3＋9＋15×0.225HT钢丝帘线在12.00R20 20PR全钢载重子午线轮胎胎体中的应用

刘贵鹏，赵金龙，郑 伟，佐家军

（桦林佳通轮胎有限公司，黑龙江 牡丹江 157032)

我国载重轮胎主要用于长途标准运载、中短途工程运载、公交运载等。其中，中短途工程运载轮胎使用条件苛刻、负荷大、使用周期短、需求量大，其市场是国内众多轮胎企业的焦点。为满足用户需求，我公司对现有产品进行升级，开发出12.00R20 20PR全钢载重子午线轮胎，该轮胎主要用于中短途工程重载车辆，具有承载性好，胎圈和胎肩故障少等特点。为满足特定的使用条件，要求其胎体帘线具有超高的强度、良好的渗胶性能和耐疲劳性能。

本工作研究3＋9＋15×0.225HT钢丝帘线替代传统3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线用于12.00R20 20PR全钢载重子午线轮胎胎体中，现将研究情况简介如下。

1 实验

1.1 主要原材料

3 ＋9 ＋15×0.225HT 和3 ＋9 ＋15×0.22 ＋0.15NT钢丝帘线，贝卡尔特（沈阳)钢帘线有限公司产品。

1.2 主要设备

四辊钢丝帘布压延生产线，美国鲁道夫公司产品；压延锭子架，上海合威橡胶机械工程有限公司产品；90°钢丝帘布裁断机，上海精元机械有限公司产品；15°～55°裁断机，德国费舍尔公司产品；全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机，中航工业北京航空制造工程研究所产品；四工位耐久试验机和四式位里程试验机，日本神户制钢株式会社产品。

1.3 性能测试

钢丝帘线性能按GB/T 11181—2016《子午线轮胎用钢帘线》和企业标准测试。

轮胎充气外缘尺寸按照GB/T 521—2012《轮胎外缘尺寸测量方法》测试，强度按照GB/T 4501—2008《载重汽车轮胎性能试验方法》测试，耐久性能和高速性能按照企业标准测试。

2 结果与讨论

2.1 钢丝帘线性能

2.1.1 基本性能

3 ＋9 ＋15×0.225HT 与3 ＋9 ＋15×0.22 ＋0.15NT钢丝帘线基本性能对比如表1所示。

从表1可见：与3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线相比，3＋9＋15×0.225HT钢丝帘线直径小，强度高；破断力/帘线直径和破断力/线密度较大，即在保证同等帘线强度的条件下，可以减小帘线用量和帘布质量，有利于轮胎轻量化；内层、中层和外层钢丝均采用Z捻向，渗胶性能好。

表1 两种钢丝帘线基本性能对比

2.1.2 结构

3 ＋9 ＋15×0.225HT 与3 ＋9 ＋15×0.22 ＋0.15NT钢丝帘线覆胶后截面对比如图1所示。

从图1可以看出：3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线内层和中间层钢丝捻向与外层钢丝捻向相反，单丝为点接触，有外缠丝，在长期周期性应力作用下，钢丝间会发生相对剪切，导致其疲劳性能下降；3＋9＋15×0.225HT钢丝帘线为开放式结构，内层、中间层和外层钢丝均采用相同捻向，无外缠丝，浸胶性能好，单丝间线接触，帘线抗疲劳性能、抗冲击性能、耐磨性能好。对两种钢丝帘线用于胎体的12.00R20 20PR全钢载重子午线轮胎进行同车路试，当轮胎行驶2万km时钢丝帘线截面对比如图2所示。

图1 两种覆胶钢丝帘线截面对比

图2 轮胎行驶2万km时两种钢丝帘线截面对比

从图2可以看出，轮胎行驶2万km时3＋9＋15×0.225HT钢丝帘线的结构和覆胶保持性优于3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线。

2.1.3 粘合性能

3 ＋9 ＋15×0.225HT 与3 ＋9 ＋15×0.22 ＋0.15NT钢丝帘线覆胶后粘合性能如表2所示。

表2 两种覆胶钢丝帘线粘合性能对比

从表2可以看出，与3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线相比，3＋9＋15×0.225HT钢丝帘线覆胶后的空气含量较小，粘合性能较好。

2.1.4 钢丝帘布压延工艺性能

3 ＋9 ＋15×0.225HT 与3 ＋9 ＋15×0.22 ＋0.15NT钢丝帘布压延工艺参数如表3所示。

表3 两种钢丝帘布压延工艺参数

从表3可以看出：与3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘布相比，3＋9＋15×0.225HT钢丝帘布压延厚度较小，这是因为其帘线为无外缠丝的开放型结构；压延密度较小，这在于其帘线破断力大，从而有利于轮胎轻量化；成本降低。

3＋9＋15×0.225HT钢丝帘布在压延过程中工艺稳定性好，布面平整，裁断帘布无翘头和大头小尾现象，接头拼接质量良好；胎坯成型过程中帘布反包端点无钢丝与胶脱离现象；硫化后成品轮胎无稀线和并线等缺陷。

2.2 成品轮胎性能

3＋9＋15×0.225HT钢丝帘线替代3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线用于12.00R20 20PR全钢载重子午线轮胎胎体中，测试成品轮胎的充气外缘尺寸（测试条件：轮胎安装在标准轮辋上，充标准充气压力)、强度性能[测试条件：环境温度为（38±3) ℃，轮胎充气压力为900 kPa]、耐久性能（测试条件见表4)和高速性能（测试条件见表5)，检测结果如表6所示。

表4 轮胎耐久性能试验条件

表5 轮胎高速性能试验条件

表6 成品轮胎性能检测结果

从表6可看出：以3＋9＋15×0.225HT钢丝帘线替代3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线用于胎体中制备的12.00R20 20PR全钢重载子午线轮胎充气外缘尺寸基本不变，符合GB/T 521—2012要求；压穿强度提高16%；耐久性能试验累计行驶时间显著延长；高速性能试验累计行驶时间有一定延长。

2.3 效益分析

采用3＋9＋15×0.225HT钢丝帘线替代3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线用于12.00R20 20PR全钢载重子午线轮胎胎体中，轮胎质量减小，单胎成本降低2.1元左右；胎体强度提高，轮胎使用过程中肩部故障率和胎圈故障率有一定程度降低，侧爆及拉链爆问题基本杜绝。

3 结语

3＋9＋15×0.225HT钢丝帘线替代3＋9＋15×0.22＋0.15NT钢丝帘线用于12.00R20 20PR全钢载重子午线轮胎胎体中，成品轮胎的充气外缘尺寸符合国家标准要求，质量减小，成本降低，强度性能、耐久性能和高速性能提高，产品得到客户的认可。