几种高性能钢丝帘线在载重子午线轮胎中的应用

彭 莹

（双钱集团上海轮胎研究所有限公司，上海 200245）

随着人们生活水平的不断提高，国内基建项目的蓬勃发展，交通运输能力大大提高，这对于载重子午线轮胎生产企业来说既是机遇，同时也充满挑战。世界各轮胎巨头纷纷在国内建厂，以降低制造成本，抢占市场份额，创造更大的利润空间。因此，为了抢占先机，各轮胎生产企业重视提高轮胎性能[1]，降低生产成本，提高生产效率，保持良性发展，使企业在竞争中保持良好战斗力，不断生产出更节能、更安全、成本更低、使用寿命更长的轮胎。除了对轮胎结构进行优化外，提高原材料性能同样可以达到降本提质的效果。

钢丝帘线是组成子午线轮胎重要的骨架材料，主要应用于胎体与带束层中。轮胎结构不同，带束层层数会有一定的变化，但对于轮胎整体，带束层位于胎面与胎体之间，对轮胎起到箍紧作用；同时，带束层作为轮胎的主要受力部件，在行驶的过程中，对轮胎的耐磨性、耐久性以及舒适性等起保证作用。胎体位于带束层与内衬层之间，起到支撑轮胎的作用，还与带束层共同受力并保持轮胎的充气压力，使轮胎具有抗冲击性、高承载性、尺寸稳定性及耐屈挠龟裂的特点[2-3】。

钢丝帘线通常是由不同直径、表面附有黄铜镀层且拥有一定强度的单丝通过不同的结构进行排列扭转捻制而成的。提高钢丝帘线的强度，可在原有的使用条件下减小钢丝用量、降低滚动阻力和油耗。

主要介绍4种高性能钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎中的应用。

1 高性能钢丝帘线在带束层中的应用

1.1 3＋8×0.33ST钢丝帘线

提高骨架材料的强度、耐磨性和耐疲劳性，对于延长轮胎使用寿命和提高载重子午线轮胎承载能力尤为重要。与传统结构钢丝帘线相比，3＋8×0.33ST钢丝帘线具有以下优点：（1）高强度，在原有的传统结构基础上，增大单丝强度，最小破断力指标提高20%～35%；（2）直径小，提高单丝强度，在同等密度与受力下，减小钢丝直径，进而减小轮胎帘线和胶料的用量，起到降本提质的作用；（3）取消外缠丝，同时内外层采取同向捻制，可有效避免传统工艺交叉捻制带来的层间点接触，降低层与层之间的角度摩擦，提高钢丝帘线的耐磨性和耐疲劳性。

3＋8×0.33ST与3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线的基本性能对比如表1所示。

表1 3＋8×0.33ST与3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线的基本性能对比

以3＋8×0.33ST高性能钢丝帘线替代3＋9＋15×0.22＋0.15NT传统钢丝帘线用于带束层，生产12.00R20 18PR载重轮胎，其相应帘布材料对比指数如表2所示。

从表2可以看出，采用3＋8×0.33ST高性能钢丝帘线在等压延密度的情况下替代3＋9＋15×0.22＋0.15NT传统钢丝帘线，帘布强度可提高10%，帘布质量减小9%。

表2 3＋8×0.33ST与3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线轮胎带束层帘布材料对比

1.2 2＋7×0.3ST钢丝帘线

与3＋8×0.33ST 钢丝帘线相似，2＋7×0.3ST高性能钢丝帘线同样具有高强度、内外层同向捻制、帘线直径小、无外缠丝等优点。同时，该钢丝帘线的渗胶性能相比传统钢丝帘线可达到100%，提高了耐腐蚀性能。

2＋7×0.3ST与3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线的渗胶情况对比如图1所示，基本性能对比如表3所示。

