CN105111528A - 传送带 - Google Patents
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Abstract
本发明基于一项发现,即钕系聚丁二烯橡胶能够作为承载覆盖层置于重型传送带上,以极大地提高传送带的耐磨性。所述重负荷传送带在铁矿石、铜矿石、煤和其他磨损性材料的开采中具有特殊利用价值。这些传送带相应地具有更长的使用寿命,可减少矿井停工期,降低成本,提高矿井的整体生产力,且不会对工人的健康或安全产生不良影响,也不会对环境有害。本发明更具体地公开了一种传送带,所述传送带包括承载覆盖层、位于所述承载覆盖层下方的增强层、以及位于所述增强层下方的滑轮覆盖层,其中所述承载覆盖层包含钕系聚丁二烯橡胶。
Description
技术领域
本发明涉及高度耐磨的传送带,所述传送带凭借其出色的耐磨性,在采矿作业中传送矿物和煤时发挥特殊作用,尤其涉及所述传送带的段或部以及用于所述传送带的承载覆盖层。
背景技术
在诸多商业应用中,采用重负荷传送带运输产品和物料是常见的。作此用途的传送带相对较长,例如大约几英里长,其代表工业物料运输作业中的一项高额支出。例如,传送带广泛应用于将矿物、煤和多种多样的工业产品从一处移动到另一处。采矿作业中使用的重负荷传送带可延伸数英里的距离,其代表工业物料运输作业中的一项高额支出。例如,在典型采矿应用中这种传送带常用于在底下矿井和地上运输矿物。
在重负荷应用中使用的常规传送带典型地包括作为顶层的硫化橡胶、作为底层的硫化橡胶以及夹置在顶层和底层中间的织物增强层(带芯)。采矿作业中使用的传送带可达10英尺宽,并多达约三英寸厚。该传送带普遍使用的主要材料是一种中度柔性弹性材料或类橡胶材料,所述传送带典型地通过位于传输带内并沿其长度方向延伸的多个纵向延伸的织物增强件或金属缆绳或绳索增强。
当然,所有的传送带都会遭受正常磨损和撕裂以及由所运输材料和/或严酷的环境条件造成的损伤。不幸地是,采矿作业中使用的传送带尤其易于受到其所运输的物料带来的损伤,与所运输材料接触的带表面(带的承载覆盖面)可能形成裂口、裂缝、切口或破洞。例如,所运输的诸如磨损性特别大的铁矿石和铜矿石物料的尖锐边缘会凿戳所述带表面,并且可导致裂口形成并扩大深入至传送带体内。这样的损害最终会导致传送带故障。如果传送带遭受极大损害或因其他情况而无法运行,修理传送带、清洁溢出物料以及相应停工期的成本会很高。任何情况下,从降低成本和高效利用人力和设备角度来看,非常期望使用寿命长且无需不断进行维护和损伤修复。
历年来,制造这种传送带使用的橡胶覆盖材料的耐磨性已经有所改进,所述传送带用于运输可很快磨损常规橡胶传送带覆盖层的高磨损性物料。然而,由于基于诸如丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶和聚丁二烯橡胶的标准通用弹性体的混合物这些改进通常只是增量式的。尽管已经取得了这些改进,采矿行业长期以来仍然渴求一种耐磨性大幅度提高的优质传送带,以延长带使用寿命,减少矿井停工期,并提高生产力。对于这种改进的传动带,同样重要的是还能够保留其他所有必要的性能特征以保证其商业可行性。
获得耐磨性改进的一个方法是将具有耐磨特性改进的承载覆盖层嵌入传送带。然而,关键是这种承载覆盖层能够以不会从带芯脱胶的方式置于带内。换句话说,关键是制造承载覆盖层使用的耐磨材料能够对传送带体呈现出良好的粘附性,以便不会在使用期间脱胶。同样也很重要的是,承载覆盖层采用的弹性材料能够以常规方式化合,并能够在常规橡胶加工设备上加工,由此避免重大的资本支出。当然,该材料的使用不会造成健康、安全和/或环境问题这一点也很重要。
发明内容
本发明基于一项发现,即钕系聚丁二烯橡胶能够作为承载覆盖层置于重负荷传送带上,以极大地改进传送带的耐磨性。所述钕系聚丁二烯橡胶能够在常规的橡胶加工设备上并且使用常规的化合配方和技术加工。在任何情况下,都可以通过在其承载覆盖层中使用钕系聚丁二烯橡胶,制造出抗表面损伤大大提高的、用于重负荷应用的传送带。这种重负荷传送带在铁矿石、铜矿、煤和其他磨损性材料的开采中具有特殊使用价值。这些传送带相应地具有更长的使用寿命,可减少矿井停工期,降低成本并且提高矿井的总生产力而不会对工人的健康或安全产生不良影响,也不会对环境有害。
本发明更具体地公开了一种传送带,所述传送带包括承载覆盖层、位于所述承载覆盖层下方的增强层以及位于所述增强层下方的滑轮覆盖层,其中所述承载覆盖层包含钕系聚丁二烯橡胶。
附图说明
图1是本发明的传送带的剖视图,所述传送带具有包含钕系聚丁二烯橡胶的承载覆盖层、位于所述承载覆盖层下方的加强层以及位于所述增强层下方的滑轮覆盖层,其中所述增强层包括三层织物增强层。
图2是本发明的传送带的剖视图,所述传送带具有包含钕系聚丁二烯橡胶的承载覆盖层、位于所述承载覆盖层下方的增强层以及位于所述增强层下方的滑轮覆盖层,其中所所述增强层包括钢增强元件。
