浸膠帆布經(jīng)向剛度影響因素分析

孫 毅，徐 玥，毛 雪

（江蘇太極實(shí)業(yè)新材料有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225006）

剛度又稱挺度，是考核織物性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，具體表現(xiàn)為織物抵抗其彎曲方向形狀變化的能力，剛度的相反特性為織物的柔軟度[1-2]。浸膠帆布的剛度不僅對(duì)橡膠輸送帶成型工序有影響，也影響到橡膠輸送帶在運(yùn)行中過(guò)輥筒內(nèi)外層受力后的褶皺程度[3-7]。一般情況下，浸膠帆布應(yīng)保證粘合力并控制其經(jīng)向剛度，剛度過(guò)高容易引起成品輸送帶彎曲后產(chǎn)生褶皺、斷帶等問(wèn)題，剛度過(guò)低則會(huì)造成管式帶等的塌管現(xiàn)象[8-10]。

本工作結(jié)合我公司大量測(cè)試數(shù)據(jù)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝兩方面對(duì)浸膠帆布的經(jīng)向剛度影響因素進(jìn)行分析。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 樣品

聚酯浸膠帆布（EE）、聚酯/錦綸浸膠帆布（經(jīng)紗為聚酯、緯紗為錦綸，EP）和錦綸浸膠帆布（NN），江蘇太極實(shí)業(yè)新材料有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備

浸膠機(jī)，德國(guó)貝寧格公司產(chǎn)品；LTD-V型挺度試驗(yàn)機(jī)，北京萬(wàn)匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品。

1.3 測(cè)試步驟

（1）沿帆布的經(jīng)向裁取長(zhǎng)度為5 cm、寬度大于2.5 cm的試樣，采用四舍五入法計(jì)數(shù)2.5 cm寬試樣的經(jīng)紗根數(shù)，小心去掉兩端多余經(jīng)線；

（2）試驗(yàn)機(jī)預(yù)熱20 min后，將試樣放在兩個(gè)支撐架的中部，在操作界面上點(diǎn)擊測(cè)試按鈕，儀器按照設(shè)定的試驗(yàn)條件自動(dòng)完成“壓彎”測(cè)定程序；

（3）測(cè)試結(jié)束后，帶壓力感應(yīng)器的上壓桿自動(dòng)返回初始點(diǎn)后繼續(xù)下一個(gè)樣品的測(cè)試，每組試樣測(cè)試3個(gè)，取其平均值為經(jīng)向剛度最終測(cè)試值，單位為N。

2 結(jié)果與討論

2.1 原料對(duì)浸膠帆布經(jīng)向剛度的影響

2.1.1 材料種類

纖維材料的種類是浸膠帆布經(jīng)向剛度的最主要影響因素，通常情況下纖維材料的彈性模量越高，浸膠帆布的剛度越高，相同線密度的纖維，其浸膠后剛度由高到低的順序?yàn)榉季]、聚酯、錦綸66、錦綸6。

2.1.2 線密度

同種纖維材料中，纖維的線密度是影響浸膠帆布經(jīng)向剛度的重要因素之一，線密度越大，其浸膠后經(jīng)向剛度越高。

2.1.3 捻度

相同材料、相同線密度的捻線中，捻度越大，則白坯布的經(jīng)向剛度越大，原因在于捻度增大時(shí)材料自身的剛度也會(huì)增大；但浸膠后的經(jīng)向剛度卻是一個(gè)不確定因素，原因在于捻度增大后帆布的膠液滲透性降低，附膠量減?。灰欢ǚ秶鷥?nèi)浸膠帆布附膠量的大小與經(jīng)向剛度呈正比，因此浸膠帆布的經(jīng)向剛度控制需要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的捻度和附膠量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2 織物材質(zhì)及結(jié)構(gòu)對(duì)浸膠帆布經(jīng)向剛度的影響

