Las cintas transportadoras de caucho no están fabricadas de caucho natural puro; pertenecen a materiales compuestos poliméricos multicomponentes. El sistema compuesto de caucho consiste principalmente en matriz de caucho crudo elástico, sistema de llenado de refuerzo, sistema de reticulación de vulcanización, sistema antienvejecimiento, sistema de ablandamiento y plastificación y aditivos funcionales. El caucho crudo puro representa solo el 45% ~ 55% de la masa total del compuesto de caucho, y más de la mitad de los componentes restantes son varios rellenos en polvo, aceites y aditivos químicos. Mientras tanto, la cinta transportadora está equipada con una estructura de refuerzo esquelético independiente (EP, cable de acero, etc.), que sirve como componente de soporte de tensión del núcleo y no forma parte del sistema de compuestos de caucho. La industria adopta uniformemente el estándar de medición de phr (la masa total del caucho bruto se define como 100 partes, y otras materias primas se calculan por fracción de masa relativa).

1. Sistema de composición básica del compuesto de goma

1.1 Matriz de caucho crudo (núcleo elástico)

Las cintas transportadoras industriales adoptan sistemas de caucho crudo mezclado. Un solo tipo de caucho no puede satisfacer los requisitos completos de resistencia al desgaste, resistencia al desgarro, resistencia al envejecimiento y control de costos, por lo que se seleccionan tipos específicos de caucho para diferentes condiciones de trabajo:

Caucho natural (NR): Excelente elasticidad, fuerte resistencia al desgarro y buena adhesión, resistencia al desgaste moderada y resistencia al calor. Se utiliza ampliamente en cintas transportadoras generales con una dosis de 50 ~ 70 phr.

Caucho de butadieno (BR): Resistencia al desgaste excepcional y baja acumulación de calor. Comúnmente se mezcla con caucho natural y actúa como el caucho clave para cintas transportadoras resistentes al desgaste a 30 ~ 40 phr.

Caucho de estireno butadieno (SBR): Buena resistencia al desgaste, resistencia al envejecimiento y rendimiento en costes. Aplicado principalmente en cintas transportadoras económicas generales y capas de caucho de revestimiento de tela.

Monomero de etileno propileno dieno (EPDM): Excelente resistencia al calor, resistencia al ozono, resistencia a ácidos y álcalis y resistencia al clima, adecuado para entornos de corrosión química, al aire libre y a altas temperaturas.

Caucho de nitrilo butadieno (NBR): resistencia superior al aceite, el caucho de uso general preferido para aplicaciones de transporte de materiales de aceite.

Caucho de cloropreno (CR) / polietileno clorosulfonado (CSM): retardancia inherente a la llama, comúnmente utilizado para cintas transportadoras resistentes a la llama en minas subterráneas de carbón.

1.2 Cinco sistemas auxiliares principales

Los auxiliares determinan el rendimiento de procesamiento, la vida útil y la adaptabilidad a las condiciones de trabajo de las cintas transportadoras, y son esenciales para convertir el caucho crudo de plástico en elastómero de alto rendimiento.

Sistema de refuerzo y llenado

Este es el sistema auxiliar con la mayor dosis, determinando directamente la resistencia, la resistencia al desgaste y la dureza de las cintas transportadoras. El negro de carbono altamente resistente al desgaste (N220, N330) es la carga de refuerzo primaria para mejorar la resistencia a la tracción y la resistencia al impacto. Negro de carbono semireforzante (N660), carbonato de calcio, talco y otras cargas inertes se añaden como extensores para reducir el costo. El negro de carbono blanco puede mejorar la resistencia al desgarro y la propiedad adhesiva. El caucho reciclado se añade a los grados económicos para un mayor control de costos.

