高壓延粘合力錦綸66浸膠簾布的生產(chǎn)

仵 曉

（平頂山神馬簾子布發(fā)展有限公司，河南 平頂山 467200）

錦綸66浸膠簾布是輪胎的重要骨架材料，它是用酚醛樹脂和膠乳包覆簾布，并通過牽伸定型熱處理而生產(chǎn)出來的，要求與橡膠必須有良好的粘合性能，粘合力指標(biāo)直接影響著輪胎的使用性能和壽命。隨著輪胎工業(yè)的快速發(fā)展，輪胎用膠料配方不斷改進(jìn)，對(duì)粘合力的要求也越來越高。目前，部分輪胎企業(yè)使用國內(nèi)生產(chǎn)的浸膠簾布進(jìn)行壓延后的裁切工序時(shí)，出現(xiàn)了邊部膠線脫離、簾線裸露等不良現(xiàn)象（見圖1）。

圖1 普通浸膠簾布裁切后的膠線脫離、簾線裸露現(xiàn)象

浸膠簾布與硫化膠的粘合力是評(píng)價(jià)其性能的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)。測試粘合力的方法主要有抽出法（H抽出、U抽出和T抽出法）、剝離法[1]、剝離法測定單根簾線粘合力[2]等。現(xiàn)有方法側(cè)重于評(píng)價(jià)硫化工序（時(shí)間長、溫度高）的粘合性能，不適于評(píng)價(jià)壓延裁切工序（時(shí)間短、溫度低）的粘合性能。此外，國內(nèi)普通錦綸66浸膠簾布采用三元膠乳體系配方，所用浸膠液含丁吡膠乳、丁苯膠乳和天然膠乳，其中天然膠乳的含量很低。而天然膠乳的焦燒時(shí)間比較短[3]，在高溫下容易熱裂解。在壓延的低溫、短時(shí)條件下，提高天然膠乳含量會(huì)有利于增強(qiáng)壓延裁切工序的粘合力。因此，本工作研究并建立了壓延粘合力測試方法，開發(fā)了高壓延粘合力的二元膠乳體系新配方及浸膠生產(chǎn)工藝，以期解決實(shí)際生產(chǎn)難題。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

930dtex和1400dtex復(fù)捻線，930dtex/2/28EPI和1400dtex/2/20EPI白坯布，平頂山神馬簾子布發(fā)展有限公司產(chǎn)品；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.60的天然膠乳，海南天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司產(chǎn)品；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.40的丁吡膠乳，牌號(hào)VP-14，江蘇亞泰化工有限公司產(chǎn)品；間苯二酚，浙江鴻盛化工有限公司產(chǎn)品；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.37的甲醛，湖北金源化工股份有限公司產(chǎn)品；氫氧化鈉，新疆天業(yè)（集團(tuán)）有限公司產(chǎn)品；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.37的氨水，葉縣源潤氨水試劑加工廠產(chǎn)品；測試用膠料，按照GB/T 9101—2002煉制。

1.2 主要設(shè)備和儀器

YT-LH22D型平板硫化機(jī)，儀通檢測設(shè)備科技有限公司產(chǎn)品；85-2型恒溫磁力攪拌器，金壇市杰瑞爾電器有限公司產(chǎn)品；簾線浸膠試驗(yàn)機(jī)，北京萬匯一方科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；CMT4103型萬能試驗(yàn)機(jī)，美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國）有限公司產(chǎn)品；101型電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司產(chǎn)品；FT-4115型帶式疲勞試驗(yàn)機(jī)，日本Ueshima公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 浸膠液的制備

浸膠液基本配方如下（以質(zhì)量份計(jì)）：間苯二酚 1.9，甲醛 2.3，氫氧化鈉 0.1，天然膠乳 10.2，丁吡膠乳 22.4，氨水 2，低純水 61.1。在基本配方基礎(chǔ)上，保持天然膠乳和丁吡膠乳總量32.6份不變，調(diào)整天然膠乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（P）：

