空气弹簧胶囊用骨架材料的性能比较
黄良平黄自华
(株洲时代新材料科技股份有限公司技术中心，湖南株洲412007)
摘要：比较了尼龙帘线与聚酯帘线在空气弹簧胶囊上的使用性能，包括产品成型工艺性能和产品刚度性能，对合理选用胶囊帘线提供了参考。
关键词：空气弹簧胶囊骨架材料尼龙聚酯
骨架材料是随橡胶行业的发展和产品的开发而出现并逐步发展的，经历了棉、人造丝、锦龙、聚酯、钢丝等发展过程，近期出现了芳纶骨架材料。
表1总结了用于轮胎骨架材料的帘布产品的优缺点及应用情况。
目前轮胎行业使用较多的是尼龙帘布和聚酯帘布，从发展趋势看，聚酯帘布和芳纶帘布有较好发展前景[1~3]。
表1 轮胎用骨架材料性能比较
空气弹簧橡胶气囊结构和成型工艺与轮胎相似，骨架材料应用的发展趋势也相同。
目前，空气弹簧橡胶气囊用骨架材料以尼龙和聚酯为主，但从发展趋势看，芳纶仍是较理想的骨架材料。
本工作比较了这三种帘线的理化性能及与橡胶的粘合强度，比较了尼龙和聚酯覆
胶帘布压延工艺及用这二种覆胶帘布制备空气弹簧胶囊的成型工艺，同时比较了用这二种覆胶帘布制备空气弹簧胶囊的性能，希望能为合理选用空气弹簧胶囊骨架材料提供参考。
1 实验
1.1主要原材料
聚合物浸胶帘布:尼龙1400dtex/2，岳阳石化产品；聚酯1100dtex/2、1670dtex/2，
江苏群发化工有限公司产品；芳纶1680dtex/2，中国神马集团有限公司产品。
尼龙覆胶帘布、聚酯覆胶帘布，自制。
1.2试验仪器与设备
160×320开炼机，上海橡胶机械厂产；Y33-50A平板硫化机，江西萍乡无线电专用设备厂； QT-10 数字式材料试验机，美国MTS公司产；疲劳龟裂试验机（频率为300r/min），江苏江都精密试验机厂产；四通道电液伺服试验机，北京佛力系统公司产；空气弹簧疲劳试验机，自制。
1.3性能测试
所有性能测试均按相应的国家标准或行业标准进行。
2结果与讨论
2.1帘布规格与理化性能
表2 聚合物浸胶帘布规格与理化性能
说明了三种帘线的技术指标。
显然，芳纶强力高、变形小、收缩率小，是空簧用骨架材料的理想材料，只是因为价格高而没有被采用。
2.2聚合物帘线与橡胶的粘合性能
图1比较了不同聚合物帘线与橡胶的粘合性能，结果显示，对于同一氯丁橡胶配方来说，橡胶与直径（约0.65mm）相近的聚合物帘线的粘合强度（H抽出力）呈现如下规律：尼龙＞
聚酯＞芳纶。
这也是聚合物帘线与氯丁橡胶粘接由易到难的排序。
当然，通过对三种帘线不同的浸胶处理，使得它们与橡胶的粘合强度都能够达到空簧胶囊的技术要求。
图1 不同聚合物帘线与橡胶的粘合性能
基本配方（质量份）：氯丁橡胶100，氧化镁4，硬脂酸1，炭黑/白炭黑25，偶联剂 1.5，
DOP 8，氧化锌5，促进剂DM 0.5，粘合助剂RA/RF 4。
2.3覆胶帘布压延工艺及胶囊成型工艺性能
用同一压延胶，在四辊压延机上比较了1400dtex/2 V1尼龙帘布和1400dtex/2 V1聚酯帘布的压延工艺。
结果表明，两种帘布的压延工艺性能相近，在相同的工艺参数下，可以通过压延工艺制备符合胶囊要求的覆胶帘布。
用制备的尼龙和聚酯覆胶帘布分别试制了火车空簧和汽车空簧胶囊，结果表明用这二种帘布制备空簧胶囊可以采用相同的成型工艺。
2.4覆胶帘布制备胶囊的产品性能
2.4.1胶囊尺寸
表3比较了聚酯覆胶帘布与尼龙覆胶帘布制备空簧胶囊的外径，结果表明，在自由状态下，聚酯覆胶帘布制备的胶囊外径较尼龙覆胶帘布大,但在充气状态下, 聚酯覆胶帘布制备的胶囊外径的变化较小。
这说明聚酯帘线制备的胶囊有更好的尺寸稳定性，是聚酯帘线本身的定伸强度高、收缩率小、稳定性好的原因。
表3聚酯覆胶帘布与尼龙覆胶帘布制备Φ540D空簧胶囊的外径比较
充气内压0.4MPa时外径,
外径增加，mm
覆胶帘布自由态外径，mm
mm
尼龙294.6 310.5 5.9
聚酯295.4 310.0 4.6
2.4.2刚度性能
表4比较了聚酯覆胶帘布与尼龙覆胶帘布制备火车空簧胶囊的刚度性能，结果表明，聚酯覆胶帘布制备的胶囊产品垂向刚度和横向刚度均较尼龙帘布大。
这是聚酯帘线定伸强度高，变形小的原因。
火车空簧产品开发的经验告诉我们，我们在实际工作中经常面临的是把刚度调小的困难，因此，从这一角度来看，尼龙帘线用于火车空簧胶囊的骨架材料更适合。
表4 聚酯覆胶帘布与尼龙覆胶帘布制备Φ580D空簧胶囊的刚度性能比较垂向刚度(N/mm) 横向刚度(N/mm)
要求聚酯帘线尼龙帘线要求聚酯帘线尼龙帘线420±10%478.1 440.0 140～210288.5 183.2
2.4.3疲劳性能
表5比较了聚酯覆胶帘布与尼龙覆胶帘布制备汽车空簧胶囊的疲劳性能，结果表明，聚酯覆胶帘布制备的汽车空簧胶囊疲劳性能明显优于尼龙覆胶帘布。
汽车空簧疲劳试验中，胶囊的变形较大，囊体帘线和橡胶承受较大交变应力，由于聚酯帘线的定伸强度高、变形小，使得橡胶承爱的应力相对较小，因而不容易产生疲劳破坏，从而提高了胶囊的疲劳寿命。
因此，从提高胶囊疲劳寿命角度来看，聚酯帘线更适合用于汽车空簧。
表5 EQ6111汽车前簧疲劳试验情况比较
帘线材料产品疲劳试验情况
100万次胶囊表面出现裂纹，300万次裂纹严重扩
尼龙
展
聚酯500万次胶囊表面完好，产品不漏气
3 结论
1)聚酯帘布与尼龙帘布有相似的胶料压延工艺性能，同样地，聚酯覆胶帘布与尼龙覆胶帘
布制备空气弹簧橡囊也有着相似的成型工艺。
2)与尼龙覆胶帘布相比，聚酯覆胶帘布制备的胶囊有更好的尺寸稳定性。
3)尼龙覆胶帘布制备的胶囊具有较小的刚度，因此尼龙帘线更适合用于火车空簧胶囊的骨
架材料。
聚酯覆胶帘布制备的汽车空簧胶囊具有更好的疲劳寿命，因此聚酯帘线更适合用于汽车空簧胶囊的骨架材料。
参考文献
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