提升聚酯鋼化棕絲骨架材料在V帶應用效果的研究

劉士鐸，陳云

（1.辛集金昊橡膠有限公司，河北 辛集 052360；2.貝爾特橡塑制品有限公司，江蘇 丹陽 212353）

提升聚酯鋼化棕絲骨架材料在V帶應用效果的研究

劉士鐸1，陳云2

（1.辛集金昊橡膠有限公司，河北 辛集 052360；2.貝爾特橡塑制品有限公司，江蘇 丹陽 212353）

通過選擇使用高模量低收縮聚酯鋼化棕絲線繩作為V帶骨架強力層材料來提升V帶性能：在V帶底膠膠料中采用能改善底膠耐熱性能和模量穩定性能的助硫化體系與高模量聚酯鋼化棕絲性能相匹配；添加抗疲勞劑和抗撕裂樹脂的耐疲勞體系提高V帶的抗疲勞和抗斷裂性能；添加動態黏合體系增加聚酯鋼化棕絲線繩在V帶使用過程中的動態黏合性能；采用在V帶浸布膠中添加耐磨劑提高V帶耐磨性能等措施提升和體現使用高模量低收縮聚酯鋼化棕絲骨架材料的技術優異性能；在V帶生產過程中加強工藝管理控制保證V帶質量穩定性能，體現應用聚酯鋼化棕絲的技術優勢。

高模量；低收縮；鋼化；棕絲；骨架材料；動態疲勞劑；耐疲勞

隨著V帶制造技術水平的不斷提高,生產廠家為了提升V帶的質量水平,采用技術比較先進的高模低縮聚酯鋼化棕絲作為V帶骨架強力層材料,代替普遍使用的聚酯線繩。鋼化棕絲對比聚酯線繩有較高模量和低收縮性能及優異的黏合性能技術優勢，作為V帶的骨架材料更能保證V帶在疲勞運轉時，變形小；生熱低；線繩與膠料黏合穩定性好，這樣極大地提升了V帶使用壽命和質量水平。為了充分保證體現這一新材料的技術優勢,首先相應的V帶底膠模量要同聚酯鋼化棕絲的高模性能相匹配，高模量的底膠能保持穩定,這樣能避免出現V帶底膠在使用過程中不過早出現的斷裂現象或底膠膠料由于生熱快，升熱高,從而變軟,導致底膠模量降低,起不到支撐高模量骨架強力層作用的現象,導致V帶使用壽命降低，使用聚酯鋼化棕絲V帶骨架材料的技術優勢完全體現不出來的情況。其次加強V帶伸緩膠黏合體系，保證聚酯鋼化棕絲V帶骨架材料的動態黏合性能。另外，增加V帶浸布膠的耐磨性能，才能提高V帶疲勞壽命。只有延長V帶使用壽命,才能體現出采用新技術材料能極大地提高V帶疲勞壽命性能的技術優勢。最后，工藝管理控制是體現聚酯鋼化棕絲V帶骨架材料技術優勢的保證。以此問題為研究課題,在V帶底膠、伸緩層膠和浸布膠配方上做了一些試驗。在此拋磚引玉,歡迎指正!

1　實驗

1.1主要原材料

聚酯鋼化棕絲，山東威海天乘滑輪特種帶芯有限公司產品；1100dtex/3×3型普通聚酯線繩，浙江尤夫高新纖維股份有限公司產品；抗硫化返原劑TDB680、硅粉B-66和動態黏合疲勞劑LP-600，安徽阜陽利普化工有限公司產品；無機補強劑JC-069，江蘇玖川納米科技有限公司產品；耐磨劑JTH-315是通用型聚四氟乙烯（PTFE）超微粉經特殊工藝加工而成的低分子量微粉，浙江衢州萬能達科技有限公司產品。

1.2主要儀器和設備

JPL型多功能電子拉力機和JC-4001型V帶疲勞機，江都市精城測試儀器廠產品；WPL-100型橡膠疲勞龜裂試驗機，WML-76型阿克隆磨耗試驗機，揚州天發試驗機械有限公司產品。

1.3制備工藝

底膠按配方混煉均勻，停放后擠出成相應規格的膠條。聚酯線繩浸膠漿后纏繞，切割成帶坯，上底膠，包浸膠包布，硫化后制成V帶成品（V帶試驗采用B型，長1 600 mm）。

1.4試驗方法

線繩抽出粘合性能測試按照GB/T 3688—1998進行，V帶疲勞性能測試按照GB/T 15328—2009進行，V帶物理性能測試按照GB/T 1171—2006進行；橡膠粘合剝離強度試驗方法按GB/T532—2008《硫化橡膠與織物粘合強度的測定》進行測定；硫化橡膠屈撓測試按GB/T13934—2006標準進行。其它性能測試均按照相應國家標準進行。

