一種高性價比冠帶層骨架材料的應用

李 濤，劉 超，楊京輝，袁金琪

[特拓（青島）輪胎技術有限公司，山東 青島 266100]

目前，我國輪胎產能約占世界產能的40%，隨著近幾年全球汽車銷量持續負增長，且國際貿易壁壘和加征關稅問題越來越突出，我國輪胎企業的生存和發展現狀愈加嚴峻[1-5]。同時，由于市場對輪胎品種、數量、質量和服務水平的要求越來越高，輪胎的銷售價格卻越來越低，這使得我國輪胎企業的利潤空間急劇減小，利潤水平急劇下降[6-10]。因此，國內大部分輪胎企業展開了提質降本的各項工作。

為響應我公司提質降本的要求，本工作研究了一種高性價比冠帶層骨架材料——錦綸66（N66）和聚酯混紡體（EPT66）簾線的應用，現將研究情況簡介如下。

1 EPT66簡介

N66和EPT66纖維的內部結構如圖1所示，微觀結構性能對比如表1所示。

從圖1和表1可以看出，相對于N66纖維，EPT66纖維具有更高的結晶度和交聯密度，因此具有較低的收縮率和良好的尺寸穩定性。

表1 N66和EPT66纖維的微觀結構性能對比

圖1 N66和EPT66纖維的內部結構

2 EPT66性能測試

2.1 物理性能

930dtex/2 N66（以下簡稱N66）簾線與930dtex/2 EPT66（以下簡稱EPT66）簾線的物理性能測試結果對比如表2所示。

從表2可以看出，在相同檢測條件下，相對于N66簾線，EPT66簾線具有更高的粘合力，同時兼具更低的定負荷伸長率和干熱收縮率。

表2 N66與EPT66簾線的物理性能測試結果對比

2.2 高溫模量

N66和EPT66簾線在不同溫度下的模量對比如圖2所示。

從圖2可以看出，相對于N66簾線，EPT66簾線在低伸長率下具有更高的模量。

圖2 N66和EPT66簾線在不同溫度下的模量對比

相對于N66簾線，在老化（老化條件為180℃×2 min）前后，EPT66簾線同樣表現出較高的模量，分別如圖3和4所示。

圖3 100 °C下N66和EPT66簾線的模量對比

2.3 蠕變特性

將N66和EPT66簾線在溫度180 ℃、荷載0.01 g·dtex-1的條件下預處理15 min，之后在24 h內施加0.8 g·dtex-1的荷載，研究N66和EPT66簾線的蠕變性能。N66和EPT66簾線的蠕變性能對比如圖5所示。

圖4 N66和EPT66簾線老化前后的模量對比

圖5 N66和EPT66簾線的蠕變性能對比

從圖5可以看出，相對于N66簾線，EPT66簾線在低溫下具有更優異的蠕變性能。

2.4 收縮特性

N66和EPT66簾線在相同溫度（180 ℃）下的收縮特性和不同溫度下的收縮力對比分別如圖6和7所示。

從圖6和7可以看出：相對于N66簾線，在180℃下，EPT66簾線具有更高的收縮力和更低的收縮率；在不同溫度下，EPT66簾線都具有更高的收縮力。

圖6 N66和EPT66簾線在180 °C下的收縮特性對比

圖7 N66和EPT66簾線在不同溫度下的收縮力對比

3 骨架材料替換方案

本工作選用無錫新建化纖有限公司生產的EPT66（100EPD）簾布，替換目前常用的N66（100EPD）簾布，用于冠帶層中進行輪胎試制。EPT66簾布生產工藝按照正常的聚酯和錦綸簾布生產工藝進行：EPT66切片→紡絲→捻線→織布→浸膠→包裝。

輪胎規格有高性能和超高性能轎車輪胎、C型輕型載重輪胎、全地形輪胎等不同系列，分別選取各代表規格進行冠帶層切換試制輪胎，并進行成品輪胎室內性能試驗。

試驗方案如下：進行4個批次簾線試驗，共完成6輪試驗，其中第2，4個批次分別完成2輪試驗。各輪次試驗情況如表3所示。

表3 EPT66簾線使用試驗方案

4 EPT66簾線檢測數據

EPT66簾線入廠檢測數據如表4所示。

表4 EPT66簾線入廠檢測數據

從4個批次的EPT66簾線入廠檢測數據來看，相對于N66簾線，EPT66簾線具有更低的定負荷伸長率和斷裂伸長率，以及較好的粘合力。

5 輪胎生產工藝及跟蹤

5.1 壓延裁斷

5.1.1 壓延

采用意大利COMERIO公司S型四輥壓延機，EPT66簾線直徑為0.56 mm，覆膠膠料采用冠帶層膠料，壓延后簾布厚度標準為0.75 mm。

5.1.2 裁斷

EPT66壓延簾布幅寬標準為1 440 mm，實際生產中經過2組擴布輥和1組三指擴邊裝置后，采用與N66簾布相同的壓延參數，正常幅寬可以達到1 434～1 453 mm，能夠滿足正常分裁使用。

