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汽车用胶带(汽车同步带)的材料进展

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发表于 2009-10-16 12:27:31 | 显示全部楼层 |阅读模式

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谢忠麟% f6 y. g* J$ X2 U8 x) K
(北京橡胶工业研究设计院,北京100039)
+ D. }9 u  U9 N# p5 O/ w5 N6 c摘要:介绍汽车用胶带的材料进展。目前汽车用胶带的胶料主体材料主要为CR和氢化丁腈橡胶,乙烯一丙烯酸酯橡胶和热塑性EPDM的应用研究正在进行;线绳主要为聚酯线绳、玻璃纤维线绳和芳纶线绳;包布主要为平纹帆布、广角帆布和高弹性包布;短纤维主要为预处理锦纶短纤维、木质素短纤维、聚酯短纤维和棉短纤维。我国汽车用胶带材料已实现了氯丁化、线绳化和短纤维化的目标,但材料性能和构成与国外相比差距仍然较大,胶带质量和档次有待提高。7 I. h* q  ^* ~, F9 M- T
关键词:汽车用胶带;汽车V带;同步带;多楔带;变速带;CR;HNBR/ q: M6 W$ ]4 l6 E6 H2 J
中图分类号:TQ336.2文献标识码:B文章编号:1000890X(2007)05—0310—04
6 ?/ t2 f. P8 }  V; Z汽车用胶带分为汽车V带、同步带、多楔带和变速带。现将汽车用胶带的材料进展简介如下。5 f, U4 q0 R1 o; ]" ]) }
1材料构成* V1 `! V; a- t1 q* K) |8 S
汽车用胶带的材料构成见表1_l,其中HNBR为氢化丁腈橡胶,AEM为乙烯一丙烯酸酯橡胶。
4 t) A+ `! y4 e. d6 d* M$ ]包布式汽车V带通常采用平纹帆布(我国)和广角帆布(国外)作包布,用颚式平板硫化机和硫化罐圆模硫化。切边式汽车V带的主要生产工序有:底胶辊式挤出机挤出(短纤维取向)、底胶裁断及拼接、自动单鼓成型机成型、立式胶套硫化机硫化、磨削和切割。我国有些企业的底胶采用开炼机出片以使短纤维取向,但效果不理想。我国HNBR同步带已试制成功,但尚未形成大规模生产;国外正在开发AEM同步带。多楔带采用反成型法整体成型,立式胶套硫化罐硫化,仿形砂轮磨削。# G$ ]# A7 t- ]* n1 ?
2材料进展* [" d2 O" U/ O
2.1橡胶0 |" Y/ a* U0 Y/ w5 T# y
过去,汽车用胶带胶料主要采用NR,NR/SBR和NR/CR等作主体材料,这已不能适应现作者简介:谢忠麟(1941-),男,广东乐昌人,北京橡胶工业研设计院教授级高级工程师,从事非轮胎橡胶制品研制及橡塑材料研究工作。; C" u% P% D" V0 U: o
代汽车的要求。目前,汽车用胶带胶料主要采用CR和HNBR等作主体材料。! M% B: Z" r: l+ I" P5 U  W. O
2.1.1CR
; e4 [5 o/ v3 G9 c  @5 R  W目前,我国汽车V带、同步带和多楔带胶料的主体材料主要为国产CR(主要牌号为120,230和320等);国外汽车胶带所用CR牌号主要为德国拜耳公司的Bayprene216、意大利埃尼化工公司的ButaclorMC、美国杜邦公司和日本昭和电工公司的NeoprenGRT和NeoprenWB等,其中Bayprene216和ButaclorMC的加工性能、动态性能及与纤维粘合性能较好。6 y- _  x# Q8 c2 C1 M2 C
2.1.2HNBR
4 C1 H7 z- w: P6 y$ N+ p8 e目前,汽车同步带和多楔带一般在一4O~+15O℃下长期使用,由于HNBR的耐热性能较好(所耐温度比CR高约3O℃),其已替代CR在同步带和多楔带中大量使用。在一般行驶条件下,HNBR同步带的使用寿命可达1O万~15万km。汽车同步带胶料一般采用硫黄硫化型HNBR,如日本瑞翁公司的Zetpol2020和Zetpol2020L及拜耳公司的TherbanC3467等。德国Contitech公司使用含ZMA的HNBR(估计是拜耳公司的TherbanVPKA8796)与芳纶短纤维配合制造的用于汽油发动机汽车的HSN-POWER牌同步带使用寿命达到24万km,已接近“与发动机同寿命”的目标未来汽车对同步带的要求更高:使用寿命为% p" [8 Y4 g) B! c6 D
2O万~3O万km,工作温度为一4O~+15O℃(瞬维普资讯http://www.cqvip.com第5期谢忠麟.汽车用胶带的材料进展311, h" s8 t: ]' L6 M; n1 ~2 G5 S
注:1)底胶邵位冲切成齿状。时达到175℃),耐热性能优异,150℃下的使用寿命达到3000h,且在耐油性能提高的同时低温性能不降低,带齿的动态贮能模量不小于1.4MPa。要达到如此苛刻的要求,其胶料需采用过氧化物硫化的HNBR/甲基丙烯酸锌(ZMA)/芳纶短纤维复合材料。当同步带的工作温度达到175℃时,其胶料应采用芳纶纤维浆粕补强
