提高V帶產(chǎn)品制造水平的探討

劉士鐸，陳云

(1.河北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)

骨架材料對V帶的性能至關(guān)重要。普通聚酯線繩模量低、伸長率大、與底膠黏合性能較差，嚴(yán)重影響了V帶的質(zhì)量和使用壽命。高模量低收縮聚酯線繩作為一種高性能V帶骨架材料，模量高、收縮率小、與底膠黏合性能好，可以顯著提高V帶使用壽命。采用黏合增強(qiáng)型帆布作為V帶包布，提升了V帶外浸布膠膠料的動態(tài)黏合性能，克服在動態(tài)情況下外包布出現(xiàn)的磨損和脫層現(xiàn)象，延長使用壽命，相應(yīng)地提升V帶的質(zhì)量水平。

本工作研究了高模量低收縮聚酯線繩和黏合增強(qiáng)型包布作為V帶骨架材料，對V帶膠料配方優(yōu)化，采取優(yōu)化的包布結(jié)構(gòu)和底膠口型結(jié)構(gòu)，以充分發(fā)揮在提升V帶產(chǎn)品制造水平的作用，加強(qiáng)V帶生產(chǎn)過程中的工藝管理控制，提升V帶質(zhì)量穩(wěn)定性，延長V帶使用壽命。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

1100dtex/5×3型普通聚酯線繩和 1100dtex/5×3型高模量低收縮聚酯線繩，浙江尤夫高新纖維股份有限公司；黏合增強(qiáng)型帆布3×3，普通帆布3×3,江蘇省丹陽邦際達(dá)特種布業(yè)有限公司；普通帆布3×3，河北省棗強(qiáng)縣昊君紡織有限公司；抗硫化返原劑TDB680、硅粉B-66和耐動態(tài)黏合疲勞劑LP-600、間苯二酚高效黏合劑RF-2111，安徽阜陽利普化工有限公司；無機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑JC-069，江蘇玖川納米科技有限公司；抗撕裂樹脂HR-801，廣州盈瀧貿(mào)易有限公司。

1.2 主要儀器和設(shè)備

XK-160開煉機(jī)，上海橡膠機(jī)械一廠；XSM-1/10-120型密煉機(jī)，上?？苿?chuàng)橡塑機(jī)械設(shè)備有限公司；JC-2000E型密閉型無轉(zhuǎn)子硫化儀、JPL型多功能電子拉力機(jī)和JC-4001型V帶疲勞機(jī)，江都市精城測試儀器廠；WPL-100型橡膠疲勞龜裂試驗(yàn)機(jī)，江蘇揚(yáng)州天發(fā)疲勞試驗(yàn)機(jī)廠；KT-2002GF型壓縮生熱試驗(yàn)機(jī)，中國臺灣曄中科技股份有限公司。

1.3 制備工藝

混煉膠料分三段混煉，均在密煉機(jī)中進(jìn)行，填充系數(shù)均為0.80，具體工藝：第一段混煉：橡膠與炭黑密煉5 min后在開煉機(jī)過輥（輥距2 mm）三遍下片，在室溫下停放16 h后進(jìn)行下一段混煉；第二段混煉：一段混煉膠料加小料3 min在開煉機(jī)(輥距2 mm）三遍后下片,停放16 h后進(jìn)行第三段混煉；第三段混煉：第二段混煉膠料在開煉機(jī)上加硫和促進(jìn)劑后薄通，打三遍三角包，輥距放厚下片，室溫停放16 h制樣。底膠按配方混煉均勻，停放后擠出成相應(yīng)規(guī)格的膠條。聚酯線繩浸膠漿后纏繞，切割成帶坯，上底膠包布，硫化后制成V帶成品（B型，長1 600 mm）。

1.4 試驗(yàn)方法

V帶線繩黏合強(qiáng)度試驗(yàn)方法按照GB/T 3688—1998標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行，V帶疲勞性能測試按照GB/T 15328—2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，V帶物理性能試驗(yàn)方法按照GB/T 1171—2006標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，硫化橡膠屈撓龜裂的測定方法按GB/T13934—1992標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，底膠與聚酯線繩黏合強(qiáng)度的測定方法按GB/T532—2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，膠料壓縮疲勞溫升測試方法按照GB/T 1687—1993標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，其他性能測試均按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚酯線繩性能

不同規(guī)格的V帶使用的線繩規(guī)格不同。A型V帶一般使用1100dtex/3×3型聚酯線繩，B型V帶一般使用1100dtex/5×3型聚酯線繩。本工作以相同規(guī)格的普通線繩和高模量低收縮線繩相比較，比較用這兩種不同質(zhì)量的線繩做成B型1 600 mm的V帶的黏合性能和疲勞性能的優(yōu)劣。這兩種線繩的性能及所制作的V帶性能測試對比見表1。

