二浸法处理聚脂涤纶线绳技术

二浸法处理聚脂涤纶线绳技术

余智梅 中德合资吴江富达工业线绳有限公司 215228 江苏吴江

摘要 目前我国采用聚脂涤纶线绳作为橡胶制品的骨架材料的情况越来越多。然而活化聚脂在我国仍处在开发阶段，上规模的生产目前仍为非活化聚脂涤纶。非活化聚脂涤纶的浸胶处理在技术上仍具有一定的难度。建立在传统的RFL处理基础之上的二浸法工艺的提出，为非活化聚脂涤纶作为骨架材料在橡胶行业的应用提供了技术保障。

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一、 二浸法工艺提出的目的和意义

用涤纶原丝加工而成的工业线绳，在作为橡胶制品的骨架材料之前，必须要经过一定的物理化学处理，以满足橡胶制品的使用目的。如为实现普通三角带的使用功能：高传动功率，长的使用寿命，线绳的定伸长和热应力的物理特性必须作调整。因为涤纶线绳与橡胶之间无机械与物理粘附可言[1]，因此它们间的粘合依赖化学作用，即线绳表面经化学改性后与橡胶通过化学键的联结。普遍被采用的方法为RFL（Resocin-Formadehyd-Latex）浸胶法。RFL浸渍体系实际上可形象地理解为在线绳与橡胶之间架起一座“桥”。桥的二侧分别是线绳和橡胶。

与锦纶、人造丝等不同的是，聚脂本身的分子链结构中不含有活泼基团，属于化学惰性物质，因此聚脂分子与RF反应困难。因此聚脂在进行RFL处理之前，必须要对它进行活化处理。橡胶与线绳的化学粘合可理解为由橡胶层、RFL处理层及活化层构成的多层结构。

图1 涤纶线绳与橡胶间构成的多界面层

因此非活化聚脂涤纶的活化处理是涤纶作为骨架材料应用的重要步骤，通常有二条途径：

1. 前期处理——对涤纶原丝进行活化处理。

2. 后期处理——涤纶线绳在加工时进行活化处理。

在欧美国家，化纤工业的发展已有一定的历史，涤纶的活化处理在原丝生产过程中就能得以完成，即涤纶的前期活化处理。但是我国的涤纶的前期活化处理还处于开发阶段，但用涤纶作为橡胶制品骨架材料的需求却越来越大，品质的要求也愈来愈高，因此涤纶的活化处

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理到目前为止还有赖于线绳生产厂家在加工时进行后期处理。

经过大量的技术研究和开发，借助于本公司的德方投资公司的技术力量和生产工业用线绳的经验，开发出了二浸法处理聚脂涤纶的新工艺。自从1993年投产以来，所生产的不同结构的聚脂线绳的质量有了显著提高，达到了国际同行业产品的质量标准。

二、二浸法工艺路线及其化学反应初探

非活化的聚脂白线首先由一浸液进行活化处理，使线绳表面的聚脂分子带上活性基团。经过一浸液这样处理的线绳活化并不很彻底，再通过调整二浸液的浆料配方和合适的反应条件，使活化反应继续，并通过浆料中的RF成分同时完成与聚脂分子间的化学键建立。

涤纶线绳在加工时进行活化处理目前常用的方法为二种，一种用苯酚类聚合物，另一种用异氰酸脂类。即线绳在用RFL处理之前，用上述的活化反应剂使涤纶白线表面极性化。这一极性化过程虽然取决于活化反应剂的选择，但对工业生产来说，更有意义去提的是如何在确定的反应剂的条件下更有效地达到理想的活化反应效果：反应均匀和彻底。

图2 涤纶线绳活化工艺示意图（涤纶线绳浸胶处理的一级反应）

从图2可见：线绳在浸渍后进入烘箱进行热处理。线绳在浆槽内的停留时间、线绳的表面张力、浆料的粘滞特性是决定线绳对浆料的“吸”着量的重要因素。浆槽辊以及导向辊帮助浆料在线绳表面的均匀分布。因为涤纶的疏水性以及热伸缩性造成的线绳张力，给浆料在线绳表面的“吸着”增加了困难。在一浸液内加入表面活性剂及增绸剂，有利于浆料在线绳上的附着。烘箱内的线绳实际上是化学反应完成过程。用苯酚类聚合物完成活化反应的温度为220℃～230℃，在烘箱内的停留时间为80s～120s。因为其化学反应很复杂，很有说服力的化学反应方程式未见报导过，但经过彻底活化的涤纶线绳可理解为给线绳表面的聚脂分子加上了强极性基团，通过这些强极性基团与后续的RF发生成键的作用。

图3 涤纶线绳第二级工艺示意图（涤纶线绳浸胶处理的二级反应）

经过一浸液活化处理后的线绳，在二浸液浆槽中浸渍后进入第二次热处理。二浸液可以是纯RFL，也有加入其他少量的粘合剂混用的，也有根据客户橡胶情况调整RFL中R、F、

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L间比例的，因此二浸液的使用无普遍性可言，这里隐含着大量的研究开发工作。通常在第二次热处理时完成线绳的拉伸定型的，拉伸辊组是浸胶工艺中不可缺少的组成部件之一（见图3）。在烘箱内活化的涤纶线绳其表面与RFL发生反应。因为活化后的聚脂分子分子式不详，用人造丝与RFL反应方程式可帮助理解涤纶线绳、RFL浆料以及橡胶间的反应。

