一款新型鋼絲簾線在帶束層中的應(yīng)用

蔣延華，曹進忠，王樹舉，章遠甲，李海艷

(1.山東豐源輪胎制造股份有限公司 ，山東 棗莊 277300；2.山東八億輪胎制造有限公司，山東 薛城 277500)

近年來，政府發(fā)布《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012-2020年）》、《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》（征求意見稿）等文件。政府層面，關(guān)于堅持純電驅(qū)動的戰(zhàn)略取向更加堅定，新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展未來必將成為引領(lǐng)世界汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要推動力量，伴隨著新能源汽車的發(fā)展，新能源、新材料、大數(shù)據(jù)和人工智能等多種變革性技術(shù)，必將帶動能源、交通、信息通信基礎(chǔ)設(shè)施改造躍升，促進能源消費結(jié)構(gòu)優(yōu)化、交通體系和城市運行智能化水平提升。而且新能源汽車在給人們的出行帶來便利的同時，能源消耗和大氣環(huán)境污染大大降低，是加快催生新能源技術(shù)革命、推動汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要突破口，對建設(shè)清潔美麗世界、構(gòu)建人類命運共同體具有重要意義。

伴隨新能源汽車的發(fā)展，整車廠商、配套主機廠、駕乘者對輪胎綠色、節(jié)油、輕量化等提出了更高要求，尤其對節(jié)油、低滾阻要求突出。鋼絲簾線是輪胎的骨架材料，是輪胎中的最重要的補強材料，對輪胎的成品性能，如壓穿強度、耐久性能、高速性能、滾動阻力等方面均影響較大。作為輪胎的主要原材料，鋼絲簾線廠家，一直為之努力，開發(fā)新型鋼絲，轎車子午線輪胎對應(yīng)的鋼絲簾線朝著超高強度方向發(fā)展，整體結(jié)構(gòu)更加簡單，在成品輪胎改善重量、降低滾動阻力，進而提升續(xù)航里程做出了較大貢獻。

本文通過分析，在輪胎帶束層中應(yīng)用新型超高強度2+2×0.32ST型鋼絲簾線，對比輪胎使用原有2+2×0.35HT型鋼絲簾線的提升效果。

1 試驗

1.1 主要材料

2+2×0.32ST，2+2×0.35HT鋼絲簾線，江蘇興達鋼簾線股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 應(yīng)用方案

膠料部分：帶束層膠料的小配合試驗在X（S）M-1.5L型小密煉機中進行一段，在XK-160型開煉機中進行終煉膠加硫后下片待用。

車間大料工藝為SSM低溫一步法煉膠工藝，生膠料與母膠小料在密煉機中初步混煉后，排放到雙驅(qū)全自動開煉機上，壓制成片后分流給4組全自動混煉開煉機，膠料在每組混煉開煉機上實現(xiàn)自動混煉，全過程為補充混煉、冷卻、收取[1～10]。

半部件部分：使用2+2×0.32ST鋼絲簾線等密度代替2+2×0.35HT鋼絲簾線，其他不變。

1.3 主要設(shè)備及儀器

F370型密煉機和F305型密煉機，大連橡膠塑料機械有限公司；S型四輥鋼絲/纖維兩用壓延機，意大利柯米尼奧.?？死?；大角度鋼絲簾布裁斷機，德國Fischer公司；一次法成型機，荷蘭WMI公司；X（S）M-1.5L型小密煉機、XK-160型開煉機和XLB-400-400型四立柱平板硫化機，青島科高橡塑機械技術(shù)裝備公司產(chǎn)品；黏合力測試用英斯特朗3365拉力機；輪胎耐久性試驗機等。

1.4 性能測試

性能測試包括:參照CB/T 528-2009檢測混煉膠基本性能；參照GB/T 11181-2003《子午線輪胎用鋼簾線》分別對鋼絲簾線的直徑、線密度、破斷力等進行檢測。

成品胎性能按照相應(yīng)國家標(biāo)準或企業(yè)標(biāo)準進行測定，耐久性試驗將輪胎安裝在符合GB/T 2977-2008規(guī)定的測試輪輞上，充氣至標(biāo)準氣壓，試驗速度及加載負荷執(zhí)行國家標(biāo)準，試驗至輪胎損壞，滾動阻力試驗委托中汽研汽車檢驗中心進行檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼絲簾線的性能特點

2+2×0.32ST鋼絲簾線的檢測標(biāo)準及相關(guān)特點簡述如下：

（1）采用超高強度單絲，以保證滿足強度要求的同時降低單絲直徑，單絲強度的提高可獲得更高的彎曲負荷、沖擊力和疲勞強度，提高鋼絲簾線的綜合性能。

（2）在鋼絲直徑下降的同時，保證覆膠厚度不變，簾布厚度有所下降，附膠量具有明顯下降。

（3）膠料滲透性優(yōu)良，單絲在捻制成股時進行了預(yù)變形，單絲之間有均勻的縫隙，因此膠料可以很好的與鋼絲結(jié)合，保證鋼絲黏合力，降低鋼絲間的摩擦損失，從而提高鋼絲簾線的耐疲勞性能。

