As correias transportadoras de borracha não são fabricadas de borracha natural pura; pertencem a materiais compostos poliméricos multicomponentes. O sistema composto de borracha consiste principalmente em matriz de borracha crua elástica, sistema de enchimento de reforço, sistema de reticulação de vulcanização, sistema anti-envelhecimento, sistema de amolecimento e plastificação e aditivos funcionais. A borracha pura representa apenas 45% ~ 55% da massa total do composto de borracha, e mais da metade dos componentes restantes são vários enchimentos em pó, óleos e aditivos químicos. Enquanto isso, a correia transportadora está equipada com uma estrutura de reforço esquelético independente (EP, cabo de aço, etc.), que serve como componente de suporte de tensão do núcleo e não faz parte do sistema composto de borracha. A indústria adota uniformemente o padrão de medição do phr (a massa total da borracha em bruto é definida como 100 partes, e outras matérias-primas são calculadas por fração de massa relativa).

1. Sistema de composição básica do composto de borracha

1.1 Matriz de borracha em bruto (núcleo elástico)

As correias transportadoras industriais adotam sistemas misturados de borracha crua. Um único tipo de borracha não pode satisfazer os requisitos abrangentes de resistência ao desgaste, resistência ao rasgo, resistência ao envelhecimento e controle de custos, por isso tipos específicos de borracha são selecionados para diferentes condições de trabalho:

Borracha Natural (NR): Excelente elasticidade, forte resistência ao rasgo e boa adesão, resistência ao desgaste moderada e resistência ao calor. É amplamente utilizado em fitas transportadoras gerais com uma dosagem de 50 ~ 70 phr.

Borracha de Butadieno (BR): Resistência ao desgaste excepcional e baixa acumulação de calor. É comumente misturado com borracha natural e atua como a borracha chave para cintas transportadoras resistentes ao desgaste a 30 ~ 40 phr.

Borracha de estireno-butadieno (SBR): boa resistência ao desgaste, resistência ao envelhecimento e desempenho de custo. Aplicado principalmente em fitas transportadoras econômicas gerais e camadas de borracha de revestimento de tecido.

Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM): Excelente resistência ao calor, resistência ao ozônio, resistência a ácidos e álcalis e resistência ao clima, adequado para ambientes de corrosão química, ao ar livre e a altas temperaturas.

Borracha Nitril Butadiene (NBR): Resistência superior ao óleo, a borracha de uso geral preferida para aplicações de transporte de materiais de óleo.

Borracha de cloropreno (CR) / polietileno clorosulfonado (CSM): retardador de chama inerente, comumente usado para cintas transportadoras resistentes à chama em minas subterrâneas de carvão.

1.2 Cinco principais sistemas auxiliares

Os auxiliares determinam o desempenho de processamento, a vida útil e a adaptabilidade às condições de trabalho das fitas transportadoras e são essenciais para converter borracha plástica em bruto em elastômero de alto desempenho.

Sistema de reforço e enchimento

Este é o sistema auxiliar com a maior dosagem, determinando diretamente a força, resistência ao desgaste e dureza das fitas transportadoras. O preto de carbono altamente resistente ao desgaste (N220, N330) é o principal enchimento de reforço para melhorar a resistência à tração e à resistência ao impacto. Preto de carbono semi-reforçado (N660), carbonato de cálcio, talco e outros enchimentos inertes são adicionados como extensores para reduzir o custo. O preto de carbono branco pode melhorar a resistência à lágrima e a propriedade adesiva. Borracha reciclada é adicionada a graus econômicos para maior controle de custos.

Sistema de Vulcanização

Este sistema central transforma a borracha crua do estado plástico para o estado elástico. Borrachas gerais (NR / BR / SBR) usam sistema de vulcanização de enxofre com óxido de zinco e ácido esteárico como ativadores, combinados com aceleradores compostos como CZ, DM e M para controlar a taxa de vulcanização. O EPDM resistente ao calor adota o sistema de vulcanização de peróxido para evitar a reversão sob alta temperatura.

Sistema anti-envelhecimento

Evita o envelhecimento térmico-oxidativo, o envelhecimento do ozônio e o envelhecimento dinâmico da fadiga, evitando rachaduras, endurecimento e pegajosidade durante o serviço. Os antioxidantes combinados RD, 4010NA e BLE são amplamente usados. Cera microcristalina é adicionada para serviço ao ar livre para formar uma camada protetora.

Sistema de amolecimento e plastificação

Melhora a processabilidade de mistura e calandragem, reduz a viscosidade composta e melhora a adesão entre borracha e cordão de tecido / aço. Óleo aromático, óleo nafténico e resina de cumarona são usados ​​para fórmulas gerais. Os plastificantes éster substituem os óleos de petróleo para aplicações resistentes ao óleo, e os óleos à base de petróleo são proibidos.

Auxiliários Funcionais Especiais

Custom adicionado para ambientes operacionais especiais, incluindo retardantes de chama (hidróxido de alumínio, trióxido de antimônio), agentes de acoplamento, agentes anti-estáticos, agentes de liberação, corantes, para atender aos requisitos de retardador de chama, resistência à corrosão, anti-estática e outras propriedades especiais.

2. Características da fórmula estrutural da correia transportadora

Uma fita transportadora completa não é feita de um único composto de borracha. As fórmulas diferem muito de acordo com a função de cada camada:

1. Borracha da tampa superior (lado de contato do material): alto conteúdo de borracha e alta carga de preto de carbono de alto desgaste, com foco na resistência ao impacto e resistência à abrasão.
2. Borracha da tampa inferior (lado de contato do rolo): principalmente projetado para resistência à flexão e baixa geração de calor.
3. Borracha tampão: formulação de alta elasticidade para absorver cargas de impacto e proteger a estrutura do esqueleto.
4. Frição / borracha desnatada: baixo teor de borracha, para aumentar a penetração da fibra e a força de ligação das camadas de tecido.

3. Tabela de comparação de fórmulas e parâmetros para várias correias transportadoras (da ContiTech & Dunlop)

Notas:

1. Unidade: phr (borracha bruta total = 100 partes), unidade de formulação padrão da indústria.
2. Normas de referência: DIN 22102 (Norma Industrial Alemã), RMA (Associação de Fabricantes de Borracha da América, norma de mineração).
3. Os dados representam formulações maduras típicas. Os fabricantes podem ajustar as formulações ligeiramente de acordo com os requisitos.

4. Fração de massa do componente e equívocos comuns da indústria

4.1 Proporção de massa de borracha de cobertura acabada (grau resistente ao desgaste geral)

Borracha em bruto (NR + BR) ≈50%, preto de carbono e enchimentos inorgânicos ≈30%, óleo amortecedor e resina ≈8%, vários auxiliares funcionais ≈12%.

4.2 Erros comuns

1. Erro: As correias transportadoras são compostas principalmente de borracha pura. Correção: A borracha é meramente a matriz elástica com uma alta proporção de enchimentos em pó, tornando-a um material composto típico.
2. Concepção errada: um maior teor de borracha natural proporciona um melhor desempenho. Correção: Borracha natural pura mostra baixa resistência à abrasão. Cintos industriais resistentes ao desgaste devem ser misturados com borracha butadienica.
3. Erro: A cor preta das fitas transportadoras vem do pigmento de tingimento. Correção: a cor preta vem do reforço do preto de carbono; Nenhum corante extra é usado.

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