Основы рецептуростроения эластомеров. Учебное пособие

Выбор каучука для лент, эксплуатируемых в контакте с

различными

агрессивными

средами, зависит

от

их

:вида

минеральные масла, нефтепродукты, животные и растительные

жиры, углеводороды, химические удобрения, мыла, щелочи и

кислоты и др. Резиновые обкладки, предназначенные для работы

в агрессивных средах, могут иметь

меньшие прочностные

свойства, но не должны взаимодействовать с ними. В результате

набухания в средах возможно значительное снижение прочности

и

износостойкости

обкладки,

также

загрязнение

транспортируемого материала веществами, вымываемыми из

резины.

Для

обеспечения

специфических

требований

к

ленте

осуществляют модификацию обкладочных резиновых смесей. Так,

для

придания

обкладке

грязеотталкивающих

свойств

резиносмеситель через две минуты после введения каучука вместе с

наполнителем

добавляют

до3,0

мас.

ч.

низкомолекулярного

полиэтилена.

В результате нагрева в резиносмесителе до температуры

выше температуры плавления полиэтилена получают гомогенную

смесь.

Обкладочные резины для конвейерных лент общего назначения

и

морозостойкие

изготавливают

на

основе

изопреновых,

бутадиеновых

и

бутадиен-стирольных

каучуков(табл.

16).

Максимальную стойкость обкладки к воздействию ударных нагрузок,

порезам

и

вырывам

острыми

кромками

транспортируемых

крупнокусковых материалов обеспечивают резины с прочностью20-

25 МПа на основе изопреновых каучуков. Эти резины имеют

максимальные прочность при растяжении и сопротивление раздиру.

Резиновые

смеси на

основе

комбинации -3СКИи цис-

полибутадиена менее технологичны, а вулканизаты имеют меньшую

прочность при растяжении и сопротивление раздиру, порезам и

ударным

нагрузкам, но

более

износостойки. Применение

маслонаполненного

каучука

СКДМ-25

обеспечивает

лучшую

Таблица 16

Примеры рецептов обкладочных резиновых смесей (в масс. ч.)

Наименование

Класс обкладочной резины

компонентов

А

Б

С

М

Полиизопрены

100,0

50,0

50,0

50

Полибутадиены

-

30,0

-

50

Бутадиен-стирольные

сополимеры

-

20,0

50,0

-

Сера

1,8-2,0

2,0-2,2

2,0-2,2

2,0-2,2

Сульфенамидный

уско-

0,7-0,8

0,8-1,0

0,7-1,0

0,8-1,0

ритель

Оксид цинка

5,0

5,0

5,0

5,0

Стеарин технический

1,0-2,0

1,0-1,2

-

-

Синтетические

жирные

-

-

1,1-1,4

1,1-1,5

кислоты

Модификатор

1,0-2,0

1,0-2,0

-

-

Промотор клейкости

1,0-2,0

2,0-2,2

2,0-2,2

5,0-7,0

Технический

углерод40,0-45,0

45,0-55,0

50,0-60,0

50,0-60,0

печной

Мягчитель

ароматиче-

3,0-5,0

3,0-5,0

10,0-20,0

10,0-12,0

ский

Минеральный

наполни-

-

-

10,0-20,0

-

тель

Защитный воск

10

1,0

1,0

1,0

Антиоксиданты

и анти-

2,0-2,5

2,0-2,5

2,0-2,5

2,0-2,5

озонанты

изопреновым

и (или) бутадиен-стирольным. Такие

резины

эффективны и в конвейерных лентах общего назначения для

транспортирования

грузов

в

средних

и

легких

условиях

эксплуатации.

В

конвейерных

лентах

для

легких

условий

эксплуатации

применяют

обкладочные резины

с

прочностью

10,0-15,0

МПа

на основе бутадиен-стирольных

каучуков,

которым

может

быть добавлен

изопреновый. Морозостойкие

Для транспортировки абразивных материалов применяют

износостойкие обкладочные

резины с прочностью15,0-20,0

МПа на

основе

смесей

стереорегулярного

бутадиенового

каучука с изопреновым и(или) бутадиен-стирольным. Такие

резины

эффективны

и

в

конвейерных

лентах

общег

назначения для транспортирования грузов в средних и легких

условиях

эксплуатации. В конвейерных лентах

для легких

прочностью

10,0-15,0 МПа на основе бутадиен-стирольных

каучуков, к которым может быть добавлен изопреновый.

Морозостойкие обкладочные резины изготавливают на основе

комбинаций изопреновых и.бутадиеновых каучуков.

