Les bandes convoyeuses en caoutchouc ne sont pas fabriquées en caoutchouc naturel pur; ils appartiennent à des matériaux composites polymères multi-composants. Le système composé de caoutchouc se compose principalement de matrice de caoutchouc brut élastique, système de remplissage de renforcement, système de réticulation de vulcanisation, système anti-vieillissement, système d’adoucissement et de plastification et additifs fonctionnels. Le caoutchouc brut pur ne représente que 45% ~ 55% de la masse totale du composé de caoutchouc, et plus de la moitié des composants restants sont divers charges en poudre, huiles et additifs chimiques. Pendant ce temps, la bande convoyeuse est équipée d’une structure de renforcement de squelette indépendante (EP, cordon d’acier, etc.), qui sert de composant portant tension du noyau et ne fait pas partie du système composé de caoutchouc. L’industrie adopte uniformément la norme de mesure du phr (la masse totale du caoutchouc brut est définie comme 100 parties, et les autres matières premières sont calculées par fraction de masse relative).

1. Système de composition de base du composé de caoutchouc

1.1 Matrice en caoutchouc brut (noyau élastique)

Les bandes convoyeuses industrielles adoptent des systèmes de caoutchouc brut mélangé. Un seul type de caoutchouc ne peut pas satisfaire aux exigences complètes de résistance à l’usure, à la déchirure, à la résistance au vieillissement et au contrôle des coûts, de sorte que des types spécifiques de caoutchouc sont sélectionnés pour différentes conditions de travail:

Caoutchouc naturel (NR) : Excellente élasticité, forte résistance aux déchirures et bonne adhésion, résistance à l’usure modérée et résistance à la chaleur. Il est largement utilisé dans les bandes convoyeuses générales avec une dose de 50 ~ 70 phr.

Caoutchouc butadiène (BR) : Résistance à l’usure exceptionnelle et faible accumulation de chaleur. Il est généralement mélangé avec du caoutchouc naturel et agit comme caoutchouc clé pour les bandes convoyeuses résistantes à l’usure à 30 ~ 40 phr.

Caoutchouc Styrène Butadiène (SBR) : Bonne résistance à l’usure, résistance au vieillissement et performance en termes de coûts. Principalement appliqué dans les bandes convoyeuses économiques générales et les couches de caoutchouc de revêtement de tissu.

Monomère d’éthylène propylène diène (EPDM): Excellente résistance à la chaleur, résistance à l’ozone, résistance aux acides et aux alcalins et résistance aux intempéries, adapté aux environnements à haute température, à l’air libre et à la corrosion chimique.

Caoutchouc nitrile butadiène (NBR) : résistance supérieure à l’huile, le caoutchouc à usage général préféré pour les applications de transport de matériaux à huile.

Caoutchouc de chloroprène (CR) / Polyéthylène chlorosulfoné (CSM) : retardant à la flamme inhérent, couramment utilisé pour les bandes convoyeuses résistantes à la flamme dans les mines de charbon souterraines.

1.2 Cinq principaux systèmes auxiliaires

Les auxiliaires déterminent les performances de traitement, la durée de vie et l’adaptabilité aux conditions de travail des bandes convoyeuses et sont essentiels pour convertir le caoutchouc brut en plastique en élastomère haute performance.

Système de renforcement et de remplissage

Il s’agit du système auxiliaire avec le plus grand dosage, déterminant directement la résistance, la résistance à l’usure et la dureté des bandes convoyeuses. Le noir de carbone hautement résistant à l’usure (N220, N330) est la charge de renforcement primaire pour améliorer la résistance à la traction et la résistance aux chocs. Le noir de carbone semi-renforçant (N660), le carbonate de calcium, le talc et d’autres charges inertes sont ajoutés comme prolongateurs pour réduire les coûts. Le noir de carbone blanc peut améliorer la résistance à la déchirure et les propriétés adhésives. Le caoutchouc recyclé est ajouté à des grades économiques pour un contrôle supplémentaire des coûts.

