0.37+6×0.32ST鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎帶束層中的應(yīng)用

文 燕，溫顯新，夏世良，卞瑞興

[1.山東中創(chuàng)輪胎股份有限公司，山東 臨沂 276300；2.貝卡爾特（中國）技術(shù)研發(fā)有限公司，江蘇 江陰 214434]

隨著汽車工業(yè)和高速公路的發(fā)展，以及環(huán)保法規(guī)和代工（OEM）生產(chǎn)要求的不斷提高，輪胎發(fā)展趨勢是輕量化、低滾動阻力、長使用壽命、多次翻新等，以保證可持續(xù)發(fā)展。鋼絲簾線是輪胎的主要骨架材料，其發(fā)展逐步趨向于高強度、新鍍層、優(yōu)化結(jié)構(gòu)等。

國內(nèi)外輪胎公司正在廣泛應(yīng)用高強度新鋼絲簾線產(chǎn)品，超高強度（ST）/特高強度（UT）鋼絲簾線取代傳統(tǒng)的普通強度（NT）/高強度（HT）鋼絲簾線成為市場上主流的輪胎骨架材料。帶束層是全鋼載重子午線輪胎的關(guān)鍵部件，其骨架材料特性對輪胎綜合性能起決定性作用。全鋼載重子午線輪胎帶束層對鋼絲簾線的要求主要為拉伸強度、彎曲剛度、耐腐蝕性能、抗沖擊性能、抗壓縮性能、粘合性能以及成本等。

本工作用全滲膠0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代傳統(tǒng)3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于長途車標(biāo)配的295/80R22.5 18PR全鋼載重子午線輪胎帶束層中，研究輪胎性能和成本的變化。

1 實驗

1.1 主要原材料

0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線，貝卡爾特鋼簾線有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

電子拉力測試機，美國英斯特朗公司產(chǎn)品；560 mm×1 370 mm四輥S型鋼絲簾布壓延機，日本IHI公司產(chǎn)品；15°～70°鋼絲簾布裁斷機，天津賽象科技股份有限公司產(chǎn)品；三鼓成型機，山東榮創(chuàng)機械科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 性能測試

鋼絲簾線及成品輪胎的各項性能均按相應(yīng)國家和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

2.1.1 基本性能

0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線的基本性能如表1所示。從表1可以看出：與3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線相比，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的直徑和線密度顯著降低，破斷力相當(dāng)，破斷力/線密度較大，在保證同等簾布強度下，可以減小簾線材料用量和簾布質(zhì)量，有利于降低輪胎滾動阻力；0.37+6×0.32ST鋼絲簾線直徑較小，鋼絲端部因未與橡膠粘合而形成的缺陷更少，鋼絲間滲透的橡膠更多，這些特點有利于減少帶束層邊緣裂紋產(chǎn)生與擴展，可提高輪胎耐久性能。

表1 兩種鋼絲簾線的基本性能

2.1.2 滲膠性能

0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線覆膠后橫截面對比如圖1所示。從圖1可以看出，0.37+6×0.32 ST鋼絲簾線滲膠性能優(yōu)于3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線。0.37+6×0.32ST鋼絲簾線為全滲膠鋼絲簾線產(chǎn)品，在產(chǎn)品設(shè)計上充分考慮外層鋼絲之間的間隙，同時使用特殊預(yù)變形工藝，為開放型結(jié)構(gòu)。3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線芯股的3根鋼絲為閉合狀態(tài)，中間不能完全滲膠，形成空氣通道，如果輪胎在使用過程中胎面發(fā)生損傷，易造成鋼絲簾線大面積銹蝕，影響輪胎使用壽命。

圖1 0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線覆膠后橫截面對比

2.1.3 滲膠空氣壓降

0.37+6×0.32ST鋼絲簾線滲膠空氣壓降為0，而3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線滲膠空氣壓降為5%～20%?？梢钥闯?，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線滲膠空氣壓力損失大幅下降。

2.1.4 彎曲剛度性能

鋼絲簾線彎曲剛度降低和鋼絲簾布減薄可以共同增強胎冠的包裹能力，從而保證輪胎與地面良好接觸，提高輪胎操控性能。同時，低彎曲剛度可進一步提高輪胎的乘坐舒適性和通過性。

兩種鋼絲簾線的彎曲剛度對比如表2所示。從表2可以看出，與3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線相比，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的彎曲剛度略低。

