有关压延兜布的技术讨论.doc

有关压延兜布的技术讨论压延出现兜布或一边紧、另外一边松，是橡胶厂十分常见的问题，严重影响输送带的生产。这个问题的产生与浸胶帆布的材料特性、帆布生产工艺以及橡胶厂的压延工艺等相关。 P一、 兜布的主要成因机理帆布压延过程中，橡胶要压入帆布的空隙中，如果压力P很大，帆布就会压扁压薄，也就是帆布在压延压力作用下将向四周扩展，从而可以让橡胶占据帆布扩展后留出的空间。如右图所示。根据橡胶工艺学，压延机的最大压力在进入压延辊之前，并非在最小的间隙-辊距处，因而，压延时，压延对帆布的扩展力，主要是向后的，努力使压延布和橡胶变薄，顺利通过辊距。1压延时，胶料经过压延滚筒时的橡胶流动情况如下图：帆布橡胶向后运动，对帆布的前送形成阻力，堆胶越厚，阻力越大。虚线为第一次压延时的帆布位置，由于帆布处在橡胶下层，压延时，帆布和橡胶的速度差较小，因而不容易兜布。该区间橡胶运动方向相反，因此帆布将会被拉伸扩展。我们可以发现，压延过程中，在进入压延机时，与中间的帆布相接触的橡胶，与帆布有一个速度差，相对于帆布而言，橡胶是向后运动，阻止帆布前送进入压延机。如果速度差或说阻力足够大，将迫使已经进入压延机中的帆布向后延伸，从而造成兜布。如果在进入压延机后，帆布不会被拉伸扩展，因而帆布就不容易出现兜布。所以一些厂家喜欢低卷度帆布，压延容易操作。或者说，帆布厂喜欢生产低卷度帆布，可以减少用户投诉。向后扩展帆布回缩从压延机的原理分析，只要帆布的两边部可以横向扩展，而中间部分显然是无法横向扩展，唯有纵向扩展，如下图所示。帆布受力扩展的变形，并不是永久变形，是一种弹性变形，如果压延扩展力一旦不存在，帆布和橡胶就会回缩。因此出辊后，帆布中间反而变紧。在压延机上可以看到，帆布向后扩展的区域，出现了兜布现象，表现为帆布中间松，两侧紧，出了压延机后，帆布被扩展伸长的部分，在失去压延扩展力后，帆布出现回缩，因而表现为中间紧，两侧松。压延压力越大大，帆布也就越容易向纵向扩展伸长，而出了压延缝隙以后，帆布会迅速弹性回缩，比如NN帆布，如果变形过大，这些变形就会永久变形，那么中间的帆布就变长。如果，由于压延压力过大，辊距过小，或者胶片中间偏厚，在压延过程中，中间出现类似于下图C的状况，中间出现堆胶，那么就必定造成中间的压延扩展力（压延阻力）更大，帆布更加不容易通过压延机，非常容易出现兜布。因此，压延压力的越大，压延对帆布的扩展力也就越大（压延阻力）。帆布受到这种压延扩展力的作用，帆布不容易前送通过压延缝隙，造成帆布的局部积累，容易出现兜布。后面的所有兜布成因因素分析，和对策措施均是基于上述机理。二、 帆布原材料特性差异的影响：锦纶661400 dtex SFD1152在浸胶帆布经纱常用的原材料主要是锦纶6（NN帆布）和聚酯（EP/EE帆布），聚酯和锦纶存在很大的原材料特性差异：锦纶是一种模量很低，容易伸长的材料，我们不妨比喻为橡筋。聚酯是一种刚性较大，不容易伸长的材料，我们比喻为钢丝，这比喻是虽然夸张的，但锦纶和聚酯的拉伸初始模量差异大致为5倍，也就是说，在用一个相同的较小的拉紧力作用下，锦纶6出现的伸长量是聚酯的5倍。（锦纶66和锦纶6的性能差异不大）右图为1500D聚酯工业丝和1260D锦纶66工业丝的实际拉伸曲线比较图。下图为初始段的放大图。abF高模量区域 弹性形变区低模量区域 塑性变形区屈服点从放大图中可见，如果压延过程中，压延机左中右的对帆布扩展力存在一定的差异，这个差异数值相同，数值为F，但在这个应力差异下，锦纶的变形伸长差异为b，而聚酯的伸长差异仅仅为a，显然锦纶更加容易变形，一旦压延过程中，压延阻力存在差异，导致变形伸长差异，因而容易兜布。