高模量低收缩hmls)聚酯浸胶线绳性能及在切边v带和多楔带应用.pdf

高模量低收缩【HML S ) 聚酯浸胶线绳 性能及在切边V 带和多楔带应用 吴贻珍蔡伟邵旖磊李志英 ( 无锡贝尔特胶带有限公司) 摘要：通过高模量低收缩( H M L S ) 聚酯线绳与普通聚酯线绳的应力一应变、热收缩 等力学特征及粘合性能对比，研究了二种线绳在切边V 带和多楔带应用的物理机械性能、 疲劳寿命、运行过程滑差率变化及传动能力结果表明高模量低收缩( H M L S ) 聚酯线绳 在传动带应用具有初始模量高，变形伸长小、尺寸稳定，疲劳性能好滑差变化率小，传动 能力大等优点，是传动带较为理想的骨架材料 前言 聚酯线绳是传动带，尤其是V 带理想的骨架材料( 强力层) ，具有强力高、 模量大、使用伸长小、抗曲挠疲劳性能好等优点在国外先进国家，早在于上世 纪6 0 年代就得到广泛应用，我国原化工部在“七五”期间就提出传动带的线绳 化、聚酯化的要求，但直到上世纪9 0 年代中期才得到大规模推广应用随着聚 酯线绳在传动带的应用，大大提高了传动带的使用寿命和使用性能⋯1 但普通的聚酯线绳也存在动态生热大、高温收缩高、易松弛等缺点，在高 级传动带如汽车用切边V 带、多楔带及磨床用高速平带等应用受到一定限制。

因此国外先进国家在上世纪9 0 年代初又逐渐发展一种高模量低收缩( H ML S ) 聚酯线绳用于传动带骨架材料( 强力层) ，大幅度提高了传动带的使用性能和 使用寿命所谓高模量低收缩( H M L S ) 聚酯纤维，是美国A L L I E D S I G N A L 公司于上世纪7 0 年代末开发的一种尺寸稳定型高强度聚酯纤维[ 2 ] ( 又称D S P 聚酯纤维，D i m e n s i o n a l l yS t a b l eP o l y e s t e ry a m ) ，这种纤维与普通型聚酯纤维相 比突出的特点是：初始模量高，变形伸长小、尺寸稳定、动态生热小，尤其是 在高温热收缩率( 力) 小，而在低温是热收缩率( 力) 比普通型聚酯纤维大 用这种纤维制成的线绳特别适合于传动带的使用如在汽车用切边V 带、多 楔带，使用了这种线绳，可做到带的免维护( S e r v i c e —f r e e ) 使用，即带的整 ·1 6 0 · 个使用寿命期间无需调整其张力而使用普通的聚酯线绳，新带在最初使用 3 0 0 0 —5 0 0 0 K m ，要调整一次张力，随后使用期间还要调整2 。

3 次的张力，使 用寿命为6 ．8 ×1 0 4 K m ，而前者在无需调整张力的情况下，可使用8 —1 0 × 1 0 4K m ，达到汽车发动机第一次大修水平用于汽车多楔带再配于高性能的 带体材料如氢化丁腈橡胶( H N B R ) 或三元乙丙橡胶( E P D M ) ，甚至可做到于 汽车发动机同寿命( 2 5 —3 0 ×1 0 4 K M ) 水平，使汽车传动带成为汽车的功能 件[ 引用于高速平带，其转速可达到3 ×1 0 4 r ／M i n ，用于高速磨床等因此国 外高级传动带多使用高模量低收缩( H ML S ) 聚酯线绳做骨架材料[ 4 —5 J 本文主要就国内近期开发的高模量低收缩( H M L S ) 聚酯浸胶线绳( 下称 H M L S 线绳) 与进口H M L S 线绳和普通聚酯浸胶线绳( 下称普通线绳) 及在 切边V 带和多楔带应用做些性能对比 1 ．实验 2 l 试样H M L S 线绳分别由江苏南通鹤鸣化纤制品有限公司、浙江台州弘宇 助剂技术有限公司和德国I N T E R K O R D S A 公司提供；普通线绳由无锡马山特 种橡塑制品厂提供o 2 ．2 试验方法 2 ．2 ．I 拉伸性能、热收缩率和粘合性能按H G ／T 2 8 2 1 —1 9 9 6 ‘V 带和多楔带用 浸胶聚酯线绳》，其中粘合性能实用配方胶料为无锡贝尔特胶带有限公司现生 产配方胶料； 2 ．2 ．2 切边V 带和多楔带的拉伸强度、定负荷伸长率和刺断伸长率按G B ／3 6 8 6 《V 带全截面拉伸性能试验方法》；切边V 带粘合强度按G B ／3 6 8 8 V 带线绳 与橡胶粘合强度试验方法》；多楔带粘合强度取相邻2 根线绳按G B ／3 6 8 8 平 带的层问粘合强度试验方法》，做剥离试验；切边V 带疲劳寿命按G B ／T11 5 4 5 《汽车v 带疲劳寿命试验方法》；多楔带疲劳寿命按G B ／T1 3 5 5 2 汽车多楔 带》；切边v 带传动能力按G B ／T1 1 5 4 5 汽车V 带疲劳寿命试验方法》，将带 运行2 h 后，输入扭矩，待其滑差稳定后，记录输人扭矩相应的滑差值。

