尼龍66浸膠簾子布表面膠斑的影響因素探討

仵 曉，劉曉光

(平頂山神馬簾子布發展有限公司，河南 平頂山 467200)

尼龍66浸膠簾子布是輪胎的重要骨架材料，在輪胎中主要起承受載荷和保持尺寸穩定性的作用。尼龍66浸膠簾子布和橡膠之間的粘合性能是輪胎保持良好使用性能和較長使用壽命的重要條件。在尼龍66浸膠簾子布生產過程中，產生并附著于浸膠簾子布表面的膠斑不僅影響生產效率(膠斑過多時需停車清掃、返卷修復)，還影響浸膠簾子布局部與橡膠的粘合性能。

隨著輪胎市場的發展，輪胎企業要求使用的尼龍66浸膠簾子布具有高壓延粘合性能[1]、低捻度[2]、大卷裝等特性，這些特性要求造成浸膠簾子布生產過程中更容易產生膠斑，而輪胎企業則要求使用的浸膠簾子布表面膠斑應較少。因此，在尼龍66浸膠簾子布生產過程中，現有的膠斑控制方法需要進一步改善，以適應市場的發展。影響尼龍66浸膠簾子布表面膠斑的因素較多，已報道的有關控制膠斑的方法多為工藝調整，包括使用酚醛預聚樹脂替代間苯二酚和部分甲醛、使用氨水替代氫氧化鈉作催化劑、增加夏季配方中的氨水量、控制浸膠液的最終溫度在32～35 ℃、在保障附膠量的條件下降低浸膠液的濃度、干燥區噴嘴噴出的風速不低于15 m/s、增大干燥區的排風量、循環風回風口溫度高于125 ℃、控制附膠量在3.5%～6.0%等[3-7]。

尼龍66浸膠簾子布的生產通常使用一浴浸膠機，主要生產工藝流程為浸膠液調配、白坯簾子布的浸膠、干燥、拉伸、熱定型、冷卻、卷繞[8]。膠斑主要在浸膠和干燥工序產生。作者以使用一浴浸膠機生產1 400 dtex/2 V1尼龍66浸膠簾子布為例，討論了擠壓輥空氣彈簧壓強、無擠壓輥的浸膠區結構、刮布線數量、單/雙面吸嘴對膠斑形成的影響，并提出了改進措施。

1 試驗

1.1 主要原料

1 400 dtex/2 V1尼龍66白坯布：平頂山神馬簾子布發展有限公司產；天然膠乳：質量分數60%，海南天然橡膠產業集團股份有限公司產；丁吡膠乳：牌號VP-15，質量分數40%，江蘇亞泰化工有限公司產；間苯二酚：純度100%，浙江鴻盛化工有限公司產；甲醛：質量分數37%，湖北金源化工股份有限公司產；氫氧化鈉：新疆天業(集團)有限公司產；氨水：質量分數20%，葉縣源潤氨水試劑加工廠產；低純水：平頂山神馬簾子布發展有限公司產；H抽出測試用膠料：自制。

1.2 主要設備及儀器

一浴浸膠機：邯鄲宏大化纖機械制；浸膠液調配系統：嘉興恒成稱重設備有限公司制；產品缺陷智能檢測系統：武漢市海維鑫科技有限公司制；YT-LH22D型平板硫化機：儀通檢測設備科技有限公司制；CMT4103型萬能試驗機：美特斯工業系統(中國)有限公司制。

1.3 尼龍66 浸膠簾子布的生產

1.3.1 浸膠液的配制

按質量份計浸膠液組分配比為：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2.0、低純水61.1。在低純水中加入氫氧化鈉、間苯二酚和甲醛水溶液，攪拌狀態下反應6 h，繼續攪拌并加入天然膠乳、丁吡膠乳和氨水[1]，熟化6 h后得到質量分數為16.5%、 pH值為11.2的浸膠液。

