補(bǔ)強(qiáng)劑，可提高制品的撕裂強(qiáng)度和耐沖擊性、耐拉伸和耐磨性。
為了更進(jìn)一步補(bǔ)強(qiáng)，使產(chǎn)品達(dá)到超耐磨的程度，故再采用氧化鐵紅和陶土與瀝青三者并用作為補(bǔ)強(qiáng)填充劑，使制品具有更為理想的耐磨性，提高其強(qiáng)度，并以采用10＃瀝青為佳。
采用機(jī)油為軟化劑，可使產(chǎn)品達(dá)到理想的硬度，以提高其緩沖性，并以采用40＃機(jī)油為佳。
各組份的配比(重量份數(shù))為膠料天然橡膠 45～55，丁苯橡膠 15～25，順丁橡膠 25～35。
硫化劑磺黃 1.5～3.0。
促進(jìn)劑CZ 0.5～1.0。
增塑劑硬脂酸 2～3.5，石臘 1～3軟化劑機(jī)油 5～10。
防老劑4010 1～2，丁1～2。
補(bǔ)強(qiáng)劑中超炭黑 45～60，槽黑 20～30，白炭黑 5～10。
補(bǔ)強(qiáng)填充劑氧化鐵紅 5～10，陶土 8～20，瀝青 5～10。
活化劑
氧化鋅 4～6。
生產(chǎn)工藝過程(各組份按上述配比量稱重)首先將三種膠料分別進(jìn)行切膠、烘膠、破膠，然后將天然膠進(jìn)行一段薄通塑煉，停放8小時(shí)，再將丁苯膠和順丁膠分別進(jìn)行二段薄通塑煉后都送入混煉機(jī)進(jìn)行三膠混合。塑煉時(shí)的輥溫為50～60℃，塑煉的時(shí)間為15～35分鐘?；旌虾笸７?小時(shí)，進(jìn)行可塑度檢驗(yàn)，必在0.25～0.35(威)范圍內(nèi)才可進(jìn)行下道工序，否則會(huì)影響橡膠板產(chǎn)品的物理性能。
可塑度檢驗(yàn)合格后開始按下列順序。向塑煉膠中添加各種配合劑(預(yù)先加工成細(xì)粉狀)氧化鋅(活化劑)→促進(jìn)劑CZ→硬脂酸、石臘(增塑劑)→防老劑4010和丁→中超炭黑、槽黑和白炭黑(補(bǔ)強(qiáng)劑)→一半重量40＃機(jī)油(軟化劑)→氧化鐵紅、陶土和10＃瀝青(補(bǔ)強(qiáng)填充劑)→另一半重量40＃機(jī)油(軟化劑)→硫黃(硫化劑)，然后進(jìn)行混煉。混煉時(shí)的輥溫為55～60℃，溫?zé)挄r(shí)間為35～45分鐘，停放24小時(shí)。再進(jìn)行10～25分鐘的返煉，以使混合的更加均勻，然后對(duì)膠料半成品作物性檢驗(yàn)，按表1中所列的成品物性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。
日本橡膠襯板的物性標(biāo)準(zhǔn) 表1指標(biāo) 數(shù)值扯斷強(qiáng)度,Mpa 11.0扯斷伸長(zhǎng)率,% 500300%定伸強(qiáng)度,Mpa 7.0±2.2硬度(邵爾A型) 60±5撕裂,KN/m ≥85磨耗,cm3/1.61Km ≤0.6
待檢驗(yàn)的物性合格后，再進(jìn)行兩次熱煉，每次10分鐘，此時(shí)輥溫為50～55℃，其目的是鞏固物性的穩(wěn)定性。兩次熱煉之間停放4小時(shí)。
熱煉后方可對(duì)膠板按規(guī)格進(jìn)行裁剪，然后放入同規(guī)格的模具中進(jìn)行硫化，硫化時(shí)加熱至143～150℃，加壓為50～100kg/cm2，硫化時(shí)間為30～40分鐘。硫化后的膠板經(jīng)修邊、檢查合格后即為成品。
實(shí)施例鞍鋼綜合利用公司于1992年試制了一批輕重負(fù)荷型冷料用超耐磨橡膠襯板。
(1)配方(kg)天然橡膠(國(guó)產(chǎn)1＃煙片膠) 50丁苯橡膠1500 20順丁橡膠 30氧化鋅 5促進(jìn)劑CZ 0.65硬酯酸 3石臘 1防老劑4010 1.5丁 1中超炭黑 55槽黑 25白炭黑 10氧化鐵紅 510＃瀝青 5陶土 10
