普通三角帶用滌綸浸膠繩的特性

1、普通三角帶用滌綸浸膠繩的特性余智梅（吳江富達(dá)工業(yè)線繩有限公司，吳江，2152280）摘要：本文主要探討與膠帶特性相關(guān)的一些滌綸浸膠線繩的特性，簡(jiǎn)單分析滌綸浸膠線繩質(zhì)量與三角帶質(zhì)量間的關(guān)系，指出了加速滌綸線繩應(yīng)用于三角帶所需解決的問題。關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)材料，聚脂纖維，繩，三角皮帶，特性普通三角帶為滿足傳動(dòng)功率高和使用壽命長(zhǎng)的要求，橡膠的配方設(shè)計(jì)、成型工藝和骨架材料一直是研究的主導(dǎo)方向。滌綸浸膠線繩代替滌綸簾子線作為三角帶的強(qiáng)力層材料在歐美于70年代即已開始開發(fā)應(yīng)用，三角帶的質(zhì)量因而得到提高。我國(guó)化工部在90年代初就向膠帶行業(yè)提出三角帶線繩化的方向，但直至今天國(guó)內(nèi)的線繩三角帶的生產(chǎn)仍未達(dá)到預(yù)想的規(guī)

2、模。為促進(jìn)滌綸浸膠線繩的生產(chǎn)及其在三角帶中的應(yīng)用，我們對(duì)滌綸浸膠線繩的特性及其應(yīng)用作了初步研究，以供借鑒。1滌綸浸膠線繩的物理及化學(xué)特性概述滌綸浸膠線繩物理及化學(xué)特性通常采用粘合力、強(qiáng)力、定負(fù)荷伸長(zhǎng)、定伸長(zhǎng)負(fù)荷及熱收縮等指標(biāo)來定義，一個(gè)容易忽視但決定產(chǎn)品質(zhì)量特性的是批產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，即上述各指標(biāo)的穩(wěn)定性，常用的衡量辦法為標(biāo)準(zhǔn)均方差。滌綸白線必須經(jīng)過表面改性后才能與橡膠有良好的親合力，線繩表面與橡膠間在硫化后產(chǎn)生的粘合力是衡量線繩處理好壞的標(biāo)準(zhǔn)。不同橡膠配方組成、不同三角帶制作工藝、不同三角帶種類要求用不同線繩浸漬膠工藝配合，這是對(duì)線繩生產(chǎn)廠家技術(shù)能力的考驗(yàn)。強(qiáng)力、定負(fù)荷伸長(zhǎng)、定伸長(zhǎng)負(fù)荷及熱收

3、縮特性雖然很大程度上反應(yīng)出的是原絲的特性，但通過定型處理在一定范圍內(nèi)可改變并決定線繩的特性。線繩經(jīng)過處理后其強(qiáng)力會(huì)下降，強(qiáng)力損失的大小與加工設(shè)備、操作方法甚至環(huán)境條件有關(guān)。定負(fù)荷伸長(zhǎng)或定伸長(zhǎng)負(fù)荷與熱收縮相關(guān)，如果在原絲熱收縮水平上降低線繩的熱收縮，通常線繩在高負(fù)荷下的定伸長(zhǎng)會(huì)增大，定伸長(zhǎng)負(fù)荷會(huì)減小；反之，則相反。伴隨調(diào)整熱收縮而引起的線繩在力作用下尺寸穩(wěn)定性的變化程度與工藝條件有關(guān)。一個(gè)好的工藝條件的選定要求在實(shí)現(xiàn)目的的同時(shí)最大可能地削弱產(chǎn)生的負(fù)面影響，這一問題處理得好與壞就是使用不同廠家生產(chǎn)的線繩加工成三角帶質(zhì)量不同的原因之一。線繩質(zhì)量的穩(wěn)定性，是全方位考驗(yàn)一個(gè)生產(chǎn)廠家的綜合性指標(biāo)，它不僅反

4、應(yīng)出該廠家的技術(shù)、生產(chǎn)、設(shè)備水平，更多的反應(yīng)出的是管理水平。質(zhì)量穩(wěn)定性的評(píng)判不是從幾個(gè)樣品的測(cè)試結(jié)果就能見分曉的，它是建立在長(zhǎng)期質(zhì)量監(jiān)控和使用基礎(chǔ)之上的。2.滌綸浸膠線繩的使用特性線繩三角帶的質(zhì)量除取決于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橡膠配方設(shè)計(jì)和成型工藝以外，線繩的理化特性的設(shè)計(jì)同樣也至關(guān)重要。這些環(huán)節(jié)整體的配合可生產(chǎn)出傳動(dòng)效率高、使用壽命長(zhǎng)的三角帶。滌綸線繩作為普通三角帶的強(qiáng)力層應(yīng)該具有高強(qiáng)力、高耐疲勞性、與橡膠的高粘合力及穩(wěn)定的熱收縮等特性。2.1 滌綸線繩的強(qiáng)力特性影響滌綸線繩的強(qiáng)力有三大因素：熱解、水解及氨解，見圖1。圖1 滌綸線繩在150C高溫下強(qiáng)力損失與時(shí)間的關(guān)系滌綸線繩在高溫下相對(duì)比較穩(wěn)定。在10

