专利名称：一种复合材料托辊及其制备方法
技术领域：
本发明属于带式输送装置使用的托辊技术领域，并涉及制备托辊的生产工艺。
背景技术：
目前，用于矿山、建筑、粮库和盐场等场合的带式输送机上所使用的托辊，大部分为钢管、铸铁管等金属材料结构。而用金属材料制成的托辊存在着重量大、不耐腐蚀、寿命短(一般为2-3个月)和使用成本高的缺点。
专利号为ZL96115855.7的发明专利，公开了一种抗静电、阻燃煤矿井下塑料托辊用组合物及其制备方法。利用本专利所公开的原材料和方法，制备具有抗静电、阻燃的塑料托辊，至少需要14种之多的化学原材料。而利用塑料为主要原料制备成型的托辊，由于强度低、不耐冲击、磨擦系数大，故不能在经常连续作业的煤矿输送机上使用；另外，还存在着制造成本高，使用寿命短(2-3个月)的缺陷。
发明内容
本发明的目的就是提供一种利用原料少，生产成本低并且同时具有较高强、抗腐蚀、耐磨损、使用寿命长的一种复合材料托辊及其制备方法。
制备本发明提出的一种复合材料托辊包括下列重量份的组分超高分子聚乙烯85-95偶联剂0.2-1.0纳米材料 0.5-1.5。
另外附加技术特征包括在所述的组分中加入0.1-1.0重量份的金属粉、石墨或碳黑中的一种或一种以上的混合物作抗静电剂；在所述的组分中加入0.1-0.5重量份的维胶囊花红磷、硼酸锌或石锈联苯醚中的一种或一种以上的混合物作阻燃剂；在所述的组分中加入0.1-0.5重量份的聚乙烯蜡硬脂酸作流动改性剂；所述的偶联济为钛酸酯偶联剂；所述的纳米材料为纳米碳酸钙或纳米玻璃微珠或纳米硅灰石。
实现制备上述一种复合材料托辊的方法步骤为第一步称料，按权利要求1所述组分称出超高分子聚乙烯；第二步烘干，将称好的超高分子聚乙烯在烘箱中烘干；第三步加辅料混合搅拌，在烘干的超高分子聚乙烯中加入偶联剂，纳米材料、抗静电剂、阻燃剂、流动改性剂充分混合搅拌；第四步挤出，将加辅料并混合搅拌好的超高分子聚乙烯用挤出机挤出；第五步冷却出模，将挤出料用水箱冷却出模；第六步截料，机加工截成所需长度的圆筒；第七步组装，将圆筒与转轴组装成托辊。
本发明所提供的一种复合材料托辊及其制备方法同现有技术相比，具有以下优点；由于采用超高分子聚乙烯为主料，并加入纳米材料，因此所制成的托辊具有高强度、高耐磨性、抗腐蚀的优点，且利用原料较少、生产成本低。经测试，复合材料托辊的耐磨性是尼龙托辊的4倍，耐冲击强度优于金属托辊。
如图所示为一种复合材料托辊的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明所提供的制备一种复合材料托辊的工序进程及其结构做进一步的详细说明实施例1第一步称料烘干称取85kg超高分子聚乙烯颗粒，置于烘箱内加温至120℃，烘干60分钟去掉水分取出；第二步添加辅料，混合搅拌取钛酸脂0.5kg作偶联剂、铜粉0.1kg作抗静电剂、维胶囊花红磷0.1kg和石锈联苯醚0.2kg作阻燃剂、聚乙烯蜡硬脂酸0.1kg作流动改性剂以及0.5kg的纳米碳酸钙后，同烘干的超高分子聚乙烯混合搅拌。
第三步挤出机挤出，冷却将混合物加入到已经加热温度为110℃、160℃、220℃、240℃和220℃的挤出机中挤出，形成圆筒，并放入水箱中冷却。
第四步机加工、装配将冷却后的圆筒按设计截成托辊圆筒1，将固定有轴承3的转轴2置入其中，在圆筒两端置入密封块4，即形成可用于矿山及要求具有抗静电性能的煤矿的带式输送机上的具有耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、抗静电，使用寿命长达3年以上的如图所示的一种复合材料托辊。
