4＋3×0.35ST三相合金鍍層鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎帶束層中的應用

張正偉，劉曉芳，魏 勝，陳雪梅，張海毅，李 梅，溫秀燕

（山東玲瓏輪胎股份有限公司，山東 招遠 265400）

鍍黃銅鋼絲簾線作為骨架材料廣泛應用于子午線輪胎、高壓水管和重型輸送帶中，鋼絲簾線與橡膠的粘合力是決定產品最終性能的重要因素之一[1-10]。當前廣泛使用的黃銅鍍層是銅質量分數為0.635的銅鋅合金鍍層。

為了提高黃銅鍍層鋼絲簾線與橡膠的初始粘合力及延緩輪胎使用過程中，尤其是在濕熱條件下粘合力的降低，鈷鹽（葵酸鈷和硼酰化鈷等）被廣泛應用于橡膠配方中。但是，由于鈷具有很強的氧化性，鈷離子的存在使橡膠的耐老化性能降低。將鈷鹽從橡膠中去除，可以有效提高橡膠的耐老化性能，顯著延長輪胎的使用壽命，同時可以減少煉膠過程的污染，更符合輪胎綠色、環保的發展理念。

此外，鈷是一種昂貴的戰略金屬，也是鋰電池中重要的正極材料，隨著電動車的迅猛發展，鋰電池的需求量高速增長。這些因素導致鈷鹽有潛在的供應風險。

貝卡爾特鋼簾線有限公司生產的貝泰威?（TAWI?，為銅、鋅、鈷三相合金鍍層）鋼絲簾線可以在完全去除鈷鹽的粘合膠中提供更優異的粘合力，尤其在濕熱條件下具有優異的粘合力保持能力。本工作研究4＋3×0.35ST TAWI?鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎帶束層中的應用。

1 實驗

1.1 原材料

4＋3×0.35ST TAWI?鋼絲簾線，貝卡爾特鋼簾線有限公司產品；配方優化后的無鈷鹽膠料，自制。

1.2 主要設備和儀器

開煉機，比利時Agila公司產品；XLB-D型硫化機，湖州宏僑橡膠機械有限公司產品；壓延機，意大利魯道夫公司產品；簾布裁斷機，德國費舍爾公司產品；VMI三鼓成型機，荷蘭VMI公司產品；EKT-2000S型硫化儀，中國臺灣曄中科技有限公司產品；Roell Z010型拉力機，德國Zwick公司產品。

1.3 性能測試

鋼絲簾線的粘合力按照GB/T 33159—2016《鋼簾線試驗方法》進行測定。成品輪胎性能按相應國家標準或采用就高不就低原則制定的企業標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 抽出力保持率和覆膠率

圖1和2分別示出了不同條件[正硫化、過硫化、熱老化（7 d）、蒸汽老化（2 d）、濕熱老化（14 d）]下4＋3×0.35ST黃銅鍍層鋼絲簾線在含鈷鹽帶束層膠中的抽出力（表征粘合力）保持率與4＋3×0.35ST TAWI?鋼絲簾線在配方優化后的無鈷鹽膠料中抽出力保持率和覆膠率對比。

圖1 抽出力保持率對比

圖2 覆膠率對比

從圖1和2可以看出，與4＋3×0.35ST黃銅鍍層鋼絲簾線相比，4＋3×0.35ST TAWI?鋼絲簾線在蒸汽和濕熱老化后的抽出力保持率和覆膠率都顯著提升。

2.2 輪胎試制

鋼絲簾布在壓延機上壓延，在簾布裁斷機上裁斷和拼接，輪胎采用VMI三鼓成型機成型。4＋3×0.35ST TAWI?鋼絲簾布壓延過程中簾布平整，鋼絲簾線排布均勻；裁斷過程中無翹角等不良現象（見圖3）；輪胎成型和硫化過程順利。使用4＋3×0.35ST TAWI?鋼絲簾線的試驗輪胎和使用4＋3×0.35ST黃銅鍍層鋼絲簾線的參比輪胎在同一臺成型機和硫化機上連續完成，工藝性能良好。

圖3 4＋3×0.35ST TAWI?鋼絲簾布裁斷和拼接情況

2.3 成品輪胎性能

采用4＋3×0.35ST TAWI?鋼絲簾線與無鈷鹽膠料組合替代4＋3×0.35ST黃銅鍍層鋼絲簾線與含鈷鹽膠料組合用于12R22.5 18PR全鋼載重子午線輪胎帶束層中試制輪胎，成品輪胎性能測試結果見表1。

表1 成品輪胎性能

由表1可見，試驗輪胎的強度性能與參比輪胎相當，耐久性能和高速性能均優于參比輪胎。

3 結論

（1）高溫高濕條件下，4＋3×0.35ST TAWI?鋼絲簾線在配方優化后的無鈷鹽膠料中的抽出力保持率和覆膠率均顯著大于4＋3×0.35ST黃銅鍍層鋼絲簾線與含鈷鹽膠料組合。

（2）采用4＋3×0.35ST TAWI?鋼絲簾線與無鈷鹽膠料組合替代4＋3×0.35ST黃銅鍍層鋼絲簾線與含鈷鹽膠料組合用于全鋼載重子午線輪胎帶束層中，簾布壓延和成型工藝性能良好。

（3）試驗輪胎的強度性能與參比輪胎相當，耐久性能和高速性能均優于參比輪胎。同時，去除粘合膠配方中的鈷鹽，符合綠色輪胎的發展方向。