浸膠帆布經向剛度影響因素分析

孫 毅，徐 玥，毛 雪

（江蘇太極實業新材料有限公司，江蘇 揚州 225006）

剛度又稱挺度，是考核織物性能的一項重要指標，具體表現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橡膠輸送帶成型工序有影響，也影響到橡膠輸送帶在運行中過輥筒內外層受力后的褶皺程度[3-7]。一般情況下，浸膠帆布應保證粘合力并控制其經向剛度，剛度過高容易引起成品輸送帶彎曲后產生褶皺、斷帶等問題，剛度過低則會造成管式帶等的塌管現象[8-10]。

本工作結合我公司大量測試數據，從結構設計和生產工藝兩方面對浸膠帆布的經向剛度影響因素進行分析。

1 實驗

1.1 樣品

聚酯浸膠帆布（EE）、聚酯/錦綸浸膠帆布（經紗為聚酯、緯紗為錦綸，EP）和錦綸浸膠帆布（NN），江蘇太極實業新材料有限公司產品。

1.2 主要試驗設備

浸膠機，德國貝寧格公司產品；LTD-V型挺度試驗機，北京萬匯一方科技發展有限公司產品。

1.3 測試步驟

（1）沿帆布的經向裁取長度為5 cm、寬度大于2.5 cm的試樣，采用四舍五入法計數2.5 cm寬試樣的經紗根數，小心去掉兩端多余經線；

（2）試驗機預熱20 min后，將試樣放在兩個支撐架的中部，在操作界面上點擊測試按鈕，儀器按照設定的試驗條件自動完成“壓彎”測定程序；

（3）測試結束后，帶壓力感應器的上壓桿自動返回初始點后繼續下一個樣品的測試，每組試樣測試3個，取其平均值為經向剛度最終測試值，單位為N。

2 結果與討論

2.1 原料對浸膠帆布經向剛度的影響

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為芳綸、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向剛度的重要因素之一，線密度越大，其浸膠后經向剛度越高。

2.1.3 捻度

相同材料、相同線密度的捻線中，捻度越大，則白坯布的經向剛度越大，原因在于捻度增大時材料自身的剛度也會增大；但浸膠后的經向剛度卻是一個不確定因素，原因在于捻度增大后帆布的膠液滲透性降低，附膠量減小；一定范圍內浸膠帆布附膠量的大小與經向剛度呈正比，因此浸膠帆布的經向剛度控制需要結合實際生產時的捻度和附膠量進行調節。

2.2 織物材質及結構對浸膠帆布經向剛度的影響

不同的織物經緯紗的選材設計和線密度及織物緊度不同，紗線受到的張力也有差異，從而最終導致織物的經向剛度有所不同。由于白坯帆布易滑移、結構松散等特點，3個系列浸膠帆布經向剛度均以平均值作為最終參考依據，不同規格浸膠帆布經向剛度如表1所示。

表1 浸膠帆布經向剛度 N

由表1可知：相同材質中，型號規格高的浸膠帆布經向剛度明顯增大；單浴浸膠條件下，EE浸膠帆布經向剛度大于NN浸膠帆布；EP浸膠帆布經紗使用非活化聚酯絲，在浸漬處理時需要使用雙浴浸膠的方式，熱處理溫度高，時間更長，最終經向剛度也明顯大于同規格NN和EE浸膠帆布。

選取不同結構的6種EE200浸膠帆布進行經向剛度對比，分別為EE200（普通型）、EE200-N（降本型）、EE200T（高強型）、EE200-TNG（耐高溫型）、EE200CFW（破斜紋型）和EEM200（改進型），結果如表2所示，此類規格浸膠溫度基本一致，張力隨幅寬變化進行等比例調整。