具体实施方式
如图1所示,本发明的重负荷传送带1包括:包含钕系聚丁二烯橡胶的承载覆盖层2、位于所述承载覆盖层2下方的增强层4、以及位于所述增强层4下方并包含常规橡胶聚合物的滑轮覆盖层7。在本发明的该实施例中,所述增强层4包括第一织物增强层5A、第二织物增强层5B和第三织物增强层5C。然而,在本发明的可选实施例中,所述增强层4可包含单层织物增强层、两层织物增强层、四层或更多层织物增强层。本发明的传送带典型地为至少10米长,更典型地,为至少100米长。在很多情况中,所述传送带会长达1000米以上,在某些应用中,可长达5000米以上。
图2示出了本发明的另一实施例,其中所述增强层4包括多个嵌入所述增强层4的基质8内的钢增强元件6。在本发明的该实施例中,所述重负荷传送带1还包括包含钕系聚丁二烯橡胶承载覆盖层2、位于所述承载覆盖层2下方的增强层4、以及位于所述增强层4下方并包含常规橡胶聚合物的滑轮覆盖层7。
所述承载覆盖层中使用的所述钕系聚丁二烯橡胶利用钕系催化剂体系合成,并因此在本文被称为钕系聚丁二烯橡胶。合成聚丁二烯橡胶中采用的钕系催化剂体系通常被认为是“假生”催化剂体系,且由其催化合成的聚丁二烯橡胶通常随着单体转化率提高分子量会增加。该钕催化剂体系典型地包括(1)钕系化合物、(2)有机铝化合物、以及(3)至少一种包含至少一种不稳定卤素离子的化合物。
所述钕系催化剂体系中的钕系化合物包括与配体型基团或原子结合的钕原子。这些化合物有时称为配位型化合物,典型结构为NdL3,其中Nd代表钕系原子,其中L代表有机配体。所述有机配体将典型地含有1-20个碳原子,且将典型地选自(1)邻羟基醛、(2)邻羟基苯某酮(o-hydroxyphenones)、(3)氨基苯酚、(4)羟基酯类、(5)羟基喹啉类、(6)β-双酮、(7)一元羧酸、(8)邻二元酚、(9)亚烷基二醇、(10)二元羧酸、(11)二元羧酸的烷基化衍生物以及(12)酚醚类。
所述钕系化合物的有机配体可为单价双配位或二价双配位形式。一些代表性的所述有机配体或基团包括(1)邻羟基醛,诸如水杨醛,2-羟基-1-萘甲醛、2-羟基-3-萘甲醛等;(2)邻羟基苯某酮,诸如2'-羟基苯乙酮、2'-邻羟基苯丁酮、2'-羟基苯丙酮等;(3)氨基苯酚类,如邻氨基苯酚、N-甲基邻氨基苯酚、N-乙基邻氨基苯酚l等;(4)羟基酯类,如水杨酸乙酯、水杨酸丙酯、水杨酸丁酯等;(5)酚化合物,例如2-羟基喹啉、8-羟基喹啉等;(6)β-双酮,如乙酰丙酮、苯甲酰丙酮、2,4-己二酮、异丁酰基丙酮、戊酰丙酮、乙基乙酰丙酮等;(7)一元羧酸,如乙酸、丙酸、戊酸、己酸、2-乙基己酸、新癸酸、月桂酸、硬脂酸等;(8)邻二元酚类,如邻苯二酚;(9)亚烷基二醇,如乙二醇、丙二醇、三亚甲基二醇、四亚甲基二醇等;(10)二元羧酸,如草酸、丙二酸、马来酸、琥珀酸、邻苯二甲酸等;(11)上述二元羧酸的烷基化衍生物;以及(12)酚醚类,如邻羟基苯甲醚、邻羟乙基苯酚醚等。
可利用的钕系化合物的一些代表性实例包括乙酰丙酮钕、环烷酸钕、新癸酸钕、辛酸钕、三-水杨酸钕、三-(8-羟基喹啉根)钕、三(Π-烯丙基)氯化钕、三(Π-烯丙基)溴化钕、三(Π-烯丙基)碘化钕、四甲氧基钕、四乙氧基钕、四丁氧基钕、以及其它与含有1至20个碳原子的配体络合的钕系化合物。
钕系催化剂体系中使用的有机铝化合物典型地含有至少一个碳-铝键,且可由下列结构式表示:
其中,R1、R2和R3可以相同,也可以不同,其中R1选自烷基(包括环烷基)、烷氧基、芳基、烷芳基、芳烷基和氢组成的组合中;其中R2选自烷基(包括环烷基)、芳基、烷芳基、芳烷基和氢组成的组合中;其中R3选自烷基(包括环烷基)、芳基、烷芳基和芳烷基组成的组合中。一些对应于该化学式的代表性有机铝化合物包括:二乙基氢化铝、二正丙基氢化铝、二正丁基氢化铝、二异丁基氢化铝、二苯基氢化铝、二-对甲苯基氢化铝、二苄基氢化铝、苯乙基氢化铝、苯基-正丙基氢化铝、对甲苯乙氢化铝、对甲苯基正丙基氢化铝、对甲苯基异丙基氢化铝、苄基乙基氢化铝、苄基正丙基氢化铝、和苄基异丙基氢化铝和其他有机铝的氢化物。还包括乙基二氢化铝、丁基二氢化铝、异丁基二氢化铝、正辛基铝二氢化铝、戊基二氢化铝和其它有机铝的二氢化物。还包括乙氧基二乙基铝和乙氧基二丙基铝。还包括三甲基铝、三乙基铝、三正丙基铝、三异丙基铝、三正丙基铝、三异丙基铝、三正丁基铝、三异丁基铝、三戊基铝、三己基铝、三环己基铝、三辛基铝、三苯基铝、三对甲苯基铝、三苄基铝、乙基二苯基铝、乙基二对甲苯基铝、乙基二苄基铝、二乙基苯基铝、二乙基对甲苯基铝、二乙基苄基铝、以及其他三有机铝化合物。
