輸送帶的研發(fā)與進展
發(fā)布日期：2022/1/17 10:45:32 文章來源：科威機械
導讀： 隨著煤炭、電力、冶金、建材、港運等行業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，對輸送帶特別是高強力輸送帶的需求越來越大，質量要求越來越高。輸送帶的強度是輸送帶賴以傳遞動力，承載物料重要的特性。什么樣的輸送帶稱為高強力輸送帶，目前沒有個統(tǒng)的劃分，概念比較模
隨著煤炭、電力、冶金、建材、港運等行業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，對輸送帶特別是高強力輸送帶的需求越來越大，質量要求越來越高。輸送帶的強度是輸送帶賴以傳遞動力，承載物料重要的特性。什么樣的輸送帶稱為高強力輸送帶，目前沒有個統(tǒng)的劃分，概念比較模糊。但般認為高強力輸送帶是指縱向全厚度拉伸強度為1250N／mm以上的輸送帶。輸送帶強力的高低主要決取于骨架材料，同時覆蓋層以及骨架材料與橡膠或塑料的粘合也起著相應的作用。因此，高強力的概念應該有兩層含義，是輸送帶的強度要高，二是輸送帶的使用壽命要長。就骨架材料區(qū)分而言，高強力輸送帶主要有鋼絲繩芯輸送帶、高級別帆布疊層芯輸送帶、高級別整體織物芯輸送帶，以及鋼絲繩牽引輸送帶等。
、基本情況“七五”期間，我國就把高強力輸送帶列為橡膠工業(yè)發(fā)展的個重點。經(jīng)過二十余年的努力，我國高強力輸送帶已有了長足的發(fā)展。目前我國高強力輸送帶無論是產品標準、生產技術、工藝裝備，還是產品的主要品種和質量都基本與發(fā)達同類產品接近。些主要企業(yè)與發(fā)達基本上保持著同步發(fā)展的態(tài)勢。據(jù)報導，2006年我國輸送帶產量已達15357萬平方米，繼續(xù)居第位，估計高強力輸送帶已占輸送帶產量的1／2左右。在強度級別上，標準或行業(yè)標準規(guī)定，鋼絲繩芯輸送帶高可達5400N／mm，帆布疊層芯輸送帶高可達3150N／mm，整體織物芯輸送帶高可達3400N／mm；輸送帶的寬度可達3000mm，帆布疊層芯超寬輸送帶可達4200mm；國產輸送機的帶速可達5.8m／s，輸送量可達8400t／h。在品種上，高強力輸送帶不僅有普通用途輸送帶，還有阻燃輸送帶，耐熱、耐寒、耐酸堿等特殊用途輸送帶，以及管狀輸送帶和各種大傾角特種結構輸送帶。國產高強力輸送帶不僅基本上能適應我國國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，每年還有部分產品出口到美國、德國、英國、意大利、羅馬尼亞、澳大利亞、巴西、南非、日本、韓國、朝鮮、伊拉克、東南亞等幾十個和地區(qū)。
總之，目前我國高強力輸送帶的生產能力及產量位居前列，產品結構與國際基本接軌，主要企業(yè)的工藝技術裝備和產品質量接近先進水平，原材料基本實現(xiàn)國產化，具有較強的發(fā)展后勁。
1.鋼絲繩芯輸送帶鋼絲繩芯輸送帶是具代表性的高強力輸送帶。由于鋼絲繩強度范圍廣、強力高、伸長小，其膠帶的承載能力大、成槽性好、接頭強度高、使用壽命長，適用于長距離、大運量、高速度的現(xiàn)代化輸送的需要。青島橡六集團有限公司是我國早研發(fā)鋼絲繩芯輸送帶的企業(yè)。
