3＋8×0.33ST钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用
2021-07-19陈立强张玉强
陈立强，张玉强
（1.山东大业股份有限公司，山东 诸城 262200；2.中一橡胶股份有限公司，山东 东营 257335）
2020年，面对突如其来的新冠肺炎疫情，国家通过刺激物流业拉动市场需求，系列鼓励措施使国内经济快速复苏。物流业的振兴促使轮胎需求旺盛，尤其是2020年下半年国外市场低迷，国内轮胎市场全面复苏。各轮胎企业严控产品质量和生产成本，加大对轮胎轻量化、低成本化的研究力度，作为轮胎骨架材料的钢丝帘线，成为了首要考虑的因素[1-3]。
目前在轮胎中应用的钢丝帘线向着超高强度（ST）、特高强度（UT）方向发展，通过提高单丝强度、减小帘线直径和压延厚度，可以提高轮胎耐久性能，同时控制轮胎生产成本[4-6]。
本工作研究3＋8×0.33ST钢丝帘线替代3＋8×0.33HT钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用。
1 实验
1.1 主要原材料
3＋8×0.33ST和3＋8×0.33HT钢丝帘线，山东大业股份有限公司产品。
1.2 主要设备
钢丝帘布压延生产线，意大利鲁道夫公司产品；500X1300-S型四辊压延机、15°～70°小角度钢丝帘布裁断机，德国费舍尔公司产品；一次法轮胎成型机，软控股份有限公司产品；双模硫化机，桂林橡胶机械有限公司产品；LQJ-1B型轮胎强度/静负荷试验机和L-2NG-200型双工位轮胎高速/耐久试验机，汕头市浩大轮胎测试装备有限公司产品。
1.3 性能测试
钢丝帘线物理性能按GB/T 33159—2016进行测试；成品轮胎外缘尺寸和强度性能分别按GB/T 521—2012和GB/T 4501—2016进行测试；轮胎高速和耐久性能按企业标准进行测试。
2 结果与讨论
2.1 钢丝帘线性能
3＋8×0.33ST和3＋8×0.33HT钢丝帘线的基本性能指标和刚度性能分别如表1和2所示。
从表1可以看出，与3＋8×0.33HT钢丝帘线相比，3＋8×0.33ST钢丝帘线破断力提高10.5%，强度的提高有利于承载性能，破断力大可以使用更小质量帘布和帘线密度达到相同的性能要求，尤其在侧重矿山区域重载轮胎的结构设计中，需要更高的破断力和破断伸长率来提高轮胎的安全倍数，3＋8×0.33ST钢丝帘线符合设计要求。
表1 两种钢丝帘线基本性能指标对比
从表2可以看出，与3＋8×0.33HT钢丝帘线相比，3＋8×0.33ST钢丝帘线的刚度较大，钢丝帘线刚度大则挺性好，发生跳线的概率低，压延过程中不易出现弯曲变形以及稀线、并线问题，裁断时不易翘头；轮胎成型工艺性能较好，尤其成型充气状态的变化及成型后胎坯变形小。
表2 两种钢丝帘线刚度测试结果 TSU
2.2 工艺性能
2.2.1 压延
3＋8×0.33ST钢丝帘布的压延工艺条件如下：放线张力 1.2～1.4 kg，主张力1 200～1 400 kg，压延密度43根·dm-1，压延厚度 2.1 mm，压延线速度 28 m·min-1，压延过程中无跳线、稀线及并线情况，钢丝帘线未发现硬弯、折弯、散头、波浪丝等情况，压延帘布表面光滑平整，上下胶片覆胶均匀，无凉胶冷疤等明显质量问题（如图1所示），符合压延工艺要求。
图1 3＋8×0.33ST钢丝帘布压延状态
2.2.2 裁断
3＋8×0.33ST钢丝帘布在裁断中无翘边、翘角及边部或中间部分拱起现象，裁断全程自动拼接，接头良好（如图2所示），符合裁断工艺要求，钢丝帘线扭转目标值设定合理，帘布分析数据无异常，符合裁断工艺要求。
图2 3＋8×0.33ST钢丝帘布裁断状况
2.2.3 帘布强度性能
3＋8×0.33ST和3＋8×0.33HT钢丝帘布强度指数如表3所示。
表3 两种钢丝帘布强度对比
由表3可见，与3＋8×0.33HT钢丝帘线相比，3＋8×0.33ST钢丝帘线在相同帘布强度指数下，压延密度较小，破断力较高，承载能力更强，可使钢丝帘线用量减小。
2.2.4 成品性能
应用3＋8×0.33ST和3＋8×0.33HT钢丝帘线为带束层骨架材料生产的12.00R20全钢载重子午线轮胎成品轮胎耐久性试验条件如表4所示（我公司耐久性试验标准是在国家标准基础上进行加严，试验条件更苛刻）。成品轮胎性能测试结果如表5所示。
表4 成品轮胎耐久性试验条件
从表5可以看出，与3＋8×0.33HT钢丝帘线带束层轮胎相比，3＋8×0.33ST钢丝帘线带束层轮胎的充气外直径和充气断面宽无差异，压穿强度和耐久性能提高。
表5 两种钢丝帘线成品轮胎性能测试结果
2.2.5 成本分析
以3＋8×0.33ST钢 丝 帘 线 替 代3＋8×0.33HT钢丝帘线用于全钢载重子午线轮胎带束层，生产成本对比如表6所示。
从表6可以看出，采用帘布密度为43根·dm-1的3＋8×0.33ST钢丝帘布替代帘布密度为48根·dm-1的3＋8×0.33HT钢丝帘布，单位面积帘线用量减小10.4%、胶料用量减小7.1%、帘布用量减小9.2%，轮胎成本降低。
表6 两种钢丝帘布生产成本对比
3 结语
带束层是轮胎重要的承载部位，采用3＋8×0.33ST钢丝帘线替代3＋8×0.33HT钢丝帘线用于12.00R20全钢载重子午线轮胎带束层，在保证相同安全倍数的前提下，钢丝帘布压延厚度和压延密度减小，可以更好地降低轮胎成本，成品轮胎充气外缘尺寸符合国家标准要求，强度和耐久性能明显提高，轮胎性能符合设计要求。超高强度钢丝帘线是当前带束层钢丝帘线的发展方向之一，具有较好的应用前景。
