2×0.30ST鋼絲簾線在半鋼子午線輪胎帶束層中的應用

薛彬彬，陳建軍，劉凱華

（山東華盛橡膠有限公司，山東 廣饒 257300）

近年來，隨著我國社會經濟和汽車工業的發展，輪胎工業得到快速發展，目前我國輪胎子午化率已達到94%。隨著綠色、環保、低碳出行理念的普及，綠色輪胎得到大部分消費者的認可[1-2]。近年中美貿易摩擦不斷升級，國外貿易保護政策也涉及到輪胎行業。為了適應輪胎市場變化、增強競爭力，輪胎企業必須致力于提高產品質量，降低輪胎滾動阻力、實現輪胎輕量化等是輪胎企業應該重點考慮的問題。

輕量化這一概念最先起源于賽車運動，就是在保證輪胎強度和安全性的前提下，盡可能地減小輪胎自身的質量，從而提高輸出功率、降低噪聲、提高操縱性能和可靠性，進而達到提高行駛速率、降低燃油消耗、減小廢氣排放量的目的。目前最常用、最便捷和最普遍的輪胎輕量化設計方法是在保證輪胎安全性和使用性能的前提下，采用小直徑超高強度鋼絲簾線替代傳統規格的鋼絲簾線。帶束層是半鋼子午線輪胎的主要受力部件，起緩和沖擊和箍緊胎體的作用，故應采用高強力、高模量和小角度排列的簾線作為增強材料，同時輔以結構緊湊、高滲膠性能的2×0.30ST鋼絲簾線作為骨架材料[3]。

本工作采用2×0.30ST鋼絲簾線替代3×0.30HT鋼絲簾線用于175/65R14 82H半鋼子午線輪胎帶束層中，研究輪胎性能和生產成本的變化。

1 實驗

1.1 主要原材料

2×0.30ST鋼絲簾線和3×0.30HT鋼絲簾線，江蘇興達鋼簾線股份有限公司產品。

1.2 主要設備和儀器

四輥鋼絲簾布壓延生產線，日本IHI公司產品；小角度鋼絲簾布裁斷機，天津賽象科技股份有限公司產品；二次法成型機，薩馳集團控股有限公司產品；輪胎液壓硫化機，巨輪智能裝備股份有限公司產品；輪胎高速耐久試驗機和輪胎強度試驗機，青島高測科技股份有限公司產品。

1.3 性能測試

鋼絲簾線直徑、線密度、破斷力和粘合力按照GB/T 11181—2016《子午線輪胎用鋼簾線》進行測定；鋼絲簾線其他性能按照相應國家標準或企業標準進行測試；成品輪胎高速性能、耐久性能和強度性能按照GB/T 4502—2016《轎車輪胎性能室內試驗方法》進行測試。

2 結果與討論

2.1 基本性能

2.1.1 鋼絲簾線性能和結構

2×0.30ST鋼絲簾線和3×0.30HT鋼絲簾線的性能指標對比見表1，結構對比如圖1所示。

表1 兩種鋼絲簾線的性能指標對比

圖1 兩種鋼絲簾線結構對比

從表1可以看出：兩種鋼絲簾線均為同捻向結構、無外纏絲，鍍層質量設計標準一致；與3×0.30HT鋼絲簾線相比，2×0.30ST鋼絲簾線直徑和線密度明顯減小，有利于輪胎輕量化，破斷力和粘合力降低，這與鋼絲簾線結構有關，在實際使用中可根據不同規格輪胎帶束層的性能要求調整鋼絲簾布壓延密度和壓延厚度，以確保成品輪胎最佳性能。

2.1.2 滲膠性能

2×0.30ST鋼絲簾線和3×0.30HT鋼絲簾線覆膠后橫截面對比如圖2所示。

從圖2可以看出：3×0.30HT鋼絲簾線的3根鋼絲中間不能完全滲膠，存留的空氣形成空氣通道；2×0.30ST鋼絲簾線的滲膠性能優于3×0.30HT鋼絲簾線，空氣含量減小，即滲膠空氣壓力損失減小。

圖2 兩種鋼絲簾線覆膠后橫截面對比

2.2 工藝性能

2.2.1 壓延工藝

2×0.30ST鋼絲簾布和3×0.30HT鋼絲簾布的壓延工藝參數對比如表2所示。

表2 兩種鋼絲簾布壓延工藝參數對比

由于2×0.30ST鋼絲簾線破斷力小于3×0.30HT鋼絲簾線，故在2×0.30ST鋼絲簾布壓延工藝中增大壓延密度，以保證鋼絲簾布強度。

從表2可以看出，與3×0.30HT鋼絲簾布相比，2×0.30ST鋼絲簾布厚度減小0.2 mm，簾布質量減小14.5%，有利于減小單胎質量。

在保持錠子房溫度和濕度、壓延張力等條件一致的情況下，2×0.30ST鋼絲簾布壓延工藝性能良好，簾布表面光滑平整，尺寸穩定，粘合性能以及氣體含量均滿足現場工藝要求。

