3×0.38ST鋼絲簾線在半鋼輕型載重子午線輪胎帶束層中的應(yīng)用

焦冬冬，王 君，黃義鋼，孫 超，項(xiàng)兵兵，任振興，耿 釗

（青島雙星輪胎工業(yè)有限公司，山東 青島 266400）

1948年法國(guó)米其林公司開發(fā)出子午線輪胎是輪胎工業(yè)的一場(chǎng)革命，使輪胎結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本性變化，2009年歐盟頒布輪胎標(biāo)簽法[1-2]，再次使輪胎工業(yè)迎來一次大變革，歐盟輪胎市場(chǎng)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)提高，用戶更加關(guān)注輪胎的燃油經(jīng)濟(jì)性、安全性及舒適性，對(duì)輪胎的滾動(dòng)阻力、抗?jié)窕阅芎驮肼曁岢隽烁叩囊蟆闈M足市場(chǎng)需求，輪胎產(chǎn)品正朝著輕量化方向進(jìn)一步發(fā)展。

帶束層作為半鋼輕型載重子午線輪胎的關(guān)鍵部件，其骨架材料的結(jié)構(gòu)和性能對(duì)輪胎綜合性能起著重要作用[3-5]。隨著半鋼輕型載重子午線輪胎向輕量化方向發(fā)展，超高強(qiáng)度、低線密度的鋼絲簾線逐漸取代了傳統(tǒng)的鋼絲簾線，成為半鋼輕型載重子午線輪胎帶束層用骨架材料的主流[6-8]。

目前，我公司用于半鋼輕型載重子午線輪胎帶束層的鋼絲簾線為2＋2×0.35HT，由于其直徑和線密度較大，壓延覆膠厚，鋼絲簾線質(zhì)量大，導(dǎo)致帶束層半成品和輪胎質(zhì)量大，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力差[9-10]。

本工作研究3×0.38ST鋼絲簾線替代2＋2×0.35HT鋼絲簾線在半鋼輕型載重子午線輪胎帶束層中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

3×0.38ST和2＋2×0.35HT鋼絲簾線，江蘇興達(dá)鋼簾線股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要設(shè)備

TENSOMETER 2000型拉力機(jī)，美國(guó)阿爾法科技有限公司產(chǎn)品；XLB-0 600×600×3型平板硫化機(jī)，上海第一橡膠機(jī)械廠產(chǎn)品；鋼絲-纖維兩用壓延機(jī)，意大利科美立奧·艾克利公司產(chǎn)品；小角度裁斷機(jī)，德國(guó)Fisher公司產(chǎn)品；MAX成型機(jī)，荷蘭VMI公司產(chǎn)品；轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)機(jī)，天津久榮車輪技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.3 性能測(cè)試

各項(xiàng)性能均按相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

3×0.38ST和2＋2×0.35HT鋼絲簾線的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 兩種鋼絲簾線的結(jié)構(gòu)

從圖1可以看出，兩種鋼絲簾線均為開放型結(jié)構(gòu)，都具有很好的滲膠性能，硫化后制品氣體壓力流失為零。

3×0.38ST和2＋2×0.35HT鋼絲簾線的基本性能對(duì)比如表1所示。

表1 兩種鋼絲簾線的基本性能對(duì)比

從表1可以看出，兩種鋼絲簾線的破斷力和粘合力接近，且破斷力滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。與2＋2×0.35HT鋼絲簾線相比，3×0.38ST鋼絲簾線的單絲由高強(qiáng)度變成超高強(qiáng)度，線密度由3.02 g·m-1減小到2.65 g·m-1，降低了12.3%，彎曲剛度由619 N·mm2增大到645 N·mm2，提高了4%，使帶束層具有更好的尺寸穩(wěn)定性，可以增強(qiáng)輪胎的耐磨和抗側(cè)滑性能，提高輪胎的安全與操控性能。

2.2 生產(chǎn)工藝

3×0.38ST和2＋2×0.35HT鋼絲簾布?jí)貉庸に噮?shù)對(duì)比如表2所示。

表2 兩種鋼絲簾布?jí)貉庸に噮?shù)對(duì)比

從表2可以看出：與2＋2×0.35HT鋼絲簾布相比，3×0.38ST鋼絲簾布因其簾線直徑較小，故壓延覆膠厚度減小15%，單位面積橡膠質(zhì)量減小10%；等壓延密度替代后，因3×0.38ST鋼絲簾線具有更低的線密度，故單位面積鋼絲簾線質(zhì)量減小12%，單位面積鋼絲簾布質(zhì)量減小11%。

