一種高性價(jià)比冠帶層骨架材料的應(yīng)用

李 濤，劉 超，楊京輝，袁金琪

[特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司，山東 青島 266100]

目前，我國(guó)輪胎產(chǎn)能約占世界產(chǎn)能的40%，隨著近幾年全球汽車銷量持續(xù)負(fù)增長(zhǎng)，且國(guó)際貿(mào)易壁壘和加征關(guān)稅問(wèn)題越來(lái)越突出，我國(guó)輪胎企業(yè)的生存和發(fā)展現(xiàn)狀愈加嚴(yán)峻[1-5]。同時(shí)，由于市場(chǎng)對(duì)輪胎品種、數(shù)量、質(zhì)量和服務(wù)水平的要求越來(lái)越高，輪胎的銷售價(jià)格卻越來(lái)越低，這使得我國(guó)輪胎企業(yè)的利潤(rùn)空間急劇減小，利潤(rùn)水平急劇下降[6-10]。因此，國(guó)內(nèi)大部分輪胎企業(yè)展開了提質(zhì)降本的各項(xiàng)工作。

為響應(yīng)我公司提質(zhì)降本的要求，本工作研究了一種高性價(jià)比冠帶層骨架材料——錦綸66（N66）和聚酯混紡體（EPT66）簾線的應(yīng)用，現(xiàn)將研究情況簡(jiǎn)介如下。

1 EPT66簡(jiǎn)介

N66和EPT66纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，微觀結(jié)構(gòu)性能對(duì)比如表1所示。

從圖1和表1可以看出，相對(duì)于N66纖維，EPT66纖維具有更高的結(jié)晶度和交聯(lián)密度，因此具有較低的收縮率和良好的尺寸穩(wěn)定性。

表1 N66和EPT66纖維的微觀結(jié)構(gòu)性能對(duì)比

圖1 N66和EPT66纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2 EPT66性能測(cè)試

2.1 物理性能

930dtex/2 N66（以下簡(jiǎn)稱N66）簾線與930dtex/2 EPT66（以下簡(jiǎn)稱EPT66）簾線的物理性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比如表2所示。

從表2可以看出，在相同檢測(cè)條件下，相對(duì)于N66簾線，EPT66簾線具有更高的粘合力，同時(shí)兼具更低的定負(fù)荷伸長(zhǎng)率和干熱收縮率。

表2 N66與EPT66簾線的物理性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比

2.2 高溫模量

N66和EPT66簾線在不同溫度下的模量對(duì)比如圖2所示。

從圖2可以看出，相對(duì)于N66簾線，EPT66簾線在低伸長(zhǎng)率下具有更高的模量。

圖2 N66和EPT66簾線在不同溫度下的模量對(duì)比

相對(duì)于N66簾線，在老化（老化條件為180℃×2 min）前后，EPT66簾線同樣表現(xiàn)出較高的模量，分別如圖3和4所示。

圖3 100 °C下N66和EPT66簾線的模量對(duì)比

2.3 蠕變特性

將N66和EPT66簾線在溫度180 ℃、荷載0.01 g·dtex-1的條件下預(yù)處理15 min，之后在24 h內(nèi)施加0.8 g·dtex-1的荷載，研究N66和EPT66簾線的蠕變性能。N66和EPT66簾線的蠕變性能對(duì)比如圖5所示。

圖4 N66和EPT66簾線老化前后的模量對(duì)比

圖5 N66和EPT66簾線的蠕變性能對(duì)比

從圖5可以看出，相對(duì)于N66簾線，EPT66簾線在低溫下具有更優(yōu)異的蠕變性能。

2.4 收縮特性

N66和EPT66簾線在相同溫度（180 ℃）下的收縮特性和不同溫度下的收縮力對(duì)比分別如圖6和7所示。

從圖6和7可以看出：相對(duì)于N66簾線，在180℃下，EPT66簾線具有更高的收縮力和更低的收縮率；在不同溫度下，EPT66簾線都具有更高的收縮力。

圖6 N66和EPT66簾線在180 °C下的收縮特性對(duì)比

圖7 N66和EPT66簾線在不同溫度下的收縮力對(duì)比

3 骨架材料替換方案

本工作選用無(wú)錫新建化纖有限公司生產(chǎn)的EPT66（100EPD）簾布，替換目前常用的N66（100EPD）簾布，用于冠帶層中進(jìn)行輪胎試制。EPT66簾布生產(chǎn)工藝按照正常的聚酯和錦綸簾布生產(chǎn)工藝進(jìn)行：EPT66切片→紡絲→捻線→織布→浸膠→包裝。