Système de réticulation de vulcanisation

Ce système de base transforme le caoutchouc brut de l’état plastique en un état élastique. Les caoutchoucs généraux (NR/BR/SBR) utilisent un système de vulcanisation du soufre avec de l’oxyde de zinc et de l’acide stéarique comme activateurs, combinés avec des accélérateurs composés tels que CZ, DM et M pour contrôler le taux de vulcanisation. EPDM résistant à la chaleur adopte le système de vulcanisation de peroxyde pour éviter la réversion à haute température.

Système anti-vieillissement

Il évite le vieillissement thermique-oxydatif, le vieillissement de l’ozone et le vieillissement dynamique de la fatigue, évitant la fissuration, le durcissement et l’adhésion pendant le service. Les antioxydants combinés RD, 4010NA et BLE sont largement utilisés. La cire microcristalline est ajoutée pour le service en plein air pour former une couche protectrice.

Système d’adoucissement et de plastification

Il améliore la processabilité du mélange et du calandrage, réduit la viscosité du composé et améliore l’adhésion entre le caoutchouc et le cordon en tissu/acier. L’huile aromatique, l’huile naphténique et la résine coumarone sont utilisées pour les formules générales. Les plastifiants ester remplacent les huiles pétrolières pour les applications résistantes à l’huile, et les huiles à base de pétrole sont interdites.

Auxiliaires fonctionnels spéciaux

Ajouté sur mesure pour des environnements de fonctionnement spéciaux, y compris les retardants de flamme (hydroxyde d’aluminium, trioxyde d’antimony), les agents de couplage, les agents antistatiques, les agents de libération, les colorants, pour répondre aux exigences de retard de flamme, de résistance à la corrosion, d’antistatique et d’autres propriétés spéciales.

2. Caractéristiques de formule structurelle de la bande convoyeuse

Une bande convoyeuse complète n’est pas faite d’un seul composé de caoutchouc. Les formules diffèrent considérablement selon la fonction de chaque couche:

1. Caoutchouc de couverture supérieure (côté de contact du matériau): teneur élevée en caoutchouc et charge élevée de noir de carbone à haute usure, en mettant l’accent sur la résistance aux chocs et à l’abrasion.
2. Caoutchouc de couverture inférieure (côté de contact du rouleau): principalement conçu pour la résistance à la flexion et la faible génération de chaleur.
3. Caoutchouc tampon: formulation à haute élasticité pour absorber les charges d’impact et protéger la structure du squelette.
4. Friction / caoutchouc écrémé: faible teneur en caoutchouc, pour augmenter la pénétration des fibres et la résistance à l’adhésion des couches de tissu.

3. Tableau de comparaison des formules et des paramètres pour différentes bandes convoyeuses (de ContiTech & Dunlop)

Notes :

1. Unité: phr (total de caoutchouc brut = 100 parties), unité de formulation standard de l’industrie.
2. Normes de référence: DIN 22102 (Norme industrielle allemande), RMA (Association des fabricants de caoutchouc d’Amérique, norme minière).
3. Les données représentent des formulations matures typiques. Les fabricants peuvent ajuster légèrement les formulations en fonction des exigences.

4. Fraction de masse des composants et idées fausses communes de l’industrie

4.1 Proportion en masse de caoutchouc de couverture fini (qualité générale résistante à l’usure)

Caoutchouc brut (NR + BR) ≈50%, noir de carbone et charges inorganiques ≈30%, huile ramollissante et résine ≈8%, divers auxiliaires fonctionnels ≈12%.

4.2 Conceptions fausses courantes

1. Erreur: Les bandes convoyeuses sont principalement composées de caoutchouc pur. Correction: Le caoutchouc est simplement la matrice élastique avec une proportion élevée de charges en poudre, ce qui en fait un matériau composite typique.
2. Conception erronée: une teneur plus élevée en caoutchouc naturel offre de meilleures performances. Correction: Le caoutchouc naturel pur présente une faible résistance à l’abrasion. Les ceintures industrielles résistantes à l’usure doivent être mélangées avec du caoutchouc butadiène.
3. Erreur: La couleur noire des bandes convoyeuses provient du pigment de teinture. Correction: la couleur noire provient du noir de carbone renforcé; Aucun colorant supplémentaire n’est utilisé.

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