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1、天然橡胶与合成橡胶并用在输送带中应用化工学生毕业论文论文题目：天然橡胶与合成橡胶并用在输送带中的应用论 文 摘 要输送带又叫运输带，是用于皮带输送机中起承载和运送物料作用的橡胶与纤维、金属复合制品，或者是塑料和织物复合制品，本文探究的是橡胶材料的输送带。在现代化输送中，采用输送带输送是最经济，最简单的方法。而在输送设备中输送带又是磨损几率较大的部件。本文将从橡胶材料方面寻找适合于输送带生产的天然橡胶与合成橡胶并用材料。关键词：天然橡胶 合成橡胶 输送带AbstractCalled transport conveyor belt, the conveyor belt is used to pla

2、y the role of carrying and transporting rubber material and fibers, metal composite products or articles of plastics and composite fabric article is to explore the belt rubber materials. In modern transport, the use of conveyor transport is the most economical and simple way. The conveyor belt conve

3、ying device is a greater chance of wear parts. This article from the aspect of the rubber material on the conveyor belt looking for the production of natural rubber and synthetic rubber and materials.Key words: Natural rubber Synthetic rubber Conveyor belt天然橡胶与合成橡胶并用在输送带中的应用 一、输送带的发展简介轻型输送带是输送带中的精细产

4、品,以棉、聚酰胺(PA)、涤纶等织物作为带芯或骨架材料,以橡胶(包括橡塑)或塑料作为覆盖层(也可无覆盖层),带表面可以是光滑的,也可以有各种图案深浅花纹或横向型条、挡板和波纹挡边。轻型输送带具有带体轻薄、尺寸稳定性好、精度高、色彩明快、力高、安全无毒等特点。同时,随着制备技术的发展,可供用户选择的产品种类和性能围越来越广,可具有防静电、耐腐蚀、阻燃、低噪音等各种特殊性能。（一）普通输送带输送带在工业生产机械制造中应用颇多，根据不同用途也种类繁多，如普通输送带、橡胶输送带、帆布(CC)输送带、尼龙(NN)输送带、聚脂(EP)输送带、耐热输送带等。以普通输送带为例：1、本产品由全棉帆布（CC）或维

5、棉交织浸胶帆布（VC）经压延、成型、硫化等工序精制而成。2、本产品适应不同使用条件的要求，可制成包边式、开边式、中梯型、边梯型等不同结构，规格：（1）带芯材质：涤棉交织布TC-70型、全棉帆布CC-56型（2）带宽：300mm-3000mm（3）布层：1-12层（4）覆盖胶厚度：工作面：1.5-10mm非工作面：0mm-6mm。这种输送带用纤维织物作带芯，用一般橡胶作覆盖材料，表面光滑平整(如图1）。带芯是由棉、尼龙、聚酯或维尼纶等纤维编织成的分层或整体织物。棉纤维是应用最早的带芯材料，易与橡胶粘合，湿态时强度略有提高，但破断强度低大多在56牛/(毫米层)左右,防腐防霉性差,使用日渐减少。20

6、世纪50年代末开始用尼龙纤维织物作带芯材料，并已成为用量最大的一种。尼龙纤维强度高达 700牛/（毫米层），耐水，抗腐蚀，耐弯曲疲劳；但弹性伸长较大。聚酯纤维性能与尼龙纤维相近，而使用时弹性伸长仅为尼龙纤维的一半，是一种有发展前途的材料。维尼纶纤维强度达200牛/（毫米层）,弹性伸长比尼龙纤维小，易与橡胶粘合，耐热性能好，但湿态时强度要降低1025%，仅在中国、日本等少数国家应用。在编织带芯时可以只用一种纤维，也可用两种纤维混纺或交织。普通输送带结构（横断面）如下图。图1 普通输送带结构横断面图（二）新材料输送带的发展与特点根据国家标准GB/T 23677-2009轻型输送带,按轻型输送带的覆

