橡胶材料-第8章 橡胶骨架材料

延伸率低、耐热性好，有“人造钢丝”之称，但其价格较高，目前已在轮 胎和高强力输送带等制品中使用。 玻璃纤维(glass fiber) 玻璃纤维有较高的模量和耐热性，但耐屈挠性 和与橡胶的黏合性均较差。
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橡胶骨架材料基本上是按照所用材料结合的结构类型而分类的，如聚酯 线绳、钢丝帘线、锦纶帘布、棉帆布等，其基本结构见表8-l所示。
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二、橡胶骨架材料的种类与分类 橡胶骨架材料的材质主要有三大材料制成，天然棉纤维、各种化学纤维
及金属材料。除用金属直接加工出一定形状的骨架和普通单根钢丝外，大 多数橡胶骨架材料均由纤维丝或钢丝通过加捻、合股、机织或浸渍而生产 出的线绳、帘线、或帆布等。这一系列不同结构的骨架材料有利于改进其 耐疲劳性、对橡胶的结合性和易加工性等。含有骨架材料的橡胶制品见图 8-1。
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橡胶制品中使用骨架材料目的是赋予橡胶制品更高的强度与尺寸稳定性。
➢ 轮胎中胎体帘线约束橡胶使轮胎保持稳定的充气断面宽度和外径，胎圈 部分钢丝圈骨架则将轮胎紧箍在汽车轮毂上，并且抵抗高速下的离心力的 作用。 ➢ 输送带中经线承受拉伸张力负荷，纬线提供抗冲击性。 ➢ 胶管中编制或缠绕的骨架层可防止高压下胶管爆破或真空抽吸时有足够 的挺性，带骨架的密封制品骨架则使其形状保持稳定。
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第二节 橡胶骨架材料的应用
一、线绳与钢丝 线绳与钢丝是以单根的形式在橡胶制品成型时复合在橡胶基质中，根据
制品的强度要求不同所选用的材料与线绳粗细各不相同，常用的材料有黏 胶纤维、棉、维纶、尼龙、聚酯、芳纶及钢丝等。
这些线绳主要用在编织胶管、传动带、钢丝绳输送带、轮胎胎圈中使用 ，在制品中它们以一定的密度、角度和层数排列起到增强作用。
胶带钢丝绳是高强度橡胶输送带的骨架材料，广泛用于高速度、大运输 量、长距离的输送带中。对所用钢丝绳的要求是表面清洁、平直柔软、无 残余扭应力、不松散和橡胶有良好的黏合力。
常用线绳与钢丝的规格、主要性能及用途如表8-3所示。
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单根钢丝的结构最为简单，用于制造各种轮胎胎圈的是高强度、高韧 性钢丝，表面电镀铜及铜锌合金，色泽光亮，与橡胶有良好的黏合力。直 径细、柔性好的钢丝是制造各种高压输送胶管的骨架，可在编织机上直接 以54044”的角度交叉编织在内层胶管上。该钢丝具有优良的综合性能，黄 铜镀层均匀而光亮，与橡胶有良好的黏合力。较粗的钢丝绳直径可达 10mm以上，但由于是由多股细钢丝加捻而成，故仍有很好的柔性，破断 力高达60kN以上，可制作出高强力远距离的大型输送带，钢丝及钢丝绳 的复合橡胶制品见图8-3。
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人造丝纤维(viscose fiber) 其中的高强度黏胶纤维是橡胶工业常用的。
人造丝干强度较高，但湿强度较低。
维纶纤维(polyvinyl alcohol fiber) 维纶纤维强度高，耐磨性、耐光
性好，但其耐湿热性不好。
聚酰胺纤维(polyamide fiber) 或称尼龙，也称锦纶，该纤维强度较
骨架材料的表面处理及与橡胶基质的黏合也是十分重要的问题。
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一、橡胶骨架材料的基本作用 橡胶材料是一种拥有高弹性、大变形、低模量的高分子材料。如充足的
弹性可以吸收冲击震动、提供较高的耐磨性、摩擦系数和优异的附着性等 。
但是在大多数情况下纯橡胶制品是不能满足实际使用需要的，橡胶制品 在大多数情况下都要承受较大的负荷，如轮胎、输送带等，这些橡胶制品 就需要使用纤维、钢丝等骨架材料来复合，从而使得橡胶材料得到了更为 广泛的应用。橡胶与其骨架材料牢固地结合，不仅可以保护骨架材料，同 时骨架材料的增强作用也得到了更充分的发挥。
高，断裂பைடு நூலகம்长率也较高，弹性好，屈挠性好，耐磨性优于其他纤维，但其
热稳定性差，目前已大量使用在斜交轮胎等制品中。
聚酯纤维(polyesterfiber) 聚酯纤维综合了尼龙的强力与伸长特性以
及人造丝的模量特性，所以适用于很多用途，如半钢丝子午线轮胎中胎体
骨架基本选用聚酯帘布。
芳族聚酰胺纤维(aramid fiber) 或称芳纶，芳族聚酰胺纤维强度高、
第八章 橡胶骨架材料
第一节 橡胶骨架材料简介
橡胶骨架材料是含骨架材料复合橡胶制品中受力的主要部件，同时也对 这类橡胶制品在使用中形状的稳定起了重要的作用。如轮胎、胶带、部分 胶管、密封及减震橡胶制品就是由橡胶弹性体部件与高模量高强度的骨架 材料复合而成的。这些橡胶制品对其骨架材料的要求各异，所以就有了不 同材质不同结构的骨架材料。 不同的材质主要有天然纤维、合成纤维、金属材料。 不同的结构主要有线、绳、帘布、帆布、无纺布等。
如有多股组成，而且是分两次合股加捻的，则第一次合股数与第二次合 股数之间用乘号相连，例如，183.3tex／5X3表示第一次用183.3tex线密 度的纱5股加捻成纱线，第二次用3股这样加捻好的纱线再加捻成新的更粗 的线绳，棉帘线结构有时习惯用英制支数(s)表示线密度。
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棉纤维(cotton fiber) 棉纤维基本性能是强力较低，与橡陂的黏合性 好。 钢丝(steel cord) 钢丝帘线、钢丝绳及普通单根钢丝都具有极高的强 度和模量，表面镀铜或镀锌的钢丝已很好的解决了与橡胶的黏合问题，在 轮胎、钢丝绳输送带、钢编胶管等制品中已大量使用。
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三、橡胶骨架材料常用术语及表示方法 ➢ 常用术语
橡胶骨架材料因多为纤维材料，故很多术语与纤维纺织有关。有关常用 术语见表8-2所示。 ➢ 表示方法
纤维线绳与帘线的结构较为复杂，所以在规格表示上有一定的规范要求 ，主要以结构形式来表征。一般是有几股股线合并并加捻制成，其结构用 股线的线密度或粗细程度(以号数tex或dtex表示)和股数组合(中间用斜线 划开)表示。
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钢丝绳或钢丝帘线结构变化较多，如图8-2所示的钢丝断面结构则表示 为3×4×O.22，即由0.22mm直径的细钢丝4根加捻为线，再用这样的3股 线加捻为较粗的帘线，有时在整个钢丝外表面再用很细的钢丝，如 0.14mm，沿右旋或左旋的形式捆绑以防钢丝松散，这时则表示为 3×4×0.22+0.14。在3×4×0.22HE中，HE(high elongation)表示高伸张 帘线。