浸胶帆布经向刚度影响因素分析

孙 毅，徐 玥，毛 雪

（江苏太极实业新材料有限公司，江苏 扬州 225006）

刚度又称挺度，是考核织物性能的一项重要指标，具体表现为织物抵抗其弯曲方向形状变化的能力，刚度的相反特性为织物的柔软度[1-2]。浸胶帆布的刚度不仅对橡胶输送带成型工序有影响，也影响到橡胶输送带在运行中过辊筒内外层受力后的褶皱程度[3-7]。一般情况下，浸胶帆布应保证粘合力并控制其经向刚度，刚度过高容易引起成品输送带弯曲后产生褶皱、断带等问题，刚度过低则会造成管式带等的塌管现象[8-10]。

本工作结合我公司大量测试数据，从结构设计和生产工艺两方面对浸胶帆布的经向刚度影响因素进行分析。

1 实验

1.1 样品

聚酯浸胶帆布（EE）、聚酯/锦纶浸胶帆布（经纱为聚酯、纬纱为锦纶，EP）和锦纶浸胶帆布（NN），江苏太极实业新材料有限公司产品。

1.2 主要试验设备

浸胶机，德国贝宁格公司产品；LTD-V型挺度试验机，北京万汇一方科技发展有限公司产品。

1.3 测试步骤

（1）沿帆布的经向裁取长度为5 cm、宽度大于2.5 cm的试样，采用四舍五入法计数2.5 cm宽试样的经纱根数，小心去掉两端多余经线；

（2）试验机预热20 min后，将试样放在两个支撑架的中部，在操作界面上点击测试按钮，仪器按照设定的试验条件自动完成“压弯”测定程序；

（3）测试结束后，带压力感应器的上压杆自动返回初始点后继续下一个样品的测试，每组试样测试3个，取其平均值为经向刚度最终测试值，单位为N。

2 结果与讨论

2.1 原料对浸胶帆布经向刚度的影响

2.1.1 材料种类

纤维材料的种类是浸胶帆布经向刚度的最主要影响因素，通常情况下纤维材料的弹性模量越高，浸胶帆布的刚度越高，相同线密度的纤维，其浸胶后刚度由高到低的顺序为芳纶、聚酯、锦纶66、锦纶6。

2.1.2 线密度

同种纤维材料中，纤维的线密度是影响浸胶帆布经向刚度的重要因素之一，线密度越大，其浸胶后经向刚度越高。

2.1.3 捻度

相同材料、相同线密度的捻线中，捻度越大，则白坯布的经向刚度越大，原因在于捻度增大时材料自身的刚度也会增大；但浸胶后的经向刚度却是一个不确定因素，原因在于捻度增大后帆布的胶液渗透性降低，附胶量减小；一定范围内浸胶帆布附胶量的大小与经向刚度呈正比，因此浸胶帆布的经向刚度控制需要结合实际生产时的捻度和附胶量进行调节。

2.2 织物材质及结构对浸胶帆布经向刚度的影响

不同的织物经纬纱的选材设计和线密度及织物紧度不同，纱线受到的张力也有差异，从而最终导致织物的经向刚度有所不同。由于白坯帆布易滑移、结构松散等特点，3个系列浸胶帆布经向刚度均以平均值作为最终参考依据，不同规格浸胶帆布经向刚度如表1所示。

表1 浸胶帆布经向刚度 N

由表1可知：相同材质中，型号规格高的浸胶帆布经向刚度明显增大；单浴浸胶条件下，EE浸胶帆布经向刚度大于NN浸胶帆布；EP浸胶帆布经纱使用非活化聚酯丝，在浸渍处理时需要使用双浴浸胶的方式，热处理温度高，时间更长，最终经向刚度也明显大于同规格NN和EE浸胶帆布。

选取不同结构的6种EE200浸胶帆布进行经向刚度对比，分别为EE200（普通型）、EE200-N（降本型）、EE200T（高强型）、EE200-TNG（耐高温型）、EE200CFW（破斜纹型）和EEM200（改进型），结果如表2所示，此类规格浸胶温度基本一致，张力随幅宽变化进行等比例调整。

