4＋3×0.33ST超高強度鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎帶束層中的應用

邵先行，鄭 賓，楊 麗，鄭茂森，孫 凱，王 明

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

輪胎作為車輛的重要部件之一，擔負著長途運輸的重任，安全性和耐久性能顯得尤為重要，但隨著時代的發展，市場對輪胎的環保性和節油性等又提出新的要求[1-4]。為了更好地滿足車主對綠色輪胎、經濟適用的需求，同時響應國家對新能源、新材料使用的號召，我公司始終堅持以廣大用戶為中心，不斷進行技術革新，致力于環保節能輪胎技術和產品的開發，重視環境保護和經濟效益的有機結合。

基于此，我公司與江蘇興達鋼簾線股份有限公司開展合作，研究4＋3×0.33ST超高強度鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎帶束層中的應用，以減小輪胎質量，降低滾動阻力，提高車輛的燃油效率，延長輪胎使用壽命。

1 帶束層用鋼絲簾線的性能要求

國內全鋼載重子午線輪胎帶束層根據其性能與作用分為工作層和保護層，其所用鋼絲簾線的性能要求如下[5-10]。

（1）帶束層工作層鋼絲簾線應具有適合的強度和剛度，良好的膠料滲透性能及較低的結構伸長，與橡膠之間有較高的粘合力和粘合力保持率。

（2）保護層鋼絲簾線應具有較高的抗沖擊性能和較大的破斷伸長率以及良好的膠料滲透性能。

本工作研究4＋3×0.33ST鋼絲簾線替代2＋7×0.30ST鋼絲簾線在12R22.5全鋼載重子午線輪胎2#和3#帶束層工作層中的應用。

2 實驗

2.1 主要原材料

4＋3×0.33ST鋼絲簾線，江蘇興達鋼簾線股份有限公司產品；2＋7×0.30ST鋼絲簾線，國內某鋼絲簾線廠家產品。

2.2 主要試驗設備

鋼絲簾布四輥壓延機，意大利魯道夫公司產品；小角度鋼絲簾布裁斷機，桂林中昊力創機電設備有限公司產品；全鋼載重子午線輪胎三鼓成型機，軟控股份有限公司產品；輪胎綜合性能試驗機，中國臺灣優美集團產品；四工位高速耐久試驗機，青島高校測控技術有限公司產品。

2.3 性能測試

鋼絲簾線性能（直徑、線密度、破斷力及剛度等）按GB/T 11183—2003測試；成品輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012和GB 9744—2015進行測量及判定；強度性能按照GB/T 4501—2016進行測試及判定；耐久性能按照GB/T 4501—2016要求進行前期測試，47 h后停機檢查，然后按照企業標準BYLT-BY-003-11—2020繼續進行試驗。

3 結果與討論

3.1 鋼絲簾線性能

4＋3×0.33ST和2＋7×0.30ST鋼絲簾線結構如圖1所示，性能指標如表1所示，性能檢測結果如表2所示。

表1 兩種鋼絲簾線性能指標

表2 兩種鋼絲簾線性能檢測結果

圖1 兩種鋼絲簾線結構示意

從圖1可以看出，4＋3×0.33ST鋼絲簾線為不規則開放式結構，易于橡膠滲入，阻礙空氣進入，可增強鋼絲簾線耐腐蝕性能，且由于覆膠效果較好，可降低單絲之間的蠕動，減少鋼絲損耗，優化鋼絲簾線耐疲勞性能。

從表1和2可以看出，與2＋7×0.30ST鋼絲簾線相比，4＋3×0.33ST鋼絲簾線單絲直徑大，剛度高，對輪胎冠部剛性有較大提升，可增強輪胎的抗爆破沖擊能力及防偏磨性能，延長輪胎使用壽命，減少車輛行駛過程中從輪胎上脫落的橡膠殘渣對環境的影響。

