CN1094065A - 轻重负荷型冷料用超耐磨橡胶衬板及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轻重负荷型冷料用超耐磨橡胶 衬板及其制造方法。

其特点是以天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶为胶 料，并选用适宜的活化剂、促进剂、软化剂、老化剂、硫 化剂、增塑剂、补强剂和补强填充剂为配合剂；按合理 的配方和加料顺序、工艺过程制造出物性高的橡胶衬 板，用来代替传统的金属衬板，其耐磨性高，寿命长， 成本低，减少了粉尘和噪音对环境的污染，劳动强度 低，维护方便，并减轻设备安装体自身的负荷，与金属 衬板相比效益明显。

Description

本发明涉及一种化工橡胶制品及其制造方法，广泛用作工矿企业中散状物料的贮存输送设备的衬板，尤其是用于轻重负荷型冷料用各种类型的贮仓、漏斗、滑槽等装置的超耐磨衬板。

我国工矿企业中散状物料转送系统设施的安装体内部均衬以金属板（钢板或铸铁板），磨损严重，金属消耗大，成本高;噪音和粉尘大，污染操作环境;寿命低，维护不方便，劳动强度大。

国外已有利用橡胶作安装体内的衬板，如美国专利US2326504介绍了一种溜槽用橡胶海棉衬板，是以发泡剂作为辅助剂使橡胶化合物膨化，衬于溜槽表面以缓冲物料的流动速度，减少磨擦以提高衬板的物性，但其生产工艺较为复杂。

化学工业部出版社于1979年出版的《橡胶工业手册》第三分册，基本工艺和第五分册，工业、生活及乳胶制品，第十四章“胶板”中介绍了橡胶板的配方和生产工艺。配方中是以天然橡胶和丁苯橡胶为胶料，天然橡胶的混炼时间很敏感，时间过短，使混炼胶的表面易呈现颗粒状，造成压延、压出困难，操作时不易控制。其配合剂有：促进剂M、DM、D，活性剂氧化锌，硫化剂硫黄，补强剂炭黑，增塑剂硬脂酸、石腊，补强填充剂沥青、重钙和硫酸钡，防老剂A，软化剂操作油和重油等。生产工艺是将天然胶和丁苯胶两种胶料经烘胶、切胶、破胶后分别进行塑炼，然后送入混炼机，再按促进剂、防老剂、活化剂、软化剂和补强填充剂交叉加入，硫化剂的顺序分别加入各种配合剂（预先经加工成细粉状），最后经压延机辊筒或平板硫化后，送入卷曲机卷成橡胶板卷，包装后即为成品。此工艺中配合剂的添加顺序有的不太合理，比如，活化剂添加的太晚，未充分发挥其的活化作用，而防老剂又添加的太早，应在生胶达到适宜温度时再加入，这样更能使其充分地溶入到生胶中去。另外，仅一次混炼，不充分，不易使配合剂与生胶混合均匀，这样会影响胶板的物性。混炼后还要进行压延、压出、硫化和卷曲，使工艺和设备都很复杂。

鉴于上述情况，本发明的目的是研制一种以合理的配方和加料顺序、简化的工艺和设备生产轻重负荷型冷料用超耐磨橡胶衬板的方法，用此橡胶衬板取代我国散状物料贮存输送设备里传统使用的金属衬板，以提高其耐磨性，降低成本，延长使用寿命，改善工人的操作环境，减轻其劳动强度。

