于国鸿，刘昌波，张永锋，孙明霞，王 伟

[1.浦林成山（青岛）工业研究设计有限公司，山东 青岛 266000；2.浦林成山（山东）轮胎有限公司，山东 荣成 264300]

随着我国汽车工业的快速发展和高速公路的迅速增加，载重子午线轮胎的生产进入快速发展时期，各大轮胎公司生产规模持续扩大，钢丝帘线作为载重子午线轮胎主要骨架材料，用量也不断增大。钢丝帘线和轮胎生产企业共同推动了全钢载重子午线轮胎用钢丝帘线的技术进步[1]。

带束层是载重子午线轮胎的主要受力部件，需要承受周期性的负荷和形变，直接影响轮胎的整体形变和应力分布，对胎面耐磨性能、高速性能和操纵性能都有很大影响[2-4]。骨架材料特性对轮胎的综合性能有着举足轻重的作用，因此要求钢丝帘线具有足够的破断力，优异的耐屈挠性能、耐疲劳性能和耐磨性能，良好的胶料渗透性能，同时对橡胶粘合力、粘合力保持率及帘线结构的稳定性要求较高[5]。

目前国内轮胎企业中型载重子午线轮胎带束工作层钢丝帘线结构多为3×0.20+6×0.35HT，3+8×0.33HT和3+9+15×0.22+0.15等，这些钢丝帘线的特点是钢丝根数多、单丝直径小，但胶料的渗透性能差，刚度相对较低，生产效率低。根据带束层钢丝帘线的发展趋势，工作层钢丝帘线应具有更适合的强度和刚度，良好的胶料渗透性能及较低的结构伸长，且与橡胶之间有较高的粘合力和粘合力保持率。因此，结构相对简单、高强度、渗胶性能好的钢丝帘线越来越受到轮胎研发人员的青睐。

0.37+6×0.32ST钢丝帘线芯股为单丝，并进行了特殊预变形，具有特殊的多边形结构，有较好的橡胶渗透性能，覆胶后与外层钢丝结合紧密。该钢丝帘线可以达到最大程度的耐腐蚀性能和承载性能以及干湿条件下优异的动态性能。

本工作研究0.37+6×0.32ST钢丝帘线替代3×0.20+6×0.35HT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

0.37+6×0.32ST钢丝帘线，贝卡尔特钢帘线有限公司产品；3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线，国内某公司产品。

1.2 主要设备

压延采用意大利鲁道夫公司的钢丝帘布压延机，裁断采用荷兰费舍尔公司的钢丝帘布斜裁机。

1.3 性能测试

钢丝帘线和成品轮胎性能均按照相应的国家标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 钢丝帘线基本性能

两种钢丝帘线基本性能对比见表1。由表1可见，0.37+6×0.32ST钢丝帘线的破断力、韧性和帘布强度均高于3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线，在等压延密度替代的情况下，强度可提升4%。

表1 两种钢丝帘线基本性能对比

2.2 钢丝帘线粘合力

分 别 对0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线进行了老化前及不同条件老化后的粘合力对比试验，结果见表2。

表2 两种钢丝帘线老化前后粘合力测试结果 N

由于0.37+6×0.32ST钢丝帘线直径小于3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线，因此粘合力较小，但两者老化前后的粘合力均达到企业内控标准要求（3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线不小于550 N，0.37+6×0.32ST钢丝帘线不小于500 N）。

2.3 仿真性能

以12R22.5轮胎为例，在带束工作层中以0.37+6×0.32ST钢丝帘线等密度替代3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线，进行相关仿真性能研究。

2.3.1 外缘尺寸

两种钢丝帘线轮胎外缘尺寸仿真结果如图1所示。0.37+6×0.32ST和3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线轮胎的充气外直径分别为1 081.7和1 081.1 mm。

图1 两种钢丝帘线轮胎外轮廓仿真结果

由仿真结果可见，两种钢丝帘线轮胎的外缘尺寸几乎相同。

2.3.2 静态接地印痕及压力分布

两种钢丝帘线轮胎静态接地印痕及压力分布的模拟结果见图2和表3。

由图2和表3可见，带束工作层采用0.37+6×0.32ST钢丝帘线的轮胎接地印痕长轴略有增大，其他特性相当。

表3 两种钢丝帘线轮胎接地印痕仿真数据

图2 两种钢丝帘线轮胎静态接地印痕及压力分布

2.3.3 带束工作层帘线张力

两种钢丝帘线带束工作层帘线张力的测算结果见图3。

由图3可见，两种钢丝帘线轮胎带束工作层帘线张力变化相似。

图3 两种钢丝帘线带束工作层帘线张力测算结果

2.4 加工工艺

0.37+6×0.32ST钢丝帘线使用初期存在一定程度裁断翘头现象，经过与钢丝帘线供应厂家共同调试，现已满足正常生产工艺要求，钢丝帘线覆胶良好，覆胶率均达到9级以上。

2.5 成品性能

以0.37+6×0.32ST钢丝帘线等压延密度替代3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线用于12R22.5轮胎的带束工作层，成品轮胎性能测试结果见表4。

由表4可见，与3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线轮胎相比，0.37+6×0.32ST钢丝帘线轮胎的充气外缘尺寸和室内耐久性能相当，轮胎强度略有提高。

表4 成品轮胎室内性能测试结果

将0.37+6×0.32ST钢丝帘线轮胎进行装车试验，经过一年多的实际使用，采用反追踪方式跟进，因带束层原因造成的冠空或肩空等缺陷轮胎数量未有上升，可以满足实际使用要求。

2.6 经济效益分析

以12R22.5轮胎为例，用0.37+6×0.32ST钢丝帘线等压延密度替代3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线，材料用量对比见表5。

表5 两种钢丝帘线轮胎材料用量对比

由表5可见，使用0.37+6×0.32ST钢丝帘线后，由于压延厚度减小，钢丝帘线质量、胶料质量和帘布质量分别减小11.8%，6.6%和9.7%，轮胎质量减小0.6 kg，单胎成本可减少2元。

3 结语

0.37+6×0.32ST钢丝帘线具有较好的橡胶渗透性能和耐腐蚀性能，在干湿状态下均具有优异的动态性能以及良好的承载性。

以0.37+6×0.32ST钢丝帘线替代传统的3×0.20+6×0.35HT钢丝帘线用于全钢载重子午线轮胎的带束工作层，轮胎的充气外缘尺寸、静负荷性能和室内耐久性能相当，轮胎强度略有提高，同时可减小轮胎质量，降低生产成本，效益显著。