橡胶面整芯阻燃输送带覆盖层与芯层间粘合强度的影响因素分析

在阻燃输送带系列产品中，橡胶面整芯阻燃输送带以其性价比高、适应面广、维修更换方便等诸多特点被许多煤矿优先选作井下煤炭运输载体。美中不足的是，部分厂家的产品在使用过程中容易出现覆盖层与带芯分离的现象，俗称“脱层”或“脱皮”。笔者根据多年来的生产实践和售后服务经验，对橡胶面整芯阻燃输送带覆盖层与芯层间粘合强度的影响因素进行了研究。对生产过程中影响粘合强度的因素，诸如塑化温度、带芯浸糊量、塑化速度、带芯含棉量、棉纱质量、覆盖胶中橡塑比、覆盖胶与带芯贴合时的温度场等进行正交试验．找出了影响附着力的主要因素；并对使用过程中出现的一些可能产生覆盖层脱层的原因进行了初步分析。
一、覆盖层与芯层问粘合强度的物理意义
《煤矿用织物整芯阻燃输送带》(MT914—2008)标准给出了粘合强度的定义，即在覆盖胶剥离试验时每毫米宽度的全试样承受的拉力。换言之．覆盖层与芯层间粘合强度主要是通过测试每毫米覆盖层与芯层之间剥离所产生的阻力来计算的。剥离过程强力试验机产生的拉力与剥离过程的阻力是一对平衡力，方向相反，大小相等。
二、生产过程中的影响因素
在检验粘合强度时能够看到，覆盖层与芯层剥离的过程中，既有覆盖层与芯层表面的塑化糊分离，也有芯层表面塑化糊与芯层内部塑化糊的分离，甚至还有芯层表面棉纱的撕裂。通过对橡胶面整芯阻燃输送带生产工艺过程的分析，覆盖层与芯层间粘合强度的大小与生产过程中塑化温度、带芯浸糊量、塑化速度、带芯含棉量、棉纱质量、覆盖层橡塑比、胶片贴合温度场等工艺条件有关。其中，塑化温度、塑化速度决定了“浸糊带芯”的塑化程度，带芯含棉量、棉纱质量、浸糊量以及浸糊时间决定了带芯浸糊的充分程度．覆盖层“橡塑比”及橡胶的种类决定了覆盖层与芯层表面PVC塑化糊的融合程度。
1．浸糊带芯的塑化程度
芯层的塑化程度不仅对橡胶面整芯阻燃输送带的整体使用效果影响很大，对覆盖层与芯层的粘合强度也起着至关重要的作用。只有塑化充分，芯层中的PVC塑化糊才能与骨架(涤纶丝、尼龙丝和棉纱)结合成一个整体，才能赋予覆盖层与芯层之间一定的粘合力。试验证明。在其他影响因素不变的情况下．塑化程度越充分，粘合强度越大。反之，则愈小。需要特别强调的是，在浸糊带芯“过塑化”时，粘合强度会明显降低。
2．带芯浸糊的充分程度
前文已经叙述，带芯浸糊量、含棉量、棉纱质量决定了带芯浸糊的充分程度．其对产品阻燃性能的影响比较大，但对附着力的影响较小．只是芯层表面的浸糊量对粘合强度的高低有较大的影响。当表面糊量较多时，覆盖层只能与PVC塑化糊结合，芯层表面棉纱的粘合作用不能发挥：当表面糊量较少时，覆盖层虽然能与棉纱结合，与塑化糊的结合程度减小。试验表明，芯层表面浸糊量过小或过大，覆盖层与芯层间粘合强度都会降低。
3．覆盖层与芯层PVC塑化糊的融合程度
不论是塑料面整芯阻燃输送带还是橡胶面整芯阻燃输送带，其骨架都是用整体带芯浸渍PVC糊料塑化制成，区别就在于两者的覆盖层材质是塑料胶料与橡塑共混胶料之分。塑料胶料的主要成分是聚氯乙烯粉状树脂，并添加增塑剂、阻燃剂等配合剂，与芯层表面的PVC塑化糊在分子结构上属于同一种物质，粘合效果自然很好。橡塑共混胶料是橡胶在一定工艺条件下与塑料、阻燃剂、增塑剂、硫化剂等配合剂共混而成，其溶解度参数与聚氯乙烯的相近程度直接决定了覆盖层与芯层PVC塑化糊的融合程度。若选用与聚氯乙烯溶解度参数相近的(即相容性较好)橡胶(如丁腈橡胶)，再加上良好的共混效果，制成的橡塑共混胶料与芯层的融合程度接近于塑料胶料。生产实践与试验结果证明，采用相容性较好的橡胶时，覆盖层与芯层间粘合强度基本达到塑料面整芯阻燃输送带的水平；采用相容性较差的橡胶，其粘合强度明显降低。热塑性弹性体是介于塑料与橡胶之间的复合材料，与橡胶及塑料均有较好的粘合性能，如橡胶面整芯阻燃输送带的覆盖层材质选用橡塑共混热塑性弹性体，其与芯层间的粘合强度会更高。国内某企业率先采用此技术生产的产品。覆盖层与芯层间的粘合强度超过10N／ram，达到世界先进水平。该项新技术值得在国内同行业推广。
4．覆盖层与芯层粘合时的温度场
覆盖层与塑化带芯粘合时的温度场，就是指在覆盖层与塑化带芯挤压贴合时所处的环境温度。因为塑化带芯表面处于熔融状态的聚氯乙烯与覆盖层挤压贴合，冷却后的粘合效果最好．所以有必要提供与此相接近的温度场。国内目前采用的橡胶面整芯阻燃输送带生产工艺中，挤出贴胶工艺与传统的硫化贴胶工艺相比有其明显优势。其主要原因就是硫化贴胶工艺提供的温度场达不到使塑化带芯表面的聚氯乙烯熔融的状态。若强行提高硫化机平板温度．与平板直接接触的橡塑共混胶料覆盖层极容易发生老化、降解现象。严重时还可能导致提前焦烧，这样反而降低了覆盖层与芯层间的粘合性能。
三、使用过程中的影响因素
在输送带使用过程中，运输距离过短、清扫器选配调节不当、硬物撞击、滚筒直径过小等情况对输送带覆盖层与芯层间动态粘合强度将产生不利的影响。运输距离过短：单位时间内输送带经过滚筒的次数增加，带体发生曲挠频次随之增多，使得输送带覆盖层与芯层的粘合性能逐渐降低。清扫器选配调节不当：输送带与清扫器之间容易嵌入矸石等锐物，矸石与运动中的输送带发生摩擦，易产生输送带覆盖层局部破损、脱层现象。硬物撞击：若装载点落差过大，矸石、钢钎等硬物从高处砸在输送带带面上，会严重降低覆盖层与芯层间的粘合强度，使得撞击处出现脱层。有时候从表面很难观察到，经过一定时间运行和曲挠作用后就会显现出脱层现象。滚筒直径过小：若输送机滚筒直径过小，在输送带使用过程中将加剧带体的曲挠作用，破坏输送带覆盖层与芯层之间的粘合分子结构，使之加速剥离，从而提前产生输送带覆盖层脱层现象，减少输送带使用寿命