3＋8×0.21ST钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎中的应用

刘伯忠

（赛轮金宇集团股份有限公司，山东 青岛 266500）

轮胎滚动阻力所消耗的能量约占整个汽车消耗能源的20%。汽车的排放量与燃油消耗相关，因此降低能源消耗，减小二氧化碳排放量，有利于环境保护。

为减少对大气的污染，降低轮胎的滚动阻力势在必行。降低轮胎滚动阻力的方法主要有减小轮胎结构变形、改进轮胎材料和轮胎轻量化[1]。轮胎轻量化中骨架材料采用超高强度钢丝帘线替代高强度钢丝帘线，不仅可减小轮胎的质量，还能提高轮胎的安全性能和耐久性能，降低轮胎的滚动阻力。

本工作研究以3＋8×0.21ST钢丝帘线替代3＋9×0.22W钢丝帘线在11R22.5 16PR全钢载重子午线轮胎胎体中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

3＋8×0.21ST钢丝帘线和3＋9×0.22W钢丝帘线，贝卡尔特（山东）钢帘线有限公司产品。

1.2 主要设备和仪器

四辊钢丝帘布压延生产线，日本IHI公司产品；90°钢丝帘布裁断机，天津赛象科技股份有限公司产品；三鼓一次法成型机，软控股份有限公司产品；轮胎耐久性试验机，青岛测控技术有限公司产品。

1.3 性能测试

轮胎各项性能均按相应国家标准和企业标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 钢丝帘线性能对比

我公司以前采用3＋9×0.22W钢丝帘线作为11R22.5轮胎胎体帘线，现采用3＋8×0.21ST钢丝帘线替代，其性能指标对比见表1。

表1 两种钢丝帘线性能指标对比

从表1可以看出，与3＋9×0.22W钢丝帘线相比，3＋8×0.21ST钢丝帘线直径更小，钢丝和胶料质量较小，破断力提高7%，能够减小钢丝帘线用量，因此能有效减小轮胎质量。

胶料渗透性对骨架材料十分重要，胶料渗透性好可以防止水汽对钢丝帘线的侵蚀，提高帘线与胶料粘合力的保持率，减少轮胎在使用中的脱空现象，延长轮胎的使用寿命。3＋8×0.21ST钢丝帘线和3＋9×0.22W钢丝帘线渗胶后断面如图1所示。

图1 两种钢丝帘线渗胶后断面对比

从图1可以看出，3＋9×0.22W钢丝帘线有外缠丝，外缠丝与外股间方向相反是点接触，使用中容易磨损。3＋8×0.21ST钢丝帘线没有外缠丝，外股磨损相对轻，钢丝耐屈挠性能更好。

2.2 钢丝帘线的工艺性能

两种钢丝帘线压延参数对比见表2。

表2 两种钢丝帘线压延参数对比

从表2可以看出，由于3＋8×0.21ST钢丝帘线直径小，因此其压延厚度较小，钢丝和胶料的质量减小，进而减小轮胎质量。

钢丝帘线压延时工艺性能良好；直裁和接头过程中帘布无散头、翘头现象，接头质量符合要求，成型过程无拉伸，接头、反包、压实均正常；硫化后产品外观质量符合外观质量标准，X光检查无异常。

2.3 成品性能检测

采用3＋8×0.21ST钢丝帘线替代3＋9×0.22W钢丝帘线作为胎体骨架材料，生产11R22.5 16PR全钢载重子午线轮胎，进行成品轮胎性能对比。

强度试验条件：环境温度 18～36 ℃；充气压力 830 kPa，停放时间 24 h，在装机前将充气压力调至830 kPa。

耐久性试验条件：环境温度 （38±3）℃；充气压力 830 kPa，停放时间 24 h，在装机前将充气压力调至830 kPa，额定负荷 3 000 kg，试验速度 80 km·h-1。

滚动阻力试验条件：环境温度 20～28 ℃；停放时间 24 h，试验速度 80 km·h-1。

成品轮胎性能检测结果见表3。

表3 成品轮胎性能检测结果

从表3可以看出，两种帘线轮胎外缘尺寸基本一致，试验轮胎耐久性能提升17%，滚动阻力系数减小，达到轮胎轻量化、提升整体性能的目的。

2.4 成本分析

采用3＋8×0.21ST钢丝帘线替代3＋9×0.22W钢丝帘线作为胎体骨架材料，11R22.5 16PR全钢载重子午线轮胎质量减小14%，材料成本下降，具有一定的经济效益。

3 结论

采用超高强度、结构简单、渗透性能优异的3＋8×0.21ST钢丝帘线替代3＋9×0.22W钢丝帘线作为胎体骨架材料，生产11R22.5 16PR全钢载重子午线轮胎，帘线压延工艺性能良好，成品轮胎的外缘尺寸、强度、耐久性能和滚动阻力系数达到国家标准要求，并且耐久性能提升，滚动阻力系数减小，同时轮胎质量减小，材料成本降低，符合轮胎工业节能、低碳和环保的发展要求。