从曲线图中，我们需要注意，一旦应力超过某个数值，聚酯也将变得和锦纶一样，容易伸长，其中部分伸长将变成塑性变形，即永久变形。比如上图中聚酯的应力在20N-40N这个区域。从右图中可见，聚酯的屈服点远远高于锦纶，因此聚酯相对而言可以承受较大的压延扩展力。锦纶的公定回潮率是4.5%，聚酯的公定回潮率是0.3%，吸水后，水是一种增塑剂，会使锦纶帆布更加容易伸长。锦纶6的玻璃化温度为35左右，比聚酯的80，要低40以上，因此在夏天，环境气温较高，锦纶帆布的温度本身较高，压延后，帆布容易受热，特别是第一次压延后，而且一旦压延机下辊温度偏高，压延布冷却不够，压延布的温度就会大幅度提高，在第二次压延过程时，锦纶帆布自身的温度较高（可能达到50-60甚至更高），锦纶6也就变得非常容易伸长，这应该是夏天锦纶帆布容易出现兜布的主要原因。EE和EP浸胶帆布的卷曲度提高，将造成帆布的模量进一步下降，卷曲度的提高，其实际意义类似于将笔直的钢丝弯曲成波浪型的弹簧相类似，这样帆布的性能就接近NN帆布，因而可以提高输送带的耐曲扰性能，但这样也使得帆布容易伸长变形，也就容易造成兜布。如果要防止由于原材料特性造成的兜布，那么，帆布厂最容易做的，就是尽可能提高帆布的拉伸模量，也就是提高浸胶张力，使帆布的强度提高、模量提高，同时帆布的平方米克重降低，帆布变得不容易伸长，从而抵抗压延扩展力，减少兜布的可能。带来的缺点就是帆布卷曲度大幅度降低、干热收缩提高，造成输送带的耐曲绕疲劳性能下降，同时可能由于硫化后的热收缩，导致输送带生产长度变短，生产成本提高。如果橡胶厂经常出现兜布，投诉帆布生产厂家。那么帆布生产厂最有可能采取的措施就是增加浸胶张力，因此，轻易情况下，不宜要求帆布厂改进帆布结构，任何改进的结构，必然是使卷曲度进一步下降，提高帆布的刚性。特别是有些橡胶厂，不考核帆布的卷曲度指标，往往不知道其中关键性能的改变。反而高兴改进结构后，帆布的强度提高了，克重降低了。三、 压延工艺的影响：1. 帆布的测量厚度和实际厚度的差异我们知道，帆布的是一种表面高低不平的毛糙面，橡胶是可以渗透到这些隙缝，因此帆布实际厚度应该是扣除了这些毛躁表面。比如，网格布，测量厚度可以很厚，但实际厚度并不厚，大量的空隙将需要很多的橡胶填充。此外如果经纱容易伸长，或卷曲度较高，帆布在压延压力的作用下，就容易向纵向扩展伸长。在压延过程中，橡胶经过压延机滚筒缝隙时，橡胶会出现一定压缩，对帆布的这个扩展力就成为对帆布的向前过辊运动产生一定的阻力，这个阻力大小和帆布的厚薄关系不大，和压延机的压延压力有关。压力越大，帆布也就越容易出现兜布现象。帆布规格测量厚度实际厚度厚度差异差异%克重比重EP1000.56mm0.346mm0.214mm38%4501.3EP2000.82mm0.477mm0.343mm42%6201.3EP3001.10mm0.662mm0.438mm40%8601.3注意：锦纶6和锦纶66比重1.14、聚酯比重为1.38：因此，压延时，如果压延时，橡胶压缩比在20%左右，那么不同帆布压延时，压延的缝隙是大致可以计算的。胶片厚度 = 1.2 X（压延缝隙厚度 - 帆布实际厚度）压延缝隙厚度 = 胶片厚度/1.2 + 帆布实际厚度我们必须注意：帆布的测量厚度并不表示帆布的真实厚度，我们在确定压延缝隙大小时，必须按帆布的实际厚度来计算。如果压延过程中压缩比相同，意味压延压力基本相同，帆布受到的扩展力基本相同，因此帆布越薄，帆布中的纤维用量就越少，单根纤维的受力就越大，纤维的扩展伸长变形也就越大。