Технические требования

к

термостойким обкладочным

резинам

зависят

от

конкретных

условий

эксплуатаци

конвейерных лент (температуры и вида транспортируемого

материала, длины конвейера и др.), стоимости и трудоемкости

изготовления и переработки резины. При этом исходят из того,

что термостойкость обкладочной резины более ,важначем

показатели

физико-механических

свойств

этой

резины

до

эксплуатации ленты. Термостойкие обкладочные резины должны

иметь не только высокие износостойкость, прочность, гибкость и

эластичность, но и сохранять значения этих показателей при

повышенной температуре и после длительного термического

старения. При этом технологические свойства их не должны быть

хуже аналогичных свойств резин для лент общего назначения. По

степени

снижения

сопротивления

термическому

старению

каучуки обкладочных резин можно расположить в следующий ряд

(в скобках – вулканизующая система): ЭПК или ЭПДК (пероксид)

> БК (смола) > ХБК (этилентиомочевина) > ХБК (ТМТД) > ЭПК

(ТМТД, сера) > БК (сера) > БСК (ТМТД) > ПИ (ТМТД).

Обычно обкладку конвейерных лент для транспортирования

материалов с температурой до130-150 оС (при максимальной

температуре

поверхности ленты80-110 оС) изготавливают из

130-250 мм3 на основе бутадиен-стирольных каучуков или их

смесей с другими ненасыщенными каучуками. Вулканизацию

резиновых

смесей

проводят

тиурамсульфидами(ТМТД)

в

сочетании с дитиодиморфлином (ДТДМ) и сульфенамидами при

низком содержании серы или без нее. Резиновые смеси содержат

несколько антиоксидантов.

Теплостойкие

ленты с обкладкой на основе БСК – самые

распространенные

и

экономичные

ленты

и

выпускаются

практически всеми ведущими фирмами, специализирующимися

на производстве конвейерных лент. Ленты с обкладкой на основе

БСК используют как при транспортировании малоабразивных

грузов, так и кусковых абразивных материалов, таких как кокс и

агломерат. Они имеют высокое сопротивление износу и раздиру.

При оптимальном выборе состава обкладочные резины на основе

БСК работоспособны длительно при 100 ○С и кратковременно при

130 ○С. Применение маслонаполненного БСК, а также добавление

в резиновую смесь изопренового каучука

снижает

прочность

резин после термического старения.

При

повышении

температуры

транспортируемых

материалов в поверхности ленты применяют резиновые обкладки

на основе бутиловых, в том числе галогенированных каучуков.

Однако резиновые смеси на основе БК менее технологичны по

сравнению с резинами из непредельных каучуков: недопустимы

примеси

непредельных

каучуков

при

их

изготовлении

и

переработке, в том числе при подготовке материалов для

стыковки и ремонта лент. У них низкая конфекционная клейкость,

плохая

совулканизация

с

другими

каучуками, необходимы

повышенные удельное давление, длительность вулканизации и др.

Галогенированные

бутилкаучуки, особенно

бромбутилкаучук,

имеют повышенную скорость вулканизации, совмещаются с

непредельными каучуками и обеспечивают высокую прочность

крепления к резинам на основе других каучуков и тканям из

химических волокон. Вулканизацию обкладочных резин проводят

алкил-феноло-формальдегидной

смолой (БК),

ТМТД,

дибензтиазолилдисульфидом (ДБТД), оксидами цинка

и

магния

(ББК). Конвейерные

ленты

с

обкладкой

из

резины

на

основе

клинкера,

горелой

земли,

различных

порошков,

глины,

минеральных удобрений и др.

Наиболее

термоизносостойкими

являются

обкладочные

резины на основе ЭПК и ЭПДК, вулканизованные органическими

пероксидами. Предпочтителен

ЭПДК, содержащий

в

качестве

третьего мономера этилиденнорборнен. Обкладки из ЭПДК с

пероксидной,

смоляной

и

эффективной(дитиокарбаматы

и

тиурамы)

вулканизующими

системами

способны

обеспечить

длительную работоспособность при максимальной температуре

поверхности ленты соответственно 160-170, 140-150 и 120-130 ○С.

Обкладочные

резины

из

этиленпропиленового

, каучука

свулканизованные

органическими

пероксидами

работоспособны

при максимальной

температуре поверхности ленты 170 ○С. При

максимальной

температуре

поверхности

ленты100-130

○С

применение

высокопрочных

обкладочных

резин

на

основе

этиленпропиленового каучука, более целесообразно, чем резин на

основе БСК или БК. Наиболее характерными грузами для этого

типа лент являются агломерат, кокс, горелая земля с литейными

отходами, шлак и др.