所述钕系催化剂体系的第三催化剂组分是含有一种卤素离子的化合物。可利用的卤素离子的代表性实例包括溴离子、氯离子、氟离子和碘离子。也可使用两种或更多种所述离子的组合。这些卤素离子可作为(1)卤化氢;(2)烷基、芳基、烷芳基、芳烷基和环烷基金属卤化物,其中金属选自元素周期表的第II、III-A和IV-A族;(3)元素周期表第III、IV、V、VI-B和VIII族金属的卤化物;以及(4)对应于通式ML(3-y)Xy的有机金属卤化物,其中M选自元素周期表第III-B族中原子数为21、39、57-71的金属;L为含有1-20个碳原子的有机配体,其选自(a)邻羟基醛、(b)邻羟基苯基酮、(c)羟基喹啉、(d)β-双酮、(e)一元羧酸、(f)邻二元酚类、(g)亚烷基二醇、(h)二元羧酸、(i)二羧酸的烷基化衍生物以及(1)酚醚组成的组合;其中X为卤素离子,且其中y为1到2的整数,其代表依附于金属M的卤素离子的数目。有机配体L可为一价双配位或二价双配位的形式。
所述含有不稳定卤素离子的化合物的代表性实例包括(1)无机卤酸,如溴化氢、氯化氢和碘化氢;(2)有机金属卤化物,如乙基溴化镁、丁基溴化镁、苯基溴化镁、甲基氯化镁、丁基氯化镁、乙基碘化镁、苯基碘化镁、二乙基溴化铝、二异丁基溴化铝、甲基倍半溴化铝、二乙基氯化铝、乙基二氯化铝、乙基倍半氯化铝、二异丁基铝氯化物、异丁基二氯化铝、二己基氯化铝、环己基二氯化铝、苯基二氯化铝、二十二烷基氯化铝、二乙基氟化铝、二丁基氟化铝、二乙基碘化铝、二丁基碘化铝、苯基二碘化铝、三甲基溴化铝、三乙基氯化锡、二丁基二氯化锡、丁基三氯化锡、二苯基二氯化锡、三丁基碘化锡等;(3)无机卤化物,如溴化铝、氯化铝、碘化铝、五氯化锑、三氯化锑、三溴化硼、三氯化硼、氯化铁,三氯化镓、五氯化钼、三溴化磷、五氯化磷、氯化锡、四氯化钛、四碘化钛、六氯化钨等;以及(4)有机金属(第III-B族)卤化物,如叔丁基水杨基乙醛氯化铈(III)(t-butylsalicylaldehydrocerium(III)chloride)、水杨基乙醛氯化铈(III)(salicylaldehydrocerium(III)chloride)、5-环己基水杨基乙醛氯化铈(III)(5-cyclohexylsalicylaldehydrocerium(III)chloride)、2-乙酰基苯酚氯化铈(III)(2-acetylphenolatocerium(III)chloride)、草酸氯化铈(III)(oxalatocerium(III)chloride)、草酸溴化铈(III)(oxalatocerium(III)bromide)等。含有不稳定卤素离子的优选化合物为无机卤酸和有机金属卤化物。
可利用“原位”技术制备钕系催化剂体系,或者可以“预制”钕系催化剂体系。“原位”是指将催化剂组分分别地加入待聚合的1,3-丁二烯单体。“预制”是指在将任一催化剂组分曝露至待聚合的1,3-丁二烯单体之前,催化剂组分被混合在一起的方式。同时已知的是,在采用本发明所述类型的催化剂体系时,单体的存在对形成催化剂活性成分不是必要的,从而促进“预制”催化剂的使用。还已知的是,相对于允许在使用前老化的催化剂而言,新“预制”催化剂通常更具活性。通过在少量1,3-丁二烯单体存在的情况下进行“预制”,可制备得到改进很大的“预制”催化剂。在1,3-丁二烯单体存在的情况下“预制”得到均相(可溶解)的催化剂体系,而在没有1,3-丁二烯单体存在的条件下通过混合制备的催化剂体系通常是不均匀(不溶解)的。专利号为3,794,604的美国专利对该“预制”技术进行了详细描述,该专利将通过引用结合在本发明中。
1,3-丁二烯单体聚合中使用的钕系催化剂体系,其催化剂组分可存在多种不同的比例。当含卤素化合物的卤素离子是溴离子、氯离子或碘离子时,卤素离子与钕金属之间的原子比可在约0.1/1至约6/1之间变化。更优选的比例是约0.5/1至约3.5/1,最优选的比例是约2/1。然而,当含卤素化合物的卤素离子为氟离子时,氟离子与钕金属离子的比例范围为约20/1至约80/1,最优选比例为约30/1至约60/1。三烷基氢化铝或烷基氢化铝与钕金属之间的摩尔比可从约4/1到约200/1之间不等,最优选范围为约8/1至约100/1。二烯和钕金属之间的摩尔比范围为0.2/1至3000/1,最优选范围为约5/1至约500/1。
加入聚合体系中的催化剂的量可在很大范围内变化:唯一的要求是,催化剂组分的催化剂量足够引起反应体系中1,3-丁二烯单体的聚合。为将灰分问题减小到最低程度,使用低浓度催化剂较为理想。经发现,当钕金属的催化剂水平在0.05毫摩尔/100克单体至1.0毫摩尔/100克单体之间时会发生聚合。优选比例是0.1~0.3毫摩尔钕金属/每100毫克单体。当然,所采用的整个催化剂体系的浓度取决于诸如体系纯度、期望的聚合速率、聚合温度等因素以及其他因素。因此,除非指明所使用催化剂的量否则无法确定的浓度。
