CN106046577B - 一种齿形切边v带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套 - Google Patents

一种齿形切边v带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，具有由表面带齿的硬质内套及软质外套组成的一体结构，所述硬质内套的硬度在85±5HA，软质外套的硬度在65±5HA。本发明内套和外套采用不同的硬度，在反成型工艺硫化时获得齿型不易变形，齿形均匀一致，大大提高了产品质量，且胶套的使用寿命长。

Description

一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套
技术领域
本发明涉及一种齿形切边V带反成型工艺硫化用模具，特别涉及一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套。
背景技术
齿形切边V带是一种动力传动带。这种齿形切边V带作为机械传动领域中重要的部件已经被广泛用于各种工业领域中，特别是在汽车、摩托车行业里更为普及。齿形切边V带的制作方法分正成型和反成型两种。反成型工艺，即带坯成型时先选用表面光滑的圆筒形钢模作为产品成型的内模，然后在光滑的内模表面上反过来先贴商标、再贴顶布、顶胶、贴缓冲胶、绕绳芯线、包缓冲胶、包底胶、贴底布制成带坯，然后在外面套上一个内壁有齿的橡胶圆筒(胶套)后在硫化缸内通过饱和蒸汽的内、外压差形成齿形并交联反应进行硫化，然后冷却脱模切割成产品V带。例如申请号为2005100610855的中国发明专利申请“一种切边式齿形汽车V带的硫化工艺”公开了反成型硫化方法，胶套由内外两层组合而成，且两层胶套都是用原有的正成型工艺制得，其中内层为正成型工艺制成的内表面带齿的齿底槽到胶套基面距离仅为2-4毫米的薄胶套，薄胶套外面是原有的用于正成型工艺的内外表面都光滑的胶套。虽然节省了模具制作，但是存在的缺点是：由于采用正成型工艺制成的内表面带齿的薄胶套，其获得的反成型产品在反转后使用时齿形变小，使V带与转轴的接触面变小，造成靠摩擦传动产生的传动效率降低；胶套没有考虑两端密封问题，依然存在与正成型工艺一样的因密封不可靠产生的产品质量问题。
现有的反成型工艺硫化用胶套都是采取单硬度的方式，这样生产出来的汽车V带齿型容易变形、不规范，质量存在缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，内套和外套采用不同的硬度，在反成型工艺硫化时获得齿型不易变形，齿形均匀一致，大大提高了产品质量，且胶套的使用寿命长。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，具有由表面带齿的硬质内套及软质外套组成的一体结构，所述硬质内套的硬度在85±5HA，软质外套的硬度在65±5HA。本发明胶套硬质内套厚度3-4mm，软质外套厚度6-7mm。
本发明的胶套为一体结构，内套采用表面带齿的硬质内套，用于齿的成型，外套采用软质外套，这样给硫化压制齿形时提供了压制伸缩的弹性空间，便于压制出完美而规范的齿形，得到的齿形均匀一致，如果全部采用硬质套，则因胶套太硬挺性太强齿形很难压制，而且会造成齿大小不一、斜齿等现象。本发明特定的内外套硬度设计，保证得到的齿形均匀一致，大大提高了产品质量。
作为优选，所述硬质内套按重量份计由以下组分混合制成：氯化丁基橡胶100份，N330炭黑75-82份，耐高温增强剂7-15份，氧化锌3-5份，增粘剂3-5份，促进剂3-5份，分散剂2-3份，活性氧化镁0.5-0.8份，防老剂2-3份。
作为优选，所述软质外套按重量份计由以下组分混合制成：氯化丁基橡胶100份，N330炭黑40-45份，耐高温增强剂6-12份，氧化锌3-5份，增粘剂2-3份，促进剂3-5份，分散剂2-3份，防老剂2-3份。