7、盖层的材料类型可将其分为两大类:橡胶型(包括橡塑型)和塑料型包括聚氯乙烯（PVC）、热塑性聚氨酯弹性体（TPU）、聚乙烯（PE）等。以橡胶为主的传统轻型输送带和以新型材料为主的现代轻型输送带在材料、用途、特性、生产制造环境及主要制造国等方面的不同。其特点总结归入下表（表1）。表1 新材料轻型输送带的特点项目传统橡胶输送带新材料轻型输送带涂层材料天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、其他橡胶PVC、TPU、热塑性聚酯弹性体（TPEE）、PA、热塑性聚烯烃弹性体（TPO）、其他高分子材料带芯材料PA、棉帆布、带芯织物涤纶织物、芳纶织物、棉布物理性能外观形状及颜色单一,基带厚度平均520mm,常规

8、适用厚度为10mm,产品精度达到0.3mm,最大定伸强力可达30N/mm,最小辊轮直径80mm;比重(使用耗能指标)为14kg/m2,允许最高工作温度为130外观形状多样、颜色丰富,基带厚度平均0.66mm,常规适用厚度为2.5mm,产品精度达到0.02mm,最大定伸强力可达100N/mm,最小辊轮直径3mm(刀口),比重(使用耗能指标)为3.3kg/m2,允许最高工作温度为250卫生性能不符合食品行业要求符合美国FDA、欧盟2002/72/EC要求,符合ISO22196:2007塑料制品表面抗菌性能评价标准,满足与食品接触的要求生产环境大量使用炭黑作为填充剂,生产现场不卫生,污染大,耗能大原

9、料主要是PVC（PVC糊状树脂）、TPU、PE、TPEE等,基本为浆状和颗粒状,生产现场清洁、无污染、节能应用领域矿山、港口、电厂、水泥厂、钢铁厂、其他重型物品食品加工、电子、轻工业（石、木材、瓷等）、烟草行业、健身娱乐行业、物流行业（机场、邮政、快递服务等）、农业（花卉种植以及家禽类养殖）、汽车制造（钢板、轮胎输送）主要生产国中国（最主要生产国）、印度、越南等瑞士、荷兰、德国、日本、意大利等（三）国外输送带行业的发展输送带最初是由传送带发展而来,早在1795年,美国就正式提出输送带（conveyo rbelt）的概念,但它是帆布带,1858年出现了增强骨架,1868年出现了2层骨架的橡胶输送

10、带,1933年英国首次对其进行了标准化（BS490）。20世纪60年代是世界输送带发展最快的时期,随着矿山开采的现代化,钢铁、煤炭和重化学工业,以及水泥、发电厂的不断大型化,欧美及日本等工业发达国家对输送带的需求急剧增长,从而形成了输送带行业。20世纪8090年代是输送带技术改革时期,使用的材料由合成橡胶扩大到塑料，输送带开始实现轻量化,同时多功能的耐热、耐油、阻燃、耐酸碱、耐磨、抗冲击、抗滑动等输送带得到了进一步发展。表2列举了各时期的输送带的特点。表2 国外输送带行业发展的4个时期项目第一时期第二时期第三时期第四时期骨架材料棉人造丝、维纶、面维纶PA、钢丝绳涤纶、芳纶、钢丝绳产品特点强度增

11、大功能化多功能化结构简单覆盖层橡胶橡胶橡胶（橡塑）、树脂（PVC等）橡胶（橡塑）、树脂（PVC、PE、TPU等）使用要求提高搬运能力大量运输、远距离运输长寿命、多功能、轻型化安全环保自20世纪90年代至今,随着新材料轻型输送带行业技术的快速发展以及上游原材料性能的日趋成熟,新材料轻型输送带发展十分迅速,其品种、规格、产量不断增加,性能不断改善,用途也越来越广泛,在有些领域已可取代传统普通橡胶输送带,并且新的应用领域不断涌现。（四）国输送带发展现状1、行业发展现状我国输送带行业起源于大型工矿企业部,在“七五”期间就致力于特种输送带的研制。改革开放后,我国经济持续快速增长,煤炭、钢铁、水泥、建材和

