0.37+6×0.32ST鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎帶束層中的應(yīng)用

文 燕，溫顯新，夏世良，卞瑞興

[1.山東中創(chuàng)輪胎股份有限公司，山東 臨沂 276300；2.貝卡爾特（中國）技術(shù)研發(fā)有限公司，江蘇 江陰 214434]

隨著汽車工業(yè)和高速公路的發(fā)展，以及環(huán)保法規(guī)和代工（OEM）生產(chǎn)要求的不斷提高，輪胎發(fā)展趨勢是輕量化、低滾動(dòng)阻力、長使用壽命、多次翻新等，以保證可持續(xù)發(fā)展。鋼絲簾線是輪胎的主要骨架材料，其發(fā)展逐步趨向于高強(qiáng)度、新鍍層、優(yōu)化結(jié)構(gòu)等。

國內(nèi)外輪胎公司正在廣泛應(yīng)用高強(qiáng)度新鋼絲簾線產(chǎn)品，超高強(qiáng)度（ST）/特高強(qiáng)度（UT）鋼絲簾線取代傳統(tǒng)的普通強(qiáng)度（NT）/高強(qiáng)度（HT）鋼絲簾線成為市場上主流的輪胎骨架材料。帶束層是全鋼載重子午線輪胎的關(guān)鍵部件，其骨架材料特性對輪胎綜合性能起決定性作用。全鋼載重子午線輪胎帶束層對鋼絲簾線的要求主要為拉伸強(qiáng)度、彎曲剛度、耐腐蝕性能、抗沖擊性能、抗壓縮性能、粘合性能以及成本等。

本工作用全滲膠0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代傳統(tǒng)3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于長途車標(biāo)配的295/80R22.5 18PR全鋼載重子午線輪胎帶束層中，研究輪胎性能和成本的變化。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線，貝卡爾特鋼簾線有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

電子拉力測試機(jī)，美國英斯特朗公司產(chǎn)品；560 mm×1 370 mm四輥S型鋼絲簾布壓延機(jī)，日本IHI公司產(chǎn)品；15°～70°鋼絲簾布裁斷機(jī)，天津賽象科技股份有限公司產(chǎn)品；三鼓成型機(jī)，山東榮創(chuàng)機(jī)械科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 性能測試

鋼絲簾線及成品輪胎的各項(xiàng)性能均按相應(yīng)國家和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

2.1.1 基本性能

0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線的基本性能如表1所示。從表1可以看出：與3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線相比，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的直徑和線密度顯著降低，破斷力相當(dāng)，破斷力/線密度較大，在保證同等簾布強(qiáng)度下，可以減小簾線材料用量和簾布質(zhì)量，有利于降低輪胎滾動(dòng)阻力；0.37+6×0.32ST鋼絲簾線直徑較小，鋼絲端部因未與橡膠粘合而形成的缺陷更少，鋼絲間滲透的橡膠更多，這些特點(diǎn)有利于減少帶束層邊緣裂紋產(chǎn)生與擴(kuò)展，可提高輪胎耐久性能。

表1 兩種鋼絲簾線的基本性能

2.1.2 滲膠性能

0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線覆膠后橫截面對比如圖1所示。從圖1可以看出，0.37+6×0.32 ST鋼絲簾線滲膠性能優(yōu)于3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線。0.37+6×0.32ST鋼絲簾線為全滲膠鋼絲簾線產(chǎn)品，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上充分考慮外層鋼絲之間的間隙，同時(shí)使用特殊預(yù)變形工藝，為開放型結(jié)構(gòu)。3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線芯股的3根鋼絲為閉合狀態(tài)，中間不能完全滲膠，形成空氣通道，如果輪胎在使用過程中胎面發(fā)生損傷，易造成鋼絲簾線大面積銹蝕，影響輪胎使用壽命。

圖1 0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線覆膠后橫截面對比

2.1.3 滲膠空氣壓降

0.37+6×0.32ST鋼絲簾線滲膠空氣壓降為0，而3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線滲膠空氣壓降為5%～20%。可以看出，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線滲膠空氣壓力損失大幅下降。

2.1.4 彎曲剛度性能

鋼絲簾線彎曲剛度降低和鋼絲簾布減薄可以共同增強(qiáng)胎冠的包裹能力，從而保證輪胎與地面良好接觸，提高輪胎操控性能。同時(shí)，低彎曲剛度可進(jìn)一步提高輪胎的乘坐舒適性和通過性。

兩種鋼絲簾線的彎曲剛度對比如表2所示。從表2可以看出，與3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線相比，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的彎曲剛度略低。