2　結果與討論

2.1聚酯鋼化棕絲性能

國內生產V帶用聚酯線繩的種類一般有硬聚酯線繩、軟聚酯線繩（分普通聚酯線繩和高模量低收縮聚酯線繩）、聚酯鋼化棕絲線繩。由于硬聚酯線繩成本高，一般普通V帶采用材料成本差不多的聚酯線繩和聚酯鋼化棕絲線繩作為骨架材料。聚酯鋼化棕絲是一種新型V帶骨架材料，具有與橡膠黏合性能特別高、定負荷伸長小模量高、熱收縮低的特點，用來做V帶的強力層骨架材料，疲勞效果也不錯，極符合V帶骨架材料的要求。聚酯鋼化棕絲與聚酯線繩的物理性能對比如表1。

表1 聚酯鋼化棕絲與聚酯線繩物理性能對比

從表1可以看到聚酯鋼化棕絲具有定負荷伸長小，模量高，黏合強度優異，作為V帶骨架材料與聚酯線繩比較有技術優勢。

2.2V帶底膠膠料主體材料

目前普通V帶底膠主體材料大多采用天然橡膠（NR）/丁苯橡膠（SBR）并用，該底膠生熱高、生熱速度快，模量穩定性差，用于高模量低收縮聚酯鋼化棕絲線繩會極易導致線繩脫層和底膠斷裂，這樣就不能體現應用聚酯鋼化棕絲V帶骨架材料的技術優勢。因此，本工作采用彈性和耐疲勞性能較好、生熱較低的順丁橡膠（BR）與NR并用作為底膠的主體材料，并將原來采用普通線繩作為骨架材料時的底膠硬度82度提高到85度與高模量線繩相匹配。鑒于BR的加工性能和抗撕裂性能較差，添加補強劑和抗撕裂樹脂來彌補其不足。不同主體材料的V帶底膠和成品性能對比見表2。

表2　不同主體材料的V帶底膠和成品性能對比

從表2可以看出：與主體材料為NR/SBR（并用比70/30）的底膠相比，主體材料為NR/BR（并用比70/30）的底膠的硬度、定伸應力、拉伸強度和撕裂強度基本相當，生熱低，彈性、黏合性能和耐疲勞性能好，有利于提高底膠動態疲勞性能，延長了V帶的疲勞壽命，提升了V帶質量水平。

2.3V帶底膠膠料配方中的助硫化體系

為了提高V帶底膠的模量穩定性和耐疲勞性能，硫化體系采用耐疲勞硫化體系[硫黃/促進劑DM/CZ并用（并用比2/1/2）]。為克服NR耐熱性差和易硫化返原的問題，在助硫化體系中適量加一些抗硫化返原劑。不同助硫化體系的V帶底膠和成品性能對比見表3。

表3 不同助硫化體系的V帶底膠性能對比

從表3可以看出，5種助硫化體系膠料的線繩黏合強度基本相當，添加抗硫化返原劑的3種膠料耐疲勞性能較好。綜合來看，偶聯劑Si69/抗硫化返原劑TDB680/苯甲酸并用（并用比1/0.5/2）助硫化體系膠料的黏合性能和耐疲勞性能較好，使用壽命較長，成型工藝性能較好，成本適中，是優選的助硫化體系。

2.4V帶底膠膠料配方中的補強體系

補強體系對V帶底膠的性能非常重要。普通V帶底膠的補強體系多采用炭黑N330/炭黑N660/硅粉B-66并用。為提高V帶底膠的性能，本工作采用彈性好、生熱低、拉伸性能好的炭黑品種（炭黑N774和N550），并適當并用兼具補強性能和提高彈性的硅粉B-66和無機補強劑JC-069，以優化V帶底膠的性能。不同補強體系的V帶底膠性能對比見表4。

表4 不同補強體系的V帶底膠性能對比

從表4可以看出：與炭黑N330/炭黑N660/硅粉B-66補強體系的膠料相比，炭黑N774/炭黑N550/硅粉B-66/無機補強劑JC-069補強體系的膠料定伸應力、拉伸強度、撕裂強度和彈性提高，生熱較低，粘合性能和耐疲勞性能更好。

