CN102070798A - 一种输送机托辊的耐寒橡胶包覆层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种输送机托辊的耐寒橡胶包覆层及其制备方法，是在辊芯外包覆耐寒橡胶层，所述耐寒橡胶材料以顺丁胶与天然胶并用、天然胶与顺丁胶并用、或者天然胶为主体材料，并以硫化剂、促进剂、补强剂、增寒增塑剂、活性剂、防老剂、填充剂为配合，构成包覆层所需的配料。制备包括胶料加工、辊芯处理、成型、登峰式硫化四个过程。本发明托辊橡胶包覆层能在高寒地区和寒冷环境下(如-90℃)正常使用，有效地解决了普通托辊所不能使用的缺陷，填补了我国在冶金、矿山、码头等使用输送机上用耐寒托辊的空白，同时满足了用户的要求。

Description

一种输送机托辊的耐寒橡胶包覆层及其制备方法

技术领域

本发明涉及输送机技术领域，具体地说，涉及的是一种输送机托辊的耐寒橡胶包覆层及其制备方法。

背景技术

目前国内生产的输送机用普通橡胶托辊不能在低温状态下使用，因普通橡胶包覆层的托辊在低温环境下，橡胶层会渐快松驰、失去弹性和应力，变硬、变脆，理化性能大幅下降，成玻璃化状态，以至脆裂失去工作能力，直接影响使用寿命和价值，从而被迫停机换辊，造成巨大的经济损失。

随着市场变化与发展和冷带地区的需求，特别是西部大开发，对耐寒托辊的需求越来越凸显。

经检索发现，中国实用新型专利：宽网带式传动机构，申请号：94228767.3申请日：1994-06-02，该专利提及一种用于大型冷冻设备的宽网带式传动机构，主要由主动辊、被动辊、导向辊、张紧辊、网式传动带、减速机及若干个托辊组成。主动辊、被动辊，采用钢辊外层加工有耐低温的橡胶层，利用辊与网之间的摩擦力将网带绷紧传动。该实用新型专利虽然提到“采用钢辊外层加工有耐低温的橡胶层”，但是具体的橡胶层的材料却没有任何说明，而且说明书中公开最低工作温度是-35℃，还是无法适应低温的要求。

检索中还发现，中国发明专利名称为：带式输送机橡胶托辊及其制作方法，申请号：200710053813.7申请日：2007-01-08，该专利公开了一种带式输送机橡胶托辊，包括托辊轴和托辊钢管，在托辊轴上过盈套装由一个以上废轮胎橡胶圈组成的外表面作成弧形的耐磨缓冲层。该发明还公开了该带式输送机橡胶托辊的制作方法。利用废轮胎橡胶圈制造的耐磨托辊、缓冲托辊、梳形托辊、锥形调心托辊、摩擦调心托辊和橡胶调心托辊。在保证托辊密封性能的前提下，在托辊钢管或轴上套装废轮胎橡胶圈，制造的耐磨托辊、缓冲托辊、梳形托辊、锥形调心托辊、摩擦调心托辊和橡胶调心托辊。该发明专利可以使“托辊具有防腐蚀、防锈蚀、耐磨损、耐冲击、耐老化、抗撕裂、重量轻、弹性高等综合性能”，但是却无法解决耐寒的问题。

虽然现有的技术能够解决输送机托辊一定的问题，使托辊在防腐蚀、防锈蚀、耐磨损、耐冲击、耐老化、抗撕裂等方面带来改善，但是这些技术仍然没有解决托辊长时间在低温环境中(比如-90℃)使用的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述不足，提供一种输送机托辊的耐寒橡胶包覆层及其制备方法，该耐寒橡胶包覆层通过采用新配方的材料制备，能在低温下长时间使用，其理化性能与常温时基本无变化，同时对输送机上皮带还有保护和延长使用寿命的作用。

为实现上述的目的，本发明所述的一种输送机托辊的耐寒橡胶包覆层，是在辊芯外包覆耐寒橡胶层，根据不同耐寒要求选择橡胶品种和配合剂配比符合脆性温度要求的胶料，所述耐寒橡胶材料的组成及质量分数为以下三种中的任一种：

第一种耐寒橡胶材料：主体为顺丁胶与天然胶并用：顺丁胶80，天然胶20、硫化剂1.5-5、促进剂0.5-1.2、补强剂50-80、增寒增塑剂5-30、活性剂7-16、防老剂2-5、填充剂10-50。