5、0高溫干燥條件下500h后強(qiáng)力保持率為100；150，5h后強(qiáng)力保持率為87。在常用的硫化條件下，滌綸線繩的熱解可忽略不計(jì)。對(duì)滌綸線繩來說水解及氨解是化學(xué)降解的主要因素。在室溫20下滌綸不發(fā)生水解，只有在高溫、潮濕條件下，水解造成的強(qiáng)力下降才比較顯著：150，5h后，強(qiáng)力損失大于10。氨解發(fā)生于滌綸聚酯分子與橡膠中的胺鹽在硫化時(shí)或硫化后，從圖1可見氨解的反應(yīng)發(fā)生遲緩，但長(zhǎng)時(shí)間后因氨解造成的強(qiáng)力損失就不可忽視了，100h后強(qiáng)力損失可達(dá)70。氨解引起的強(qiáng)力損失與硫化條件特別是與橡膠成分有關(guān)。對(duì)以天然橡膠為主要成分的膠料為主要成分的膠料而言，160，20min的硫化引起的線繩強(qiáng)力損失在5左右。因?yàn)樘?/p>

6、然橡膠所含氨類物質(zhì)高于合成橡膠，因此強(qiáng)力下降的程度隨天然橡膠在配方中比例的增大而增大。2.2 滌綸線繩的熱收縮特性滌綸在高溫條件下會(huì)有收縮現(xiàn)象。國(guó)產(chǎn)的滌綸標(biāo)準(zhǔn)絲在有張力條件下，150，2min的熱收縮率在6左右。熱收縮率隨溫度的升高而增大，用不同的原絲加工成的線繩對(duì)溫度的敏感性亦不同，從圖2可見采用不同廠家生產(chǎn)的同樣線密度滌綸長(zhǎng)絲加工成的線繩，在測(cè)試條件一致的情況下，其熱收縮隨溫度的變化趨勢(shì)。線繩的熱收縮率可根據(jù)需要調(diào)整，國(guó)內(nèi)通常在2.53.5左右。圖2 不同原絲加工的線繩（結(jié)構(gòu)：1100dtex×3×3）3min的熱收縮率與溫度的關(guān)系正是因?yàn)闇炀]線繩的熱收縮特性使膠帶在設(shè)

7、計(jì)、制作及使用上都有不少值得推敲之處，比如：(1)對(duì)確定的滌綸長(zhǎng)絲，如何選擇滌綸線繩的熱收縮率與伸長(zhǎng)的平衡點(diǎn)，使三角帶在使用時(shí)因產(chǎn)熱而引起的線繩收縮與線繩受力后的伸長(zhǎng)相平衡。(2)對(duì)平板硫化的三角帶，如何根據(jù)線繩的熱收縮確定帶芯的長(zhǎng)度，如何選擇具有穩(wěn)定熱收縮的線繩，以減小批量產(chǎn)品間的長(zhǎng)短誤差。(3)對(duì)采用膠套圓模硫化的三角帶，如何根據(jù)膠套和圓模尺寸及硫化條件選定線繩的熱收縮率，從而保證帶子硫化后的順利脫模。另外，膠套圓模硫化的三角帶，在保證脫模溫度下，其外觀長(zhǎng)度誤差雖然很有限，但仍要考慮怎樣的線繩使三角帶在成組傳動(dòng)時(shí)盡可能地同步變形，從而保證三角帶的傳動(dòng)功率和使用壽命。2.3滌綸線繩的回彈性和

