高強(qiáng)度
皮帶輸送機(jī)輸送帶帆布主要是指斷裂強(qiáng)度630kN．m-l以上的直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)、雙層結(jié)構(gòu)或不規(guī)則斜紋結(jié)構(gòu)的厚型帆布。如果采用聚酯，其斷裂強(qiáng)度可達(dá)到2 000 kN·M-1，其厚度僅5mm，單位質(zhì)量為6 000 g' m-2 J如果采用芳綸，其最高斷裂強(qiáng)度甚至可以達(dá)到3 000 kN·M-1．高強(qiáng)度帆布的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、模量高，強(qiáng)度／質(zhì)量比高．它主要應(yīng)用于單層或雙層輸送帶，采用錦綸作經(jīng)向骨架材料時(shí)也最多可以生產(chǎn)3層的輸送帶。
1、高強(qiáng)度帆布與普通平紋帆布的區(qū)別
本文所要討論的帆布織物結(jié)構(gòu)與目前常見的普通EP和NN平紋帆布的結(jié)構(gòu)存在巨大的差異，主要表現(xiàn)在它們的經(jīng)緯紗彎曲程度是截然不同的。
平紋結(jié)構(gòu)織物經(jīng)緯線的交叉點(diǎn)最多，因此經(jīng)緯紗均容易彎曲。但是，如果經(jīng)紗的密度很高，之間的空隙很小，那么緯紗就無法彎曲，而經(jīng)紗的彎曲度就必然增大，由此帶來的缺點(diǎn)是：經(jīng)紗的受力方向與經(jīng)向存在夾角，導(dǎo)致經(jīng)向強(qiáng)度下降，同時(shí)導(dǎo)致經(jīng)紗用量增大，成本提高。
但是在多層輸送帶中，如果經(jīng)紗沒有足夠的彎曲，外層帆布在輸送帶彎曲時(shí)就無法伸長，從而導(dǎo)致內(nèi)層帆布受壓起褶，使內(nèi)外布層脫層、覆蓋膠脫落。因此輸送帶用高質(zhì)量普通平紋帆布是經(jīng)紗粗，經(jīng)向密度小、經(jīng)紗存在4%～5%的彎曲、在受力后能產(chǎn)生一定經(jīng)向伸長的帆布。
表1所示為德國OBLO公司生產(chǎn)的多個(gè)規(guī)格的EP帆布的基本性能。
由表l可見，生產(chǎn)同樣強(qiáng)度的帆布，如果采用直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量可以比普通帆布小10%。表中雖未列出帆布的熱收縮率，但從經(jīng)向斷裂伸長率可以分析出，直經(jīng)直緯的熱收縮率大大低于普通帆布。依筆者個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷：直經(jīng)直緯帆布的熱收縮率在1%以下，它的熱穩(wěn)定性非常好，非常適用于普通耐高溫輸送帶，而普通帆布的熱收縮率一般在5%左右．熱收縮率高意味硫化后的帆布用量大，即直經(jīng)直緯帆布與普通帆布存在的5%的用量差，因此直經(jīng)直緯織物強(qiáng)度利用率比普通帆布高10%～30%．
通過對普通帆布的分析可知，欲提高織物的強(qiáng)度必須提高經(jīng)紗的伸直度，也就必須改變織物對組織結(jié)構(gòu)．高強(qiáng)度輸送帶用帆布恰恰具備經(jīng)紗伸直度高的特性，
2、高強(qiáng)度帆布的常見組織結(jié)構(gòu)
目前高強(qiáng)度帆布常見的織物組織結(jié)構(gòu)有直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)和經(jīng)二重結(jié)構(gòu)。
(1)直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)
直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)如圖1所示。
由圖1可見，直經(jīng)直緯織物的結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)紗和一個(gè)系統(tǒng)的緯紗。其中一個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)紗作為受力層，多采用非常粗的紗線并緊密地排列，此系統(tǒng)的經(jīng)紗處于完全伸直的狀態(tài)。緯紗分別分布在這層經(jīng)紗的上下，并由稱作捆扎系統(tǒng)的另一個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)紗交織束縛在一起。用于捆扎的經(jīng)紗較細(xì)，一般為1870dtex/2的錦綸66工業(yè)絲，而受力層的經(jīng)紗，細(xì)度一般達(dá)到1670dtex/12以上，其組織形式如圖2所示。
