一种高性价比冠带层骨架材料的应用

李 涛，刘 超，杨京辉，袁金琪

[特拓（青岛）轮胎技术有限公司，山东 青岛 266100]

目前，我国轮胎产能约占世界产能的40%，随着近几年全球汽车销量持续负增长，且国际贸易壁垒和加征关税问题越来越突出，我国轮胎企业的生存和发展现状愈加严峻[1-5]。同时，由于市场对轮胎品种、数量、质量和服务水平的要求越来越高，轮胎的销售价格却越来越低，这使得我国轮胎企业的利润空间急剧减小，利润水平急剧下降[6-10]。因此，国内大部分轮胎企业展开了提质降本的各项工作。

为响应我公司提质降本的要求，本工作研究了一种高性价比冠带层骨架材料——锦纶66（N66）和聚酯混纺体（EPT66）帘线的应用，现将研究情况简介如下。

1 EPT66简介

N66和EPT66纤维的内部结构如图1所示，微观结构性能对比如表1所示。

从图1和表1可以看出，相对于N66纤维，EPT66纤维具有更高的结晶度和交联密度，因此具有较低的收缩率和良好的尺寸稳定性。

表1 N66和EPT66纤维的微观结构性能对比

图1 N66和EPT66纤维的内部结构

2 EPT66性能测试

2.1 物理性能

930dtex/2 N66（以下简称N66）帘线与930dtex/2 EPT66（以下简称EPT66）帘线的物理性能测试结果对比如表2所示。

从表2可以看出，在相同检测条件下，相对于N66帘线，EPT66帘线具有更高的粘合力，同时兼具更低的定负荷伸长率和干热收缩率。

表2 N66与EPT66帘线的物理性能测试结果对比

2.2 高温模量

N66和EPT66帘线在不同温度下的模量对比如图2所示。

从图2可以看出，相对于N66帘线，EPT66帘线在低伸长率下具有更高的模量。

图2 N66和EPT66帘线在不同温度下的模量对比

相对于N66帘线，在老化（老化条件为180℃×2 min）前后，EPT66帘线同样表现出较高的模量，分别如图3和4所示。

图3 100 °C下N66和EPT66帘线的模量对比

2.3 蠕变特性

将N66和EPT66帘线在温度180 ℃、荷载0.01 g·dtex-1的条件下预处理15 min，之后在24 h内施加0.8 g·dtex-1的荷载，研究N66和EPT66帘线的蠕变性能。N66和EPT66帘线的蠕变性能对比如图5所示。

图4 N66和EPT66帘线老化前后的模量对比

图5 N66和EPT66帘线的蠕变性能对比

从图5可以看出，相对于N66帘线，EPT66帘线在低温下具有更优异的蠕变性能。

2.4 收缩特性

N66和EPT66帘线在相同温度（180 ℃）下的收缩特性和不同温度下的收缩力对比分别如图6和7所示。

从图6和7可以看出：相对于N66帘线，在180℃下，EPT66帘线具有更高的收缩力和更低的收缩率；在不同温度下，EPT66帘线都具有更高的收缩力。

图6 N66和EPT66帘线在180 °C下的收缩特性对比

图7 N66和EPT66帘线在不同温度下的收缩力对比

3 骨架材料替换方案

本工作选用无锡新建化纤有限公司生产的EPT66（100EPD）帘布，替换目前常用的N66（100EPD）帘布，用于冠带层中进行轮胎试制。EPT66帘布生产工艺按照正常的聚酯和锦纶帘布生产工艺进行：EPT66切片→纺丝→捻线→织布→浸胶→包装。

轮胎规格有高性能和超高性能轿车轮胎、C型轻型载重轮胎、全地形轮胎等不同系列，分别选取各代表规格进行冠带层切换试制轮胎，并进行成品轮胎室内性能试验。

试验方案如下：进行4个批次帘线试验，共完成6轮试验，其中第2，4个批次分别完成2轮试验。各轮次试验情况如表3所示。

表3 EPT66帘线使用试验方案

4 EPT66帘线检测数据

EPT66帘线入厂检测数据如表4所示。

表4 EPT66帘线入厂检测数据

从4个批次的EPT66帘线入厂检测数据来看，相对于N66帘线，EPT66帘线具有更低的定负荷伸长率和断裂伸长率，以及较好的粘合力。

5 轮胎生产工艺及跟踪

5.1 压延裁断

5.1.1 压延

采用意大利COMERIO公司S型四辊压延机，EPT66帘线直径为0.56 mm，覆胶胶料采用冠带层胶料，压延后帘布厚度标准为0.75 mm。

5.1.2 裁断

EPT66压延帘布幅宽标准为1 440 mm，实际生产中经过2组扩布辊和1组三指扩边装置后，采用与N66帘布相同的压延参数，正常幅宽可以达到1 434～1 453 mm，能够满足正常分裁使用。