那么也就容易出现兜布现象。如果胶片中间比两边厚，或者说，帆布中间的实际厚度比两边厚，均可能造成中间压延压力提高。压延辊的中高量，或者压延辊的交叉量，也将影响压延压力。任何压延压力的不匀，均有可能导致压延对帆布扩展力的不同，从而体现为张力的不同。2. 压延压力对帆布的影响压延机在压延过程中，辊面的压力不会是均匀一致的，为了控制压延后的厚度一致，往往是中间偏高一些，因而出现帆布中间压延扩展力大，导致兜布。一旦采用NN帆布，由于是锦纶纤维的非常容易伸长，在同样的压延扩展力的作用下，NN300的帆布在压延时的帆布伸长变形量，大致和EP100是相同的，或更大。所以同样的压延横向压力差异，造成的帆布伸长量不一致，中间就兜布。而薄型的EE帆布，一旦压延扩展力大于聚酯的高模量区域，进入容易变形的低模量区域，而且低模量区域，材料已经屈服，处于粘弹性状态，那么也就容易和锦纶帆布一样，容易出现伸长差异，而且其中部分是永久性的塑性变形。高卷曲度帆布和普通帆布也存在差异，高卷曲度帆布，实际上相当于将帆布中的经纱，由完全伸直状态弯曲成波浪型，类似与弹簧。也就是说，降低了帆布的经向模量，是帆布的性能和锦纶帆布相近，因而也就容易出现兜布现象。但毕竟聚酯的模量很高，而且以弹性变形为主，受水份和温度的影响较小，出现兜布的可能性会小一些。特别是EE帆布，纬纱的弹性模量高，减少了压延后帆布出现永久变形量。因此：- 帆布的压延时，应该考虑的是帆布实际厚度，而不是测量厚度，测量厚度和织物的组织结构有关，而实际厚度与织物的克重有关，与组织结构无关。压延压力对帆布扩展力来自于压延过程中，与橡胶在压延过程中的实际压缩量大小。- 帆布压延过程中受到的扩展力大致相等，因而帆布的等级越大，帆布中单根纤维受到的阻力就越小，帆布就不容易发生伸长变形。反之，薄布则容易伸长，超过一定范围，就会出现塑性变形。只要存在横向压延压力差异，就会成为对帆布扩展力的差异，或者说成为帆布的伸长变形差异。受力过大，部分变形就会成为永久变形，就更加容易造成兜布。- 不同的材料，在同样压延扩展力的作用下，伸长性能不同，压延时的伸长量不同，特别是夏天，气温高，冷却慢，压延布的温度提高，而NN帆布玻璃化温度低，特别容易伸长，超过玻璃化温度（35-45），锦纶6纤维出现粘弹性特性，某些变形就成为永久变形，因而往往就容易出现兜布。高卷曲度帆布，由于卷曲度的增加，帆布也就容易伸长，因而出现兜布的危险性也就变大，但聚酯帆布的玻璃化温度高，变形主要是弹性变形，所以兜布的可能性就小一些。夏天，良好的冷却，较低的下辊温度，对减轻NN帆布的兜布很重要。3. 压延各区间张力大小的影响既然压延时的压力大小，会造成压延的对帆布扩展力不同。但压延又是必须施加一定压力的，因而压延对帆布的扩展力是必定存在的。中间松，兜布两边松，中间紧橡胶厂如果出现压延兜布，往往是进布一侧，或者说放布的一侧，会出兜。出兜的地方，帆布的张力小，帆布松，而二侧紧。但在出布的一侧，也就是压延后，压延帆布上冷却机后，帆布往往是中间非常紧，但两边很松。如右图所示，在压延前后，整个张力情况绝然相反。兜布更多的时候是出在三辊压延的第二次压延过程，同时兜布往往存在一下特点：- 帆布越宽，越容易兜布；- 帆布越薄，也越容易兜布；- NN帆布比EP帆布容易兜布，夏季更为明显。- 压延后布卷直径越大，也越容易兜布；- 三辊压第二次，容易兜布。分析以上情况：均和压延时帆布受到压延扩展力影响，造成帆布伸长有关：a. 放卷张力的影响MRrfF如果出现帆布两边紧，中间松的兜布现象，我们压延采取的措施就是提高放卷张力，将帆布两边拉得更紧，使帆布中间部分不松，变得平整。