胶套的使用环境是在高温高湿环境下，因此，常规材料的胶套使用寿命较短。本发明针对胶套特定使用环境，改进胶套的材料配方，获得耐高温高湿环境的胶套材料，产品寿命明显提高。尤其是在胶套材料中加入耐高温增强剂，不但能很好的增强材料的韧性和强度，而且能极大地提高材料的耐高温性能。
作为优选，所述耐热增强剂为纳米沸石粉与凹凸棒土的混合物经改性处理后而得，其中纳米沸石粉与凹凸棒土质量比为0.5-1:1。
本发明在胶套材料中特别添加耐热增强剂，纳米沸石粉主要起到耐热作用，凹凸棒土对材料体系有明显增强和增韧作用，本发明将纳米沸石粉与凹凸棒土配合，协同发挥作用，并进行特定的改性处理，使得耐热增强剂对材料的耐热及增强、增韧作用明显提升，从而大大提升了产品的使用寿命。
作为优选，所述耐热增强剂的具体制备步骤如下：
(1)将凹凸棒土在400-450℃下煅烧90-120min，冷却后，粉碎，过筛得凹凸棒粉；
(2)将凹凸棒粉与纳米沸石粉混匀后得混合物；通过将混合物加入二甲基亚砜溶液中，能够使得混合物分散均匀，这样利于后续的酸溶液氧化改性。酸溶液能够使得沸石粉、凹凸棒土亲水性降低，亲油性增加，从而提高沸石粉、凹凸棒土与生胶的结合力。
(3)将混合物与质量浓度15-25％的二甲基亚砜溶液中，搅拌混合均匀得混合物分散液；
(4)向混合物分散液中加入酸溶液搅拌混匀后，超声处理10-20min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，然后在75-85℃下真空干燥2-3h得初级改性物；
(5)将质量浓度为30-50％的钛酸酯偶联剂无水乙醇溶液与初级改性物混合20-30min，然后再加入质量浓度为40-50％硅烷偶联剂KH550的无水乙醇溶液混合30-50min，然后80-90℃下真空干燥30-60min，粉碎后得耐热增强剂。
初级改性物由于颗粒较细，容易团聚，这样不利于后续加工，且对复合材料的性能有较大影响。发明人通过长期的实验研究后发现，先通过使用钛酸酯偶联剂对初级改性物进行第一次表面处理，后再通过添加硅烷偶联剂对处理过的初级改性物进行第二次表面处理，这样能有效解决初级改性物团聚的问题，使硅烷偶联剂有效的包裹初级改性物，进一步的防止了初级改性物的团聚，为与氯化丁基橡胶的混合做好了有效的铺垫作用，由于偶联剂的处理，初级改性物与氯化丁基橡胶混合的更均匀，结合强度更好，形成的复合材料成分均匀，力学性能佳。钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂均配成无水乙醇溶液的形式添加，这样与初级改性物的混合均匀性好，起效好。
作为优选，步骤(3)中质量浓度15-25％的二甲基亚砜溶液用量为每克混合物使用10-15mL。
作为优选，步骤(4)中所述酸溶液为质量浓度为5-10％的硝酸溶液与质量浓度为10-15％的乙酸溶液按照1:3-5体积比的混合物；步骤(5)中钛酸酯偶联剂的用量为初级改性物重量的0.3-0.5％，硅烷偶联剂KH550的用量为初级改性物重量的1-1.5％。本发明的特定酸溶液是针对凹凸棒土、沸石粉的改性设计的，能够使得沸石粉、凹凸棒土亲水性降低，亲油性增加，从而提高沸石粉、凹凸棒土与氯化丁基橡胶的结合力。
作为优选，所述防老剂按重量份计由1-2份防老剂RD、3-5份防老剂4010NA和0.5-1份防老剂8PPD-35混合组成。本发明特殊的防老剂组合针对反成型工艺硫化用胶套设计，协同发挥作用，材料的耐高温老化性能佳。
作为优选，所述促进剂按重量份计由促进剂DM 5-8份、促进剂TMTM 0.5-1份、促进剂ZDMC 0.5-1份及促进剂TMTD 2-3份组成。本发明特殊的促进剂组合针对反成型工艺硫化用胶套设计，协同发挥作用，材料的耐高温老化性能佳。
作为优选，所述增粘剂为RX-90树脂，所述分散剂为胶易素。
本发明的有益效果是：内套和外套采用不同的硬度，在反成型工艺硫化时获得齿型不易变形，齿形均匀一致，大大提高了产品质量，且胶套的使用寿命长。
附图说明
图1是本发明一种侧视图；
