4×0.38UT钢丝帘线在半钢子午线轮胎带束层中的应用

杨京辉，李红卫，林辉宝，陈 虎

[特拓（青岛）轮胎技术有限公司，山东 青岛 266000]

为了响应国家绿色低碳、碳达峰、碳中和等高质量发展总体目标要求，轮胎行业节能减排和降本增效成为主旋律[1-3]。伴随着行业技术的不断革新突破，做为轮胎重要骨架材料的钢丝帘线也在不断创新，特高强度钢丝帘线就是近年来被关注的新材料[4-5]。

4×0.38UT钢丝帘线是一种特高强度钢丝帘线，通过特殊加工工艺，使其在保证强度和机械性能的同时，具有更小的直径和更佳的柔韧性，从而大幅降低了钢材的实际使用量。本工作研究4×0.38UT钢丝帘线替代2＋7×0.28HT钢丝帘线在半钢子午线轮胎带束层中的应用效果。

1 实验

1.1 主要原材料

4×0.38UT钢丝帘线，贝卡尔特（中国）技术研发有限公司产品。

1.2 主要设备和仪器

22×54-S型四辊精密钢丝压延机，日本IHI株式会社产品；钢丝裁断机，德国Fischer公司产品；EXXIUM乘用子午线轮胎全自动成型机，荷兰VMI公司产品；1 219 mm（48英寸）硫化机，巨轮（广州）智能装备有限公司产品；高速/耐久性试验机、强度/脱圈试验机，天津久荣工业技术有限公司产品。

1.3 性能测试

各项性能均按照相应国家或企业标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 钢丝帘线性能

4×0.38UT钢丝帘线具有超高强度、高柔韧度、质量小、综合成本低等特点，其结构为4股0.38UT钢丝缠绕而成，捻向为S，其与2＋7×0.28HT钢丝帘线的性能对比如表1所示。

表1 两种钢丝帘线的性能对比

2.2 钢丝帘线替代可行性分析

考虑到钢丝帘线替代时骨架材料强度和加工工装通用性，压延密度选用与之前相同的55根·dm-1，并对带束层的理论强度进行计算，两种钢丝帘布强度计算结果如表2所示。

表2 两种钢丝帘布强度计算结果

从表2可以看出，使用4×0.38UT钢丝帘线后带束层帘布刚度提高了20%，冲击吸收能提高了66%，从根本上保证了帘布减薄0.3 mm后仍具有足够的强度。

2.3 生产工艺

2.3.1 钢丝帘布压延和裁断

为保证压延质量，钢丝帘布压延生产速度设定为30 m·min-1[7]，压延过程中直接使用压延密度为55根·dm-1的2＋7×0.28HT钢丝帘布用整经辊和压力辊，调整压力辊与3#辊之间的间隙为0.75 mm，其他工艺参数如表3所示。

表3 两种钢丝帘布压延工艺参数对比

两种钢丝帘线渗胶后剖面如图2所示。4×0.38UT和2＋7×0.28HT钢丝帘线剥离力分别为194和166 N。

图2 两种钢丝帘线渗胶后剖面对比

从图2可见，与2＋7×0.28HT钢丝帘线相比，开放型4×0.38UT钢丝帘线压延覆胶时胶料更容易渗透到钢丝间隙，因此覆胶后的剥离状态好于2＋7×0.28HT钢丝帘线。这种良好的渗胶性能，使其在半钢轿车子午线轮胎中使用时可以保证钢丝帘线与胶料的结合性能以及加工工艺性能，有助于提高轮胎的耐磨性能和抗锈蚀能力，延长轮胎的使用寿命[8-10]。

裁取1 m压延后4×0.38UT钢丝帘布，取样测试压延帘布的弯曲和卷曲以及扭转（6 m内）情况，结果如图3和4所示。

图3 压延后4×0.38UT钢丝帘布的弯曲和卷曲

图4 压延后4×0.38UT钢丝帘布的扭转

从图3和4可见，压延后4×0.38UT钢丝帘布的平均弯曲为－26 mm，平均卷曲为5.6°，残余扭转均值为0.09圈，标准偏差1.65，过程能力指数为0.59。压延钢丝帘布表面状态良好，厚度、密度、渗胶量等均符合相关工艺要求。裁断时松散度和残余扭转指标均正常，裁断后的带束层有轻微翘头现象，不影响自动接头。随着存放周期的延长，翘头现象会加重，因此特高强度钢丝压延的大卷使用周期要缩短至5～7 d。

2.3.2 轮胎成型和硫化

采用EXXIUM乘用子午线轮胎全自动成型机成型规格为275/70R18 125/122S 10PR的轮胎，作业参数同原生产作业参数，仅在成型时对胎坯外周长进行适当调整，其他成型和硫化过程中的主要工艺参数变化不大。

2.4 成品性能

275/70R18轮胎成品性能测试结果如表4所示。

表4 轮胎成品性能测试结果

从表4可以看出，使用两种不同钢丝帘线制造的轮胎的成品性能差异不大，均可以达到或超过国家或企业标准要求。

2.5 轮胎质量和成本核算

采用4×0.38UT钢丝帘线替代2＋7×0.28HT钢丝帘线后轮胎质量和成本核算如表5所示。

表5 两种钢丝帘线质量和成本核算

从表5可以看出，采用4×0.38UT钢丝帘线替代2＋7×0.28HT钢丝帘线用于相同规格轮胎带束层，在相同施工情况下，每平米帘布质量可降低17%，换算到轮胎整体质量中，约可减小2%～3.5%的轮胎质量，每平米帘布成本可降低10.91元。

3 结论

采用4×0.38UT钢丝帘线替代2＋7×0.28HT钢丝帘线用于半钢子午线轮胎带束层，在生产工艺不变的情况下，成品轮胎性能与替代前相当，轮胎质量减小，成本降低，具有较好的经济效益。