) Q* \5 m+ r9 b: e4 c' g# W1 b9 j的AEME引。9 y2 u3 N- s2 J% D! O) O7 ]
与CR同步带相比,HNBR同步带的使用寿命可延长2~6倍(如图l所示u3】)。捂搬#R莨8 q- U4 m' F( t4 z5 s8 E
图1HNBR与CR同步带寿命对比HNBRl一硫黄硫化;HNBR2一过氧化物硫化;HNBR3一HNBR/ZMA/芳纶短纤维复合。
* \/ h. Z3 e; r0 Y2 @2.1.3热塑性EPDM' T$ H+ e6 a. o
利用全动态硫化热塑性EPDM(由EPDM与PP共混制成,如美国AES公司的Santoprene)的热塑性和热熔性,我国于2O世纪9O年代末在从以色列引进的VOLTA生产线上成功试制了热塑性弹性体顶胶和底胶汽车V带,其无需包布,' b0 @! `7 T! ^* \8 v
抗拉体是聚酯线绳(预处理、双绳芯结构),成品性能达到GB/T1171中普通V带的指标__1,但还未有该汽车V带推广应用的报道。
* C9 Z" ^  @1 _  C( ~4 O2.2线绳. b, \; r' J8 O9 \5 @$ o
2.2.1聚酯线绳
! B7 _1 R/ p# Q' I! s1 `1 \8 U聚酯线绳分为聚酯软线绳(红色)和聚酯硬线绳(黑色),目前广泛用于汽车V带中D53。聚酯软线绳只能用于包布式汽车V带中,切边式汽车V带必须使用聚酯硬线绳。聚酯线绳一般经[RFL+粘合剂RP(问苯二酚一对氯苯酚一甲醛预缩合粘合剂)]浸渍液一浴浸渍或D-417(苯酚封端异氰酸酯粘合剂)与RFL浸渍液二浴浸渍。RFL浸渍液所用胶乳一般为丁苯吡胶乳,如果用氯丁胶乳部分或全部替代丁苯吡胶乳,则可大大提高浸渍线绳的粘合强度。
, b/ V4 N) F' I$ z1 [0 p' g我国常用的聚酯线绳有:国产3×3聚酯线绳[细度(1.22±0.1)mm,断裂强力≥610N]和2×5聚酯线绳(细度1.25mm,断裂强力680N)、日本帝人公司产AS-33聚酯线绳(细度1.16mm,断裂强力606N)和As2×3聚酯线绳(细度1.26mlTl,断裂强力656N)等__1。4 W0 E" k  C& p% l9 q8 C9 U: h
2.2.2玻璃纤维线绳4 q! X( i( I- E! i
目前,我国汽车同步带的抗拉体基本采用玻璃纤维线绳。由于玻璃纤维表面缺少粘合活性基团,因此采用普通RFL浸渍液浸渍的玻璃纤维线绳粘合性能较差,不能满足汽车同步带的要求。为此,一般在汽车同步带用玻璃纤维线绳的RFL7 Z" Y; x: J% r9 ?4 f
浸渍液中加入硅烷偶联剂和糊精等改性物质,并将线绳的1次浸渍改为2次甚至3次浸渍。将RFL浸渍液中的丁苯吡胶乳改为氯磺化维普资讯http://www.cqvip.com橡胶工业2007年第54卷聚乙烯胶乳、羧基丁苯胶乳或氢化丁腈胶乳,可提高玻璃纤维线绳的耐疲劳性能,从改善同步带的耐疲劳性能。浸采用氢化丁腈胶乳的RFL浸渍液的CR同步带经120℃×400h运转试验后,拉伸强度保持率高达92,远高于浸采用丁苯吡胶乳的RFL浸渍液的CR同步带口。  Z/ c! ~. v, h9 z
目前,英国NGF公司和德国米勒公司生产的同步带用玻璃纤维线绳质量上乘。我国有2家同步带玻璃纤维线绳制造企业,产品质量较国外同类产品质量有一定差距:强力较小(约为进口产品的1/Z)、断裂伸长率较大、表面粗糙(有明显的粒状胶疙瘩)且直径公差较大。
( [( q$ w6 ?7 H( @' L2.2.3芳纶线绳
5 u! a7 {0 {/ S近年来,国外已逐渐用芳纶线绳替代玻璃纤维线绳作同步带骨架材料。与玻璃纤维相比,芳纶纤维具有密度小(玻璃纤维的1/e),断裂强力大(玻璃纤维的3倍),模量高(玻璃纤维的2倍),断裂伸长率稍大,弯曲性能、耐疲劳性能和扭转性能好等优点,缺点是在同步带运行中芳纶线绳的伸长率和蠕变略大Il。
" m; V7 O' }4 A0 P1 d' @我国白20世纪90年代初开始进行芳纶线绳汽车同步带的研制,现仍处于试验阶段,但已能生产芳纶硬线绳。由于芳纶原丝依靠进口,我国芳纶线绳企业的产品性能指标与国外同规格芳纶线绳(如德国F+W公司产品)相当。为提高芳纶与橡胶的粘合性能,需要对芳纶进行浸渍处理。国外芳纶线绳一般采用二浴浸渍法浸渍,第1浴的浸渍液为异氰酸酯或/和水基环氧树脂等粘合助剂浸渍液,第2浴浸渍液为RFL浸渍液。受原材料的限制,我国一直采用(RFL+粘合剂RP)浸渍液浸渍。一浴法和二浴法各有不足之处:二浴法浸渍液中的异氰酸酯有毒,会导致环境污染;一浴法浸渍线绳的粘合强度衰减速度明显快于二浴法浸渍线绳,且受潮再烘干后的粘合强度保持率仅达到二浴法浸渍线绳的60。国外新开发的第1浴IONOTHANE浸渍液(离子型聚氨酯溶液)无毒,但价格昂贵,目前难以在我国推广应用。; ~, ~/ T9 f# ^- ?% Z) ]8 ?
