神东煤炭集团生产服务中心 017209
摘要：本文主要介绍了神东生产服务中心皮带硫化队为公司所属大柳塔煤矿硫化单层芯DPP芳纶带的硫化工艺，并就硫化过程中需要注意的事项进行了总结。同时，作者对影响芳纶带硫化接头质量的因素进行了研究和分析，希望可以为同类型皮带硫化提供经验借鉴。
1 背景
矿用芳纶织物芯输送带（以下简称芳纶带）是由上覆盖胶、带芯、下覆盖胶、边胶组成。芳纶带的芯体有一层（或多层）DPP（或DEP）直经织纬织物及上下各一层织物缓冲层构成。
芳纶带的安全性能和上下覆盖胶的物理性能指标与矿用钢丝绳芯输送带基本一致。芳纶带骨架采用直经织纬织物，其具有拉伸强度大、百米伸长率小、不易脱层、呈槽型好、耐屈挠性好、抗冲击、质量轻等特点。
2018年6月，神东煤炭集团大柳塔煤矿首次使用了DPP2500-1600×1（12+10）芳纶带作为52煤六盘区主运胶带机输送带，代替了以往使用的钢丝绳芯输送带，新的输送带在一次性投入成本少、经济效益明显、维护成本低等方面都有明显的优势。
2 硫化准备工作
（1）工作环境
本次硫化位于大柳塔煤矿52煤六盘区主运大巷，该点顶板及煤壁支护完好，无淋水、片帮等现象，水分、粉尘较少，全断面砼底板巷平整、干净、无煤泥。同时，该硫化点就近有硫化所需660V电源和冷却用干净水源，停送电及取排水方便。
（2）人员配置
硫化参与人员常年从事皮带硫化工作，硫化技术娴熟，作业行为规范标准。硫化一个接头需两个班次，每班次配安监员1名、质检员2名、材料员1名、电工2名（兼职硫化工）、硫化工18名，辅助车司机2名（拉运材料1名，接送人1名）、ED25特种车司机1名。
（3）设备工器具配置
○1主要设备、工器具：
天津萧爱1.6米分段式硫化器（CHKD-1600）10组（含打压水袋、冷却水管等必要组件），电控箱10个，打压泵2台，400馈电1台，220变压器1台，剥头机1台，角磨机1台，硫化用割刀10把，拉杆2根，挡铁1对，铁皮（100mm*2000mm）18块，剪刀1把，弹线器1个。
30T绞车1台，钢丝绳（光面钢丝绳\6×37\φ24mm\1670MPa）300米（展放带面用），放带架1个。
ED25框架式搬运车1台，矿用防爆拉料车（W5B）1台，矿用防爆送人车1台。
○2其他消耗材料：
120#汽油20L，原厂胶浆25L、胶料2套（上覆盖胶、下覆盖胶各1套，规格型号与被硫化芳纶带相符并在保质期内），边胶2组，塑料脸盆4个，刷子4把，无纺布25米，耐热熟料薄膜薄25米，8#镀锌铁线1kg，钢丝轮8个，?胶手套8双，粉笔10根，搭建平台用木板若干。
3 指形搭接硫化工艺介绍
（1）摆放硫化器、搭建平台：沿皮带展放方向按硫化器设计角度（16.7°）摆放硫化器，同时将硫化器加热板作为硫化平台的一部分。硫化板总宽度要比硫化接头长度大400mm以上，硫化板长度要比接头宽度大150mm以上，如图1。
图 1
平台高度与下加热板保持齐平，长度最少要大于1500mm，要求搭建的平台坚实可靠，能够承受住作业人员在其上面进行硫化作业。将输送带置于操作平台上，并注意工作面朝上或朝下（决定于更换带面时先进上带面还是下带面）。
