1、提高浸胶帘子布的 H 抽出法粘合力测试稳定性通过对尼龙帘线H 抽出力的测试分析，确定了影响硫化橡胶与纤维帘线静态粘合力结果稳定性的主要因素，针对模具选择、胶料炼制、帘线取样等关键步骤，提出了改进措施。验证试验表明，生产中可以确定各种规格纤维帘线的粘合力水平范围，建立控制图表，提高测试结果的稳定性。浸胶帘子布是轮胎等橡胶制品的主要骨架材料，它与橡胶硫化后的粘合力大小是评价其性能的一项重要质量指标，无论是帘子布生产厂或是轮胎制造厂家无一例外要对该性能进行测试。测试粘合力大小的方法主要有H 抽出法、U 抽出法、T 抽出法及剥离法等，国内一般采用H 抽出法来评价浸胶帘线与橡胶的粘合力大小。作为一项重要
2、常规测试项目，针对各种规格的纤维帘线，应该有各自相对稳定的水平值及适当的波动范围。但由于硫化橡胶与纤维帘线静态粘合力测试步骤多，处理过程复杂，影响因素多，长期以来测试结果本身波动大。目前，公布的测试标准中没有对粘合力测试精密度方面的要求，也没有评价或建议。而测试结果的不确定性大，不但会严重削弱其直接指导监控生产的作用，更会引起上下游客户之间的贸易摩擦。鉴于此，我们以尼龙6 和尼龙66浸胶帘线为样品，做了系列对比试验，和一些同行专家进行了沟通交流，并查阅了相关资料，期望确定影响硫化橡胶与纤维帘线静态粘合力测试结果的主要因素，提高测试结果的稳定性。1H 抽出力测试概述1.1 方法原理将帘线两端按规
3、定长度埋在胶料中，在规定的条件下硫化后，测定单根帘线沿纵轴方向从胶料中抽出时所需的最大力。所测量的力是作用于帘线与硫化橡胶界面上的剪切力。两端的胶料与中间连接的帘线构成试样形似字母“H” 。因此称H抽出力。1.2 模具及试样试样的尺寸受模具的规格和公差所控制。试样是由厚度为Y /2 的胶条，放到间距为Z，宽度为X的两个模腔中制备1 ，如图1 所示。通常使用可以同时产生多个相同试样的模具。标准试样是由一定长度的帘线埋在宽度为6. 4mm、厚度为3. 2 mm 的胶条中而成。也可选用帘线埋入宽度为10. 0 mm、厚度为10. 0 mm 或宽度为5mm、厚度为3. 2 mm 的胶料中。但是，不同埋
4、入长度的试样所得到的试验结果没有可比性。一般国内公司多采用X = 10mm，Y = 10mm，Z = 10 或30mm，L = 20mm。2.H抽出力测试对比实验为了解H 抽出力试验结果的可比性，我们进行系列对比试验，试验用帘线样品为一次抽取，储存在实验室内干燥器中备用。试验为每种胶料每种帘线硫化10 个H 抽出样品，试验用胶料有三种: 1#胶料(神马试验室炼胶)、2#胶料( 某轮胎公司试验室用）胶) 、3#胶料( 北京橡胶设计院试验室炼胶) ，试验结果见表1和图2。表 1 H 抽出力测试结果汇总表 ( 单位 N/cm)项目 1#胶料 2#胶料 3#胶料平均值 最小 最大 平均值 最小 最大
5、平均值 最小 最大尼龙66 1400/3 220.0 155.6 277.3 183.8 164.8 210.3 192.0 160.8 250.2尼龙66 1870/2 227.6 191.1 254.5 175.2 139.1 239.8 209.8 182.6 249.2尼龙6 1400/3 272.4 219.5 303.5 190.5 141.1 223.1 238.5 178.2 289.8尼龙6 1870/2 240.2 202.5 267.7 182.1 141.1 207.3 213.5 179.7 248.3从图2 和表1 中可以看出，1) 同样的帘线样品1#胶料测试结果平
6、均高于3#胶料，3#胶料又高于2#胶料，2#胶料结果最小，说明胶料是影响测试结果的主要因素。2) 重现性差，同模同批次样品单值偏差普遍过大，个别单根帘线样品结果整体偏差大。3 影响因素与改进措施3. 1 胶料的稳定性不同公司混炼胶料配方基本是一致的，符合GB6038 橡胶试验胶料的配合、混炼和硫化设备及操作程序的要求，但天然橡胶和配料质量等级存在差异，首先，天然橡胶是天然生成的物质，其本身就是非匀态的，人为分等级也较多; 其次，混炼胶中所使用的配合剂有的采用分析纯级别，有的采用工业原料，所以，即使在十分稳定的混炼工艺下操作，不同批次混炼胶间的差异也无法消除。不同公司之间存在差异是可以理解和接受
7、的。但对于同一公司，应该尽量采用同级别的天然橡胶，所用配合剂的技术要求应明确规定并加以严格控制，从而控制混炼胶料对H 抽出力测试结果的影响。由于试验用胶配料种类多，对于很少量( 比如约1kg) 的实验室混炼，加料数量、炼制时间等少许的偏差都会影响混炼胶的胶态分散质量，即最终用于测H 抽出力的胶料质量，我们认为克服胶料之间的差异，增大每批胶料的混炼数量和使用周期，应该是一个努力方向。据有关资料报道，在阴凉、干燥的暗处混炼胶料可存放4 个月，不加硫磺的母胶可存放一年。因此，建议实验室最好委托有较大能力的炼胶单位，严格配方及操作，批量大一些，比如可以用3个月，批次与批次之间进行验证，国外公司及部分国
8、内公司大多采用该方式。帘线公司不方便委托炼胶的，也要相对固定炼胶人员，适当增加炼胶设备能力，加大批量，减少误差。3. 2 样品的代表性通过对日常大量的试验数据统计分析，我们发现不仅复试重现性差，同模同批次样品单值偏差普遍过大，而且同模同批次样品多根硫化结果，有时会出现其中一根帘线的几个单值都明显偏小或偏大的情况，所以，适当增加一个批次样品的试样单值个数，可以有效消除样品本身的差异，使结果更有代表性，也更趋于稳定。表2 是几个公司一批样品试样数量的规定，可以看出只有帘线公司1 每批次帘线硫化根数少，代表每批次样品的H 抽出试样个数也少，GB/T2942 2009规定，代表一个样品性能的试样数量不
