4×0.38UT鋼絲簾線在半鋼子午線輪胎帶束層中的應(yīng)用

楊京輝，李紅衛(wèi)，林輝寶，陳 虎

[特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司，山東 青島 266000]

為了響應(yīng)國(guó)家綠色低碳、碳達(dá)峰、碳中和等高質(zhì)量發(fā)展總體目標(biāo)要求，輪胎行業(yè)節(jié)能減排和降本增效成為主旋律[1-3]。伴隨著行業(yè)技術(shù)的不斷革新突破，做為輪胎重要骨架材料的鋼絲簾線也在不斷創(chuàng)新，特高強(qiáng)度鋼絲簾線就是近年來被關(guān)注的新材料[4-5]。

4×0.38UT鋼絲簾線是一種特高強(qiáng)度鋼絲簾線，通過特殊加工工藝，使其在保證強(qiáng)度和機(jī)械性能的同時(shí)，具有更小的直徑和更佳的柔韌性，從而大幅降低了鋼材的實(shí)際使用量。本工作研究4×0.38UT鋼絲簾線替代2＋7×0.28HT鋼絲簾線在半鋼子午線輪胎帶束層中的應(yīng)用效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

4×0.38UT鋼絲簾線，貝卡爾特（中國(guó)）技術(shù)研發(fā)有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備和儀器

22×54-S型四輥精密鋼絲壓延機(jī)，日本IHI株式會(huì)社產(chǎn)品；鋼絲裁斷機(jī)，德國(guó)Fischer公司產(chǎn)品；EXXIUM乘用子午線輪胎全自動(dòng)成型機(jī)，荷蘭VMI公司產(chǎn)品；1 219 mm（48英寸）硫化機(jī)，巨輪（廣州）智能裝備有限公司產(chǎn)品；高速/耐久性試驗(yàn)機(jī)、強(qiáng)度/脫圈試驗(yàn)機(jī)，天津久榮工業(yè)技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.3 性能測(cè)試

各項(xiàng)性能均按照相應(yīng)國(guó)家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

4×0.38UT鋼絲簾線具有超高強(qiáng)度、高柔韌度、質(zhì)量小、綜合成本低等特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)為4股0.38UT鋼絲纏繞而成，捻向?yàn)镾，其與2＋7×0.28HT鋼絲簾線的性能對(duì)比如表1所示。

表1 兩種鋼絲簾線的性能對(duì)比

2.2 鋼絲簾線替代可行性分析

考慮到鋼絲簾線替代時(shí)骨架材料強(qiáng)度和加工工裝通用性，壓延密度選用與之前相同的55根·dm-1，并對(duì)帶束層的理論強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，兩種鋼絲簾布強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 兩種鋼絲簾布強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果

從表2可以看出，使用4×0.38UT鋼絲簾線后帶束層簾布剛度提高了20%，沖擊吸收能提高了66%，從根本上保證了簾布減薄0.3 mm后仍具有足夠的強(qiáng)度。

2.3 生產(chǎn)工藝

2.3.1 鋼絲簾布?jí)貉雍筒脭?/p>

為保證壓延質(zhì)量，鋼絲簾布?jí)貉由a(chǎn)速度設(shè)定為30 m·min-1[7]，壓延過程中直接使用壓延密度為55根·dm-1的2＋7×0.28HT鋼絲簾布用整經(jīng)輥和壓力輥，調(diào)整壓力輥與3#輥之間的間隙為0.75 mm，其他工藝參數(shù)如表3所示。

表3 兩種鋼絲簾布?jí)貉庸に噮?shù)對(duì)比

兩種鋼絲簾線滲膠后剖面如圖2所示。4×0.38UT和2＋7×0.28HT鋼絲簾線剝離力分別為194和166 N。

圖2 兩種鋼絲簾線滲膠后剖面對(duì)比

從圖2可見，與2＋7×0.28HT鋼絲簾線相比，開放型4×0.38UT鋼絲簾線壓延覆膠時(shí)膠料更容易滲透到鋼絲間隙，因此覆膠后的剝離狀態(tài)好于2＋7×0.28HT鋼絲簾線。這種良好的滲膠性能，使其在半鋼轎車子午線輪胎中使用時(shí)可以保證鋼絲簾線與膠料的結(jié)合性能以及加工工藝性能，有助于提高輪胎的耐磨性能和抗銹蝕能力，延長(zhǎng)輪胎的使用壽命[8-10]。

裁取1 m壓延后4×0.38UT鋼絲簾布，取樣測(cè)試壓延簾布的彎曲和卷曲以及扭轉(zhuǎn)（6 m內(nèi)）情況，結(jié)果如圖3和4所示。

圖3 壓延后4×0.38UT鋼絲簾布的彎曲和卷曲

圖4 壓延后4×0.38UT鋼絲簾布的扭轉(zhuǎn)

從圖3和4可見，壓延后4×0.38UT鋼絲簾布的平均彎曲為－26 mm，平均卷曲為5.6°，殘余扭轉(zhuǎn)均值為0.09圈，標(biāo)準(zhǔn)偏差1.65，過程能力指數(shù)為0.59。壓延鋼絲簾布表面狀態(tài)良好，厚度、密度、滲膠量等均符合相關(guān)工藝要求。裁斷時(shí)松散度和殘余扭轉(zhuǎn)指標(biāo)均正常，裁斷后的帶束層有輕微翹頭現(xiàn)象，不影響自動(dòng)接頭。隨著存放周期的延長(zhǎng)，翹頭現(xiàn)象會(huì)加重，因此特高強(qiáng)度鋼絲壓延的大卷使用周期要縮短至5～7 d。

2.3.2 輪胎成型和硫化

采用EXXIUM乘用子午線輪胎全自動(dòng)成型機(jī)成型規(guī)格為275/70R18 125/122S 10PR的輪胎，作業(yè)參數(shù)同原生產(chǎn)作業(yè)參數(shù)，僅在成型時(shí)對(duì)胎坯外周長(zhǎng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，其他成型和硫化過程中的主要工藝參數(shù)變化不大。

2.4 成品性能

275/70R18輪胎成品性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。

表4 輪胎成品性能測(cè)試結(jié)果

從表4可以看出，使用兩種不同鋼絲簾線制造的輪胎的成品性能差異不大，均可以達(dá)到或超過國(guó)家或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5 輪胎質(zhì)量和成本核算

采用4×0.38UT鋼絲簾線替代2＋7×0.28HT鋼絲簾線后輪胎質(zhì)量和成本核算如表5所示。

表5 兩種鋼絲簾線質(zhì)量和成本核算

從表5可以看出，采用4×0.38UT鋼絲簾線替代2＋7×0.28HT鋼絲簾線用于相同規(guī)格輪胎帶束層，在相同施工情況下，每平米簾布質(zhì)量可降低17%，換算到輪胎整體質(zhì)量中，約可減小2%～3.5%的輪胎質(zhì)量，每平米簾布成本可降低10.91元。

3 結(jié)論

采用4×0.38UT鋼絲簾線替代2＋7×0.28HT鋼絲簾線用于半鋼子午線輪胎帶束層，在生產(chǎn)工藝不變的情況下，成品輪胎性能與替代前相當(dāng)，輪胎質(zhì)量減小，成本降低，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。