12、纺织、轻工、食品、机械等下游行业的需求为输送带开拓了广阔的市场空间,输送带市场迅速膨胀,吸引了越来越多的民营资本和外资进入本行业,厂商数量急剧增多,产业规模迅速扩大,技术水平有很大提高。市场竞争也从以价格为主要手段转向价格、性能、服务等全方位的竞争,竞争秩序逐步规。近几年,随着我国各生产领域自动化、机械化水平的不断提高,对输送带的需求也逐年增加。但是,由于技术的限制,国主要的输送带产品还是以传统橡胶型输送带为主,此类输送带存在带体自重大、能耗高、耐油性差、安装不方便等问题,也难以符合食品卫生标准。虽然原化工部把开发轻型树脂输送带列入“八五”计划,也引进了2条生产线,其中胶带总厂和橡胶厂各1条,

13、开始在国生产各种新材料轻型输送带,以提升新材料轻型输送带的生产能力,但由于各种原因,导致热熔性差、环形输送带的接头强度低等问题始终无法解决,其性能同国外的轻型输送带相比相差甚远,使得众多烟草、食品和电子等厂商不得不进口符合自动化生产线需求的轻型输送带产品,胶带总厂与德国西格林合资的公司也被西格林全资收购。进入2000年以后,中国的轻型输送带市场逐渐放量,发展轻型输送带的时机已趋成熟,表现在几个方面：（1）市场迫切需要。诸多行业进行大规模技术改造,大量国外先进生产设备进入国,而与之配套的高品质输送带产品还主要依赖进口。（2）树脂合成纤维的发展提供了一些优良材料,特别是多家氯碱厂引进国外技术生产了

14、众多牌号的新型优良树脂。（3）各工厂的不断探索为发展轻型输送带积累了一些经验。（4）人们已认识到发展轻型树脂输送带的必要性。2、行业技术水平近年来,国企业抓住市场机会,采用新材料、新工艺、新技术开发各种新的产品,使我国的新材料轻型输送带技术有了大幅提高。一些优势企业在借鉴和消化吸收欧洲先进的新材料轻型输送带制造工艺技术的基础上,充分发挥自主研发能力,不断追求产品技术创新、工艺技术创新、制造设备创新,向市场推出了一系列适合食品加工、烟草机械、娱乐健身、物流运输、电子制造、木材加工、石材加工、纺织印染、印刷包装、农产品加工、金属加工等行业的新材料轻型输送带产品,在工艺技术、生产设备、测试设备、产品

15、结构、产品品质等方面已达到或接近国际先进水平,改变了国在上述领域完全依赖进口的状况,填补了国空白。总体来说,国企业由于技术水平的限制,合资或独资企业出于技术流失的担心,产品并未完全本土化,因此我国在新材料轻型输送带行业并没有体现出明显的优势,表现在以下几个方面的差距：（1）制造装备只有高品质的轻型输送带,才能具备与国外企业的竞争能力。一方面,设备精度不足是我国输送带产品与国际先进水平存在差距的主要原因,由于我国制造装备精度不足,无法生产精度要求高的高端输送带产品。因此,从根本上解决输送带产品品质缺陷需要在提高制造装备的精度方面下功夫;另一方面,国输送带生产企业由于受制于设备的原因无法生产满足市

16、场需求的特殊规格和要求的新材料轻型输送带,如宽幅新材料轻型输送带、食品级新材料轻型输送带等。（2）新材料研发各种新功能材料的研发跟不上国际市场的发展步伐。为应对欧盟提出的REACH法规(化学品注册、评估、许可和限制),许多输送带生产厂家对一些化工材料能否继续使用或寻找到性能相似的替代品等问题比较茫然。与此同时,国上游材料的发展水平也在一定程度上制约了高端新材料轻型输送带产品的研发,缺乏相应配套材料的支持也是与国际先进水平存在差距的原因之一。（3）产品品质国多数新材料轻型输送带厂商未能根据客户具体需求进行产品研发,品牌意识差,只求价格低,在品质不够稳定,而且使用寿命短,由此造成产品的档次低于国外

