沈耿亮，李 明

（浙江雙箭橡膠股份有限公司，浙江 桐鄉(xiāng) 314513）

輸送帶是帶式輸送機(jī)主要部件，也是帶式輸送設(shè)備最貴重部分，占輸送機(jī)總成本的15%～50%。隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，輸送帶在煤炭、礦山、冶金、電力、化工、建材、糧食及港口等行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，主要用于大規(guī)模連續(xù)化運(yùn)輸，運(yùn)輸物料為塊狀、粉狀、糊狀和成件物品等。

我國輸送帶制造業(yè)通過技術(shù)引進(jìn)、新型原材料應(yīng)用和技術(shù)改造，生產(chǎn)技術(shù)水平有了長足進(jìn)步，并繼續(xù)向大型化、強(qiáng)力化和多品種化發(fā)展。

1 輸送帶的組成、分類、結(jié)構(gòu)及骨架材料

1.1 輸送帶的組成

輸送帶是安裝在輸送機(jī)上用以承載和輸送物料的膠帶，一般由骨架（帶芯）、芯層膠料和蓋膠3個主要部分組成。

（1）骨架（帶芯）。其作用為：a.提供必要的拉伸強(qiáng)度；b.吸收輸送物料的沖擊；c.提供必要的縱向和橫向剛度；d.使接頭具有足夠的強(qiáng)度。

（2）芯層膠料。芯層膠料使骨架織物層之間或鋼絲繩之間有高的結(jié)合強(qiáng)度，并具有緩沖和隔離作用，使膠帶具有良好的整體性和耐屈撓性。

（3）蓋膠。蓋膠為膠帶表面層，起保護(hù)骨架、傳遞動力與輸送物料、抵抗物料磨損和沖擊、阻隔潮濕和微生物腐蝕的作用，并且能夠增大牽引力傾斜度、控制物料并滿足輸送不同物品需要。

1.2 輸送帶的分類

輸送帶分類方法甚多，如金屬材料抗拉輸送帶包括鋼絲繩芯輸送帶、鋼網(wǎng)特種輸送帶和鋼絲繩牽引輸送帶，纖維材料抗拉輸送帶包括多層織物芯輸送帶、整體帶芯輸送帶和少層（1～2層）織物芯輸送帶。輸送帶按骨架材料分為芳綸、鋼絲繩芯、鋼網(wǎng)、鋼纜、錦綸、滌錦、滌棉、維綸、維棉、棉等輸送帶。按強(qiáng)度級別分為輕型、中型、重型及超重型輸送帶，容許工作強(qiáng)度分別為50，50～150，150～300和300 N mm-1以上。輸送帶的容許工作強(qiáng)度一般為膠帶拉斷強(qiáng)度的7%～14%，對設(shè)計(jì)者而言是很重要的參數(shù)。

1.3 輸送帶的結(jié)構(gòu)

輸送帶的結(jié)構(gòu)由于骨架材料種類和組織不同而有所差異，各種不同結(jié)構(gòu)形式的輸送帶分別如圖1～6所示。

圖1 普通鋼絲繩芯輸送帶

1.4 輸送帶用骨架材料

輸送帶用骨架材料有各種纖維織物和金屬織物，如棉、維綸、錦綸、聚酯、芳綸及鋼絲繩。

棉纖維強(qiáng)度最低，耐化學(xué)和耐熱性能差，不耐沖擊，吸濕性大，易腐蝕霉?fàn)€。維綸即聚乙烯醇纖維，在無機(jī)酸、霉菌和微生物作用下穩(wěn)定，與棉纖維相比有若干長處，但遠(yuǎn)不如錦綸和聚酯纖維材料。

圖2 抗撕裂鋼絲繩芯輸送帶

圖3 鋼絲繩牽引輸送帶

圖4 多層織物芯輸送帶

圖5 整體帶芯阻燃輸送帶

錦綸是聚酰胺纖維，有錦綸6和錦綸66。錦綸纖維具有很高的強(qiáng)度和彈性、較低的楊氏模量、較大的過渡負(fù)荷和破斷伸長率，耐多次屈撓、耐沖擊、耐磨，與橡膠粘合力高。