5.1.3 剥离试验结果

N66和EPT66帘线剥离力对比如表5所示。

表5 N66和EPT66帘线剥离力对比

从表5可以看出，通过3个批次的调整和改善，特别是第4批对EPT66帘布浸胶工艺进行优化后，对比前两轮，EPT66帘线在剥离力方面有明显的提升，基本接近甚至超过N66帘线的剥离力。

5.2 成型

成型胎坯外周长跟踪明细如表6所示。

相对于使用N66帘线的胎坯，使用EPT66帘线的胎坯在其成型、硫化中，除胎坯外周长有差异外，其他方面均相同。从表6可以看出，使用第1—3批试验帘线生产轮胎时，胎坯外周长均比N66帘线轮胎小4～6 mm，在第2批帘线试验时，将前/后主张力由400/700 DaN调整为350/500 DaN进行试验，胎坯外周长与调整前相比基本没有变化，第4批试验轮胎胎坯外周长与N66帘线轮胎相当。

表6 成型胎坯外周长跟踪明细 mm

5.3 动平衡和均匀性检测

通过第1，5，6轮轮胎试制，各规格轮胎动平衡和均匀性测试结果如表7所示。

从表7可以看出，使用EPT66帘线和N66帘线轮胎的各项动平衡和均匀性参数差异整体较小，基本在正常波动范围内。

表7 轮胎动平衡和均匀性测试结果

6 轮胎室内性能

6.1 充气外缘尺寸

轮胎充气外缘尺寸测量结果如表8所示。

从表8可以看出，与使用N66帘线的轮胎相比，使用EPT66帘线的轮胎充气外缘尺寸相差较小，但整体来看充气外直径略小，充气断面宽稍大。

表8 轮胎充气外缘尺寸测量结果 mm

6.2 高速性能

轿车轮胎和载重轮胎高速性能测试结果分别如表9和10所示。

从表9和10可以看出，与使用N66帘线的轮胎相比，使用EPT66帘线的轮胎高速性能普遍较差，第4批EPT66帘布浸胶工艺改进后，第5，6轮EPT66帘线轮胎高速性能总体优于N66帘线轮胎。

表9 轿车轮胎高速性能测试结果

6.3 耐久性能

轿车轮胎和载重轮胎耐久性能测试结果分别如表11和12所示。

从表11和12可以看出，与使用N66帘线的轮胎相比，高性能和超高性能系列轿车轮胎的耐久时间均能达到70 h，但是C型轻型载重轮胎、全地形轮胎前4轮使用EPT66帘线轮胎的耐久性能整体要稍差，第5，6轮EPT66帘线工艺改进后对应轮胎耐久性能相当。

表11 轿车轮胎耐久性测试结果

6.4 强度

轿车轮胎和载重轮胎强度测试结果分别如表13和14所示。

从表13和14可以看出，使用EPT66和N66帘线的轮胎强度均合格，测试结果相当。

表13 轿车轮胎强度测试结果

7 道路测试

第1轮试验时生产3个规格样胎装配5辆出租车进行道路试验，从2020年4月13日开始装车试验到8月27日最后一次检查轮胎，除两条轮胎出现胎侧鼓包外，没有出现胎冠部位的脱层或损伤。

使用EPT66帘线轮胎路试结果如表15所示。

从表15可以看出，使用EPT66帘线的轮胎安全性能可靠。

表15 使用EPT66帘线的轮胎路试结果

8 结论

（1）与N66帘线相比，EPT66帘线具有更低的定负荷伸长率和干热收缩率、更高的模量以及更优异的低温蠕变性能。

（2）使用EPT66帘线替代N66帘线对轮胎的动平衡和均匀性基本没有影响。

（3）对EPT66帘布浸胶工艺优化后，其轮胎室内性能均有较大提升，与N66帘线轮胎相当。

（4）使用EPT66帘线的轮胎充气外缘尺寸与N66帘线轮胎相差较小，但整体来看其充气外直径略小，充气断面宽稍大，对于现有外直径在下限、断面宽在上限的规格使用该材料时要重点确认轮胎充气外缘尺寸。

（5）从路试情况来看，使用EPT66帘线的轮胎安全性能可靠。

（6）使用EPT66帘线替代N66帘线用于轮胎冠带层时具备一定的成本优势，目前市场价每吨材料可节省8 000元左右。

表10 载重轮胎高速性能测试结果

表12 载重轮胎耐久性测试结果

表14 载重轮胎强度测试结果