3+8×0.21ST钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎胎圈包布中的应用

李 易，张 鹏，郑 宾，张 超，郑茂森，陈洪涛，王 明

（1.八亿橡胶有限责任公司，山东 枣庄 277800；2.江苏兴达钢帘线股份有限公司，江苏 兴化 225721）

随着我国汽车工业的快速发展，国内外经济环境的不断变化，以及油价的不断攀升，轮胎市场的竞争也越来越激烈，这就对轮胎的安全性能、耐久性能和油耗等提出更高的要求。钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎中的质量占比约为35%，对轮胎性能有较大影响，通过开发新材料提升产品性能，减小轮胎质量，降低滚动阻力，提升汽车燃油效率是轮胎企业产品升级的途径之一[1-4]。

本工作研究3+8×0.21ST钢丝帘线替代3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎胎圈包布中的应用。

1 实验

1.1 主要原材料

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线，江苏兴达钢帘线股份有限公司产品。

1.2 主要试验设备

钢丝帘布四辊压延机，意大利鲁道夫公司产品；小角度钢丝帘布裁断机，桂林中昊力创机电设备有限公司产品；全钢载重子午线轮胎三鼓成型机，青岛软控股份有限公司产品；四工位高速耐久试验机，青岛高校测控技术有限公司产品。

1.3 性能测试

钢丝帘线性能按照GB/T 33159—2016进行测试；成品轮胎的外缘尺寸按照GB/T 521—2012进行测试；轮胎胎圈耐久性能按照企业标准进行测试，标准负荷为3 550 kg。

2 结果与讨论

2.1 钢丝帘线性能

2.1.1 基本性能

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线的主要性能指标对比如表1所示。

表1 两种钢丝帘线主要性能指标对比

从表1可知：与3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线相比，3+8×0.21ST钢丝帘线的帘线直径小，可在保证上下覆胶厚度及产品性能的同时，减小帘布压延厚度，采用相同型号锭子时卷取长度更大，生产大卷数量更多，计划调整频次低，生产效率更高；同时，3+8×0.21ST钢丝帘线的线密度小，可减少钢丝帘线和胶料的用量，有利于轮胎轻量化，降低轮胎的滚动阻力。

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线的结构如图1所示。

图1 两种钢丝帘线结构示意

2.1.2 渗胶性能

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线的渗胶性能对比如图2所示。

图2 两种钢丝帘线渗胶性能对比

从图2可以看出，3+8×0.21ST钢丝帘线的渗胶性能优于3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线，这与两种钢丝帘线的结构差异有关，钢丝帘线结构的开放程度越高，胶料的渗透性能越强，钢丝帘线与胶料的粘合性能越好，帘布的剥离强度越大，有利于减少轮胎早期脱层现象，提升轮胎的耐久性能[5-7]。

2.1.3 耐疲劳性能

在相同负荷下，3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT覆胶钢丝帘线的耐疲劳性能对比如图3所示。

图3 两种覆胶钢丝帘线的耐疲劳性能对比

从图3可以看出，3+8×0.21ST钢丝帘线的耐疲劳性能优于3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线，这可能是因为3+8×0.21ST钢丝帘线无外缠丝，避免了外缠丝对外层钢丝的剪切作用，提高了钢丝帘线的耐疲劳性能。

2.2 工艺性能

2.2.1 压延工艺

3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT钢丝帘布的压延工艺参数对比见表2。

表2 两种钢丝帘布压延工艺参数对比

从表2可以看出：与3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线相比，3+8×0.21ST钢丝帘线的最小破断力减小，需增大压延密度，但其线密度和帘线直径小，可以减少胶料和钢丝帘线的用量；采用3+8×0.21ST钢丝帘线替代3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线，在保证上下覆胶厚度的前提下，适当减小帘布厚度，帘布质量指数减小11%，在保证帘布强度的前提下增大帘布密度，帘布强度指数增大4%，既实现了轮胎轻量化，又保证了产品质量。

2.2.2 覆胶情况

采用本公司现用四辊压延机对3+8×0.21ST钢丝帘布进行压延，辊速比为：1#∶2#0.85，2#∶3#1.02，4#∶3#0.81，然后抽取3个点位测定其上、下两侧的覆胶厚度，测定结果如表3所示。

表3 钢丝帘布覆胶厚度 mm

从表3可以看出，3+8×0.21ST钢丝帘线与本公司现用四辊压延机的生产工艺参数匹配较好，帘布两侧覆胶厚度均匀，产品质量稳定。

压延使用1.18 mm整经辊和压力辊，钢丝帘布无跳线、稀并线、钢丝弯曲等现象，帘布表面平整，如图4所示，裁断过程中钢丝帘布切口平整、无毛边，钢丝无翘头、冒芯等质量缺陷，自动接头质量符合工艺要求，如图5所示。

图4 帘布表面质量

图5 帘布切面

3+8×0.21ST钢丝帘布的压延及裁断工艺通过性均符合本公司要求，钢丝帘线排列形状规则，生产稳定性高。

2.3 成品轮胎性能

将3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线用于12R22.5全钢载重子午线轮胎的生产，并进行成品轮胎性能测试。

2.3.1 外缘尺寸

采用3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线生产的12R22.5全钢载重子午线轮胎的充气外缘尺寸符合GB/T 2977—2016的要求。

2.3.2 耐久性能

对采用3+8×0.21ST和3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线生产的12R22.5全钢载重子午线轮胎进行耐久性能试验，试验条件见表4，试验结果见表5。

表4 轮胎耐久性能试验条件

表5 成品轮胎耐久性能试验结果

从表5可以看出，在相同试验条件下，与采用3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线生产的轮胎相比，采用3+8×0.21ST钢丝帘线生产的轮胎的耐久性能提升了15%，轮胎的使用寿命更长。

2.4 成本分析

以3+8×0.21ST钢丝帘线替代3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线用于12R22.5全钢载重子午线轮胎胎圈包布，单胎质量减小0.26%，单胎成本降低0.19%。

3 结论

（1）与3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线相比，3+8×0.21ST钢丝帘线的渗胶性能更好，胶料与钢丝帘线之间的粘合性能和耐疲劳性能提高，轮胎脱层现象的发生概率减小。

（2）与3+9×0.22+0.15HT钢丝帘布相比，3+8×0.21ST钢丝帘布的压延密度增大，但其直径和线密度小，帘布质量可减小11%，强度提升4%，且3+8×0.21ST钢丝帘线排列形状规则，可以提升钢丝帘布的压延工艺通过性，减少钢丝帘线的浪费，其覆胶厚度均匀，工艺性能稳定。

（3）以3+8×0.21ST钢丝帘线替代3+9×0.22+0.15HT钢丝帘线用于12R22.5全钢载重子午线轮胎的生产，轮胎外缘尺寸符合国家标准要求，耐久性能提高，同时单胎质量减小0.26%，有利于轮胎的轻量化，单胎成本降低0.19%。