40＃機(jī)油 8磺黃 2.5(2)工藝步驟(按上述配比稱重各組份)首先將天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠進(jìn)行切膠、烘膠和破膠，然后對(duì)天然橡膠進(jìn)行一段薄通塑煉，停放8小時(shí)后，再對(duì)丁苯橡膠和順丁橡膠分別進(jìn)行二段薄通塑煉，之后將三種膠料送入混煉機(jī)混合。塑煉時(shí)的輥溫為45～55℃，塑煉時(shí)間為35分鐘，停放8小時(shí)。
此時(shí)對(duì)塑煉后的混合料進(jìn)行可塑度檢驗(yàn)，可塑度為0.35(威)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
可塑度檢驗(yàn)合格后，向塑煉膠中添加各種配合劑(預(yù)先加工成細(xì)粉)，順序?yàn)檠趸\→促進(jìn)劑CZ→硬脂酸和石臘→防老劑4010和丁→中超炭黑、槽黑和白炭黑→一半重40＃機(jī)油→氧化鐵紅、陶土和10＃瀝青→另一半重40＃機(jī)油→硫黃。添加完各種配合劑之后進(jìn)行混煉，輥溫為55℃，混煉時(shí)間為40分鐘，停放24小時(shí)。再進(jìn)行20分鐘的返煉。
返煉后再對(duì)混煉膠半成品進(jìn)行物性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示，已符合表1所示的成品物性標(biāo)準(zhǔn)值。
混煉膠半成品的物性檢測(cè)值 表2指標(biāo) 數(shù)值扯斷強(qiáng)度,Mpa 11.02扯斷伸長(zhǎng)率,% 476300%定伸強(qiáng)度,Mpa 6.3硬度(邵爾A型) 60撕裂,KN/m 90
磨耗,cm3/1.61Km 0.38物性檢驗(yàn)合格后，再于輥溫為50℃下進(jìn)行兩次熱煉，每次10分鐘，兩次熱煉之間停放4小時(shí)。
熱煉后對(duì)膠板按規(guī)格進(jìn)行裁剪，然后放入同規(guī)格的模具中進(jìn)行硫化，硫化的加熱溫度為150℃，硫化時(shí)間為40分鐘，加壓的壓力為100kg/cm2，硫化后經(jīng)修邊、檢查合格后即為成品入庫。
(3)使用效果將此批試制品在鞍鋼燒結(jié)廠焙燒車間三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的滑槽上試用，選5個(gè)點(diǎn)17?；?個(gè)點(diǎn)，8?；?個(gè)點(diǎn)，27?；?個(gè)點(diǎn)。
17?；畚锪狭髁科骄? 300t/小時(shí)，落差 0.33m，粒度 ＜12mm者占90%以上，金屬襯板和橡膠襯板使用量之比2∶1。
8＃、27?；畚锪狭髁科骄? 85t/小時(shí)，落差 25m，粒度 20～75mm者占80%以上，100mm者占10%，150mm者占10%，金屬襯板和橡膠襯板使用量之比4∶1。
從金屬襯板和橡膠襯板的單位成本看，橡膠襯板要比金屬襯板高出幾倍，但從材料的消耗看橡膠襯板要比金屬襯板少得多。再?gòu)纳鐣?huì)效益看，如更換時(shí)間短，減輕設(shè)備的負(fù)荷，減小了粉塵、噪音對(duì)環(huán)境的污染，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度等因素，橡膠襯板每年要比金屬襯板多創(chuàng)效益129.18萬元。
權(quán)利要求
1.一種輕重負(fù)荷型冷料用超耐磨橡膠襯板，是以天然橡膠和丁苯橡膠為膠料，以活化劑、促進(jìn)劑、軟化劑、防老劑、硫化劑，增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和補(bǔ)強(qiáng)填充劑為配合劑，其中活化劑采用氧化鋅，軟化劑采用機(jī)油，硫化劑采用硫黃，增塑劑采用硬脂酸、石臘，補(bǔ)強(qiáng)劑采用炭黑，補(bǔ)強(qiáng)填充劑采用瀝青，其特征在于(1)膠料坯采用順丁橡膠，與天然橡膠和丁苯橡膠三者并用；(2)補(bǔ)強(qiáng)劑采用中超炭黑、槽黑和白炭黑三者并用；(3)采用氧化鐵紅和陶土與瀝青三者并用作為補(bǔ)強(qiáng)填充劑；(4)采用促進(jìn)劑CZ和防老劑4010和??