2 结果与讨论 2 ．1 应力应变性能 应力应变性能曲线如图1 所示从图中可看出H M L S 线绳拉伸模量比普 ·1 6 1 · 通线绳高的多，在伸长6 ％左右有一个明显的屈服点，普通线绳却不明显而 三家的H M L S 线绳应力应变曲线基本吻合，说明三家的H M L S 线绳应力应变 性能相似由于带的拉伸性能9 4 ％以上是由抗拉体表1 ，H ML S 线绳拉伸性能 ＼规格 l l o o D 、T t e x 2 ×3l 1 0 0 D ＼T t e 】【3 ×31 1 0 0 D 、T t e x 3 ×4 ＼ I N T E R K 南通弘宇 I N T E R K 南通 弘字 l N T E R K 南通弘宇 项目＼ 一0 R D S A—O R D S A一0 R D S A 断裂强力，N 4 3 04 4 04 3 5“56 5 06 5 58 6 58 6 88 7 0 断裂伸长 率，％ 7 ．98 ．28 ．O7 ．58 ．2 8 ．18 ．O 8 ．28 ．5 1 0 0 N 定负荷 1 ．51 ．81 ．6 伸率，％ 2 0 0 N 定负荷 1 ．81 ．81 ．7 伸率，％ 3 5 0 N 定负荷 2 ．32 ．12 ．2 伸率，％ 的骨架材料所决定，因此，线绳应力应变特征实际上反应了带的线绳应力 应变特征。

高的拉伸模量有利于带使用时的尺寸稳定，提高带的传动能力，减 少滑差率和生热各厂家H M L S 线绳拉伸性能对比如表1 8 0 0 7 0 0 6 0 0 5 0 0 Z R 4 0 0 翻 3 0 0 2 0 0 1 ∞ 0 一 ／| | ，I | | ／，，，’ ／，，， ／，，’ ／／ 1 - 1 普通 夕， 一南i 眦 一一弘字H I L L S I I一1 德国} 彻5 ／⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 0l234567891 0 应变，％ 图l 聚酯线绳应力应变曲线 线绳规格：1 1 0 0 D 、T t e x 3 ×32 ．2 热收缩率 ·1 6 2 · 普通聚酯纤维未经热定型处理时，其热收缩率高达1 1 ％( 1 7 7 ℃X1 ’) 以 上，而且拉伸模量较低，不适用于传动带的生产通过热处理定型，给线绳施 加等于其收缩力的张力，模量不变，而剩余收缩将大幅度降低，当张力大于收 缩力时，模量增加，收缩将降低到未定型的水平以下，通过适当的张力调整， 可以获得适当的热收缩率和拉伸模量未经热定型处理的H M L S 聚酯纤维热 收缩率( 1 7 7 ℃X1 ’) 4 ％左右，为获得更理想的热收缩性能和拉伸模量，需进 行热处理定型处理，但其处理张力对热收缩率和拉伸模量没有普通聚酯纤维响 应那么敏感。