可以利用本体聚合过程或采用适合的惰性溶剂的溶液聚合过程来实施1,3-丁二烯单体的聚合。“惰性溶剂”这个术语的意思是溶剂或稀释液不会进入所得聚合物的结构中或对所得聚合物产生不良影响。所述溶剂通常为脂肪族、芳族和脂环族烃,典型代表为戊烷、正己烷、庚烷、甲苯、环己烷等。在很多情况下,理想的是使用通常称为“己烷”溶剂的己烷异构体混合物溶剂。无论何种情况,溶剂/单体体积比均可在较大范围内变化。溶剂与单体的体积比可最高达20/1或更高。通常,优选的或更为方便的是采用约3/1至约6/1之间的溶剂/单体体积比。在本体聚合过程中,反应介质大体上是不溶解的,且根据反应介质的总重量,含有不超过10%的有机化合物,所述有机化合物为正在合成的聚合物的溶剂。在大多数情况中,反应介质包含低于4%重量比的溶剂,或几乎不包含溶剂。本体聚合可在完全不存在溶剂的条件下进行。
进行聚合反应的温度可在很大范围内变化。通常可从极低温度,如-60℃,到高达150℃或更高的高温。因此,温度并非能够对1,3-丁二烯单体聚合为钕系聚丁二烯橡胶这一反应产生实质影响的关键因素。然而,通常优选的是在约10℃至约90℃的温度下进行反应,以获得合理的聚合速率,同时也比较方便。进行聚合反应的压力也可以在很大范围内变化。反应可以在大气压下进行,或者,如需要的话,可以在次大气压或超大气压下进行。一般地,当反应在大约自生压力下进行时,会实现令人满意的聚合,所述自生压力由当前操作条件下使用的反应物产生。
利用钕系催化剂体系聚合1,3-丁二烯橡胶,可在卤乙烯存在的情况下进行,以降低所产生的钕系聚丁二烯橡胶的分子量(门尼粘度)。可作为分子量调节剂使用的卤乙烯包括氟乙烯、氯乙烯、溴乙烯和碘乙烯。优选地使用溴乙烯、氯乙烯和碘乙烯。通常,最优选地使用氯乙烯和溴乙烯。卤乙烯的使用量随所合成聚合物所期望的分子量变化。使用的卤乙烯的量越大,生成的聚合物的分子量越低。一般而言,卤乙烯的使用量在大约0.05phm~10phm(份/每百份单体)范围内。在大多数情况下,聚合期间存在的卤乙烯为0.1phm~2.5phm。为生成具有特定所需分子量以及相应门尼粘度的聚合物,本领域技术人员将能够很容易地确定卤乙烯的量。莫德丘奇思罗克莫顿(MorfordChurchThrockmorton)的专利号为4,663,405的美国专利对钕系聚丁二烯橡胶的合成以及其分子量的控制进行了更为详细的描述。哥蒂尼(Gordini)、卡波纳罗(Carbonaro)额斯皮纳(Spina)的专利号为4,699,960的美国专利也对钕系聚丁二烯橡胶的合成给出了更加详细的描述。美国专利4,663,405和4,699,960的教导以引用的形式结合在本发明中,用以描述钕系聚丁二烯橡胶和钕系催化剂体系以及其合成中使用的聚合技术。
钕系聚丁二烯橡胶将具有至少96%的顺式1,4-微结构含量,且经常地,将具有至少97%甚或98%的顺式1,4-微结构含量。钕系聚丁二烯橡胶通常在100℃具有35~65范围内的门尼ML1+4粘度。所述钕系聚丁二烯橡胶优选地在100℃具有35~60范围内的门尼ML1+4粘度,更优选地在100℃具有40~50范围内的门尼ML1+4粘度。
承载覆盖层2通常宽约3/16(5mm)英寸~约3/9英寸(10mm),并由钕系聚丁二烯橡胶构成。所述承载覆盖层可全部由钕系聚丁二烯橡胶制成,或者可以由钕系聚丁二烯橡胶与一种或多种其他橡胶聚合物混合而成。在这种与所述钕系聚丁二烯橡胶的混合物所包括的其他橡胶聚合物可以高达30phr(重量份/每100重量份的所述承载覆盖层中的橡胶)的水平混合。这些附加的橡胶聚合物典型地选自苯乙烯-丁二烯橡胶、天然橡胶、合成的聚异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、异戊二烯-丁二烯橡胶、镍系聚丁二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶、以及乙烯-丙烯-二烯橡胶。附加的橡胶聚合物通常优选为天然橡胶或镍系聚丁二烯橡胶。在任何情况下,所述承载覆盖层2中附加的橡胶聚合物与钕系聚丁二烯橡胶可以这样混合:附加的橡胶聚合物的含量水平在约1phr至约30phr范围内,而钕系聚丁二烯橡胶的含量水平在约70phr至约99phr范围内。若有需要,所述承载覆盖层2中的附加橡胶聚合物含量水平更典型地在约5phr至约25phr范围内,而钕系聚丁二烯橡胶的含量水平则在约25phr至约95phr范围内。
所述承载覆盖层2中天然橡胶和/或镍系聚丁二烯橡胶的含量水平可在为约2phr至约25phr范围内,而钕系聚丁二烯橡胶的含量水平则在约75phr至约98phr范围内。更典型地,天然橡胶和/或镍系聚丁二烯橡胶的含量水平,如有需要,可在约5phr至约20phr范围内,而钕系聚丁二烯橡胶的含量水平则在约80phr至约95phr范围内。在所述承载覆盖层含有天然橡胶和/或镍系聚丁二烯橡胶的情况下,其典型含量水平在约10phr至约15phr范围内,而钕系聚丁二烯橡胶的含量水平则在约85phr至90phrz范围内。