式中，mT為天然膠乳用量，mD為丁吡膠乳用量。

以低純水的加入量調(diào)節(jié)浸膠液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。按配方在低純水中加入氫氧化鈉、間苯二酚和甲醛水溶液，攪拌狀態(tài)下反應(yīng)6 h，繼續(xù)攪拌并加入天然膠乳、丁吡膠乳和氨水。

1.3.2 浸膠簾線的制備

一種方法是用調(diào)配好的浸膠液在簾線浸膠試驗(yàn)機(jī)上浸復(fù)捻線得到；另外一種方法是從大浸膠機(jī)生產(chǎn)的浸膠簾布上剪取浸膠簾線。

測量結(jié)果以100%為基線，代表苯乙烯生產(chǎn)裝置在使用市場對(duì)標(biāo)催化劑、常規(guī)的低出口壓力設(shè)置時(shí)的副產(chǎn)物生成量。在后一個(gè)反應(yīng)器中，分別測量較低出口壓力（34.5 kPa）和較高出口壓力（38 kPa）時(shí)的副產(chǎn)物生成量。在后一種情況中，預(yù)期副產(chǎn)物生成量將會(huì)升高。

1.4 性能測試

1.4.1 壓延粘合力

模具底板上放1張玻璃紙（以便壓制后的分離），將簾線固定在模具槽里，并在浸膠簾線兩端打結(jié)（防止松動(dòng)）。放置1條較窄的膠條在浸膠簾線的一端，膠條方向?yàn)榻z簾線的垂直方向，以固定所有浸膠簾線。沿膠條方向放置1條較寬的玻璃紙，在玻璃紙上放入已煉制好的厚度為2.3～3.0 mm，尺寸大小同模具腔的膠片，在膠片上方再放入1張玻璃紙。在110 ℃/2.45 MPa×3 min條件下硫化。硫化樣品在室溫下冷卻30 min。每5根浸膠簾線裁剪為1個(gè)樣品。將制好的樣品裝在萬能試驗(yàn)機(jī)的夾具上，固定的夾具夾住橡膠，移動(dòng)的夾具夾住浸膠簾線，以100 mm·min-1的十字頭移動(dòng)速度進(jìn)行拉伸，記錄簾線從橡膠中剝離的最大負(fù)荷。

1.4.2 H抽出力

H抽出力測試按GB/T 9101—2002《錦綸66浸膠簾子布》執(zhí)行。

1.4.3 老化試驗(yàn)

按GB/T 9101—2002的H抽出方法硫化，測得空白樣品的H抽出力為N1；將硫化好的樣品放在100 ℃的烘箱中烘24或48 h后，測得H抽出力為N2，計(jì)算耐老化率（A）：

1.4.4 天然膠乳的熱質(zhì)量損失

將濾紙?jiān)跍囟?05 ℃的烘箱中烘至質(zhì)量恒定，放入干燥器內(nèi)冷卻15 min后稱得質(zhì)量為w1；將天然膠乳浸潤在濾紙上，并在105 ℃的烘箱中烘至質(zhì)量恒定（約5 h），放入干燥器內(nèi)冷卻30 min后，稱得質(zhì)量為w2；將附有天然膠乳的濾紙放入較高的、不同溫度烘箱中烘150 s，再放入干燥器內(nèi)冷卻30 min，稱得質(zhì)量為w3。按下式計(jì)算質(zhì)量熱損失率（B）：

將浸膠簾線均勻排列，在150 ℃×30 min條件下硫化。在萬能試驗(yàn)機(jī)上測得浸膠簾線的斷裂強(qiáng)力為NA；將樣品裝在帶式疲勞試驗(yàn)機(jī)上，在負(fù)荷350 N、頻率180 r·min-1的條件下往復(fù)40萬次，在萬能試驗(yàn)機(jī)上測得浸膠簾線的斷裂強(qiáng)力為NB，按下式計(jì)算耐疲勞度（C）：

