CN102161800B - 一种输送机托辊的耐热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热橡胶包覆层及其制备方法，是在辊芯外包覆耐热橡胶层，采用以三元乙丙橡胶，氯丁胶和天然胶，丁苯胶，或天然胶作为主体材料，主体材料再配合活性剂、防老剂、促进剂、补强剂、填充剂、增塑软化剂以及硫化剂，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长时间热老化作用下保持原来的物理机械性能，即在高温环境下正常使用，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热托辊的空白，同时满足了用户要求。

Description

一种输送机托辊的耐热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热橡胶包覆层及其制备方法。

背景技术

通常普通橡胶材料制造的输送机托辊橡胶包覆层在高温环境中，它的机械强度、物理性能显著下降，容易脆裂，从而失去使用价值。目前使用的普通托辊橡胶包覆层在70℃以下的温度中使用就会老化、发粘，失去弹性和应力，其拉断强度下降30％左右，拉断伸长率下降40％左右，硬度上升15％左右，很不适宜在高温环境中使用。

经检索发现，中国专利名称为：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。

检索中还发现，中国实用新型专利：短纤维增强橡胶缓冲托辊，申请号：200820015355.8 申请日：2008-08-30，该专利涉及一种用于带式输送机的短纤维增强橡胶缓冲托辊，特征是在托辊筒芯的表面整体模压硫化有短纤维增强橡胶层，短纤维增强橡胶层与托辊筒芯为整体结构。所述的短纤维增强橡胶层为沟槽与突起相间的环形或螺旋形。

虽然以上的技术能够解决一定的问题，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高温环境中使用的问题。

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热橡胶包覆层及其制备方法，该耐热橡胶包覆层通过采用新配方的材料制备，能长时间在热老化作用下保持原来物理机械性能，从而使输送机托辊能够长时间在高温环境中使用。

为实现上述的目的，本发明所述的输送机托辊的耐热橡胶包覆层，是在辊芯外包覆耐热橡胶层，根据不同耐热要求选择橡胶品种和配合剂配比符合耐热要求的特殊胶料，所述耐热橡胶材料的组成及质量分数为以下四种中的任一种：

第一种耐热橡胶材料：主体为三元乙丙橡胶：三元乙丙橡胶100，硫化剂0.5-5、促进剂1-5、补强剂50-100、增塑软化剂10-90、活性剂6-20、防老剂2-5、填充剂10-50。

所述硫化剂为过氧化物或硫黄。

所述促进剂为二硫化四乙基秋兰姆、1，2-亚甲基硫脲、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二丁基二硫代氨基甲酸锌与二硫化四甲基秋兰姆并用。

所述补强剂为高耐磨炭黑、通用炭黑、快压出炭黑、半补强炭黑中任意选两种。

所述增塑软化剂为石蜡油、磷酸三甲苯酯中一种或两种。

所述活性剂为硬脂酸加氧化锌。

所述防老剂为2-硫醇基苯并噻唑、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉、以及丙酮和二苯胺高温反应的产生物并用。

所述填充剂变量为陶土、碳酸钙、云母粉中的一种或两种。

第二种耐热橡胶材料：主体为氯丁胶与天然胶并用：氯丁胶80、天然胶20、硫化剂8-10、促进剂0.3-1、补强剂40-70、增塑软化剂10-25、活性剂7-17、防老剂2-5、填充剂10-50。

所述硫化剂为氧化镁、氧化锌和硫黄。

所述促进剂为N，N-二邻甲苯基硫脲与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用。

所述补强剂为混气炭黑、喷雾炭黑、高耐磨炭黑中一种或几种。

所述增塑软化剂为变压器油、芳烃油和古马隆树脂中一种或几种。

所述活性剂为硬脂酸和氧化锌。

所述防老剂为2，2，4-三甲基-1，2，二氢化喹啉聚合体、N-苯基-a-萘胺与N-环己基-N′-苯基对苯二胺中两种或三种。

所述填充剂为云母粉、石棉粉、陶土中一种或两种。

第三种耐热橡胶材料：主体为丁苯胶：丁苯胶100，硫化剂0.5-4、促进剂0.6-2.5、补强剂40-70、增塑软化剂10-30、活性剂4-15、防老剂2-5、填充剂10-50。