利用镍催化剂体系合成可用于所述承载覆盖层2的镍聚丁二烯。所述镍催化剂体系典型地包括(1)有机镍化合物、(2)有机铝化合物、和(3)含氟化合物,例如三氟化硼、氟化氢和氟化氢配合物,所述氟化氢配合物通过将氟化氢与酮、醛、腈、含氧无机酸、酯、醚、醇、酚或水配合而制备。通过在聚合作用时加入少量烯烃,可以控制镍系聚丁二烯橡胶的分子量,所述烯烃选自1-丁烯、异丁烯、顺式2-丁烯、反式2-丁烯和丙二烯。也可以通过在聚合作用时加入对苯乙烯二苯胺来控制镍系聚丁二烯橡胶的分子量。专利号分别为5,698,643和5,451,646的美国专利对镍系聚丁二烯橡胶的合成进行了更加详细的描述。美国专利5,698,643和5,451,646的教导通过引用结合在本发明中,以期描述镍系聚丁二烯橡胶以及所述镍系聚丁二烯橡胶的合成。所述镍系聚丁二烯橡胶包括1207、1208和1280高顺式1,4-聚丁二烯橡胶。所述1280高顺式1,4-聚丁二烯橡胶支化程度高且有出色的加工性,是用于所述承载覆盖层2的高度优选材料。
所述镍系聚丁二烯橡胶将典型性地具有至少96%的顺式1,4-微结构含量,更典型地,具有至少97%的顺式1,4-微结构含量。在某些情况中,镍系聚丁二烯橡胶将具有约98%的顺式1,4-微结构含量。例如,所述镍系聚丁二烯橡胶可具有约97%顺式1,4-异构体的含量,约2%反式异构体含量,以及约1%乙烯基含量。所述镍系聚丁二烯橡胶典型地在100℃具有约30~约70的门尼ML1+4粘度,更典型地在100℃具有约35~约65范围内的门尼ML1+4粘度。通常优选地,镍系聚丁二烯橡胶在100℃具有约40~约50范围内的门尼ML1+4粘度。所述镍系聚丁二烯橡胶还将典型地具有约1.8dl/g~约2.2d/g范围内的稀释溶液粘度。
典型地,所述承载覆盖层2还将进一步包括增强填充剂。所述增强填充剂通常为炭黑、二氧化硅、或木质素,通常优选为炭黑。所述填充剂含量水平一般在20phr至80phr范围内,更典型地,含量水平在30phr至75phr范围内。在大多数情况下,所述承载覆盖层2中所述填充剂的含量水平在40phr至70phr范围内。
几乎任何一种市售常见的、商业生产的炭黑都可以用于实施本发明。本发明实施过程中所使用的炭黑可以是球状形式或非球状的绒毛块。优选地,为实现更加均匀的混合,优选使用非球状炭黑。优选地,炭黑表面积(EMSA)为至少20m2/g,更优选地至少为35m2/g,甚至高达200m2/g或更高。本申请中使用的表面积值是通过使用十六烷基三甲基溴化铵十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)技术的ASTMD-1765测试确定的值。有用的炭黑包括炉黑、槽黑和灯黑。更具体地,炭黑实例包括超耐磨炉(SAF)黑、高耐磨炉(HAF)黑、快压出炉(FEF)黑、细炉(FF)黑、中超耐磨炉(ISAF)黑、半补强炉(SRF)黑、介质处理槽黑、难加工槽黑和导电槽黑。其他可利用的炭黑包括乙炔黑。两种或更多种上述炭黑的混合物可作为增强填充剂用于本发明的实施中。
所述承载覆盖层中使用的炭黑优选地具有约60m2/g~200m2/g范围内的STSA表面积。所述承载覆盖层中使用的炭黑更优选地具有约80m2/g~160m2/g范围内的STSA表面积。炭黑最优选地具有约100m2/g~140m2/g范围内的STSA表面积。炭黑还优选地具有100cc/100g~160cc/100g范围的OAN结构,更优选地具有120cc/100g~145cc/100g范围内的OAN结构。在大多数情况中,优选地利用N121炭黑以实施本发明。N121炭黑的碘吸收值范围为114~128g/kg,DBP吸收值范围为124~14010-5m2/kg,CTAB吸收比表面积为112-130103m2/kg,STSA为105~123103m2/kg,氮吸收比表面积为115~129103m2/kg,着色强度为111~127%,热损失极值为3%,倾注密度为280~360kg/m3,最大含灰量为0.5%。
所述承载覆盖层2还包含增强二氧化硅。所述可用于本发明的传送带的承载覆盖层2的增强二氧化硅填充剂还可典型地以具有约100~约400,且更常见的约150~约300的邻苯二甲酸二正丁酯(DBP)吸收值为特征。尽管具体的二氧化硅粒径可能更小,有时也可能更大,所述二氧化硅填充剂典型地具有0.01~0.05微米范围内的平均最大粒径,其通过电子显微镜确定。各种市售补强二氧化硅填充剂都可用于本发明的实施。该二氧化硅的代表性实例包括PPG工业出售的Hi-Sil商标下的型号210和243产品,Rhone-Poulenc出售的型号Z1165MP和Z165GR二氧化硅,EvonikIndustries出售的型号7000GR、BET表面积大约170m2/g的二氧化硅。