V 带在使用时，由于骨架材料经受间歇的应力松驰和蠕变，且带体不断磨 损，致使带的张力逐渐下降，直至失去传动能力如果抗拉层的骨架材料具有 良好的热收缩性能，则可以弥补因此而造成的张力损失，甚至可以做到保持恒 张力状态但大的热收缩会给生产带来很大的困难在高温硫化时，不仅线绳 容易错位，而且由于热收缩力太大，硫化后的带筒无法从模具上脱出，尤其是 平底结构的切边V 带更是如此因此，从使用角度来说，希望线绳热收缩率 大于6 ％，而对生产来说则以小于1 ％为好[ 6 J ，因此，一般选用3 ％ H M L S 聚酯纤维在较低的温度( 使用时的温度) 下，具有较高的热收缩，而在 较高温度( 硫化温度) 下则具有较低的热收缩，非常适用于V 带应用如图2 但H M L S 线绳高温热收缩率较小，不适用于齿形较深正成型工艺的切边V 带 不同线绳的热收缩对比见表2 —J J + 普通I J 尸 I + 南通H M L s1 ．／『 ． ▲ 1 ▲ ≠矿 ∥ 一一．—三f r 5 07 0 9 01 1 0 1 3 01 6 01 7 0 温度，℃ 图2 聚酯浸胶线绳温度与热收缩率关系 线绳规格：1 1 0 0 D 、T t e x 3 ×3 ；H M L S ： ·1 6 3 · 6 5 4 3 2 l 0 t．哥婿罂霰 表2 不同线绳的热收缩率和粘合强度 、、＼ 厂家 I N T E R K O R D S A南通弘宇马山 项目＼＼、～ H M L SH M L SH M L S 普通 热收缩率( 1 5 0 ' EX3 r a i n ) ，o k 2 ．93 ．O2 ．94 ．1 标准粘合强度，N ／r a m 2 8 5 3 0 53 1 02 7 5 实用配方粘合强度，N ／r a m 3 5 53 6 03 5 53 4 0 3 ．3 粘合性能 3 ．3 ．1 标准配方下粘合性能· 所谓标准配方是指H G ／T 2 8 2 1 —1 9 9 6 《V 带和多楔带用浸胶聚酯线绳》标 准提供的的鉴定配方，采用该配方的硬线粘合性能见表2 ． 3 ．3 ．1 实用配方下的粘合性能 V 带粘合胶配方是决定线绳与橡胶粘合质量的重要因素。

设计配方时不仅 要考虑使橡胶与线绳具有高的附着力，使线绳与其它部件有机地连结在一起， 而且还要求带具有高的耐热老化、耐磨耗和抗撕裂等性能，尤其是在温度较高 时各项物理性能指标不能下降太大，在高温硫化、储存和使用过程中不能分解 出胺类化合物，使聚酯纤维发生胺解 切边v 带和多楔带一般使用硫黄改性型氯丁橡胶( 汽车多楔带近年有用 三元乙丙橡胶趋势) [ 7 I 这不仅是因为硫黄改性型氯丁橡胶的动态性能和加工 性能均好于硫醇改性氯丁橡胶，还因为该氯丁橡胶含有元素硫，有利于橡胶与 线绳的粘合亦可在配方中加人能析出硫的配合剂如硫黄、含硫促进剂及“间 甲白”粘合体系等，有利于提高粘合性能用实用配方测试的硬线粘合性能如 表2 所示o 4 ．在切边V 带和多楔带应用 切边V 带和多楔带( 图3 ) 是近几年来发展最快的传动带品种切边V 带 与包布V 带相比具有传动效率高、传动功率大、寿命长、节能效果明显的优 点；多楔带不仅具有切边V 带的优点，还具有平带的柔性好、速比大、高速 的特点，已是现代汽车发动前端附件传动轮系首选传动带 ·1 6 4 · 4 ．1 物理机械性能 切边v 带和多楔带成品物理机械性能如表3 ，从表中看出，用H M L S 线绳 生产的切边 衰3 不同厂采线绳多楔带和切遗v 带物理机械性能和疲劳寿命 ＼ } ≈车v 带A V l o x8 0 0线绳规格3 x3 ) 多楔带4 P K9 ∞( 线绳规格2 x 3 ) 德国鹤鸣弘字 马山 德国鹤呜 弘宇马山 标准‘酥准一 X M L SH M L SH M L S普通H M L SH M L SH M L S普通 扯断强度，洲≥22 435 6 36 。

≥32 49 定负荷生产率．％≤4 l7l7l82 l ≤3 I7l71 ．62 ．O 扯断忡长率．％ 851 00 79808 l9 l 牯合强度，K N ／M 坫O3 砷弼3 如6 ⋯∞⋯7 0 ⋯* ⋯ 寿命．h≥町 2 4 82 北 ≥l ∞ 巧62 4 02 4 51 6 2 瘴劳 试验 终止原周 底胶底胶底腔 二次 底胶 雇腔底脏线掘 断裂断裂断裂滑差刊断裂断裂断裂脱出 注’G B1 2 7 3 2 —1 9 9 5 一e B1 3 5 5 2 - - 1 9 9 5 ⋯剥离试样 ，f厂 。