2.5V帶底膠配方中的耐疲勞和抗撕裂助劑

V帶底膠的耐疲勞和抗斷裂性能非常重要，本工作在底膠配方中添加耐疲勞和抗撕裂助劑。耐疲勞體系由耐疲勞劑HG-90、耐動態粘合疲勞劑LP-600和防老劑H組成，抗撕裂助劑為抗撕裂樹脂HR-801。耐疲勞和抗撕裂助劑對V帶底膠和成品性能的影響見表5。

表5 耐疲勞和抗撕裂助劑對V帶底膠和成品性能的影響

從表5可以看出：與未添加耐疲勞和抗撕裂助劑的膠料相比，添加耐疲勞和抗撕裂助劑的膠料耐疲勞性能和黏合性能顯著提高，有利于提高V帶耐疲勞和抗斷裂性能。

2.6 V帶伸緩層膠料配方中的動態粘合體系：V帶伸緩層膠料配方中的黏合體系相當重要，對

V帶骨架材料聚酯鋼化棕絲線繩動態粘合性能具有決定作用。最早采用間甲白體系，由于成本高和工藝上的原因，現在一般采用直接加一種或幾種黏合劑。黏合劑的質量參差不齊，其軟化點是對粘合工藝水平和提高線繩動態粘合以保證V帶有較高疲勞壽命的重要指標。用四種軟化點不同的安徽利普的產品KMR超級增粘樹脂作為粘合劑，在V帶伸緩膠的膠料基本配方中各加入3份，做出的膠料和V帶性能測試結果如表6所示。

表6　添加不同軟化點黏合樹脂的膠料和V帶性能測試結果

V帶伸緩膠配方：NR∶SBR∶BR=100; 促進劑和活性劑：15; 防老劑：4.0; 炭黑：80; 白炭黑：10； 苯甲酸：2；硅69∶ 1；TDB680：1；古馬隆：5；KMR；6；硅粉：50；芳烴油：5; JC-069: 10，總計：284。

從試驗結果來看，黏合劑的軟化點由低到高的變化，對V帶的工藝和質量有一定的影響，提高了動態黏合性能。采用軟化點較高的黏合劑對提高V帶的工藝性和粘合性以及提高抗疲勞效果起到了一定的作用。

原配方中黏合體系古馬龍增黏效果和老化性能差，不能滿足動態黏合要求。現在采用添加動態粘合劑LP-600，加強V帶疲勞過程中伸緩膠與聚酯線繩的動態黏合性能。依V帶伸緩膠配方為基礎，添加不同份數的動態粘合劑LP-600,其余配方材料不變，制備相應的膠料和V帶產品（為V帶性能試驗和疲勞試驗方便，取B型長1600mm產品）。本工作是添加不同份數的動態粘合劑LP-600的伸緩膠膠料性能和V帶成品性能測試結果對比如表7。

表7 添加不同份數動態黏合劑LP-600的膠料性能和V帶性能測試結果對比

從表7可以看到隨動態黏合劑試驗用量增加，硬度降低，拉伸強度先增加后降低，伸長率逐漸增加，膠料黏合性能增加，老化后的黏合性能逐漸穩定。從綜合測試性能上看用量4份時較好。

2.7V帶包布膠膠料配方中的耐磨劑的選擇

進一步提高V帶浸布膠膠料的耐磨性能，選擇添加石墨、二硫化鉬、JTH-315耐磨劑作比較，比較膠料的耐磨性能。添加三種耐磨劑的浸布膠膠料性能對比見表8。

表8 添加三種耐磨劑的浸布膠膠料性能對比

從表8可以看到添加耐磨劑JTH-315（3份）時，膠料拉伸強度、耐磨性能、彈性優于石墨和二硫化鉬，可能是石墨和二硫化鉬與橡膠相溶性差些。

通過對V帶底膠，伸緩膠，浸布膠三種膠料配方的改善，提升了聚酯鋼化棕絲作為V帶骨架材料應用效果。原來用普通聚酯線繩的V帶測試性能和配方改善后應用鋼化棕絲作為骨架材料的V帶性能對比如表9。

表9 普通聚酯線繩的V帶性能和改善后聚酯鋼化棕絲的V帶性能對比

從表9中可以看到使用改善底膠，伸緩膠，浸布膠配方的聚酯鋼化線繩的V帶技術性能優異，提升了鋼化棕絲在V帶的應用效果。

2.8V帶生產工藝影響因素

在所接觸到進口V帶的測試中，不僅是質量好，特別是質量穩定性高。國產的V帶有時質量能達到進口V帶的水平，但穩定性不好。這是國產與進口V帶的明顯差距。為了提升國產的質量水平，必須在提高質量穩定性上下功夫。在實際工作中體會到，在各種原材料質量穩定的基礎上，保證制作工藝是決定V帶質量穩定的重要因素。工藝管理控制水平標志著廠家制作V帶的質量水平。在生產過程中，工藝管理控制如出現問題，直接影響V帶的質量和質量的穩定程度。所以提高工藝管理控制水平應該是V帶廠家提高和穩定質量的重要目標。工藝控制的要點如下表10。