1966年開始研發(fā)，1977年投產。繼后近三十年，我國鋼絲繩芯輸送帶有了巨大的發(fā)展。
目前我國約有25家企業(yè)，40余條生產線可以生產鋼絲繩芯輸送帶。據(jù)了解還有數(shù)家企業(yè)計劃投資上鋼絲繩芯輸送帶。目前鋼絲繩芯輸送帶的年產量已約達3000萬平方米，約占輸送帶總量的20％。
在生產工藝裝備上，青島橡六集團有限公司在上世紀80年代引進了德國辛拜爾坎普公司生產的鋼絲繩芯輸送帶生產線；阜新橡膠集團有限公司在上世紀90年代引進了加拿大帕特斯公司生產的多功能網(wǎng)絡結構的鋼絲繩芯輸送帶生產線。這兩條生產線在定程度上可以代表近年鋼絲繩芯輸送帶工藝裝備的國際水平。國內益陽橡膠塑料機械集團有限公司和青島北海機械設備有限責任公司在消化吸收國外先進技術裝備的基礎上，先后開發(fā)了功能達到或接近國外先進技術水平且適應國內發(fā)展的鋼絲繩芯輸送帶生產線或系列設備，已用于國內多家鋼絲繩芯輸送帶生產企業(yè)。
在生產工藝技術上，鋼絲繩芯輸送帶的鋼絲排列結構已從初的GX結構系列，發(fā)展為現(xiàn)在與國際先進水平接軌的ST結構系列。鋼絲繩芯的結構也由普通型發(fā)展為開放型，進而提高了橡膠與芯繩之間的粘合性能和膠帶的動態(tài)疲勞和使用壽命，在工藝技術上達到了國際水平。
在產品品種和性能上，除普通用途鋼絲繩芯輸送帶外，還有各種防撕裂、抗沖擊的鋼絲繩芯輸送帶，阻燃抗靜電等特殊用途鋼絲繩芯輸送帶以及特殊結構的管狀鋼絲繩芯輸送帶等。近年我國自主研制開發(fā)的符合MT668－1997《煤礦用阻燃鋼絲繩芯輸送帶技術條件》煤炭行業(yè)標準的鋼絲繩芯阻燃輸送帶，其安全性能已達到英國標準，超過了美國、德國、日本等國標準。管狀鋼絲繩芯輸送帶已成功取代了日本普利司通公司的產品。
2.高級別帆布疊層芯輸送帶帆布疊層芯輸送帶是開發(fā)早、使用普遍的輸送帶，與鋼絲繩芯輸送帶相比，具有規(guī)格型號多、重量輕、不受電磁干擾、輸送設備較簡單，帶的安裝、接頭、維修、更換較容易，成本較低等特點。帆布疊層芯輸送帶的強度可以近似地按帆布的強度來測算。
但是般說來，膠帶的布層越多，帶體就越厚、越硬，帶的屈撓性能就越差，帶的強度利用率也越低，帶的壽命就越短。帆布疊層芯輸送帶的發(fā)展特點是少層化、帆布高強化、輕量化。但是鑒于帆布疊層芯輸送帶的抗沖擊性能和接頭強度損失與帆布層數(shù)有關，強力設計中往往還要考慮這因素。因此高強力輸送帶的強度應選擇高級別的帆布來調節(jié)。近二十年來，我國合成纖維帆布發(fā)展很快，給高強力帆布疊層芯輸送帶的發(fā)展奠定了良好的基礎。目前，我國已有40余家生產輸送帶用帆布的企業(yè)，已能生產錦綸（NN）、聚酯（EP）等高強力浸膠帆布系列產品。
NN浸膠帆布大強度規(guī)格可達630N／mm，EP浸膠帆布大強度規(guī)格可達600N／mm�？椢锝Y構除平紋帆布外，還開發(fā)了直經(jīng)直緯等結構。在帆布疊層芯輸送帶中，合成纖維帆布芯已約占80％。
