提升聚酯钢化棕丝骨架材料在V带应用效果的研究

刘士铎，陈云

（1.辛集金昊橡胶有限公司，河北 辛集 052360；2.贝尔特橡塑制品有限公司，江苏 丹阳 212353）

提升聚酯钢化棕丝骨架材料在V带应用效果的研究

刘士铎1，陈云2

（1.辛集金昊橡胶有限公司，河北 辛集 052360；2.贝尔特橡塑制品有限公司，江苏 丹阳 212353）

通过选择使用高模量低收缩聚酯钢化棕丝线绳作为V带骨架强力层材料来提升V带性能：在V带底胶胶料中采用能改善底胶耐热性能和模量稳定性能的助硫化体系与高模量聚酯钢化棕丝性能相匹配；添加抗疲劳剂和抗撕裂树脂的耐疲劳体系提高V带的抗疲劳和抗断裂性能；添加动态黏合体系增加聚酯钢化棕丝线绳在V带使用过程中的动态黏合性能；采用在V带浸布胶中添加耐磨剂提高V带耐磨性能等措施提升和体现使用高模量低收缩聚酯钢化棕丝骨架材料的技术优异性能；在V带生产过程中加强工艺管理控制保证V带质量稳定性能，体现应用聚酯钢化棕丝的技术优势。

高模量；低收缩；钢化；棕丝；骨架材料；动态疲劳剂；耐疲劳

随着V带制造技术水平的不断提高,生产厂家为了提升V带的质量水平,采用技术比较先进的高模低缩聚酯钢化棕丝作为V带骨架强力层材料,代替普遍使用的聚酯线绳。钢化棕丝对比聚酯线绳有较高模量和低收缩性能及优异的黏合性能技术优势，作为V带的骨架材料更能保证V带在疲劳运转时，变形小；生热低；线绳与胶料黏合稳定性好，这样极大地提升了V带使用寿命和质量水平。为了充分保证体现这一新材料的技术优势,首先相应的V带底胶模量要同聚酯钢化棕丝的高模性能相匹配，高模量的底胶能保持稳定,这样能避免出现V带底胶在使用过程中不过早出现的断裂现象或底胶胶料由于生热快，升热高,从而变软,导致底胶模量降低,起不到支撑高模量骨架强力层作用的现象,导致V带使用寿命降低，使用聚酯钢化棕丝V带骨架材料的技术优势完全体现不出来的情况。其次加强V带伸缓胶黏合体系，保证聚酯钢化棕丝V带骨架材料的动态黏合性能。另外，增加V带浸布胶的耐磨性能，才能提高V带疲劳寿命。只有延长V带使用寿命,才能体现出采用新技术材料能极大地提高V带疲劳寿命性能的技术优势。最后，工艺管理控制是体现聚酯钢化棕丝V带骨架材料技术优势的保证。以此问题为研究课题,在V带底胶、伸缓层胶和浸布胶配方上做了一些试验。在此抛砖引玉,欢迎指正!

1　实验

1.1主要原材料

聚酯钢化棕丝，山东威海天乘滑轮特种带芯有限公司产品；1100dtex/3×3型普通聚酯线绳，浙江尤夫高新纤维股份有限公司产品；抗硫化返原剂TDB680、硅粉B-66和动态黏合疲劳剂LP-600，安徽阜阳利普化工有限公司产品；无机补强剂JC-069，江苏玖川纳米科技有限公司产品；耐磨剂JTH-315是通用型聚四氟乙烯（PTFE）超微粉经特殊工艺加工而成的低分子量微粉，浙江衢州万能达科技有限公司产品。

1.2主要仪器和设备

JPL型多功能电子拉力机和JC-4001型V带疲劳机，江都市精城测试仪器厂产品；WPL-100型橡胶疲劳龟裂试验机，WML-76型阿克隆磨耗试验机，扬州天发试验机械有限公司产品。

1.3制备工艺

底胶按配方混炼均匀，停放后挤出成相应规格的胶条。聚酯线绳浸胶浆后缠绕，切割成带坯，上底胶，包浸胶包布，硫化后制成V带成品（V带试验采用B型，长1 600 mm）。