輪胎規(guī)格有高性能和超高性能轎車輪胎、C型輕型載重輪胎、全地形輪胎等不同系列，分別選取各代表規(guī)格進(jìn)行冠帶層切換試制輪胎，并進(jìn)行成品輪胎室內(nèi)性能試驗(yàn)。

試驗(yàn)方案如下：進(jìn)行4個(gè)批次簾線試驗(yàn)，共完成6輪試驗(yàn)，其中第2，4個(gè)批次分別完成2輪試驗(yàn)。各輪次試驗(yàn)情況如表3所示。

表3 EPT66簾線使用試驗(yàn)方案

4 EPT66簾線檢測(cè)數(shù)據(jù)

EPT66簾線入廠檢測(cè)數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 EPT66簾線入廠檢測(cè)數(shù)據(jù)

從4個(gè)批次的EPT66簾線入廠檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，相對(duì)于N66簾線，EPT66簾線具有更低的定負(fù)荷伸長(zhǎng)率和斷裂伸長(zhǎng)率，以及較好的粘合力。

5 輪胎生產(chǎn)工藝及跟蹤

5.1 壓延裁斷

5.1.1 壓延

采用意大利COMERIO公司S型四輥壓延機(jī)，EPT66簾線直徑為0.56 mm，覆膠膠料采用冠帶層膠料，壓延后簾布厚度標(biāo)準(zhǔn)為0.75 mm。

5.1.2 裁斷

EPT66壓延簾布幅寬標(biāo)準(zhǔn)為1 440 mm，實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)過(guò)2組擴(kuò)布輥和1組三指擴(kuò)邊裝置后，采用與N66簾布相同的壓延參數(shù)，正常幅寬可以達(dá)到1 434～1 453 mm，能夠滿足正常分裁使用。

5.1.3 剝離試驗(yàn)結(jié)果

N66和EPT66簾線剝離力對(duì)比如表5所示。

表5 N66和EPT66簾線剝離力對(duì)比

從表5可以看出，通過(guò)3個(gè)批次的調(diào)整和改善，特別是第4批對(duì)EPT66簾布浸膠工藝進(jìn)行優(yōu)化后，對(duì)比前兩輪，EPT66簾線在剝離力方面有明顯的提升，基本接近甚至超過(guò)N66簾線的剝離力。

5.2 成型

成型胎坯外周長(zhǎng)跟蹤明細(xì)如表6所示。

相對(duì)于使用N66簾線的胎坯，使用EPT66簾線的胎坯在其成型、硫化中，除胎坯外周長(zhǎng)有差異外，其他方面均相同。從表6可以看出，使用第1—3批試驗(yàn)簾線生產(chǎn)輪胎時(shí)，胎坯外周長(zhǎng)均比N66簾線輪胎小4～6 mm，在第2批簾線試驗(yàn)時(shí)，將前/后主張力由400/700 DaN調(diào)整為350/500 DaN進(jìn)行試驗(yàn)，胎坯外周長(zhǎng)與調(diào)整前相比基本沒(méi)有變化，第4批試驗(yàn)輪胎胎坯外周長(zhǎng)與N66簾線輪胎相當(dāng)。

表6 成型胎坯外周長(zhǎng)跟蹤明細(xì) mm

5.3 動(dòng)平衡和均勻性檢測(cè)

通過(guò)第1，5，6輪輪胎試制，各規(guī)格輪胎動(dòng)平衡和均勻性測(cè)試結(jié)果如表7所示。

從表7可以看出，使用EPT66簾線和N66簾線輪胎的各項(xiàng)動(dòng)平衡和均勻性參數(shù)差異整體較小，基本在正常波動(dòng)范圍內(nèi)。

