2＋2×0.32ST超高强度钢丝帘线在半钢子午线轮胎带束层中的应用

徐 岩，屈东山，王传磊，潘恩华，邵长城，郑 涛

（山东丰源轮胎制造股份有限公司，山东 枣庄 277300）

随着汽车工业和高速公路的飞速发展，整车厂及用户对轮胎绿色、节油、轻量化等提出了更高要求，尤其是伴随着新能源电动汽车的发展，对轮胎节油、低滚动阻力和高负荷性能提出了更高要求。钢丝帘线作为轮胎中的重要增强材料，对轮胎强度、高速性能、耐久性能和滚动阻力等具有较大影响[1-7]。为适应上述要求，近年来轿车子午线轮胎带束层钢丝帘线向着超高强度方向发展，结构趋于简单化，对轮胎轻量化、滚动阻力降低、续航里程延长做出了较大贡献。

为进一步降低生产成本和轮胎滚动阻力，提高轮胎性能，我公司结合实际情况，使用2＋2×0.32ST钢丝帘线替代2＋2×0.35HT钢丝帘线用于半钢子午线轮胎带束层中，达到了预期设计目标要求，并进行了实际投产应用，现将相关情况简介如下。

1 实验

1.1 主要原材料

2＋2×0.32ST和2＋2×0.35HT钢丝帘线，江苏兴达钢帘线股份有限公司产品。

1.2 方案

半钢子午线轮胎生产中，使用2＋2×0.32ST钢丝帘线等密度代替2＋2×0.35HT钢丝帘线用于带束层，其他不变。

1.3 主要设备及仪器

F370型和F305型密炼机，大连橡胶塑料机械有限公司产品；S型四辊钢丝/纤维两用压延机，意大利柯米尼奥·埃克利公司产品；大角度钢丝帘布裁断机，德国Fischer公司产品；一次法成型机，荷兰VMI公司产品；X（S）M-1.5L小密炼机、XK-160型开炼机和XLB-400-400型四立柱平板硫化机，青岛科高橡塑机械技术装备有限公司产品；3365型拉力机，美国英斯特朗公司产品；轮胎耐久性试验机，天津久荣车轮技术有限公司产品。

1.4 性能测试

钢丝帘线的直径、线密度、破断力等参照GB/T 11181—2016测试；成品轮胎性能按照相应国家标准或企业标准进行测试，其中轮胎滚动阻力委托中国汽车技术研究中心有限公司检验中心进行检测。

2 结果与讨论

2.1 钢丝帘线性能

2＋2×0.32ST钢丝帘线具有如下几个特点：（1）采用超高强度单丝，在保证满足强度要求的同时减小单丝直径，单丝强度提高可获得更高的弯曲负荷、冲击力和疲劳强度，钢丝帘线的综合性能提高；（2）在单丝直径减小的同时保证覆胶厚度不变，帘布厚度有所减小，覆胶量减小；（3）渗胶性能优良，单丝在捻制成股时进行了预变形，单丝之间缝隙均匀，胶料可以很好地与钢丝结合，保证钢丝的粘合力，降低钢丝间的摩擦损失，从而提高钢丝帘线的耐疲劳性能。

2＋2×0.32ST和2＋2×0.35HT钢丝帘线及压延钢丝帘布的性能见表1。

表1 钢丝帘线及压延钢丝帘布的性能

从表1可以看出：与2＋2×0.35HT钢丝帘线相比，2＋2×0.32ST钢丝帘线直径和线密度明显减小，但帘线的破断力反而有一定程度提高，在相同的压延密度下，在帘布强度方面略有优势；在保证钢丝帘布强度不降低的同时，采用2＋2×0.32ST钢丝帘线后，钢丝帘线质量和胶料质量均有较大程度减小，符合预期设计目标。

2.2 压延工艺性能

在半钢子午线轮胎带束层中采用2＋2×0.32ST钢丝帘线对2＋2×0.35HT钢丝帘线进行等密度替代，可在正常生产工艺和设备条件下进行压延、裁断生产，压延过程中钢丝帘布平整光洁，覆胶良好，表面粘性满足工艺性能要求；钢丝帘布裁断时无变形、翘头，帘布表面平整。

2.3 成品轮胎性能

使用2＋2×0.32ST钢丝帘线替代2 ＋2×0.35HT钢丝帘线在多个规格轮胎带束层中进行应用，并对多个代表性规格成品轮胎性能进行检测，限于篇幅，本文仅列出225/75R15 LT规格成品轮胎性能检测结果，如表2所示。

表2 成品轮胎性能

从表2 可以看出：轮胎带束层采用2 ＋2×0.32ST钢丝帘线替代2＋2×0.35HT钢丝帘线后，轮胎的充气外缘尺寸变化不大，均符合国家标准要求；由于使用2＋2×0.32ST钢丝帘线的带束层刚度较小，轮胎下沉量增大了约4.5 mm，这有利于增大轮胎接地面积，提升驾乘舒适性；轮胎最小破坏能均超过565 J，满足内控标准要求；轮胎按照FMV SS139：2017测试的高速性能和耐久性能均略有提高，满足研发标准要求；水压试验中轮胎爆破水压安全倍数均达到了5.5，满足行业标准要求；试验轮胎滚动阻力系数实测值为6.6 N·kN-1，达到欧盟C2轮胎B级标准（5.6～6.7 N·kN-1），生产轮胎滚动阻力系数实测值为7.0 N·kN-1，试验轮胎滚动阻力降低是因为2＋2×0.32ST钢丝帘线在提高强度的前提下减小了材料用量及单胎质量，达到设计目标，符合轮胎绿色节能的发展趋势。

2.4 经济效益

轮胎带束层采用2＋2×0.32ST钢丝帘线替代2＋2×0.35HT钢丝帘线，成本分析结果如表3所示。

表3 成本分析结果

从表3可以看出，采用2＋2×0.32ST钢丝帘线替代2＋2×0.35HT钢丝帘线，带束层钢丝帘布成本降低约2.9元·m-2，根据半钢子午线轮胎生产施工情况，按每条子午线轮胎约用0.7 m2带束层计算，每条轮胎成本可降低2元，按年产1 000万套产能计算，年节约成本2 000万元，经济效益显著。

3 结论

与2＋2×0.35HT钢丝帘线相比，2＋2×0.32ST钢丝帘线的强度更高，直径减小，耐疲劳性能更好；在半钢子午线轮胎带束层中用2＋2×0.32ST钢丝帘线替代2＋2×0.35HT钢丝帘线，成品轮胎的外缘尺寸、强度性能、高速性能、耐久性能均能满足研发标准和国家标准要求，同时有效减小了轮胎中的钢丝帘线和胶料用量，降低了生产成本，实现了轮胎轻量化，降低了轮胎的滚动阻力，达到了节油、绿色、环保的发展目标。