实施例2第一步称料烘干称取90kg超高分子聚乙烯颗粒，置于烘箱内加温至125℃，烘干55分钟去掉水分取出；第二步添加辅料，混合搅拌取乙烯基硅氧烷0.6kg作偶联剂、石墨0.1kg作抗静电剂以及1.0kg的纳米玻璃微珠后，同烘干的超高分子聚乙烯混合搅后，同烘干后的超高分子聚乙烯混合搅拌。
第三步挤出机挤出，冷却将混合物加入到已经加热至100℃、150℃、200℃、230℃、210℃的挤出机中挤出，形成圆筒，放入水箱中冷却。
第四步机加工、装配将冷却后的圆筒按设计截成托辊圆筒1，将固定有轴承3的转轴2置入其中，在圆筒两端置入密封块4，即形成可用于盐场、粮库以及具有抗静电要求的场所使用的带式输送机上的具有耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、生产成本低、使用寿命长的如图所示的一种复合材料托辊。
实施例3第一步称料烘干称取95kg超高分子聚乙烯颗粒，置于烘箱内加温至120℃，烘干65分钟去掉水分取出；第二步添加辅料，混合搅拌取丙烯基硅氧烷1.0kg作偶联剂、聚乙烯蜡硬脂酸0.5kg作流动改性剂以及1.5kg的纳米硅灰石后，同烘干的超高分子聚乙烯混合搅拌第三步挤出机挤出，冷却将混合物加入到已经加热至120℃、170℃、230℃、240℃、210℃的挤出机中挤出，形成圆筒，放入水箱中冷却。
第四步机加工、装配将冷却后的圆筒按设计截成托辊圆筒1，将固定有轴承3的转轴2置入其中，在圆筒两端置入密封块4，即形成可用于盐场、粮库、矿山、建筑带式输送机上的具有耐腐蚀、耐磨损、抗冲击，使用寿命长达3年以上的如图所示的一种复合材料托辊。
实施例4第一步称料烘干称取87kg超高分子聚乙烯颗粒，置于烘箱内加温至120℃，烘干65分钟去掉水分取出；第二步添加辅料，混合搅拌取乙烯基硅氧烷0.5kg作偶联剂、聚乙烯蜡硬脂酸0.1kg作流动改性剂以及0.5kg的纳米碳酸钙后，同烘干的超高分子聚乙烯混合搅拌后，同烘干后的超高分子聚乙烯混合搅拌。
第三步挤出机挤出，冷却将混合物加入到已经加热的挤出机中挤出，形成圆筒，放入水箱中冷却。
第四步机加工、装配将冷却后的圆筒按设计截成托辊圆筒1，将固定有轴承3的转轴2置入其中，在圆筒两端置入密封块4，即形成可用于盐场、粮库、矿山的带式输送机上的具有耐腐蚀、耐磨损、抗冲击，使用寿命长的如图所示的一种复合材料托辊。
实施例5第一步称料烘干称取90kg超高分子聚乙烯颗粒，置于烘箱内加温至120℃，烘干60分钟去掉水分取出；第二步添加辅料，混合搅拌取乙烯基硅氧烷0.5kg作偶联剂、铜粉0.1kg和石墨0.5kg作抗静电剂、硼酸锌0.5kg作阻燃剂、聚乙烯蜡硬脂酸0.2kg作流动改性剂以及0.5kg的纳米硅灰石后，同烘干的超高分子聚乙烯混合搅拌后，同烘干后的超高分子聚乙烯混合搅拌。
第三步挤出机挤出，冷却将混合物加入到已经加热至120℃、170℃、230℃、250℃、230℃的挤出机中挤出，形成圆筒，放入水箱中冷却。
第四步机加工、装配将冷却后的圆筒按设计截成托辊圆筒1，将固定有轴承3的转轴2置入其中，在圆筒两端置入密封块4，即形成可用于盐场、矿山以及要求具有抗静电性能的煤矿的带式输送机上的具有耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、抗静电，使用寿命长的如图所示的一种复合材料托辊。
实施例6第一步称料烘干称取92kg超高分子聚乙烯颗粒，置于烘箱内加温至120℃，烘干60分钟去掉水分取出；
第二步添加辅料，混合搅拌取钛酸脂0.5kg作偶联剂、铝粉0.1kg和碳黑0.6kg作抗静电剂、石锈联苯醚0.2kg作阻燃剂、聚乙烯蜡硬脂酸0.1kg作流动改性剂以及0.5kg的纳米玻璃微珠后，同烘干的超高分子聚乙烯混合搅拌后，同烘干后的超高分子聚乙烯混合搅拌。
