3+8×0.21ST鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎胎圈包布中的應用

李 易，張 鵬，鄭 賓，張 超，鄭茂森，陳洪濤，王 明

（1.八億橡膠有限責任公司，山東 棗莊 277800；2.江蘇興達鋼簾線股份有限公司，江蘇 興化 225721）

隨著我國汽車工業的快速發展，國內外經濟環境的不斷變化，以及油價的不斷攀升，輪胎市場的競爭也越來越激烈，這就對輪胎的安全性能、耐久性能和油耗等提出更高的要求。鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎中的質量占比約為35%，對輪胎性能有較大影響，通過開發新材料提升產品性能，減小輪胎質量，降低滾動阻力，提升汽車燃油效率是輪胎企業產品升級的途徑之一[1-4]。

本工作研究3+8×0.21ST鋼絲簾線替代3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎胎圈包布中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線，江蘇興達鋼簾線股份有限公司產品。

1.2 主要試驗設備

鋼絲簾布四輥壓延機，意大利魯道夫公司產品；小角度鋼絲簾布裁斷機，桂林中昊力創機電設備有限公司產品；全鋼載重子午線輪胎三鼓成型機，青島軟控股份有限公司產品；四工位高速耐久試驗機，青島高校測控技術有限公司產品。

1.3 性能測試

鋼絲簾線性能按照GB/T 33159—2016進行測試；成品輪胎的外緣尺寸按照GB/T 521—2012進行測試；輪胎胎圈耐久性能按照企業標準進行測試，標準負荷為3 550 kg。

2 結果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

2.1.1 基本性能

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線的主要性能指標對比如表1所示。

表1 兩種鋼絲簾線主要性能指標對比

從表1可知：與3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線相比，3+8×0.21ST鋼絲簾線的簾線直徑小，可在保證上下覆膠厚度及產品性能的同時，減小簾布壓延厚度，采用相同型號錠子時卷取長度更大，生產大卷數量更多，計劃調整頻次低，生產效率更高；同時，3+8×0.21ST鋼絲簾線的線密度小，可減少鋼絲簾線和膠料的用量，有利于輪胎輕量化，降低輪胎的滾動阻力。

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線的結構如圖1所示。

圖1 兩種鋼絲簾線結構示意

2.1.2 滲膠性能

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線的滲膠性能對比如圖2所示。

圖2 兩種鋼絲簾線滲膠性能對比

從圖2可以看出，3+8×0.21ST鋼絲簾線的滲膠性能優于3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線，這與兩種鋼絲簾線的結構差異有關，鋼絲簾線結構的開放程度越高，膠料的滲透性能越強，鋼絲簾線與膠料的粘合性能越好，簾布的剝離強度越大，有利于減少輪胎早期脫層現象，提升輪胎的耐久性能[5-7]。

2.1.3 耐疲勞性能

在相同負荷下，3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT覆膠鋼絲簾線的耐疲勞性能對比如圖3所示。

圖3 兩種覆膠鋼絲簾線的耐疲勞性能對比

從圖3可以看出，3+8×0.21ST鋼絲簾線的耐疲勞性能優于3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線，這可能是因為3+8×0.21ST鋼絲簾線無外纏絲，避免了外纏絲對外層鋼絲的剪切作用，提高了鋼絲簾線的耐疲勞性能。

2.2 工藝性能

2.2.1 壓延工藝

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾布的壓延工藝參數對比見表2。

表2 兩種鋼絲簾布壓延工藝參數對比

從表2可以看出：與3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線相比，3+8×0.21ST鋼絲簾線的最小破斷力減小，需增大壓延密度，但其線密度和簾線直徑小，可以減少膠料和鋼絲簾線的用量；采用3+8×0.21ST鋼絲簾線替代3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線，在保證上下覆膠厚度的前提下，適當減小簾布厚度，簾布質量指數減小11%，在保證簾布強度的前提下增大簾布密度，簾布強度指數增大4%，既實現了輪胎輕量化，又保證了產品質量。

2.2.2 覆膠情況

采用本公司現用四輥壓延機對3+8×0.21ST鋼絲簾布進行壓延，輥速比為：1#∶2#0.85，2#∶3#1.02，4#∶3#0.81，然后抽取3個點位測定其上、下兩側的覆膠厚度，測定結果如表3所示。

表3 鋼絲簾布覆膠厚度 mm

從表3可以看出，3+8×0.21ST鋼絲簾線與本公司現用四輥壓延機的生產工藝參數匹配較好，簾布兩側覆膠厚度均勻，產品質量穩定。

壓延使用1.18 mm整經輥和壓力輥，鋼絲簾布無跳線、稀并線、鋼絲彎曲等現象，簾布表面平整，如圖4所示，裁斷過程中鋼絲簾布切口平整、無毛邊，鋼絲無翹頭、冒芯等質量缺陷，自動接頭質量符合工藝要求，如圖5所示。

圖4 簾布表面質量

圖5 簾布切面

3+8×0.21ST鋼絲簾布的壓延及裁斷工藝通過性均符合本公司要求，鋼絲簾線排列形狀規則，生產穩定性高。

2.3 成品輪胎性能

將3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線用于12R22.5全鋼載重子午線輪胎的生產，并進行成品輪胎性能測試。

2.3.1 外緣尺寸

采用3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線生產的12R22.5全鋼載重子午線輪胎的充氣外緣尺寸符合GB/T 2977—2016的要求。

2.3.2 耐久性能

對采用3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線生產的12R22.5全鋼載重子午線輪胎進行耐久性能試驗，試驗條件見表4，試驗結果見表5。

表4 輪胎耐久性能試驗條件

表5 成品輪胎耐久性能試驗結果

從表5可以看出，在相同試驗條件下，與采用3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線生產的輪胎相比，采用3+8×0.21ST鋼絲簾線生產的輪胎的耐久性能提升了15%，輪胎的使用壽命更長。

2.4 成本分析

以3+8×0.21ST鋼絲簾線替代3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線用于12R22.5全鋼載重子午線輪胎胎圈包布，單胎質量減小0.26%，單胎成本降低0.19%。

3 結論

（1）與3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線相比，3+8×0.21ST鋼絲簾線的滲膠性能更好，膠料與鋼絲簾線之間的粘合性能和耐疲勞性能提高，輪胎脫層現象的發生概率減小。

（2）與3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾布相比，3+8×0.21ST鋼絲簾布的壓延密度增大，但其直徑和線密度小，簾布質量可減小11%，強度提升4%，且3+8×0.21ST鋼絲簾線排列形狀規則，可以提升鋼絲簾布的壓延工藝通過性，減少鋼絲簾線的浪費，其覆膠厚度均勻，工藝性能穩定。

（3）以3+8×0.21ST鋼絲簾線替代3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線用于12R22.5全鋼載重子午線輪胎的生產，輪胎外緣尺寸符合國家標準要求，耐久性能提高，同時單胎質量減小0.26%，有利于輪胎的輕量化，單胎成本降低0.19%。