表2 兩種鋼絲簾線的彎曲剛度 N·mm2

2.1.5 抗沖擊和抗壓縮性能

帶束層保護(hù)層和工作層一起抵抗輪胎使用時(shí)受到的地面沖擊，鋼絲簾線需要具有較強(qiáng)的抗沖擊能力。帶束層過渡層大鋪設(shè)角度的特點(diǎn)使得鋼絲簾線需要保持相當(dāng)?shù)目箟嚎s變形能力，鋼絲簾線在壓潰前能夠承受的壓縮變形非常重要。

兩種鋼絲簾線的抗沖擊性能和抗壓縮性能對比如表3所示。從表3可以看出，與3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線相比，0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的抗沖擊性能相當(dāng)，抗壓縮性能明顯提高。

表3 兩種鋼絲簾線的抗沖擊性能和抗壓縮性能對比

2.2 工藝性能

2.2.1 壓延工藝

兩種鋼絲簾線的壓延工藝參數(shù)對比如表4所示。從表4可以看出，由于0.37+6×0.32ST鋼絲簾線直徑比3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線小，0.37+6×0.32ST鋼絲簾布壓延厚度減小，在相同的壓延密度下，鋼絲簾布質(zhì)量減小，更能顯著減小輪胎質(zhì)量。

表4 兩種鋼絲簾線的壓延工藝參數(shù)對比

0.37+6×0.32ST鋼絲簾線壓延工藝性能良好，簾布表面光滑、平整，覆膠性能良好，鋼絲簾線排列均勻，無稀線、無跳線問題。

2.2.2 裁斷工藝

0.37+6×0.32ST鋼絲簾布裁斷過程中未出現(xiàn)翹頭、變形等問題，簾布平整，切口鋼絲不松散。裁斷后自動(dòng)拼接，接頭質(zhì)量符合工藝要求。

2.2.3 成型工藝

成型過程中0.37+6×0.32ST鋼絲簾布無拉伸，排列均勻，帶束層貼合狀態(tài)正常。

2.3 成品性能

采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于295/80R22.5 18PR全鋼載重子午線輪胎帶束層，進(jìn)行成品性能測試。

2.3.1 外緣尺寸

成品輪胎的外觀、X光及均勻性檢查無異常。成品輪胎外緣尺寸如表5所示。從表5可以看出，試驗(yàn)輪胎（帶束層使用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線）與正常生產(chǎn)輪胎（帶束層使用3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線）的外緣尺寸變化不大，均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表5 輪胎外緣尺寸 mm

2.3.2 強(qiáng)度性能

成品輪胎強(qiáng)度性能試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。從表6可以看出，與正常生產(chǎn)輪胎相比，試驗(yàn)輪胎的破壞能明顯提高，說明采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于輪胎帶束層，可提高輪胎強(qiáng)度性能。

表6 輪胎破壞能 J

2.3.3 耐久性能

輪胎耐久性試驗(yàn)步驟如表7所示。在耐久性試驗(yàn)中，采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線的試驗(yàn)輪胎累計(jì)行駛時(shí)間為86.3 h，采用3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線的正常生產(chǎn)輪胎累計(jì)行駛時(shí)間為79.5 h。說明采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于輪胎帶束層，可提高輪胎耐久性能。

表7 輪胎耐久性試驗(yàn)步驟

2.4 成本分析

從鋼絲簾線壓延工藝參數(shù)（表4）可以看出，在壓延密度相同的條件下，用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線，簾布厚度減小0.1 mm，鋼絲簾線質(zhì)量指數(shù)、膠料質(zhì)量指數(shù)和簾布質(zhì)量指數(shù)分別下降12%，0，8%，簾布生產(chǎn)成本下降，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，符合輪胎工業(yè)節(jié)能、低碳和環(huán)保的發(fā)展要求。

3 結(jié)論

（1）0.37+6×0.32ST鋼絲簾線具有強(qiáng)度高、滲膠性能優(yōu)異、直徑小、破斷力/線密度大、彎曲剛度低、抗壓縮性能強(qiáng)的特點(diǎn)，在保證同等簾布強(qiáng)度下，可以減小簾布厚度和簾布質(zhì)量，有利于輪胎輕量化，降低輪胎滾動(dòng)阻力，明顯改善輪胎操控性能和乘坐舒適性。

（2）采用0.37+6×0.32ST鋼絲簾線替代3×0.20+6×0.35HT鋼絲簾線用于295/80R22.5 18PR全鋼載重子午線輪胎帶束層，簾布壓延、裁斷和成型工藝性能良好，符合生產(chǎn)工藝要求；成品輪胎的外緣尺寸變化不大，強(qiáng)度性能和耐久性能有所提高。