2＋2×0.32ST超高強度鋼絲簾線在半鋼子午線輪胎帶束層中的應用

徐 巖，屈東山，王傳磊，潘恩華，邵長城，鄭 濤

（山東豐源輪胎制造股份有限公司，山東 棗莊 277300）

隨著汽車工業和高速公路的飛速發展，整車廠及用戶對輪胎綠色、節油、輕量化等提出了更高要求，尤其是伴隨著新能源電動汽車的發展，對輪胎節油、低滾動阻力和高負荷性能提出了更高要求。鋼絲簾線作為輪胎中的重要增強材料，對輪胎強度、高速性能、耐久性能和滾動阻力等具有較大影響[1-7]。為適應上述要求，近年來轎車子午線輪胎帶束層鋼絲簾線向著超高強度方向發展，結構趨于簡單化，對輪胎輕量化、滾動阻力降低、續航里程延長做出了較大貢獻。

為進一步降低生產成本和輪胎滾動阻力，提高輪胎性能，我公司結合實際情況，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，達到了預期設計目標要求，并進行了實際投產應用，現將相關情況簡介如下。

1 實驗

1.1 主要原材料

2＋2×0.32ST和2＋2×0.35HT鋼絲簾線，江蘇興達鋼簾線股份有限公司產品。

1.2 方案

半鋼子午線輪胎生產中，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 主要設備及儀器

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

1.4 性能測試

鋼絲簾線的直徑、線密度、破斷力等參照GB/T 11181—2016測試；成品輪胎性能按照相應國家標準或企業標準進行測試，其中輪胎滾動阻力委托中國汽車技術研究中心有限公司檢驗中心進行檢測。

2 結果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

2＋2×0.32ST鋼絲簾線具有如下幾個特點：（1）采用超高強度單絲，在保證滿足強度要求的同時減小單絲直徑，單絲強度提高可獲得更高的彎曲負荷、沖擊力和疲勞強度，鋼絲簾線的綜合性能提高；（2）在單絲直徑減小的同時保證覆膠厚度不變，簾布厚度有所減小，覆膠量減小；（3）滲膠性能優良，單絲在捻制成股時進行了預變形，單絲之間縫隙均勻，膠料可以很好地與鋼絲結合，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，在簾布強度方面略有優勢；在保證鋼絲簾布強度不降低的同時，采用2＋2×0.32ST鋼絲簾線后，鋼絲簾線質量和膠料質量均有較大程度減小，符合預期設計目標。

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2＋2×0.35HT鋼絲簾線進行等密度替代，可在正常生產工藝和設備條件下進行壓延、裁斷生產，壓延過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；鋼絲簾布裁斷時無變形、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鋼絲簾線在多個規格輪胎帶束層中進行應用，并對多個代表性規格成品輪胎性能進行檢測，限于篇幅，本文僅列出225/75R15 LT規格成品輪胎性能檢測結果，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，均符合國家標準要求；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565 J，滿足內控標準要求；輪胎按照FMV SS139：2017測試的高速性能和耐久性能均略有提高，滿足研發標準要求；水壓試驗中輪胎爆破水壓安全倍數均達到了5.5，滿足行業標準要求；試驗輪胎滾動阻力系數實測值為6.6 N·kN-1，達到歐盟C2輪胎B級標準（5.6～6.7 N·kN-1），生產輪胎滾動阻力系數實測值為7.0 N·kN-1，試驗輪胎滾動阻力降低是因為2＋2×0.32ST鋼絲簾線在提高強度的前提下減小了材料用量及單胎質量，達到設計目標，符合輪胎綠色節能的發展趨勢。

2.4 經濟效益

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，成本分析結果如表3所示。

表3 成本分析結果

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，根據半鋼子午線輪胎生產施工情況，按每條子午線輪胎約用0.7 m2帶束層計算，每條輪胎成本可降低2元，按年產1 000萬套產能計算，年節約成本2 000萬元，經濟效益顯著。

3 結論

與2＋2×0.35HT鋼絲簾線相比，2＋2×0.32ST鋼絲簾線的強度更高，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、強度性能、高速性能、耐久性能均能滿足研發標準和國家標準要求，同時有效減小了輪胎中的鋼絲簾線和膠料用量，降低了生產成本，實現了輪胎輕量化，降低了輪胎的滾動阻力，達到了節油、綠色、環保的發展目標。