从图1和表3可以看出，相比3＋9＋15×0.22＋0.15NT传统钢丝帘线，2＋7×0.3ST钢丝帘线直径更小，单位长度上所承受的破断力更大，胶料可以充分渗透。通过对比两种钢丝帘线覆胶后截面渗胶情况（见图1），可以明显看出，2＋7×0.3ST钢丝帘线渗胶充分，这有助于保证成品轮胎中钢丝帘线的耐腐蚀性。

表3 2＋7×0.3ST与3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线的基本性能对比

图1 2＋7×0.3ST与3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线的渗胶情况对比

以2＋7×0.3ST高性能钢丝帘线替代3＋9＋15×0.22＋0.15NT传统钢丝帘线生产315/80宽胎面载重轮胎，其相应帘布材料对比指数如表4所示。

从表4可以看出，由于2＋7×0.3ST钢丝帘线的直径较小，在增大压延密度的情况下，帘布强度提高10%，帘布质量减小15%。

表4 2＋7×0.3ST与3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线轮胎带束层帘布材料对比

2 高性能钢丝帘线在胎体中的应用

2.1 3×0.24/9×0.225CCST钢丝帘线

胎体是载重子午线轮胎的一个核心部件。载重子午线轮胎在重载使用条件下，胎体帘线承受超负荷，钢丝磨损加速，进而缩短轮胎使用寿命；同时，外界空气及水分通过压力压入，导致钢丝帘线出现锈蚀，也会使轮胎使用寿命大打折扣。因此使用强度更高、具有较强的耐腐蚀性及耐磨性的钢丝帘线可以有效延长轮胎使用寿命。3×0.24/9×0.225CCST钢丝帘线具有高强度、同向捻制、无外缠丝等优点。

3×0.24/9×0.225CCST与3＋9＋15×0.175＋0.15钢丝帘线的基本性能对比如表5所示。

表5 3×0.24/9×0.225CCST与3＋9＋15×0.175＋0.15钢丝帘线的基本性能对比

从表5可以看出，与3＋9＋15×0.175＋0.15传统钢丝帘线对比，3×0.24/9×0.225CCST高性能钢丝帘线的直径更小，单位长度内可承受的破断力更大，可有效提升胎体的耐疲劳性能，延长轮胎使用寿命。

2.2 0.2＋（6＋12）×0.175ST钢丝帘线

0.2＋（6＋12）×0.175ST高强度钢丝帘线同样具有高强度、高渗胶性能、无外缠丝和同向捻制等优点。

0.2＋（6＋12）×0.175ST与3＋9＋15×0.175＋0.15钢丝帘线的基本性能对比如表6所示。

从表6可以看出，与3＋9＋15×0.175＋0.15传统钢丝帘线相比，0.2＋（6＋12）×0.175ST钢丝。帘线的直径更小，渗胶性能更佳。

表6 0.2＋（6＋12）×0.175ST与3＋9＋15×0.175＋0.15钢丝帘线的基本性能对比

以0.2＋（6＋12）×0.175ST高性能钢丝帘线替代3＋9＋15×0.175＋0.15传统钢丝帘线用于胎体生产12R22.5轮胎，其相应帘布材料对比指数如表7所示。

表7 0.2＋（6＋12）×0.175ST与3＋9＋15×0.175＋0.15钢丝帘线轮胎带束层帘布材料对比

从表7可以看出，在适当增大钢丝压延密度的情况下，钢丝帘布强度提高15%，帘布质量减小16%。

3 结语

现代运输业的快速崛起，将推动轮胎制造企业不断生产出更节能、更安全、成本更低、使用寿命更长的轮胎。不断提高钢丝帘线强度、采用简单结构缠绕、增强渗胶性能，可提高钢丝帘线与胶料之间的粘合力，增强钢丝帘线耐腐蚀性及耐疲劳性。轮胎制造商与帘线生产厂应紧密合作，不断开发和生产出更舒适、安全、节能环保的新产品，共同推进子午线轮胎的发展。