轮胎中骨架材料的动态粘合性能试验方法

陈毅敏

（北京万汇一方科技发展有限公司北京100045）

在橡胶轮胎中，帘线与橡胶基的牢固粘合以及在动态、高温老化后保持良好的粘合力，关系到轮胎的安全性能和载重能力。橡胶一帘线（包括钢帘线）复合材料，是两种不同材料的表面通过各种界面力结合在一起的状态。橡胶一帘线复合材料界面粘合力的强弱，不仅与橡胶和帘线本身的界面性质、反应基团、粘合剂种类、用量及加工工艺有关，而且与使用状态和使用环境密切相关。复合材料在动态条件下粘结界面发生的物理化学变化，直接影响材料的使用性能。因此，建立橡胶一帘线在动态及加热条件下粘合性能的评价方法，研究提高轮胎经受高温和动态疲劳后的粘合力保持率，是轮胎技术发展的关键之一。

动态粘合测试方法主要是指橡胶一帘线复合材料在剪切、压缩、拉伸等动态条件下粘合性能的评价方法。而且由于轮胎等橡胶制品在动态使用下会有明显的生热效应，高温或加热也是评价的条件要素之一。

一、帘线动态剪切粘合试验方法（DSA）

橡胶与帘线的粘合性能的评价方法可分为静态粘合测试与动态粘合测试：

静态测试方法包括剪切型和剥离型。剪切型测试（如H抽出试验、T抽出试验）是将单根帘线从硫化胶块中抽出，测试其抽出力。剥离型测试（如帘线剥离试验等)是将两层被橡胶胶料分开的帘布以一定的角度被剥离开，测试其剥离力的大小或观察比较附胶情况。静态粘合测试的方法简单，一直被普遍使用。但是由于与橡胶复合材料动态使用的条件差别太大，难于表征橡胶一帘线粘合性能在实际使用条件下的情况。

帘线动态剪切粘合试验方法（DSA）是Lyengar‘提出的橡胶与帘线的动态粘合性能测试方案。其原理如下（图一）：

图一帘线动态剪切粘合试验原理（DSA)

将帘线硫化在方块橡胶试样中，帘线的两端悬以重量不同的砝码。试验时橡胶试样以一定的振幅和频率沿帘线伸延的方向作往复运动，在橡胶与帘线的界面间产生持续的动态剪切作用。随着重复变形，橡胶与帘线界面的粘合强度将逐步下降。考察橡胶与帘线达到低于某一设定的粘合力值所需的时间或一段时间后橡胶与帘线粘合力的保持率，用以表征帘线与橡胶在动态使用条件下的粘合性能。

通过动态剪切粘合（DSA）试验发现：橡胶一帘线复合材料界面的粘合力会随着动态疲劳的时间逐渐衰减。不同的粘合体系有不同的衰减寿命。如果试验在高温（ 8 0 ^ { ~ } 1 2 0 ^ { \circ } { C } ）条件下进行，粘合力的衰减将明显加速。

在相同配方的条件下，通过使用上述的帘线动态剪切粘合（DSA）试验方法，并与一般常用的静态测试方法—一“H抽出试验”方法的结果进行比较。动态剪切粘合（DSA）试验要比静态的H抽出试验有更高的粘合分辨率。

二、用于纤维帘线的动态粘合试验机

根据上述动态剪切粘合（DSA）测试原理研制的用于纤维帘线的“帘线动态粘合试验机”，可在动态条件下测定帘线与橡胶界面的结合性能，在一定程度上模拟纤维帘线在轮胎、胶管和胶带中的使用环境。试验结果可用于指导帘线粘合胶料配方的设计。帘线动态粘合试验机也可用于帘线浸渍剂以及浸渍质量的检测。此方法已被国家标准“浸胶帘线和线绳/橡胶动态粘合性能的测试方法”所采用。

纤维帘线动态粘合测试原理：试验时纤维帘线埋置在方块橡胶试样中，在设定温度（室温 { ~ } 1 0 0 ^ { \circ } { C } ）下，帘线与橡胶粘合力达到限定值所需的时间或变形次数可以用来表征帘线与橡胶的粘合性能。