表7 輪胎動(dòng)平衡和均勻性測(cè)試結(jié)果

6 輪胎室內(nèi)性能

6.1 充氣外緣尺寸

輪胎充氣外緣尺寸測(cè)量結(jié)果如表8所示。

從表8可以看出，與使用N66簾線的輪胎相比，使用EPT66簾線的輪胎充氣外緣尺寸相差較小，但整體來(lái)看充氣外直徑略小，充氣斷面寬稍大。

表8 輪胎充氣外緣尺寸測(cè)量結(jié)果 mm

6.2 高速性能

轎車輪胎和載重輪胎高速性能測(cè)試結(jié)果分別如表9和10所示。

從表9和10可以看出，與使用N66簾線的輪胎相比，使用EPT66簾線的輪胎高速性能普遍較差，第4批EPT66簾布浸膠工藝改進(jìn)后，第5，6輪EPT66簾線輪胎高速性能總體優(yōu)于N66簾線輪胎。

表9 轎車輪胎高速性能測(cè)試結(jié)果

6.3 耐久性能

轎車輪胎和載重輪胎耐久性能測(cè)試結(jié)果分別如表11和12所示。

從表11和12可以看出，與使用N66簾線的輪胎相比，高性能和超高性能系列轎車輪胎的耐久時(shí)間均能達(dá)到70 h，但是C型輕型載重輪胎、全地形輪胎前4輪使用EPT66簾線輪胎的耐久性能整體要稍差，第5，6輪EPT66簾線工藝改進(jìn)后對(duì)應(yīng)輪胎耐久性能相當(dāng)。

表11 轎車輪胎耐久性測(cè)試結(jié)果

6.4 強(qiáng)度

轎車輪胎和載重輪胎強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果分別如表13和14所示。

從表13和14可以看出，使用EPT66和N66簾線的輪胎強(qiáng)度均合格，測(cè)試結(jié)果相當(dāng)。

表13 轎車輪胎強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

7 道路測(cè)試

第1輪試驗(yàn)時(shí)生產(chǎn)3個(gè)規(guī)格樣胎裝配5輛出租車進(jìn)行道路試驗(yàn)，從2020年4月13日開始裝車試驗(yàn)到8月27日最后一次檢查輪胎，除兩條輪胎出現(xiàn)胎側(cè)鼓包外，沒(méi)有出現(xiàn)胎冠部位的脫層或損傷。

使用EPT66簾線輪胎路試結(jié)果如表15所示。

從表15可以看出，使用EPT66簾線的輪胎安全性能可靠。

表15 使用EPT66簾線的輪胎路試結(jié)果

8 結(jié)論

（1）與N66簾線相比，EPT66簾線具有更低的定負(fù)荷伸長(zhǎng)率和干熱收縮率、更高的模量以及更優(yōu)異的低溫蠕變性能。

（2）使用EPT66簾線替代N66簾線對(duì)輪胎的動(dòng)平衡和均勻性基本沒(méi)有影響。

（3）對(duì)EPT66簾布浸膠工藝優(yōu)化后，其輪胎室內(nèi)性能均有較大提升，與N66簾線輪胎相當(dāng)。

（4）使用EPT66簾線的輪胎充氣外緣尺寸與N66簾線輪胎相差較小，但整體來(lái)看其充氣外直徑略小，充氣斷面寬稍大，對(duì)于現(xiàn)有外直徑在下限、斷面寬在上限的規(guī)格使用該材料時(shí)要重點(diǎn)確認(rèn)輪胎充氣外緣尺寸。

（5）從路試情況來(lái)看，使用EPT66簾線的輪胎安全性能可靠。

（6）使用EPT66簾線替代N66簾線用于輪胎冠帶層時(shí)具備一定的成本優(yōu)勢(shì)，目前市場(chǎng)價(jià)每噸材料可節(jié)省8 000元左右。

表10 載重輪胎高速性能測(cè)試結(jié)果

表12 載重輪胎耐久性測(cè)試結(jié)果

表14 載重輪胎強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果