3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎胎體中的應(yīng)用

石禮冉，張 超，張思喜，孫文文，楊 麗，倪建勝

（1.八億橡膠有限責(zé)任公司，山東 棗莊 277800；2.江蘇興達(dá)鋼簾線股份有限公司，江蘇 興達(dá) 225721）

世界輪胎工業(yè)發(fā)展至今已有160多年歷史。從全球市場(chǎng)看，目前世界輪胎產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成為一個(gè)規(guī)模龐大、高度發(fā)達(dá)的產(chǎn)業(yè)，并已進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的發(fā)展時(shí)期[1-2]。

當(dāng)前國(guó)際輪胎產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出幾大趨勢(shì)[3-7]：一是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體競(jìng)相快速發(fā)展，輪胎生產(chǎn)重心呈現(xiàn)由西方到東方、從美歐向亞洲傾斜擴(kuò)大的趨勢(shì)；二是輪胎生產(chǎn)的增長(zhǎng)方式由數(shù)量擴(kuò)張向提高產(chǎn)品質(zhì)量和增加產(chǎn)品種類(lèi)的方向發(fā)展，企業(yè)主要靠降低輪胎成本以及發(fā)展高性能、超高性能和多功能性新輪胎來(lái)提高效益；三是輪胎產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)綠色化、循環(huán)經(jīng)濟(jì)化，而國(guó)際化更是世界輪胎工業(yè)未來(lái)的總趨勢(shì)。

根據(jù)輪胎產(chǎn)品性能的發(fā)展需求，鋼絲簾線生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)致力于以下方向的研究：一是開(kāi)發(fā)超高強(qiáng)度、特高強(qiáng)度鋼絲簾線，既能有效地提高輪胎胎體和帶束層的強(qiáng)度以及輪胎的安全性能，也能減小鋼絲簾線的用量，降低輪胎生產(chǎn)成本[8-12]；二是提高鋼絲簾線的滲膠性能和耐腐蝕性能；三是提高鋼絲簾線的耐疲勞性能。

本工作研究以3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼簾線代替3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎胎體中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線，江蘇興達(dá)鋼簾線股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備

鋼絲簾布四輥壓延機(jī)，日本IHI公司產(chǎn)品；90°鋼絲簾布裁斷機(jī)和全鋼載重子午線輪胎三鼓成型機(jī)，軟控股份有限公司產(chǎn)品；輪胎綜合性能試驗(yàn)機(jī)，中國(guó)臺(tái)灣優(yōu)美集團(tuán)產(chǎn)品；四工位高速耐久試驗(yàn)機(jī)，青島高校測(cè)控技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.3 性能測(cè)試

鋼絲簾線性能（直徑、線密度、破斷力等）按照GB/T 11183—2016測(cè)試；成品輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012進(jìn)行測(cè)量；強(qiáng)度性能按照GB/T 4501—2016進(jìn)行測(cè)試；耐久性能按照GB/T 4501—2016要求進(jìn)行前期測(cè)試，試驗(yàn)速度為65 km·h-1，充氣壓力為930 kPa，47 h后停機(jī)檢查，第4階段后每10 h速度增大5 km·h-1，負(fù)荷率增大10%，直至輪胎損壞為止。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

2.1.1 基本性能

3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的結(jié)構(gòu)如圖1所示，性能指標(biāo)如表1所示，性能檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

圖1 兩種鋼絲簾線結(jié)構(gòu)示意

從圖1可以看出，3×0.225/9×0.205CCUT和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的結(jié)構(gòu)排列相同，截面均為三角形。

從表2可以看出，與3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線相比，3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線的簾線直徑減小9.62%，破斷力減小12.8%，較小的簾線直徑可在保證相同胎體強(qiáng)度和壓延簾布厚度的同時(shí)，增大鋼絲簾線的覆膠厚度，以提高簾布的壓延通過(guò)性能和成品輪胎的耐久性能。同時(shí)3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線的線密度比3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線減小17.2%，可減小鋼絲簾線和膠料的用量，有利于輪胎輕量化，降低生產(chǎn)成本，提高輪胎性?xún)r(jià)比。

2.1.2 滲膠性能

3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的滲膠性能對(duì)比如圖2所示。

從圖2可以看出，與3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線相比，3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線因其較小的簾線直徑和較大的鋼絲間距而具有更好的滲膠性能。

2.1.3 耐疲勞性能

3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的耐疲勞性能對(duì)比如圖3所示。

圖3 兩種鋼絲簾線的耐疲勞性能對(duì)比

從圖3可以看出，3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線的耐疲勞性能優(yōu)于3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線。

2.2 工藝性能

3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的簾布?jí)貉庸に嚁?shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 兩種鋼絲簾布?jí)貉庸に嚁?shù)據(jù)對(duì)比