17、产品。产品国销售为主,出口量较少,不能在国际市场上占据一定的份额。高技术含量和高附加值产品比重偏低,高端产品(如食品、纺织印染、印刷行业、机场物流行业用的新材料轻型输送带等)依赖进口。（4）产品结构近年来,我国输送带行业的整体水平与国外的差距逐渐缩小,但大部分企业都是在生产同一档次的传统性产品,总体上产品档次低于国外产品,使用寿命较短,有的仅为国外产品的1/2甚至1/3;产品结构单一,只能在市场上进行价格比拼,对于高品质和特殊性能的输送带还需部分进口,而进口的正是国欠缺的一些高品质、高性能的输送带。（5）综合解决方案能力输送带下游客户由于所处行业的差异性,对新材料轻型输送带有不同的功能需求,这

18、便需要新材料轻型输送带厂商具有丰富的行业经验和技术积累。为客户提供完整的解决方案是国际知名企业的核心竞争力之一,国多数企业在一体化设计方面还存在较大差距。3、市场竞争格局目前国的高端市场绝大部分被进口产品所垄断,国厂商生产的新材料轻型输送带大部分仍属于中低端产品。本行业在国市场中参与竞争的各类企业依据其装备和工艺水平、产品品质的控制能力、原材料的改性研制能力等因素可划分为以下几类：（1）专门从事新材料轻型输送带开发的知名跨国厂商。这些厂商经过多年的经验积累,形成了较高的技术水平,他们通常拥有独特的配方,关键原材料一般由特定供应商提供或自主生产,关键助剂由自己合成并独享技术秘密,通过优化工艺路线

19、组合形成较高的技术水平;产品品质检测体系齐全、专业、与实际应用相结合;拥有大量技术储备、具有前瞻性并引导行业发展;拥有比较完整产品系列,并能根据市场要求派生出不同种类、不同用途的产品。（2）新材料轻型输送带跨国厂商在中国的独资或合资公司。这类厂商依托国际公司在市场中的定位,充分发挥销售网络、市场开发、产品设计、管理理念等方面的优势,但这些外资公司担心技术流失,以及中外双方的经营理念、文化等差异的影响,导致其合资公司的产品并没有完全本土化;同时,此类厂商在客户技术支持和售后服务等方面投入较少,导致新材料轻型输送带的外资在华子公司的发展受阻,远未达到合资双方当初设定的经营目标,这也为中国本土新材料

20、轻型输送带生产厂家的发展提供了良好的契机。（3）国市场份额占优势地位的输送带生产厂商。这类厂商属于民族品牌中的佼佼者,面对全国市场,同时能够进行产品生产和提供相关服务,虽然不具有与跨国厂商一样的技术优势和市场规模,但此类企业通过自主研发,替代进口,结合市场需求研发出一批拥有自有知识产权的新材料轻型输送带产品,拥有独特配方,工艺路线亦不断摸索完善,可根据自身工艺流程特点设计制造设备,已具备能够根据客户需求研发不同性能产品的研发力量。（4）生产新材料轻型输送带的国中小企业。这类企业目前在区域市场有一定发展,多数自主研发能力较弱,利用现有通用技术,生产仅限个别市场容量大的产品,个别企业的产品品质有待

21、提高,以成本战为主要竞争手段,此类企业多为区域性市场的厂商,立足本地,以提升区域市场占有率为发展方向。（5）代理商(后加工商)。这类企业本身不进行输送带生产,只是引进国外厂家提供的加工机械设备进行后加工,拥有整理车间,为各行业的客户提供专业、及时的工业皮带加工及现场维修、接头服务。4、我国新材料轻型输送带行业的发展趋势和前景从全球来看,输送带行业未来将向着轻薄、节能、安全、环保的方向发展,新材料轻型输送带在输送带行业中所占比例将逐步提升（1）消费品产业持续快速增长随着居民生活品质的不断提高,食品、电子、印刷、造纸、物流、娱乐等行业发展迅速,为新材料轻型输送带的发展提供了极大的发长空间（2）环保