所述硫化剂为硫黄。

所述促进剂为二硫代二苯并噻唑与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用或单用。

所述补强剂为高耐磨炉法炭黑HAF或半补强炉法炭黑SRF单用或并用。

所述增寒增塑剂为邻苯二甲酸酯、己二酸酯并用或单用。

所述活性剂为氧化锌和硬脂酸并用。

所述防老剂为N-苯基-a-萘胺、N-苯基-β-萘胺和石蜡并用。

所述填充剂为陶土、碳酸镁或碳酸钙。

第二种耐寒橡胶材料：主体为天然胶与顺丁胶并用。天然胶60、顺丁胶40、硫化剂1.5-6、促进剂0.5-1.8、补强剂50-80、增寒增塑剂5-30、活性剂7-14、防老剂2-5、填充剂20-60。

所述硫化剂为硫黄。

所述促进剂为二硫代二苯并噻唑与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用，比例为6∶8。

所述补强剂为HAF或SRF炭黑或喷雾炭黑单用或并用。

所述增寒增塑剂为邻苯二甲酸脂、癸二酸酯单用或并用。

所述活性剂为氧化锌加硬脂酸。

所述防老剂为N-苯-a-萘胺加N-苯基-β萘胺加石蜡。

所述填充剂为陶土、碳酸镁、碳酸钙并用或任选。

第三种耐寒橡胶材料：主体为天然胶。天然橡胶100，硫化剂1.8-8、促进剂0.5-1.2、补强剂40-70、增寒增塑剂5-25、活性剂7-12、防老剂2-5、填充剂20-60。

所述硫化剂为硫黄。

所述促进剂为二硫代二苯并噻唑与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用，质量比为6∶8。

所述补强剂为HAF或SRF炭黑并用或选用。

所述增寒增塑剂为邻苯二甲酸酯、癸二辛酯，单用或并用。

所述活性剂为氧化锌加硬脂酸。

所述防老剂为N-苯基-a-萘胺与N-苯基-β-萘胺与N-异丙基-N′苯基对苯二胺加石蜡。

所述填充剂为陶土、碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡并用或任选。

本发明所述一种输送机托辊的耐寒橡胶包覆层的制备方法，包括如下步骤：

第一，胶料制备

首先进行材料预处理，天然胶在开炼机上进行分段塑炼，第一段塑炼后停放8小时以上待用，如主体材料是全然胶的胶料其天然胶须在开炼机上进行二段塑炼，可塑度应达到0.38左右，在密炼机上合炼时还要增塑，可达要求的0.4-0.45的要求，如主体材料是天然胶与顺丁胶并用，将天然胶塑炼一段，停放8小时后与不塑炼的顺丁胶一起投入密炼机中进行混合三分钟，紧接着加入配合剂混炼，混炼均匀排胶，后在开炼机出片，停放8小时以上待用。开炼机控制温度在45-60℃，密炼机排胶温度不超过120℃

第二，辊芯处理

1)打毛刺除锈；

2)汽油或丙酮清洗油污；

3)干燥后涂胶粘剂、刷胶浆，待彻底干燥后成型。

第三，成型

1)将停放之后使用的胶料在开炼机上热炼，并根据托辊要求的橡胶包覆层厚度出片。

2)用机械法在处理好的辊芯上加压贴胶成型。

第四，硫化

1)硫化用直接蒸汽内控压力硫化罐登峰式硫化方法。

2)硫化温度和时间，一段为116℃，30min-60min；二段为125℃，60min-90min；三段为133℃，90min-120min；四段为152℃，180min-210min；接着闷罐60min后出罐。

硫化温度和时间是根据托辊轴芯壁厚、直径、长度、材质、不同的橡胶品种和特性、胶层厚度、橡胶硬度等诸因素，综合考虑给定。

本发明上述制备方法中：

1、在胶料加工过程中：采用了最精湛的塑混炼工艺，严格控制和掌握开炼机和密炼机的操作规程，把握塑混炼温度和胶料可塑性以及加料顺序。

2、严格执行粘合剂粘合工艺和胶料贴合工艺。

3、在硫化过程中：采用直接蒸汽内控压力的硫化罐设备；采用了科学的登峰式，从低温到高温的硫化方法；准确掌握硫化时间，根据托辊大小和橡胶层厚度给360min至480min不等合适的硫化时间。

