CC BY
30
УДК 678.6:675.024
А. Д. Нурисламов, Л. А. Зенитова, М. М. Гильфанов
АДГЕЗИОННАЯ ПРОПИТКА АКРИЛАТНО-АКРИЛОНИТРИЛОВЫМ
И СОПОЛИМЕРНЫМИ ДИСПЕРСИЯМИ ЦЕЛЬНОТКАНОГО КАРКАСА
ТРАНСПОРТЕРНЫХ ЛЕНТ ДЛЯ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Ключевые слова: транспортерная лента, адгезионная пропитка, цельнотканый каркас, горючесть, эластичность, впитыва-
емость, акрилатная эмульсия.
В работе представлено исследование по разработке технологии изготовления обрезиненной транспортерной ленты на основе цельнотканевого каркаса (ЦКТ-2000) из хлопковых, полиэфирных и полиамидных нитей особой конструкции, пропитанного негорючими акрилатно-акрилонитриловыми сополимерными дисперсиями. Установлены технологические параметры процесса изготовления транспортерной ленты, включая расходные коэффициенты и температурно-временную экспозицию.
Keywords: conveyor belt, adhesive impregnation, tselnotkany frame, flammability, elasticity, absorbency, acrylate emulsion.
The paper presents a study on the development of technology for the manufacture of rubberised conveyor belt through tselnotkanevogo frame (CCT-2000) from cotton, polyester andpolyamide yarns specially designed, non-flammable impregnated acrylate-acrylonitrile copolymer dispersions. Established technological parameters of manufacturing process of the conveyor belt including consumption ratios, temperature and exposure time.
Введение
В горнодобывающей промышленности для транспортировки ископаемых широко используются транспортеры, основным рабочим органом которых является непрерывно движущаяся лента. Материал, из которого эта лента изготавливается, должен обладать высокой прочностью, определенной твердостью, эластичностью, стойкостью к истиранию и проколам. Кроме того, учитывая условия ее эксплуатации в шахтах в замкнутом объеме и в контакте с обслуживающим персоналом, материал ленты также должен быть негорючим.
Традиционно в качестве материала транспортерных лент используется резина на основе каучуков, обладающих вышеперечисленными показателями. Чаще всего для этих целей используются полиуретаны. Однако полиуретаны, относящиеся к каучукам специального назначения, дороги. С целью удешевления материала транспортерной ленты используют специальную конструкцию, состоящую из текстильной основы покрытой с обеих сторон резиной (рис.1).
Рис. 1 - Образец резино-тканевой транспортерной ленты
Для увеличения адгезии системы резина - текстильная основа последнюю пропитывают адгезионными составами.
В настоящее время в горнодобывающей промышленности используются транспортерные ленты импортного производства ЕС, Китая, Индии: Sava,
Continenta, Matador, Shuangma, Arwin Plus, Darwin plus, US D Darwin plus и т.д. С целью импортозаме-щения на ООО «Группа компаний Сурский комбинат технических сукон» разработана отечественная ткань транспортерной ленты новой конструкции ЦТК-2000 на основе трех типов волокон: хлопок, полиамид и полиэфир. В качестве адгезионной пропитки рекомендовано использовать акрилатно-акрилонитриловые сополимерные дисперсии.
В этой связи исследование, направленное на разработку технологии пропитки ЦТК акрилатно-акрилонитриловыми сополимерными дисперсиями, является актуальным.
Экспериментальная часть
Объектом исследования служил ЦТК-2000 новой конструкции, представляющий собой соединенные между собой нитями утка две одинаковые ткани, в которых тканые элементы чередуются с участками непереплетенных с основной крестообразно расположенными относительно друг друга нитями утка. Поэтому на поверхности такой ткани при ее обработке пропитывающим составом будет иметь место как адгезионная, так и когезионная связь. ЦТК-2000 имеет размеры 1160*40000 мм (рис.2) и состоит из полиэфирных и полиамидных нитей плотностью 675 и 187 текс соответственно, а также хлопчатобумажной пряжи 20/1.
1 Ткань
у] (адгезия) \ / (когезия)
е 8 >:< >:< й: й й й s к й Й Ж Й й Й W W W Г(
Рис. 2 - Размеры и плетение ЦТК-2000
В качестве пропиточного состава использовались акрилатно-акрилонитриловые сополимерные дис-
персии FOLCO TEC АС 1911/2 FR и FOLCO TEC COMP 1405/5 FR фирмы FOLLMANN, Германия, имеющие показатели, приведенные в таблице 1.