图二纤维帘线动态粘合试验原理图

帘线动态粘合试验机主要由剪切运动机构（由试样槽和伺服电机驱动的摇臂组成）、加载系统、温控系统、检测系统和控制显示系统组成。电机转速可调，通过给定转速，可以模拟橡胶一帘线系统在使用条件下的剪切变形频率；加载系统通过专用砝码，可准确给定试验的负荷值和抽出力；温控系统通过控制试样槽的温度（室温 { ~ } 1 0 0 ^ { \circ } { C } )，可以模拟工作温度；检测系统可全程检测所有试样的运行数据，自动记录每个试样的试验结果。试验过程中控制显示系统可实时记录试验数据的变化直至试验结束。纤维帘线动态粘合试样的尺寸如下表：

纤维帘线动态粘合试验机技术参数：

往复频率：300、400、500、600、700、800次／min（可调）
往复振幅： 1 . 0 { ~ } 2 . 5 \mathsf {mm } （可调）
试验温度：室温 { ~ } 1 0 0 ^ { \circ } { C } （可调）

试验负荷： 7 0 0 { ~ } 2 3 0 0 { g } （可调） 试验时间：设定

三、用于钢帘线的动态粘合试验机

橡胶与钢帘线的动态粘合性能测试也是采用DSA原理：

图三钢帘线动态粘合试验原理图

将钢帘线硫化在方块橡胶试样中，帘线的两端由螺栓固定。在设定的温度（室温～1 0 0 ^ { \circ } { C } ）下，橡胶试样以一定的振幅和频率沿帘线伸延的方向作往复运动，在帘线与橡胶的界面间产生一定的动态剪切。帘线与橡胶界面的粘合力将逐步下降。达到某一设定剪切次数后，取下试样做T抽出，考察帘线与橡胶界面的残余粘合力，用以表征帘线与橡胶的粘合性能。

钢帘线动态粘合试验机技术参数：

往复频率：300、400、500、600、700、800次／min（可调）
往复振幅： 1 . 0 { ~ } 2 . 5 \mathsf {mm } （可调）
试验温度：室温 { ~ } 1 0 0 ^ { \circ } { C } （可调）
试验时间：设定
试样尺寸： 1 2 . 5 x 1 2 . 5 \mathsf {mm }

四、纤维帘线和钢帘线动态粘合试验方法的异同

纤维帘线和钢丝帘线动态粘合试验方法的不同处如下表：

以上是橡胶一帘线动态剪切粘合（DSA）试验方法、基本原理和使用仪器的情况。橡胶与帘线粘合性能的评价方法还有很多，随着轮胎技术的不断发展和研发的需要，这些方法和应用这些方法的仪器也将为行业所应用。

3+8\*0.22ST和 3 \substack { + 9 ^ { \star } 0 . 2 2 + 0 . 1 5 \mathsf { H T } } 钢帘线在全钢子午胎

中应用的探讨

王天石、王传志、杨萌、毕德伟、刘连波、张春颖、李福香、高同舜（青岛双星轮胎工业有限公司，山东 青岛266400）

摘要：本文研究了 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 和 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢帘线在全钢载重子午胎胎体中的应用。带束层主要采用 2 \substack { + 7 * 0 . 3 0 { S T } } 钢帘线，胎体主要采用 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } . 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H } T钢丝帘线。结果表明，使用 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢丝帘线和使用3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { { t } } IT钢帘线最为胎体的轮胎，轮胎的高速、耐久、刚度等性能差异不大，使用 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢丝帘线作为胎体的轮胎的滚阻略微降低，但使用 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢丝帘线的轮胎重量更低、成本更低。

关键词：钢丝帘线，全钢载重子午线轮轮胎，胎体、渗胶率、刚度，耐久性能 滚阻

作者简介：王天石（1988-），男，河北保定人，青岛双星轮胎工业有限公司TBR开发院结构工程师，学士，主要从事全钢载重子午线轮胎产品开发、骨架材料应用研究。

Discussionon Applicationof { \bf 3 } { + } { \bf 8 } { * } { \bf 0 } . 2 2 { S T } and { \bf 3 + 9 *s 0 . 2 2 + 0 . } 15HTSteel CordsinAll-steelRadialTires

