4×0.225UT OC特高強度鋼絲簾線在半鋼子午線輪胎帶束層中的應(yīng)用

寧研彤，劉風(fēng)麗，楊和濤，王丹靈，2

（1.中策橡膠集團股份有限公司，浙江 杭州 310018；2.浙江大學(xué) 高分子科學(xué)與工程學(xué)院，浙江 杭州 310027）

全球氣候變暖關(guān)系到人類的可持續(xù)發(fā)展，隨著綠色、環(huán)保、低碳出行理念的普及，未來輪胎的發(fā)展方向是輕量化和可多次使用[1]。為了適應(yīng)輪胎市場變化、增強競爭力，輪胎企業(yè)須致力于提高產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化產(chǎn)品性能[2]。

帶束層作為子午線輪胎的核心部件，起著緩沖和箍緊胎體的作用，對輪胎使用過程中的穩(wěn)定性非常重要。因此帶束層應(yīng)采用高強力、高模量的鋼絲簾線[2-4]，我公司引入小直徑、特高強度鋼絲簾線代替?zhèn)鹘y(tǒng)規(guī)格鋼絲簾線用于輪胎帶束層中。

本 工 作 研 究4×0.225UT OC特 高 強 度 鋼絲簾線替代2＋2×0.25HT高強度鋼絲簾線在245/70R17半鋼子午線輪胎帶束層中的應(yīng)用。

1 實驗

1.1 原材料

4×0.225UT OC鋼絲簾線，貝卡爾特鋼簾線有限公司產(chǎn)品；2＋2×0.25HT鋼絲簾線和其他材料均為子午線輪胎制造常用原材料。

1.2 試驗設(shè)備

四輥鋼絲簾布壓延機，意大利魯?shù)婪蚬井a(chǎn)品；鋼絲簾布裁斷機，德國Fisher公司產(chǎn)品；一次法成型機，荷蘭VMI公司產(chǎn)品；轉(zhuǎn)鼓試驗機，天津久榮車輪技術(shù)股份有限公司產(chǎn)品。

1.3 測試方法

鋼絲簾線性能按照GB/T 33159—2016《鋼簾線試驗方法》進行測試。成品輪胎性能測試參照GB/T 4502—2016《轎車輪胎性能室內(nèi)試驗方法》、GB/T 29040—2012《汽車輪胎滾動阻力試驗方法 單點試驗和測量結(jié)果的相關(guān)性》、ECE R30《關(guān)于機動車輛某種充氣輪胎批準(zhǔn)認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》以及美國FMVSS 139等標(biāo)準(zhǔn)進行。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

4×0.225UT OC鋼絲簾線采用特高強度鋼絲，其為同向捻、無外纏絲結(jié)構(gòu)，可避免交互捻結(jié)構(gòu)中層與層之間鋼絲點接觸的磨損，提高鋼絲簾線的耐疲勞性能[1]。兩種鋼絲簾線性能指標(biāo)對比見表1。

由表1可知，4×0.225UT OC鋼絲簾線的彎曲剛度低于2＋2×0.25HT鋼絲簾線。在滿足強度要求的前提下，4×0.225UT OC鋼絲簾線彎曲剛度的降低有利于改善輪胎的乘坐舒適性，提高鋼絲簾線的綜合性能[5]。

表1 兩種鋼絲簾線性能指標(biāo)對比

兩種鋼絲簾線覆膠后截面見圖1。由圖1可見，由于4×0.225UT OC鋼絲簾線是開放型結(jié)構(gòu)，單絲之間存在間隙，因此膠料在鋼絲中呈現(xiàn)全滲透的狀態(tài)。