帆布疊層芯輸送帶生產工藝技術，近二十年有了較大的改進和提高。過去國產帆布疊層芯輸送帶在帶坯成型方面基本上屬于自由貼合的無張力成型。由于在成型中帶的各層帆布張力不均，同層拼幅的帆布張力不，甚至同幅布都會出現(xiàn)邊松邊緊的情況，致使成品膠帶在使用過程中，會因各層帆布不能均勻地受拉力而降低負載能力。這樣用戶在選擇輸送帶時，就不得不加大安全系數(shù)，造成設備、能源的浪費。另外由于帶芯各層帆布受力不均，硫化出來的膠帶容易出現(xiàn)“海帶邊”等外觀問題，裝機出現(xiàn)跑偏、跑長、脫層等現(xiàn)象，影響使用壽命。青島橡六集團有限公司于上世紀90年代引進了德國辛拜爾坎普公司生產的具有合幅拼縫功能的帆布疊層芯輸送帶定張力成型機，是我國帆布疊層芯輸送帶成型工藝上的個重大革新。同時，些生產廠家先后采用了具有相應功能的國產設備，例如恒張力多層復合成型機、定中心恒張力多層次貼合成型機等，逐漸改變了我國輸送帶成型工藝落后的狀況，進而提高了帆布疊層芯輸送帶的內在和外觀質量水平。此外，進口和國產鼓式硫化機、大長度平板硫化機、高精度四輥壓延機、連續(xù)硫化設備的應用，也為我國高強力帆布疊層芯輸送帶的發(fā)展創(chuàng)造了條件。
目前我國高強力帆布疊層輸送帶的產品品種，不僅有普通用途輸送帶，還有耐熱、耐寒、耐酸堿、阻燃等特殊用途輸送帶，以及管狀、擋邊等特種形狀結構的輸送帶，產品質量標準基本上與國際接軌。
3.高級別整體織物芯輸送帶整體織物芯輸送帶具有重量輕、抗撕裂、能耗少、防水、防潮，容易做到阻燃、抗靜電等特點，因此廣泛用于煤礦井下。據(jù)稱，目前工業(yè)發(fā)達在煤礦井下使用的強度級別在4000N／mm以下的輸送帶幾乎都是PVC（全塑料型）、PVG（橡塑并用型）整體織物芯阻燃輸送帶，其用量約占輸送帶的1／3。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，我國已成為上PVC、PVG整體織物芯阻燃輸送帶生產能力大的。
據(jù)資料介紹，現(xiàn)有生產廠家80多個，生產能力約達8000萬平方米，年產量約4000萬平方米，接近輸送帶年產量的1／4。其中能生產1600N／mm以上強度級別的已有十幾個廠家，另外還有數(shù)家能生產2000N／mm以上強度級別的產品。我國生產輸送帶整體帶芯的廠家也有近百家，年總產量達1000萬長米以上，可生產強度高達2800N／mm，寬度高達1600mm的整體帶芯。
目前我國PVC整體織物阻燃輸送帶生產技術已日臻成熟，PVG整體阻燃輸送帶生產技術也在不斷提高，整體織物阻燃輸送帶無論是產量、品種還是產品質量都基本上能夠滿足我國煤炭工業(yè)的需要，阻燃輸送帶的安全性已達到國際先進的英國標準，超過美國、日本、德國等標準。自從對阻燃輸送帶實行檢驗合格證、安全標志證和生產許可證的“三證”管理以來，全國煤礦井下還沒有出現(xiàn)例因輸送帶原因引起的火災等事故，說明我國阻燃帶產品的安全性能可靠，跨入了國際同類產品先進水平的行列。
二、差距與發(fā)展我國高強力輸送帶雖然取得了長足的發(fā)展，不僅基本適應了我國國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，還沖出了國門，走向了，但與當今國際先進水平相比，仍然存在著些差距，努力縮短這些差距，達到國際先進水平，正是我國高強力輸送帶今后發(fā)展的方向。
