CN102303770B - 阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带及其制造方法，以阻燃涤纶织物为骨架材料，阻燃TPU材料为表面层，阻燃TPU按重量份计包括：TPU材料100重量份；聚磷酸铵10-20重量份；三聚氰胺3-10重量份；三氧化二钼1-5重量份。制造方法依序为：制备阻燃TPU颗粒；对阻燃涤纶织物热定型；在阻燃涤纶织物上涂PU胶水；采用挤出压延工艺将阻燃TPU颗粒与阻燃涤纶织物复合，压延温度180-200℃，织物表面温度140-150℃；冷却至室温得阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带。其满足ISO340阻燃标准；不添加任何小分子材料；燃烧过程不会释放出腐蚀性气体；燃烧时产生的烟雾密度远小于阻燃PVC轻型输送带；遇到明火后需较长的时间才能被点燃。

Description

阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带
技术领域
本发明属于轻型输送带以及制造方法领域，尤其是一种阻燃热塑性聚氨酯弹性体（TPU，Thermoplastic polyurethanes）轻型输送带及其制造方法。
背景技术
二十世纪第二次工业大革命后，各行各业机械化、自动化程度迅速提高，对输送带的需求也越来越多，很久以来生产输送带是化工行业传统的制造业，使用的材料是橡胶加普通的棉纤维织物芯。但随着科技的高速发展，世界发达国家因环保原因已逐步淘汰普通橡胶材料加棉纤维材料生产的输送带，用性能优越的高分子材料和高强度、低收缩的化学纤维材料生产的轻型输送带取而代之。
阻燃性能是轻型输送带在机场，物流，化工等使用领域必须的基本要求之一，目前欧美等发达国家采用的标准是ISO340《输送带－阻燃－具体要求和测试方法》。
目前的阻燃轻型输送带，主要是以PVC材料为主，由于PVC含有氯原子，在燃烧过程中会与空气中的水蒸气反应，释放出有毒的氯化氢气体，对环境造成危害，限制了轻型输送带使用范围的进一步扩大。同时轻型输送带中所采用的，作为骨架的化纤织物一般都没有进行过阻燃的处理，这也对轻型输送带的整体阻燃性能造成了影响。因此必须寻找新型的材料如TPU等，代替传统的PVC，同时提高织物的阻燃性能，以进一步扩大轻型输送带的使用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带，该轻型输送带具有阻燃性能。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供上述阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带的制造方法。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带，所述的输送带以阻燃涤纶织物为骨架材料（涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）经纺丝和后处理制成的纤维），在其上表面以阻燃热塑性聚氨酯弹性体（TPU）材料作为表面层，其中，所述的阻燃热塑性聚氨酯弹性体材料按重量份计包括下述组分：
TPU          100重量份
聚磷酸铵       10～20重量份
三聚氰胺　　　 3～10重量份
三氧化二钼     1～5重量份。
具体的，以TPU为100重量份计，
聚磷酸铵的用量可以为10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20重量份；
三聚氰胺的用量可以为3、4、5、6、7、8、9或10重量份；
三氧化二钼的用量可以为1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5重量份。
针对上述阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带制造方法，包括下述步骤：
第一步：对TPU材料进行阻燃改性，将100重量份TPU、10～20重量份聚磷酸铵、3～10重量份三聚氰胺和1～5重量份三氧化二钼通过挤出机进行混合造粒，挤出温度160～170℃，制成阻燃TPU材料颗粒；
第二步：采用远红外对阻燃PET织物进行定型热处理，温度180～190℃；
第三步：采用远红外涂覆工艺在阻燃PET织物上涂聚氨酯胶水，干燥温度为140～150℃；
第四步：用挤出压延工艺将阻燃TPU材料与阻燃PET织物复合，温度180～200℃，复合压力为10～15Pa，在过程中，阻燃PET织物的布面温度保持在140～150℃；
第五步：冷却至室温，得到阻燃TPU轻型输送带。
用上述第一步中的阻燃改性方法制得的阻燃TPU颗粒在燃烧时，其中的聚磷酸铵在三聚氰胺的配合下，分解产生二氧化碳，在TPU的表面形成泡沫层，隔绝空气并阻止燃烧向TPU内部蔓延，达到阻燃的效果，而三氧化二钼的存在可以显著降低燃烧过程中烟雾的产生。
本发明采用工业用阻燃聚酯（PET）长丝代替普通的聚酯长丝并织布，获得阻燃PET织物，作为输送带的骨架材料。
在上述方案的基础上，第一步中，阻燃PET织物的制备包括下述步骤：
先采用共聚法，以等质量的对苯二甲酸和乙二醇（一般为对苯二甲酸50%，乙二醇50%），以及聚磷酸铵为第三单体，该聚磷酸铵的用量为醇酸体系总质量的0.5～1%，在温度260～280℃，压力100～300 Kpa的条件下共缩聚后，制得共聚阻燃PET切片；
然后在温度260～280℃，压力1.0～2.0 KPa的条件下进行固相缩聚，以提高阻燃PET切片的分子量，制得缩聚阻燃PET切片，其磷的有效含量为10000ppm；获得的缩聚阻燃PET切片在苯酚/四氯乙烷混合溶液中测得的特性粘度提高到1.0～1.08 dl/g（未固相缩聚前的特性粘度为0.6～0.75 dl/g）；
最后，对缩聚阻燃PET切片进行纺丝，然后织成阻燃PET织物。
本发明的有益效果：
1、阻燃TPU轻型输送带燃烧性能满足ISO340阻燃标准；
2、阻燃TPU轻型输送带在生产过程中由于不用添加任何小分子材料，所以在生产过程中不会释放出类似在PVC输送带加工过程中通常会释放出的小分子，因而不会对环境造成影响；
3、阻燃TPU轻型输送带在燃烧过程中不会释放出任何腐蚀性的气体，因此不会对周围设备造成损害；
4、阻燃TPU轻型输送带燃烧时产生的烟雾密度远小于阻燃PVC轻型输送带，减少了因燃烧而对人体及环境造成的危害；
5、阻燃TPU轻型输送带在遇到明火后需较长的时间才能被点燃，为灭火工作提供了足够的时间，可以将火灾的损失降到最低程度。
附图说明
图1为本发明阻燃TPU轻型输送带剖面结构示意图。
图2为本发明阻燃TPU轻型输送带的工艺流程图。
附图中标号说明：
1－阻燃TPU材料；　　　　　　2－阻燃PET织物。
具体实施方法
请参阅图1为本发明阻燃TPU轻型输送带剖面结构示意图所示，一种阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带，以阻燃PET织物2作为骨架材料，在其上表面以阻燃TPU材料1作为表面层，使该轻型输送带具有阻燃性能。
请参阅图2为本发明阻燃TPU轻型输送带的工艺流程图所示，阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带的制造方法包括下述步骤：
第一步：对TPU材料进行阻燃改性，将100重量份TPU、10～20重量份聚磷酸铵、3～10重量份三聚氰胺和1～5重量份三氧化二钼通过挤出机进行混合造粒，挤出温度160～170℃，制成阻燃TPU材料颗粒；
制备阻燃PET织物：先采用共聚法，先采用共聚法，以等质量的对苯二甲酸（50%）和乙二醇（50%），以及聚磷酸铵为第三单体，该聚磷酸铵的用量为醇酸体系总质量的0.5～1%，在温度260～280℃，压力100～300 Kpa的条件下共缩聚后，制得共聚阻燃PET切片；
然后在温度260～280℃，压力1.0～2.0 KPa的条件下进行固相缩聚，提高阻燃PET切片的分子量，制得缩聚阻燃PET切片，其在苯酚/四氯乙烷混合溶液中测得特性粘度提高到1.0～1.08 dl/g，且阻燃剂磷的有效含量为10000ppm；
最后，对缩聚阻燃PET切片进行纺丝，然后织成阻燃PET织物。
第二步：采用远红外对阻燃PET织物进行定型热处理，温度180～190℃；
第三步：采用远红外涂覆工艺在阻燃PET织物上涂聚氨酯胶水，干燥温度为140～150℃；
第四步：用挤出压延工艺将阻燃TPU材料1与阻燃PET织物2复合，温度180～200℃，复合压力为10～15Pa，在过程中，阻燃PET织物的布面温度保持在140～150℃；
第五步：冷却至室温，得到阻燃TPU轻型输送带。
本发明实施例阻燃轻型输送带的配方及比较例普通轻型输送带的配方如表1所示。
上述2种实施例中主要区别在于面层所使用的材料以及织物的不同，测试两种输送带产品的燃烧性能，结果见下表2。
注：以上检验依据及方法为：《ISO340-2004燃烧性能－要求和测试方法》；《GB/T8627-2007 建筑材料燃烧或分解的烟密度测试方法》。通过上述实验数据验证本发明产品具有优异的阻燃效果。
从表2可知，实施例由于同时采用了阻燃的TPU面层，及阻燃PET织物，其燃烧性能及烟雾浓度均好与比较例。