；(5)各組份的配比(重量份數(shù))為膠料天然橡膠 45～55， 丁苯橡膠 15～25，順丁橡膠 25～35。硫化劑磺黃 1.5～3.0。促進(jìn)劑CZ0.5～1.0。增塑劑硬脂酸 2～3.5， 石臘1～3。軟化劑機(jī)油 5～10。防老劑4010 1～2，丁 1～2。補(bǔ)強(qiáng)劑中超炭黑 45～60， 槽黑20～30，白炭黑5～10。補(bǔ)強(qiáng)填充劑氧化鐵紅 5～10， 陶土 8～20瀝青 5～10?；罨瘎┭趸\4～6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠襯板，其特征在于軟化劑以采用40＃機(jī)油為佳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠襯板，其特征在于增塑劑中的瀝青以采用10＃瀝青為佳。
4.一種權(quán)利要求1或2或3或4中所述的橡膠襯板的制造方法，按權(quán)利要求1中所述的配比稱量各組份，先將三種膠料分別進(jìn)行切膠、烘膠和破膠，然后對(duì)天然橡膠進(jìn)行一段薄通塑煉后停放8小時(shí)，再對(duì)丁苯橡膠和順丁橡膠分別進(jìn)行二段薄通塑煉，之后將三種膠料都送入混煉機(jī)中混合并進(jìn)行可塑度抽樣檢驗(yàn)，塑煉的輥溫為50～60℃，塑煉的時(shí)間為15～35分鐘;可塑度檢驗(yàn)合格后，添加配合劑進(jìn)行混煉，硫化后即為成品，其特征在于(1)預(yù)先加工成細(xì)粉狀的配合劑是按下列順序添加到塑煉膠中的氧化鋅→促進(jìn)劑CZ→硬脂酸、石臘→防老劑4010和丁→中超炭黑、槽黑、白炭黑→一半重量的40＃機(jī)油→10＃瀝青、氧化鐵紅和陶土→另一半重量的40＃機(jī)油→硫黃，然后在輥溫為55～60℃溫度下混煉35～45分鐘，停放24小時(shí);(2)再進(jìn)行10～25分鐘的返煉后，對(duì)混煉的膠料半成品進(jìn)行物檢;(3)物檢合格后，對(duì)膠料再進(jìn)行兩次熱煉，每次10分鐘，輥溫為50～55℃，兩次熱煉之間停放4小時(shí);(4)熱煉后對(duì)膠板按規(guī)格裁剪，然后放入同規(guī)格的模具中進(jìn)行硫化，硫化時(shí)加熱到143～150℃，加壓為50～100kg/cm2，硫化時(shí)間為30～40分鐘，硫化后的膠板經(jīng)修邊、檢查合格后即為成品入庫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輕重負(fù)荷型冷料用超耐磨橡膠襯板及其制造方法。其特點(diǎn)是以天然橡膠、丁苯橡膠和順丁橡膠為膠料，并選用適宜的活化劑、促進(jìn)劑、軟化劑、老化劑、硫化劑、增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和補(bǔ)強(qiáng)填充劑為配合劑；按合理的配方和加料順序、工藝過程制造出物性高的橡膠襯板，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬襯板，其耐磨性高，壽命長(zhǎng)，成本低，減少了粉塵和噪音對(duì)環(huán)境的污染，勞動(dòng)強(qiáng)度低，維護(hù)方便，并減輕設(shè)備安裝體自身的負(fù)荷，與金屬襯板相比效益明顯。
文檔編號(hào)C08L7/00GK1094065SQ9311107
公開日1994年10月26日 申請(qǐng)日期1993年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月22日
發(fā)明者祝桂珍, 張承巨, 崔永泉, 王占財(cái), 胡新生, 董曉勇 申請(qǐng)人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司綜合利用公司