不同的織物經(jīng)緯紗的選材設(shè)計(jì)和線密度及織物緊度不同，紗線受到的張力也有差異，從而最終導(dǎo)致織物的經(jīng)向剛度有所不同。由于白坯帆布易滑移、結(jié)構(gòu)松散等特點(diǎn)，3個(gè)系列浸膠帆布經(jīng)向剛度均以平均值作為最終參考依據(jù)，不同規(guī)格浸膠帆布經(jīng)向剛度如表1所示。

表1 浸膠帆布經(jīng)向剛度 N

由表1可知：相同材質(zhì)中，型號(hào)規(guī)格高的浸膠帆布經(jīng)向剛度明顯增大；單浴浸膠條件下，EE浸膠帆布經(jīng)向剛度大于NN浸膠帆布；EP浸膠帆布經(jīng)紗使用非活化聚酯絲，在浸漬處理時(shí)需要使用雙浴浸膠的方式，熱處理溫度高，時(shí)間更長(zhǎng)，最終經(jīng)向剛度也明顯大于同規(guī)格NN和EE浸膠帆布。

選取不同結(jié)構(gòu)的6種EE200浸膠帆布進(jìn)行經(jīng)向剛度對(duì)比，分別為EE200（普通型）、EE200-N（降本型）、EE200T（高強(qiáng)型）、EE200-TNG（耐高溫型）、EE200CFW（破斜紋型）和EEM200（改進(jìn)型），結(jié)果如表2所示，此類規(guī)格浸膠溫度基本一致，張力隨幅寬變化進(jìn)行等比例調(diào)整。

對(duì)比表2中A與B組可知，EE200-N浸膠帆布經(jīng)向剛度略高，這是因?yàn)榻?jīng)紗捻度變化后浸膠時(shí)膠液的吸附量更大；對(duì)比A，C，D組可知，相同線密度經(jīng)紗織造的帆布，經(jīng)紗密度越大，經(jīng)向剛度相應(yīng)提高，EE200-TNG股數(shù)少，經(jīng)紗密度提高后經(jīng)向剛度與EE200保持相近；與平紋結(jié)構(gòu)的浸膠帆布相比，破斜紋結(jié)構(gòu)浸膠帆布經(jīng)向剛度明顯下降，這是由于斜紋織物結(jié)構(gòu)更加松散，經(jīng)緯交織少，附膠量小；新開(kāi)發(fā)的EEM200浸膠帆布成品物理性能良好，經(jīng)向剛度介于同規(guī)格EE與EP浸膠帆布之間。

表2 不同EE200型浸膠帆布經(jīng)向剛度平均值

2.3 浸膠方式對(duì)浸膠帆布經(jīng)向剛度的影響

我公司主要使用德國(guó)貝寧格浸膠機(jī)，共有4個(gè)高溫烘箱處理裝置，5個(gè)張力控制裝置，2個(gè)浸膠槽。浸膠工藝對(duì)浸膠帆布經(jīng)向剛度的主要影響參數(shù)為以下幾類。

2.3.1 附膠量

浸膠帆布通常使用間苯二酚-甲醛膠乳配方進(jìn)行浸漬生產(chǎn)，附膠量的大小直接影響浸膠帆布經(jīng)向剛度，通常情況下附膠量越大，經(jīng)向剛度也越高。設(shè)置浸膠真空度參數(shù)和擠壓輥壓力控制浸膠液的滲透情況及附膠量，從而影響浸膠帆布的經(jīng)向剛度，真空度參數(shù)的大小與經(jīng)向剛度成反比關(guān)系。

2.3.2 溫度

浸膠高溫烘箱區(qū)的溫度決定了成品浸膠帆布的經(jīng)向剛度，溫度越高，經(jīng)向剛度越高。以EE200L（高卷曲度型）為例，高溫區(qū)溫度分別為215和230℃時(shí)，浸膠帆布的經(jīng)向剛度分別為2.604和3.158 N?？梢?jiàn)提高高溫區(qū)溫度后，浸膠帆布的經(jīng)向剛度有明顯提升。