为实现上述目的，本发明采取的技术措施和产生的积极效果是（1）配方中的胶料除了天然胶和丁苯胶之外，还采用顺丁胶。顺丁胶的弹性复原性小，冷硫较大，故混炼加工性差，与混炼时间短的天然胶和分散效果好的丁苯胶并用，可互相取长补短，改善加工性能，增强配合剂对生胶的亲合力，使橡胶衬板物性提高，耐磨损，寿命高，成本低，无污染，维护方便。（2）配方中的补强剂采用中超炭黑、槽黑和白炭黑三者并用可提高制品的强度，大大改善其耐冲击、耐拉伸、耐磨性。为进一步提高制品的强度，达到超耐磨的程度，还采用氧化铁红和陶土与沥青三者并用作为补强填充剂。（3）三种胶料塑炼之后于混炼机中混炼之前，按下列合理的顺序添加配合粉剂：活化剂氧化锌→促进剂CZ→增塑剂硬脂酸和石腊→防老剂4010和丁→补强剂中超炭黑、槽黑和白炭黑→一半重量软化剂机油→补强填充剂氧化铁红、陶土和沥青→另一半重量软化剂机油→硫化剂硫黄。（4）简化工艺和设备，去掉压延机和卷曲机，仅在混炼机中混炼后再增加返炼和热炼工艺，以使生胶和配合剂之间混合更加充分，提高产品物性，从混炼机出来的胶片用人工根据用途裁剪成一定规格送入相同规格的模具中进行硫化即可，工艺简单，设备少，成本低，产品物性好，产品的应用范围广。

下面结合实施例详细介绍本发明内容。

本发明涉及的轻重负荷型冷料用超耐磨橡胶衬板的配方组份为：

胶料采用天然橡胶，丁苯橡胶和顺丁橡胶三者并用。因为天然橡胶混炼时间敏感，时间过短，混炼胶表面易呈现颗粒状，造成压延、压出困难，操作时不易控制。丁苯橡胶在机械加工时，可塑度变化不大，但对添加剂的分散效果较好，而且无过炼危险。而顺丁橡胶因弹性复原性小，冷硫较大，故混炼加工性差，所以这三种橡胶并用可互相取长补短，这样不仅改善了工艺加工性，又增加了生胶与添加各种配合剂的亲合力，分散效果好，提高了产品的物性。

采用促进剂CZ为后效性促进剂，具有良好的抗焦烧性能。

以硫黄为硫化剂，可缩短硫化时间，提高硫化程度和硫化速度。

采用防老剂4010和丁并用，不仅提高产品自身的老化性，而且促使硫化胶具有耐老化性，延长了产品的使用寿命。

以氧化锌为活性剂，对各种配合剂均起活化作用，充分发挥各种配合剂的作用，尤其能加快生胶的硫化速度和提高生胶的硫化度。

以硬酯酸、石腊为增塑剂，能提高产品的塑性，同时可改善成品的外观质量和加工工艺性。

采用中超炭黑、槽黑和白炭黑三者并用为补强剂，可提高制品的撕裂强度和耐冲击性、耐拉伸和耐磨性。

为了更进一步补强，使产品达到超耐磨的程度，故再采用氧化铁红和陶土与沥青三者并用作为补强填充剂，使制品具有更为理想的耐磨性，提高其强度，并以采用10^＃沥青为佳。

采用机油为软化剂，可使产品达到理想的硬度，以提高其缓冲性，并以采用40^＃机油为佳。

各组份的配比（重量份数）为：

胶料：

天然橡胶  45～55，丁苯橡胶  15～25，

顺丁橡胶  25～35。

硫化剂：

磺黄  1.5～3.0。

促进剂：

CZ  0.5～1.0。

增塑剂：

硬脂酸  2～3.5，石腊  1～3

软化剂：

机油  5～10。

防老剂：

4010  1～2，丁1～2。

补强剂：

中超炭黑  45～60，槽黑  20～30，

白炭黑  5～10。

补强填充剂：

氧化铁红  5～10，陶土  8～20，

沥青  5～10。

活化剂：

氧化锌  4～6。

生产工艺过程（各组份按上述配比量称重）：

首先将三种胶料分别进行切胶、烘胶、破胶，然后将天然胶进行一段薄通塑炼，停放8小时，再将丁苯胶和顺丁胶分别进行二段薄通塑炼后都送入混炼机进行三胶混合。塑炼时的辊温为50～60℃，塑炼的时间为15～35分钟。混合后停放8小时，进行可塑度检验，必在0.25～0.35（威）范围内才可进行下道工序，否则会影响橡胶板产品的物理性能。