9、应少于8个，一般企业标准应该略高于国家标准或行业标准的要求。建议帘线公司1 调整批次的规定，增大每批次帘线试样数量，比如每模帘线样品批数由4 批次调整为2 批次，复试时每模1 批次，以避免批次间测试结果差异大，复试与初试结果悬殊的情况。表 2 H 抽出力测试数量规定比较表项目 每批帘线硫化根数 每根样品数 每模批数 每模H抽出个数 每批H抽出个数 有效抽出个数帘线公司1 2 5 4 40 10 7帘线公司2 5 3 2 30 15 10帘线公司2( 复试) 5 3 1 30 30 15轮胎公司1 12 3 1 36 36 15轮胎公司2 10 3 1 30 30 15轮胎公司3 6 5 1 3
10、0 30 GB/T2942 8备注: 1) 轮胎公司3 采用ASTM D 4776 02 标准要求。3. 3 模具的符合性模具方面目前有两点需要改善，一是针对帘线粗细规格差异，应配备不同规格的模具，线密度较小的纤维帘线，选择埋线长度较短的模具，避免抽出时拉断帘线而不能顺利得到真实的H 抽出力。根据我们的统计数据940dtex/2的帘子线采用10mm的埋线宽度，抽断率为35%，而700dtex/2的更是高达60%以上，表5中1400dtex/2的帘线采用10mm的埋线宽度仍有抽断的现象。所以，结合GB/T29422009标准，线密度低于1400dtex/2的，建议选用帘线埋入宽度为5mm、厚度为
11、3.2 mm的胶料中测试H抽出力较好。二是硫化后不易脱模，可考虑将两层的模具改为三层模具，上下层为平的钢板，中间为模腔，便于脱模，目前有一些轮胎厂使用三层模具，或者有特别涂层的模具，比如采用有特氟隆涂层的，促进数据稳定。4 验证试验针对批量炼制胶料、控制胶料质量和扩大样品量消除样品差异的效果，我们设计了如下H 抽出力验证试验: 采用同一批混炼胶料，样品为1400dtex/2、1880dtex/2 和1400dtex/3 等3 种规格的常规产品;在两个平行独立的实验室A 和实验室B交替进行，每个时间点硫化一模，代表一个样品的试样数量为45=20个，有效抽出数15个。表3及图3图5是1400dte
12、x /2 纤维帘线的具体测试结果，1880dtex /2 和1400dtex /3 的具体测试数据和图标略。表 3 1400dtex /2 H 抽出力测试结果 ( 单位 N/cm)实验编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10实验室 A B A B A B A B A B胶料存放,天 20小时 3 6 10 15 25 40 60 90 90有效单值数 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15平均值 174.0 176.7 165.5 173.8 182.8 170.5 169.4 178.6 180.6 173.5最大 206.2 215.8 197.5 205.8 2
13、10.3 202.2 201.5 202.0 213.5 204.1最小 142.2 141.2 118.1 153.3 144.8 149.3 149.0 146.0 136.2 147.1极差 64.0 74.6 79.4 52.5 65.5 52.9 52.5 56.0 77.3 69.0标准差 16.5 18.1 14.0 15.3 13.2 14.6 17.5 15.3 16.5 16.8实验表明，常温下胶料在实验室内存放3 个月，对测试结果没有趋势性的影响; 样品数量放大，可以在保证H 抽出试样个数的基础上，剔除个别帘线压扁等缺陷试样及抽断等非正常抽出试样，比较真实地反映一批产品的
14、粘合力水平。从均值 标准差、均值 极差控制图看，测试结果呈稳定分布状态。采用GB /T2942 2009 检测方法，目前神马实业股份有限公司尼龙66 浸胶帘线的H 抽出力测试情况如下:1400dtex/2规格大致在174N/cm，上下浮动范围约13N/cm，标准差平均在16N/cm 左右，极差平均在64N/cm;1880dtex/2 规格大致在204 N/cm，上下浮动范围约24N/cm，标准差平均在22N/cm 左右，极差平均在70N/cm;1400dtex/3规格大致在215N/cm，上下浮动范围约28N/cm，标准差平均在28N/cm左右，极差平均在86N/cm 。5 结语综合试验及资料
15、情况，为了使H 抽出力测试能够充分指导生产，需要针对模具选择、胶料炼制、帘线取样、硫化脱模等关键程序，进行细化和调整，通过设计方案，试验分析，能够确定各种规格纤维帘线H抽出力的水平范围及标准偏差，进一步运用统计技术、建立控制图表等手段，可以提高H 抽出力测试结果持续稳定性。以便今后及时发现产品异常或者测试异常。首先，纤维帘线公司和轮胎公司都应该找出当前生产及检测状态下，各种规格纤维帘线的水平范围，其次，纤维帘线公司与轮胎公司对于长期的重要的合作伙伴，应该通过比对试验等手段建立硫化橡胶与纤维帘线静态粘合力检验水平确认，共同避免不合格产品流入下道工序或者用户手中，造成更大的资源浪费，甚至危及到轮胎的安全性能。
