李 易，張 鵬，鄭 賓，張 超，鄭茂森，陳洪濤，王 明

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

隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)環(huán)境的不斷變化，以及油價(jià)的不斷攀升，輪胎市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，這就對(duì)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(zhì)量占比約為35%，對(duì)輪胎性能有較大影響，通過(guò)開(kāi)發(fā)新材料提升產(chǎn)品性能，減小輪胎質(zhì)量，降低滾動(dòng)阻力，提升汽車燃油效率是輪胎企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)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(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

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(dá)鋼簾線股份有限公司產(chǎn)品。

1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備

鋼絲簾布四輥壓延機(jī)，意大利魯?shù)婪蚬井a(chǎn)品；小角度鋼絲簾布裁斷機(jī)，桂林中昊力創(chuàng)機(jī)電設(shè)備有限公司產(chǎn)品；全鋼載重子午線輪胎三鼓成型機(jī)，青島軟控股份有限公司產(chǎn)品；四工位高速耐久試驗(yàn)機(jī)，青島高校測(cè)控技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.3 性能測(cè)試

鋼絲簾線性能按照GB/T 33159—2016進(jìn)行測(cè)試；成品輪胎的外緣尺寸按照GB/T 521—2012進(jìn)行測(cè)試；輪胎胎圈耐久性能按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷為3 550 kg。

2 結(jié)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(biāo)對(duì)比如表1所示。

表1 兩種鋼絲簾線主要性能指標(biāo)對(duì)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(chǎn)品性能的同時(shí)，減小簾布?jí)貉雍穸?，采用相同型?hào)錠子時(shí)卷取長(zhǎng)度更大，生產(chǎn)大卷數(shù)量更多，計(jì)劃調(diào)整頻次低，生產(chǎn)效率更高；同時(shí)，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(dòng)阻力。

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 兩種鋼絲簾線結(jié)構(gòu)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(duì)比如圖2所示。

圖2 兩種鋼絲簾線滲膠性能對(duì)比

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

2.1.3 耐疲勞性能

在相同負(fù)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(duì)比如圖3所示。

圖3 兩種覆膠鋼絲簾線的耐疲勞性能對(duì)比

從圖3可以看出，3+8×0.21ST鋼絲簾線的耐疲勞性能優(yōu)于3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線，這可能是因?yàn)?+8×0.21ST鋼絲簾線無(wú)外纏絲，避免了外纏絲對(duì)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(shù)對(duì)比見(jiàn)表2。

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(dāng)減小簾布厚度，簾布質(zhì)量指數(shù)減小11%，在保證簾布強(qiáng)度的前提下增大簾布密度，簾布強(qiáng)度指數(shù)增大4%，既實(shí)現(xiàn)了輪胎輕量化，又保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2.2 覆膠情況

采用本公司現(xiàn)用四輥壓延機(jī)對(duì)3+8×0.21ST鋼絲簾布進(jìn)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(gè)點(diǎn)位測(cè)定其上、下兩側(cè)的覆膠厚度，測(cè)定結(jié)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(xiàn)用四輥壓延機(jī)的生產(chǎn)工藝參數(shù)匹配較好，簾布兩側(cè)覆膠厚度均勻，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

壓延使用1.18 mm整經(jīng)輥和壓力輥，鋼絲簾布無(wú)跳線、稀并線、鋼絲彎曲等現(xiàn)象，簾布表面平整，如圖4所示，裁斷過(guò)程中鋼絲簾布切口平整、無(wú)毛邊，鋼絲無(wú)翹頭、冒芯等質(zhì)量缺陷，自動(dòng)接頭質(zhì)量符合工藝要求，如圖5所示。

圖4 簾布表面質(zhì)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(guò)性均符合本公司要求，鋼絲簾線排列形狀規(guī)則，生產(chǎn)穩(wěn)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(chǎn)，并進(jìn)行成品輪胎性能測(cè)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(chǎn)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(duì)采用3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT鋼絲簾線生產(chǎn)的12R22.5全鋼載重子午線輪胎進(jìn)行耐久性能試驗(yàn)，試驗(yàn)條件見(jiàn)表4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 輪胎耐久性能試驗(yàn)條件

表5 成品輪胎耐久性能試驗(yàn)結(jié)果

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

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(zhì)量減小0.26%，單胎成本降低0.19%。

3 結(jié)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(xiàn)象的發(fā)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(zhì)量可減小11%，強(qiáng)度提升4%，且3+8×0.21ST鋼絲簾線排列形狀規(guī)則，可以提升鋼絲簾布的壓延工藝通過(guò)性，減少鋼絲簾線的浪費(fèi)，其覆膠厚度均勻，工藝性能穩(wěn)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(chǎn)，輪胎外緣尺寸符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，耐久性能提高，同時(shí)單胎質(zhì)量減小0.26%，有利于輪胎的輕量化，單胎成本降低0.19%。