（2）画中线、确定指形及过渡区长度：在主动端芳纶带带表面取三个中心点A、B、C，三点间距大于1000mm，用弹线器过这三点画一条直线，如图2（左）。在直线上取D点，以D点为起点做定长直线DX、DX’。以X、X’两点为起点，以4450mm和200mm为长度确定齿形长度XZ和过渡区长度XY。以X’、Y’、Z’为起点向后退480mm确定硫化倾角，如图2（中）。
图 2
（3）剥头、打磨：沿着YY’’线以45°角开斜刀，注意不要损伤带芯，用剥头机沿纵向以YY’’线为起点剥去上覆盖胶，剥覆盖胶时要紧贴带芯剥离，但不能损伤带芯。
用带钢丝轮的角磨机对剥离部位及封口进行打磨。
a、将剥头后留下的余胶用角磨机打磨时保留1mm左右的余胶，不能损伤带芯。
b、封口处覆盖胶多打出20mm-30mm。
将输送带反过来剥非工作面覆盖胶，区别剥离长度L=4450mm+100mm，100mm封口胶宽度(下封口与上封口错开100mm，排指时指尖与指根错位距离约150mm，如图3)，如图2（右），剥去下覆盖胶。
图 3
（4）画指形、剪指形：在主动端工作面重新确画XX’’线，注意要核对XZ=指形长度=4450mm。
在被剥开的芳纶带表面（XX’’到ZZ’’胶带端部之间）画指型并剪去多余部分，可以用直尺也可用做好的磨具按以下步骤进行操作：
a、在输送带表面画胶带的中心线。
b、以中心线为起点向两边画指型，指形底边宽度d为110mm，阴影部位为需剪去的部位。
C、画指型时要注意输送带运转方向，如图4（箭头所指为运行方向）。
图 4
按类似方法将被动端的接头进行剥胶打磨，画指形、剪指形。
（5）铺胶排指：
a、将输送带放在硫化器上，根据中心线及接头长度将指形对好，如图5，将胶带固定为带面清洗做好准备。
图 5
指形指尖与指根需要错开100mm-150mm，本次硫化取150mm。注意排到最后，运转方向那个头的边上两个指要排在最外面。
b、清洗、涂胶浆：将主动端、被动端翻起进行清洗，将指形部位、及封口部位的灰层、异物清除，用120﹟汽油对两个接头的指形端面及上下封口清洗，待汽油挥发完后涂胶浆，胶浆要涂刷两遍，待第一遍胶浆干透后涂刷第二遍，第二遍胶浆干透80%左右后准备排指。
c、铺胶：将隔热薄膜铺于硫化器上，注意必须保证其长度、宽度大于硫化搭接部分。将下覆盖胶（出厂时已将覆盖胶、帘子布、芯胶进行复合并放气，帘子布纬向放置，两边要比带宽各宽150mm）平铺于隔热薄膜上。将下覆盖胶与主动端、被动端带面封口连接处的帘子布沿封口剪去50mm宽，注意检查两封口的接触面胶料不要过多或缺料。
d、在芯胶表面均匀地涂上胶桨，晾干后按顺序排指，注意要确保指间间距为2mm-3mm，并在指与指之间的间距处填上芯，如图5。
e、排好指后涂胶浆（涂胶浆的主要目的是将指形进行固定，避免指发生移动，在粘贴过程中减少空气的进入），晾干后将下覆盖胶的帘子布翻起（剪去多余的部分）并包住指形。再按芯胶、帘子布、覆盖胶铺好上复合胶，如图6。注意上覆盖胶帘子布也要纬向放置，并与下面包上的帘子布搭接。长度方向与封口也间隔50mm，并进行排气处理。
图 6
f、接头两边边胶处放上边胶（厂家提供）保证厚度，再将两个封口及两边多余胶料裁掉。
g、输送带两边放上相对应的挡铁并用拉杆固定，输送带接头表面铺一层纯棉白布（做隔离加热板、透气用），组装硫化器通电加压准备硫化。
（6）加压、硫化：
a、给水压板打水加压到0.8MPa时加热，温度达到100℃卸压再加压到1.3MPa，当温度升到150℃左右时开始计时。