图2是图1的A-A剖视图。
图中：1、硬质内套，2、软质外套，3、齿。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，具有由表面带齿3的硬质内套1及软质外套2组成的一体结构(图1、图2)，所述硬质内套的硬度在85±5HA，软质外套的硬度在65±5HA。
所述硬质内套按重量份计由以下组分混合制成：氯化丁基橡胶100份，N330炭黑75份，耐高温增强剂15份，氧化锌3份，增粘剂(RX-90树脂，市售)5份，促进剂5份，分散剂(胶易素T-78A，市售)3份，活性氧化镁(市售)0.5份，防老剂3份。
所述软质外套按重量份计由以下组分混合制成：氯化丁基橡胶100份，N330炭黑40份，耐高温增强剂12份，氧化锌3份，增粘剂(RX-90树脂，市售)3份，促进剂5份，分散剂(胶易素T-78A，市售)3份，防老剂3份。所述防老剂按重量份计由1份防老剂RD(市售)、3份防老剂4010NA(市售)和0.5份防老剂8PPD-35(市售)混合组成。所述促进剂按重量份计由促进剂DM(市售)5份、促进剂TMTM(市售)0.5份、促进剂ZDMC(市售)0.5份及促进剂TMTD(市售)2份组成。
所述耐热增强剂为纳米沸石粉与凹凸棒土的混合物经改性处理后而得，其中纳米沸石粉与凹凸棒土质量比为0.5:1。所述耐热增强剂的具体制备步骤如下：
(1)将凹凸棒土在400℃下煅烧120min，冷却后，粉碎，过筛得凹凸棒粉；
(2)将凹凸棒粉与纳米沸石粉混匀后得混合物；
(3)将混合物与质量浓度15％的二甲基亚砜溶液中，搅拌混合均匀得混合物分散液；质量浓度15％的二甲基亚砜溶液用量为每克混合物使用15mL。
(4)向混合物分散液中加入酸溶液搅拌混匀后，超声处理10min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，然后在75℃下真空干燥3h得初级改性物；所述酸溶液为质量浓度为5％的硝酸溶液与质量浓度为15％的乙酸溶液按照1:3体积比的混合物。
(5)将质量浓度为30％的钛酸酯偶联剂无水乙醇溶液与初级改性物混合20min，然后再加入质量浓度为40％硅烷偶联剂KH550的无水乙醇溶液混合30min，然后80℃下真空干燥60min，粉碎后得耐热增强剂。钛酸酯偶联剂的用量为初级改性物重量的0.3％，硅烷偶联剂KH550的用量为初级改性物重量的1％。
实施例2：
一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，具有由表面带齿3的硬质内套1及软质外套2组成的一体结构(图1、图2)，所述硬质内套的硬度在85±5HA，软质外套的硬度在65±5HA。
所述硬质内套按重量份计由以下组分混合制成：氯化丁基橡胶100份，N330炭黑82份，耐高温增强剂7份，氧化锌5份，增粘剂(RX-90树脂，市售)3份，促进剂3份，分散剂(胶易素T-78A，市售)2份，活性氧化镁(市售)0.8份，防老剂2份。
所述软质外套按重量份计由以下组分混合制成：氯化丁基橡胶100份，N330炭黑45份，耐高温增强剂6份，氧化锌3份，增粘剂(RX-90树脂，市售)2份，促进剂3份，分散剂(胶易素T-78A，市售)2份，防老剂2份。
所述防老剂按重量份计由2份防老剂RD(市售)、5份防老剂4010NA(市售)和1份防老剂8PPD-35(市售)混合组成。所述促进剂按重量份计由促进剂DM(市售)8份、促进剂TMTM(市售)1份、促进剂ZDMC(市售)1份及促进剂TMTD(市售)3份组成。
所述耐热增强剂为纳米沸石粉与凹凸棒土的混合物经改性处理后而得，其中纳米沸石粉与凹凸棒土质量比为1:1。所述耐热增强剂的具体制备步骤如下：
(1)将凹凸棒土在450℃下煅烧90min，冷却后，粉碎，过筛得凹凸棒粉；
(2)将凹凸棒粉与纳米沸石粉混匀后得混合物；
(3)将混合物与质量浓度25％的二甲基亚砜溶液中，搅拌混合均匀得混合物分散液；质量浓度25％的二甲基亚砜溶液用量为每克混合物使用10mL。