從表1可以看出：與普通聚酯線繩相比，高模量低收縮聚酯線繩的斷裂強(qiáng)力相當(dāng)，斷裂伸長率、定負(fù)荷伸長率、干熱收縮率較小，黏合性能好，V帶耐疲勞時間長，說明高模量低收縮線繩作為骨架材料能明顯提高V帶性能。

2.2 黏合增強(qiáng)型帆布

江蘇丹陽邦際達(dá)特種布業(yè)有限公司提供的黏合增強(qiáng)型帆布和普通帆布，另外選取河北棗強(qiáng)縣昊君紡織有限公司生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的普通帆布，為了試驗(yàn)一致性，采用帆布3×3作為V帶包布。三種帆布包布黏合性能測試和V帶疲勞試驗(yàn)對比如表2。

從表2可以看到黏合增強(qiáng)型帆布作為V帶包布，其黏合性能優(yōu)異，其V帶產(chǎn)品制造水平得到提升。

2.3 V帶膠料配方的優(yōu)化

2.3.1 V帶底膠配方優(yōu)化

V帶生產(chǎn)過程中使用黏合增強(qiáng)型帆布作為包布，為了充分發(fā)揮其黏合性能優(yōu)異的特點(diǎn)，必須提高底膠的模量，改善V帶底膠的耐屈撓疲勞的性能，克服底膠在使用過程中變形大、容易斷裂所造成的縮短V帶使用壽命的現(xiàn)象。

底膠膠料主體材料應(yīng)采用天然橡膠NR和順丁橡膠BR并用，提高底膠在V帶使用過程中的耐屈撓疲勞性能。

底膠膠料的模量要高，保持模量穩(wěn)定。要求膠料的硫化體系要高一些，硫化程度和抗硫化還原性能要好。所以在膠料配方中添加助硫化體系來達(dá)到要求。

膠料補(bǔ)強(qiáng)體系中并用些生熱低、補(bǔ)強(qiáng)性能好的無機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑及防止底膠斷裂的抗撕裂樹脂，這樣提高了底膠的抗屈撓疲勞性能。

膠料防護(hù)體系中添加有抗屈撓疲勞性能的防老劑BLE和防老劑H，有助于提升底膠膠料在V帶使用過程中的防護(hù)作用。

優(yōu)化前底膠配方為:天然橡膠NR，70；丁苯橡膠SBR，30；再生膠，30；硫磺，2.5；氧化鋅、硬脂酸活性劑，8；促進(jìn)劑DM、CZ，3；防老劑RD、BLE-W，3；炭黑N330、N660，70；無機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑硅粉、陶土，80；古馬龍，6；芳烴油，8；總計(jì)：310.5。

表1 2種線繩的性能及制作的V帶測試性能對比

表2 帆布黏合性能和包布V帶疲勞試驗(yàn)結(jié)果對比

優(yōu)化后底膠配方為:天然橡膠NR，70；順丁橡膠SBR，30；再生膠，30；硫磺，2.5；活性劑氧化鋅、硬脂酸，9；促進(jìn)劑 DM、CZ ，3；苯甲酸，1.5；硅 -69，2.0；TDB680，1.0；RD，1.5；BLE，1.5；防老劑 H，1.5；炭黑，70；JC-069，10；抗撕裂樹脂 HR-801，5；無機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑硅粉，65；古馬龍，5；芳烴油，6；總計(jì)：314.5。

底膠膠料配方優(yōu)化前后性能對比如表3所示。

表3 底膠膠料配方優(yōu)化前后性能對比

2.3.2 V帶伸緩膠膠料配方優(yōu)化

V帶強(qiáng)力層的黏合非常重要，尤其是動態(tài)黏合問題，直接影響到V帶使用壽命。

V帶強(qiáng)力層動態(tài)黏合性能通過伸緩膠的硫化體系和黏合體系來體現(xiàn)。其硫化體系同底膠一樣需要助硫化體系來保證膠料硫化程度和抗硫化還原性能及模量穩(wěn)定性能。黏合體系中添加長效的黏合樹脂，如間苯二酚高效黏合劑2111樹脂，具有優(yōu)異的耐抽出及剝離性能，來保證動態(tài)黏合性能。

優(yōu)化前伸緩層膠料配方為:天然橡膠NR，70；丁苯橡膠SBR，30；再生膠，20；硫磺，2.5；活性劑氧化鋅、硬脂酸，8；促進(jìn)劑DM、CZ，3.5；防老劑RD、BLE，3；炭黑N330、N660，70；無機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑硅粉、陶土，70；古馬龍，6；黏合劑古馬龍，5；芳烴油，8；總計(jì)：296。

優(yōu)化后伸緩層膠料配方為:天然橡膠NR，70；順丁橡膠SBR，30；再生膠，20；硫磺，2.5；活性劑氧化鋅、硬脂酸，10；促進(jìn)劑DM、CZ，3.5；苯甲酸，1.5；硅 -69，2.0；TDB680，1.0；RD，1.5；BLE，1.5； 防老劑 4010NA，1.5；炭黑 N330、N660，65；JC-069，10；抗撕裂樹脂HR-801，5；無機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑硅粉，65；古馬龍，5；高效黏合劑2111樹脂，6；總計(jì)：301。