Claims (2)

1.一种阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带，包括骨架和表面层，其特征在于：所述的输送带以阻燃涤纶织物为骨架材料，以阻燃热塑性聚氨酯弹性体材料作为表面层，其中，所述的阻燃热塑性聚氨酯弹性体材料按重量份计包括下述组分：
TPU          100重量份
聚磷酸铵       10～20重量份
三聚氰胺      3～10重量份
三氧化二钼     1～5重量份，
其制造方法包括下述步骤：
第一步：对TPU材料进行阻燃改性，将100重量份TPU、10～20重量份聚磷酸铵、3～10重量份三聚氰胺和1～5重量份三氧化二钼通过挤出机进行混合造粒，挤出温度160～170℃，制成阻燃TPU材料颗粒；
第二步：采用远红外对阻燃涤纶织物进行定型热处理，温度180～190℃；
第三步：采用远红外涂覆工艺在阻燃涤纶织物上涂聚氨酯胶水，干燥温度为140～150℃；
第四步：用挤出压延工艺将阻燃热塑性聚氨酯弹性体材料与阻燃PET织物复合，压延温度180～200℃，复合压力为10～15Pa，在压延过程中，阻燃涤纶织物的布面温度保持在140～150℃；
第五步：冷却至室温，得到阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带。
2.根据权利要求1所述的阻燃热塑性聚氨酯弹性体轻型输送带，其特征在于：所述的阻燃涤纶织物的制备包括下述步骤：
先采用共聚法，以等质量的对苯二甲酸和乙二醇，以及聚磷酸铵为第三单体，该聚磷酸铵的用量为醇酸体系总质量的0.5～1%，在温度260～280℃，压力100～300 Kpa的条件下共缩聚后，制得共聚阻燃涤纶切片；
然后在温度为260～280℃，压力为1.0～2.0 KPa的条件下进行固相缩聚，制得缩聚阻燃涤纶切片，其磷的有效含量为10000ppm，获得的缩聚阻燃涤纶切片在苯酚/四氯乙烷混合溶液中测得的特性粘度为1.0～1.08 dl/g；
最后，对缩聚阻燃涤纶切片进行纺丝，然后织成阻燃涤纶织物。
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