可塑度检验合格后开始按下列顺序。向塑炼胶中添加各种配合剂（预先加工成细粉状）：氧化锌（活化剂）→促进剂CZ→硬脂酸、石腊（增塑剂）→防老剂4010和丁→中超炭黑、槽黑和白炭黑（补强剂）→一半重量40^＃机油（软化剂）→氧化铁红、陶土和10^＃沥青（补强填充剂）→另一半重量40^＃机油（软化剂）→硫黄（硫化剂），然后进行混炼。混炼时的辊温为55～60℃，温炼时间为35～45分钟，停放24小时。再进行10～25分钟的返炼，以使混合的更加均匀，然后对胶料半成品作物性检验，按表1中所列的成品物性标准进行。

日本橡胶衬板的物性标准  表1

指标  数值

扯断强度,Mpa  11.0

扯断伸长率,%  500

300%定伸强度,Mpa  7.0±2.2

硬度(邵尔A型)  60±5

撕裂,KN/m  ≥85

磨耗,cm³/1.61Km ≤0.6

待检验的物性合格后，再进行两次热炼，每次10分钟，此时辊温为50～55℃，其目的是巩固物性的稳定性。两次热炼之间停放4小时。

热炼后方可对胶板按规格进行裁剪，然后放入同规格的模具中进行硫化，硫化时加热至143～150℃，加压为50～100kg/cm²，硫化时间为30～40分钟。硫化后的胶板经修边、检查合格后即为成品。

实施例

鞍钢综合利用公司于1992年试制了一批轻重负荷型冷料用超耐磨橡胶衬板。

（1）配方（kg）：

天然橡胶（国产1^＃烟片胶） 50

丁苯橡胶1500  20

顺丁橡胶  30

氧化锌  5

促进剂CZ  0.65

硬酯酸  3

石腊  1

防老剂4010  1.5

丁  1

中超炭黑  55

槽黑  25

白炭黑  10

氧化铁红  5

10^＃沥青 5

陶土  10

40^＃机油 8

磺黄  2.5

（2）工艺步骤（按上述配比称重各组份）：

首先将天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶进行切胶、烘胶和破胶，然后对天然橡胶进行一段薄通塑炼，停放8小时后，再对丁苯橡胶和顺丁橡胶分别进行二段薄通塑炼，之后将三种胶料送入混炼机混合。塑炼时的辊温为45～55℃，塑炼时间为35分钟，停放8小时。

此时对塑炼后的混合料进行可塑度检验，可塑度为0.35（威）符合标准要求。

可塑度检验合格后，向塑炼胶中添加各种配合剂（预先加工成细粉），顺序为：氧化锌→促进剂CZ→硬脂酸和石腊→防老剂4010和丁→中超炭黑、槽黑和白炭黑→一半重40^＃机油→氧化铁红、陶土和10^＃沥青→另一半重40^＃机油→硫黄。添加完各种配合剂之后进行混炼，辊温为55℃，混炼时间为40分钟，停放24小时。再进行20分钟的返炼。

返炼后再对混炼胶半成品进行物性检验，检验结果如表2所示，已符合表1所示的成品物性标准值。

混炼胶半成品的物性检测值  表2

指标  数值

扯断强度,Mpa  11.02

扯断伸长率,%  476

300%定伸强度,Mpa  6.3

硬度(邵尔A型)  60

撕裂,KN/m  90

磨耗,cm³/1.61Km 0.38

物性检验合格后，再于辊温为50℃下进行两次热炼，每次10分钟，两次热炼之间停放4小时。

热炼后对胶板按规格进行裁剪，然后放入同规格的模具中进行硫化，硫化的加热温度为150℃，硫化时间为40分钟，加压的压力为100kg/cm²，硫化后经修边、检查合格后即为成品入库。

