姚禹肃 罗平(舟山市京美材料科技有限公司)
贺建芸 陈源(北京化工大学)
摘要 本文提出了一种运输带接头新方法—采用双组份聚氨酯常温固化胶作为接头粘接材料。用橡胶热硫化法和氯丁胶冷粘法对棉帆布带、聚酯布带进行了接头的对比试验研究，结果表明该方法具有接头强度高、接头设备相对简单的优点。可以替代橡胶热硫化法和氯丁胶冷粘法。
皮带输送机作为连续输送物料的有效方式, 已被广泛地应用于国民经济的各个行业, 如冶金、火电、矿山、化工、贮运、建材、港口装卸等。运输带接头是其重要的一个环节。它通常是在现场完成。要求接头处与原胶带等厚、具有足够的强度和较长的使用寿命。这是一项工艺要求高、劳动强度大的工作。
目前被广泛使用的运输带接头方法有: 机械式卡子连接；橡胶热硫化法和氯丁胶冷粘法。
机械式卡子连接的缺点是寿命短、容易漏料和磨损滚筒。由于需要频繁的更换, 增加了工人的劳动强度和材料的消耗。所以目前只用于矿井下对PVC整芯带的接头。
橡胶热硫化法是一种比较完善的接头方法，接头强度高、寿命长。但所需的硫化器很笨重，在现场搬运很不方便。而且耗时多, 在许多时候对生产造成较大影响。
氯丁胶冷粘法只适用于各种带帘布层的运输带。优点是工艺简单、耗时较少,但接头的质量得不到较好的保证。
因此，开发一种新的接头方法，既有热硫化法那样的连接强度和接头质量，又不需要苯重的设备、繁杂的工艺，是非常有实用价值和市场前景的。本文提出一种新的运输带接头方法，在这称之为聚氨酯胶常温固化法。
1 聚氨酯胶的性能试验
1.1 聚氨酯常温固化胶
本研究所得的常温固化聚氨酯胶为双组分。由聚醚多元醇和多异氰酸酯反应合成。以橡胶硫化剂、复合催化剂组成固化剂为另一组分。二者在混合搅拌后可以在室温下反应固化。固化后的胶体，抗拉强度大于5Mpa；硬度在65－90之间；拉断伸长率大于300％。
1.2 固化温度与胶固化时间的关系
固化温度对固化时间的影响很大。在各种室温条件下,试验测得的数据表明，胶的力学性能要达到接头的使用要求，需要2－10小时。显然，作为接头用胶，室温直接固化所需时间太长。
作者由此试验研究了更高固化温度下，胶的抗拉强度、断裂伸长率和180º剥离强度与固化时间的关系。试样在电烘箱内固化，固化温度为40℃，50℃，60℃，70℃。固化时间为一小时。试验结果如图1所示。试验数据表明在温度达到40℃后，接头固化一小时后都能达到实用要求。图2为固化温度70℃时测得的固化时间一小时内的胶的性能。可见在45分钟固化后接头已经达到使用要求。
图1各种固化温度下固化一小时 图2 70℃固化温度下固化一小时内胶的性能
时胶的力学性能
1.3 各种环境温度下胶的适用期
通过对接头工作的实际考察，我们认为接头用胶的适用期在6－15分钟为宜。试验测得的聚氨酯胶的适用期与环境温度的关系如表1所示。结果表明胶的适用期可以满足使用要求。
表1 不同环境温度下胶的适用期
|
环境温度 ℃ |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
|
适用期 （分钟） |
45 |
30 |
15 |
12 |
9 |
7 |
5 |
1.4 接头所需的压力
聚氨酯弹性体固化本身不需要压力。但由于接头粘接面是一个较大的面，而聚氨酯弹性体的初粘力不大。为使接头粘接面粘实率在99％以上，必须有一定的接头压力。试验表明，0.2Mpa的接头压力是合适的。
2 用聚氨酯胶常温固化法、橡胶热硫化法和氯丁胶冷粘法接头的对比试验
2.1试验设计
接头试验在试验室里完成，被试验的输送带有帘布层的棉帆布带和聚酯布带。
聚氨酯胶常温固化法的固化温度选为60℃，作用时间为60分钟；接头压力为0.2Mpa。接头完成后室温下再放置2小时进行拉力试验，所以实际固化时间为3小时。接头的步骤为：a 用机具做好接头阶梯和斜面；b 对粘接面抹一层底涂剂，静置五分钟以便溶剂挥发；c 将搅拌好的胶分别倒到二个粘接面上，用刮板刮开，使胶在粘接面上有均匀的一层，胶的用量为1.5公斤/米2。d搭接好接头，上硫化器上加温加压，保温1小时。
橡胶热硫化接头的硫化压力为1.2Mpa，硫化温度为 145℃，硫化时间45分钟。随后自然冷却到80℃时卸载，等满三小时即作拉力试验。
氯丁胶冷粘法采用市面上有信誉的专业运输带接头胶生产的产品。分二次抹胶，每次抹胶后用碘钨灯烘烤。待不粘手后搭接接头。用压辊滚压二遍，静待三小时后试验。
接头型式为阶梯型，台阶数为3，每一台阶长120mm。
2.2 试验结果分析
图3 不同方法下接头的抗拉强度
用三种接头方法对棉帆布带和聚酯布带进行的接头试验的结果如图3所示。试验结果表明：
1 对棉帆布带，用这三种不同方法所得的接头强度数值接近，但仍以聚氨酯胶常温硫化法为高。说明各种胶所提供的粘结力是足够的。从破坏的形式上看，这三种接头都是从第二个台阶处断裂。说明台阶对接头的削弱作用大。因此，对于多层帘布层的皮带，增加台阶数，如每一层布为一个台阶，而接头总长度不增加，显然对增加接头的强度是有好处的。
2 对于聚酯布带，用聚氨酯常温硫化胶接头法和橡胶热硫化法接头的强度分别达到478N/mm和443N/mm，而用氯丁胶冷粘法的接头强度只有204.5N/mm。只有前二种方法的0.4倍。说明氯丁胶冷粘法不适用于聚酯布带的接头。现实的情况也是如此。由于近年来各火电厂大量采用聚酯布带，接头方法也重新采用热硫化法了。
3 结论
1 从已取得的试验数据看，与橡胶热硫化法和氯丁胶冷粘法相比，聚氨酯常温硫化法的接头效果好，完全可以替代橡胶热硫化法和氯丁胶冷粘法，用于各种帘布层输送带的接头。
2 对于棉帆布带这样布层强度不高的输送带，总接头长度没必要超过350mm，应增加接头的台阶数，而对于聚酯布这样布层强度高的输送带，氯丁胶冷粘法强度太低，必须采用聚氨酯常温硫化法或者橡胶热硫化法。
3 与橡胶热硫化法相比，聚氨酯常温硫化法接头的强度更高，而工艺和所用设备更简单，所以是值得推广的新方法。
参考文献
1 高庆旺(太原磷肥厂) 氯丁胶粘剂冷粘运输带 山西化工 1985.4
2 朱建刚(酒泉钢铁公司技术部) 运输带快速冷硫化粘接工艺 粘接 1994.15
3 郑祖荣(浙江省平阳化工厂) 用氯丁胶粘剂胶接大型磷肥化成带 化学与粘合 1984.3
4 黄世德(葛洲坝粘合剂厂) 新型输送带胶粘剂的研制及应用 化学与粘合 1990.4
5 刘学元，丁晓红，陈永俊 一种输送带密封修补胶的开发 葛洲坝科技 2002年3月期