與2＋2×0.35HT鋼絲簾線相比，3×0.38ST鋼絲簾線具有更低的線密度，為保證鋼絲簾布在小角度裁斷時(shí)不發(fā)生翹頭現(xiàn)象，需要對(duì)錠子架放線張力進(jìn)行微調(diào)。壓延工藝過程穩(wěn)定，未發(fā)生跳線等工藝問題，簾布表面平整，附膠均勻。

小角度裁斷工藝過程穩(wěn)定，未發(fā)生翹頭等問題，切口處鋼絲不松散，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)接頭，無需手動(dòng)，接頭錯(cuò)位≤1 mm。成型及硫化按照原有工藝執(zhí)行，工藝過程穩(wěn)定。

2.3 成品性能

依據(jù)2＋2×0.35HT鋼絲簾線的應(yīng)用現(xiàn)狀，在以3×0.38ST鋼絲簾線進(jìn)行替代驗(yàn)證時(shí)，輪胎選取具有代表性的規(guī)格產(chǎn)品：235/65R16C 115/113R半鋼公制輕型載重子午線輪胎、245/75R16LT 120/116N半鋼泥地輕型載重子午線輪胎和7.50R16LT 122/118L半鋼英制輕型載重子午線輪胎。

成品輪胎的外緣尺寸按照GB/T 521—2012進(jìn)行測(cè)試；高速性能按照GB/T 4501—2016進(jìn)行測(cè)試，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求后，每10 min試驗(yàn)速度增大10 km·h-1，直到輪胎損壞為止；耐久性能按照GB/T 4501—2016進(jìn)行測(cè)試，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求后，每10 h試驗(yàn)負(fù)荷增大10%，負(fù)荷增大到155%后，試驗(yàn)速度和負(fù)荷保持不變，直到輪胎損壞為止。3種規(guī)格輪胎的成品性能測(cè)試結(jié)果分別如表3—5所示。

表3 235/65R16C 115/113R輪胎的成品性能

表4 245/75R16LT 120/116N輪胎的成品性能

表5 7.50R16LT 122/118L輪胎的成品性能

從表3—5可以看出，在以上3種規(guī)格輪胎的帶束層中以3×0.38ST鋼絲簾線替代2＋2×0.35HT鋼絲簾線，成品輪胎的充氣外直徑、充氣斷面寬、最小破壞能、高速和耐久性能均滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，且兩種不同規(guī)格鋼絲簾線的成品輪胎性能相近，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定延續(xù)。

2.4 成本分析

與2＋2×0.35HT鋼絲簾線相比，3×0.38ST鋼絲簾線的直徑較小，設(shè)定壓延覆膠厚度時(shí)可適當(dāng)減小；而且3×0.38ST鋼絲簾線的線密度較小，等壓延密度下，單位面積鋼絲簾線消耗質(zhì)量減小，以上兩方面的效果疊加后，輪胎質(zhì)量減小，成本降低，具體對(duì)比數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 輪胎質(zhì)量成本對(duì)比

從表6可以看出，以3×0.38ST鋼絲簾線替代2＋2×0.35HT鋼絲簾線，單位面積鋼絲簾線成本降低14%，覆膠成本減小10%，簾布成本減小12%，輪胎質(zhì)量減小4%。

按照半鋼輕型載重子午線輪胎年產(chǎn)能200萬套計(jì)，采用3×0.38ST鋼絲簾線替代2＋2×0.35HT鋼絲簾線，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約材料成本約600萬元，經(jīng)濟(jì)效益顯著，有利于提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3 結(jié)論

在半鋼輕型載重子午線輪胎帶束層中以3×0.38ST鋼絲簾線替代2＋2×0.35HT鋼絲簾線，簾布的生產(chǎn)工藝過程穩(wěn)定，成品輪胎的充氣外緣尺寸、強(qiáng)度、高速性能和耐久性能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定延續(xù)，同時(shí)減小了輪胎質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本。