化学反应1：RF树脂与人造丝的化学反应（推测）

化学反应2：RF树脂与胶乳/橡胶的化学反应（推测）

RF与化学纤维分子发生化学反应，由化学键相互连接（见化学反应1），线绳与橡胶的粘合作用推测既有RF与橡胶的反应（见化学反应2）又有线绳与橡胶共同硫化时因硫化剂的渗透作用进入经RFL改性后的线绳表面层与其中的胶乳作用而实现的[2]。这步活化后线绳与RFL的反应条件的选择,对线绳成品（浸胶线绳）与橡胶间的粘合力影响很大。图4给出在三种温度条件下线绳在烘箱内的停留时间对粘合力的影响。

过小及过低的反应时间及温度，使线绳活化反应不完全或与RFL反应不彻底，造成了线与RFL附着层间粘合力低的现象。过长的反应时间及过高温的温度，使反应过头，减少了RFL附着层中有效成份用于硫化过程，从而降低了RFL附着层与橡胶间粘合。

从图4中所给出的三组温度及不同线绳的停留时间下线绳与橡胶的粘合曲线可以看出，对工业生产更有意义的工艺温度为200℃。因为曲线在高峰处比较平坦，能帮助消除生产中工艺条件的波动。

成品线绳因为使用目的不同，线绳粗细也有区别，比较理想的工艺温度与时间分别为

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200℃～220℃和80s～120s。因为线绳通常也是在这一步完成拉伸定型的，所以温度的选择同时必须考虑这一因素。

线绳成品的RFL附胶量为5％左右，过大或过小均达不到理想的线绳与橡胶间接的粘合作用。

图4：温度及停留时间对粘合力效果的影响

三、涤纶线绳的产品特性

涤纶线绳的特性很大程度取决于原丝，浸胶处理在改善涤纶线绳与橡胶的粘合以外，通过拉伸定型在一定范围内可调整热收缩及伸长特性。丝的强力在生产过程中因受机械磨损及因浆料渗透伴随的化学作用而削弱。

对线绳作为传送带骨架材料这样一个使用目的来说，线绳强力大、定负荷伸长小、热收缩率稳定，以及线绳与橡胶的高粘合力是线绳作为胶带骨架材料的主要特性，也可以说是衡量涤纶线绳质量的尺度。

下面四点，是影响线绳质量的主要技术因素： 1.捻线工艺参数。

2.一浸液和二浸液的配方及配制。

3.一浸液和二浸液浸渍后的化学反应条件及热处理程度，即浸胶的工艺。

4.浸胶设备的设计与制作。

原丝按捻线工艺打成白线。捻度影响线绳的强力及伸长率。在一定范围内，强力随捻度的增加而提高，至一个限值后回落。捻度越大则线绳伸长率增大。胶料的配方及浸胶工艺决定线绳的粘合力特性。影响线绳强力的因素可以说贯穿整个生产过程，可见的及不可见因素。可见的如机器设备：捻线机和浸胶设备的各个组成部件。不可见的如胶料在线绳中的渗透量。值得一提的是，上述的各项影响因素不是单独作用的，是相互交织在一起的，特别是浸胶工艺本身伴随对涤纶线绳的热冷定型，加之涤纶的热收缩特性使其中的关系更是错综复杂。

线绳的热收缩与伸长是一对相关关系，当一个量确定后，另一个量即自动生成。取哪一个为控制量取决于线绳的使用目的。通过拉伸定型，这两个量可在一定的范围内作

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调整，对极端的要求则通过更换原丝品种来满足。

四、结论

涤纶线绳于橡胶的粘合是多界面共同作用的结果，其界面间的粘合纯粹是化学作用的结果。线绳的测试或使用结果反应出的是各界面间的最低粘结力。非活化涤纶其活化的效果好坏，决定着线绳与RFL处理层间的结合牢度程度。RFL处理程度及橡胶制品中的组分本身决定线绳与橡胶界面的结合程度。

线绳产品应具有的物理特性取决于线绳的使用目的，决定于原丝的品质。其对橡胶的化学粘合通过线绳表面化学改性得以实现。除要求线绳于橡胶之间有高的粘合力以外，线绳物理特性确切地说强力、热收缩和定伸长必须稳定，从而可有效地保证终端产品质量的稳定。

非活化涤纶通过二浸法处理可以达到线绳作为胶带及胶管骨架材料的使用目的。工艺过程看视简单，但要满足不同的使用目的，对工艺条件摸索的工作仍是大量和艰巨的。特别是涤纶线绳在橡胶制品骨架材料的使用在我国才只有几年的历史，只有原丝生产商、线绳生产商及线绳使用厂家密切地合作和同步开发，才能迅速推动我国橡胶制品与国际接轨的进程。

参 考 文 献

[1] M.Abbas.Adhesion of Textille Reinforcing Materialss inn Mechanical Rubber Goods.Akzo Industrial Fibers Netherland Nobel, 1996

[2] M.AABBAS, Chemical and Thermal Resistance of Textile Reinforcing Matercing Materials in Mechanical Rubber Goods. Akzo Industrial Fibers Netherland Nobel, 1995

[3] Rein van den Berg. Conveyor Belting IER/174. Akzo Lndustrial Fibers Netherland Nobel

[4] 李延林 吴宇方.橡胶工业手册.第五分册：胶带、胶管与胶布.北京：化学工业出版社，1989.296～303

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/plt7.html