楊京輝，李紅衛(wèi)，林輝寶，陳 虎

[特拓（青島）輪胎技術有限公司，山東 青島 266000]

為了響應國家綠色低碳、碳達峰、碳中和等高質量發(fā)展總體目標要求，輪胎行業(yè)節(jié)能減排和降本增效成為主旋律[1-3]。伴隨著行業(yè)技術的不斷革新突破，做為輪胎重要骨架材料的鋼絲簾線也在不斷創(chuàng)新，特高強度鋼絲簾線就是近年來被關注的新材料[4-5]。

4×0.38UT鋼絲簾線是一種特高強度鋼絲簾線，通過特殊加工工藝，使其在保證強度和機械性能的同時，具有更小的直徑和更佳的柔韌性，從而大幅降低了鋼材的實際使用量。本工作研究4×0.38UT鋼絲簾線替代2＋7×0.28HT鋼絲簾線在半鋼子午線輪胎帶束層中的應用效果。

1 實驗

1.1 主要原材料

4×0.38UT鋼絲簾線，貝卡爾特（中國）技術研發(fā)有限公司產品。

1.2 主要設備和儀器

22×54-S型四輥精密鋼絲壓延機，日本IHI株式會社產品；鋼絲裁斷機，德國Fischer公司產品；EXXIUM乘用子午線輪胎全自動成型機，荷蘭VMI公司產品；1 219 mm（48英寸）硫化機，巨輪（廣州）智能裝備有限公司產品；高速/耐久性試驗機、強度/脫圈試驗機，天津久榮工業(yè)技術有限公司產品。

1.3 性能測試

各項性能均按照相應國家或企業(yè)標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 鋼絲簾線性能

4×0.38UT鋼絲簾線具有超高強度、高柔韌度、質量小、綜合成本低等特點，其結構為4股0.38UT鋼絲纏繞而成，捻向為S，其與2＋7×0.28HT鋼絲簾線的性能對比如表1所示。

表1 兩種鋼絲簾線的性能對比

2.2 鋼絲簾線替代可行性分析

考慮到鋼絲簾線替代時骨架材料強度和加工工裝通用性，壓延密度選用與之前相同的55根·dm-1，并對帶束層的理論強度進行計算，兩種鋼絲簾布強度計算結果如表2所示。

表2 兩種鋼絲簾布強度計算結果

從表2可以看出，使用4×0.38UT鋼絲簾線后帶束層簾布剛度提高了20%，沖擊吸收能提高了66%，從根本上保證了簾布減薄0.3 mm后仍具有足夠的強度。

2.3 生產工藝

2.3.1 鋼絲簾布壓延和裁斷

為保證壓延質量，鋼絲簾布壓延生產速度設定為30 m·min-1[7]，壓延過程中直接使用壓延密度為55根·dm-1的2＋7×0.28HT鋼絲簾布用整經輥和壓力輥，調整壓力輥與3#輥之間的間隙為0.75 mm，其他工藝參數(shù)如表3所示。

表3 兩種鋼絲簾布壓延工藝參數(shù)對比

兩種鋼絲簾線滲膠后剖面如圖2所示。4×0.38UT和2＋7×0.28HT鋼絲簾線剝離力分別為194和166 N。

圖2 兩種鋼絲簾線滲膠后剖面對比

從圖2可見，與2＋7×0.28HT鋼絲簾線相比，開放型4×0.38UT鋼絲簾線壓延覆膠時膠料更容易滲透到鋼絲間隙，因此覆膠后的剝離狀態(tài)好于2＋7×0.28HT鋼絲簾線。這種良好的滲膠性能，使其在半鋼轎車子午線輪胎中使用時可以保證鋼絲簾線與膠料的結合性能以及加工工藝性能，有助于提高輪胎的耐磨性能和抗銹蝕能力，延長輪胎的使用壽命[8-10]。

裁取1 m壓延后4×0.38UT鋼絲簾布，取樣測試壓延簾布的彎曲和卷曲以及扭轉（6 m內）情況，結果如圖3和4所示。

圖3 壓延后4×0.38UT鋼絲簾布的彎曲和卷曲

圖4 壓延后4×0.38UT鋼絲簾布的扭轉

從圖3和4可見，壓延后4×0.38UT鋼絲簾布的平均彎曲為－26 mm，平均卷曲為5.6°，殘余扭轉均值為0.09圈，標準偏差1.65，過程能力指數(shù)為0.59。壓延鋼絲簾布表面狀態(tài)良好，厚度、密度、滲膠量等均符合相關工藝要求。裁斷時松散度和殘余扭轉指標均正常，裁斷后的帶束層有輕微翹頭現(xiàn)象，不影響自動接頭。隨著存放周期的延長，翹頭現(xiàn)象會加重，因此特高強度鋼絲壓延的大卷使用周期要縮短至5～7 d。

2.3.2 輪胎成型和硫化

采用EXXIUM乘用子午線輪胎全自動成型機成型規(guī)格為275/70R18 125/122S 10PR的輪胎，作業(yè)參數(shù)同原生產作業(yè)參數(shù)，僅在成型時對胎坯外周長進行適當調整，其他成型和硫化過程中的主要工藝參數(shù)變化不大。

2.4 成品性能

275/70R18輪胎成品性能測試結果如表4所示。

表4 輪胎成品性能測試結果

從表4可以看出，使用兩種不同鋼絲簾線制造的輪胎的成品性能差異不大，均可以達到或超過國家或企業(yè)標準要求。

2.5 輪胎質量和成本核算

采用4×0.38UT鋼絲簾線替代2＋7×0.28HT鋼絲簾線后輪胎質量和成本核算如表5所示。

表5 兩種鋼絲簾線質量和成本核算

從表5可以看出，采用4×0.38UT鋼絲簾線替代2＋7×0.28HT鋼絲簾線用于相同規(guī)格輪胎帶束層，在相同施工情況下，每平米簾布質量可降低17%，換算到輪胎整體質量中，約可減小2%～3.5%的輪胎質量，每平米簾布成本可降低10.91元。

3 結論

采用4×0.38UT鋼絲簾線替代2＋7×0.28HT鋼絲簾線用于半鋼子午線輪胎帶束層，在生產工藝不變的情況下，成品輪胎性能與替代前相當，輪胎質量減小，成本降低，具有較好的經濟效益。