22、、节能产品是行业的发展要求随着国际对新型绿色环保材料的研发和应用以及环保 、节能意识的不断增强,欧美和日本等发达国家对轻型输送带的需求向着更环保、更节能的方向发展,在越来越多的领域,新材料轻型输送带已经开始逐步取代普通的橡胶输送带。二、输送带的类别和工艺大力开发高强度输送带，以适应现代输送大运量、长距离的需要；积极开发轻型输送带，以适应各行各业组织物流、加工、输送流水线的需要；努力增加品种、扩大应用围。（一）高强度输送带在高强度输送带领域，钢丝带自五十年代德国克劳特公司开发以来，在高强度带中占有重要地位。德国国家标准钢丝带强度系列为10005400N/mm，德国凤凰公司最高强度达7500N/m

23、m。日本横滨公司最高为50006000N/mm。我国目前使用强力最高为4500N/mm。例如，带钢丝绳的输送带制作工艺与普通输送带有所不同，其工艺流程如下图：图2 带钢丝绳的输送带制造工艺流程图（二）大倾角输送带大倾角输送带在外国已问世多年，由于倾角增大，机械长度缩短，设备占地面积减小，输送量增加。所谓大倾角输送带，即在胶带承载面上，根据被输送物料及倾斜度而布置不同花纹。一般分为花纹式、隔板式以及隔仓式三种。图3 大倾角输送带（三）轻型输送带轻型输送带是以聚酯纤维为骨架，以PVC或PU复合而成。具有带体轻、薄、尺寸稳定性好、耐化学药品、防静电、耐油、无毒、可小皮带轮驱动、节约能源，同时可选择不

24、同表面性质以及形状作为食品、电气部件、烟草等工程输送及室生产流水线搬运用。图4 轻型输送带（四）管状输送带 由日本普利斯通于七十年代开发的管状输送带，由芯体和橡胶组成，芯体承担运行强度，橡胶起保护芯体作用。一般1公里以下用尼龙芯体，1公里以上有钢丝绳芯增强。管状输送时，物料进入胶带输送机尾部，胶带由平面变成U型，逐渐成为管状，将物体包住实现封闭输送。图5 管状输送带三、输送带的工艺流程橡胶型输送带基本制造工艺包括混炼胶加工、压延、挤出、成型、硫化加工等工序。图6 橡胶输送带的工艺流程图（一）炼胶输送带用胶料与轮胎用胶料大体一致，也可采用同样的设备和工艺。胶料用量较大时要采用密炼机加工，混炼后在

25、预设的温度下存放混炼胶在进入压延机之前需经预热处理以达到一定的温度和均匀塑性，使其能均匀顺利地通过压延机辊筒间隙 以往预热以采用开炼机为主，现在多采用冷喂料挤出机压延工序主要完成织物擦胶、贴胶、覆盖胶出片及带坯与覆盖胶的贴合，多采用四辊压延机压延 棉和棉混纺织物需2面擦胶， 擦胶前织物需经干燥以防硫化期间起泡脱层。擦胶胶料应渗透到织物结构中去以产生机械结合。擦胶时的胶温和辊筒温度的控制很重要。贴胶是把薄胶片贴到织物上 合成纤维织物和钢丝。绳编织物都采用贴胶，通常是2面贴，但经过擦胶的棉织物贴一面即可。覆盖胶压延出片是把混炼胶制成具有一定宽度、厚度和表面质量的胶片。带坯与覆盖胶贴合则是利用压延机

26、将带坯1次2面贴上覆盖胶。（二）带芯成型将织物带芯如棉帆布，尼龙，聚酯等进行表面处理，再经过烘干处理后用已经准备好的擦布胶进行擦胶处理。将多层已经擦过胶的帆布叠放在一起就形成了初步的带体芯。（三）硫化将带芯和上下覆盖胶合在一起经过硫化成型就可以了，经过简单修边处理，如发现起包，将包刺破，填入橡胶再硫化（在成卷之前还要经过一个小型的硫化机）一次就可以了。（四）质检入库质检员检验后方能打包入库。（五）带钢丝绳的输送带四、关于并用胶制作输送带的实验探索因国天然橡胶（NR）自给率严重不足，中国已经成为世界上NR第一大进口国。NR是制约我国橡胶工业，汽车工业乃至整个国民经济发展的重要资源之一因此开发结构