DPP2500-1600×1（12+10）输送带硫化保温时间为50分钟。
b、硫化保温结束后自然冷却20min即可通水冷却，待温度降到60℃以下时卸掉水压撤掉硫化器，检查接头质量，把封口及两边胶处的多余胶料修掉并打磨平整。用弹线器拉一下中心线及两边直线度，检测接头有无质量问题，如有问题及时处理。
（7）收尾工作：
a、将剥头机、角磨机等放回制定地点，保持作业现场干净整洁。
b、清理现场作业垃圾，将废弃油脂等升井并交回指定地点，避免环境污染。
c、检查不再使用的电气设备是否停电并闭锁上锁，检查不使用的水管是否关好。
d、做好设备运行、硫化接头记录、交接班记录等后续工作。
4 芳纶带硫化接头质量影响因素
（1）指长
输送带所受的纵向拉力由硫化接头区域橡胶与DPP帆布间的剪切力承受。DPP帆布所受拉力也可看成作用于其表面的一系列剪切力的积分求和。[ ]输送带运行时，由驱动滚筒将动力传给橡胶覆盖层，橡胶覆盖层再将动力传向骨架层DPP帆布。为保证硫化接头强度符合要求，DPP帆布与橡胶覆盖层间的抽出力必须大于DPP帆布自身的拉断强度，因此，指形长度成为关键指标。指形长度过短，抽出力不够；指形长度太长，操作不方便。
（2）指宽
一方面，因为输送带所受的纵向拉力由硫化接头区域橡胶与DPP帆布间的剪切力承受，合适的指宽可以保证剪切力的均匀传递；另一方面，输送带带宽一定的情况下，指宽越小，单位宽度内指数就越多，在相同的接头长度下，接头区域芯胶与帆布指形接触面积就越大，从而提高了指形与指形间的粘合力，进而提高接头强度。与此同时如果指宽较小，指自身的拉断力小，指头容易断。因此必须选择合适的指宽。
（3）芯胶粘合强度
做硫化接头拉力试验时，橡胶覆盖层与芳纶骨架层接触面在开始相对位移前，其接触面产生一定大小的剪切力，该种状态称为粘合状态。只要剪切力超过该值，橡胶覆盖层与芳纶骨架层就会发生相对位移，该种状态称为滑动状态。硫化接头的粘合只要靠橡胶与芳纶骨架之间的粘合力实现，该粘合力经常以抽出力表示，即将单位长度的芳纶骨架从橡胶中抽出时需要的力。要使芳纶带硫化接头强度达到最大，必须使抽出力超过芳纶骨架本身强度。
（4）纺织物加强层
实验通过对不同纺织物加强层硫化接头的分析发现，随着织物加强层强度的提高，硫化接头的静态强度也相应提高，但同时硫化接头变硬，接头屈挠性变差。增加织物加强层数量会使覆盖胶厚度相对减少，因此选择合适的织物加强层也非常重要。针对DPP2500芳纶帆布，本次硫化选择EP网眼布，即可使指形固定又可提高硫化接头在输送带运行中抗冲击、抗穿刺和耐屈挠性能，避免使用过程中出现接头开裂挠曲等现象。
（5）胶浆、120#汽油
通过对硫化接头实验观察发现，胶浆、120#汽油的正确使用对芳纶带硫化接头质量有极大影响。胶浆未晾干、120#汽油未挥发完就将上（下）覆盖胶胶铺上可以直接导致硫化接头强度的下降。有国外公司研究发现残留在芳纶骨架上的汽油会是胶料发生溶胀，降低覆盖胶与骨架间的粘合强度，进而降低接头强度。
（6）硫化工艺
硫化过程可分为四个阶段：诱导期、预硫期、正硫化、过硫。最佳硫化温度为145至150℃，升温时保证上下硫化板温差不超5摄氏度。温度过高，硫化接头会发生过硫，温度太低会导致粘合失效。根据输送带硫化厚度选合适的硫化时间，本次硫化定为50分钟。时间不够，硫化不透，接头强度低；时间太长，将导致接头产生过硫现象，严重时甚至会发生龟裂现象。
