|
普通三角帶為滿足傳動(dòng)功率高和使用壽命長的要求，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，但直至今天國內(nèi)的線繩三角帶的生產(chǎn)仍未達(dá)到預(yù)想的規(guī)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、定伸長負(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、定伸長負(fù)荷及熱收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)荷伸長或定伸長負(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)荷下的定伸長會(huì)增大，定伸長負(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)樣品的測試結(jié)果就能見分曉的，它是建立在長期質(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100℃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)樘烊幌鹉z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絲加工成的線繩，在測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，國內(nèi)通常在2.5％～3.5％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)計(jì)、制作及使用上都有不少值得推敲之處，比如：
(1)對(duì)確定的滌綸長絲，如何選擇滌綸線繩的熱收縮率與伸長的平衡點(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耐疲勞特性
滌綸具有良好的回彈率（3％定伸長下回彈率為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)荷伸長曲線（11ysterese）測試分析可見（圖3），線繩的伸長隨循環(huán)次數(shù)的增加越來越大，回彈形變?cè)絹碓叫。Ｓ嘈巫冎鸩綔p小并不斷累積。在循環(huán)初期，線繩伸長的程度很大，隨循環(huán)次數(shù)的增加伸長趨勢(shì)的變化越來越小（負(fù)荷與伸長率曲線斜率增大）。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：①線繩表面處理與橡膠的配合。②三角帶成型的硫化條件。③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)國內(nèi)市場對(duì)三角帶的質(zhì)量和價(jià)格的認(rèn)可問題：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)，目前國內(nèi)比較關(guān)注的是強(qiáng)力、粘合力、定負(fù)荷伸長及熱收縮。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)，有待于上下游廠家共同探討。
（4）目前國內(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50N～100N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。 | 