圖6 雙層織物輸送帶

聚酯即聚對苯二甲酸乙二醇酯。聚酯纖維的特點(diǎn)是強(qiáng)度和模量高、伸長率較小，是理想的輸送帶經(jīng)線材料。

芳綸即芳香族聚酰胺纖維，其單位質(zhì)量破斷強(qiáng)度是鋼的5倍，耐熱、耐沖擊、耐屈撓、耐化學(xué)作用，但價(jià)格昂貴。

鋼絲是由碳素鋼冷拉而成的圓形絲材，鍍鋅處理。鋼絲繩是由一定數(shù)量、一層或多層股線捻制成的螺旋狀結(jié)構(gòu)。鋼絲繩抗拉強(qiáng)度高、伸長率小、具有耐屈撓疲勞、耐沖擊、與橡膠粘合好等特點(diǎn)。

各種骨架材料的性能如表1所示。

表1 各種骨架材料的性能

用于輸送帶的紡織物性能不但取決于纖維種類，還取決于織物組織結(jié)構(gòu)。目前輸送帶用織物結(jié)構(gòu)有平紋結(jié)構(gòu)、整體編織結(jié)構(gòu)、直經(jīng)結(jié)構(gòu)和簾線結(jié)構(gòu)4種，在國內(nèi)生產(chǎn)使用最多的是平紋結(jié)構(gòu)織物，其次是整體編織結(jié)構(gòu)織物。各種纖維織物特性見表2，輸送帶用鋼絲繩規(guī)格性能參見GB/T 12753—2008《輸送帶用鋼絲繩》。

表2 各種纖維織物的特性

2 芳綸輸送帶

2.1 芳綸纖維

1965年杜邦公司發(fā)明Kevlar?對位芳綸1414，結(jié)構(gòu)見圖7。對位芳綸具有剛性分子鏈，各向異性液晶溶液紡絲，基本為結(jié)晶結(jié)構(gòu)，分子鏈高度伸展和取向。芳綸纖維具有伸長率低、強(qiáng)度和模量高等特點(diǎn)（見圖8～10）。

圖7 對位芳綸分子結(jié)構(gòu)

圖8 纖維的應(yīng)力-應(yīng)變行為比較

2.2 芳綸長纖維在輸送帶中的應(yīng)用

芳綸長纖維輸送帶具有強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性優(yōu)良、質(zhì)量小、節(jié)能、不生銹、阻燃等特點(diǎn)。芳綸長纖維與輸送帶常用骨架材料的性能對比見表3。

表3 芳綸長纖維與輸送帶常用骨架材料的性能比較

圖9 溫度對纖維比強(qiáng)度的影響

圖10 老化時間（180 °C）對纖維強(qiáng)力保持率的影響

芳綸長纖維在輸送帶中主要用作骨架材料（整芯、直經(jīng)、簾布和繩芯結(jié)構(gòu)如圖11所示）和防撕裂層。整芯結(jié)構(gòu)用于PVC和PVG帶，強(qiáng)力經(jīng)紗使用芳綸纖維，整體性高、帶厚大大減?。ㄅc聚酯比較），抗撕裂性能好。直經(jīng)結(jié)構(gòu)用于橡膠輸送帶，強(qiáng)力經(jīng)紗為芳綸纖維，緯紗為其他纖維，如錦綸。該結(jié)構(gòu)強(qiáng)度利用率高，抗撕裂性能好，厚度和伸長率小，可減少脫層、皺褶、荷葉邊等。簾布結(jié)構(gòu)用于橡膠輸送帶，需加抗撕裂層。繩芯結(jié)構(gòu)用于橡膠輸送帶，強(qiáng)力非常高，需加抗撕裂層。防撕裂層采用簾布方式，緯線采用芳綸纖維，主要用于鋼絲輸送帶。

圖11 芳綸長纖維作輸送帶骨架材料的結(jié)構(gòu)

芳綸輸送帶接頭分指形拼接（見圖12）和機(jī)械拼接兩種。

圖12 指形拼接

2.3 芳綸輸送帶

芳綸輸送帶集高強(qiáng)度、低延伸、耐屈撓、耐沖擊、防穿刺撕裂、耐高溫、防火、防腐蝕等性能于一體，適用于長距離、大運(yùn)量、高速度輸送物料。更為突出的是，芳綸輸送帶比鋼絲繩芯輸送帶及聚酯輸送帶質(zhì)量和厚度小，可降低輸送機(jī)制造成本和工作能耗，節(jié)省能源，更好地體現(xiàn)和突出了輕量化這一特色。