1.3.2 白坯簾子布的浸膠處理

試驗分別使用傳統一浴浸膠機和改進的一浴浸膠機對白坯簾子布進行浸膠處理。傳統一浴浸膠機的浸膠區結構帶有擠壓輥(見圖1)，擠壓輥主要由3個鍍鉻輥和2個橡膠輥組成，中間1個輥的位置固定，其余4個輥在空氣彈簧的作用下可在垂直方向移動，擠壓輥兼具擠壓浸膠簾子布和張力架的作用，擠壓力的大小由空氣彈簧的壓強控制，影響浸膠液向簾子線內的滲透能力[9]，干燥區的張力取決于擠壓輥和第一張力架之間的速度差。改進的一浴浸膠機的浸膠區結構無擠壓輥(見圖2)，增加預張力架替代擠壓輥的張力架作用，干燥區的張力取決于預張力輥和第一張力架之間的速度差。

圖1 帶擠壓輥的浸膠區結構Fig.1 Dipping zone structure with extrusion roller1—浸膠槽；2—擠壓輥；3—吸嘴；4—干燥區；5—第一張力架

圖2 無擠壓輥的浸膠區結構Fig.2 Dipping zone structure without extrusion roller1—預張力架；2—浸膠槽；3—吸嘴；4—干燥區；5—第一張力架

另外，試驗在圖1的擠壓輥和吸嘴之間(圖2的吸嘴下方)增設了刮布線裝置(見圖3)。在浸膠簾子布的兩面各有3～6根尼龍66簾子線材質的刮布線，刮布線被旋轉架繃緊，緊貼在簾子布上與之摩擦，刮去其表面的附著物和浸膠液。浸膠簾子布是連續生產的，前后2卷白坯布需要通過縫紉連接，連接處的大布頭的厚度是正常布面的3～6倍。當大布頭通過紅外探頭處時，旋轉架帶動刮布線旋轉，遠離布面，以避免大布頭對刮布線裝置的傷害。當大布頭完全通過刮布線裝置后，旋轉架帶動刮布線復位。

圖3 刮布線裝置示意Fig.3 Schematic diagram of scraping wire device

使用一浴浸膠機生產1 400 dtex/2 V1尼龍66簾子布試樣的主要工藝參數見表1。

表1 尼龍66浸膠簾子布的主要生產工藝參數Tab.1 Main production process parameters of nylon 66 dipped cord fabric

在設計試驗方案中，擠壓輥空氣彈簧壓強不能為0(當擠壓輥空氣彈簧壓強為0時，因擠壓輥對簾子布的摩擦力小，造成干燥區張力只能維持在600 kg以下，且張力波動較大，不能滿足一般工藝要求)；當擠壓輥空氣彈簧壓強減小或使用無擠壓輥的浸膠區結構時，需要通過提高浸膠槽液位、浸膠槽膠液溫度(維持浸膠液向簾子線內的滲透的能力)；當擠壓輥空氣彈簧壓強減小或使用無擠壓輥的浸膠區結構時，需增加吸嘴真空度，抽吸簾子布表面多余的浸膠液，避免浸膠簾子布的附膠量升高；當使用雙面吸嘴替代單面吸嘴時，需降低吸嘴真空度(抽吸能力增加，避免浸膠簾子布的附膠量降低)。

1.4 測試方法

千米膠斑面積：根據產品缺陷智能檢測系統數據，計算1 000 m浸膠簾子布長度內所有膠斑的面積之和[10]。

粘合性能：浸膠簾子布的粘合性能通常以H抽出來表征。按照GB/T 9101—2017《錦綸66 浸膠簾子布》所述方法測試。

2 結果與討論

2.1 擠壓輥對膠斑的影響

對于1#～6#試樣，改變擠壓輥空氣彈簧壓強或使用無擠壓輥的浸膠區結構，通過提高浸膠槽液位、浸膠槽膠液溫度補償浸膠液滲透能力的減弱，其余條件相同。由表2可知：減小擠壓輥空氣彈簧壓強，能明顯減少簾子布的千米膠斑面積；使用無擠壓輥的浸膠區結構，可顯著減少簾子布的千米膠斑面積；各試樣的粘合性能即H抽出未見明顯變化，保持穩定。當擠壓輥空氣彈簧壓強減小時，不僅擠壓力減小，而且橡膠輥在接觸面的接觸面積也減小，浸膠液中膠乳粒子受到擠壓而發生膠乳粒子被破壞形成膠斑的幾率也隨之減小。

表2 擠壓輥空氣彈簧壓強對浸膠簾子布表面膠斑的影響Tab.2 Effect of air spring pressure of extrusion roller on gum spots on the surface of dipped cord fabric