对比表2中A与B组可知，EE200-N浸胶帆布经向刚度略高，这是因为经纱捻度变化后浸胶时胶液的吸附量更大；对比A，C，D组可知，相同线密度经纱织造的帆布，经纱密度越大，经向刚度相应提高，EE200-TNG股数少，经纱密度提高后经向刚度与EE200保持相近；与平纹结构的浸胶帆布相比，破斜纹结构浸胶帆布经向刚度明显下降，这是由于斜纹织物结构更加松散，经纬交织少，附胶量小；新开发的EEM200浸胶帆布成品物理性能良好，经向刚度介于同规格EE与EP浸胶帆布之间。

表2 不同EE200型浸胶帆布经向刚度平均值

2.3 浸胶方式对浸胶帆布经向刚度的影响

我公司主要使用德国贝宁格浸胶机，共有4个高温烘箱处理装置，5个张力控制装置，2个浸胶槽。浸胶工艺对浸胶帆布经向刚度的主要影响参数为以下几类。

2.3.1 附胶量

浸胶帆布通常使用间苯二酚-甲醛胶乳配方进行浸渍生产，附胶量的大小直接影响浸胶帆布经向刚度，通常情况下附胶量越大，经向刚度也越高。设置浸胶真空度参数和挤压辊压力控制浸胶液的渗透情况及附胶量，从而影响浸胶帆布的经向刚度，真空度参数的大小与经向刚度成反比关系。

2.3.2 温度

浸胶高温烘箱区的温度决定了成品浸胶帆布的经向刚度，温度越高，经向刚度越高。以EE200L（高卷曲度型）为例，高温区温度分别为215和230℃时，浸胶帆布的经向刚度分别为2.604和3.158 N。可见提高高温区温度后，浸胶帆布的经向刚度有明显提升。

2.3.3 浸胶速度

浸胶温度的设定决定了浸胶帆布的受热程度，而浸胶速度决定了浸胶帆布在热处理时的停留时间，同一温度下浸胶速度越快，热处理时间则越短，浸胶帆布的经向刚度越低。

2.3.4 循环风机频率

烘箱内循环风机的频率间接影响了浸胶帆布的受热程度，风机频率越高，热处理程度越高，浸胶帆布的经向刚度越高。

2.3.5 浸渍张力

浸渍张力提高时浸胶帆布的附胶量减小，则经向刚度降低。

2.3.6 柔化器

柔化器是降低浸胶帆布经向刚度的主要物理手段，可以通过齿轮柔化装置对浸胶帆布进行柔化处理，齿轮柔化器的齿距和间隙等都是影响经向刚度的因素。

2.4 测试条件对浸胶帆布经向刚度的影响

2.4.1 实验室外部环境

经向刚度测试应将浸胶帆布先在标准环境下的实验室平衡后进行。由于帆布浸胶热处理温度较高，浸胶帆布的含水率较低，标准环境下平衡时帆布的吸湿和张力松弛过程使经向刚度相应降低，但在含水量达到饱和之后，经向刚度则无太大变化。

2.4.2 放置时间

将3种规格浸胶帆布沿经向裁取3条宽度为2.5 cm、长度为1 m的样品，放置在标准环境实验室内，每间隔3 d进行一次经向刚度测试，结果如图1所示。

由图1可知，排除测试误差因素，经向刚度不随放置时间的延长发生变化。

2.4.3 操作方法

测试时试样的经纱方向必须垂直于测试压杆方向，角度的倾斜会导致测试值偏小。如测试过程中有角度不当、样品滑移等误操作，试样不可用于继续测试，原因在于试样经过压杆挤压后原有结构受到了不可逆性破坏（类似于浸胶过程中的柔化处理），在3种规格的同一块浸胶帆布试样中进行反复测试，其经向刚度随测试次数的变化如图2所示。

由图2可知，首次测试的力学破坏对浸胶帆布结构影响最大，3—4次测试后的浸胶帆布经向刚度趋于平缓，最终保持平衡，其最终平衡后数值与原材料相关。

3 结论

综合分析各方面因素对浸胶帆布经向刚度的影响。结果表明，纤维材料的种类、线密度和捻度，帆布织物的材质和结构，浸胶工艺中的附胶量、温度、浸胶速度、循环风机频率、浸渍张力和柔化器，测试中的实验室外部环境、放置时间和操作方法均会对浸胶帆布的经向刚度产生影响。

对浸胶帆布经向刚度有特殊需求的客户，需编制质量控制计划，明确纤维材料、织物材质和结构以及浸胶工艺参数等，以保证浸胶帆布的经向刚度在标准范围内，达到客户成品输送带设计和使用的要求。