1.強度級別目前國際先進水平輸送帶的強度規(guī)格，鋼絲繩芯輸送帶可達到7500N／mm以上，帆布疊層芯輸送帶可達到3150N／mm，整體織物芯輸送帶可達到4000N／mm。雖然我國標準或行業(yè)標準中規(guī)定的強度規(guī)格與國際先進水平相當，但是實際上國產鋼絲繩芯輸送帶般都在4000N／mm以下，帆布疊層芯輸送帶般在1600N／mm左右，整體織物芯輸送帶高不超過2500N／mm。據(jù)了解國產高強力輸送帶強度規(guī)格與國際先進水平之間存在的差距主要受國內市場、生產工業(yè)裝備、骨架材料等方面的制約和影響。
鋼絲繩芯輸送帶隨著強度規(guī)格的增加，自身重量也大幅增加，考慮運輸效率和節(jié)能等因素，用戶般都選擇4000N／mm以下強度規(guī)格的膠帶。同時我國更高強度規(guī)格的鋼絲繩芯輸送帶還受到鋼絲繩張力等生產工業(yè)裝備的限制，目前國內的鋼絲繩芯輸送帶生產線大多數(shù)尚不能滿足4000N／mm以上強度規(guī)格的技術要求。此外據(jù)介紹，我國輸送機的設計制造技術與國際先進水平也存在著定差距。以目前煤礦井下用量多的固定高強度帶式輸送機為例，國內井下常用的輸送機，運量般在1000～3000t／h，運距1000～5000m，帶速2.5～4.5m／s，驅動總功率750～2000kW，而國際先進水平的同類輸送機，運距可達15000m以上，運量大可達37500t／h，帶速可達6～15m／s。
整體織物芯輸送帶的強度規(guī)格主要受到國產整體織物帶芯的影響。目前我國整體織物帶芯骨架材料與國際先進水平相比存在著明顯的不足。雖然我國生產整體織物帶芯的廠家很多，但大部分企業(yè)只能生產寬度為650～1200mm、強度規(guī)格為680～1400N／mm的帶芯，只有很少幾個企業(yè)能生產寬度1400～1600mm，強度規(guī)格2000～2800N／mm的帶芯。
此外，國內的化纖生產廠，為了保證單絲的強度要求，而提高單絲的線密度，致使帶芯帶體較厚，質量較重，影響帶芯浸漬、帶體接頭等工藝性能。
至于帆布疊層芯輸送帶從目前國產帆布的強度規(guī)格和生產工藝水平來看，生產更高強度規(guī)格的輸送帶般說來不存在什么問題，但是我國輸送帶的大市場是煤礦，鑒于帆布疊層芯輸送帶的阻燃安全性能，目前還很少用于煤礦井下。其它場合用高強度輸送帶，從使用壽命和性價比等因素考慮般多選用鋼絲繩芯輸送帶。
2.使用壽命輸送帶的使用壽命取決于骨架材料的材質與結構、覆蓋膠與粘合膠的材質與性能、生產工藝、膠帶接頭、質量管理等多種因素。目前我國高強力輸送帶的使用壽命與國外先進水平相比還存在著些差距，以煤礦井下使用多的整體織物芯阻燃輸送帶為例，據(jù)介紹國產PVG2000S整體織物芯阻燃輸送帶的使用壽命般在5年左右，累計輸煤量不超過1500萬噸，而國際同類先進產品的使用壽命可超過10年，累計輸煤量可達6000萬噸以上。造成這種情況的原因在于：是帶芯的浸漬和塑化效果，目前國產整體織物帶芯的緯線和經(jīng)線都是以滌綸／棉紗或錦綸／棉紗為主，因而帶體厚、密度大致使PVC樹脂的浸漬和塑化效果不好，影響使用壽命，而國外先進水平的帶芯般使用滌綸或芳綸為經(jīng)線，緯線采用錦綸和棉紗，帶體薄、重量輕，有利于PVC樹脂浸漬和塑化；二是接頭強度，國內能實施硫化接頭的廠家不多，采用機械接頭，其接頭強度只能達到帶體強度的60％～70％，而硫化接頭可達到90％以上；三是覆蓋層與帶芯的粘合性能，國產膠帶般在8N／mm左右，而國外先進水平可達12N／mm以上，因而國產膠帶在使用過程中容易出現(xiàn)起泡和脫層現(xiàn)象，影響使用壽命。