2＋2×0.32ST超高強(qiáng)度鋼絲簾線在半鋼子午線輪胎帶束層中的應(yīng)用

徐 巖，屈東山，王傳磊，潘恩華，邵長(zhǎng)城，鄭 濤

（山東豐源輪胎制造股份有限公司，山東 棗莊 277300）

隨著汽車工業(yè)和高速公路的飛速發(fā)展，整車廠及用戶對(duì)輪胎綠色、節(jié)油、輕量化等提出了更高要求，尤其是伴隨著新能源電動(dòng)汽車的發(fā)展，對(duì)輪胎節(jié)油、低滾動(dòng)阻力和高負(fù)荷性能提出了更高要求。鋼絲簾線作為輪胎中的重要增強(qiáng)材料，對(duì)輪胎強(qiáng)度、高速性能、耐久性能和滾動(dòng)阻力等具有較大影響[1-7]。為適應(yīng)上述要求，近年來(lái)轎車子午線輪胎帶束層鋼絲簾線向著超高強(qiáng)度方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化，對(duì)輪胎輕量化、滾動(dòng)阻力降低、續(xù)航里程延長(zhǎng)做出了較大貢獻(xiàn)。

為進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本和輪胎滾動(dòng)阻力，提高輪胎性能，我公司結(jié)合實(shí)際情況，使用2＋2×0.32ST鋼絲簾線替代2＋2×0.35HT鋼絲簾線用于半鋼子午線輪胎帶束層中，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，并進(jìn)行了實(shí)際投產(chǎn)應(yīng)用，現(xiàn)將相關(guān)情況簡(jiǎn)介如下。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

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

1.2 方案

半鋼子午線輪胎生產(chǎn)中，使用2＋2×0.32ST鋼絲簾線等密度代替2＋2×0.35HT鋼絲簾線用于帶束層，其他不變。

1.3 主要設(shè)備及儀器

F370型和F305型密煉機(jī)，大連橡膠塑料機(jī)械有限公司產(chǎn)品；S型四輥鋼絲/纖維兩用壓延機(jī)，意大利柯米尼奧·?？死井a(chǎn)品；大角度鋼絲簾布裁斷機(jī)，德國(guó)Fischer公司產(chǎn)品；一次法成型機(jī)，荷蘭VMI公司產(chǎn)品；X（S）M-1.5L小密煉機(jī)、XK-160型開煉機(jī)和XLB-400-400型四立柱平板硫化機(jī)，青島科高橡塑機(jī)械技術(shù)裝備有限公司產(chǎn)品；3365型拉力機(jī)，美國(guó)英斯特朗公司產(chǎn)品；輪胎耐久性試驗(yàn)機(jī)，天津久榮車輪技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.4 性能測(cè)試

鋼絲簾線的直徑、線密度、破斷力等參照GB/T 11181—2016測(cè)試；成品輪胎性能按照相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，其中輪胎滾動(dòng)阻力委托中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司檢驗(yàn)中心進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

2＋2×0.32ST鋼絲簾線具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）采用超高強(qiáng)度單絲，在保證滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)減小單絲直徑，單絲強(qiáng)度提高可獲得更高的彎曲負(fù)荷、沖擊力和疲勞強(qiáng)度，鋼絲簾線的綜合性能提高；（2）在單絲直徑減小的同時(shí)保證覆膠厚度不變，簾布厚度有所減小，覆膠量減??；（3）滲膠性能優(yōu)良，單絲在捻制成股時(shí)進(jìn)行了預(yù)變形，單絲之間縫隙均勻，膠料可以很好地與鋼絲結(jié)合，保證鋼絲的粘合力，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鋼絲簾線及壓延鋼絲簾布的性能見表1。

表1 鋼絲簾線及壓延鋼絲簾布的性能

從表1可以看出：與2＋2×0.35HT鋼絲簾線相比，2＋2×0.32ST鋼絲簾線直徑和線密度明顯減小，但簾線的破斷力反而有一定程度提高，在相同的壓延密度下，在簾布強(qiáng)度方面略有優(yōu)勢(shì)；在保證鋼絲簾布強(qiáng)度不降低的同時(shí)，采用2＋2×0.32ST鋼絲簾線后，鋼絲簾線質(zhì)量和膠料質(zhì)量均有較大程度減小，符合預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2.2 壓延工藝性能