2.2 刮布線數量對膠斑的影響

對于1#，7#，8#試樣，僅有刮布線數量的變化，其余條件相同。由表3可知：使用刮布線，能明顯減少簾子布的千米膠斑面積；但隨著刮布線數量的增加，邊際效應遞減；各試樣的粘合性能即H抽出未見明顯變化，保持穩定。浸膠液因表面水分揮發、擠壓、攪拌等原因會形成膠皮，在浸膠過程中，膠皮粘附在簾子布表面，經過刮布線被刮擦下來，避免在高溫熱處理后形成膠斑。隨著刮布線數量的增加，刮布線和簾子布的接觸面積增加，膠皮被刮擦下來的幾率也隨之增加，但由于邊際效應遞減，刮布線的根數并不是越多越好。生產中，隨著刮布線上的膠皮越聚越多，需要及時更換新的刮布線。

表3 刮布線數量對浸膠簾子布表面膠斑的影響Tab.3 Effect of the number of scraping wires on gum spots on the surface of dipped cord fabric

2.3 單/雙面吸嘴對膠斑的影響

對于1#，9#試樣，僅有單面、雙面吸嘴的變化，其余條件相同。由表4可知：1#試樣使用單面吸嘴，其千米膠斑面積為5.3 cm2，9#試樣使用雙面吸嘴，其千米膠斑面積為4.6 cm2，使用雙面吸嘴，能明顯減少簾子布的千米膠斑面積；2種試樣的粘合性能即H抽出未見明顯變化，保持穩定。這是因為雙面吸嘴可在簾子布兩面吸取簾子布表層的多余浸膠液，而多余浸膠液在干燥后會形成膠渣，并重新附著在簾子布的表面形成膠斑。因此，采用雙面吸嘴可以減少膠班的產生。

表4 單面及雙面吸嘴對浸膠簾子布表面膠斑的影響Tab.4 Effect of single- and double-sided suction nozzles on gum spots on the surface of dipped cord fabric

2.4 綜合措施對膠斑的影響

由表5可以看出：對比1#試樣，10#試樣綜合使用了無擠壓輥的浸膠區結構、刮布線6根和雙面吸嘴的措施，其千米膠斑面積顯著減少，僅為0.9 cm2，相比1#試樣減少了4.4 cm2；2種試樣的粘合性能即H抽出未見明顯變化，保持穩定。

表5 綜合措施對浸膠簾子布表面膠斑的影響Tab.5 Effect of comprehensive measures on gum spots on the surface of dipped cord fabric

綜上分析，對比1#試樣，6#試樣使用了無擠壓輥的浸膠區結構，千米膠斑面積減少3.7 cm2，8#試樣使用6根刮布線，千米膠斑面積減少0.6 cm2，9#試樣使用雙面吸嘴，千米膠斑面積減少0.7 cm2，10#試樣綜合采用3種措施，千米膠斑面積減少4.4 cm2。這表明使用無擠壓輥的浸膠區結構、刮布線6根和雙面吸嘴等措施，均有利于浸膠簾子布千米膠斑面積的減小，3種措施相互關聯，綜合使用3種措施可顯著減小浸膠簾子布的千米膠斑面積。

3 結論

a.使用一浴浸膠機生產尼龍66浸膠簾子布過程中，減小擠壓輥空氣彈簧壓強或使用無擠壓輥的浸膠區結構、使用刮布線、使用雙面吸嘴替代單面吸嘴，均有利于減少尼龍66浸膠簾子布表面膠斑的產生。

b.當擠壓輥空氣彈簧壓強由0.17 MPa減小至0.05 MPa時，浸膠簾子布千米膠斑面積減小1.8 cm2。當使用無擠壓輥的浸膠區結構時，浸膠簾子布千米膠斑面積減小3.7 cm2。使用刮布線數量由0增加至6根時，浸膠簾子布千米膠斑面積減小0.6 cm2。使用雙面吸嘴替代單面吸嘴，浸膠簾子布千米膠斑面積減小0.7 cm2。

c.綜合使用無擠壓輥的浸膠區結構、刮布線6根和雙面吸嘴的改進措施，可顯著減小浸膠簾子布的千米膠斑面積。相比1#試樣，10#試樣的千米膠斑面積減小4.4 cm2。