WangTianshi,WangChuanzhi,YangMeng,BiDewei,LiuLianbo,Zhang Chunying,Li

Fuxiang,Gao Tongshun

(Qingdao Double Star Tire Industry CO.,Ltd,Qingdao 266400 China）

Abstract: The artical studies the application of 3 { + } 8 { \ast } 0 . 2 2 { S T } and 3 + 9 ^ { * } 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { F } IT steel cords in the carcass of all steel radial truck tire.The belt layer mainly adopts 2 + 7 ^ { * } 0 . 3 0 { s t } steel cord,and the carcass mainly adopts 3 + 8 ^ { * } 0 . 2 2 { S T } 3 + 9 ^ { * } 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } steel cord.The results show that there is little difference in the performance of high speed, durabilityandstiffnessbetweenthetireswith 3 + 8 ^ { * } 0 . 2 2 { S T } steel cordand the tireswith

3 { + 9 ^ { * } 0 . 2 2 { + 0 . 1 5 H T } } steel cord as the carcass.The rolling resistance of the tires with 3 + 8 ^ { * } 0 . 2 2 { S T } steel cord as the carcass is slightly reduced,but the tires with 3 { + } 8 { \ast } 0 . 2 2 { S T } steel cord have lower weight and cost.

KeyWords:Steel cord,Truck and BusRadial Tire,rubber penetration rate,stiffness, durability,rollingresistance

近几年，国家不断加大对大气污染的治理工作，不断加严社会的节能减排要求，同时伴随全球范围内原材料价格上涨，通过对新型骨架材料轻量化的研究，降低生产能耗、降低材料成本、保证轮胎产品性能，成为轮胎行业发展的必然趋势。新型钢丝帘线的研究与应用，也成为提升轮胎企业竞争力的重要手段。

钢丝帘线作为全钢载重子午胎最重要的受力部件，在近年来的不断探索与发展中，随着新型结构钢丝帘线和新型帘线镀层的种类不断增加，不仅提高了钢丝帘线与胶料之间的粘合性能，还缓解了轮胎曲挠过程中钢丝间的磨损问题，增加了钢丝帘线的耐疲劳性能；同时，钢丝帘线直径变得更细，压延帘布厚度更薄，钢丝帘线的股线的强度更强，在降低胎体帘线曲挠生热、保证轮胎的安全性能的同时，更大程度的降低轮胎的生产成本。

本工作研究了 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 和 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢帘线在全钢载重子午线轮胎胎体中的应用。

1实验

1.1主要原材料

3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 、3+9\*0.22+0.15HT钢丝帘线，江苏兴达钢帘线股份有限公司提供。

1.2主要设备和仪器

四辊钢丝压延生产线，日本IHI株式会社公司产品1 5 ^ { \circ } 钢丝帘布裁断机，德国费舍尔热工有限公司产品9 0 ^ { \circ } 钢丝帘布裁断机，德国费舍尔热工有限公司产品轮胎五刚性综合试验机，汕头市浩大轮胎测试装备有限公司全钢一次法成型机，中航工业北京航空制造工程研究所[625所]产品全钢耐久试验机，天津久荣工业技术有限公司产品

电子拉力测试机，美国MTS系统科技公司产品Taber刚度仪，美国泰伯机械公司产品环带疲劳试验机，济南联工测试技术有限公司产品

1.3性能测试

参照GB/T11181-2016《子午线轮胎用钢帘线》对钢丝帘线的直径、线密度和破断力等进行测定；钢丝帘线的粘合力按照GB/T33159—2016《钢帘线试验方法》进行测定[8]。

钢丝帘线和成品轮胎按照相应的国家标准及企业标准，遵循就高不就低的原则进行检测[6]。

2 结果与讨论

2.1帘线结构与特性

3+9\*0.22+0.15HT、 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢丝帘线截面对比如图1所示[4]，

图1钢丝帘线敷胶截面对比

由图1可以看出， 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 和 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 两种钢帘线均为传统的紧凑型的分层缠绕结构， 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 截面近似为圆形，外层有8根股线同向缠绕而成，相较于传统的9根缠绕型式，帘线的渗胶性要好一些，股线之间的相互磨损也会减少； 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢帘线的最外层是一层异向捻制的外缠丝，外缠丝不仅将主体帘线结构圈箍的更加紧凑，减少了胶料压延时的渗入，也增加了外缠丝与主体外层股线之间的相互磨损，帘线的三辊疲劳次数也会相应较少。两种帘线的钢丝帘线物理性能指标指数对比如表1所示。