緯紗根據(jù)強(qiáng)度需要，一般為1870dtex/4的錦綸66工業(yè)絲。為了使織物的結(jié)構(gòu)更簡單，有時(shí)會(huì)采用平紋組織，即將一股捆扎紗穿在一頁綜框內(nèi)，另外的經(jīng)紗穿在其它的綜框內(nèi)，其組織形式圖3所示。
(2)經(jīng)二重結(jié)構(gòu)
在直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)的織物中，經(jīng)紗處于兩層緯紗的中間．從外表看到的主要是緯紗，而經(jīng)二重結(jié)構(gòu)織物表面上的則主要是經(jīng)紗，緯紗在織物的中間。與直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)不同的是，經(jīng)二重結(jié)構(gòu)采用一個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)紗和一個(gè)系統(tǒng)的緯紗，所有經(jīng)紗均是受力層，強(qiáng)度利用率更高。表層一般采用3/1的破斜紋組織，底層則采用1／3的破斜紋組織，組織形式如圖4所示。由于經(jīng)紗遠(yuǎn)比緯紗粗，因此經(jīng)紗實(shí)際的彎曲程度比圖中所示的要小．如果需要進(jìn)一步提高織物的強(qiáng)度和經(jīng)紗的伸直度，還可以采用7/1、1/7的變化緞紋。
在生產(chǎn)經(jīng)二重結(jié)構(gòu)的織物時(shí)，所有經(jīng)紗的送經(jīng)量均一致，更容易為骨架材料生產(chǎn)廠家所接受。雖然直經(jīng)直緯織物生產(chǎn)中存在兩個(gè)經(jīng)紗系統(tǒng)送經(jīng)量不一致的問題，但這也早已通過采用兩套進(jìn)經(jīng)系統(tǒng)解決了。
3、高強(qiáng)度輸送帶帆布的性能特點(diǎn)
高強(qiáng)度帆布的主要特點(diǎn)在于經(jīng)緯紗的彎曲程度明顯低于普通平紋帆布，為此其只能用于生產(chǎn)單層或雙層的輸送帶，否則就必須增大輸送機(jī)的輥簡直徑，不然輸送帶很快就會(huì)分層破壞。
用高強(qiáng)度帆布制做的單層或雙層的輸送帶具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)。
(1)強(qiáng)度利用率高
經(jīng)紗的伸直方向與受力方向完全一致，經(jīng)紗的強(qiáng)度利用率達(dá)到了最高，因而在生產(chǎn)同樣等級的輸送帶時(shí)，骨架材料的用量可以減少，從而降低成本。
(2)生產(chǎn)工藝簡單
減層可以簡化輸送帶的生產(chǎn)工藝。譬如生產(chǎn)1000N/4等級的輸送帶，如果采用EP200帆布，需壓延4次，再貼合成型，同時(shí)織物幅寬不一致或成型不良會(huì)造成輸送帶幅寬差異，而采用高強(qiáng)度帆布僅需要壓延一次，再貼合上下覆蓋膠即可。
(3)輸送帶質(zhì)量更穩(wěn)定
多層結(jié)構(gòu)中，各層差異將造成輸送帶耐疲勞性能下降，這往往也是骨架材料入庫檢驗(yàn)合格，而成品輸送帶的強(qiáng)度卻不合格的主要原因．在骨架材料壓延和成型時(shí)，很小的張力或溫度差異就會(huì)造成骨架材料的層間差異，錦綸帆布還會(huì)由于吸濕率、松弛平衡時(shí)間等的不同造成差異。單層結(jié)構(gòu)輸送帶完全消除了上述問題，可提高輸送帶的性能和品質(zhì)。
(4)尺寸穩(wěn)定性好
由于經(jīng)紗始終處于伸直狀態(tài)，不具有彈簧效應(yīng)，因此其伸長率大幅度降低。直經(jīng)直緯的EP帆布的定負(fù)荷伸長達(dá)到0. 5%以下，因此輸送帶具有良好的尺寸穩(wěn)定性。單層結(jié)構(gòu)輸送帶帶體輕薄、質(zhì)量小，特別適合作為長距離輸送帶。國外的EP帆布的定負(fù)荷伸長率大于國內(nèi)的EP帆布，其主要原因就在于國外EP帆布的經(jīng)向卷曲度在5%左右，而國內(nèi)僅為2.5%。
(5)可降低對輸送機(jī)的輥簡直徑和張緊長度的要求
高強(qiáng)度帆布輸送帶可以降低對輸送機(jī)的輥簡直徑和張緊長度的要求，在使用中可以減少定期張緊等維護(hù)工作。
(6)抗沖擊性能好
高強(qiáng)度帆布，特別是經(jīng)二重組織的高強(qiáng)度帆布，其緯密可以比普通平紋帆布高，且緯紗更粗，同時(shí)由于緯紗也處在伸直狀態(tài)，在外力作用下，緯紗可以立即受力伸張，將力迅速橫向擴(kuò)散，使外力得到緩沖，因此具有優(yōu)異的抗沖擊性能。