当使用补强二氧化硅作为填充剂时,还将含有1phr至约5phr范围水平的硅烷偶联剂。所述硅烷偶联剂典型地为巯基硅烷、封端型巯基硅烷、或具有下列通式的有机硅化合物:
Z-Alk-Sn-Alk-Z(I)
其中Z选自以下组合:
其中R1为含有1至4个碳原子的烷基、环己基或苯基;其中R2为含有1至8个碳原子的烷氧基,或含有5至8个碳原子的环烷氧基;其中Alk为含有1至18个碳原子的二价碳氢化合物,其中n代表2到8的整数。所述可用于本发明的实施的巯基硅烷和封端的巯基硅烷在公开号为WO2006/076670的国际申请中有详细描述。WO2006/076670的教导通过引用结合在本发明中,以对可用于本发明实施的具体的巯基硅烷和封端的巯基硅烷进行描述。WO03091314的教导也通过引用结合在本发明中,以对可用于本发明实施的具体硅烷进行描述,所述硅烷释放低量的挥发性有机化合物,或不释放任何挥发性有机化合物。
根据本发明可用作硅偶联剂的含硫有机硅化合物的具体实例包括:3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物,3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)八硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、2,2'-双(三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3,3'-双(三丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)六硫化物、3-,3'-双(三甲氧基甲硅烷基丙基)八硫化物、3,3'-双(三辛氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(三己氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(三-2'–乙基己氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3,3'-双(三异辛氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(三-叔丁氧基甲硅烷基丙基二硫化物、2,2'-双(甲氧基二乙氧基硅基乙基)四硫化物、2,2'-双(三丙氧基甲硅烷基乙基)五硫化物、3,3'-双(三环己氧基(nexoxy)甲硅烷基乙基)四硫化物、3,3'-双(三环戊氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、2,2'-双(三-2″甲基环己氧基乙基)四硫化物、双(三甲氧基甲硅烷基甲基)四硫化物、3-甲氧基乙氧基丙氧基甲硅烷基3'-二乙氧基丁氧基甲硅烷基丙基四硫化物、2,2'-双(二甲基甲氧基甲硅烷基乙基)二硫化物、2,2'-双(二甲基仲丁氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、3,3'-双(甲基丁基乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(二叔丁基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、2,2'-双(苯基甲基甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、3,3'-双(二苯基异丙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(二苯基环己氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'双(二甲基乙基含巯基甲硅烷基丙基)四硫化物、2,2'-双(甲基二甲氧基甲硅烷基乙基)三硫化物、2,2'-双(甲基乙氧基丙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3,3'-双(二乙基甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3,3'-双(乙基二仲丁氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(丙基二乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3,3'-双(丁基二甲氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、3,3'-双(苯基二甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