第三步挤出机挤出，冷却将混合物加入到已经加热的挤出机中挤出，形成圆筒，放入水箱中冷却。
第四步机加工、装配将冷却后的圆筒按设计截成托辊圆筒1，将固定有轴承3的转轴2置入其中，在圆筒两端置入密封块4，即形成可用于盐场、粮库、矿山、建筑以及要求具有抗静电性能的煤矿的带式输送机上的具有耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、抗静电，使用寿命长的如图所示的一种复合材料托辊。
权利要求
1.一种复合材料托辊，其特征在于包括下列重量份的组分超高分子聚乙烯 85-95偶联剂 0.2-1.0纳米材料0.5-1.5。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料托辊，其特征为在所述的组分中加入0.1 1.0重量份的金属粉、石墨或碳黑中的一种或一种以上的混合物作抗静电剂。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料托辊，其特征为在所述的组分中加入0.1 0.5重量份的维胶囊化红磷、硼酸锌或石锈联苯醚中的一种或一种以上的混合物作阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料托辊，其特征为在所述的组分中加入0.1-0.5重量份的聚乙烯蜡硬脂酸作流动改性剂。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料托辊，其特征为所述的偶联剂为钛酸酯、乙烯基硅氧烷或丙烯基硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料托辊，其特征为所述的纳米材料为纳米碳酸钙、纳米玻璃微珠或纳米硅灰石。
7.制备如权利要求1所述的一种复合材料托辊的方法步骤为第一步称料，按权利要求1所述组分称出超高分子聚乙烯；第二步烘干，将称好的超高分子聚乙烯在烘箱中烘干；第三步加辅料混合搅拌，在烘干的超高分子聚乙烯中加入偶联剂，纳米材料、抗静电剂、阻燃剂、流动改性剂充分混合搅拌；第四步挤出，将加辅料并混合搅拌好的超高分子聚乙烯用挤出机挤出；第五步冷却出模，将挤出料用水箱冷却出模；第六步截料，机加工截成所需长度的圆筒；第七步组装，将圆筒与转轴组装成托辊。
8.根据权利要求7所述的一种复合材料托辊的制备方法，其特征在于所述的烘干温度为120±5℃。
9.根据权利要求7所述的一种复合材料托辊的制备方法，其特征在于所述的烘干时间为50-70分钟。
10.根据权利要求7所述的一种复合材料托辊的制备方法，其特征在于所述挤出机5个阶段的温度为110±10℃，160±10℃，240±10℃，240±10℃，220±10℃，挤出速度为25-40厘米/分钟。
全文摘要
本发明属于带式输送装置的托辊技术领域，并涉及制备托辊的生产工艺，公开了一种复合材料托辊及其制备方法。其主要技术特征为在经烘干的超高分子聚乙烯中加入偶联剂、纳米材料、抗静电剂、阻燃剂、流动改性剂，经混合搅拌，用挤出机挤出，经水箱冷却，再经机加工截成所需长度圆筒并置入带轴承的转轴后，形成可广泛使用于盐场、粮库、矿山、建筑以及要求具有抗静电性能的煤矿的带式输送机上的一种复合材料托辊。该托辊具有耐腐蚀、耐磨损、抗冲击、抗静电，使用寿命长的优点，解决了目前输送带金属托辊和塑料托辊不耐腐蚀、摩擦系数大、冲击强度低、生产成本高和使用寿命短的问题。
文档编号C08L23/00GK1483650SQ0314322
公开日2004年3月24日 申请日期2003年7月18日 优先权日2003年7月18日
发明者陈红升 申请人:陈红升