所述硫化剂为有效或半有效以及低硫高促硫化体系。

所述促进剂为二硫代二苯并噻唑与二硫化四甲基秋兰姆并用。

所述补强剂为半补强炭黑、高耐磨炭黑中一种或两种。

所述增塑软化剂为凡士林、沥青，古马隆树脂和变压器油中两种以上。

所述活性剂为硬脂酸加氧化锌。

所述防老剂为6-乙氧基-2，2、4-三甲基-1，2-二氢化喹啉、N-环己基-N’-苯基对苯二胺与石蜡并用。

所述填充剂为陶土、硫酸钡、碳酸镁中一种或两种。

第四种耐热橡胶材料：主体为天然胶：天然胶100，硫化剂0.5-5、促进剂2-5、补强剂20-50、增塑软化剂5-20、活性剂7-15、防老剂2-5、填充剂10-60。

所述硫化剂为低硫高促以及有效或半有效硫化体系。

所述促进剂为二硫化四甲基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆和二硫代二苯并噻唑并用。

所述补强剂为高耐磨，喷雾，半补强三种炭黑中任选一种或两种，再与立德粉并用。

所述增塑软化剂为凡士林、沥青和古马隆并用。

所述活性剂为硬脂酸加氧化锌。

所述防老剂为N-苯基-a-萘胺、N-苯基-β-萘胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氧化喹啉聚合体与N-异丙基-N′苯基对苯二胺中任两种或三种，石蜡。

所述填充剂为陶土、云母粉、碳酸镁中一种或两种。

具体使用的时候，可以根据不同耐热要求选择橡胶品种和配合剂配比符合耐热要求的特殊胶料。

本发明还提供一种上述的输送机托辊的耐热橡胶包覆层的制备方法，包括如下步骤：

第一步，胶料制备

首先进行材料预处理，各种橡胶都在开炼机上进行塑炼，其中天然胶如果是主体单用，须塑炼二段，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，如果是与其它橡胶并用只需塑炼一段，后与并用胶一起在密炼机上合炼。三元乙丙橡胶、氯丁胶、丁苯胶分别各塑炼一段次，时间分别是30min、25min和10min。各段分别停放8小时以上再行下道混炼工序，并用胶混炼前均须一起加入密炼机中进行混合塑炼3分钟。开炼机塑炼温度：三元乙丙胶40-60℃，氯丁胶30-35℃，丁苯胶20-45℃，天然胶45-50℃。

然后将已塑炼的生胶，根据配方计量准确称量并与各种配合剂在密炼机中进行混炼，混炼均匀排胶，停放冷却后再在开炼机上加入硫化剂混炼并出片，停放8小时以上待用。密炼机排胶温度分别按主体材料要求，其中：三元乙丙胶150℃，氯丁胶加天然胶110℃，丁苯胶125℃，天然胶120℃。

第二步，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。

第三步，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。

第四步，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℃，60min-90min；二段为125℃，60min-90min；三段为133℃，60min-90min；四段为144℃，120min-150min；五段为152℃，150min-180min；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、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过程，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450min至600min不等合适的硫化时间。

总之，要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，也是对耐热托辊的经久耐用起到重要作用。

采用上述的技术方案后，本发明的优点是：托辊橡胶包覆层能在长时间热老化作用下保持原来的物理机械性能，即在高温环境下正常使用，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热托辊的空白，同时满足了用户要求。因此本发明制造具有很高的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明中的耐热橡胶包覆层制备流程图。

具体实施方式

以下结合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：

本实施例中的耐热橡胶包覆层材料为以三元乙丙橡胶为主体的耐热胶料，其组成及质量分数为：三元乙丙橡胶100，硫化剂0.5-5(过氧化物或硫黄)、促进剂1-5.5(二硫化四乙基秋兰姆与1，2-亚甲基硫脲与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺与二丁基二硫代氨基甲酸锌与二硫化四甲基秋兰姆并用)、补强剂50-100(高耐磨炭黑，通用炭黑，快压出炭黑，半补强炭黑，其中选用两种就可)、增塑软化剂10-90(石蜡油，磷酸三甲苯酯，其中选用一种或两种均可)、活性剂6-20(硬脂酸加氧化锌)，防老剂2-5(2-硫醇基苯并噻唑与2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉与丙酮和二苯胺高温反应产生物并用)、填充剂10-50(陶土，碳酸钙，云母粉)。

注：各配合剂没有给出单位描述的，均为kg。

如图1所示，采用上述耐热橡胶包覆层材料制备所述托辊耐热橡胶包覆层包括如下步骤：

A、以100kg三元乙丙橡胶作为主体材料，制备托辊耐热橡胶包覆层胶料时，首先进行材料预处理，如库房温度低于15℃时，应将三元乙丙橡胶放在30℃左右的烘房中解晶，24小时后再进行塑炼。用开炼机塑炼，辊距1mm内，薄通法，辊温40-60℃，时间30min(10kg计)后待用。用密炼机混炼，投料顺序为：生胶→固体增塑剂→补强剂+填充剂+氧化锌+增塑软化剂，增塑软化剂与粉剂搅拌，分次加入——硬脂酸+防老剂。混炼均匀(达到给定的混炼时间)后排胶，排胶温度控制在150℃左右，待冷却后在开炼机上加入硫化剂，促进剂并出片，停放10小时以上使用。

