透视子午线轮胎钢丝帘线的应用研究

透视子午线轮胎钢丝帘线的应用研究

梁泽键

梁泽键

万力轮胎股份有限公司510940

摘要：帘线是制造轮胎的一种重要材料，其所起的作用是：保持轮胎形状和尺寸的稳定性，抗机械损伤和支承负荷；帘线应满足轮胎所需的耐疲劳、耐冲击、抗变形等性能要求；帘线还对轮胎的乘坐舒适性、噪音、高速性能、滞后性能、脱层和寿命有重要影响。当今世界轮胎工业趋于发展技术含量大、精度高、性能优异的“三化”产品，即子午化、无内胎化和扁平化轮胎。子午线轮胎以其高速、耐磨、节油和行驶里程高等优异性能日益受到青睐。汽车工业的迅猛发展对子午线轮胎的安全性、舒适性和经济性等方面的要求不断提高。

关键词：子午线轮胎；钢丝帘线；应用

子午线轮胎，特别是全钢载重子午线轮胎的高速增长，带动了钢丝帘线业的迅猛发展。同时，随着轮胎工业的高速发展和市场竞争的不断加剧，国内轮胎企业越来越重视轮胎技术的发展，并不断致力于提高轮胎的技术含量，这就要求钢丝帘线的性能要不断提高以满足轮胎商的需求。随着矿山资源开发的迅速发展,与矿山运输汽车配套的轮胎结构也相应发生了变化。对操纵稳定性、承载能力、抗刺扎、耐疲劳和安全性能等方面的要求不断提高使得对胎体钢丝帘线提出了新的要求。由于钢丝帘线在强力、刚性、模量、耐久性、尺寸稳定性以及单胎造价等方面具有最佳的综合性能，因此在现代子午线轮胎中占居着统治地位。在目前和今后一段时间内，钢丝帘线的开发和研究将致力于改进产品的加工性能和提高最终产品——轮胎的质量等方面。在改进钢丝帘线加工性能方面，引进新的生产工艺和新的控制方法，为用户提供物理、化学性能（如扭转、强力、直径、平直度、镀层成分等）最优且稳定的产品，提供可以在全自动轮胎生产设备上使用的钢丝帘线。

由于子午线轮胎在行驶过程中胎体帘线要耐受反复的拉伸、压缩和弯曲等极为复杂的作用力，这就要求胎体用钢丝帘线具有高强度、耐屈挠、耐疲劳、耐老化等性能。此外，钢丝帘线与胶料之间不仅要具有良好的初始粘合性能，而且在动态、高温、潮湿的条件下和老化后也要保持较好的粘合性能。开发破断力高、直径小和线密度低的新型钢丝帘线来代替传统结构的钢丝帘线，不仅能够提高钢丝的耐疲劳性能，而且能够减小单胎使用钢丝帘线的质量，进而达到减小轮胎质量、降低轮胎滚动阻力和提高轮胎耐久性能的目的。此外，同向捻制可提高钢丝帘线的胶料渗透性能，改善耐腐蚀性能。

紧密型帘线间的接触压力和相互磨损均较小，并且具有良好的耐磨损疲劳性。紧密型钢丝帘线也存在弱点——芯线的迁移性，特别是被用作带束层增强帘线时，芯线迁移将成为危险因素。采用较粗钢丝作为紧密型帘线的芯线可防止芯线迁移。此外，用紧密型钢丝帘线要比用层状钢丝帘线获得的耐屈挠疲劳性能优异，还可节省钢丝帘线用量。

采用高强度、无外缠丝的紧密型结构钢丝帘线代替单丝根数多、带有外缠丝多层加捻、不同层之间单丝为点接触的普通型结构钢丝帘线，可以避免交互捻结构中相邻帘布层钢丝之间接触导致的磨损。同向捻制可提高钢丝帘线的耐疲劳性能和耐磨性能，提高胎体的抗破坏能力，大大延长轮胎的使用寿命和增加可翻新次数。

贝卡尔特钢丝帘线有限公司开发的0.25＋6＋12×0.225HT钢丝帘线代替传统的3＋9＋15×0.175＋1×0.15或3＋9＋15×0.22＋1×0.15钢丝帘线用于胎体的效果较好，胎体强度可提高7%，质量减小11%以上，每锭钢丝长度增大75%，大大提高了压延效率。该公司开发的紧密型3×0.22+9×0.20CCHT钢丝帘线可代替传统的3＋9×0.22＋1×0.15钢丝帘线用于11R22.5等无内胎全钢载重子午线轮胎胎体中，目前正在轮胎企业推广使用。采用3×0.22＋9×0.20CCHT钢丝帘线代替3＋9×0.22＋1×0.15钢丝帘线后，钢丝锭长增大，有利于提高生产效率，减少废料；胎体更柔韧，轮胎疲劳寿命延长；帘线之间的胶料渗透量增大，粘合强度提高，摩擦生热降低；钢丝帘线用量减小18%，胎体帘布质量减小17%。采用结构趋向简化、无外缠丝的钢丝帘线生产成本相对较低，可降低轮胎的制造成本。