表10 工藝控制要點

把V帶生產工藝管理控制提高到較高的水平，國產V帶成品的質量水平和穩定性趕超進口V帶的日子就指日可待了。

3　結束語

提升聚酯鋼化棕絲V帶的疲勞壽命的試驗經驗如下：采用模量高、低收縮、黏合好、質量穩定的高模量低收縮聚酯鋼化棕絲線繩作為V帶的骨架強力材料；V帶底膠配方設計采用橡膠并用；加些偶聯劑SI69和抗硫化還原劑TDB680及苯甲酸作為助硫化體系；采用彈性好、升熱低的炭黑和無機補強劑優化底膠性能；V帶伸緩層膠料用軟化點高的超級增粘樹脂和動態粘合劑LP-600作為粘合劑增強V帶動態疲勞粘合性能：V帶包布膠膠料中添加耐磨劑提高V帶的耐磨性能降低升熱；在V帶生產過程中加強工藝管理控制保證V帶質量穩定性能。

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軟控與諸城市實現戰略合作

2016年4月21日，軟控與諸城市舉行戰略合作簽約儀式，精工公司正式落戶諸城。諸城市委書記李峰，市委副書記、市長劉峰梅等領導及軟控董事長袁仲雪，副總裁龍進軍、魯麗娜，精工公司總經理周傳海等出席。

李峰指出，軟控是國家重點高新技術企業，擁有行業最優的技術研發平臺、精英研發團隊和標志性科研成果。這次戰略合作不僅有利于諸城拉長補齊汽車產業鏈條，而且可以借助軟控強大的科研力量，推動汽車產業向中高端轉型，加快建設“綠色動力之城”。市委市政府將把軟控精工項目作為全市重點項目，集中優勢資源，全力予以支持。各有關部門要主動對接，以務實高效的作風，搞好協調服務，確保項目早日建成運營。

袁仲雪在致辭中表示，精工公司落戶諸城是軟控集團的戰略布局。選擇諸城是一個正確的決策，諸城歷史悠久，人才濟濟，特別是輪胎行業所需的“匠才”資源豐富，希望雙方發揮各自優勢，進一步拓展合作空間，為山東輪胎行業的做大做強貢獻力量。袁仲雪進一步表示，諸城文化底蘊豐富，也希望軟控文化在這里可以更好地發展、完善。軟控將立足技術、人才和資金等方面的優勢，全力搞好項目建設和運營，為推動諸城經濟社會轉型發展作出貢獻。

當日分別簽訂了《諸城市人民政府與軟控股份有限公司戰略合作框架協議》和《軟控精工項目建設框架協議》。簽約儀式結束后，與會人員參觀了軟控精工項目建設現場。

摘編自“軟控”

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Research on increasing the polyester rigid palm fi ber frame material used in V-belt

Research on increasing the polyester rigid palm fi ber frame material used in V-belt

Liu Shiduo1，Chen Yun2
(1.Xinji Jin Hao Rubber Co., Ltd., Xinji 052360, Hebei, China; 2. Belt Rubber and Plastic Products Co., Ltd., Danyang 212353,Jiangsu, China)

By using high modulus and low shrinkage polyester rigid palm fi ber as the V-belt frame strength layer material to improve the performance of V-belt: using vulcanization system which can improve glue heat resistance and the stability of the modulus in bottom sizing matching with the performance of high modulus polyester rigid palm fi ber; added the anti-fatigue agent and tensile fatigue resistance of anti-fatigue system to improve the anti-fatigue and fracture resistance performance of V-belt; added dynamic bonding system to increase dynamic bonding performance of polyester rigid palm fi ber in the process of using V-belt ; added Wear-resisting agent in the V-belt to promote and refl ect the excellent technical performanceuse with high modulus and low shrinkage polyester rigid palm fi ber frame material; strengthen the process management control to ensure the quality of the V-belt stable performance in the process of V-belt production, and embodied technology advantage in the application of polyester rigid palm fi ber .

high modulus; Low shrinkage; rigid; palm fi ber; frame material; dynamic fatigue agent; antifatigue

TQ336.2

1009-797X(2016)11-0059-06

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.11.016

劉士鐸（1964-），高級工程師，在河北省辛集市金昊橡膠有限公司從事配方設計，工藝管理，產品測試工作。

2015-12-01