5.1.3 剝離試驗結果

N66和EPT66簾線剝離力對比如表5所示。

表5 N66和EPT66簾線剝離力對比

從表5可以看出，通過3個批次的調整和改善，特別是第4批對EPT66簾布浸膠工藝進行優化后，對比前兩輪，EPT66簾線在剝離力方面有明顯的提升，基本接近甚至超過N66簾線的剝離力。

5.2 成型

成型胎坯外周長跟蹤明細如表6所示。

相對于使用N66簾線的胎坯，使用EPT66簾線的胎坯在其成型、硫化中，除胎坯外周長有差異外，其他方面均相同。從表6可以看出，使用第1—3批試驗簾線生產輪胎時，胎坯外周長均比N66簾線輪胎小4～6 mm，在第2批簾線試驗時，將前/后主張力由400/700 DaN調整為350/500 DaN進行試驗，胎坯外周長與調整前相比基本沒有變化，第4批試驗輪胎胎坯外周長與N66簾線輪胎相當。

表6 成型胎坯外周長跟蹤明細 mm

5.3 動平衡和均勻性檢測

通過第1，5，6輪輪胎試制，各規格輪胎動平衡和均勻性測試結果如表7所示。

從表7可以看出，使用EPT66簾線和N66簾線輪胎的各項動平衡和均勻性參數差異整體較小，基本在正常波動范圍內。

表7 輪胎動平衡和均勻性測試結果

6 輪胎室內性能

6.1 充氣外緣尺寸

輪胎充氣外緣尺寸測量結果如表8所示。

從表8可以看出，與使用N66簾線的輪胎相比，使用EPT66簾線的輪胎充氣外緣尺寸相差較小，但整體來看充氣外直徑略小，充氣斷面寬稍大。

表8 輪胎充氣外緣尺寸測量結果 mm

6.2 高速性能

轎車輪胎和載重輪胎高速性能測試結果分別如表9和10所示。

從表9和10可以看出，與使用N66簾線的輪胎相比，使用EPT66簾線的輪胎高速性能普遍較差，第4批EPT66簾布浸膠工藝改進后，第5，6輪EPT66簾線輪胎高速性能總體優于N66簾線輪胎。

表9 轎車輪胎高速性能測試結果

6.3 耐久性能

轎車輪胎和載重輪胎耐久性能測試結果分別如表11和12所示。

從表11和12可以看出，與使用N66簾線的輪胎相比，高性能和超高性能系列轎車輪胎的耐久時間均能達到70 h，但是C型輕型載重輪胎、全地形輪胎前4輪使用EPT66簾線輪胎的耐久性能整體要稍差，第5，6輪EPT66簾線工藝改進后對應輪胎耐久性能相當。

表11 轎車輪胎耐久性測試結果

6.4 強度

轎車輪胎和載重輪胎強度測試結果分別如表13和14所示。

從表13和14可以看出，使用EPT66和N66簾線的輪胎強度均合格，測試結果相當。

表13 轎車輪胎強度測試結果

7 道路測試

第1輪試驗時生產3個規格樣胎裝配5輛出租車進行道路試驗，從2020年4月13日開始裝車試驗到8月27日最后一次檢查輪胎，除兩條輪胎出現胎側鼓包外，沒有出現胎冠部位的脫層或損傷。

使用EPT66簾線輪胎路試結果如表15所示。

從表15可以看出，使用EPT66簾線的輪胎安全性能可靠。

表15 使用EPT66簾線的輪胎路試結果

8 結論

（1）與N66簾線相比，EPT66簾線具有更低的定負荷伸長率和干熱收縮率、更高的模量以及更優異的低溫蠕變性能。

（2）使用EPT66簾線替代N66簾線對輪胎的動平衡和均勻性基本沒有影響。

（3）對EPT66簾布浸膠工藝優化后，其輪胎室內性能均有較大提升，與N66簾線輪胎相當。

（4）使用EPT66簾線的輪胎充氣外緣尺寸與N66簾線輪胎相差較小，但整體來看其充氣外直徑略小，充氣斷面寬稍大，對于現有外直徑在下限、斷面寬在上限的規格使用該材料時要重點確認輪胎充氣外緣尺寸。

（5）從路試情況來看，使用EPT66簾線的輪胎安全性能可靠。

（6）使用EPT66簾線替代N66簾線用于輪胎冠帶層時具備一定的成本優勢，目前市場價每噸材料可節省8 000元左右。

表10 載重輪胎高速性能測試結果

表12 載重輪胎耐久性測試結果

表14 載重輪胎強度測試結果