8、耐疲勞特性滌綸具有良好的回彈率（3定伸長(zhǎng)下回彈率為95）。在負(fù)荷作用下滌綸線繩會(huì)發(fā)生形變，當(dāng)外力撤除后，一部分高彈形變（急回彈形變）會(huì)很快回縮，并留下一部分形變（剩余形變）。線繩的剩余形變小，回彈性好，則耐疲勞性好。線繩三角帶傳動(dòng)時(shí)承受的負(fù)荷通常為其最大強(qiáng)力的5%30%。對(duì)結(jié)構(gòu)為1100dtex×5×6的線繩在125N至750N負(fù)荷范圍內(nèi)循環(huán)10000次的循環(huán)負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線（11ysterese）測(cè)試分析可見（圖3），線繩的伸長(zhǎng)隨循環(huán)次數(shù)的增加越來越大，回彈形變?cè)絹碓叫?，剩余形變逐步減小并不斷累積。在循環(huán)初期，線繩伸長(zhǎng)的程度很大，隨循環(huán)次數(shù)的增加伸長(zhǎng)趨勢(shì)的變化越來越?。ㄘ?fù)荷與

9、伸長(zhǎng)率曲線斜率增大）。線繩的這樣一種回彈特性決定了三角帶的使用伸長(zhǎng)的問題不可避免，但可通過線繩的熱收縮以及滌綸原絲的選擇，使三角帶在使用時(shí)的伸長(zhǎng)減小到最低限度。線繩的這種尺寸變形特點(diǎn)直接影響三角帶的傳動(dòng)功率及使用壽命，因此線繩在膠帶中的設(shè)計(jì)，除線繩結(jié)構(gòu)、排線方式以外，線繩的熱收縮性與定負(fù)荷伸長(zhǎng)關(guān)系的協(xié)調(diào)是決定三角帶質(zhì)量的一個(gè)重要任務(wù)。圖3 滌綸線繩1100dtex×6×5 多次循環(huán)負(fù)荷伸長(zhǎng)曲線2.4滌綸線繩與橡膠的粘合特性影響三角帶質(zhì)量的原因之一是三角帶各組成部分間的整體配合，其中最重要的是線繩與橡膠的粘合。線繩與橡膠的粘合好壞主要受下面幾種因素影響：線繩表面處理與橡膠的配

10、合。三角帶成型的硫化條件。線繩的儲(chǔ)存與使用。因?yàn)闇炀]線繩與橡膠之間無機(jī)械與物理粘附可言，因此它們間的粘合依賴化學(xué)作用，即線繩表面經(jīng)化學(xué)改性后與橡膠通過化學(xué)鍵聯(lián)結(jié)。普遍采用的方法為RFL，浸膠法，RFL浸漬體系實(shí)際上可形象地理解為在線繩與橡膠之間架起一座“橋”。增強(qiáng)界面間的化學(xué)作用要考慮的有：怎樣使兩界面的化學(xué)基團(tuán)和膠聯(lián)劑配合，應(yīng)該提供怎樣的化學(xué)反應(yīng)條件，線繩表面活性基團(tuán)如何保護(hù)等。線繩粘合力的好壞的對(duì)比，只有針對(duì)同一橡膠而言才有意義，因?yàn)橄鹉z作為一個(gè)復(fù)雜的高分子體系，各組分的混合均勻程度、時(shí)間和環(huán)境條件均正面或負(fù)面影響著線繩與橡膠的粘合。衡量線繩與橡膠的粘合力好壞，一是看T或H抽出力，二是看線

11、繩與橡膠間的剝離，三是膠帶動(dòng)態(tài)試驗(yàn)后觀察線繩與頂、底膠的界面情況。值得一提的是，看抽出力或剝離要確定是否反映的是線繩與橡膠間的情況，因此看試樣抽出或剝離的斷面或剝離面比單純看數(shù)據(jù)更有意義一些。雖然提高線繩與橡膠間的粘合力是線繩廠家的重要任務(wù)，但單方面的努力很多情況下是盲目的，而且是有極限的，上下游甚至至最終用戶的合作會(huì)見效更快、效果更好。3.存在的問題目前，滌綸浸膠線繩的生產(chǎn)及其在三角帶中的應(yīng)用存在如下問題：(1)資金問題：用滌綸浸膠線繩制作三角帶的設(shè)備與用滌綸簾子布制作三角帶的設(shè)備有所不同。三角帶生產(chǎn)廠家在更換強(qiáng)力層材料時(shí)首先要解決的是資金問題。(2)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)三角帶的質(zhì)量和價(jià)格的認(rèn)可問題：

