3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎胎體中的應用

石禮冉，張 超，張思喜，孫文文，楊 麗，倪建勝

（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 興達 225721）

世界輪胎工業發展至今已有160多年歷史。從全球市場看，目前世界輪胎產業已發展成為一個規模龐大、高度發達的產業，并已進入相對穩定的發展時期[1-2]。

當前國際輪胎產業發展呈現出幾大趨勢[3-7]：一是市場競爭日益激烈，發展中經濟體競相快速發展，輪胎生產重心呈現由西方到東方、從美歐向亞洲傾斜擴大的趨勢；二是輪胎生產的增長方式由數量擴張向提高產品質量和增加產品種類的方向發展，企業主要靠降低輪胎成本以及發展高性能、超高性能和多功能性新輪胎來提高效益；三是輪胎產業要實現綠色化、循環經濟化，而國際化更是世界輪胎工業未來的總趨勢。

根據輪胎產品性能的發展需求，鋼絲簾線生產企業應致力于以下方向的研究：一是開發超高強度、特高強度鋼絲簾線，既能有效地提高輪胎胎體和帶束層的強度以及輪胎的安全性能，也能減小鋼絲簾線的用量，降低輪胎生產成本[8-12]；二是提高鋼絲簾線的滲膠性能和耐腐蝕性能；三是提高鋼絲簾線的耐疲勞性能。

本工作研究以3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼簾線代替3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線在全鋼載重子午線輪胎胎體中的應用。

1 實驗

1.1 主要原材料

3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST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，日本IHI公司產品；90°鋼絲簾布裁斷機和全鋼載重子午線輪胎三鼓成型機，軟控股份有限公司產品；輪胎綜合性能試驗機，中國臺灣優美集團產品；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（直徑、線密度、破斷力等）按照GB/T 11183—2016測試；成品輪胎外緣尺寸按照GB/T 521—2012進行測量；強度性能按照GB/T 4501—2016進行測試；耐久性能按照GB/T 4501—2016要求進行前期測試，試驗速度為65 km·h-1，充氣壓力為930 kPa，47 h后停機檢查，第4階段后每10 h速度增大5 km·h-1，負荷率增大10%，直至輪胎損壞為止。

2 結果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

2.1.1 基本性能

3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的結構如圖1所示，性能指標如表1所示，性能檢測結果如表2所示。

圖1 兩種鋼絲簾線結構示意

從圖1可以看出，3×0.225/9×0.205CCUT和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的結構排列相同，截面均為三角形。

從表2可以看出，與3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線相比，3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線的簾線直徑減小9.62%，破斷力減小12.8%，較小的簾線直徑可在保證相同胎體強度和壓延簾布厚度的同時，增大鋼絲簾線的覆膠厚度，以提高簾布的壓延通過性能和成品輪胎的耐久性能。同時3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線的線密度比3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線減小17.2%，可減小鋼絲簾線和膠料的用量，有利于輪胎輕量化，降低生產成本，提高輪胎性價比。

2.1.2 滲膠性能

3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的滲膠性能對比如圖2所示。

從圖2可以看出，與3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線相比，3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線因其較小的簾線直徑和較大的鋼絲間距而具有更好的滲膠性能。

2.1.3 耐疲勞性能

3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的耐疲勞性能對比如圖3所示。

圖3 兩種鋼絲簾線的耐疲勞性能對比

從圖3可以看出，3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線的耐疲勞性能優于3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線。

2.2 工藝性能

3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的簾布壓延工藝數據見表3。

表3 兩種鋼絲簾布壓延工藝數據對比

從表3可以看出，與3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾布相 比，3×0.225/9×0.205CCUT鋼絲簾布的強力指數減小1.2%，簾布質量指數減小2.3%，簾布壓延密度增大10%。

由 于3×0.225/9×0.205CCUT特高強度絲簾線直徑比3×0.24/9×0.225CCST 鋼絲簾線小9.62%，壓延時根據鋼絲簾線直徑對壓延主張力進行調整[13-16]，壓延厚度相同時，3×0.225/9×0.205CCUT鋼絲簾布的壓延通過性能和壓延平整度更好（見圖4和5），裁斷過程中鋼絲無翹頭、冒芯等質量缺陷（見圖6），自動接頭質量符合工藝要求，成型過程無異常，成品輪胎外觀經X光檢測后無異常。

圖4 簾布壓延通過性能

圖6 簾布裁斷質量

2.3 成品性能

將3×0.225/9×0.205CCUT 和3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線用于12R22.5全鋼載重子午線輪胎生產，并進行成品輪胎性能檢測。

2.3.1 外緣尺寸

兩種鋼絲簾線生產的輪胎外緣尺寸見表4。

表4 輪胎外緣尺寸對比 mm

從表4可以看出，兩種輪胎充氣外緣尺寸均符合GB/T 2977—2016的要求。

2.3.2 強度性能

對兩種鋼絲簾線生產的輪胎進行強度性能測試，結果表明兩種輪胎的破壞能均不小于2203J，與國家標準值的比值均大于200%。同時，由于3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線比3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線的簾線密度大10%，在強度試驗中采 用3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線生產的輪胎第五點未被壓穿，而采用3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線生產的輪胎第五點壓穿，這表明采用3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線生產的輪胎抗沖擊爆破性能優于采用3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線生產的輪胎，輪胎的安全性能更好。

2.3.3 耐久性能

對兩種鋼絲簾線生產的輪胎進行耐久性試驗，試驗條件見表5，試驗結果見表6。

表5 輪胎耐久性試驗條件

表6 成品輪胎耐久性試驗結果

從表6可以看出，與采用3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線生產的輪胎相比，采用3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線生產的輪胎耐久性能更好，輪胎的使用壽命更長。

2.3.4 壓力分布

對兩種鋼絲簾線生產的輪胎進行壓力測試，輪胎的壓力分布數據如表7所示，壓力分布情況如圖7所示。

表7 兩種輪胎的壓力分布數據

圖7 兩種輪胎的壓力分布情況

從表7可以看出，與采用3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線生產的輪胎相比，采用3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線生產的輪胎在80%負荷率下的接地面積相差不大，在100%負荷率下減小0.44%，在120%負荷率下增大1.49%。

從表7還可以看出，與采用3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線生產的輪胎相比，采用3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線生產的輪胎在不同負荷下與地面的接觸壓力明顯減小，在80%，100%和120%負荷率下分別減小24.53%，30.8%和29.64%。

由圖7可見，采用3×0.24/9×0.225CCST和3×0.225/9×0.205CCUT鋼絲簾線生產的輪胎壓力分布情況差別很小且接地印痕的矩形率較高[17]，成品輪胎在使用過程中均不會產生異常磨損現象。

綜合來看，以3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線代替3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線應用于全鋼載重子午線輪胎胎體中，可以明顯提高輪胎的接地性能。

2.4 成本分析

以3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線代替3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線應用于12R22.5全鋼載重子午線輪胎胎體中，單胎質量減小0.22%，單胎成本降低0.24%。

3 結語

與3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線相比，3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線的簾線直徑減小，在簾布厚度相同的情況下覆膠厚度更大，鋼絲簾線的滲膠性能和耐久性能提高，壓延及裁斷工藝性能良好；以3×0.225/9×0.205CCUT特高強度鋼絲簾線代替3×0.24/9×0.225CCST鋼絲簾線應用于12R22.5全鋼載重子午線輪胎胎體中，輪胎充氣外緣尺寸和強度性能符合國家標準要求，耐久性能提高，使用壽命延長；同時單胎質量減小0.22%，單胎成本降低0.24%。