此外，目前整體織物芯主要用于阻燃輸送帶，帶芯材質原本都是易燃的，為了解決阻燃問題，在帶芯的浸漬配方中加入了大量的阻燃劑，使帶芯的物理機械性能受到嚴重破壞，因而提高骨架材料自身的阻燃性能也是今后努力的方向之。為了適應整體織物芯輸送帶向高強度、長壽命、輕量化發(fā)展，整體織物帶芯也應向多品種發(fā)展，在材質上除滌綸／棉紗、錦綸／棉紗型外，還應有滌綸／錦綸、芳綸／錦綸等；在層數(shù)上根據(jù)材料和強度的不同應有三層、四層和多層；在編織結構上也應有A、B、C多種類型；在性能上應有阻燃和非阻燃型，以滿足不同環(huán)境、不同用途和不同工況條件的使用要求。
鋼絲繩芯輸送帶和帆布疊層芯輸送帶的實際使用壽命國內外對比情況，目前雖然無系統(tǒng)的資料介紹，但是般認為這兩類國產輸送帶的使用壽命與國外同類產品先進水平之間的差距仍然是存在的。
鋼絲繩芯輸送帶的使用壽命與其耐沖擊、抗撕裂性能和耐磨性能以及鋼絲繩芯與橡膠的粘合性能等有關，因此重點要提高這些方面的性能，以達到國際同類產品先進水平。國產鋼絲繩芯輸送帶在使用過程中容易出現(xiàn)的覆蓋膠接頭開裂、覆蓋膠與芯膠間脫層、膠帶邊部膠層開裂等早期損壞現(xiàn)象，主要是生產工藝控制不當造成的，在生產工藝上要著力進行這方面的研究和改進。在生產過程中，鋼絲繩定張力是否均勻，直接決定輸送帶在使用過程中能否均勻承受載荷，定張力越均勻，輸送帶使用過程中就越平穩(wěn)，使用壽命就越長，通常強力不均勻度要≤4％。膠帶的覆蓋膠的拉伸強度與膠帶的抗沖擊性能有關，覆蓋膠的拉伸強度較高則具有較好的抗沖擊性能，不僅能較好吸收物料投放時產生的沖擊能量，而且能提高膠帶繞過滾筒的彎曲疲勞性能。覆蓋膠磨耗性能和輸送帶各部件間的粘合強度也是影響輸送帶使用壽命的重要因素。覆蓋膠的耐磨性能越好，各部件間的粘合性能越高，無疑是有利于膠帶的使用壽命，避免膠帶早期損壞。鋼絲繩芯輸送帶的抗撕裂性能般采用鋪設橫向增強體的辦法來解決，比如鋪設橫向鋼絲繩、鋼絲簾線、化纖網(wǎng)眼布等，因此要更進步開發(fā)應用性能異的橫向增強體材料。據(jù)報道，德國奧博工業(yè)紡織品公司生產的種用于鋼絲繩芯輸送帶的化纖網(wǎng)眼布具有異的抗撕裂性能，作為鋼絲繩芯輸送帶的橫向增強材料已在歐洲輸送帶廠廣泛應用。這種網(wǎng)眼布的緯線為預先彎曲的滌綸或錦綸線繩，經(jīng)線為較細的兩股簾線，緯線穿過經(jīng)線的兩根股線間。由于緯線是預先彎曲的，所以可以比不彎曲的緯線能承受更大的沖擊，且緯線的強度較大，有120N／mm、180N／mm、240N／mm、480N／mm等各種規(guī)格，網(wǎng)眼布的結構緊密、網(wǎng)眼小、可以直接在壓延機上貼膠，使用方便。此外據(jù)介紹，在鋼絲繩芯輸送帶接頭方面，采用德國標準的填充式接頭，鋼絲繩受力均勻應力集中少，接頭效率可達95％以上，與其它方法相比，在同樣的條件下可延長輸送帶的使用壽命。