由表1可以看出， 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 较 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H } 7 帘线破断力相当， 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 帘线直径和线密度（质量）分别降低了约 2 0 % 和 1 3 . 5 % ，帘线的弯曲刚度和覆胶弯曲刚度分别降低了 4 5 % 和 1 4 % ，两种帘线冲击吸收率基本相同， 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 帘线压延渗胶率提高约 2 0 % ，三辊疲劳次数（）也提升了 2 0 . 5 % 。

2.2工艺性能

压延采用日本IHI公司四辊钢丝帘布压延机，在压延过程中钢丝帘线无打折、稀线、跳线等问题，压延帘布表面光滑平整，覆胶性能良好，钢丝帘线排列整齐均匀，裁断后帘布边部切口整齐，钢丝布切口不松散，无变形，帘布平整边部无翘头，钢丝帘线压延参数对比见表2所示。

2.3渗胶性能

胶料的渗透性对轮胎十分重要，钢丝帘线的胶料渗透性好，能很好的阻绝外界的水和汽，减小水、汽等对钢帘线的腐蚀，确保钢帘线和胶料之间保持长时间的稳定的的粘合力，降低轮胎使用过程中脱空问题的发生概率，有效延长轮胎的使用寿命[4]。钢丝帘线渗胶后的截面如图2所示。

图2钢丝帘线覆胶后截面对比

3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 和 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 帘线压延截面如图2所示，因帘线结构差异，两种钢帘线的渗胶情况也存在一定差异， 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 帘线渗胶状态较3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 帘线渗胶情况略差。两种压延帘布的物理性能测试数据对比见表3所示。

由表3可以看出， 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢丝帘线的粘合力、剥离强度和剥离力均有所提升，分别提升了 5 % 、 9 % 、 8 % 。

2.4成品性能

采用 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢帘线和 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢帘线作为胎体骨架材料，分别生产7.00R1612PR和315/80R22.518PR规格轮胎，进行成品轮胎的性能验证。试验轮胎的性能表现见表4所示。

结果显示，使用 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢丝帘线和使用 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢帘线最为胎体的轮胎，轮胎的高速、耐久、刚度等性能差异不大，使用 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢丝帘线作为胎体的轮胎的滚阻略微降低，轮胎的滚阻性能得到部分改善。同时对采用 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢帘线和 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢帘线作为胎体骨架材料生产的7.00R1612PR轮胎进行路试，结果显示两者差异不大，使用里程寿命均在10万公里以上，两者路试成绩相当。

2.5成本分析

3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢帘线和 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H } { 7 } 钢帘线的压延成本指数对比如表5所示。由表5可以看出，采用 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢帘线，压延成本较 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 降低了约1 7 % 。

3结束语

采用 3 + 8 * 0 . 2 2 { S T } 钢帘线用于全钢载重子午线轮胎，较 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢帘线更具成本优势，轮胎的耐疲劳性能不仅得到了提高，还降低了轮胎质量，即降低了原材料成本，提升轮胎的市场竞争力，也更加符合节能、低碳、环保的节约型社会的发展要求。

新型TAWI钢丝帘线在轮胎内的应用

聂鹏飞，丁祥，王宝星（金宇轮胎有限公司，山东广饶257300；贝卡尔特亚洲研发中心，江苏江阴214423)

摘要：TAWI钢丝帘线表面镀层为：铜、锌、钴，采用钢丝表层镀钻来替代胶料中钴盐的使用。结果表明：对比黄铜帘线，TAWI钢丝帘线在各种老化条件下都表现出了更加优异的粘合性能。在各项常规检测结果上，TAWI钢丝帘线与黄铜钢丝帘线表现基本一致。

关键字：绿色；三相合金钢丝；钴盐

钢丝帘线作为子午线轮胎的主要骨架材料，具有强度高，导热性好以及耐热、耐疲劳等性能优异的特点。在保证轮胎在具有高强度的同时，还可以保证轮胎的安全性。但是随着全球绿色化进程的快速推进，对于钢帘线行业也提出了更高的要求。

随着国家环保要求的不断提高以及钻盐价格的上升，轮胎行业的环保压力和制造成本越来越大。降低轮胎中钴的含量是有效的解决手段之宜，因此TAWI钢帘线应运而生，而且国内外诸多轮胎公司对其进行了测试和生产[1-11。

