我國砂帶基布標準制定中關鍵問題的研究與分析

1. 江蘇出入境檢驗檢疫局機電產品及車輛檢測中心， 江蘇 無錫 214000；2. 無錫華檢質量技術服務中心， 江蘇 無錫 214101

1 砂帶基布的現狀

我國涂附磨具業(包括砂帶產品)經歷了30多年的改革開放，實現了從小到大、從粗到細、從作坊到規模的轉變，并在產品質量、工藝技術等各方面都實現了較大的飛躍。我國現已成為名副其實的涂附磨具制造大國，年產量占世界總量的三分之一。據資料介紹，2012—2020年我國砂帶產品行業發展形勢良好，總產量、市場容量和市場需求前景樂觀。

砂帶產品由基材、黏結劑、磨料這三要素組成。砂帶產品的生產一般根據最終需加工產品的材質和精度要求，選擇不同的基材、黏結劑和磨料。其中，基材即砂帶基布，在三要素中最為關鍵，它是黏結劑和磨料的承載體，所占成本比例最大。據目前行業和企業統計的數據顯示，我國砂帶基布行業已經發展到近百家，資產總額達200億元，從業人員近10萬名。預計至2020年，我國涂附磨具行業對砂帶基布的年需求量將達到3.8億m2，砂帶基布發展前景廣闊。

砂帶產品加工對象的質量要求越高、越精細，則對砂帶產品的要求越高，砂粒越細密。如今，砂帶產品上黏結的砂粒已從傳統的40目/cm2發展到2 000目/cm2左右，這便要求砂帶基布布面平整、毛羽少、雜質少，并具備相匹配的拉伸強度和抗擾性，以及在不同環境下具有較小的伸縮性，且耐磨、使用壽命長等。

縱觀我國較多的有關砂帶產品的質量標準發現，涉及砂帶基布指標設定和性能考核的標準還沒有，也就是說砂帶基布在國內尚無相關標準。而正是由于缺乏砂帶基布的相關標準，企業和客戶貿易往來，以及供需雙方控制質量時，無據可依，這給上下游生產企業乃至檢測單位都帶來了困擾，并嚴重制約了砂帶基布產品的正常貿易和良性發展。因此，作為衡量砂帶基布產品質量的依據，砂帶基布指標的設定和性能考核的研究顯得尤為重要和迫切，其對填補國內空白、提高產品質量、減少企業間質量糾紛、促進新技術新產品推廣和應用、推動行業進步、促進企業技術升級、鼓勵自主創新等，都具有積極的意義。

2 砂帶基布標準制定的總體思路

砂帶基布主要以天然纖維和化學纖維為原料，經純紡或混紡成紗，再經織造而成，是一種帶狀機織物。砂帶產品的均勻性、平整度、穩定性、質量等級等，在很大程度上取決于所用砂帶基布的性能，包括密度、條干、平整度、厚度、強力、延伸率、熱變形率等。

如今，隨著砂帶產品的不斷創新，各種砂帶基布應運而生。砂帶基布所用紗線線密度一般為9.7～97.0 tex(短纖紗)和7.8～166.7 tex(長絲)，所用纖維涉及純棉、純滌綸及高性能芳綸等，所得單位面積質量在120～580 g/m2。眾多的砂帶基布產品滿足了客戶和市場對砂帶成品多樣化的需求，也使得超高強力、超薄、超高耐磨等性能要求得到了滿足。但是，如何考核不同砂帶基布的性能指標，成為了難以統一的問題。

砂帶基布標準的制定應在盡可能地參照砂帶產品標準的基礎上，充分考慮后道生產工藝及性能要求，再結合紡織行業基布本身的特性，科學地制定相關的指標體系：

首先，砂帶產品被廣泛應用于各種產品內外表面的研磨、切削和拋光加工，小到家用湯勺、筷子，大到火車、飛機、導彈、人造衛星、飛船、軍艦等的加工制造。故鑒于砂帶產品最終加工的產品類型和精度要求，將砂帶基布劃分為Ⅰ型布(精磨用基布)、Ⅱ型布(普磨用基布)、Ⅲ型布(粗磨用基布)。不同型號的砂帶基布對外觀質量和平整度的要求存在較大差異。

其次，根據所用纖維成分，將砂帶基布劃分為純棉砂帶基布、棉混紡砂帶基布、化纖砂帶基布。不同纖維成分的砂帶基布，砂帶產品應用過程中發生熱變形的性能也不盡相同。

再次，砂帶基布的單位面積質量變化較大。參照JB/T 3889—2006《涂附磨具 砂布》[1]標準，將砂帶基布按照單位面積質量(G)劃分為輕型布(110 g/m2≤G<170 g/m2，代號L)、中型布(170 g/m2≤G<250 g/m2，代號M)、重型布(G≥250 g/m2，代號H)。不同類型的基布分別設置不同的力值考核指標，這樣更具可操作性。