2 結(jié)果與討論

2.1 天然膠乳含量

配制不同天然膠乳含量的浸膠液，在溫度229 ℃條件下浸漬930dtex/2復(fù)捻線，并測試浸膠簾線的壓延粘合力，結(jié)果如圖2所示。由圖2可見：P在0～0.40區(qū)間壓延粘合力沒有顯著變化；P在0.40～0.60區(qū)間壓延粘合力隨著天然膠乳含量的增大而增大；P在0.60～0.80區(qū)間壓延粘合力隨著天然膠乳含量的增大而減小；P為0.6時(shí)，壓延粘合力最大。

在錦綸66浸膠簾布的生產(chǎn)中，隨著天然膠乳含量的增大，浸膠簾布上的膠斑數(shù)量也隨之增加。綜合考慮膠斑和壓延粘合力的情況，選擇最優(yōu)的P為0.5。

圖2 P對(duì)壓延粘合力的影響

2.2 天然膠乳的熱質(zhì)量損失

天然膠乳的熱質(zhì)量損失曲線如圖3所示。由圖3可見，隨著溫度的升高，天然膠乳質(zhì)量損失率顯著增大。同時(shí)觀察到，隨著溫度的升高，膠乳顏色也顯著變黑。說明溫度對(duì)天然膠乳的結(jié)構(gòu)破壞和熱氧化分解有重要影響。

圖3 天然膠乳的熱質(zhì)量損失曲線

2.3 熱處理溫度

使用簾線浸膠試驗(yàn)機(jī)，在不同溫度條件下浸漬1400dtex/2復(fù)捻線，并測試浸膠簾線的壓延粘合力，結(jié)果如圖4所示。由圖4可見，隨著熱處理溫度的升高，壓延粘合力快速下降。

圖4 熱處理溫度對(duì)壓延粘合力的影響

溫度對(duì)壓延粘合力、定負(fù)荷伸長率、定伸長負(fù)荷、斷裂伸長率、熱收縮率和熱收縮力等均有重要影響，當(dāng)熱處理溫度高于190 ℃時(shí)，H抽出力開始下降且非常不穩(wěn)定。在錦綸66浸膠簾布的生產(chǎn)中，需綜合考慮以確定熱處理溫度。

2.4 H抽出力

大浸膠機(jī)不同工藝生產(chǎn)的11個(gè)930dtex/2/ 28EPI浸膠簾布試樣，同時(shí)測定壓延粘合力和H抽出力，結(jié)果見圖5。由圖5可見，隨著壓延粘合力的增大，H抽出力沒有明顯變化。

圖5 H抽出力與壓延粘合力測定結(jié)果

2.5 粘合力老化試驗(yàn)

對(duì)大浸膠機(jī)生產(chǎn)的930dtex/2/28EPI高壓延粘合力浸膠簾布進(jìn)行粘合力老化試驗(yàn)，結(jié)果見表1。由表1可見，各樣品耐老化率均在95%以上，耐老化性能良好。

表1 粘合力老化試驗(yàn)結(jié)果

2.6 帶式疲勞試驗(yàn)

對(duì)大浸膠機(jī)生產(chǎn)的1400dtex/2/20EPI高壓延粘合力浸膠簾布進(jìn)行帶式疲勞試驗(yàn)，耐疲勞度為98.6%（空白樣品和測試樣品的斷裂強(qiáng)力分別為186.2和183.6 N），耐疲勞性能良好。

2.7 使用情況

輪胎企業(yè)使用高壓延粘合力錦綸66浸膠簾布，解決了浸膠簾布和橡膠壓延后裁切時(shí)的膠線脫離問題，見圖6。

3 結(jié)論

（1）天然膠乳含量對(duì)壓延粘合力有顯著影響，在天然膠乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6時(shí)，壓延粘合力最大。綜合考慮最優(yōu)的天然膠乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5。

圖6 高壓延粘合力浸膠簾布在裁切后外觀良好

（2）在浸膠簾布生產(chǎn)過程中，天然膠乳在高溫下容易裂解，進(jìn)而造成壓延粘合力的降低。

（3）隨著壓延粘合力的增大，H抽出力沒有明顯變化，高壓延粘合力浸膠簾布具有良好的耐老化和耐疲勞性能。