总之，严密掌握和控制硫化工艺“三要素”，使生产出来的托辊橡胶包覆层达到最佳硫化点，也是对耐寒托辊的经久耐用起到重要作用。

采用上述技术方案后，本发明的优点是：托辊橡胶包覆层能在高寒地区和寒冷环境下(如-90℃)正常使用，有效地解决了普通托辊所不能使用的缺陷，填补了我国在冶金、矿山、码头等使用输送机上用耐寒托辊的空白，同时满足了用户的要求。因此本发明制造是普通托辊不能代替的产品，具有很高的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明耐寒橡胶包覆层制备方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例中的耐寒橡胶包覆层材料为以顺丁胶并用天然橡胶为主体的耐寒胶料，其质量分数为：顺丁胶80、天然橡胶20，硫化剂1.5-5(硫黄)、促进剂0.5-1.2(二硫代二苯并噻唑与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用或单用)、补强剂50-80(HAF或SRF炭黑单用或并用)、增寒增塑剂5-25(邻苯二甲酸酯或己二酸酯并用或单用)、活性剂7-16(氧化锌+硬脂酸)、防老剂2-5(N-苯基-a-萘胺加N-苯基-β-萘胺加石蜡)、填充剂10-50(陶土、碳酸镁、碳酸钙)。

注：各配合剂未注明单位的，均是kg。以下同。

如图1所示，本实施例中托辊耐寒橡胶包覆层制备过程为：

A、以80kg顺丁胶、20kg天然胶作为主体材料制备托辊耐寒橡胶包覆层胶料时，首先将材料进行预处理，然后将天然胶在16寸开炼机上进行薄通塑炼。辊筒温度控制在45-60℃之间，第一段塑炼停放8小时以上待用。顺丁胶可以不塑炼，但为了提高稳定产品质量和下道工艺要求，故将已经塑炼第一段的天然胶与顺丁胶(按配方计量称量)一起投入密炼机中进行混合3分钟，紧接着加入配合剂混炼。投料顺序为：生胶→活性剂+促进剂+防老剂→炭黑+填充剂+其它配合剂(分两次)→增寒增塑剂。混炼均匀(达到给定的混炼时间)后排胶，排胶温度控制在110℃左右，待冷却后在开炼机上加入硫化剂并出片，停放8小时以上待用。

B、在托辊包覆橡胶层前，用打毛机处理辊芯表面锈迹和毛刺，再用汽油或丙酮清洗油污，干燥后涂胶粘剂(开姆洛克或列克纳)，再刷胶浆，待彻底干燥后包胶成型。

C、成型时将停放的胶料再在开炼机上热炼，并根据托辊不同规格要求及橡胶包覆层厚度出片。紧接着在处理好的辊芯上用机械法包胶成型。包胶成型之后包纸包布，缠钢丝。

D、接下来进行辊筒在饱和蒸汽做介质的硫化罐中登峰式硫化，硫化温度和时间，一段为116℃，30min-60min；二段为125℃，60min-90min；三段为133℃，90min-120min；四段为152℃，180min-210min；接着闷罐60min后出罐。即可制成本实例的耐寒橡胶包覆层在-90℃下能长期使用的托辊。

实验例2：

本实施例中的耐寒橡胶包覆层材料为以天然橡胶与顺丁胶并用为主体的耐寒胶料，其质量分数为：天然胶60、顺丁胶40，硫化剂1.5-6(硫黄)、促进剂0.5-1.8(二硫代二苯并噻唑与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用，比例为6∶8)、补强剂50-80(HAF或SRF炭黑或喷雾炭黑单用或并用)、增寒增塑剂剂5-30(邻苯二甲酸脂与癸二酸酯单用或并用)、活性剂7-14(氧化锌加硬脂酸)、防老剂2-5(N-苯-a-萘胺加N-苯基-β萘胺加石蜡)，填充剂20-60(陶土、碳酸镁、碳酸钙并用或任选)。

如图1所示，本实施例中托辊耐寒橡胶包覆层制备过程为：

A、以60kg天然胶、40kg顺丁胶作为主体材料制备托辊耐寒橡胶包覆层胶料时，首先将材料进行预处理，然后将天然胶和顺丁胶分别在开炼机上和密炼机中进行塑炼。天然橡胶按照实施案例1所述方法进行一段塑炼待用。顺丁胶可以不塑炼，但为了提高产品质量和下道工艺要求，故将己塑炼一段的天然橡胶与顺丁胶(按配方计量称量)一起投入密炼机中进行混合3分钟，紧接着加入配合剂混炼。投料顺序为：生胶→硬脂酸+氧化锌+促进剂+防老剂→炭黑+填充剂+其它配合剂(分两次)→增寒增塑剂。混炼均匀(达到给定的混炼时间)后排胶，排胶温度不超过120℃，待冷却后在开炼机上加硫化剂并出片，停放8小时以上待用。

