一款新型鋼絲簾線在帶束層中的應用

蔣延華，曹進忠，王樹舉，章遠甲，李海艷

(1.山東豐源輪胎制造股份有限公司 ，山東 棗莊 277300；2.山東八億輪胎制造有限公司，山東 薛城 277500)

近年來，政府發布《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》、《新能源汽車產業發展規劃（2021-2035年）》（征求意見稿）等文件。政府層面，關于堅持純電驅動的戰略取向更加堅定，新能源汽車產業的發展未來必將成為引領世界汽車產業轉型的重要推動力量，伴隨著新能源汽車的發展，新能源、新材料、大數據和人工智能等多種變革性技術，必將帶動能源、交通、信息通信基礎設施改造躍升，促進能源消費結構優化、交通體系和城市運行智能化水平提升。而且新能源汽車在給人們的出行帶來便利的同時，能源消耗和大氣環境污染大大降低，是加快催生新能源技術革命、推動汽車產業轉型的重要突破口，對建設清潔美麗世界、構建人類命運共同體具有重要意義。

伴隨新能源汽車的發展，整車廠商、配套主機廠、駕乘者對輪胎綠色、節油、輕量化等提出了更高要求，尤其對節油、低滾阻要求突出。鋼絲簾線是輪胎的骨架材料，是輪胎中的最重要的補強材料，對輪胎的成品性能，如壓穿強度、耐久性能、高速性能、滾動阻力等方面均影響較大。作為輪胎的主要原材料，鋼絲簾線廠家，一直為之努力，開發新型鋼絲，轎車子午線輪胎對應的鋼絲簾線朝著超高強度方向發展，整體結構更加簡單，在成品輪胎改善重量、降低滾動阻力，進而提升續航里程做出了較大貢獻。

本文通過分析，在輪胎帶束層中應用新型超高強度2+2×0.32ST型鋼絲簾線，對比輪胎使用原有2+2×0.35HT型鋼絲簾線的提升效果。

1 試驗

1.1 主要材料

2+2×0.32ST，2+2×0.35HT鋼絲簾線，江蘇興達鋼簾線股份有限公司產品。

1.2 應用方案

膠料部分：帶束層膠料的小配合試驗在X（S）M-1.5L型小密煉機中進行一段，在XK-160型開煉機中進行終煉膠加硫后下片待用。

車間大料工藝為SSM低溫一步法煉膠工藝，生膠料與母膠小料在密煉機中初步混煉后，排放到雙驅全自動開煉機上，壓制成片后分流給4組全自動混煉開煉機，膠料在每組混煉開煉機上實現自動混煉，全過程為補充混煉、冷卻、收取[1～10]。

半部件部分：使用2+2×0.32ST鋼絲簾線等密度代替2+2×0.35HT鋼絲簾線，其他不變。

1.3 主要設備及儀器

F370型密煉機和F305型密煉機，大連橡膠塑料機械有限公司；S型四輥鋼絲/纖維兩用壓延機，意大利柯米尼奧.埃克利公司；大角度鋼絲簾布裁斷機，德國Fischer公司；一次法成型機，荷蘭WMI公司；X（S）M-1.5L型小密煉機、XK-160型開煉機和XLB-400-400型四立柱平板硫化機，青島科高橡塑機械技術裝備公司產品；黏合力測試用英斯特朗3365拉力機；輪胎耐久性試驗機等。

1.4 性能測試

性能測試包括:參照CB/T 528-2009檢測混煉膠基本性能；參照GB/T 11181-2003《子午線輪胎用鋼簾線》分別對鋼絲簾線的直徑、線密度、破斷力等進行檢測。

成品胎性能按照相應國家標準或企業標準進行測定，耐久性試驗將輪胎安裝在符合GB/T 2977-2008規定的測試輪輞上，充氣至標準氣壓，試驗速度及加載負荷執行國家標準，試驗至輪胎損壞，滾動阻力試驗委托中汽研汽車檢驗中心進行檢測。

2 結果與討論

2.1 鋼絲簾線的性能特點

2+2×0.32ST鋼絲簾線的檢測標準及相關特點簡述如下：

（1）采用超高強度單絲，以保證滿足強度要求的同時降低單絲直徑，單絲強度的提高可獲得更高的彎曲負荷、沖擊力和疲勞強度，提高鋼絲簾線的綜合性能。

（2）在鋼絲直徑下降的同時，保證覆膠厚度不變，簾布厚度有所下降，附膠量具有明顯下降。

（3）膠料滲透性優良，單絲在捻制成股時進行了預變形，單絲之間有均勻的縫隙，因此膠料可以很好的與鋼絲結合，保證鋼絲黏合力，降低鋼絲間的摩擦損失，從而提高鋼絲簾線的耐疲勞性能。

