趙廷午

(山西省化工研究所(有限公司)，山西 太原 030001)

聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)和弛張篩板的開(kāi)發(fā)和技術(shù)進(jìn)步

趙廷午

(山西省化工研究所(有限公司)，山西 太原 030001)

綜述了聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)和弛張篩板的加工方法、材料性能以及發(fā)展歷程，并對(duì)其發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行了分析。分析表明，聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)和弛張篩板目前仍然是對(duì)聚氨酯材料要求高、加工難度大、相對(duì)利潤(rùn)高、發(fā)展前景好的品種。

聚氨酯彈性體；弛張篩板；聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)

引 言

篩板(網(wǎng))是篩分機(jī)的重要部件，篩板的水平高低一定程度上反映了篩分機(jī)技術(shù)的先進(jìn)程度。這些年,篩板的發(fā)展可謂迅猛，并先后經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)展階段。起初，篩板的材質(zhì)是金屬材料，加工工藝是采用機(jī)械的方式來(lái)加工，如鋼板沖孔、鋼絲編織、鋼絲焊接等方式。隨著新材料的發(fā)展，不銹鋼材質(zhì)的篩板開(kāi)始在洗選行業(yè)逐步應(yīng)用，替代了耐磨性較差的普通鋼材制作的篩板。由于金屬篩板在使用過(guò)程中均存在著耐磨性差、噪音大、維修工作繁重等缺點(diǎn)，故后來(lái)又改用耐磨性極佳的聚氨酯彈性體來(lái)制作各種用途和結(jié)構(gòu)的篩板，收到了良好的效果。但因聚氨酯彈性體屬于高聚物材料，模量與金屬相差較大，所以，由聚氨酯彈性體制作的篩板存在著開(kāi)孔率低、沖擊性差的缺點(diǎn)。之后，又開(kāi)發(fā)了兼具金屬篩板開(kāi)孔率高、減震效果好的金屬和聚氨酯彈性體的復(fù)合篩板。目前，該種篩板與聚氨酯篩板一樣已成為篩板中的重要品種，在洗選行業(yè)得到了較為廣泛的應(yīng)用。在眾多篩板品種中，為篩板制造企業(yè)和洗選廠更為關(guān)注的應(yīng)是聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)和弛張篩板。

1 聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)[1]

21世紀(jì)初，隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鐵礦選廠進(jìn)行了大規(guī)模的提質(zhì)降雜技術(shù)改造。細(xì)篩再磨工藝大量采用了唐山陸凱科技有限公司的電磁振動(dòng)高頻細(xì)篩(簡(jiǎn)稱(chēng)電磁篩)，取代原用多年的固定尼龍細(xì)篩，以提高細(xì)篩篩分效率、鐵精礦品位，同時(shí)降低二氧化硅含量，從而實(shí)現(xiàn)了鐵選廠細(xì)篩分級(jí)設(shè)備的更新?lián)Q代。電磁篩篩網(wǎng)是不銹鋼絲編織復(fù)合網(wǎng)，具有開(kāi)孔率高、網(wǎng)孔改變簡(jiǎn)易的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是，使用壽命短，連續(xù)作業(yè)20天左右就需要更換，維修工作量大。

與此同時(shí)，美國(guó)德瑞克公司的疊層高頻細(xì)篩漸漸進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。其中，篩網(wǎng)由聚氨酯彈性體加工制作，于1989年研發(fā)成功并經(jīng)多次改進(jìn)。該聚氨酯細(xì)篩的特點(diǎn)是篩縫小，最小可到0.054 mm；篩網(wǎng)開(kāi)孔率高，可到30%以上；篩網(wǎng)耐磨性好，使用壽命大于6個(gè)月；細(xì)篩分級(jí)效率高，節(jié)能降耗增值，體現(xiàn)當(dāng)今世界同類(lèi)產(chǎn)品的最高水平。德瑞克高頻疊層細(xì)篩以其篩分效率高、精度好、篩網(wǎng)壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，自其投入市場(chǎng)后迅速占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)大部分市場(chǎng)。德瑞克聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)價(jià)格之高令人咂舌，更以其聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)和疊層細(xì)篩捆綁銷(xiāo)售，使我國(guó)的鐵選廠陷入進(jìn)退兩難的尷尬境地，我國(guó)細(xì)篩廠家不得已忍痛割?lèi)?ài)丟失市場(chǎng)。一時(shí)間，國(guó)內(nèi)聚氨酯彈性體制品廠家躍躍欲試，以不同的思路和加工方式加入到轟轟烈烈的試制聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)的熱潮之中。