27、和性能与NR相似的异戊橡胶（IR）在今后将具有很大的研究应用前景。（一）实验部分1、主要原材料IR：JH-01（Z），石化公司中试产品；NR标准胶：SCR5#，市售工业品；氧化锌、硬脂酸、硫磺、促进剂NS、白炭黑、炭黑N234均为市售工业品2、仪器设备 型门尼粘度计、型无转子硫化仪、型电子拉力实验机：高铁检测仪器；型橡胶回弹实验机：天津市建筑仪器试验机公司；老化箱：德杰仪器设备；III型橡胶压缩升热实验机：翔远测试仪器设备研究所；II橡胶滚动阻力实验机、I型橡胶动态切割实验机：万汇一方科技发展；阿克隆磨耗实验机：江都市精艺试验机械；II摆式摩擦系数测定仪：路仪公路仪器；型开炼机：环球机械股份；

28、型平板硫化机：市天发试验机械。3、配方和工艺并用胶：NR 60.0 IR 40.0 炭黑N234 33.0 白炭黑 8.9促进小剂 11.7 普通胶：NR 100.0 IR 炭黑N234 33.0 白炭黑 8.9促进小剂 11.74、性能测试硫化性能按GB/T 165841996测试；拉伸强度按GB/T 5282009测试；撕裂强度按GB/T 5292008测试；回弹性按GB/T 16812009测试；热空气老化性能按GB/T 35122001测试；压缩空气按GB/T 16871993测试；磨耗性按GB/T 16891998测试；抗湿滑性能按JTGE602008测试；动态切割性能测试条件：刺扎

29、频率为2Hz，刺扎时间为20min，转速为725r/min；滚动阻力性能测试条件：时间为20min，转速为400r/min，负荷为15MPa。（二）结果与讨论1、混炼胶硫化特性按照IR/NR配方，在151下硫化60min，考察其性能，并与NR配方进行比较，结果见下表：表3 混炼胶的硫化特性由表3可以看出，在中并用石化公司生产的能够延长混炼胶的焦烧时间，提高胶料的操作安全性但对硫化速度影响不大。由表3还可以看出二者最大转矩和最小转矩相当，说明在中并用对混炼胶的流动性和硫化胶的交联度基本没有影响。2、硫化胶物理机械性能在NR中并用40份稀土IR配方，考察其物理机械性能，并与NR配方进行比较，结果见

30、下表：表4 硫化胶物理机械性能从表4可以看出，在中用代替部分后，除垂直撕裂强度略有降低以外其它物理性能基本相当，尤其扯断伸长率平行撕裂强度和回弹性要优于配方，可以看出能部分替代。3、硫化胶老化性能在NR中并用40份稀土IR配方，考察其老化性能，并与NR配方进行比较，结果见下表（老化试验条件：老化温度100，老化时间48h）：表5 硫化胶老化性能从表5可以看出,与配方相比与并用胶老化后的物理性能保持率有所提高,说明在中并用可以改善的耐老化性能。4、硫化胶动态性能滚动损失、抗湿滑性和耐磨性是橡胶在输送带中应用的重要指标，本实验考察了与并用胶的动态性能，并同配方进行比较，实验数据如表6所示。表6 硫

31、化胶动态性能从表6可以看出，在中并用份稀土后，对硫化胶的动态性能没有不良影响，其滚动阻力性能、磨耗性能和抗湿滑性能与配方相当，其压缩生热性能和耐动态切割性能优于配方。（三）结论1、在中并用稀土可延长焦烧时间,提高操作安全性,对胶料的流动性和交联度基本没有影响。2、在中并用份稀土硫化胶的物理机械性能与配方基本一致。3、在中并用份稀土,对硫化胶的动态性能没有不良影响,并且还能够降低硫化胶压缩生热和改善硫化胶耐老化性及耐刺扎性能。4、/并用胶是一种综合性能优异的合成橡胶，性能与普通橡胶相比有所提升，更加适用于磨损较快的输送带领域的应用。五、总结新材料并用橡胶输送带符合环保安全的要求，又可以有效地缓解对天然橡胶的过度依赖。并且总体性能与普通橡胶相当，在耐老化性及耐刺扎性能方面要由于其他配方，具有广阔的发展空间。参考文献1全国带轮与带标准委员会输送带分