Обкладку

лент

для

транспортирования

материалов,

Наименование

Резины на основе каучуков

компонентов

НК

БСК

ХБК

ЭПДК

НК

100,0

-

-

-

БСК

-

100,0

-

-

ХБК

-

100,0

-

ЭПДК

-

-

-

100,0

Сера

-

0,0-0,3

-

0,0-0,5

ДТДМ

0,5-1,0

1,0-1,5

0,7-1,0

-

ТМТД

1,0-1,3

1,0-1,5

0,8-1,2

-

ДБТД (МБТ)

0,5-1,2

-

-

-

ЦБС

-

1,5-2,0

-

-

Пероксимон F-40

-

-

-

4,0-6,0

Оксид цинка

5,0

3,0-5,0

5,0

4,0-5,0

Синтетические

жирные

1,0-2,0

2,0-3,0

1,1-1,4

1,0-2,0

кислоты

Промотор клейкости

1,0-3,0

3,0-5,0

2,0-2,2

4,0-5,0

Технический

углерод

40,0-45,0

45,0-55,0

50,0-60,0

50,0-70,0

печной

Мягчитель

3,0-5,0

5,0-10,0

3,0-5,0

10,0-20,0

Антиоксиданты и

1,0-2,0

2,0-3,0

1,0-2,0

0,5-1,0

антиозонанты

15-25, хлорпарафин

твердый 0-10,

триоксид

сурьмы 5-10,

гидроксид алюминия 0-30, оксид цинка 5, оксид магния 5, жирная

кислота 1, антиоксиданты 1-3,

в

зависимости

от

типа

каучука

возможно введение серы и (или) ускорителей вулканизации.

Маслостойкие обкладочные резины выбирают в

зависимости

в

основном

от

маслостойкости

каучуков.

Маслотопливостойкие обкладочные резины изготавливают на

основе БНК, ПХП. Резины из БНК стойки или ограниченно

работоспособны

в зависимости от типа , масласодержания

нитрила акриловой кислоты (НАК) в каучуке, состава резиновой

смеси и температуры. Благодаря приемлемой технологичности и

умеренной

стоимости

при

достаточной

маслостойкости

обкладочные резины на

основе

БНК

используют

наиболее

широко. При

увеличении

содержания

НАК

в

каучуке

маслостойкость

резин

возрастает,

а

морозостойкость

снижается.

запаха или

вкуса, должны быть абсолютно нетоксичными,

подвергаться

отмывке. Обычно

эти

резины

изготавливают

толщины, обеспечивают

жесткость

ленты, поглощают

и

распределяют ударные

нагрузки на

ленту, фиксируют стальной

трос, предохраняя его от повреждений и коррозии. Резиновые смеси

сдвига

и

твердостью, высоким

сопротивлением

раздиру

и

прочностью при растяжении для предотвращения расслоения ленты

при воздействии ударных нагрузок и

многократного .

изгиба

Необходимо

обеспечивать синхронную

скорость

вулканизации

каркаса и обкладки ленты, сохранять прочностные показатели и

прочность связи между элементами при повышенной температуре и

после термического старения (для теплостойких конвейерных лент).

Обычно скорость вулканизации прослоечной резиновой

смеси

должна быть несколько выше, чем обкладочной резиновой смеси.

Таблица 18

Примеры рецептов каркасных резиновых смесей (в масc. ч.)

Наименование ингредиентов

Для лент обще-

Для тепло-

го назначения

стойких лент

Полиизопрены

100,0

-

Бутадиен-стирольные сополимеры

-

100,0

Сера

2,0-2,5

0,0-0,5

Сульфенамидный ускоритель

0,8-1,2

0,1-0,15

ТМТД

-

1,0-1,5

ТЭТД

0,8-1,5

-

ДБТД

-

0,8-1,0

Оксид цинка

5,0

5,0

Стеарин технический

1,0-1,5

1,0-1,5

Антискорчинг

0,3-0,5

0,5-0,7

Модификатор адгезии

1,0-2,0

2,0-4,0

Печной полуактивный технический углерод

45,0-55,0

50,0-60,0

Мягчитель ароматический

3,0-5,0

8,0-10,0

Промотор клейкости

3,0-4,0

5,0-8,0

Антиоксидант

1,0-1,5

2,0-2,5

Белая сажа

4,0-7,0

4,0-7,0

Отсутствие принципиальных отличий в составе резиновых

смесей каркаса и обкладки конвейерных

лент

обеспечивает

высокую

прочность

связи

между

ними

в

результ

совулканизации.

Если

обкладочные

резиновые

смеси

изготовлены

на

основе

непредельных каучуков(СКИ,

БСК,

СКД), то смеси в каркасе содержат те же каучуки. Для

теплостойких лент с обкладкой из насыщенных каучуков(БК,

ЭПК, ЭПДК), резиновые смеси для каркаса этих каучуков не

содержат из-за их низкой адгезии к армирующим материалам

ленты. В этих случаях каркасные резиновые смеси изготавливают

на основе

галогенированных бутилкаучуков(ХБК, ББК). Для

лент с обкладкой из резиновых смесей на основе ЭПДК

прослоечные резиновые смеси иногда изготавливают на основе

непредельных каучуков. В то же время ленты с обкладкой из

резины на основе галогенированных каучуков

содержат

в

прослоечных резиновых смесях эти же каучуки.