PVC、PVG高強力整芯阻燃輸送帶及其帶芯設計

摘 要：新時期，工業(yè)迅猛發(fā)展，對煤炭資源的需求與日俱增，無形之中，增加了煤礦開采工作的難度和風險，為保證作業(yè)人員生命安全，安全生產(chǎn)開采目標應運而生。作為煤炭輸送的關鍵工具，輸送帶至關重要，基于傳統(tǒng)類型輸送帶無法契合井下作業(yè)要求，因而，本文提出阻燃和抗靜電效果優(yōu)良的PVC、PVG高強力整芯阻燃輸送帶，并對帶芯設計進行了詳細的分析，以實現(xiàn)推進煤炭行業(yè)發(fā)展目標。

關鍵詞：帶芯設計;PVC;PVG;輸送帶;整芯阻燃;高強力

1 輸送帶相關概念

作為核心構件，輸送帶多見于帶式輸送機，專門用于礦山、冶金、交通領域塊狀、糊狀和粉末狀形態(tài)物料的運輸工作中。歷經(jīng)多年的研發(fā)和設計工作，時至今日，輸送帶發(fā)生了顯著的變革，不僅能夠擺脫傳統(tǒng)運輸工作的局限，還可解決現(xiàn)代能源、交通、效率和安全問題，在技術的推動下，輸送帶開始趨于智能化，應用范圍也隨之拓寬，在市場中占比顯著上升[1]。

從輸送帶的類型和應用方面來看，以鋼絲繩芯輸送帶為例，其在工作張力上應用顯著，以尼龍輸送帶為例，其與鋼絲繩芯輸送帶相反，無法應用于低工作張力。從圍觀組成要素的角度來看，輸送帶主要由兩部分構成，即：覆蓋層和打底材料。所謂覆蓋層，是核心要素，對材料功能和作用影響頗深，其主要包括重型和輕型輸送帶，重型輸送帶的主要原料多為天然膠和合成膠，主要在基礎設施建設和重工業(yè)領域應用。輕型輸送帶的主要原料多為高分子材料，主要在電子、食品領域應用[2]。

2 現(xiàn)階段阻燃輸送帶的發(fā)展

從全球角度來看，在工業(yè)發(fā)展較為先進的國外國家中，普遍將PVC、PVG阻燃輸送帶應用于煤礦井下作業(yè)，尤其是在具有4000N/mm的限制條件下，應用范圍會進一步拓寬。以英國和德國為例，二者作為技術和質量先進水平的代表，在一定時間內，引領了PVC、PVG阻燃輸送帶應用和發(fā)展的風潮。同時，部分工業(yè)發(fā)展成就卓越的國家，還可研發(fā)出寬度和強度分別大于3500mm和4000N/mm的阻燃輸送帶，不僅可以徹底取代繩芯為鋼絲的輸送帶，還可延長使用周期在10年之久，且與繩芯鋼絲輸送帶相比，最新研發(fā)的阻燃輸送帶在價格、功能、能耗和空間方面更具優(yōu)勢，因而，在市場上具有廣闊的競爭空間[3]。

一直以來，我國都是煤炭大國，大規(guī)模的生產(chǎn)作業(yè)量，必然會應用到大量的輸送帶，且由于我國井下作業(yè)風險元素眾多，運輸條件差，在一定程度上，增加了對輸送帶安全和性能的要求。自1980年左右，我國已經(jīng)明確輸送帶對煤礦開采井下作業(yè)的價值和作用，并著手研發(fā)、推廣、使用阻燃輸送帶，并先后制定和發(fā)布了關于MT147-92和MT914-2008等行業(yè)要求，強化對阻燃輸送帶的生產(chǎn)、檢驗和安全管理工作的監(jiān)督力度，落實三證檢驗、安全標志使用和生產(chǎn)許可管理措施，推動阻燃輸送帶的發(fā)展進程，使其發(fā)展凸顯出強烈的正規(guī)化和科學化特點，在一定程度上，優(yōu)化了煤礦開采井下作業(yè)，保證了作業(yè)安全。歷經(jīng)幾十年間的發(fā)展，在科技和經(jīng)濟的輔助下，現(xiàn)階段，我國已經(jīng)一躍成為生產(chǎn)能力最強的國家，在PVC、PVG整芯阻燃輸送帶的生產(chǎn)工作上，成就卓越，已經(jīng)高達8000萬m3以上生產(chǎn)規(guī)模，并且隨著“三證”管理的推行，在全國范圍內，并未出現(xiàn)因輸送帶問題誘發(fā)事故的情況。未來，PVC、PVG阻燃輸送帶還會朝著規(guī)格、強度、壽命更優(yōu)、體積更輕、材料更新、生產(chǎn)更連續(xù)、類型和用途更加多樣、能耗和環(huán)保更理想、人才、技術、市場和效益更集中的方向發(fā)展[4]。

