子午線輪胎用差異化冠帶層簾線的開發與應用

許其軍，王曉龍，劉全來，陸福梅，顏學龍，江曉峰，華潤稼，嚴 誠，郁子平，劉春峰，劉曉芳，陳 想，王丹靈

[1.江蘇太極實業新材料有限公司，江蘇 揚州 225006；2.雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司，安徽 蕪湖 241000；3.山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 招遠 265400；4.中策橡膠集團股份有限公司，浙江 杭州 310018]

1946年，米其林輪胎公司相繼在法國、美國申請了第1項子午線輪胎專利[1-2]。子午線輪胎的發明是輪胎工業的一場技術革命，大大地推動了輪胎工業的發展。

1970年，倍耐力公司提出了一種新結構的子午線輪胎[3]，在鋼絲帶束層外層設置錦綸骨架材料的加強層（或稱冠帶層）[4]。

錦綸66簾線冠帶層的使用提高了子午線輪胎的性能，特別是高速性能。目前冠帶層的主要形式有兩種，一種是錦綸材料分布在胎肩部位，僅覆蓋住帶束層兩側邊緣；另一種是錦綸材料將鋼絲帶束層完全覆蓋。錦綸簾線冠帶層主要用于限制輪胎高速轉動時產生離心力，減小輪胎的膨脹變形，提高輪胎的高速性能和耐久性能。

對冠帶層用纖維材料的性能要求如下：硫化溫度下具有較低的熱收縮率；在使用溫度下具有較高的模量和熱收縮力；在使用應力下熱收縮力保持率高，即蠕變小[4-5]。因此，一直以來冠帶層骨架材料以錦綸66簾線為主。由于錦綸66簾線的模量和玻璃化溫度較低，尺寸穩定性較差，錦綸66簾線冠帶層容易造成輪胎平點等缺陷。隨著新的纖維材料的出現，人們開始不斷嘗試其他纖維材料在輪胎冠帶層中的應用。

目前主要應用研究的子午線輪胎冠帶層用骨架材料有：錦綸66簾線、生物基聚酰胺56（PA56）簾線、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）簾線、PET/錦綸66混合簾線、芳綸/錦綸66或PET混合簾線等[6]。

我公司開發的生物基PA56簾線、PET簾線、混合簾線等子午線輪胎用冠帶層纖維材料在多家輪胎企業進行了應用試驗研究，評價結果良好?，F將各類子午線輪胎用差異化冠帶層簾線的開發與應用情況介紹如下。

1 生物基PA56冠帶層簾線

1.1 研究背景

錦綸66簾線作為冠帶層骨架材料，是輪胎工業的重要骨架材料。但其生產所需關鍵原料己二腈制造技術的國產化和產能的進一步提高仍待突破。

在“碳中和、碳達峰”的大背景之下，輪胎行業的原材料結構加速調整，可持續發展、生物基來源、回收再利用將成為輪胎行業未來發展趨勢。輪胎用骨架材料也必然需要向這一方向努力。生物基PA56的原材料戊二胺由生物質發酵方法獲得。生物基PA56的生物基質量分數可達到0.45，有效地減少了化石原料（例如石油）的使用，從而減少了碳排放，見表1。

表1 不同纖維材料碳足跡評價結果 kg（CO2 eq.）

1.2 生物基PA56簾線及輪胎試驗情況

我公司通過2年的技術攻關，研發并生產出生物基PA56高強力工業絲及子午線輪胎冠帶層用浸膠簾布。生物基PA56冠帶層簾線與錦綸66冠帶層簾線性能對比見表2。

由表2可見，生物基PA56冠帶層簾線與錦綸66冠帶層簾線性能相當[7]。

表2 930dtex/2生物基PA56冠帶層簾線與錦綸66冠帶層簾線性能對比

我公司生產的930dtex/2生物基PA56浸膠簾布進行了多家輪胎企業的輪胎性能評價。使用生物基PA56簾線冠帶層的輪胎與使用錦綸66簾布冠帶層的輪胎性能對比見表3—6[8-9]。

表3 雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司簾線性能分析

多家輪胎企業的輪胎試驗數據顯示，生物基PA56簾線冠帶層輪胎各項性能均達到國家標準要求，與錦綸66簾線冠帶層輪胎性能相當。

1.3 生物基PA56簾線冠帶層量產輪胎數據

雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司在對生物基PA56簾線冠帶層輪胎進行試制試驗后，進行了多規格輪胎的量產。部分量產輪胎性能見表7。