在半鋼子午線輪胎帶束層中采用2＋2×0.32ST鋼絲簾線對(duì)2＋2×0.35HT鋼絲簾線進(jìn)行等密度替代，可在正常生產(chǎn)工藝和設(shè)備條件下進(jìn)行壓延、裁斷生產(chǎn)，壓延過(guò)程中鋼絲簾布平整光潔，覆膠良好，表面粘性滿足工藝性能要求；鋼絲簾布裁斷時(shí)無(wú)變形、翹頭，簾布表面平整。

2.3 成品輪胎性能

使用2＋2×0.32ST鋼絲簾線替代2 ＋2×0.35HT鋼絲簾線在多個(gè)規(guī)格輪胎帶束層中進(jìn)行應(yīng)用，并對(duì)多個(gè)代表性規(guī)格成品輪胎性能進(jìn)行檢測(cè)，限于篇幅，本文僅列出225/75R15 LT規(guī)格成品輪胎性能檢測(cè)結(jié)果，如表2所示。

表2 成品輪胎性能

從表2 可以看出：輪胎帶束層采用2 ＋2×0.32ST鋼絲簾線替代2＋2×0.35HT鋼絲簾線后，輪胎的充氣外緣尺寸變化不大，均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求；由于使用2＋2×0.32ST鋼絲簾線的帶束層剛度較小，輪胎下沉量增大了約4.5 mm，這有利于增大輪胎接地面積，提升駕乘舒適性；輪胎最小破壞能均超過(guò)565 J，滿足內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求；輪胎按照FMV SS139：2017測(cè)試的高速性能和耐久性能均略有提高，滿足研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)要求；水壓試驗(yàn)中輪胎爆破水壓安全倍數(shù)均達(dá)到了5.5，滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求；試驗(yàn)輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)實(shí)測(cè)值為6.6 N·kN-1，達(dá)到歐盟C2輪胎B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（5.6～6.7 N·kN-1），生產(chǎn)輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)實(shí)測(cè)值為7.0 N·kN-1，試驗(yàn)輪胎滾動(dòng)阻力降低是因?yàn)?＋2×0.32ST鋼絲簾線在提高強(qiáng)度的前提下減小了材料用量及單胎質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，符合輪胎綠色節(jié)能的發(fā)展趨勢(shì)。

2.4 經(jīng)濟(jì)效益

輪胎帶束層采用2＋2×0.32ST鋼絲簾線替代2＋2×0.35HT鋼絲簾線，成本分析結(jié)果如表3所示。

表3 成本分析結(jié)果

從表3可以看出，采用2＋2×0.32ST鋼絲簾線替代2＋2×0.35HT鋼絲簾線，帶束層鋼絲簾布成本降低約2.9元·m-2，根據(jù)半鋼子午線輪胎生產(chǎn)施工情況，按每條子午線輪胎約用0.7 m2帶束層計(jì)算，每條輪胎成本可降低2元，按年產(chǎn)1 000萬(wàn)套產(chǎn)能計(jì)算，年節(jié)約成本2 000萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3 結(jié)論

與2＋2×0.35HT鋼絲簾線相比，2＋2×0.32ST鋼絲簾線的強(qiáng)度更高，直徑減小，耐疲勞性能更好；在半鋼子午線輪胎帶束層中用2＋2×0.32ST鋼絲簾線替代2＋2×0.35HT鋼絲簾線，成品輪胎的外緣尺寸、強(qiáng)度性能、高速性能、耐久性能均能滿足研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)有效減小了輪胎中的鋼絲簾線和膠料用量，降低了生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)了輪胎輕量化，降低了輪胎的滾動(dòng)阻力，達(dá)到了節(jié)油、綠色、環(huán)保的發(fā)展目標(biāo)。