2.3包布' }) _1 Q" n( b& t& @$ Q& m5 N
2.3.1平纹帆布
* ~$ B. t- |! R; Y9 t" y我国一般不采用纯化学纤维,而采用棉纤维或维纶纤维/棉纤维、聚酯短纤维/棉纤维混纺制成的轻型平纹帆布作汽车V带和同步带的包布或顶面包布。
/ E" m6 h  Z7 G2.3.2广角帆布
0 a. B8 E0 y1 ^广角帆布属梭织物范畴,系涤棉混纺帆布,其纱线不分经纱和纬纱,相交角度为120。或6O。,织物结构为1/1平纹。广角帆布的耐磨性能测试值比普通V带包布提高1倍多,从而大大减少了带体因包布磨损而引发的早期底部断裂,提高了带体的使用寿命。国外的包布V带已广泛使用广角帆布,我国仅有广角帆布传动V带试制产品l2。
: B) ^1 J- V0 S* W8 C2.3.3高弹性包布+ P' ^% x- J! G
同步带齿面(底面)包布有别于普通包布,必须要有足够的弹性,以保证硫化成型带体的完整性。高弹性包布(又称变形纱齿包布)是以高弹性化学纤维(如锦纶和聚酯弹性丝,单丝线密度很小)织成的斜纹织物,其经向断裂伸长率远高于纬向断裂伸长率[如德国CCC公司的高弹性锦纶包布的纬向断裂伸长率为(130±20),经向断裂伸长率为(26-+-3)],纬向可伸缩,能满足同步带的生产工艺和使用要求。我国生产同步带齿面高弹性包布已近10年,但至今尚未实现产品的标准化l
' Y; p* z7 j6 [2.4短纤维' \* n, y0 a0 o4 [$ d/ |
切边式汽车V带和多楔带底(楔)胶加入短纤维,可使其硬度、强度、耐疲劳性能和抗断裂性能提高。成型时应使底胶的纤维排列方向与V带运转方向垂直,以增大V带的横向刚性,提高底胶的强度、硬度和耐磨性能,增大V带与带轮
3 ~( R4 g; j% ^# k6 q' P" A' l2 [& t的摩擦力。目前,在汽车V带和多楔带中使用的短纤维有预处理锦纶短纤维、木质素短纤维、聚酯短纤维和棉短纤维,其中预处理锦纶短纤维的增强效果最好船]。短纤维使用时,其长径比和用量要适当,除棉短纤维外,其它短纤维必须进行表面处理l4]。  _, G7 k+ Q( u# J5 k# ~
3结语; Z$ ]1 v7 _* [
经过多年来的努力,我国汽车胶带材料已实现了氯丁化、线绳化和短纤维化的目标。但我国汽车用胶带的品种和档次与国外相比仍有较大差距,相信通过不断提高材料性能和改进材料构成、提高工艺装备和生产技术水平,我国汽车用胶带产品一定能进人世界先进行列。 : f& G# U3 M2 t  x5 S
. M  Q* P5 I2 ~: G$ i% X
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lhx0309 + 5 资料不错,楼主辛苦了!

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发表于 2010-7-20 15:43:50 | 显示全部楼层
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发表于 2010-7-22 16:25:29 | 显示全部楼层
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$ E: u+ w' r3 U# M  ~谢谢楼主分享!!!!!
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发表于 2010-7-24 15:27:47 | 显示全部楼层
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发表于 2010-8-28 19:30:08 | 显示全部楼层
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发表于 2010-9-1 09:35:13 | 显示全部楼层
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发表于 2010-9-3 18:08:10 | 显示全部楼层
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发表于 2011-10-11 17:11:18 | 显示全部楼层
这篇文章太给力了,果断收藏之
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发表于 2011-10-21 18:47:12 | 显示全部楼层
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