3 PVC、PVG輸送帶帶芯設計

PVC、PVG輸送帶不僅具有過往階段輸送帶體積、強度和阻燃能力方面的優(yōu)勢，在新時期，還具有更加新穎的應用前景，即其可配套同型鋼絲繩芯輸送機使用，在距離遠、運輸規(guī)模大的運輸工作中較為多見，并能夠圓滿的契合固定式膠帶輸送機的使用要求，在能耗方面也頗具優(yōu)勢。在經(jīng)線方面，可選擇滌綸和芳綸，在緯線方面，可選用棉綸和錦綸，如此，可使帶芯更輕、更薄、強度更高。近年來，高性能、輕量化、薄層化已經(jīng)成為輸送帶發(fā)展的目標，因而，在制造強度要求為2000N/mm的輸送帶時，整體帶芯的經(jīng)線可以選擇芳綸，不僅能夠增加輸送帶的使用周期和實用強度，還可以顯著的優(yōu)化輸送帶的性能。

實驗內容主要涉及：設計帶芯結構和生產(chǎn)工藝，旨在與工業(yè)化生產(chǎn)趨勢相契合。

一是在帶芯結構設計方面，主要包括三方面要點：首先，要科學選取適宜的骨架材料棉紗。其次，要確定帶芯緯線含棉量的數(shù)值。最后，要考慮帶芯費用。一般來說，在輸送帶工作狀態(tài)下，所有的負荷主要由骨架材料來承擔，因此，對帶芯材料的安全、強度和耐壓性提出了嚴苛的要求，因而，在選擇骨架材料時，最好選擇纖維材料，以保證帶芯的強度和尺寸正常，確保輸送帶高效率運作[5]。

二是生產(chǎn)工藝確定方面，主要包括浸漬、涂覆和塑化三個操作環(huán)節(jié)，首先，在牽引帶作用下，將整體帶芯牽引至烘干箱，開展烘干操作，然后，利用真空清洗器，將整體帶芯上附有的污漬、灰塵和毛花等清洗干凈，離開烘干箱，將其放入浸漿槽浸漬，重新進入真空箱、浸漬，完成浸漬后，利用紅外加熱器和壓糊輥等，進行初步塑化操作，之后再次進入涂覆槽涂覆，進入到相應的塑化箱后，利用紅外加熱器，推進浸漬層和涂覆層的融合，在塑化箱制動裝置制動張力作用下，以冷卻水槽冷卻延長帶芯，最后進行收卷，該生產(chǎn)線帶有連續(xù)性、高效率和高水平的優(yōu)勢。

時至今日，PVC、PVG阻燃輸送帶應用規(guī)模較大，應用范圍較廣，在煤礦開采工作中效果顯著，從煤礦井下作業(yè)實踐來看，2000N/mm之下的輸送帶中，有80%左右應用了PVC、PVG阻燃輸送帶，且從生產(chǎn)成本來看，只為鋼絲繩輸送帶的三分之一。隨著煤炭行業(yè)的進一步發(fā)展，礦井也會朝著大型化的方向發(fā)展，對阻燃輸送帶的耐性要求無疑也會更加嚴格，一般來說，大型礦所的寬度應該在1600mm以上，而PVC、PVG阻燃輸送帶可完成大規(guī)模的運輸，因而應用和發(fā)展前景優(yōu)越。

因此，在進行高強力PVC、PVG輸送帶帶芯設計工作時，其核心在于骨架材料和經(jīng)緯度關系。從芳綸和鋼絲強度關系來看，芳綸強度遠遠高出鋼絲，可達七倍之上，但在密度上，卻僅僅是鋼絲的五分之一，在選擇骨架材料時，主要應用滌綸。同時，在經(jīng)緯度和層數(shù)關系方面，若密度和層數(shù)較低，則配股也會隨之變細，進而影響浸漬階段的滲透性，降低產(chǎn)品物理性能，抑制后續(xù)使用。因而，在設計帶芯時，要兼顧經(jīng)緯度、層數(shù)和配股關系，構建實驗操作，完成分析驗證。

4 結束語

經(jīng)由實驗可知，在性能方面，PVC、PVG高強力整芯阻燃輸送帶能夠與國家標準相符，且在質量、運輸規(guī)模、運輸距離、使用周期、應用層面方面頗具優(yōu)勢，應用前景十分雄厚。

參考文獻：

[1]馮偉偉.PVC、PVG高強力整芯阻燃輸送帶、帶芯設計[J].無線互聯(lián)科技，2011，000（008）：36-36，38.

[2]劉丁丁.PVC、PVG高強力整芯阻燃輸送帶及其帶芯設計[J].當代化工研究，2019，000（004）：172-173.

[3]李鴻堅.擠擦法PVC/PVG整芯阻燃輸送帶的研制[J].工程技術（文摘版）：00153-00153.

[4]李祖寶，朱世強.煤礦井下用PVG整芯阻燃輸送帶覆蓋膠工藝研究[J].中國橡膠，2010，26（018）：41-42.

[5]趙惠明.延長PVG阻燃輸送帶覆蓋層厚度使用壽命的有效方法[J].科技創(chuàng)新與應用，2016，000（030）：155-155.

作者簡介：

孫少陽（1990- ），男，山西武鄉(xiāng)人，碩士研究生，2017年6月30日畢業(yè)于燕山大學化學工藝專業(yè);從事輸送帶行業(yè)技術工作。