这是橡胶厂最常见的措施。假定：放布的阻尼张力是一个恒定的力矩M。如果压延帆布的大卷直径为R，帆布的阻尼力f；如果压延帆布的直径变小后，直径为r，帆布的阻尼力为F；则：Rf = rF = M。- 因此：第一次压延后的压延布卷直径R越大，放布的阻尼力f越小，也就越不容易将帆布的两侧拉得更紧，使帆布中间变平整，从而导致兜布。因而在生产NN300等品种常常可能由于帆布厚，压延布卷的长度较长，导致布卷直径较大而容易在起始时出现兜布。因此，尽可能缩短小第一次压延后的压延布卷长度，可以改善兜布现象。- 同理，如果帆布过宽，左中右的压延压力差异就会变大，同时帆布单位宽度方向上的阻尼张力就会降低，也容易造成兜布。缩小第一次压延后的压延布卷长度，同样有作用。b. 增加冷却机的牵引张力如果9根橡筋紧，1根橡筋松，那么将9根紧的橡筋拉到和1根松的橡筋一样，需要很大的拉力，而如果将1根紧的橡胶拉到和9根松的橡筋一样，仅需要很小的拉力。我们发现，出现兜布，帆布往往出了压延机后，压延后的帆布中间张力很大，两侧较松。因此压延的操作方法上，是单纯增加放布张力，将两侧压延前较松的帆布往回来拉，最终使左中右的帆布一致。那么这种方法存在一定的困难，就是整个帆布幅宽方向上，处于张紧状态的帆布宽度比松弛状态的多，要把所有张紧的帆布，拉得更紧，使得它们和松弛的帆布相一致，需要非常大的阻尼力，很难实现。另外的一个办法是在压延过程中，在过了压延机压辊后，使劲拉紧帆布，将松弛的那部分帆布拉过压辊，减轻兜布。由于过了压延辊后，中间兜布的部分宽度较窄，在过辊后，兜布的部分，表现为张紧状态，因而相对容易克服压延阻力，将其拉过压延的缝隙。因此，增加压延机的冷却机牵引张力，比压延机的提高放布阻尼力更为重要。第一次压延后布卷包角越大，冷却机的牵引张力越不容易拉紧帆布。但如果出现下述的导布路线，由于第二次压延时，压延布两面均有橡胶，其压延布反面的橡胶和下辊的摩擦力较大，压延帆布和下辊有一个包角，这个包角的存在，阻碍了冷却机牵引张力将帆布从压延缝隙中拉过来的可能性，兜布的现象就较为明显。如果我们细心观察压延机，在第二次压延起头时，压延布还没有放上冷却机，往往会出现微量的兜布现象，一旦提高冷却机的牵引张力，并保证冷却机和主机同步升速，那么兜布现象会有所减轻，或者消失。因此说明，如果压延后的冷却机有足够的牵引力，是能够克服压延机的压延阻力，将后侧兜布的部分从压延缝隙中拉过来，使兜布现象就会减轻。如果四辊压延，出布后，压延布和压延辊之间存在同样的包角问题，也将造成相同的牵引力不足，造成兜布问题。我们发现在其他工厂发现采用如下的走布路线：压延后的布卷这种压延出布方式，冷却机的的牵引张力容易将帆布从压延缝隙中将帆布拉过来。有利于减轻压延后的兜布现象。 注意：第一次压延时，虽然压延后的帆布和下辊包角更大，但由于帆布反面没有压延，与下辊的摩擦系数小，因而在压延卷取张力作用下，是可以将兜布部分的帆布，从压延隙缝拉过来的。因此第一次压延兜布现象较轻，针对压延后，压延帆布和下辊之间的包角过大，那么可以在压延机上增加一个过渡辊，减小压延布和下辊之间的包角，减少摩擦力，从而减轻兜布现象。增加一个辅助辊，可以减小包角，减轻兜布第一次压延后布卷四、 与帆布生产工艺的影响：根据以上的兜布成型机理，那么如果帆布存在以下问题也将造成压延兜布：- 帆布中间张力过松；- 帆布中间厚度与两侧不同；我们从纺织工艺过程分析如下：1. 整经张力不匀：a) 横移量计算不准确：容易造成张力不匀的是整经的横移量计算。