12、膠帶用戶對(duì)膠帶質(zhì)量概念模糊，或者因?yàn)槭褂蒙系恼`區(qū)和三角帶本身的質(zhì)量問題，使得線繩三角帶高質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)沒有得到認(rèn)同和發(fā)揮，加上膠帶市場(chǎng)混亂，因此不容易讓膠帶用戶接受線繩三角帶比簾子布三角帶高的銷售價(jià)格。(3)滌綸浸膠線繩的生產(chǎn)及使用技術(shù)問題：滌綸浸膠線繩的生產(chǎn)，我國(guó)雖然在80年代末90年代初就已開始起步，專業(yè)化線繩生產(chǎn)廠家的數(shù)量近年亦不斷增多，然而對(duì)線繩的理化特性的了解，不同類產(chǎn)品的開發(fā)和線繩在三角帶成型時(shí)的技術(shù)應(yīng)用，以及線繩與三角帶的質(zhì)量關(guān)系等方面仍在研究探討。線繩表面改性及定型處理有一定的技術(shù)、設(shè)備和工藝要求，故而各線繩生產(chǎn)廠家推向市場(chǎng)的產(chǎn)品良莠不齊，給使用線繩的廠家增加了困難。以上問題尚待有

13、關(guān)部門著力解決。4.結(jié)論（1）線繩三角帶的質(zhì)量與線繩的質(zhì)量特別是線繩質(zhì)量的穩(wěn)定性緊密相關(guān)，它反映出生產(chǎn)廠家的技術(shù)、生產(chǎn)、設(shè)備以及管理水平。（2）線繩理化特性的指標(biāo)，目前國(guó)內(nèi)比較關(guān)注的是強(qiáng)力、粘合力、定負(fù)荷伸長(zhǎng)及熱收縮。線繩的強(qiáng)力很大程度上反映的是原絲的強(qiáng)力，各線繩廠家生產(chǎn)的線繩強(qiáng)力不同，主要原因是加工機(jī)械造成的機(jī)械損傷，用進(jìn)口設(shè)備加工成的線繩強(qiáng)力損失可控制在小于10。滌綸線繩的水解、氧化及氨解造成的強(qiáng)力損失在避光、避潮及目前的硫化條件下可忽略不計(jì)。（3）定負(fù)荷伸長(zhǎng)及熱收縮是滌綸線繩固有的特性，影響著三角帶的質(zhì)量與壽命。熱處理可對(duì)它們進(jìn)行調(diào)整，但調(diào)整到哪個(gè)指標(biāo)與三角帶的加工、使用環(huán)境等有關(guān)，有待

14、于上下游廠家共同探討。（4）目前國(guó)內(nèi)普遍采用T或H抽出評(píng)判線繩與橡膠的粘合力。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，只有在所有邊界條件相同的情況下數(shù)值才有可比性，因?yàn)橄鹉z配方不同、或者相同配方但不同的環(huán)境條件測(cè)試出的粘合力會(huì)有很大程度的不同。即使上述條件相同，單橡膠組分的混合均勻程度就會(huì)造成粘合力50N100N的區(qū)別，因此判斷線繩粘合力的好壞除了看T或H抽出以外，最好和線繩與橡膠的剝離力以及三角帶的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)合起來。如果條件所限，只能用T或H抽出對(duì)比粘合力好壞，盡量用同時(shí)煉成的膠料，并同時(shí)、同條件做成測(cè)試模塊進(jìn)行抽出力對(duì)比，并保證對(duì)比用的線繩具有相當(dāng)?shù)膬?chǔ)存期與儲(chǔ)存條件。同樣，在考慮樣品的粘合力的同時(shí)，對(duì)批量產(chǎn)品粘合力

15、的穩(wěn)定性也應(yīng)該有個(gè)考證，因?yàn)榫€繩加工的工藝穩(wěn)定性以及處理線繩的漿料穩(wěn)定性直接反應(yīng)在粘合力的穩(wěn)定性上。（5）滌綸線繩在生產(chǎn)及其在三角帶中的應(yīng)用目前存在一些問題，需要有關(guān)部門合力解決。參 考 文 獻(xiàn)1 Abbas M. Adbhesion of Textile Reinforcing Matcrials in Mcchanical Rubber Goods.Akzo Industrial Fibers Netherland Nobel,19962 Abbas M. Chemical and Thermal Resistance of Textile Reinforcing Materials in

16、 Mechanical Rubber Goods. Akzo Industrial Fibers Netherland Nobel,19953 Rein van den Berg. Conveyor Belting IER/174. Akzo Industrial Fibers Netherland Nobel4 李延林，吳宇方.橡膠工業(yè)手冊(cè)第五分冊(cè)：膠帶、膠管與膠布.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989.2963035 Moellers P. Arntz-Optibelt-KG. Mechanische Verstellgetriebe mit Breitkeilriemen. Die Kautschukindustrie: Flexible Kraftucbertrabung. Fachtagung, 96Characteristics of Polyester Dipping Cord for V-BeltYu ZhimeiAbstract: In this article it is discussed for the quality-relationship betw