從國(guó)內(nèi)開(kāi)始試制到現(xiàn)在的近30年中，有好些廠家已取得突破性進(jìn)展。盡管在諸多方面與德瑞克細(xì)篩網(wǎng)相比還存在差距，但畢竟在鐵選廠已得到成功使用，并迫使德瑞克公司的細(xì)篩網(wǎng)大幅降價(jià)。

從目前看，我國(guó)制造聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)有如下幾種加工方式：

1.1 激光切割

激光切割加工制造聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)的工藝分2步進(jìn)行。第1步是聚氨酯片材加工。聚氨酯片材或板材的常規(guī)加工可采用澆注型聚氨酯彈性體，或是在加熱平臺(tái)上成型，或是在聚氨酯離心成型機(jī)上成型。限于細(xì)篩網(wǎng)厚度薄、要求的尺寸精確，相對(duì)而言，離心成型更合適一些。也有廠家直接從TPU薄膜生產(chǎn)廠購(gòu)進(jìn)。第2步是用數(shù)控激光切割機(jī)切割形成篩縫。其加工原理是，用數(shù)控激光切割機(jī)的激光束熱熔并吹去熔化的材料形成篩縫。激光切割難以保證篩縫的理想形狀和粗糙度，會(huì)影響篩分效率。就實(shí)用而言，用激光切割的方式批量加工細(xì)篩網(wǎng)也有一定的難度，如加工篩縫0.075 mm、面積0.7 m2的篩網(wǎng)，篩孔有120萬(wàn)個(gè)，便知其加工量之大。

1.2 采用模具加工

有些廠家沿用原有的條縫篩板加工工藝，試圖開(kāi)發(fā)這種細(xì)篩，雖想過(guò)不少辦法，但并未奏效。開(kāi)發(fā)篩縫0.1 mm、筋寬0.186 mm、篩縫截面為梯形的細(xì)篩網(wǎng)，一是模具加工難度大，二是膠料黏度大，靠自流平充填模腔顯然是不現(xiàn)實(shí)的。目前，批量供應(yīng)細(xì)篩網(wǎng)的廠家對(duì)加工的工藝是嚴(yán)格保密的。北京航空航天大學(xué)詹茂盛就細(xì)篩網(wǎng)的加工制造取得了2項(xiàng)專(zhuān)利[2-3]，分別是，“一種纖維增強(qiáng)聚氨酯精細(xì)篩網(wǎng)及其成型方法”和“一種纖維增強(qiáng)聚氨酯精細(xì)篩網(wǎng)成型模具”。安徽方圓塑膠制品有限公司買(mǎi)斷了該專(zhuān)利并幾經(jīng)努力開(kāi)發(fā)成功了聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)。該成型方法最顯著的特點(diǎn)是，解決了膠料如何充滿模腔和多股料流在復(fù)雜模具中匯合形成氣泡的問(wèn)題，使大尺寸聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)的一次性整體成型成為可能。與常壓澆注和離心成片再打孔相比，該方法具有成型精度高、篩孔筋薄、制品缺陷少、自動(dòng)化程度高、不需要二次加工、制品外觀質(zhì)量好的特點(diǎn)。幾種成型方法的比較見(jiàn)表1。

2 弛張篩板

我國(guó)于20世紀(jì)80年代從國(guó)外購(gòu)進(jìn)了弛張篩機(jī)，主要用于合成氨造氣和發(fā)電廠用煤的篩選和礦渣的篩分，其上所用的篩板便是聚氨酯弛張篩板。