對比表2中A與B組可知，EE200-N浸膠帆布經向剛度略高，這是因為經紗捻度變化后浸膠時膠液的吸附量更大；對比A，C，D組可知，相同線密度經紗織造的帆布，經紗密度越大，經向剛度相應提高，EE200-TNG股數少，經紗密度提高后經向剛度與EE200保持相近；與平紋結構的浸膠帆布相比，破斜紋結構浸膠帆布經向剛度明顯下降，這是由于斜紋織物結構更加松散，經緯交織少，附膠量小；新開發的EEM200浸膠帆布成品物理性能良好，經向剛度介于同規格EE與EP浸膠帆布之間。

表2 不同EE200型浸膠帆布經向剛度平均值

2.3 浸膠方式對浸膠帆布經向剛度的影響

我公司主要使用德國貝寧格浸膠機，共有4個高溫烘箱處理裝置，5個張力控制裝置，2個浸膠槽。浸膠工藝對浸膠帆布經向剛度的主要影響參數為以下幾類。

2.3.1 附膠量

浸膠帆布通常使用間苯二酚-甲醛膠乳配方進行浸漬生產，附膠量的大小直接影響浸膠帆布經向剛度，通常情況下附膠量越大，經向剛度也越高。設置浸膠真空度參數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向剛度，真空度參數的大小與經向剛度成反比關系。

2.3.2 溫度

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

2.3.3 浸膠速度

浸膠溫度的設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的停留時間，同一溫度下浸膠速度越快，熱處理時間則越短，浸膠帆布的經向剛度越低。

2.3.4 循環風機頻率

烘箱內循環風機的頻率間接影響了浸膠帆布的受熱程度，風機頻率越高，熱處理程度越高，浸膠帆布的經向剛度越高。

2.3.5 浸漬張力

浸漬張力提高時浸膠帆布的附膠量減小，則經向剛度降低。

2.3.6 柔化器

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

2.4 測試條件對浸膠帆布經向剛度的影響

2.4.1 實驗室外部環境

經向剛度測試應將浸膠帆布先在標準環境下的實驗室平衡后進行。由于帆布浸膠熱處理溫度較高，浸膠帆布的含水率較低，標準環境下平衡時帆布的吸濕和張力松弛過程使經向剛度相應降低，但在含水量達到飽和之后，經向剛度則無太大變化。

2.4.2 放置時間

將3種規格浸膠帆布沿經向裁取3條寬度為2.5 cm、長度為1 m的樣品，放置在標準環境實驗室內，每間隔3 d進行一次經向剛度測試，結果如圖1所示。

由圖1可知，排除測試誤差因素，經向剛度不隨放置時間的延長發生變化。

2.4.3 操作方法

測試時試樣的經紗方向必須垂直于測試壓桿方向，角度的傾斜會導致測試值偏小。如測試過程中有角度不當、樣品滑移等誤操作，試樣不可用于繼續測試，原因在于試樣經過壓桿擠壓后原有結構受到了不可逆性破壞（類似于浸膠過程中的柔化處理），在3種規格的同一塊浸膠帆布試樣中進行反復測試，其經向剛度隨測試次數的變化如圖2所示。

由圖2可知，首次測試的力學破壞對浸膠帆布結構影響最大，3—4次測試后的浸膠帆布經向剛度趨于平緩，最終保持平衡，其最終平衡后數值與原材料相關。

3 結論

綜合分析各方面因素對浸膠帆布經向剛度的影響。結果表明，纖維材料的種類、線密度和捻度，帆布織物的材質和結構，浸膠工藝中的附膠量、溫度、浸膠速度、循環風機頻率、浸漬張力和柔化器，測試中的實驗室外部環境、放置時間和操作方法均會對浸膠帆布的經向剛度產生影響。

對浸膠帆布經向剛度有特殊需求的客戶，需編制質量控制計劃，明確纖維材料、織物材質和結構以及浸膠工藝參數等，以保證浸膠帆布的經向剛度在標準范圍內，達到客戶成品輸送帶設計和使用的要求。