其后面工序按实施例1中B-D所述方法进行，即可制成本实施例的耐寒橡胶包覆层在-80℃下能够长期使用的托辊。

实施例3：

本实施例中的耐寒橡胶包覆层材料为以全天然橡胶为主体的耐寒胶料，其质量分数为：天然橡胶100，硫化剂1.8-8(硫黄)、促进剂0.5-1.2(二硫代二苯并噻唑与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用，比例为6∶8)、补强剂40-70(HAF或SRF炭黑并用或选用)、增寒增塑剂5-25(邻苯二甲酸酯或癸二辛酯，单用或并用)、活性剂7-12(氧化锌加硬脂酸)；防老剂2-5(N-苯基-a-萘胺与N-苯基-β-萘胺与N-异丙基-N′苯基对苯二胺加石蜡)、填充剂20-60(陶土，碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡并用或任选)。

如图1所示，本实施例中托辊耐寒橡胶包覆层制备过程为：

A、以100kg天然橡胶作为主体材料制备托辊耐寒橡胶包覆层胶料时，首先将材料进行预处理，生胶在16寸开炼机上进行分段薄通塑炼，辊筒温度控制在45-50℃之间，第一段塑炼后停放8小时以上再进行第二段塑炼，使可塑度达到0.4-0.45。然后停放8小时后待用。根据配方计量准确配料称量，按照加料顺序分品种装入容器中待混炼。用密炼机混炼，混炼顺序是：已塑炼的天然胶→活性剂+防老剂+促进剂→补强剂→填充剂→其它配合剂→增寒增塑剂，混炼均匀后排胶，排胶温度在120℃以下，待冷却后在开炼机上加入硫化剂并出片，停放8小时以后待用。

B、在托辊包覆胶层前，用打毛机处理辊芯表面锈迹和毛刺，再用汽油或丙酮清洗油污，干燥后涂胶粘剂(开姆洛克或列克纳)再刷胶浆，待彻底干燥后包胶成型。

C、成型时将停放的胶料经开炼机热炼，并根据托辊不同规格要求及橡胶包覆层厚度出片。紧接着在处理好的辊芯上用机械法包胶成型。包胶成型之后包纸包布，缠钢丝。

D、接下来进行胶辊在饱和蒸汽做介质的硫化罐中登峰式硫化，硫化温度和时间，一段为116℃，30min-60min；二段为125℃，60min-90min；三段为133℃，90min-120min；四段为152℃，180min-210min；接着闷罐60min后出罐。即可制成本实施例的耐寒橡胶包覆层在-70℃下能够长期使用的托辊。

Claims (10)

1.一种输送机托辊的耐寒橡胶包覆层，是在辊芯外包覆耐寒橡胶层，其特征在于所述耐寒橡胶材料的组成及质量分数为以下三种中的任一种：

第一种耐寒橡胶材料：主体为顺丁胶与天然胶并用：顺丁胶80，天然胶20、硫化剂1.5-5、促进剂0.5-1.2、补强剂50-80、增寒增塑剂5-30、活性剂7-16、防老剂2-5、填充剂10-50；

第二种耐寒橡胶材料：主体为天然胶与顺丁胶并用：天然胶60、顺丁胶40、硫化剂1.5-6、促进剂0.5-1.8、补强剂50-80、增寒增塑剂5-30、活性剂7-14、防老剂2-5、填充剂20-60；

第三种耐寒橡胶材料：主体为天然胶：天然橡胶100，硫化剂1.8-8、促进剂0.5-1.2、补强剂40-70、增寒增塑剂5-25、活性剂7-12、防老剂2-5、填充剂20-60。

2.根据权利要求1所述的输送机托辊的耐寒橡胶包覆层，其特征在于：所述硫化剂为硫黄。

3.根据权利要求1所述的输送机托辊的耐寒橡胶包覆层，其特征在于：所述促进剂，具体为：

第一种耐寒橡胶材料中：所述促进剂为二硫代二苯并噻唑与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用或单用；

第二种和第三种耐寒橡胶材料中：所述促进剂为二硫代二苯并噻唑与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用，质量比为6∶8。