(4)向混合物分散液中加入酸溶液搅拌混匀后，超声处理20min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，然后在85℃下真空干燥2h得初级改性物；所述酸溶液为质量浓度为10％的硝酸溶液与质量浓度为10％的乙酸溶液按照1:5体积比的混合物。
(5)将质量浓度为50％的钛酸酯偶联剂无水乙醇溶液与初级改性物混合30min，然后再加入质量浓度为50％硅烷偶联剂KH550的无水乙醇溶液混合50min，然后90℃下真空干燥30min，粉碎后得耐热增强剂。钛酸酯偶联剂的用量为初级改性物重量的0.5％，硅烷偶联剂KH550的用量为初级改性物重量的1.5％。
实施例3：
一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，具有由表面带齿3的硬质内套1及软质外套2组成的一体结构(图1、图2)，所述硬质内套的硬度在85±5HA，软质外套的硬度在65±5HA。
所述硬质内套按重量份计由以下组分混合制成：氯化丁基橡胶100份，N330炭黑80份，耐高温增强剂10份，氧化锌4份，增粘剂(RX-90树脂，市售)4份，促进剂4份，分散剂(胶易素T-78A，市售)2.5份，活性氧化镁(市售)0.7份，防老剂2.5份。
所述软质外套按重量份计由以下组分混合制成：氯化丁基橡胶100份，N330炭黑42份，耐高温增强剂9份，氧化锌4份，增粘剂(RX-90树脂，市售)2.5份，促进剂4份，分散剂(胶易素T-78A，市售)2.5份，防老剂2.5份。所述防老剂按重量份计由1.5份防老剂RD(市售)、4份防老剂4010NA(市售)和0.8份防老剂8PPD-35(市售)混合组成。所述促进剂按重量份计由促进剂DM(市售)7份、促进剂TMTM(市售)0.8份、促进剂ZDMC(市售)0.6份及促进剂TMTD(市售)2.5份组成。
所述耐热增强剂为纳米沸石粉与凹凸棒土的混合物经改性处理后而得，其中纳米沸石粉与凹凸棒土质量比为0.7:1。所述耐热增强剂的具体制备步骤如下：
(1)将凹凸棒土在420℃下煅烧100min，冷却后，粉碎，过筛得凹凸棒粉；
(2)将凹凸棒粉与纳米沸石粉混匀后得混合物；
(3)将混合物与质量浓度20％的二甲基亚砜溶液中，搅拌混合均匀得混合物分散液；质量浓度20％的二甲基亚砜溶液用量为每克混合物使用10mL。
(4)向混合物分散液中加入酸溶液搅拌混匀后，超声处理15min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，然后在80℃下真空干燥2.5h得初级改性物；所述酸溶液为质量浓度为8％的硝酸溶液与质量浓度为12％的乙酸溶液按照1:4体积比的混合物。
(5)将质量浓度为40％的钛酸酯偶联剂无水乙醇溶液与初级改性物混合25min，然后再加入质量浓度为45％硅烷偶联剂KH550的无水乙醇溶液混合40min，然后85℃下真空干燥40min，粉碎后得耐热增强剂。钛酸酯偶联剂的用量为初级改性物重量的0.4％，硅烷偶联剂KH550的用量为初级改性物重量的1.2％。
硬质内套材料的制作方法为：
(1)一段混炼：将氯化丁基橡胶加入密炼机预压混炼1.5分钟，混炼温度90℃，加入N330炭黑、耐高温增强剂、增粘剂、分散剂、活性氧化镁和防老剂进行高速混炼4分钟，混炼温度90℃，得到一段混炼胶，并将其停放24h；
(2)二段混炼：向一段混炼胶中加入促进剂、氧化锌混炼3分钟，混炼温度70℃，而后排胶，得硬质内套材料。
软质外套材料的制作方法为：
(1)一段混炼：将氯化丁基橡胶加入密炼机预压混炼1.5分钟，混炼温度90℃，加入N330炭黑、耐高温增强剂、增粘剂、分散剂和防老剂进行高速混炼4分钟，混炼温度90℃，得到一段混炼胶，并将其停放24h；
(2)二段混炼：向一段混炼胶中加入促进剂、氧化锌混炼3分钟，混炼温度70℃，而后排胶，得软质外套材料。
最后将硬质内套材料和软质外套材料分别压片贴合，在压力机上压合即可。