芳綸輸送帶規(guī)格系列如表4所示，不同規(guī)格芳綸輸送帶推薦使用的最小滾筒直徑如表5所示，鋼絲繩芯輸送帶、芳綸輸送帶和聚酯輸送帶對比如表6所示，芳綸輸送帶性價(jià)比如表7所示。

表4 芳綸輸送帶規(guī)格系列

表5 不同規(guī)格芳綸輸送帶推薦使用的最小滾筒直徑

表6 鋼絲繩芯、芳綸、聚酯輸送帶對比

表7 鋼絲繩芯、芳綸、聚酯輸送帶性價(jià)比對比

3 芳綸輸送帶國內(nèi)外發(fā)展情況

在歐美等發(fā)達(dá)地區(qū)和國家，芳綸輸送帶的應(yīng)用已經(jīng)很普遍，并且也取得了顯著的效果，而目前我國芳綸輸送帶正處于起步階段。

隨著國內(nèi)芳綸生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步及國外主要廠商產(chǎn)能的擴(kuò)大，芳綸材料的價(jià)格會大幅度降低；國家對節(jié)能環(huán)保理念的倡導(dǎo)及使用廠家對長距離、高強(qiáng)度、長壽命的追求，必然會推進(jìn)芳綸高性能輸送帶的開發(fā)和應(yīng)用。

未來輸送帶的發(fā)展方向是功能化、低能耗、長距離、高強(qiáng)度、高負(fù)荷，所有這些都預(yù)示著芳綸高性能輸送帶具有廣闊的發(fā)展前景，在不遠(yuǎn)的將來，芳綸輸送帶非常有可能取代鋼絲繩輸送帶承擔(dān)長距離、高負(fù)荷物料輸送任務(wù)。

4 建議

針對目前國內(nèi)輸送帶的發(fā)展情況，提出以下建議。

（1）國內(nèi)芳綸纖維生產(chǎn)企業(yè)吸收國外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定可靠的芳綸材料，擺脫高性能纖維依賴進(jìn)口的局面。

（2）織布企業(yè)應(yīng)積極研制開發(fā)適合于高性能芳綸纖維材料的帆布結(jié)構(gòu)，如簾布結(jié)構(gòu)、直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)等。

（3）應(yīng)做好與高性能芳綸纖維相適應(yīng)的蓋膠、貼膠的研發(fā)工作。

（4）當(dāng)今，輸送線長度已達(dá)幾十千米乃至幾百千米，輸送帶生產(chǎn)企業(yè)在基礎(chǔ)研究及前沿應(yīng)用方面與國外還有一定差距，因此，在要求高生產(chǎn)率的同時，還要求輸送帶具有高穩(wěn)定性與可靠性，以保證輸送系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)論

經(jīng)過半個多世紀(jì)的努力，人們利用輸送帶解決了許多過去難以解決的物料輸送問題，輸送帶運(yùn)輸被認(rèn)為是現(xiàn)代物料搬運(yùn)與加工中解決環(huán)境、能源、交通、空間擁擠、勞動力和生產(chǎn)安全性最為經(jīng)濟(jì)有效的方式之一。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的逐漸普及與應(yīng)用，工業(yè)生產(chǎn)的自動化、數(shù)字化、智能化程度顯著提高，輸送帶的使用范圍越來越廣。自20世紀(jì)40年代以來，隨著合成纖維的迅速發(fā)展及其在輸送帶行業(yè)的應(yīng)用，特別是隨著芳綸輸送帶研究不斷取得新進(jìn)展，輸送帶開始向高強(qiáng)度、大規(guī)格、大運(yùn)量、長距離、大傾角、高速度、輕薄化發(fā)展，國內(nèi)輸送帶生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)繼續(xù)以高起點(diǎn)、高技術(shù)含量、高附加值、無污染、長壽命的產(chǎn)品為發(fā)展方向，努力開拓中高端產(chǎn)品，重點(diǎn)發(fā)展環(huán)境友好型、能源節(jié)約型等符合國家政策的產(chǎn)品，充分展示輸送帶的功能性和經(jīng)濟(jì)活力。