2+2×0.32ST和2+2×0.35HT鋼絲簾線的性能對比如表1所示，從表1數(shù)據(jù)可以看出：與2+2×0.35HT鋼絲簾線相比，2+2×0.32ST 鋼絲簾線直徑及線密度明顯低，但簾線的破斷力反而具有一定程度提高，在相同的壓延密度下，簾布強度乃至輪胎強度略有優(yōu)勢。

2.2 壓延工藝性能分析

采用超高強度2+2×0.32ST型號鋼絲簾線對2+2×0.35HT鋼絲簾線進行等強度代替，使用同一壓延、裁斷設(shè)備，在同一正常生產(chǎn)工藝條件下進行鋼絲大卷壓延、鋼絲簾布裁斷生產(chǎn)，鋼絲壓延過程中簾布表面光潔、平整，覆膠效果好，表面黏性滿足工藝性能要求；生產(chǎn)的鋼絲大卷在裁斷后，帶束層無翹頭、無變形等情況發(fā)生，帶束層表面平整。兩種鋼絲簾線壓延主要工藝參數(shù)見表1，可以看出在保證鋼絲簾布強度不降低的同時，鋼絲簾線及膠料用量符合預(yù)期設(shè)計目標(biāo)，均有較大程度降低。

表1 鋼絲簾線及壓延簾布主要性能指標(biāo)對比

2.3 成品胎性能分析

使用2+2×0.32ST鋼 絲代替2+2×0.35HT在 多 個規(guī)格輪胎中進行應(yīng)用，并對多個代表性規(guī)格進行全項成品胎性能檢測，本文僅羅列225/75R15 LT規(guī)格的成品胎檢測數(shù)據(jù)并進行分析。具體成品胎數(shù)據(jù)如表2所示：

（1）225/75R15 LT更換鋼絲前后輪胎外緣尺寸變化不大，均處于標(biāo)準中值附近，符合國家標(biāo)準要求。

（2）使用2+2×0.32ST鋼絲，由于帶束層剛度下降，成品胎下沉量提高5 mm，有利于提高輪胎接地面積，提升輪胎舒適性能，但總體下沉量變化不大。

（3）期間抽檢了試驗前后，同期成品胎的高速耐久性能，性能結(jié)果如表2所示，使用2+2×0.32ST鋼絲的輪胎高速耐久性能略有提升，滿足我公司研發(fā)標(biāo)準要求（其中具體測試方法及判定依據(jù)不做詳細解讀）。

（4）抽檢了成品胎強度性能，試驗前后壓穿強度均達到565 J未壓穿，滿足內(nèi)控標(biāo)準要求。

表2 成品胎高速耐久性能結(jié)果

（5）抽檢了成品胎水壓試驗，結(jié)果如表2所示，試驗胎及正常胎壓力安全倍數(shù)均達到了5.5倍，滿足標(biāo)準要求。

（6）抽檢了成品胎滾動阻力，委托中汽研汽車檢驗中心進行檢測，依據(jù)ECE R117 02.Rev4法規(guī)進行檢測，試驗胎滾動阻力實測值6.6 N/kN，達到歐盟B級標(biāo)準，正常胎實測值7.0 N/kN，可以看出使用2+2×0.32ST鋼絲簾線，在提高強度的前提下降低了材料用量及單胎重量，從而降低了滾動阻力。滿足設(shè)計預(yù)期目標(biāo)，符合輪胎綠色節(jié)能的發(fā)展趨勢。

2.4 經(jīng)濟效益分析

如表3所示，單m2帶束層鋼絲成本降低約2.68元，根據(jù)半鋼子午線輪胎生產(chǎn)施工情況，每條輕卡輪胎約用0.69 m2帶束層，既可計算出每條輪胎可降低成本1.849元，按年產(chǎn)800萬套產(chǎn)能計算，年節(jié)約成本約為1 479萬，經(jīng)濟效益顯著，具體效益以使用效果為準。（本估算僅為新材料當(dāng)時的價格，伴隨著鐵礦石等原材成本的波動，以及該型號鋼絲產(chǎn)量的變化，后期會發(fā)生相應(yīng)變化）。

表3 成本分析

3 結(jié)論

一種超高強度型號2+2×0.32ST鋼簾線的應(yīng)用，形成結(jié)論如下：

（1）與傳統(tǒng)型號2+2×0.35HT鋼絲簾線相比，從材料上看超高強度型號2+2×0.32ST鋼絲簾線的破斷力更高，簾布強力更高。

（2）與傳統(tǒng)型號2+2×0.35HT鋼絲簾線相比，從使用上看，應(yīng)用在半鋼輪胎帶束層中，成品輪胎的舒適性能提升、高速性能提升、耐久性能提升，均滿足研發(fā)標(biāo)準,外送測試成品輪胎的滾動阻力降低。

（3）與傳統(tǒng)型號2+2×0.35HT鋼絲簾線相比，從經(jīng)濟效益上分析，超高強度型號2+2×0.32ST鋼絲簾線的應(yīng)用，降低了輪胎中的鋼絲及膠料的用量，輪胎成本得到降低，輪胎更加輕量化，節(jié)油、綠色、環(huán)保的目標(biāo)得以實現(xiàn)。