4.根据权利要求1所述的输送机托辊的耐寒橡胶包覆层，其特征在于：所述补强剂，具体为：

第一种和第三种耐寒橡胶材料中：所述补强剂为高耐磨炉法炭黑HAF或半补强炉法炭黑SRF单用或并用；

第二种耐寒橡胶材料中：所述补强剂为高耐磨炉法炭黑HAF或半补强炉法炭黑SRF或喷雾炭黑单用或并用。

5.根据权利要求1所述的输送机托辊的耐寒橡胶包覆层，其特征在于：所述增寒增塑剂，具体为：

第一种耐寒橡胶材料中：所述增寒增塑剂为邻苯二甲酸酯、己二酸酯并用或单用；

第二种耐寒橡胶材料中：所述增寒增塑剂为邻苯二甲酸脂、癸二酸酯单用或并用；

第三种耐寒橡胶材料中：所述增寒增塑剂为邻苯二甲酸酯、癸二辛酯，单用或并用。

6.根据权利要求1所述的输送机托辊的耐寒橡胶包覆层，其特征在于：所述活性剂，具体为：

三种耐寒橡胶材料中：所述活性剂均为氧化锌加硬脂酸。

7.根据权利要求1所述的输送机托辊的耐寒橡胶包覆层，其特征在于：所述防老剂，具体为：

第一种耐寒橡胶材料中：所述防老剂为N-苯基-a-萘胺、N-苯基-β-萘胺和石蜡并用；

第二种耐寒橡胶材料中：所述防老剂为N-苯-a-萘胺加N-苯基-β萘胺加石蜡；

第三种耐寒橡胶材料中：所述防老剂为N-苯基-a-萘胺与N-苯基-β-萘胺与N-异丙基-N′苯基对苯二胺加石蜡。

8.根据权利要求1所述的输送机托辊的耐寒橡胶包覆层，其特征在于：所述填充剂，具体为：

第一种耐寒橡胶材料中：所述填充剂为陶土、碳酸镁或碳酸钙；

第二种耐寒橡胶材料中：所述填充剂为陶土、碳酸镁、碳酸钙并用或任选；

第三种耐寒橡胶材料中：所述填充剂为陶土、碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡并用或任选。

9.一种权利要求1所述的输送机托辊的耐寒橡胶包覆层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一，胶料制备

首先进行材料预处理，天然胶在开炼机上进行分段塑炼，第一段塑炼后停放8小时以上待用，如主体材料是全然胶的胶料，其天然胶在开炼机上进行二段塑炼，可塑度应达到0.38左右，在密炼机上合炼时还要增塑，达要求的0.4-0.45；如主体材料是天然胶与顺丁胶并用，将天然胶塑炼一段，停放8小时后与不塑炼的顺丁胶一起投入密炼机中进行混合三分钟，紧接着加入配合剂混炼，混炼均匀排胶，后在开炼机出片，停放8小时以上待用；开炼机控制温度在45-60℃，密炼机排胶温度不超过120℃；

第二，辊芯处理

1)打毛刺除锈；

2)汽油或丙酮清洗油污；

3)干燥后涂胶粘剂、刷胶浆，待彻底干燥后成型；

第三，成型

1)将停放之后使用的胶料在开炼机上热炼，并根据托辊要求的橡胶包覆层厚度出片；

2)用机械法在处理好的辊芯上加压贴胶成型；

第四，硫化

硫化用直接蒸汽内控压力硫化罐登峰式硫化方法；2)硫化温度和时间，一段为116℃，30min-60min；二段为125℃，60min-90min；三段为133℃，90min-120min；四段为152℃，180min-210min；接着闷罐60min后出罐。

10.根据权利要求9所述的输送机托辊的耐寒橡胶包覆层的制备方法，其特征在于：所述胶料制备中，必须严格控制投料顺序，具体为：

A、以顺丁胶、天然胶作为主体材料的耐寒橡胶包覆层，投料顺序为：生胶→活性剂+促进剂+防老剂→炭黑+填充剂+其它配合剂分两次→增寒增塑剂，混炼均匀后排胶，待冷却后在开炼机上加入硫化剂；

B、以天然胶、顺丁胶作为主体材料的耐寒橡胶包覆层，投料顺序为：生胶→碳酸镁→防老剂→硬脂酸→补强剂+填充剂+增塑软化剂，搅拌后分次加入氧化锌+促进剂+硫黄，混炼均匀后排胶；

C、以天然橡胶作为主体材料的耐寒橡胶包覆层，投料顺序是：已塑炼的天然胶→活性剂+防老剂+促进剂→补强剂+填充剂→增塑软化剂，混炼均匀，在开炼机上压片，停放冷却，冷却后再在开炼机上加入硫化剂。