(7)可采用高模量材料
新型的高模量纖維材料，如芳綸、玻璃纖維，必須采用直經(jīng)直緯結(jié)構(gòu)并只能用于單層結(jié)構(gòu)的輸送帶上．越是高模量的材料，在輥筒上越容易產(chǎn)生壓縮，材料也就越容易疲勞破壞．否則由于經(jīng)紗彎曲，造成強(qiáng)度損失大幅度提高，使用壽命大幅度下降。
(8)克服錦綸的某些缺陷
采用提高經(jīng)紗伸直程度的織物結(jié)構(gòu)可以改善錦綸帆布模量低、易伸長的缺點(diǎn)。這已在錦綸資源豐富的前蘇聯(lián)地區(qū)的國家中獲得普遍的應(yīng)用。
可見，高強(qiáng)度單層輸送帶具備許多多層輸送帶無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在國外，此類輸送帶已經(jīng)占到輸送帶總量的30%以上，在發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用則更為廣泛。
4、高強(qiáng)度帆布的生產(chǎn)方法與設(shè)備選擇
輸送帶帆布生產(chǎn)中應(yīng)用最廣的DORNIER剛性劍桿織機(jī)是生產(chǎn)高強(qiáng)度帆布的最佳機(jī)型。在生產(chǎn)重型織物時(shí)有兩大問題，即緯紗細(xì)度10 000 dtex的引緯和厚重織物的打緯力。由于DORNIER剛性劍桿采用主動(dòng)夾持和交接緯紗的方式，緯紗的細(xì)度可以達(dá)到30 000 dtex，同時(shí)它采用雙共軛凸輪打緯，具有一般織機(jī)無法比擬的打緯力。目前國際上普遍采用DORNIER織機(jī)生產(chǎn)重型輸送帶，DORNIER也因此在這方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。具體織機(jī)可選擇PTV2/S6 190 cm單幅織造或PTV2/S 6 300 cm雙幅織造。
(1)直經(jīng)直緯織物
受力層經(jīng)紗從筒子架上引取織造，這是因?yàn)榻?jīng)紗太粗，而經(jīng)軸上可以卷繞的長度又有限，直徑1000 mm的經(jīng)軸可以卷繞的長度一般僅約600m。如果從經(jīng)軸織造就會(huì)影響織機(jī)的效率和造成經(jīng)紗的消耗增加。該系統(tǒng)的經(jīng)紗采用織機(jī)上的一個(gè)電子送經(jīng)系統(tǒng)。捆扎用經(jīng)紗則采用上置經(jīng)軸織造，如果沒有整經(jīng)機(jī)也可以從簡子架上引紗，由另外一個(gè)電子送經(jīng)系統(tǒng)控制。
(2)經(jīng)二重織物
經(jīng)二重織物一般可以直接從筒子架引紗，與普通帆布的生產(chǎn)無重要區(qū)別，只是織物的組織較為復(fù)雜，同時(shí)經(jīng)紗密度較高，需要采用多臂開口機(jī)構(gòu)和梳狀走棱板。
配置電子多臂開口機(jī)構(gòu)可以大幅度提高織機(jī)的靈活性，生產(chǎn)一些復(fù)雜組織，同時(shí)由于此類高強(qiáng)度帆布的產(chǎn)量特別高，采用DORNIER織機(jī)，日產(chǎn)量平均超過3t，如果采用2800的織機(jī)雙幅織造，那么織機(jī)的日產(chǎn)量可以達(dá)到4t。如果該機(jī)器有空閑時(shí)間，還可用于生產(chǎn)如水壩布重型帆布和2/2破斜紋結(jié)構(gòu)的抗沖擊浸膠帆布以及各個(gè)等級的EP帆布和NN帆布。
織物經(jīng)緯紗密度和細(xì)度可以根據(jù)輸送帶的強(qiáng)度要求計(jì)算得到。
5、結(jié)語
減層是當(dāng)今橡膠制品結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)趨勢．在輸送帶中，特別是隨著高模量高強(qiáng)度材料的應(yīng)用，減層也是勢所必然。采用直經(jīng)直緯或經(jīng)二重織物作為高強(qiáng)度輸送帶骨架材料具有強(qiáng)度利用率高、工藝簡單、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。高強(qiáng)度輸送帶帆布將成為未來輸送帶帆布的一個(gè)重要品種。
DORNIER公司生產(chǎn)的織機(jī)所特有的引緯方式和打緯力使其成為制造高強(qiáng)度輸送帶帆布的適宜設(shè)備。
相關(guān)輸送機(jī)產(chǎn)品：
1、
皮帶輸送機(jī)
2、
斗式提升機(jī)
3、
刮板輸送機(jī)