表7 雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司部分量產輪胎性能

2 PET/錦綸66和PET/PA56混合冠帶層簾線

混合簾線是指將兩種不同纖維材料按照一定方式混捻在一起，得到一種具有全新特性的簾線。其在某個形變區域體現其中一種材料的特性，而在另一個形變區域則體現兩種材料特性?？偟膩碚f，混合簾線將多種材料的優勢特性匯集于一身，克服了單一材料的性能缺陷。

2.1 PET/錦綸66混合冠帶層簾線

PET簾線的優點是尺寸穩定性好、起始模量高、價格較低。另一方面，錦綸66簾線具有更高的強力、斷裂伸長率、膠料粘合性能，但是尺寸穩定性較差。聚酯簾線和錦綸簾線在輪胎中作為骨架材料的應用已受到工程技術人員較高認可度。通過設計PET/錦綸66混合纖維，制造一種新型混合簾線成為骨架材料生產企業研究的重點。我公司生產的PET/錦綸66冠帶層混合簾線性能見表8。

表8 1100dtex PET/930dtex錦綸66混合簾線與錦綸66簾線性能對比

PET/錦綸66冠帶層混合簾線在雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司進行了輪胎試制和輪胎性能分析，數據分析見表9。

表9 雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司1100dtex PET/930dtex錦綸66混合簾線冠帶層試制輪胎性能評價

表4 雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司試制成品輪胎性能

表5 山東玲瓏輪胎股份有限公司試制成品輪胎性能

表6 中策橡膠集團股份有限公司試制成品輪胎性能

2.2 PET/生物基PA56混合冠帶層簾線

不同類型的輪胎對骨架材料的性能要求也不同，通過混捻工藝將PET與生物基PA56制成混合簾線，可以實現PET簾線與生物基PA56簾線之間性能的互補，為輪胎制造提供差異化性能的骨架材料，可為輪胎企業提升品質、降低成本提供更多的選擇。PET/生物基PA56混合簾線與錦綸66簾線的性能對比見表10。

表10 1100dtex PET/930dtex生物基PA56混合簾線與錦綸66簾線性能對比

使用PET/生物基PA56混合簾線冠帶層制造的輪胎性能見表11。

表11 雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司1100dtex PET/930dtex生物基PA56混合簾線冠帶層試制輪胎性能評價

3 PET冠帶層簾線

PET簾線作為輪胎冠帶層用骨架材料，既需要優良的物理性能，同時要求與膠料有較好的粘合性能。PET冠帶層用簾線的制造技術復雜，需要從纖維特性、粘合配方、加工工藝等多方面綜合考慮，生產技術具有一定的難度。一直以來，各輪胎和骨架材料生產企業都在致力于研究聚酯纖維冠帶層材料。目前，日本普利司通等國外企業已取得了一些突破進展。

我公司緊跟行業趨勢，研發并制造了PET冠帶層浸膠簾布，并在雙錢集團（安徽）回力輪胎有限公司進行了輪胎試驗及性能評價，結果如表12和13所示。

由表12和13可見，使用PET簾線冠帶層的W速度級別輪胎性能已經達到現有錦綸66簾線冠帶層輪胎的水平。

表12 1100dtex/2 PET冠帶層簾線理化性能

表13 1100dtex/2 PET簾線冠帶層輪胎性能評價

4 高性能混合簾線

芳綸簾線強力和模量高，耐熱性能良好，在高溫下模量變化小，是較理想的高端輪胎骨架材料。但是芳綸簾線伸長率小、耐疲勞性能差、價格高等缺點也限制了其在輪胎中的應用。

圍繞芳綸與錦綸66或PET混合簾線的研究也是各大公司關注的焦點。

5 結語

錦綸66簾線作為子午線輪胎冠帶層用骨架材料，其技術成熟，上下游產業配套完善。隨著新材料和新工藝的發展，出現了生物基PA56簾線、PET簾線、PET/錦綸66混合簾線、PET/生物基PA56混合簾線等差異化的冠帶層骨架材料。這些新型冠帶層骨架材料需要簾線生產企業與輪胎生產企業共同合作開發及進行性能試驗和評價，才能推動其進入產業化應用。

伴隨市場需求的多樣化、原材料的技術進步及政策法規的引導，子午線輪胎用冠帶層簾線將出現錦綸66簾線與多種差異化簾線并存發展的新局面。