上述三種分類可使砂帶基布指標體系的設置更合理，應用性和操作性更強。再結合上下游企業對砂帶基布生產、驗收的質量控制要求，建立砂帶基布外觀質量指標和內在質量指標。

2.1 外觀質量指標

結合砂帶基布生產企業和下游企業的驗收規范，綜合制定砂帶基布的外觀質量指標，對明顯疵點、橫檔、嚴重疵點、死折、長度偏差、毛邊長度等都加以研究與考核。

2.2 內在質量指標

除了常規的強力、幅寬、質量、厚度、密度等內在質量指標外，砂帶基布還需重點關注布面平整度、上漿率、纖維含量偏差及加熱變形率等。

3 砂帶基布標準關鍵問題的分析和研究

3.1 外觀質量指標

砂帶基布的表面在后道加工中將被涂附砂粒等磨料，而基布的外觀不良將直接導致涂附不良。因此，一直以來，涂附工廠對砂帶基布的外觀質量控制都嚴于一般的紡織坯布。通過收集涂附工廠的經驗數據并分析發現：外觀方面，對Ⅰ型布、Ⅱ型布、Ⅲ型布的疵點總數做了嚴格規定，并對砂帶基布生產中發生頻率較高的百腳和死折這兩種疵點做了特別關注(表1)。原因在于，百腳會導致砂粒涂附不牢，涂膠量變小，膠面發亮，浸膠、刮涂、植砂過程中布面極易產生白印；死折在浸膠和刮涂過程中，折痕部位會浸膠不透徹，嚴重者甚至會影響砂帶產品的強力和延伸率。所以，需對百腳長度做特殊規定，對死折等永久性折痕加以限制。

表1 主要的外觀質量指標

注：疵點名稱和定義參照GB/T 406—2008《棉本色布》[2]的附錄C

此外，普通紡織坯布的外觀檢驗關注正面即可，而砂帶基布即便是背面的外觀缺陷，其在后續的加工與應用中也很難被掩蓋，特別是精磨用Ⅰ型布，背面的疵點會導致正面浸膠不良和涂附砂粒突出。因此，對于砂帶基布的外觀質量需進行正面和背面的雙面檢測，只有雙面都合格后方能進行后續的生產。

3.2 內在質量指標

內在質量指標基于砂帶基布的紡織品特性，從下游企業的產品質控和生產安全方面著手研究。

3.2.1 布面平整度

下游企業在生產砂帶產品時，需將不同細度的砂粒根據密度要求均勻地涂附到砂帶基布表面，而砂帶基布表面任何的細微的不平整都會對最終的砂帶產品質量產生很大的影響。砂帶產品生產企業對砂帶基布的布面平整度指標非常敏感，因為布面不平整會直接導致涂附的不勻，影響砂帶產品的質量，最終影響砂帶產品的使用。目前有關布面平整度的考核既沒有現成的方法，也沒有統一的驗收值。而下游企業的驗收要求又一般嚴于上游企業的出廠要求，這便使得供需雙方在協商貿易中常常產生糾紛。

布面平整度考核的出發點是，基于由織造引起的疵點或織物表面凹凸不平給砂帶產品生產企業涂附砂粒帶來的影響，特別是在精磨用砂帶產品的生產中，細密的砂粒涂附到砂帶基布上，表面的凹凸不平會造成一定程度的砂粒涂附不勻。

目前，下游企業的驗貨方式是使用織物厚度儀，具體為取長度1m的基布，沿緯向任意裁取5個100 cm2的圓形樣品，將5個樣品平放于織物厚度儀上，利用2 000 mm2的大面積壓腳測量樣品厚度，計算出5塊樣品之間的厚度差絕對值(一般要求不大于30 μm)。但實際上，仍有一定比例的驗收合格的砂帶基布滿足不了涂附砂粒的要求。究其原因：一是大面積壓腳可能對砂帶基布上的一些細小的不平整無法考量；二是加壓壓力不夠，局部細微的厚度變化較難測量到；三是測量頻次較少，數據代表性不足?；诖?，推薦使用GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測定》[3]標準中的方法，選用100 mm2的小面積壓腳，加壓壓力增至200 cN，增加檢驗數據采集次數(20次)。具體做法：取1 m長度的整塊砂帶基布，兩端留出10 cm不用于測量；接著，沿長度方向每隔20 cm劃分一個區域，每個區域沿緯向測量5個點，共測20個點的厚度值，取20個厚度值中最大值與最小值的差值作為布面平整度值。表2參考下游企業普遍的驗收要求，對砂帶基布的布面平整度指標進行了歸納。