1.4试验方法

线绳抽出粘合性能测试按照GB/T 3688—1998进行，V带疲劳性能测试按照GB/T 15328—2009进行，V带物理性能测试按照GB/T 1171—2006进行；橡胶粘合剥离强度试验方法按GB/T532—2008《硫化橡胶与织物粘合强度的测定》进行测定；硫化橡胶屈挠测试按GB/T13934—2006标准进行。其它性能测试均按照相应国家标准进行。

2　结果与讨论

2.1聚酯钢化棕丝性能

国内生产V带用聚酯线绳的种类一般有硬聚酯线绳、软聚酯线绳（分普通聚酯线绳和高模量低收缩聚酯线绳）、聚酯钢化棕丝线绳。由于硬聚酯线绳成本高，一般普通V带采用材料成本差不多的聚酯线绳和聚酯钢化棕丝线绳作为骨架材料。聚酯钢化棕丝是一种新型V带骨架材料，具有与橡胶黏合性能特别高、定负荷伸长小模量高、热收缩低的特点，用来做V带的强力层骨架材料，疲劳效果也不错，极符合V带骨架材料的要求。聚酯钢化棕丝与聚酯线绳的物理性能对比如表1。

表1 聚酯钢化棕丝与聚酯线绳物理性能对比

从表1可以看到聚酯钢化棕丝具有定负荷伸长小，模量高，黏合强度优异，作为V带骨架材料与聚酯线绳比较有技术优势。

2.2V带底胶胶料主体材料

目前普通V带底胶主体材料大多采用天然橡胶（NR）/丁苯橡胶（SBR）并用，该底胶生热高、生热速度快，模量稳定性差，用于高模量低收缩聚酯钢化棕丝线绳会极易导致线绳脱层和底胶断裂，这样就不能体现应用聚酯钢化棕丝V带骨架材料的技术优势。因此，本工作采用弹性和耐疲劳性能较好、生热较低的顺丁橡胶（BR）与NR并用作为底胶的主体材料，并将原来采用普通线绳作为骨架材料时的底胶硬度82度提高到85度与高模量线绳相匹配。鉴于BR的加工性能和抗撕裂性能较差，添加补强剂和抗撕裂树脂来弥补其不足。不同主体材料的V带底胶和成品性能对比见表2。

表2　不同主体材料的V带底胶和成品性能对比

从表2可以看出：与主体材料为NR/SBR（并用比70/30）的底胶相比，主体材料为NR/BR（并用比70/30）的底胶的硬度、定伸应力、拉伸强度和撕裂强度基本相当，生热低，弹性、黏合性能和耐疲劳性能好，有利于提高底胶动态疲劳性能，延长了V带的疲劳寿命，提升了V带质量水平。

2.3V带底胶胶料配方中的助硫化体系

为了提高V带底胶的模量稳定性和耐疲劳性能，硫化体系采用耐疲劳硫化体系[硫黄/促进剂DM/CZ并用（并用比2/1/2）]。为克服NR耐热性差和易硫化返原的问题，在助硫化体系中适量加一些抗硫化返原剂。不同助硫化体系的V带底胶和成品性能对比见表3。

表3 不同助硫化体系的V带底胶性能对比

从表3可以看出，5种助硫化体系胶料的线绳黏合强度基本相当，添加抗硫化返原剂的3种胶料耐疲劳性能较好。综合来看，偶联剂Si69/抗硫化返原剂TDB680/苯甲酸并用（并用比1/0.5/2）助硫化体系胶料的黏合性能和耐疲劳性能较好，使用寿命较长，成型工艺性能较好，成本适中，是优选的助硫化体系。

2.4V带底胶胶料配方中的补强体系

补强体系对V带底胶的性能非常重要。普通V带底胶的补强体系多采用炭黑N330/炭黑N660/硅粉B-66并用。为提高V带底胶的性能，本工作采用弹性好、生热低、拉伸性能好的炭黑品种（炭黑N774和N550），并适当并用兼具补强性能和提高弹性的硅粉B-66和无机补强剂JC-069，以优化V带底胶的性能。不同补强体系的V带底胶性能对比见表4。