2.3.3 浸膠速度

浸膠溫度的設(shè)定決定了浸膠帆布的受熱程度，而浸膠速度決定了浸膠帆布在熱處理時(shí)的停留時(shí)間，同一溫度下浸膠速度越快，熱處理時(shí)間則越短，浸膠帆布的經(jīng)向剛度越低。

2.3.4 循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率

烘箱內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)的頻率間接影響了浸膠帆布的受熱程度，風(fēng)機(jī)頻率越高，熱處理程度越高，浸膠帆布的經(jīng)向剛度越高。

2.3.5 浸漬張力

浸漬張力提高時(shí)浸膠帆布的附膠量減小，則經(jīng)向剛度降低。

2.3.6 柔化器

柔化器是降低浸膠帆布經(jīng)向剛度的主要物理手段，可以通過(guò)齒輪柔化裝置對(duì)浸膠帆布進(jìn)行柔化處理，齒輪柔化器的齒距和間隙等都是影響經(jīng)向剛度的因素。

2.4 測(cè)試條件對(duì)浸膠帆布經(jīng)向剛度的影響

2.4.1 實(shí)驗(yàn)室外部環(huán)境

經(jīng)向剛度測(cè)試應(yīng)將浸膠帆布先在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)室平衡后進(jìn)行。由于帆布浸膠熱處理溫度較高，浸膠帆布的含水率較低，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下平衡時(shí)帆布的吸濕和張力松弛過(guò)程使經(jīng)向剛度相應(yīng)降低，但在含水量達(dá)到飽和之后，經(jīng)向剛度則無(wú)太大變化。

2.4.2 放置時(shí)間

將3種規(guī)格浸膠帆布沿經(jīng)向裁取3條寬度為2.5 cm、長(zhǎng)度為1 m的樣品，放置在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，每間隔3 d進(jìn)行一次經(jīng)向剛度測(cè)試，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，排除測(cè)試誤差因素，經(jīng)向剛度不隨放置時(shí)間的延長(zhǎng)發(fā)生變化。

2.4.3 操作方法

測(cè)試時(shí)試樣的經(jīng)紗方向必須垂直于測(cè)試壓桿方向，角度的傾斜會(huì)導(dǎo)致測(cè)試值偏小。如測(cè)試過(guò)程中有角度不當(dāng)、樣品滑移等誤操作，試樣不可用于繼續(xù)測(cè)試，原因在于試樣經(jīng)過(guò)壓桿擠壓后原有結(jié)構(gòu)受到了不可逆性破壞（類似于浸膠過(guò)程中的柔化處理），在3種規(guī)格的同一塊浸膠帆布試樣中進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，其經(jīng)向剛度隨測(cè)試次數(shù)的變化如圖2所示。

由圖2可知，首次測(cè)試的力學(xué)破壞對(duì)浸膠帆布結(jié)構(gòu)影響最大，3—4次測(cè)試后的浸膠帆布經(jīng)向剛度趨于平緩，最終保持平衡，其最終平衡后數(shù)值與原材料相關(guān)。

3 結(jié)論

綜合分析各方面因素對(duì)浸膠帆布經(jīng)向剛度的影響。結(jié)果表明，纖維材料的種類、線密度和捻度，帆布織物的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，浸膠工藝中的附膠量、溫度、浸膠速度、循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率、浸漬張力和柔化器，測(cè)試中的實(shí)驗(yàn)室外部環(huán)境、放置時(shí)間和操作方法均會(huì)對(duì)浸膠帆布的經(jīng)向剛度產(chǎn)生影響。

對(duì)浸膠帆布經(jīng)向剛度有特殊需求的客戶，需編制質(zhì)量控制計(jì)劃，明確纖維材料、織物材質(zhì)和結(jié)構(gòu)以及浸膠工藝參數(shù)等，以保證浸膠帆布的經(jīng)向剛度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，達(dá)到客戶成品輸送帶設(shè)計(jì)和使用的要求。