表2 砂帶基布的布面平整度指標

采用此法對采集的樣品進行測試和驗證發現，測量的結果對下游企業的生產起到了一定的實際指導意義，其中精磨用Ⅰ型布的布面平整度合格率達81.8%。

3.2.2 上漿率

砂帶基布需進行燒毛、退漿、拉伸、浸漬、刮漿、裁邊、軋光、成卷、植砂等工序，才能制成砂帶產品。若涂附漿料太薄，則會影響砂帶基布的面密度和貿易價格；若涂附漿料太厚，則水洗過程會變得相對復雜，并會發生浸漿不勻現象，對砂帶產品的最終強力產生較大影響。因此，上漿率也是砂帶基布上下游企業重點關注的指標。紡織領域對上漿率的測試是通過對坯布布面進行合理有效的退漿來實現的，涂附磨具行業也是如此，上漿率指標以退漿率數值來體現。多年來，涂附磨具行業的企業使用的退漿方法各不相同，業內以6.0%作為通用的上漿率考核指標，但這在質量控制上仍存在很多困惑。

本文根據砂帶基布企業使用的漿料種類，研究并比較了檢測試驗室通用的退漿方法和下游企業使用的一種退漿方法：

(1) 檢測試驗室通用的退漿方法——將樣品置入配置的3 mol/L硫酸溶液中，沸煮30 min進行退漿。由于硫酸對漿料的作用較強，故最終獲得的退漿率數值普遍偏高(大多高于6.0%)，特別是含棉的樣品，退漿率更高(達9.4%)，這與實際上漿情況及供需雙方協商值之間存在較大偏差。

(2) 下游企業使用的一種退漿方法——使用質量分數為0.2%純堿，在60 ℃水浴中退漿45 min。所得退漿率數值偏小(多小于4.0%)，特別是純化纖的樣品，甚至會低至0.6%，這與實際上漿情況及供需雙方協商值之間也存在較大偏差。

上述兩種方法均不能很好地為供需雙方的質量控制提供支撐，因此，為更貼切地體現涂附磨具行業6.0%的上漿率約定值，綜合上面的兩種退漿方法，配置了質量分數為2.0%燒堿，在60 ℃水浴中退漿30 min。采用此法對采集的樣品進行測試和驗證，并以6.0%的上漿率作為考核指標，發現，純棉砂帶基布的合格率為63.6%，化纖與棉混紡的砂帶基布的合格率達86.7%，純化纖砂帶基布的合格率達到100.0%。

3.2.3 纖維含量偏差

針對不同的砂帶產品，生產企業采購時需選擇不同纖維成分的砂帶基布，如全棉砂帶基布多用于I型布、全滌砂帶基布多用于II型布、混紡砂帶基布如滌/棉(80/20)多用于III型布等，而一些高端砂帶產品還會采用高新紡織產品，如芳綸織物等。不同纖維成分的砂帶基布，再結合不同的織物結構，會呈現出完全不同的使用性能。因此，在砂帶產品生產工藝的設計中，砂帶基布的纖維含量也是一項重要的考量指標，砂帶產品的剛性、彈性、延展率等都與砂帶基布的纖維含量密切相關。

“同步消耗”是砂帶產品設計工藝的關鍵，其是指在砂帶產品使用的生命周期內，砂帶產品與砂帶基布能夠完美地完成同步損耗。為了實現這一點，首先需控制好砂帶基布的纖維含量。對于普通的滌/棉砂帶基布，滌綸含量高則砂帶基布的磨損消耗會較預期的慢，導致磨料早于砂帶基布磨損消耗，磨削動作最后變為摩擦動作，導致磨削不力；棉含量高則砂帶基布磨損消耗早于磨料磨損消耗，砂帶產品使用壽命大大縮短，甚至會發生飛片等安全事故。此外，砂帶產品的剛性、彈性和伸長率等也與砂帶基布中纖維含量密切相關，所以砂帶基布中纖維含量必須給予嚴格的指標控制。

對于普通的紡織產品，纖維含量指標一般的允差為-5.0%～+5.0%。但對于砂帶基布，結合工廠的實際使用，建議收緊指標值，纖維含量指標允差設定為-2.0%～+2.0%。必要時，還應根據工藝設計分別測試經紗和緯紗各自的纖維含量，以滿足生產要求。