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、成型时将停放使用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℃，60min-90min；二段为125℃，60min-90min；三段为133℃，60min-90min；四段为144℃，120min-150min；五段为152℃，150min-180min；接着闷罐60min后出罐。即可制成本实例的耐热橡胶包覆层在150℃以上能长期使用的托辊。

实验例2：

本实施例中的耐热橡胶包覆层材料为以氯丁胶与天然胶并用为主体的耐热胶料，其组成及质量分数为：氯丁胶80、天然胶20，硫化剂8-10(氧化镁+氧化锌+硫黄)、促进剂0.3-1(N，N-二邻甲苯基硫脲与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用)、补强剂40-70(混气炭黑，喷雾炭黑，高耐磨炭黑并用或单用)、增塑软化剂10-25(变压器油与芳烃油与古马隆树脂选用或并用)、活性剂7-17(硬脂酸+氧化锌)、防老剂2-5(2，2，4-三甲基-1，2，-二氢化喹啉聚合体与N-苯基-a-萘胺与N-环己基-N′-苯基对苯二胺，三种都用也可任选两种)、填充剂10-50(云母粉，石棉粉，陶土)。

注：各配合剂没有给出单位描述的，均为kg。

如图1所示，采用上述耐热橡胶包覆层材料制备所述托辊耐热橡胶包覆层包括如下步骤：

A、以80kg氯丁胶、20kg天然胶作为主体材料制备托辊耐热橡胶包覆层胶料时，首先将材料进行预处理，再进行氯丁胶、天然胶分别在开炼机上塑炼。氯丁胶塑炼方法：辊温30-35℃，辊距先以5mm左右通过4次，使该胶受热压软，再以3mm辊距通过4次，接着用1mm左右辊距薄通12分钟(以10kg计)，最后以5-6mm辊距下片待用。天然胶塑炼方法：辊距1mm左右，薄通法，辊温控制在45-50℃之间，可塑度0.35，然后放置8小时以上待用。混炼：用密炼机混炼，方法是：将上述已塑炼的氯丁胶+天然胶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→氧化镁→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(最后加入)，混炼均匀(达到给定的混炼时间)后排胶、排胶温度控制在110℃以下。在开炼机上出片，停放冷却待用。

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热橡胶包覆层在130℃以上能长期使用的托辊。

实施例3：

本实施例中的耐热橡胶包覆层材料为以丁苯胶为主体的耐热胶料，其组成及质量分数为：丁苯胶100，硫化剂0.5-4(硫黄)、促进剂0.6-2.5(二硫代二苯并噻唑与二硫化四甲基秋兰姆并用)、补强剂40-70(半补强炭黑，高耐磨炭黑并用或选用)、增塑软化剂10-30(凡士林、沥青，古马隆树脂、变压器油，任选两种以上)、活性剂4-15(硬脂酸加氧化锌)、防老剂2-5(6-乙氧基-2，2与4-三甲基-1，2-二氢化喹啉与N-环己基-N’-苯基对苯二胺与石蜡并用)、填充剂10-50(陶土，硫酸钡，碳酸镁)。

注：各配合剂没有给出单位描述的，均为kg。

如图1所示，采用上述耐热橡胶包覆层材料制备所述托辊耐热橡胶包覆层包括如下步骤：

A、以100kg丁苯胶作为主体材料制备托辊耐热橡胶包覆层胶料时，首先将材料进行预处理，然后将丁苯胶在16寸开炼机上进行塑炼，辊温20-40℃，辊距0.5-1mm，薄通法，时间10分钟(10kg计)，后放厚出片冷却10小时以上待用。用密炼抗混炼，采用高压、高速密炼。混炼加料方法：顺序为生胶→活性剂+防老剂→补强剂+填充剂+增塑软化剂，搅拌分次加入。混炼均匀(达到给定的混炼时间)后排胶，排胶温度不超过125℃。硫黄和促进剂在开炼机上加入并出片，停放冷却待用。