Для пропитки образцов из ЦТК вырезались образцы 120x120мм, которые помещали на полиэтиленовую пленку размером, превышающем размеры образцов ~ в 2 раза. Края пленки заворачивали таким образом, чтобы пропиточная жидкость не растеклась. На поверхность образцов наносился методом налива пропиточный состав, который частично впитывался в ЦТК, а частично вытекал по краям. Затем пропитанный образец на 10 минут помещали под пресс с давлением 1,4 кг/см2. При выдержке образца под прессом остатки пропиточного состава полностью впитывались ЦТК. После прессования образец выдерживался в подвешенном состоянии до полного отверждения пропиточного состава при комнатной температуре. Фиксировалось время отверждения "по отлипу", которое составляло ~ 20 часов. Определение впитываемости нитей, составляющих ЦТК, осуществлялось по высоте подъема пропитывающей жидкости по ГОСТ [1]. Горючесть нитей ЦТК и образцов ЦТК определяли по ГОСТ [2]. Эластичность пропиточных образцов определяли по ГОСТ [3]. Прочность связи резина - корд (Н-метод) определяли по ГОСТ 14863-69 на разрывной машине РМИ-250 при скорости движения нижнего зажима 50 мм/мин. [4].
Обсуждение результатов исследования
В первую очередь определялась способность впитывания адгезива нитями, входящими в состав ЦТК (рис.2,3). Выявлено, что наилучшей впитывае-мостью обладают полиамидные нити, далее располагаются полиэфирные и завершает этот ряд хлопковые нити. При этом независимо от типа волокна адгезив FOLCO ТЕС АС 1911/2 FR впитывается несколько быстрее. По-видимому, это происходит из-
за более высокой вязкости адгезива FOLCO TEC COMP 1405/5 FR по сравнению FOLCO TEC АС 1911/2 FR. Таким образом, пропитываемость ЦТК в большей степени будет зависеть от способности к поглощению адгезива хлопковыми нитями.
Рис. 2 - Влияние вида нитей на впитывемость FOLCO ТEC АС 1911/2 FR: 1 - ПЭ; 2 - ПА; 3 -хлопок
Рис. 3 - Влияние вида нитей на впитывемость (h, мм) FOLCO TEC COMP 1405/5 FR: 1 - ПЭ; 2 -ПА; 3 - хлопок
Следующим этапом исследования была пропитка образцов полотна. Количество пропитывающего состава зависело от типа адгезива. В случае FOLCO TEC АС 1911/2 FR для полной пропитка образца достаточно было — 150 г состава. Для полной пропитки образца ЦТК FOLCO TEC COMP 1405/5 FR оказалось необходимо — 170г состава.
При этом, если для полной пропитки ткани по толщине менее вязким составом достаточно было наносить его с одной стороны ткани, то в случае использования более вязкого состава его необходимо было наносить с двух сторон. Полное отверждение пропиточного состава без подогрева происходило — за 15 часов.
Образцы, пропитанные более вязким составом FOLCO TEC COMP 1405/5 FR, имели эластичность 49 усл. ед., в то время как образцы, пропитанные менее вязким составом FOLCO TEC АС 1911/2 FR -23 усл. ед. То есть ткань, пропитанная FOLCO TEC COMP 1405/5 FR практически вдвое более эластична по сравнению с FOLCO TEC АС 1911/2 FR.
По условиям эксплуатации ЦТК должен быть негорючим. Образцы ЦТК, пропитанные обоими составами адгезива не загораются и не поддерживают горение.
Таблица 1 - Основные показатели адгезивов
Показатель Единицы FOLCO®T FOLCO®
измерения ЕС АС 1911/2 FR TEC COMP 1405/5 FR
Вязкость 4мм DIN изм. чаша, 20°С,с по Брукфиль ду 20°С, мПа с 11-20 — 2500
рН 3-5 7 - 10
Содержание % мас. 45-49 43 - 46
твердых ча-
стиц
Плотность г/см3 —1,15 —1,3
Прочие свойства
Цвет непрозрачный белый
Покрытие на ощупь мягкое мягкое,
эластич
ное
Далее технология пропитки вышеуказанными составами апробировалась на опытной установке КНИТУ, имитирующей промышленное производство пропитки текстильных материалов (рис.4).
цгк
Банеа с яроппточаыч составом
Огжпмные Слшпльная Готовое
валки камера изделие
Рис. 4 - Блок-схема процесса пропитки ЦТК
ЦТК, проходя через ванну, заполненную пропиточным составом, полностью погружается в него. Далее пропитанный ЦТК поступает на отжимные валки, где отделяются избыток пропиточного состава. Затем ЦТК поступает в сушильную камеру, в которой при прохождении его через систему направляющих валков сушится при определенной температуре. После сушильной камеры готовое изделие представляет собой жесткое полотно, готовое к процессу обрезинивания.