特别是采用国产整经，由于整经的横移计算是一个经验数据，一旦经纱的粗细差异1%，足以造成帆布的整经起头部分（往往是浸胶帆布的内芯），出现左右0.5%左右的长度差异，会造成严重的张力差异。需要一定的生产监控与调整控制。这是采用国产整经机和进口老式整经机的十分常见的现象。如果整经采用最新型的进口整经机生产，往往装备有有先进的激光测量系统，测量精度高，一旦出现细微的差异，机器可以自动调整，保证整经的周长一致，实现恒张力控制。如果是国产整经机，其每一条整经均经过人工测量周长，如果存在左右差异，则立即调整，避免出现整经周长不一致，即经轴的左右直径不一致的情况，意味纱线的张力不同。同时采用国产整经机，有些企业仿照进口整经机，加装了一个中置恒张力装置，可以减轻整经张力差异，造成的整经张力差异。横移量计算不准所造成的张力差异，在压延过程中，会出现一边紧一边松的现象，不会出现两边紧，中间松的现象。b) 整经中途换筒：整经生产过程中，为了减少出现小筒子的情况，曾经在一个经轴整经到一半后，更换筒子，因而由于大小筒子之间的张力差异，甚至存在纱线热收缩等品质差异，造成换筒的位置左右张力突变，这也容易造成中间出现兜布现象，应该彻底杜绝整经中途换筒。有些厂家依然用环锭捻线机作为主要的捻线设备，由于筒子小（4.5公斤/个），生产宽幅帆布，往往需要中间换筒，所以容易造成中间部位张力差异，导致中间兜布。c) 整经筒子架的筒子排列，一般厂家均采用整经机生产，由于普遍采用分条整经机，筒子架存在前后排的张力差异，因而筒子架上的纱线排列会影响张力：如果整经机采用了中间恒张力装置，对于聚酯工业丝而言，可以消除大部分的筒子架前后张力差异带来的影响，同时上筒，是两侧筒子架同时上筒，均匀分布。有些厂家则是集中在单侧，加剧了筒子架存在的前后张力差异。但这种筒子架出现的张力差异，由于整经一般每次的宽度在200-300mm左右，因此不足以造成对压延过程的影响，但在输送带硫化过程中，会造成对输送带的平整、强度保持率等方面的影响。2. 筒子架织布：有些厂家可能存在采用筒子架织布时，筒子架左中右各部位的筒子大小不一，或者批号不一，比如热收缩有差异，在浸胶后容易出现左中右张力差异。在采用筒子架织布时，采用整批上筒，保证整个筒子架上的筒子大小一致，同时筒子批号一致。而一些传统生产锦纶帘子布的小厂，为了节省成本，筒子架上的筒子大小是不一的，用完一个换一个，张力差异极大，是两种绝然不同的工艺方法。特别是锦纶纤维，由于吸水不同，会造成纤维的直径差异和程度差异，干燥后就会出现张力差异。因此锦纶纤维必须经过一定的平衡，同时保证平衡时间差异不能过大，特别要防止批号差异，并采用特殊的排筒方式，尽可能消除大面积的张力差异。3. 织布：在织布过程中，织机中间带有扩幅装置，因此在扩幅辊的作用下，帆布向两侧扩展，因而帆布容易出现中间厚度比两边薄。如果由于帆布中间薄，因而压延时走布量可能比两侧小，从而造成兜布。尤夫已经将织布机上的扩幅辊拆除，改用不能扩幅撑布光棍。4. 浸胶：浸胶过程中，出现张力不匀的可能性不大，主要存在的可能性就是弯辊扩布或其他扩布装置，扩布过头，也会造成左中右的帆布厚度差异过大，或者说经密差异过大，如果中间经密比两侧经密低，就会造成中间帆布薄，两侧厚，从而导致左中右压延时走布量不一致，导致兜布。原则上，如果帆布的厚度一致，经密一致，张力基本一致。同时我们也需要注意：在压延过程中，橡胶经过压延机滚筒缝隙时，橡胶会出现一定压缩，对帆布的向前过辊运动产生一定的阻力，这个阻力大小和帆布的厚薄关系不大，和压延机的压延压力有关。压力越大，帆布也就越容易出现兜布现象。帆布一旦出现问题，可以从帆布的平整度、厚度、经密的均匀性上进行分析。帆布的中