從表3可以看出，與3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾布相 比，3×0.225/9×0.205CCUT鋼絲簾布的強(qiáng)力指數(shù)減小1.2%，簾布質(zhì)量指數(shù)減小2.3%，簾布?jí)貉用芏仍龃?0%。

由 于3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度絲簾線直徑比3×0.24/9×0.225CCST 鋼絲簾線小9.62%，壓延時(shí)根據(jù)鋼絲簾線直徑對(duì)壓延主張力進(jìn)行調(diào)整[13-16]，壓延厚度相同時(shí)，3×0.225/9×0.205CCUT鋼絲簾布的壓延通過(guò)性能和壓延平整度更好（見(jiàn)圖4和5），裁斷過(guò)程中鋼絲無(wú)翹頭、冒芯等質(zhì)量缺陷（見(jiàn)圖6），自動(dòng)接頭質(zhì)量符合工藝要求，成型過(guò)程無(wú)異常，成品輪胎外觀經(jīng)X光檢測(cè)后無(wú)異常。

圖4 簾布?jí)貉油ㄟ^(guò)性能

圖6 簾布裁斷質(zhì)量

2.3 成品性能

將3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線用于12R22.5全鋼載重子午線輪胎生產(chǎn)，并進(jìn)行成品輪胎性能檢測(cè)。

2.3.1 外緣尺寸

兩種鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎外緣尺寸見(jiàn)表4。

表4 輪胎外緣尺寸對(duì)比 mm

從表4可以看出，兩種輪胎充氣外緣尺寸均符合GB/T 2977—2016的要求。

2.3.2 強(qiáng)度性能

對(duì)兩種鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎進(jìn)行強(qiáng)度性能測(cè)試，結(jié)果表明兩種輪胎的破壞能均不小于2203J，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值的比值均大于200%。同時(shí)，由于3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線比3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的簾線密度大10%，在強(qiáng)度試驗(yàn)中采 用3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎第五點(diǎn)未被壓穿，而采用3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎第五點(diǎn)壓穿，這表明采用3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎抗沖擊爆破性能優(yōu)于采用3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎，輪胎的安全性能更好。

2.3.3 耐久性能

對(duì)兩種鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎進(jìn)行耐久性試驗(yàn)，試驗(yàn)條件見(jiàn)表5，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 輪胎耐久性試驗(yàn)條件

表6 成品輪胎耐久性試驗(yàn)結(jié)果

從表6可以看出，與采用3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎相比，采用3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎耐久性能更好，輪胎的使用壽命更長(zhǎng)。

2.3.4 壓力分布

對(duì)兩種鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎進(jìn)行壓力測(cè)試，輪胎的壓力分布數(shù)據(jù)如表7所示，壓力分布情況如圖7所示。

表7 兩種輪胎的壓力分布數(shù)據(jù)

圖7 兩種輪胎的壓力分布情況

從表7可以看出，與采用3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎相比，采用3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎在80%負(fù)荷率下的接地面積相差不大，在100%負(fù)荷率下減小0.44%，在120%負(fù)荷率下增大1.49%。

從表7還可以看出，與采用3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎相比，采用3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎在不同負(fù)荷下與地面的接觸壓力明顯減小，在80%，100%和120%負(fù)荷率下分別減小24.53%，30.8%和29.64%。

由圖7可見(jiàn)，采用3×0.24/9×0.225CCST和3×0.225/9×0.205CCUT鋼絲簾線生產(chǎn)的輪胎壓力分布情況差別很小且接地印痕的矩形率較高[17]，成品輪胎在使用過(guò)程中均不會(huì)產(chǎn)生異常磨損現(xiàn)象。

綜合來(lái)看，以3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線代替3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線應(yīng)用于全鋼載重子午線輪胎胎體中，可以明顯提高輪胎的接地性能。

2.4 成本分析

以3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線代替3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線應(yīng)用于12R22.5全鋼載重子午線輪胎胎體中，單胎質(zhì)量減小0.22%，單胎成本降低0.24%。

3 結(jié)語(yǔ)

與3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線相比，3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線的簾線直徑減小，在簾布厚度相同的情況下覆膠厚度更大，鋼絲簾線的滲膠性能和耐久性能提高，壓延及裁斷工藝性能良好；以3×0.225/9×0.205CCUT特高強(qiáng)度鋼絲簾線代替3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線應(yīng)用于12R22.5全鋼載重子午線輪胎胎體中，輪胎充氣外緣尺寸和強(qiáng)度性能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，耐久性能提高，使用壽命延長(zhǎng)；同時(shí)單胎質(zhì)量減小0.22%，單胎成本降低0.24%。