3.2 工藝性能

4＋3×0.33ST和2＋7×0.30ST鋼絲簾線的簾布壓延數據見表3。

表3 兩種鋼絲簾布壓延數據對比

與2 ＋7×0.30ST 鋼 絲 簾 線 相 比，4 ＋3×0.33ST鋼絲簾線直徑和破斷力偏小，故使用簾布密度為60根·dm-1的4＋3×0.33ST鋼絲簾布代替簾布密度為55根·dm-1的2＋7×0.30ST鋼絲簾布。由表3可見，與2＋7×0.30ST鋼絲簾布相比，4＋3×0.33ST鋼絲簾布厚度減小至1.9 mm，簾布質量增大1.8%，膠料質量減小6.5%，帶束層安全倍數增大。

4＋3×0.33ST鋼絲簾布壓延生產過程穩定，無并線、稀線、露線、跳線等缺陷；裁斷過程正常，無翹邊、大頭小尾等缺陷，自動拼接效果較好；胎坯成型及硫化過程、成品外觀質量及X光檢測均無異常。

3.3 成品輪胎性能

將4＋3×0.33ST和2＋7×0.30ST鋼絲簾線用于12R22.5輪胎2#和3#帶束層生產，并進行成品性能檢測。

3.3.1 外緣尺寸

采用4＋3×0.33ST鋼絲簾線生產的輪胎充氣外直徑為1 088 mm，充氣斷面寬為300 mm，均符合國家標準要求。

3.3.2 強度性能

采用4＋3×0.33ST鋼絲簾線生產的輪胎，強度檢測第5點破壞能為6 110 J，且未穿透輪胎，破壞能與標準值的比值為278%；采用2＋7×0.30ST鋼絲簾線生產的輪胎強度檢測第5點破壞能為5 860 J，且未穿透輪胎，破壞能與標準值的比值為266%。可見采用4＋3×0.33ST鋼絲簾線生產的輪胎強度比使用2＋7×0.30ST鋼絲簾線生產的輪胎提高4.3%，安全性及承載性能更高。

3.3.3 接地性能

兩種鋼絲簾線輪胎接地性能有限元分析結果和接地印痕分別見圖2和3。

圖2 兩種鋼絲簾線輪胎接地性能有限元分析結果

圖3 兩種鋼絲簾線輪胎接地印痕

從圖2和3可以看出，無論是接地性能有限元分析還是接地印痕檢測結果，4＋3×0.33ST鋼絲簾線輪胎均優于2＋7×0.30ST鋼絲簾線輪胎，這主要是由于4＋3×0.33ST鋼絲簾線單絲直徑大，剛度高，輪胎冠部剛性相應增強，接地面積更大，磨耗更均勻。

3.3.4 耐久性能

輪胎的耐久性試驗條件和試驗結果分別如表4和5所示。

表4 輪胎耐久性試驗條件

從表5可以看出：與采用2＋7×0.30ST鋼絲簾線的輪胎相比，采用4＋3×0.33ST鋼絲簾線的輪胎累計行駛時間更長，表明其運輸距離更遠，使用壽命更長；損壞形式為胎肩部位裂開，表明4＋3×0.33ST鋼絲簾線對輪胎冠部的箍緊力更大，可有效防止輪胎在高速長距離運輸中出現冠脫、冠爆問題，提高輪胎的完磨率。

表5 輪胎耐久性試驗結果

3.4 成本分析

采 用4 ＋3×0.33ST 鋼 絲 簾 線 替 代2 ＋7×0.30ST鋼絲簾線用于輪胎2#和3#帶束層中，單胎簾線質量增大1.8%，膠料質量減小6.5%，總體質量減小約0.2 kg，單胎成本降低0.52%。

4 結語

以4＋3×0.33ST鋼絲簾線替代2＋7×0.30ST鋼絲簾線用于12R22.5全鋼載重子午線輪胎2#和3#帶束層中，簾布壓延厚度減小，單胎質量減小約0.2 kg，單胎成本降低0.52%。由于4＋3×0.33ST鋼絲簾線單絲直徑大，剛度高，可增強輪胎冠部整體剛性，減少不規則磨損，成品輪胎外緣尺寸和強度性能符合國家標準要求，耐久性能提高，輪胎使用壽命延長。