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热橡胶包覆层在100℃以上能长期使用的托辊。

实施例4：

以天然胶为主体的耐热胶料，其质量分数为：天然胶100，硫化剂0.5-5(硫磺)、促进剂2-5(二硫化四甲基秋兰姆与一硫化四甲基秋兰姆与二硫代二苯并噻唑并用)、补强剂20-50(高耐磨，喷雾，半补强三种炭黑任选1-2种加立德粉)，增塑软化剂5-20(凡士林与沥青与古马隆并用)、活性剂7-15(硬脂酸加氧化锌)、防老剂2-5(N-苯基-a-萘胺与N-苯基-β-萘胺与2，2，4-三甲基-1，2-二氧化喹啉聚合体与N-异丙基-N′苯基对苯二胺，任选2-3种，石蜡)、填充剂10-60(陶土，云母粉，碳酸镁)。

注：各配合剂没有给出单位描述的，均为kg。

如图1所示，采用上述耐热橡胶包覆层材料制备所述托辊耐热橡胶包覆层包括如下步骤：

A、以100kg天然胶作为主体材料制备托辊耐热橡胶包覆层胶料时，首先将材料进行预处理，生胶在16时并炼机上进行分段薄通塑炼，辊筒温度控制在45-50℃之间，每段塑炼后停放8小时以上再进行第二段塑炼，使可塑度达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，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(达到给定的混炼时间)后排胶，排胶温度不超过120℃，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热橡胶包覆层在80℃以上能长期使用的托辊。

Claims (1)

1.一种输送机托辊的耐热橡胶包覆层，是在辊芯外包覆耐热橡胶层，其特征在于，所述耐热橡胶材料的组成及质量份数为以下四种中的任一种：

第一种耐热橡胶材料：主体为三元乙丙橡胶：三元乙丙橡胶100，硫化剂0.5-5、促进剂1-5、补强剂50-100、增塑软化剂10-90、活性剂6-20、防老剂2-5、填充剂10-50；

第二种耐热橡胶材料：主体为氯丁胶与天然胶并用：氯丁胶80、天然胶20、硫化剂8-10、促进剂0.3-1、补强剂40-70、增塑软化剂10-25、活性剂7-17、防老剂2-5、填充剂10-50；

第三种耐热橡胶材料：主体为丁苯胶：丁苯胶100，硫化剂0.5-4、促进剂0.6-2.5、补强剂40-70、增塑软化剂10-30、活性剂4-15、防老剂2-5、填充剂10-50；

第四种耐热橡胶材料：主体为天然胶：天然胶100，硫化剂0.5-5、促进剂2-5、补强剂20-50、增塑软化剂5-20、活性剂7-15、防老剂2-5、填充剂10-60；

所述促进剂，具体为：

第一种耐热橡胶材料中：所述促进剂为二硫化四乙基秋兰姆、1，2-亚甲基硫脲、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二丁基二硫代氨基甲酸锌与二硫化四甲基秋兰姆并用；

第二种耐热橡胶材料中：所述促进剂为N，N-二邻甲苯基硫脲与N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺并用；

第三种耐热橡胶材料中：所述促进剂为二硫代二苯并噻唑与二硫化四甲基秋兰姆并用；

第四种耐热橡胶材料中：所述促进剂为二硫代四甲基秋兰姆、一硫化四甲基秋兰姆和二硫代二苯并噻唑并用；

所述补强剂，具体为：

第一种耐热橡胶材料中：所述补强剂为高耐磨炭黑、通用炭黑、快压出炭黑、半补强炭黑中任意选两种；

第二种耐热橡胶材料中：所述补强剂为混气炭黑、喷雾炭黑、高耐磨炭黑中一种或几种；

第三种耐热橡胶材料中：所述补强剂为半补强炭黑、高耐磨炭黑中一种或两种；

第四种耐热橡胶材料中：所述补强剂为高耐磨、喷雾、半补强三种炭黑中任选一种或两种，再与立德粉并用；

所述增塑软化剂，具体为：

第一种耐热橡胶材料中：所述增塑软化剂为石蜡油、磷酸三甲苯酯中的一种或两种；

第二种耐热橡胶材料中：所述增塑软化剂为变压器油、芳烃油和古马隆树脂中一种或几种；

第三种耐热橡胶材料中：所述增塑软化剂为凡士林、沥青、古马隆树脂和变压器油中两种以上；

第四种耐热橡胶材料中：所述增塑软化剂为凡士林、沥青和古马隆并用；

所述填充剂，具体为：

第一种耐热橡胶材料中：所述填充剂为碳酸钙、云母粉中的一种或两种；

第二种耐热橡胶材料中：所述填充剂为云母粉、石棉粉中一种或两种；

第三种耐热橡胶材料中：所述填充剂为硫酸钡、碳酸镁中一种或两种；

第四种耐热橡胶材料中：所述填充剂为云母粉、碳酸镁中一种或两种。

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