作业人员的劳动技能、手法娴熟程度也直接影响接头质量。做接头硫化时应尽量减少刀具对芳纶布（绳）的损伤，指形的制作也必须严格按照作业标准，作业时尽量选择空气质量较好、无淋水、平整的地方，指形必须清洗干净、无杂毛纤维，铺胶排指时必须保证搭建长度和对口间隙，严格按照规程进行加压、保温。
4 芳纶带硫化、保存、使用注意事项
（1）带体起吊、运输时禁止将带面划伤、应力变形等。
（2）芳纶带运输、储藏时应保持清洁，尽量避免强光直射、雨雪侵蚀，禁止与臭氧、高温、酸碱类溶剂、有机溶剂、油脂、金属锰等物质接触，以免影响橡胶质量。储藏时温度应保持在-10℃至40℃之间，适度应保持在50%至80%之间。储藏时必须整卷水平放置，不得折叠，并使带体与地面保持一定距离（可置于木质平台之上），储藏时每季度翻动一次，避免一面长时间受力。
（3）硫化时，当输送带带宽不标准或有较大公差时，采用以保证接头中间齿形的齿宽，加大或减少两侧边缘半齿宽度的方法来解决，边缘区域的指宽必须大于0.5d。在剥胶过程中，操作必须仔细认真，禁止损伤线绳，避免损伤芳纶帘线。指形对接时两带体中心线必须保持一致，否则不仅会造成输送带运行时跑偏，也会使指形部位受力不均匀，影响接头强度，使接头在很短时间内被破坏。在整个操作过程中，需保证接头清洁。粘合时注意清除灰尘和杂物，尽可能排净空气，提高粘合效果。要求硫化接头强度不小于原带体额定拉伸强度的85%（可通过实验接头检测）。
（4）芳纶带接头硫化完成后再次检测接头中线与原带体中线是否重合，测量接头宽度是否符合要求。芳纶带硫化结束检查发现异常、使用时发现带体损伤应及时修理，避免损失扩大化。
（5）芳纶带使用时胶带机滚筒直径不宜太小，否则影响芳纶带使用寿命。尽量减少漏煤斗处物料落差，以减轻物料对带体的冲击损伤。使用时禁止过载。带体周围有气割、电焊作业时，应采取必要的防护措施，以免火星烧灼带体。
5结论
（1）指形接头强度与指形自身的强度有关，指形自身强度取决于指长和指宽，必须根据带体强度级别选择适宜的指长和指宽[ ]。
（2）提高接头用芯胶的粘合强度可提高指形与指形间的材料与指形的粘合力，从而提高接头强度。
（3）根据接头用覆盖胶和芯胶的硫化工艺和接头厚度确定适宜的接头硫化工艺。覆盖胶和芯胶强度越高、老化性能越好，接头越不容易开裂。
（4）必须制定详细的接头工艺规程，接头制作过程要加强监督，确保按照接头规程进行操作。尽可能使用自动化的接头设备，减少人为因素的影响。
（5）操作人员的操作水平和熟练程度严重影响芳纶接头强度，必须对输送带接头操作人员进行专门的技能培训，提高操作人员执行任务的精确性和有效性。
参考文献：
[1]李晓森 基于有限元法的钢丝绳芯输送带接头的研究[D] 沈阳：东北大学 2008
[2]孙桂美，汪光亮，张鹏飞，吴旗 《单层芯DPP芳纶输送带指形接头的研究》 《橡胶工业》2015年第62卷。
论文作者:任利亭
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/15
标签：输送带论文; 强度论文; 芳纶论文; 封口论文; 长度论文; 橡胶论文; 作业论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;