圖1 兩種鋼絲簾線覆膠后截面

2.2 鋼絲簾布壓延工藝

采用4×0.225UT OC鋼絲簾線對2＋2×0.25 HT鋼絲簾線進行等強度替代，使用同一壓延、裁斷設(shè)備，在相同正常生產(chǎn)工藝條件下進行鋼絲大卷壓延、鋼絲簾布裁斷生產(chǎn)。鋼絲簾布壓延過程中簾布表面平整，覆膠效果較好。生產(chǎn)的鋼絲大卷簾布在裁斷后無翹頭、變形等現(xiàn)象。在鋼絲簾線直徑減小的情況下，簾布上下覆膠厚度基本保持不變，簾布厚度和覆膠量減小。兩種鋼絲簾布壓延工藝參數(shù)對比見表2。

由表2可得，以4×0.225UT OC鋼絲簾線替代2＋2×0.25HT鋼絲簾線，在鋼絲簾布強度相近的情況下，鋼絲簾線質(zhì)量減小18.6%，膠料質(zhì)量減小16.7%，簾布質(zhì)量減小17.7%。

表2 兩種鋼絲簾布壓延工藝參數(shù)對比

2.3 成品輪胎性能

使 用4×0.225UT OC鋼 絲 簾 線 替 代2＋2×0.25HT鋼絲簾線在多個規(guī)格輪胎中進行應(yīng)用，并進行成品輪胎性能檢測，本文僅列舉245/70R17成品輪胎檢測數(shù)據(jù)并進行分析，具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 兩種鋼絲簾線成品輪胎室內(nèi)性能對比

由表3可見：采用4×0.225UT OC鋼絲簾線替代2＋2×0.25HT鋼絲簾線，輪胎外緣尺寸變化不大，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求；輪胎強度性能均遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)要求，破壞能達到446.9 J（為測試標(biāo)準(zhǔn)的1.4倍）時輪胎仍未壓穿；高速性能和耐久性能均遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)要求，使用4×0.225UT OC鋼絲簾線輪胎的耐久性能比2＋2×0.25HT鋼絲簾線輪胎略有優(yōu)勢；滾動阻力相當(dāng)，同時輪胎質(zhì)量略有減小，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。

245/70R17輪胎用于SUV車，除了安全性能外，也注重輪胎使用過程中的操縱穩(wěn)定性。兩種鋼絲簾線輪胎側(cè)偏剛度對比見圖2。

圖2 兩種鋼絲簾線輪胎側(cè)偏剛度對比

由圖2可見，在負(fù)荷率為80%～100%條件下，4×0.225UT OC鋼絲簾線輪胎側(cè)偏剛度略大。車輛的操縱穩(wěn)定性與輪胎的側(cè)偏剛度密切相關(guān)，側(cè)偏剛度越大，車輛操縱穩(wěn)定性越好[6]。使用4×0.225 UT OC鋼絲簾線輪胎的車輛操縱穩(wěn)定性較好。

2.4 成本分析

兩種鋼絲簾線輪胎成本分析見表4。

由表4可見，用4×0.225UT OC鋼絲簾線替代2＋2×0.25HT鋼絲簾線，每平方米帶束層簾布成本降低約1.4元，根據(jù)半鋼子午線輪胎生產(chǎn)施工情況，每條輪胎約用0.83 m2帶束層，則每條輪胎可降低成本1.16元。按年產(chǎn)能200萬條半鋼子午線輪胎計算，年節(jié)約成本約為232萬元，經(jīng)濟效益顯著（本估算僅為新材料當(dāng)時價格）。

表4 兩種鋼絲簾線輪胎成本分析

3 結(jié)論

4×0.225UT OC鋼絲簾線是一種直徑小、開放型結(jié)構(gòu)全滲膠、特高強度新型鋼絲簾線，以其代替2＋2×0.25HT鋼絲簾線用于245/70R17半鋼子午線輪胎帶束層中，輪胎外緣尺寸、強度和高速性能相近，耐久性能和操縱性能有所提高。

此外，以4×0.225UT OC鋼絲簾線替代2＋2×0.25HT鋼絲簾線可以減小輪胎中鋼絲簾線及膠料的用量，輪胎成本降低，滿足輪胎輕量化和綠色環(huán)保要求。