Sistema de reticulación de vulcanización

Este sistema central transforma el caucho crudo del estado plástico al estado elástico. Los cauchos generales (NR/BR/SBR) usan sistema de vulcanización de azufre con óxido de zinc y ácido esteárico como activadores, combinados con aceleradores compuestos tales como CZ, DM y M para controlar la velocidad de vulcanización. El EPDM resistente al calor adopta el sistema de vulcanización de peróxido para evitar la reversión a alta temperatura.

Sistema Antienvejecimiento

Evita el envejecimiento térmico-oxidativo, el envejecimiento del ozono y el envejecimiento por fatiga dinámica, evitando grietas, endurecimiento y pegajosidad durante el servicio. Los antioxidantes combinados RD, 4010NA y BLE se usan ampliamente. Se añade adicionalmente cera microcristalina para servicio al aire libre para formar una capa protectora.

Sistema de ablandamiento y plastificación

Mejora la procesabilidad de mezcla y calandrado, reduce la viscosidad del compuesto y mejora la adhesión entre el caucho y el cable de tela/acero. El aceite aromático, el aceite nafténico y la resina de cumarona se utilizan para fórmulas generales. Los plastificantes éster reemplazan los aceites de petróleo para aplicaciones resistentes al aceite, y los aceites a base de petróleo están prohibidos.

Auxiliares Funcionales Especiales

Añadido a medida para entornos de funcionamiento especiales, incluyendo retardantes de llama (hidróxido de aluminio, trióxido de antimonio), agentes de acoplamiento, agentes antiestáticos, agentes de liberación, colorantes, para satisfacer los requisitos de retardancia de llama, resistencia a la corrosión, antiestática y otras propiedades especiales.

2. Características de la fórmula estructural de la cinta transportadora

Una cinta transportadora completa no está hecha de un solo compuesto de caucho. Las fórmulas difieren mucho según la función de cada capa:

1. Caucho de la cubierta superior (lado de contacto del material): alto contenido de caucho y alta carga de negro de carbono de alto desgaste, centrándose en la resistencia al impacto y la resistencia a la abrasión.
2. Caucho de cubierta inferior (lado de contacto del rodillo): principalmente diseñado para resistencia a la flexión y baja generación de calor.
3. Caucho amortiguador: formulación de alta elasticidad para absorber cargas de impacto y proteger la estructura del esqueleto.
4. Fricción / goma desnatada: bajo contenido de goma, para aumentar la penetración de la fibra y la resistencia de unión de las capas de tela.

3. Tabla de comparación de fórmulas y parámetros para diferentes cintas transportadoras (de ContiTech & Dunlop)

Notas:

1. Unidad: phr (caucho bruto total = 100 partes), unidad de formulación estándar de la industria.
2. Normas de referencia: DIN 22102 (Norma industrial alemana), RMA (Asociación de fabricantes de caucho de América, norma minera).
3. Los datos representan formulaciones maduras típicas. Los fabricantes pueden ajustar las formulaciones ligeramente según los requisitos.

4. Fracción de masa del componente y conceptos erróneos comunes de la industria

4.1 Proporción en masa de goma de cubierta acabada (grado general resistente al desgaste)

Caucho crudo (NR + BR) ≈50%, negro de carbono y cargas inorgánicas ≈30%, aceite suavizante y resina ≈8%, varios auxiliares funcionales ≈12%.

4.2 Conceptos erróneos comunes

1. Erróneo: Las cintas transportadoras están compuestas principalmente de caucho puro. Corrección: El caucho es simplemente la matriz elástica con una alta proporción de cargas en polvo, lo que lo convierte en un material compuesto típico.
2. Inconcepción: Un mayor contenido de caucho natural proporciona un mejor rendimiento. Corrección: El caucho natural puro muestra una mala resistencia a la abrasión. Las correas industriales resistentes al desgaste deben mezclarse con caucho butadieno.
3. Erróneo: El color negro de las cintas transportadoras proviene del pigmento de teñido. Corrección: El color negro se origina por el refuerzo del negro de carbono; No se utiliza ningún colorante adicional.

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