、3-苯基乙氧基丁氧基甲硅烷基3'-三甲氧基甲硅烷基丙基四硫化物、4,4'-双(三甲氧基甲硅烷基丁基)四硫化物、6,6'-双(三乙氧基甲硅烷基己基)四硫化物、12,12'双(三异丙氧基甲硅烷基十二烷基)二硫化物、18,18'双(三甲氧基甲硅烷基十八烷基)四硫化物、18,18'双(三丙氧基甲硅烷基十八烷基)四硫化物、4,4'-双(三甲氧基甲硅烷丁烯-2-基)四硫化物、4,4'-双(三甲氧基甲硅烷基亚环己基)四硫化物、5,5'-双(二甲氧基甲基甲硅烷基戊基)三硫化物、3,3'-双(三甲氧基硅基-2-甲基丙基)四硫化物、3,3'-双(二甲氧基苯基甲硅烷基-2-甲基丙基)二硫化物。
优选的含硫有机硅化合物为3,3'-双(三甲氧基或三乙氧基硅基丙基)硫化物。最优选的化合物为3,3'-双(三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物。因此,对于化学式I,Z优选地为
其中R2为含有2至4个碳原子的烷氧基,特别优选地含有2个碳原子;Alk为含有2至4个碳原子的二价碳氢化合物,特别优选地含有3个碳原子;n为3到5的整数,特别优选地为4。
结合到本发明的弹性组合物中的硅偶联剂的量将随着所述橡胶组合物中含有的硅质填充剂的水平而变化。一般而言,所使用硅偶联剂的含量为约0.01重量份~约5重量份/每重量份硅质填充剂。优选地,所使用硅偶联剂含量范围在约0.02重量份至1重量份/每重量份硅质填充剂之间。优选地,所使用的硅偶联剂含量范围在约0.04重量份至约0.4重量份/每重量份硅质填充剂。更优选地,本发明的所述弹性组合物中的硅偶联剂含量范围在约0.05重量份至约0.25重量份/每重量份硅质填充剂。
为实现最佳的传送带性能特征,包括最高程度的抗磨损性,所述承载覆盖层使用的橡胶配方理想地包括最高2.0phr水平的蜡类。所述承载覆盖层使用的橡胶配方优选的还应包括不高于2.5phr水平的加工辅助添加剂,优选地,不高于1.0phr的过程辅助添加剂,最优选地,所述承载覆盖层使用的橡胶配方不含任何加工辅助添加剂。所述承载覆盖层还优选地包括氧化锌,其含量水平在2.5phr至5phr之间,优选地含量水平在2.5phr至3.5phr之间。在本发明的一个实施例中,所述承载覆盖层使用的所述橡胶配方含有低于0.5phr的增粘树脂,优选地,不含任何增粘树脂。
增强层4包括织物或钢增强件,例如镀锌钢。用于所述增强层4的织物可由几乎任何具有适合的物理属性的织物材料组成。例如,所述织物可以是聚酯织物、尼龙织物、或聚酯-尼龙织物。所述织物典型地涂有常规间苯二酚甲醛胶乳(RFL)浸渍液,这是广泛应用于轮胎和工业橡胶产品行业的处理织物增强的方法。专利号为3,525,703的美国专利公开了用以将合成纤维材料结合至可用于实施本发明的橡胶的水性粘合剂组合物。专利号为3,525,703的美国专利的教导具体公开了将苯乙烯-丁二烯胶乳和乙烯基吡啶-苯乙烯-二烯胶乳用于该水性粘合剂组合物。专利号为3,525,703的美国专利的教导通过引用结合在本发明中,以对适合的浸渍配方进行描述。
典型的RFL浸渍配方可包含约250至约30重量份的水,5至15间重量份的苯二酚,约10至20重量份的,约0.1至0.5重量份的氢氧化钠,约200至280重量份的乙烯基吡胶乳,以及约8至16重量份的氨。首先通过将所需量的氢氧化钠(NaOH)混入水中,向基础水溶液中加入所需量的间苯二酚和甲醛,并不停搅拌,以制备间苯二酚-甲醛溶液,由此可制得所述RFL浸渍。然后,通过向乙烯基吡啶胶乳中加入所需量的间苯二酚-甲醛溶液,并不停搅拌溶液,制得RFL浸渍溶液。此时,加入所需量的氨,持续搅拌直至得到均相溶液。在整个混合过程中,温度一般保持在约70°F(21℃)~约80°F(27℃)之间。可采用常规程序将所述RFL浸渍液用于涂覆织物材料,所述织物材料一般是机织物。
所述滑轮覆盖层6位于所述增强层4下方,且包括常规橡胶。所述常规橡胶典型地是苯乙烯-丁二烯橡胶、天然橡胶、合成聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、聚氯丁二烯橡胶、或丁腈橡胶(1,3-丁二烯和丙烯腈的共聚物)。
以下示例仅用于说明本发明,不应视为限制本发明的范围或本发明的实施方式。除非以其他方式特别标明,分数和百分比均为按重量计。
表1
NiPBD=镍系聚丁二烯橡胶
NdPBD=钕系聚丁二烯橡胶
pli=磅每线性英寸(poundsperlinearinch)
如表1所示,只有使用钕系聚丁二烯橡胶(示例1)的橡胶配方表现出了良好的DIN磨耗,同时保留了可接受的处理和固化特征。事实上,所得的承载覆盖层配方展现出低于25的非旋转DIN磨耗。需要注意的是在实现提高耐磨性的同时,并未牺牲其他重要的物理属性。