Весь технологический цикл изготовления продукции составил ~ 25 минут. Температура в сушильной камере поддерживалась 1700С. Оптимальный расход адгезивов составляет ~ 3 кг/м2. При таких параметрах пропитки ЦТК представляет собой материал, межвитковое пространство которого полностью заполнено отвержденным полимером. Следующая стадия изготовления транспортерной ленты - обрезинивание производилась на ЗАО "КВАРТ" г. Казань. В лаборатории института технических тканей г. Ярославль выявлено, что резинотканевая конвейерная лента имеет прочность связи с резиной -5,2 кгс/см2 при норме не менее 4,8 кгс/см2, а сам образец ткани ЦТК-2000 имеет по основе разрывную нагрузку равную 1948 кгс/см2.
Таким образом, апробирование разработанной технологии пропитки негорючими адгезионными составами ЦТК показала ее целесообразность. Следующим этапом исследования будет разработка технологии пропитки ЦТК отечественными адгези-вами на основе водных полиуретановых дисперсий.
Выводы
Проведена пропитка цельнотканого каркаса новой конструкции, представляющий собой соединенные между собой нитями утка две одинаковые ткани, в которых тканые элементы чередуются с участками непереплетенных с основной крестообразно расположенными относительно друг друга нитями утка. В качестве адгезионной пропитки испытыва-лись акрилатно-акрилонитриловые сополимерные
дисперсии FOLCO TEC AC 1911/2 FR и FOLCO TEC COMP 1405/5 FR.
Выявлено, что нити, составляющие цельнотка-ный каркас, имеют разную впитываемость по отношению к пропиточным составам. Наилучшей впи-тываемостью обладают полиамидные нити. Далее располагаются полиэфирные нити. Завершает этот ряд хлопковые нити. Таким образом пропитывае-мость ЦТК в большей степени зависит от способности к поглощению адгезива хлопковыми нитями.
Оптимальный расход адгезивов сотавляет — 3 кг/м2.
Отверждение на холоду происходит за —
20 часов. Ткань, пропитанная FOLCO FEC COMP 1405/5 FR, практически вдвое более эластична по сравнению с FOLCO PEC АС 1911/2 FR.
Ткань ЦТК относится к горючим материалам. Образцы ЦТК пропитанные как FOLCO TEC АС 1911/2 FR, так и FOLCO TEC COMP 1405/5 FR не загораются и не поддерживают горение.
Разработанная технология пропитки апробировалась на опытной установке КНИТУ, имитирующей промышленное производство пропитки текстильных материалов.
Весь технологический цикл изготовления продукции составляет — 25 минут. Температура в сушильной камере - 1700С. При таких параметрах пропитки ЦТК представляет собой материал, меж-витковое пространство которого полностью заполнено отвержденным полимером.
Пропитанная ткань прошла процесс обрезини-вания. Резинотканевая конвейерная лента имеет прочность связи с резиной - 5,2 кгс/см2 при норме не менее 4,8 кгс/см2, а сам образец ткани ЦТК-2000 имеет по основе разрывную нагрузку равную 1948 кгс/см2.
Данные исследования дают возможность предположить, что разработанная технология позволит создать транспортерную ленту отечественного производства, решая проблему импортозамещения.
Целесообразно продолжить исследования по изучению возможности пропитка ЦТК отечественными адгезивами.
Литература
1. ГОСТ 3816-81.
2. ГОСТ 5727-83.
3. ГОСТ 27110-86.
4. ГОСТ 14863-69.
© А. Д. Нурисламов - учащийся ОУ "Лицей-интернат для одаренных детей имени академика П.А. Кирпичникова с углубленным изучением химии ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», aaarrrttt-art@mail.ru; Л. А. Зенитова - профессор, д.т.н. ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», zenit@kstu.ru; М. М. Гильфанов - заместитель генерального директора по новым разработкам и технологиям ООО «Группа компаний Сурский комбинат технических сукон», mars553003@mail.ru.
© A. D. Nurislamov - DU student, "Lyceum-boarding school for gifted children named after Academician PA Kirpichnikova with in-depth study of chemistry" FGBOU IN "Kazan State Technological University», aaarrrttt-art@mail.ru; L. A. Zenitova - Professor, Ph.D. FGBOU in "Kazan State Technological University», zenit@kstu.ru; M. M. Gilfanov - Deputy Director General on new developments and technologies LLC "Group Sursky combine technical felts», mars553003@mail.ru.