表4 不同补强体系的V带底胶性能对比

从表4可以看出：与炭黑N330/炭黑N660/硅粉B-66补强体系的胶料相比，炭黑N774/炭黑N550/硅粉B-66/无机补强剂JC-069补强体系的胶料定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和弹性提高，生热较低，粘合性能和耐疲劳性能更好。

2.5V带底胶配方中的耐疲劳和抗撕裂助剂

V带底胶的耐疲劳和抗断裂性能非常重要，本工作在底胶配方中添加耐疲劳和抗撕裂助剂。耐疲劳体系由耐疲劳剂HG-90、耐动态粘合疲劳剂LP-600和防老剂H组成，抗撕裂助剂为抗撕裂树脂HR-801。耐疲劳和抗撕裂助剂对V带底胶和成品性能的影响见表5。

表5 耐疲劳和抗撕裂助剂对V带底胶和成品性能的影响

从表5可以看出：与未添加耐疲劳和抗撕裂助剂的胶料相比，添加耐疲劳和抗撕裂助剂的胶料耐疲劳性能和黏合性能显著提高，有利于提高V带耐疲劳和抗断裂性能。

2.6 V带伸缓层胶料配方中的动态粘合体系：V带伸缓层胶料配方中的黏合体系相当重要，对

V带骨架材料聚酯钢化棕丝线绳动态粘合性能具有决定作用。最早采用间甲白体系，由于成本高和工艺上的原因，现在一般采用直接加一种或几种黏合剂。黏合剂的质量参差不齐，其软化点是对粘合工艺水平和提高线绳动态粘合以保证V带有较高疲劳寿命的重要指标。用四种软化点不同的安徽利普的产品KMR超级增粘树脂作为粘合剂，在V带伸缓胶的胶料基本配方中各加入3份，做出的胶料和V带性能测试结果如表6所示。

表6　添加不同软化点黏合树脂的胶料和V带性能测试结果

V带伸缓胶配方：NR∶SBR∶BR=100; 促进剂和活性剂：15; 防老剂：4.0; 炭黑：80; 白炭黑：10； 苯甲酸：2；硅69∶ 1；TDB680：1；古马隆：5；KMR；6；硅粉：50；芳烃油：5; JC-069: 10，总计：284。

从试验结果来看，黏合剂的软化点由低到高的变化，对V带的工艺和质量有一定的影响，提高了动态黏合性能。采用软化点较高的黏合剂对提高V带的工艺性和粘合性以及提高抗疲劳效果起到了一定的作用。

原配方中黏合体系古马龙增黏效果和老化性能差，不能满足动态黏合要求。现在采用添加动态粘合剂LP-600，加强V带疲劳过程中伸缓胶与聚酯线绳的动态黏合性能。依V带伸缓胶配方为基础，添加不同份数的动态粘合剂LP-600,其余配方材料不变，制备相应的胶料和V带产品（为V带性能试验和疲劳试验方便，取B型长1600mm产品）。本工作是添加不同份数的动态粘合剂LP-600的伸缓胶胶料性能和V带成品性能测试结果对比如表7。

表7 添加不同份数动态黏合剂LP-600的胶料性能和V带性能测试结果对比

从表7可以看到随动态黏合剂试验用量增加，硬度降低，拉伸强度先增加后降低，伸长率逐渐增加，胶料黏合性能增加，老化后的黏合性能逐渐稳定。从综合测试性能上看用量4份时较好。

2.7V带包布胶胶料配方中的耐磨剂的选择

进一步提高V带浸布胶胶料的耐磨性能，选择添加石墨、二硫化钼、JTH-315耐磨剂作比较，比较胶料的耐磨性能。添加三种耐磨剂的浸布胶胶料性能对比见表8。

表8 添加三种耐磨剂的浸布胶胶料性能对比

从表8可以看到添加耐磨剂JTH-315（3份）时，胶料拉伸强度、耐磨性能、弹性优于石墨和二硫化钼，可能是石墨和二硫化钼与橡胶相溶性差些。

通过对V带底胶，伸缓胶，浸布胶三种胶料配方的改善，提升了聚酯钢化棕丝作为V带骨架材料应用效果。原来用普通聚酯线绳的V带测试性能和配方改善后应用钢化棕丝作为骨架材料的V带性能对比如表9。