（3）使用效果

将此批试制品在鞍钢烧结厂焙烧车间三个转动系统中的滑槽上试用，选5个点：17^＃滑槽1个点，8^＃滑槽2个点，27^＃滑槽2个点。

17^＃滑槽：

物料流量平均值  300t/小时，

落差  0.33m，

粒度  ＜12mm者占90%以上，

金属衬板和橡胶衬板使用量之比：2∶1。

8^＃、27^＃滑槽：

物料流量平均值  85t/小时，

落差  25m，

粒度  20～75mm者占80%以上，

100mm者占10%，

150mm者占10%，

金属衬板和橡胶衬板使用量之比：4∶1。

从金属衬板和橡胶衬板的单位成本看，橡胶衬板要比金属衬板高出几倍，但从材料的消耗看橡胶衬板要比金属衬板少得多。再从社会效益看，如更换时间短，减轻设备的负荷，减小了粉尘、噪音对环境的污染，减轻了工人的劳动强度等因素，橡胶衬板每年要比金属衬板多创效益129.18万元。

Claims (4)

1、一种轻重负荷型冷料用超耐磨橡胶衬板，是以天然橡胶和丁苯橡胶为胶料，以活化剂、促进剂、软化剂、防老剂、硫化剂，增塑剂、补强剂和补强填充剂为配合剂，其中活化剂采用氧化锌，软化剂采用机油，硫化剂采用硫黄，增塑剂采用硬脂酸、石腊，补强剂采用炭黑，补强填充剂采用沥青，其特征在于：

(1)胶料坯采用顺丁橡胶，与天然橡胶和丁苯橡胶三者并用；

(2)补强剂采用中超炭黑、槽黑和白炭黑三者并用；

(3)采用氧化铁红和陶土与沥青三者并用作为补强填充剂；

(4)采用促进剂CZ和防老剂4010和丁；

(5)各组份的配比(重量份数)为：

胶料：

天然橡胶  45～55，  丁苯橡胶  15～25，

顺丁橡胶  25～35。

硫化剂：

磺黄      1.5～3.0。

促进剂：

CZ        0.5～1.0。

增塑剂：

硬脂酸     2～3.5，  石腊    1～3。

软化剂：

机油       5～10。

防老剂：

4010      1～2，    丁      1～2。

补强剂：

中超炭黑  45～60，  槽黑    20～30，

白炭黑    5～10。

补强填充剂：

氧化铁红  5～10，  陶土     8～20

沥青      5～10。

活化剂：

氧化锌    4～6。

2、根据权利要求1所述的橡胶衬板，其特征在于软化剂以采用40^＃机油为佳。

3、根据权利要求1所述的橡胶衬板，其特征在于增塑剂中的沥青以采用10^＃沥青为佳。

4、一种权利要求1或2或3或4中所述的橡胶衬板的制造方法，按权利要求1中所述的配比称量各组份，先将三种胶料分别进行切胶、烘胶和破胶，然后对天然橡胶进行一段薄通塑炼后停放8小时，再对丁苯橡胶和顺丁橡胶分别进行二段薄通塑炼，之后将三种胶料都送入混炼机中混合并进行可塑度抽样检验，塑炼的辊温为50～60℃，塑炼的时间为15～35分钟;可塑度检验合格后，添加配合剂进行混炼，硫化后即为成品，其特征在于：

（1）预先加工成细粉状的配合剂是按下列顺序添加到塑炼胶中的：

氧化锌→促进剂CZ→硬脂酸、石腊→防老剂4010和丁→中超炭黑、槽黑、白炭黑→一半重量的40^＃机油→10^＃沥青、氧化铁红和陶土→另一半重量的40^＃机油→硫黄，然后在辊温为55～60℃温度下混炼35～45分钟，停放24小时;

（2）再进行10～25分钟的返炼后，对混炼的胶料半成品进行物检;

（3）物检合格后，对胶料再进行两次热炼，每次10分钟，辊温为50～55℃，两次热炼之间停放4小时;

（4）热炼后对胶板按规格裁剪，然后放入同规格的模具中进行硫化，硫化时加热到143～150℃，加压为50～100kg/cm²，硫化时间为30～40分钟，硫化后的胶板经修边、检查合格后即为成品入库。