伸緩層膠料配方優(yōu)化前后性能對比如表4所示。

表4 伸緩層膠料配方優(yōu)化前后性能對比

2.3.3 V帶帆布膠料配方優(yōu)化

V帶帆布膠的耐磨性能和生熱性能及防護(hù)性能是提升黏合增強(qiáng)型帆布使用效果的重要指標(biāo)。特種帆布雖然黏合性能優(yōu)異，但在V帶運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有發(fā)脆的不足，影響著特種帆布的優(yōu)異性能的發(fā)揮。為此，在帆布膠料中添加高效耐磨劑和微晶蠟來改善帆布膠的耐磨和生熱性能及抗老化性能。

優(yōu)化前V帶帆布膠料配方為:天然橡膠NR，70；丁苯橡膠SBR，30；硫磺，2.0；活性劑氧化鋅、硬脂酸，10；促進(jìn)劑DM、CZ，3.0；防老劑4010NA、RD、BLE-W，4.5；炭黑 N330，60；白炭黑，10；無機(jī)補(bǔ)強(qiáng)劑硅粉，20；古馬龍，6；黏合劑，5；芳烴油，8；總計(jì)：228.5。

優(yōu)化后帆布膠料配方為:天然橡膠NR，70；順丁橡膠BR，30；硫磺，1.8；活性劑氧化鋅、硬脂酸，10；促進(jìn)劑DM、CZ，2.8；苯甲酸，1.5；硅-69，2.0；TDB680，1.0；RD，1.5；BLE，1.5；防 老 劑4010NA，1.5；炭黑 N220，60；JC-069，10；抗撕裂樹脂HR-801，5；白炭黑，10；古馬龍，5；高效黏合劑2111樹脂，6；耐磨劑HSR-580，3；微晶蠟517p，1.4；芳烴油，5；總計(jì)：229.0。帆布膠料配方優(yōu)化前后性能對比如表5所示。

表5 帆布膠料配方優(yōu)化前后性能對比

2.4 V帶包布應(yīng)用的優(yōu)化

根據(jù)V帶使用特點(diǎn)，將V帶大概以1 400mm界分為短帶和長帶，其使用過程中疲勞壽命與包布情況有一定的關(guān)系。以短帶（B型1 270 mm）為例包布及其V帶疲勞壽命如表6。

表6 短V帶（B型1 270 mm）包布情況與V帶疲勞試驗(yàn)壽命

長帶（B型1 800 mm）包布情況與疲勞試驗(yàn)壽命如表7。

表7 長V帶(B型1 800 mm)包布情況與V帶疲勞試驗(yàn)壽命

從表6和表7可以看到短V帶使用二層2×2浸膠布，長帶采用二層3×3浸膠布應(yīng)用效果好。

2.5 底膠口型的優(yōu)化

V帶底膠一般為了底膠尺寸穩(wěn)定、致密采用擠出方式，其底膠形狀尺寸、重量對V帶骨架材料的黏合性能、V帶疲勞壽命有一定的影響。選取兩個底膠形狀（一個扁平，一個高的），其余相同的V帶性能對比如表8。

從表8可以看到V帶底膠口型形狀對V帶性能有一定的影響。

2.6 工藝管理控制

好的配方需要工藝的配合，才能體現(xiàn)出配方的優(yōu)勢。在實(shí)際工作中，工藝管理控制起著關(guān)鍵作用。在V帶生產(chǎn)過程中工藝要點(diǎn)如表9。

加強(qiáng)工藝管理控制是V帶生產(chǎn)企業(yè)非常重要的工作，決定著V帶產(chǎn)品制造水平和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。把V帶生產(chǎn)工藝管理控制提高到較高的水平，國產(chǎn)V帶成品的質(zhì)量水平和穩(wěn)定性趕超進(jìn)口V帶的日子就指日可待了。

表8 底膠口型形狀與V帶性能測試結(jié)果

3 結(jié)論

通過試驗(yàn)選擇使用高模低縮聚酯線繩作為V帶骨架強(qiáng)力層材料和使用黏合增強(qiáng)型帆布作為包布，能夠滿足提升V帶性能的材料基礎(chǔ)；在V帶膠料中采用優(yōu)化底膠、伸緩膠、帆布包布膠的配方措施提升和體現(xiàn)使用高模量低收縮線繩骨架材料和黏合增強(qiáng)型包布的優(yōu)異性能；根據(jù)V帶的長短決定包布結(jié)構(gòu)；底膠口型形狀尺寸影響V帶的使用壽命。加強(qiáng)V帶生產(chǎn)過程中的工藝管理控制，提高V帶產(chǎn)品制造水平，延長V帶使用壽命。

表9 V帶生產(chǎn)過程中的工藝管理控制要點(diǎn)