尽管以上列出了某些代表性实施例和细节,以对本发明进行说明,但对本领域技术人员而言,在不偏离本发明范围的前提下做出各种变化和修改,是显而易见的。
Claims (21)
1.一种用于传送带的承载覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层包含钕系聚丁二烯橡胶。
2.如权利要求1所述的承载覆盖层,其特征在于,所述钕系聚丁二烯橡胶具有至少96%的顺式1,4-异构体含量。
3.如权利要求1或2所述的承载覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层除钕系聚丁二烯橡胶外,不含任何其他橡胶聚合物。
4.如权利要求1或2所述的承载覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层进一步包括至少一种附加橡胶聚合物,所述附加橡胶聚合物选自苯乙烯-丁二烯橡胶、天然橡胶、合成聚异戊二烯橡胶、丁腈橡胶、异戊二烯-丁二烯橡胶、镍系聚丁二烯橡胶、苯乙烯-异戊二烯-丁二烯橡胶、以及乙烯-丙烯-二烯橡胶。
5.如权利要求4所述的承载覆盖层,其特征在于,所述附加橡胶聚合物的含量水平在约1phr至约30phr范围内,和/或其中,所述钕系聚丁二烯橡胶的含量水平在约70phr至约99phr范围内。
6.如权利要求4或5所述的承载覆盖层,其特征在于,所述附加橡胶聚合物是天然橡胶,其中所述天然橡胶的含量水平在约2phr至约25phr范围内,和/或其中,所述钕系聚丁二烯橡胶的含量水平在约75phr至约98phr范围内。
7.如权利要求4或5所述的承载覆盖层,其特征在于所述附加橡胶聚合物是镍系聚丁二烯橡胶。
8.如权利要求7所述的承载覆盖层,其特征在于,所述镍系聚丁二烯橡胶是在存在催化剂体系的条件下合成的,所述催化剂体系包括对苯乙烯二苯胺,其中所述镍系聚丁二烯橡胶具有至少96%的顺式1,4-异构体含量。
9.如权利要求7或8所述的承载覆盖层,其特征在于,所述镍系聚丁二烯橡胶的含量水平在约2phr至约25phr范围内,其中所述钕系聚丁二烯橡胶的含量水平在约75phr至约98phr范围内。
10.如权利要求7~9中的任一权利要求所述的承载覆盖层,其特征在于,所述镍系聚丁二烯橡胶具有约97%的顺式1,4-异构体含量,约2%的反式异构体含量,以及约1%的乙烯基含量,其中所述镍系聚丁二烯橡胶在100℃具有约30至约70范围内的门尼ML1+4粘度。
11.如权利要求7~10中的任一权利要求所述的承载覆盖层,其特征在于,所述镍系聚丁二烯橡胶具有约1.8dl/g至约2.2dl/g范围内的稀释溶液粘度。
12.如任一前述权利要求所述的承载覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层进一步包括至少一种选自炭黑、二氧化硅和木质素的增强填充剂,其中所述填充剂的含量水平在20phr至80phr范围内。
13.如权利要求12所述的承载覆盖层,其特征在于,所述增强填充剂是炭黑。
14.如权利要求13所述的承载覆盖层,其特征在于,所述炭黑的含量水平在30phr至75phr范围内,其中所述炭黑是N121炭黑。
15.如任一前述权利要求所述的承载覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层包括含量水平在0phr至2.0phr范围的蜡类。
16.如任一前述权利要求所述的承载覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层包括含量水平在2.5phr至5phr范围的氧化锌。
17.如权利要求16所述的承载覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层包括含量水平在2.5phr至3.5phr范围的氧化锌。
18.如任一前述权利要求所述的承载覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层包括不高于2.5phr的加工辅助添加剂。
19.如权利要求18所述的承载覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层包括不高于1.0phr的加工辅助添加剂。
20.如任一前述权利要求所述的承载覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层不含任何加工辅助添加剂。
21.一种传送带或传送带的一部分或一段,包括承载覆盖层、位于所述承载覆盖层下方的增强层、和位于所述增强层下方的滑轮覆盖层,其特征在于,所述承载覆盖层为任一前述权利要求限定的承载覆盖层。
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