常规的胶套，在反成型工艺硫化时的使用次数在300次左右即报废了，而本发明的耐老化双硬度胶套，在反成型工艺硫化时的使用次数在400-500次左右，大大提高了胶套的使用寿命。此外，本发明的胶套的内套和外套采用不同的硬度，在反成型工艺硫化时获得齿型不易变形，齿形均匀一致，大大提高了产品质量。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (7)

1.一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，其特征在于：具有由表面带齿的硬质内套及软质外套组成的一体结构，所述硬质内套的硬度在85±5 HA，软质外套的硬度在65±5 HA；
所述硬质内套按重量份计由以下组分混合制成：氯化丁基橡胶100份，N330炭黑75-82份，耐热增强剂7-15份，氧化锌3-5份，增粘剂3-5份，促进剂3-5份，分散剂2-3份，活性氧化镁0.5-0.8份，防老剂2-3份；
所述软质外套按重量份计由以下组分混合制成：氯化丁基橡胶100份，N330炭黑40-45份，耐热增强剂6-12份，氧化锌3-5份，增粘剂2-3份，促进剂3-5份，分散剂2-3份，防老剂2-3份；
所述耐热增强剂为纳米沸石粉与凹凸棒土的混合物经改性处理后而得，其中纳米沸石粉与凹凸棒土质量比为0.5-1: 1。
2.根据权利要求1所述的一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，其特征在于：所述耐热增强剂的具体制备步骤如下：
（1）将凹凸棒土在400-450℃下煅烧90-120min，冷却后，粉碎，过筛得凹凸棒粉；
（2）将凹凸棒粉与纳米沸石粉混匀后得混合物；
（3）将混合物加入质量浓度15-25%的二甲基亚砜溶液中，搅拌混合均匀得混合物分散液；
（4）向混合物分散液中加入酸溶液搅拌混匀后，超声处理10-20min，过滤，分别用水和无水乙醇洗涤，然后在75-85℃下真空干燥2-3h得初级改性物；
（5）将质量浓度为30-50%的钛酸酯偶联剂无水乙醇溶液与初级改性物混合20-30min，然后再加入质量浓度为40-50%硅烷偶联剂KH550的无水乙醇溶液混合30-50min，然后80-90℃下真空干燥30-60min，粉碎后得耐热增强剂。
3.根据权利要求2所述的一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，其特征在于：步骤（3）中质量浓度15-25%的二甲基亚砜溶液用量为每克混合物使用10-15mL。
4.根据权利要求2所述的一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，其特征在于：步骤（4）中所述酸溶液为质量浓度为5-10%的硝酸溶液与质量浓度为10-15%的乙酸溶液按照1:3-5体积比的混合物；步骤（5）中钛酸酯偶联剂的用量为初级改性物重量的0.3-0.5%，硅烷偶联剂KH550的用量为初级改性物重量的1-1.5%。
5.根据权利要求1所述的一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，其特征在于：所述防老剂按重量份计由1-2份防老剂RD、3-5份防老剂4010NA和0.5-1份防老剂8PPD-35混合组成。
6.根据权利要求1所述的一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，其特征在于：所述促进剂按重量份计由促进剂DM 5-8份、促进剂TMTM 0.5-1份、促进剂ZDMC0.5-1份及促进剂TMTD 2-3份组成。
7.根据权利要求1所述的一种齿形切边V带反成型工艺硫化用耐老化双硬度胶套，其特征在于：所述增粘剂为RX-90树脂，所述分散剂为胶易素。
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