4＋3×0.33ST钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用

王天石，刘连波，许 冰，王传志，罗 哲，张 杰，毕德伟

（青岛双星轮胎工业有限公司，山东 青岛 266400）

近几年，我国运输业发展迅速，客户对轮胎的性能需求也不断提升，伴随我国环保治理力度的不断增大，全球范围内原材料价格上涨，减小轮胎质量、降低生产成本、提高胶料渗透性能成为全钢载重子午线轮胎用钢丝帘线的主要发展趋势。新型钢丝帘线的研究与应用，也成为提升轮胎企业竞争力的重要手段[1-5]。

本工作研究新结构4＋3×0.33ST超高强度钢丝帘线替代传统3×0.20＋6×0.35HT高强度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

4＋3×0.33ST和3×0.20＋6×0.35HT钢 丝帘线，江苏兴达钢帘线股份有限公司产品。

1.2 主要设备和仪器

四辊钢丝帘布压延生产线，日本IHI株式会社产品；15°和90°钢丝帘布裁断机，德国费舍尔热工有限公司产品；全钢轮胎一次法成型机，中航工业北京航空制造工程研究所产品；全钢轮胎耐久试验机，天津久荣工业技术有限公司产品；电子拉力测试机，美国MTS系统科技公司产品；Taber刚度仪，美国泰伯机械公司产品；环带疲劳试验机，济南联工测试技术有限公司产品。

1.3 性能测试

（1）钢丝帘线的直径、线密度和破断力等按照GB/T 11181—2016《子午线轮胎用钢帘线》进行测试。

（2）钢丝帘线粘合性能和轮胎成品性能按照相应的国家标准或企业标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 钢丝帘线的结构与特性

4＋3×0.33ST与3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线的断面对比如图1所示。

从图1可以看出：3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线为普通紧密型圆形结构，中间由3根股线捻制而成，外层由6根股线环绕异向捻制而成，层与层之间为点接触，易出现中间芯股渗胶不完全现象；而4＋3×0.33ST钢丝帘线为更易渗胶的开放型结构，股线数量更少，能有效减小轮胎质量，排列更简单，渗胶性能更优异。

4＋3×0.33ST与3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线性能指标指数对比如表1所示。

表1 两种钢丝帘线的性能指标指数对比

从表1可以看出，在保证钢丝帘线破断力不变的情况下，4＋3×0.33ST钢丝帘线的股线数量比3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线减少2根，帘线直径减小约3%，线密度减小11%，刚度增大4%，覆胶刚度增大43%，在不增大压延帘布密度的前提下，仍可保证两种钢丝帘布具备相同的强力。

2.2 工艺性能

4＋3×0.33ST与3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘布的压延参数指数对比如表2所示。

两种钢丝帘线破断力相同，帘线直径相差很小。从表2可以看出，4＋3×0.33ST钢丝帘布可以等密度、等厚度替代3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘布进行压延。4＋3×0.33ST钢丝帘布在压延过程中，钢丝帘布表面光滑、平整，排列整齐、均匀，无稀线、跳线等问题；帘布裁断时切口整齐，钢丝帘线不松散、无变形，边部无翘头。

表2 两种钢丝帘布的压延参数指数对比

2.3 渗胶性能

胶料的渗透性能对于轮胎用钢丝帘线十分重要，钢丝帘线的渗胶性能好，可有效地阻隔外界水、汽等对钢丝帘线的侵蚀，保证钢丝帘线与胶料之间具有长期稳定的粘合力，减少轮胎使用过程中的脱空问题，延长轮胎使用寿命。

4＋3×0.33ST与3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线渗胶后的断面对比如图2所示。

图2 两种钢丝帘线渗胶后的断面对比

从图2可以看出：由于3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线中间3根股线与外层股线捻向相反，股线之间存在渗胶不完全现象；而4＋3×0.33ST钢丝帘线是由直径相同的股线同向捻制而成，是全渗胶结构，无渗胶不完全现象，相应的粘合强度也增大，具体数据对比如表3所示。

表3 两种钢丝帘线的粘合性能指数对比

从表3可以看出，4＋3×0.33ST钢丝帘线的粘合力指数、剥离强度指数和剥离力指数分别比3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线增大了39%，14%和14%。钢丝帘线粘合力的增大有助于提高轮胎的耐久性能。

2.4 成品性能

采用4＋3×0.33ST钢丝帘线替代3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线应用于12R22.5 18PR D126全钢载重子午线轮胎带束层中，两种轮胎的成品性能对比如表4所示。

表4 两种轮胎的成品性能对比

从表4可以看出，试验轮胎的破坏能和耐久性能满足国家标准要求，且比生产轮胎有所提高。

2.5 成本分析

4＋3×0.33ST与3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线的压延质量指数对比如表5所示。

表5 两种钢丝帘线的压延质量指数对比

从表5可以看出，采用4＋3×0.33ST钢丝帘线替代3×0.20＋6×0.35HT钢丝帘线后，帘布整体质量减小7.1%。结合4＋3×0.33ST钢丝帘线市场价格，采用此种钢丝帘线更具成本优势。

3 结语

采用4＋3×0.33ST超高强度钢丝帘线替代3×0.20＋6×0.35HT高强度钢丝帘线应用于全钢载重子午线轮胎带束层中，可以减小轮胎质量，提高成品轮胎强度和耐久性能，降低生产成本，符合可持续发展、建立节能减排的节约型社会需求。