表2 兩種鋼絲簾線的彎曲剛度 N·mm2

2.1.5 抗沖擊和抗壓縮性能

帶束層保護層和工作層一起抵抗輪胎使用時受到的地面沖擊，鋼絲簾線需要具有較強的抗沖擊能力。帶束層過渡層大鋪設(shè)角度的特點使得鋼絲簾線需要保持相當(dāng)?shù)目箟嚎s變形能力，鋼絲簾線在壓潰前能夠承受的壓縮變形非常重要。

兩種鋼絲簾線的抗沖擊性能和抗壓縮性能對比如表3所示。從表3可以看出，與3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線相比，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的抗沖擊性能相當(dāng)，抗壓縮性能明顯提高。

表3 兩種鋼絲簾線的抗沖擊性能和抗壓縮性能對比

2.2 工藝性能

2.2.1 壓延工藝

兩種鋼絲簾線的壓延工藝參數(shù)對比如表4所示。從表4可以看出，由于0.37+6×0.32ST鋼絲簾線直徑比3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線小，0.37+6×0.32ST鋼絲簾布壓延厚度減小，在相同的壓延密度下，鋼絲簾布質(zhì)量減小，更能顯著減小輪胎質(zhì)量。

表4 兩種鋼絲簾線的壓延工藝參數(shù)對比

0.37+6×0.32ST鋼絲簾線壓延工藝性能良好，簾布表面光滑、平整，覆膠性能良好，鋼絲簾線排列均勻，無稀線、無跳線問題。

2.2.2 裁斷工藝

0.37+6×0.32ST鋼絲簾布裁斷過程中未出現(xiàn)翹頭、變形等問題，簾布平整，切口鋼絲不松散。裁斷后自動拼接，接頭質(zhì)量符合工藝要求。

2.2.3 成型工藝

成型過程中0.37+6×0.32ST鋼絲簾布無拉伸，排列均勻，帶束層貼合狀態(tài)正常。

2.3 成品性能

采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于295/80R22.5 18PR全鋼載重子午線輪胎帶束層，進行成品性能測試。

2.3.1 外緣尺寸

成品輪胎的外觀、X光及均勻性檢查無異常。成品輪胎外緣尺寸如表5所示。從表5可以看出，試驗輪胎（帶束層使用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線）與正常生產(chǎn)輪胎（帶束層使用3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線）的外緣尺寸變化不大，均達到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表5 輪胎外緣尺寸 mm

2.3.2 強度性能

成品輪胎強度性能試驗結(jié)果如表6所示。從表6可以看出，與正常生產(chǎn)輪胎相比，試驗輪胎的破壞能明顯提高，說明采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于輪胎帶束層，可提高輪胎強度性能。

表6 輪胎破壞能 J

2.3.3 耐久性能

輪胎耐久性試驗步驟如表7所示。在耐久性試驗中，采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的試驗輪胎累計行駛時間為86.3 h，采用3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線的正常生產(chǎn)輪胎累計行駛時間為79.5 h。說明采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于輪胎帶束層，可提高輪胎耐久性能。

表7 輪胎耐久性試驗步驟

2.4 成本分析

從鋼絲簾線壓延工藝參數(shù)（表4）可以看出，在壓延密度相同的條件下，用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線，簾布厚度減小0.1 mm，鋼絲簾線質(zhì)量指數(shù)、膠料質(zhì)量指數(shù)和簾布質(zhì)量指數(shù)分別下降12%，0，8%，簾布生產(chǎn)成本下降，具有一定的經(jīng)濟效益，符合輪胎工業(yè)節(jié)能、低碳和環(huán)保的發(fā)展要求。

3 結(jié)論

（1）0.37+6×0.32ST鋼絲簾線具有強度高、滲膠性能優(yōu)異、直徑小、破斷力/線密度大、彎曲剛度低、抗壓縮性能強的特點，在保證同等簾布強度下，可以減小簾布厚度和簾布質(zhì)量，有利于輪胎輕量化，降低輪胎滾動阻力，明顯改善輪胎操控性能和乘坐舒適性。

（2）采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于295/80R22.5 18PR全鋼載重子午線輪胎帶束層，簾布壓延、裁斷和成型工藝性能良好，符合生產(chǎn)工藝要求；成品輪胎的外緣尺寸變化不大，強度性能和耐久性能有所提高。