同步帶用骨架材料

早些年生產(chǎn)的聚氨酯同步帶，骨架材料一般采用鍍銅鋼絲，因?yàn)檫@種在輪胎、膠管中普遍采用的骨架材料強(qiáng)度較高，且貨源充足。但用鋼絲作為骨架材料制成的同步帶經(jīng)使用后伸長率大，同步帶節(jié)距伸長，導(dǎo)致與同步帶輪嚙合不良，造成跳齒，使帶子很快損壞。分析其原因，可能是鋼絲的初始模量小，在運(yùn)行中受拉力變形較大。鋼絲的其他缺點(diǎn)是與橡膠粘合不良，易被抽出；鋼絲在潮濕環(huán)境下易生銹，易與橡膠脫粘；鋼絲的不均勻性和扭曲也往往引起膠帶變形或跑偏。這些因素都加速了同步帶的損壞。由于鋼絲做骨架材料不能滿足同步帶的應(yīng)用要求，必須尋找新的骨架材料。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，玻璃纖維制造中的拉絲、加捻、后處理等工藝的改進(jìn)，制出了性能好的玻璃纖維線繩，它具有抗拉強(qiáng)度高、模量大、耐熱性好、尺寸穩(wěn)定性好、伸長小、比鋼絲易與橡膠粘合等優(yōu)點(diǎn)。較之鋼絲同步帶，玻纖繩同步帶能在任何氣候條件下工作，在潮濕條件下不會銹蝕。為了提高玻纖繩的抗曲撓性和與橡膠的粘合性能，用丁二烯、苯乙烯、丁二烯吡啶三元共聚物膠乳或與氯丁膠乳的共混物對玻纖繩進(jìn)行浸漬 J。用玻纖繩制造的同步帶基本上能滿足當(dāng)前汽車和一般工業(yè)傳動的要求。但玻纖繩也存在許多缺點(diǎn)，如脆性、不耐曲折和對沖擊負(fù)荷穩(wěn)定性差，這往往引起同步帶的使用可靠性降低。也曾有人用聚酯、碳纖維線繩等試做同步帶的抗拉體材料，效果均不好。

近年來開始采用芳綸線繩做同步帶的骨架材料。芳綸與其他常用骨架材料比較有如下優(yōu)點(diǎn)：密度僅為鋼絲的五分之一，玻纖的二分之一；在等重量下，強(qiáng)度為鋼絲的8倍，玻纖的3倍，模量約為鋼絲和玻纖的2倍；在同體積下，芳綸的強(qiáng)度比鋼絲和玻纖高約50％ ，模量比鋼絲小，但比玻纖略高。但是芳綸的斷裂伸長率比鋼絲高，比玻纖略高。芳綸的這種性能主要是由其高結(jié)晶、高取向的大分子結(jié)構(gòu)決定的。芳綸的拉伸性能、彎曲性能、扭轉(zhuǎn)性能的所有指標(biāo)均高于傳統(tǒng)的同步帶骨架材料，它比強(qiáng)度大且密度小，這對提高同步帶的承載能力、減輕同步帶的重量、減少同步帶運(yùn)行時(shí)的離心力和振動特別有利。芳綸的高模量、低伸長率及蠕變小賦予同步帶良好的尺寸穩(wěn)定性，使用中不伸長。芳綸耐高溫，最高使用溫度可達(dá)240℃ ，160℃下經(jīng)500 h強(qiáng)力幾乎不下降，所以是制造同步帶的良好材料。現(xiàn)在人們已將芳綸1414作為骨架材料用于同步帶中。

表1 各種纖維力學(xué)性能比較

另外，美國的Dow Chemical公司還將聚酰亞胺(P84)纖維和聚苯并咪唑(PBI)纖維等合成纖維用于同步帶上，只是由于價(jià)格原因，目前尚未推廣。預(yù)計(jì)上述芳綸和這兩種纖維都會成為將來同步帶骨架材料的主選材料。