超高分子量聚乙烯托辊的特性及优点

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　　托辊是皮带输送机上的重要部件和易损件，其质量好坏直接决定皮带输送机的使用寿命和消耗的能源多少。我国目前普遍使用的皮带输送机托辊多使用金属托辊，与国外同类产品托辊相比，存在使用寿命短、运行阻力系数大、托辊重量大等缺点。而且，普通金属托辊产品仅适用于一般生产场合要求，而在对噪声、静电要求较高的矿井，腐蚀性较强的焦化厂、化工企业等特殊行业，使用受命长则6个月，短则1个月，给输送机生产带来了极大的制约和危险，安全事故频频发生，造成较大的损失，同时能耗较高。鉴于托辊的使用数量和消耗能源的巨大性，对传统金属托辊的改造迫在眉睫。据此，我们根据国内外技术现状，在普通金属托辊的基础上，经过技术、结构、工艺设备等创新，研制出超高分子量聚乙烯托辊。
　　1、超高分子量聚乙烯材料
　　分子量在150万以上的聚乙烯称之为“超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)”，因其物理性能优异而作为工程塑料应用。我们在对材质进行选择时主要考虑其如下优异的使用性能：
　　(1)耐磨性超高分子量聚乙烯的耐磨性居塑料之冠并超过某些金属，这样高的耐磨性以至于用一般塑料磨耗试验法难以测试其耐磨程度，因而采用砂浆磨耗测试装置，耐磨性与分子量成正比，随着分子量的升高其耐磨性越好；
　　(2)耐冲击性及冲击能吸收性采用通常冲击试验方法难以使其断裂破坏，其冲击强度随分子量的升高而提高，在分子量为150万时达到最大值，然后随分子量的继续升高而逐渐下降。此外，它在反复冲击后表面硬度更高；具有优异的冲击能吸收性，冲击能吸收值在所有的塑料中最高，因而噪声阻尼性很好，具有优良的消音效果；
　　(3)自润滑性超高分子量聚乙烯有极低的摩擦因数(0.05～0.11)，故自润滑性优异，从表1可以看出，摩擦系数次于自润滑最好的聚四氟乙烯(PTEE)，因此在摩擦学领域被誉为成本性能非常理想的摩材料；

表1 超高分子量聚乙烯材料与常见材料的摩擦系数比较

材料	摩擦系数
超高分子量聚乙烯	0.05～0.11
尼龙	0.37
聚碳酸酯	0.36
ABS	0.38
聚四氟乙烯	0.04～0.10
橡皮－固体	1～4
石墨－石墨	0.10
玻璃－玻璃	0.90～1.00
钢－钢	8.00
玻璃－金属	0.57
冰－冰	0.05～0.15

　　(4)耐化学药品性具有优良的耐化学药品性，除强氧化性酸液外，在一定温度下和深度范围内能耐各种腐蚀性介质（如：酸、碱、盐）及有机介质（荼溶剂除外）。其在20℃ 和80℃ 的 80种有机溶剂中浸渍30d外表无任何反常现象，其它物理性能也几乎没有变化；
　　(5)不粘性超高分子量聚乙烯表面吸附力非常微弱，其抗粘附能力仅次于塑料中不粘性最好的PTEE，因而制品表面与其它材料不易粘附。另外，超高分子量聚乙烯还具有耐低温（使托辊适用温度范围大）、卫生无毒性、憎水性（托辊不易吸水变形）等特点。
　　超高分子量聚乙烯的不足之处：与金属和其它工程塑料相比耐热性能和硬度偏低，但可以通过 “填充”和“交联”等改善。
　　2、超高分子量聚乙烯托辊的优越性
　　(1)由于运行阻力系数和转动惯量大幅度降低，托辊运转更加灵活平稳，超高分子量聚乙烯有很好的冲击能吸收性和阻尼性，能有效地降低运行噪声，可以使皮带输送机实现长运距、大运量、高速度的运转工作。但考虑到聚乙烯材质强度低的缺陷，要经过慎重计算和试验。
　　(2)由于超高分子量聚乙烯托辊具有表面不粘结性、不生锈、自润滑性，因此对输送带有更好的保护性，即使在托辊损坏不转动时，也不会损伤输送带，不易磨损输送带，输送带和滚筒的使用寿命也可以延长1倍以上。
　　(3)超高分子量聚乙烯具有很好的自润滑性和不粘结性，因此在托辊表面不会粘附和堆积物料，能提高主机的运转平稳性，减少物料的抖动下滑。并明显降低整机的噪声，可消除或减少各种事故隐患，提高安全性能。
　　(4)使用寿命长，运行成本低，经济效益显著。超高分子量聚乙烯的耐磨性是钢的7倍、尼龙的3倍，超过了所有工程塑料，而且UHMW-PE托辊抗冲击性能很好，托辊重量轻（一般仅为同规格钢托辊重量的1/3～1/2），安装更换很方便，减轻了劳动强度和维护量，并且可节省电耗约16％。
　　综上所述，采用了这些技术创新后可以较好地改进原有托辊钢管易受酸碱腐蚀问题，耐磨性能得到较大程度的提高，使得托辊耐酸碱、耐磨技术实现了跨越，使用寿命在2.5万h以上。不但适用于各种普通场合，而且对噪声、静电要求较高的特殊行业所使用的皮带输送机http://www.yuyinsh.com也能较好地应用，具有较高的社会和经济效益。