本文參照FZ/T 01057—2007《紡織纖維鑒別試驗方法》[4]及GB/T 2910—2009《紡織品定量化學分析》[5]標準，對采集的13塊混紡砂帶基布進行測試與驗證，發現當纖維含量指標允差設定為-2.0%～+2.0%時，合格率為92.3%。

3.2.4 加熱變形率

砂帶基布浸漬前需先在高溫下對其進行定型處理。而砂帶基布是由紡織纖維構成的，高溫環境、拉伸狀態下砂帶基布經向的變形率(即加熱變形率)跟纖維成分特別是化學纖維含量及織物組織結構密切相關。加熱變形率太大則砂帶基布在后續浸漬過程中易發生脫夾或浸漬成卷后卷寬不一致的現象，影響后續生產，故加熱變形率也是砂帶基布生產中需重點控制的指標，下游企業會對該指標加以驗收。

砂帶基布的浸漬溫度因砂帶產品的不同而通常在150～210 ℃之間變化?？紤]砂帶基布常用的化學纖維為滌綸，故參考FZ/T 50004—2011《滌綸短纖維干熱收縮率試驗方法》[6]標準，將試驗的熱處理溫度設定為180 ℃，這符合砂帶產品生產企業通用的要求。接著選擇試驗方法，因加熱變形率是要考量砂帶基布在拉伸浸漬過程中，因化學纖維收縮引起的砂帶基布的變形，故為模擬工況，選擇在烘箱內完成。確定選擇最高溫度可達180 ℃的恒溫烘箱，利用砝碼實現砂帶基布被夾持拉伸的過程，砝碼質量的選用充分考慮了廠家的實際生產，選擇200和1 000 g兩種。通過試驗發現，200 g太小，砂帶基布的加熱變形率數值重現性較差；1 000 g偏重，部分砂帶基布的加熱變形率數值體現為伸長而非收縮。

最后確定選用500 g的砝碼用于考量砂帶基布的加熱變形率，結果發現砂帶基布經向的加熱變形率數據穩定，且與下游企業實際工況較接近，并確定化纖/棉混紡布經向加熱變形率指標為≥-3.5%，純化纖布經向加熱變形率指標為≥-6.0%。參照此指標測試了24塊含化纖的砂帶基布，結果發現化纖/棉混紡布的合格率達86.6%、純化纖布的合格率達88.9%，指標滿足砂帶基布供需雙方的驗收要求。

表3 加熱變形率的測試結果

4 結語

在涂附磨具行業中，砂帶產品的生產對砂帶基布質量的要求有別于紡織行業對一般基布的要求，因此，在我國砂帶基布標準制定中，外觀質量應重點關注對百腳、死折等疵點的考核，合理設置考核指標；內在質量除了常規的強力、幅寬、質量、厚度、密度等指標外，還要關注布面平整度、上漿率、纖維含量偏差、加熱變形率等指標。砂帶基布標準的制定，有利于促進砂帶基布產品質量的提高，對上下游企業銜接能起到積極作用，對砂帶基布生產企業具有積極的指導作用，能在一定程度促進行業的發展及生產企業技術的提升。

根據工業和信息化部科技司下達2015年第2批行業標準制修訂計劃起草，計劃號2015—0598T—FZ的《砂帶基布》標準，是由中國紡織工業聯合會提出，由中國產業用紡織品行業協會牽頭，江蘇出入境檢驗檢疫局紡織工業產品檢測中心、江蘇華躍紡織新材料科技有限公司、江蘇遠東砂輪有限公司等單位共同起草，將于2018年報批實施。以上研究的砂帶基布的主要特性指標，符合產品的實際需求和國內生產企業的實際水平，同時又體現出了行業水平的先進性。

參考文獻

[1] 中國機械工業聯合會. 涂附磨具 砂布：JB/T 3889—2006[S].北京：中國標準出版社，2007.

[2] 上海市紡織工業技術監督所，中國棉紡織行業協會.棉本色布：GB/T 406—2008[S].北京：中國標準出版社，2008.

[3] 中國紡織總會.紡織品和紡織制品厚度的測定：GB/T 3820—1997[S].北京：中國標準出版社，1997.

[4] 中國紡織工業協會.紡織纖維鑒別試驗方法：FZ/T 01057—2007[S].北京：中國標準出版社，2007.

[5] 中國紡織工業協會.紡織品定量化學分析：GB/T 2910—2009[S].北京：中國標準出版社，2009.

[6] 中國紡織工業協會.滌綸短纖維干熱收縮率試驗方法：FZ/T 50004—2011[S].北京：中國標準出版社，2012.