2+2×0.32ST和2+2×0.35HT鋼絲簾線的性能對比如表1所示，從表1數據可以看出：與2+2×0.35HT鋼絲簾線相比，2+2×0.32ST 鋼絲簾線直徑及線密度明顯低，但簾線的破斷力反而具有一定程度提高，在相同的壓延密度下，簾布強度乃至輪胎強度略有優勢。

2.2 壓延工藝性能分析

采用超高強度2+2×0.32ST型號鋼絲簾線對2+2×0.35HT鋼絲簾線進行等強度代替，使用同一壓延、裁斷設備，在同一正常生產工藝條件下進行鋼絲大卷壓延、鋼絲簾布裁斷生產，鋼絲壓延過程中簾布表面光潔、平整，覆膠效果好，表面黏性滿足工藝性能要求；生產的鋼絲大卷在裁斷后，帶束層無翹頭、無變形等情況發生，帶束層表面平整。兩種鋼絲簾線壓延主要工藝參數見表1，可以看出在保證鋼絲簾布強度不降低的同時，鋼絲簾線及膠料用量符合預期設計目標，均有較大程度降低。

表1 鋼絲簾線及壓延簾布主要性能指標對比

2.3 成品胎性能分析

使用2+2×0.32ST鋼 絲代替2+2×0.35HT在 多 個規格輪胎中進行應用，并對多個代表性規格進行全項成品胎性能檢測，本文僅羅列225/75R15 LT規格的成品胎檢測數據并進行分析。具體成品胎數據如表2所示：

（1）225/75R15 LT更換鋼絲前后輪胎外緣尺寸變化不大，均處于標準中值附近，符合國家標準要求。

（2）使用2+2×0.32ST鋼絲，由于帶束層剛度下降，成品胎下沉量提高5 mm，有利于提高輪胎接地面積，提升輪胎舒適性能，但總體下沉量變化不大。

（3）期間抽檢了試驗前后，同期成品胎的高速耐久性能，性能結果如表2所示，使用2+2×0.32ST鋼絲的輪胎高速耐久性能略有提升，滿足我公司研發標準要求（其中具體測試方法及判定依據不做詳細解讀）。

（4）抽檢了成品胎強度性能，試驗前后壓穿強度均達到565 J未壓穿，滿足內控標準要求。

表2 成品胎高速耐久性能結果

（5）抽檢了成品胎水壓試驗，結果如表2所示，試驗胎及正常胎壓力安全倍數均達到了5.5倍，滿足標準要求。

（6）抽檢了成品胎滾動阻力，委托中汽研汽車檢驗中心進行檢測，依據ECE R117 02.Rev4法規進行檢測，試驗胎滾動阻力實測值6.6 N/kN，達到歐盟B級標準，正常胎實測值7.0 N/kN，可以看出使用2+2×0.32ST鋼絲簾線，在提高強度的前提下降低了材料用量及單胎重量，從而降低了滾動阻力。滿足設計預期目標，符合輪胎綠色節能的發展趨勢。

2.4 經濟效益分析

如表3所示，單m2帶束層鋼絲成本降低約2.68元，根據半鋼子午線輪胎生產施工情況，每條輕卡輪胎約用0.69 m2帶束層，既可計算出每條輪胎可降低成本1.849元，按年產800萬套產能計算，年節約成本約為1 479萬，經濟效益顯著，具體效益以使用效果為準。（本估算僅為新材料當時的價格，伴隨著鐵礦石等原材成本的波動，以及該型號鋼絲產量的變化，后期會發生相應變化）。

表3 成本分析

3 結論

一種超高強度型號2+2×0.32ST鋼簾線的應用，形成結論如下：

（1）與傳統型號2+2×0.35HT鋼絲簾線相比，從材料上看超高強度型號2+2×0.32ST鋼絲簾線的破斷力更高，簾布強力更高。

（2）與傳統型號2+2×0.35HT鋼絲簾線相比，從使用上看，應用在半鋼輪胎帶束層中，成品輪胎的舒適性能提升、高速性能提升、耐久性能提升，均滿足研發標準,外送測試成品輪胎的滾動阻力降低。

（3）與傳統型號2+2×0.35HT鋼絲簾線相比，從經濟效益上分析，超高強度型號2+2×0.32ST鋼絲簾線的應用，降低了輪胎中的鋼絲及膠料的用量，輪胎成本得到降低，輪胎更加輕量化，節油、綠色、環保的目標得以實現。