國產帆布疊層芯輸送帶影響實際使用壽命的重要問題是耐沖擊性能有待提高，機械連接強度不足，膠帶使用過程中伸長打滑，以及膠帶底層起皺，表面出現(xiàn)順紋等外觀質量。造成這些問題雖然是多方面的，但是重要的是我國帆布織物結構單，主要以平紋帆布為主，其經(jīng)緯線強度和密度基本上以行業(yè)標準為主，更無大的變化。目前國產合成纖維帆布織物的經(jīng)向卷曲度過低，變形能力小，導致受沖擊后的變形小，沖擊點處受的沖擊力大，加之帆布的緯向強度偏低，因此抗沖擊性能相對較差�？箾_擊性能好的帆布應該是緯向強度較高而卷曲度較低，經(jīng)向卷曲度高的織物。直經(jīng)直緯結構的帆布，其緯向卷曲度較低，經(jīng)向和緯向的強度利用率都較高，因而抗沖擊性能好。接頭強度同樣與帆布的經(jīng)緯線卷曲度有關，提高帆布的經(jīng)向卷曲度和緯線密度，使緯線與經(jīng)線的交叉點增多可以提高輸送帶的機械接頭強度，同時可以解決輸送帶底層起皺問題。據(jù)介紹，國外先進水平的EP帆布，個規(guī)格就有十幾種不同的結構紗線和卷曲度，即使同個結構，卷曲度也有多個且強度也不相同。用戶可以根據(jù)輸送帶的層數(shù)、接頭連接方法、輸送機的長度、耐沖擊性能、成槽性能等方面的要求，選擇適合的帆布。
3.工藝技術裝備工藝技術裝備是發(fā)展高強力輸送帶的基礎，也是提高輸送帶產品質量和企業(yè)競爭能力的保證。我國輸送帶生產廠家，除少數(shù)廠家的工藝技術裝備較好，接近國際先進水平外，不少企業(yè)工藝技術裝備水平仍然比較落后，尚不能適應高質量輸送帶生產的要求。
帆布疊層芯輸送帶要淘汰無張力的人工自由貼合成型工藝，采用恒張力成型設備，以保證膠帶各織物層在使用過程中能均勻受力，減少膠帶的強度損失，同時要盡可能的采用恒張力連續(xù)硫化，減少重復硫化，以保證整條膠帶性能的均性。鋼絲繩芯輸送帶要采用恒張力成型硫化法，此外為適應4000N／mm以上強度規(guī)格鋼絲繩芯輸送帶開發(fā)的需要，有條件的應對張力設備進步改造，擴大鋼絲繩芯輸送帶成型硫化張力范圍。
目前我國PVG整體織物芯阻燃輸送帶，普通采用的工藝過程是：帶芯浸漬、塑化、膠片壓延、成型貼合、平板硫化機硫化，不僅工藝過程比較復雜，而且硫化時還需冷上鍋、冷出鍋，耗能，生產效率低，同時由于帶體要經(jīng)過二次塑化，強度會嚴重下降。據(jù)介紹，這類輸送帶國外先進的生產工藝是采用擠出機貼合成型，即將熱塑性彈性粒料通過兩臺擠出機及模具動態(tài)硫化直接與浸漬塑化后處于熱狀態(tài)的帶芯粘合在起，省去了煉膠、壓延、成型、硫化等工序，實現(xiàn)了帶芯浸漬、塑化、覆膠、硫化連續(xù)生產。目前國內只有少數(shù)廠家掌握這種工藝技術，同時國內浸漬塑化設備般比較落后，國外先進技術是采用多次真空浸漬和熱油載體加熱塑化技術，而國內仍較多采用次真空浸漬和電加熱塑化工藝。
4.測試手段輸送帶性能試驗般包括靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗兩部分。目前我國些主要膠帶生產企業(yè)靜態(tài)試驗手段還基本齊全，但動態(tài)試驗手段仍普遍缺乏。例如輸送帶屈撓運轉試驗機、接頭疲勞試驗機、抗沖擊性能試驗機、抗撕裂性能試驗機、鋼絲繩拉拔疲勞試驗機、耐寒運轉測試機以及阻燃輸送帶燃燒煙霧濃度測試裝量等基本上還屬空白。為了保證和提高我國高強力輸送帶產品的質量水平，確保品質安全，應逐步改變這種狀況。