对中、轻型载重轮胎的胎体帘线而言，3＋9和3＋8帘线的抗弯刚度、耐压缩、抗冲击性能都差不多，而3＋8和3＋8＋13帘线由于外层钢丝之间的间隙较大，胶料渗透性好；3＋9CC紧密型帘线内接触应力小，因而两种帘线均具有最高的抗磨能力，但所有的无缠丝、紧密型帘线和3＋8帘线的工艺性能对帘线制造商和轮胎生产商都是个挑战。对于重型载重子午线轮胎胎体而言，在里程寿命小于50万公里的地区，3＋9＋15＋1和3＋8＋13帘线依然扮演主要角色，平均翻新2～3次的欧美市场，19CC（1+18CC）的紧密型帘线正越来越受欢迎。美国固特异公司开发出超高强度、超细钢丝的制造技术，7000根这样的钢丝并排只有25mm宽，而强度比普通钢丝高40%。用这种钢丝制成的帘线有极好的柔韧性，可用作轿车子午线轮胎的胎体增强材料，打破了轿车轮胎胎体不能使用钢丝帘线的禁区，开拓了钢丝帘线应用的新领域。

对带束层用钢丝帘线的特定要求包括：良好的胶料渗透性、低伸长率、芯线不迁移、良好的粘合保持性和适当的刚度。传统的轻型载重轮胎和载重轮胎带束层用帘线结构为3×0.20＋6×0.3510/18SZ，它的典型弊端是胶料不易向帘线内渗透。意大利倍耐力公司将这种结构钢丝帘线的芯线加粗，成为3＋6×0.35(0.3)结构，有利于胶料向芯线内渗透。新型的Betru钢丝帘线也是一种胶料全渗透型钢丝帘线，结构简单。较大型载重轮胎可用的另一种钢丝帘线结构是12×1紧密型，有无外缠均可。除用直径较大的钢丝作芯线解决层状钢丝帘线芯线迁移问题，还有一种解决此问题的办法，即用绵纶束丝充当芯线，一方面钢丝帘线的芯孔完全被绵纶芯线填充，另一方面绵纶长丝的弹性又为外层钢丝的开放提供了机会，在六根钢丝间形成缺口，使胶料一直渗透到帘线芯部。对保护层用钢丝帘线有如下特殊要求：胶料完全渗透，有足够的伸长率，良好的抗冲击性能和良好的抗压缩性能。高伸长率型钢丝帘线一般是由多根单丝以小捻距大捻角捻成的单元股，又以相同捻向、小捻距、大捻角合成多股结构的钢丝帘线，具有捻距小、捻角大、预变形程度较大，丝与丝股之间形成规则的蓬窿状，相对伸长率可达5%～10%的结构特点。丝与丝股之间呈蓬窿状可使胶料充分渗入，避免帘线与丝股接触点处的直接磨蚀而导致的早期损伤。其次，由于具备较高的伸长变形，可承受相对较大的径向和横向动态变形，缓冲性能良好。因此，可广泛应用于全钢子午线轮胎带束层的保护层(冠带层)，使汽车在行驶过程中遭遇紧急刹车、急转弯和在不良路况上剧烈颠簸时，不会因一般冲击、扭曲而使帘线断裂。高伸长率型钢丝帘线用在越野载重子午线轮胎上更能体现其优越性。但它的不足之处是捻距小、大捻角需两次加捻，故捻制应力损失较大，断裂强度比单丝直径和根数相同的规则型钢丝帘线低25%左右，若该帘线单独使用，则应增加帘线密度或帘布层数。

意大利倍耐力公司在315/80R22.5载重子午线轮胎冠带层使用了3×7×0.175高伸长钢丝帘线。贝尔卡特开发出了HI(抗冲击)帘线，其特点是帘线在覆胶后仍具有很高的拉断伸长率(大于6%)，因而可以确保耐腐蚀能力的改善、吸收冲击、减小帘布质量及节约轮胎成本等。

结语

钢丝帘线是子午线轮胎，特别是全钢子午线轮胎的主要骨架材料，约占全钢子午线轮胎质量的20%，成本约占材料总成本的35%，其性能对轮胎的加工生产、轮胎的质量和使用性能来说至关重要。

参考文献:

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[2]钱生民,王鹏飞.我国全钢载重子午线轮胎用钢丝帘线的发展趋势[J].轮胎工业,2009,29(06):323-326.

[3]谈玉坤.我国子午线轮胎的发展变化及钢丝帘线市场分析[J].轮胎工业,2005(03):131-136.