表9 普通聚酯线绳的V带性能和改善后聚酯钢化棕丝的V带性能对比

从表9中可以看到使用改善底胶，伸缓胶，浸布胶配方的聚酯钢化线绳的V带技术性能优异，提升了钢化棕丝在V带的应用效果。

2.8V带生产工艺影响因素

在所接触到进口V带的测试中，不仅是质量好，特别是质量稳定性高。国产的V带有时质量能达到进口V带的水平，但稳定性不好。这是国产与进口V带的明显差距。为了提升国产的质量水平，必须在提高质量稳定性上下功夫。在实际工作中体会到，在各种原材料质量稳定的基础上，保证制作工艺是决定V带质量稳定的重要因素。工艺管理控制水平标志着厂家制作V带的质量水平。在生产过程中，工艺管理控制如出现问题，直接影响V带的质量和质量的稳定程度。所以提高工艺管理控制水平应该是V带厂家提高和稳定质量的重要目标。工艺控制的要点如下表10。

表10 工艺控制要点

把V带生产工艺管理控制提高到较高的水平，国产V带成品的质量水平和稳定性赶超进口V带的日子就指日可待了。

3　结束语

提升聚酯钢化棕丝V带的疲劳寿命的试验经验如下：采用模量高、低收缩、黏合好、质量稳定的高模量低收缩聚酯钢化棕丝线绳作为V带的骨架强力材料；V带底胶配方设计采用橡胶并用；加些偶联剂SI69和抗硫化还原剂TDB680及苯甲酸作为助硫化体系；采用弹性好、升热低的炭黑和无机补强剂优化底胶性能；V带伸缓层胶料用软化点高的超级增粘树脂和动态粘合剂LP-600作为粘合剂增强V带动态疲劳粘合性能：V带包布胶胶料中添加耐磨剂提高V带的耐磨性能降低升热；在V带生产过程中加强工艺管理控制保证V带质量稳定性能。

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软控与诸城市实现战略合作

2016年4月21日，软控与诸城市举行战略合作签约仪式，精工公司正式落户诸城。诸城市委书记李峰，市委副书记、市长刘峰梅等领导及软控董事长袁仲雪，副总裁龙进军、鲁丽娜，精工公司总经理周传海等出席。

李峰指出，软控是国家重点高新技术企业，拥有行业最优的技术研发平台、精英研发团队和标志性科研成果。这次战略合作不仅有利于诸城拉长补齐汽车产业链条，而且可以借助软控强大的科研力量，推动汽车产业向中高端转型，加快建设“绿色动力之城”。市委市政府将把软控精工项目作为全市重点项目，集中优势资源，全力予以支持。各有关部门要主动对接，以务实高效的作风，搞好协调服务，确保项目早日建成运营。

袁仲雪在致辞中表示，精工公司落户诸城是软控集团的战略布局。选择诸城是一个正确的决策，诸城历史悠久，人才济济，特别是轮胎行业所需的“匠才”资源丰富，希望双方发挥各自优势，进一步拓展合作空间，为山东轮胎行业的做大做强贡献力量。袁仲雪进一步表示，诸城文化底蕴丰富，也希望软控文化在这里可以更好地发展、完善。软控将立足技术、人才和资金等方面的优势，全力搞好项目建设和运营，为推动诸城经济社会转型发展作出贡献。

当日分别签订了《诸城市人民政府与软控股份有限公司战略合作框架协议》和《软控精工项目建设框架协议》。签约仪式结束后，与会人员参观了软控精工项目建设现场。

摘编自“软控”

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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

刘士铎（1964-），高级工程师，在河北省辛集市金昊橡胶有限公司从事配方设计，工艺管理，产品测试工作。

2015-12-01