表1 聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)成型方法比較

弛張篩機(jī)主要用于黏、細(xì)、濕(如黏性較大的高水分原煤及焦炭的中、細(xì)粒度的分級(jí))等難篩分物料的篩分，具有篩分效率高、使用壽命長(zhǎng)、粒度范圍廣、無(wú)堵塞、不粘接的特點(diǎn)，其理論根據(jù)是該篩機(jī)在篩箱加速參數(shù)K僅為2.5時(shí)篩板上的拋擲加速度即可達(dá)到30g～50g[4](g為重力加速度)。運(yùn)用數(shù)據(jù)表明，該篩機(jī)如一天運(yùn)行16 h，其張緊舒展超過(guò)50萬(wàn)次。這樣苛刻的使用環(huán)境對(duì)聚氨酯弛張篩板提出了很高的要求。強(qiáng)度高、曲撓性好是最基本的要求。該篩板通用的做法是，澆注型聚氨酯彈性體經(jīng)離心機(jī)成型為板材，再用機(jī)械沖孔的方法最終成型為弛張篩板。有廠家直接購(gòu)買(mǎi)TPU板材沖孔。也有廠家采用模具澆注成型，篩孔精度高，節(jié)約材料，但模具費(fèi)一次性投資較大。就弛張篩板用聚氨酯彈性體材料而言，從LIWELL購(gòu)進(jìn)的弛張篩板是NDI型聚氨酯彈性體，具有彈性好、撕裂強(qiáng)度高、曲撓性突出、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)異的特點(diǎn)，應(yīng)是弛張篩板材料的首選。限于NDI體系聚氨酯彈性體成本高、加工工藝難掌握、質(zhì)量穩(wěn)定性難控制，國(guó)內(nèi)企業(yè)原多采用PEA/TDI/MOCA型聚氨酯彈性體。由于該體系相對(duì)使用壽命短，近年來(lái)漸漸向MDI體系過(guò)渡。也有采用美國(guó)科聚亞Duracast TM體系[5]，由此材料和工藝制得篩板的使用效果和壽命與NDI體系接近。弛張篩板用聚氨酯彈性體的品種和性能比較見(jiàn)表2。

表2 聚氨酯彈性體的品種和性能比較

從表2各品種的聚氨酯彈性體性能數(shù)據(jù)看，各有千秋，差別并不大。但具體到實(shí)際的工況環(huán)境，使用壽命和篩分效率確有較大差距。任何一個(gè)產(chǎn)品必須經(jīng)過(guò)實(shí)際的運(yùn)行考核方能知其優(yōu)缺點(diǎn)，是經(jīng)驗(yàn)之談。同時(shí)也說(shuō)明了，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室測(cè)試的數(shù)據(jù)難以全面表征其實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境。

3 結(jié)語(yǔ)

聚氨酯篩板充分發(fā)揮了聚氨酯彈性體強(qiáng)度高、曲撓性好、耐磨、耐低溫性突出等特點(diǎn)，已成為聚氨酯彈性體重要的應(yīng)用領(lǐng)域。在所有聚氨酯篩板的品種中，聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)和弛張篩網(wǎng)并不是用量最大的品種，但它是加工難度大和利潤(rùn)較高的品種。從目前情況看，我國(guó)產(chǎn)的聚氨酯細(xì)篩網(wǎng)和弛張篩網(wǎng)的整體水平與國(guó)外產(chǎn)品相比仍有較大差距，主要體現(xiàn)在尺寸精度、外觀質(zhì)量、加工效率、使用壽命、篩分效率等方面。我們唯有從材料、模具、加工工藝和設(shè)備、員工素質(zhì)等方面入手，堅(jiān)持不懈，不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進(jìn)水平，為我國(guó)洗選行業(yè)的裝備技術(shù)進(jìn)步作出貢獻(xiàn)。

[1] 李傳曾，李中昆，左東升.聚氨酯篩網(wǎng)的研制與應(yīng)用[C].沈陽(yáng):2016(第七屆)中國(guó)礦業(yè)科技大會(huì),2016.

[2] 詹茂盛，武京明，王凱.一種纖維增強(qiáng)聚氨酯精細(xì)篩網(wǎng)及其成型方法:中國(guó)，101143360A[P].2008-03-19.

[3] 詹茂盛，武京明，王凱.一種纖維增強(qiáng)聚氨酯精細(xì)篩網(wǎng)成型模具:中國(guó)，101254655A[P].2008-09-03.

[4] 赫爾施W.第三代弛張篩[J].國(guó)外金屬礦山，1993(5):66.

[5] 山西省化工研究所.聚氨酯彈性體手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2012:248-249.

Developmentandtechnologicalprogressofpolyurethanescreenmeshandrelaxationsieveplate

ZHAOTingwu

(ShanxiChemicalResearchInstitute(Co.,Ltd.),TaiyuanShanxi030001,China)

This paper reviews the processing methods, material properties and developmentof polyurethane fine screen mesh and relaxation sieve plate, and development trend is analyzed. The analysis shows that the polyurethane fine screen mesh and relaxation sieve plates have high requirements on polyurethane material, which are difficult to process, but has relatively high profits, and good prospects fordevelopment.

polyurethane elastomer; relaxation sieve plates; polyurethane fine mesh screens

2017-04-25

趙廷午，男，1963年出生，1985年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，高級(jí)工程師，從事聚氨酯彈性體材料及制品等的研發(fā)和生產(chǎn)。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.12

TQ323.8

A

1004-7050(2017)03-0041-03

綜述與論壇