2.2.2 裁斷工藝

2×0.30ST鋼絲簾布的裁斷工藝性能見圖3。

圖3 2×0.30ST鋼絲簾布的裁斷工藝性能

從圖3可以看出：2×0.30ST鋼絲簾布在裁斷過程中未出現翹頭、變形、打彎等不良現象，簾布平整，切口處鋼絲簾線不松散；裁斷后自動拼接正常，接頭質量符合現場工藝標準，未出現稀線、并線、跳線等異常現象。

2.2.3 成型工藝

2×0.30ST鋼絲簾布的成型工藝性能見圖4。

圖4 2×0.30ST鋼絲簾布的成型工藝性能

從圖4可以看出，2×0.30ST鋼絲簾布成型工藝性能良好，成型過程中鋼絲簾布無拉伸，鋼絲排列均勻，帶束層貼合正常，接頭（對接）粘合性能和成型胎坯挺性良好。

2.2.4 硫化工藝

采用2×0.30ST鋼絲簾布帶束層的輪胎硫化工藝正常，硫化后外觀質量符合現場質量標準要求。成品輪胎經X光和均勻性檢查無異常，滿足設計要求。

2.2.5 安全倍數

在175/65R14 82H半鋼子午線輪胎帶束層中采用2層2×0.30ST鋼絲簾布替代2層3×0.30HT鋼絲簾布，保證帶束層簾布強度相當，帶束層的厚度和質量減小，帶束層安全倍數較設計標準提高10%，滿足輪胎設計要求。

2.3 成品性能

采用2×0.30ST鋼絲簾線替代3×0.30HT鋼絲簾線用于175/65R14 82H半鋼子午線輪胎帶束層，隨機抽取外觀、X光及均勻性檢查無異常的成品輪胎進行室內性能試驗。

輪胎的充氣外緣尺寸、高速性能、耐久性能、強度性能和滾動阻力性能檢測結果如表3所示。

表3 兩種鋼絲簾線成品輪胎室內檢測性能對比

從表3可以看出：與使用3×0.30HT鋼絲簾線的成品輪胎相比，使用2×0.30ST鋼絲簾線的成品輪胎的充氣外緣尺寸無明顯差異，單胎質量減小5.9%；高速性能、耐久性能和強度性能相當；滾動阻力系數降低4.5%。在相同條件下，使用2×0.30ST鋼絲簾線的成品輪胎的燃料消耗量更小，即更易實現輪胎輕量化設計目標，同時輪胎的高速性能、耐久性能和強度性能均滿足或高于國家標準要求。

兩種鋼絲簾線成品輪胎的接地印痕及下沉量如圖5所示。

從圖5可以看出：與使用3×0.30HT鋼絲簾線的成品輪胎相比，使用2×0.30ST鋼絲簾線的成品輪胎的接地印痕面積和行駛面寬度相近，即輪胎的抓著性能相當；使用2×0.30ST鋼絲簾線的成品輪胎的下沉量減小3.5%，有利于降低輪胎噪聲，改善乘坐舒適性。

圖5 兩種鋼絲簾線成品輪胎的接地印痕及下沉量

2.4 成本分析

使用2×0.30ST鋼絲簾線替代3×0.30HT鋼絲簾線用于175/65R14 82H半鋼子午線輪胎帶束層，單胎質量減小0.4 kg，其中膠料質量減小0.21 kg，簾線質量減小0.19 kg，按照每年生產100萬條175/65R14 82H輪胎計算，每年可節省210 t膠料、190 t鋼絲簾線，原材料成本降低94.05萬元。

3 結論

使用2×0.30ST鋼絲簾線替代3×0.30HT鋼絲簾線用于175/65R14 82H半鋼子午線輪胎帶束層，壓延、裁斷、成型和硫化工藝正常，滿足輪胎生產要求；成品輪胎各項性能均達到或高于國家標準要求；由于2×0.30ST鋼絲簾線直徑和線密度小，可減小輪胎自身質量、降低滾動阻力，更有利于降低燃料消耗、排氣污染和生產成本，滿足輪胎工業節能、環保、低碳及輕量化設計的發展要求。