TAWI钢丝帘线表面是三相合金，由传统的铜锌两相合金变为铜锌钴三相合金[12]。在硫化时钢丝表面的钴离子与橡胶建立起粘合网络，实现钢丝与橡胶胶联的目的。

1.实验

1.1实验材料

天然橡胶：20#标胶，泰国进口产品；新癸酸：大连爱柏斯产品（牌号：新癸酸钴205)；钢丝帘线： 0 . 1 7 \substack { + 5 x 0 . 2 1 5 + 1 0 x 0 . 2 3 5 } CCST， 3 x 0 . 2 4 + 9 x 0 . 2 2 5 CCST,3 { + } 9 { + } 1 5 { x } 0 . 2 2 5 { S T } ， 3 { + } 9 { + } 1 5 { x } 0 . 2 0 5 ^ { - } T贝卡尔特（山东）钢帘线有限公司产品。

1.2配方

标准配方：NR：100，炭黑N326：55，新癸酸钴：0.5，DZ：1.3，其他：19.45；

半钴配方：NR：100，炭黑N326：55，新癸酸钴：0.25，DZ：1.35，其他：19.65；无钴配方：NR：100，炭黑N326：55，新癸酸钴：0，NS：0.7，DZ：0.6，其他：18.95;

1.3主要设备及仪器

XK-150型开炼机，广东湛江机械有限公司；XSM-1.5L型密炼机，青岛科高橡塑机械装备有限公司；XLB-Q型平板硫化机，湖州宏侨橡胶机械有限公司；5966万能拉力试验机，美国Instron公司；橡胶加工分析仪，美国阿尔法科技有限公司；FT1200型压缩生热仪，株式会社上岛制造所；差示扫描量热仪（DSC)，梅特勒托利多仪器（上海）有限公司。

1.4试样制备

胶料采用二段混炼工艺。一段在密炼机内进行，转子转速设置为 5 5 { r / m i n } ，压坨压力为 0 . 4 { - } 0 . 6 { M P a } 。混炼工艺：生胶→塑炼 6 0 { S } { } 2 / 3 炭黑和部分小料 $$ 混炼 $9 0 { { S } } { - }$ 清扫 $$ 混炼 6 0 ~ { S ^ { } } 排胶。二段混炼在开炼机上进行，混炼工艺：一段混炼胶 $$ 包辊→硫磺和促进剂 $$ 不割刀至吃粉完全 左右割刀各3次→调小辊距→薄通7次→按规定厚度下片。

试样在平板硫化机上硫化，硫化条件为 1 5 0 \perp x 3 0 { m i n } 。

1.5性能检测

胶料的各项性能均按照相应的国家标准进行测试。

2.结果与讨论

2.1各规格钢丝帘线检测结果

断力和线密度方面并没有明显变化，其控制标准保持一致。

2.2胶料性能

相比较于标准配方，无钴配方门尼低1.8，焦烧时间短 6 . 4 { m i n } ，T10短 0 . 7 6 { { m i n } } T90短 3 . 6 3 { m i n } 。钴盐减量的配方门尼上升0.9，焦烧时间短 1 . 4 { m i n } ,MH低 \boldsymbol { 1 . 1 { d N m } } 0T10短 0 . 2 6 { { m i n } } ，T90长 1 . 9 4 { m i n } 。

与标准配方对比，无钴配方拉伸强度和扯断伸长率低 7 % ，撕裂强度高 13 % 其他老化前性能差别在 5 % 以内，耐老化系数提升 7 % 。钻盐减量配方相对于标准配方，撕裂强度提高 40 % ，耐老化系数提升 7 % ，其余老化前性能差值在 5 % 以内。

2.3粘合性能

TAWI钢丝帘线与黄铜钢丝帘线各规格在初始粘合力方面保持一致水平，但是在老化条件下表现出更高的粘合性能。通过老化后粘合力的对比测试来看，TAWI钢丝帘线各个规格均能满足成品轮胎的使用要求。

2.4成品试验胎返回率

试验轮胎生产12R22.5规格共212275条，其中经过36个月返回的数量为13350条，全年返回率为 6 . 2 9 % 。与正常三包胎相比，试验胎的返回率处于较低水平。证明在大规模投产之后，TAWI钢丝帘线各个规格是可以在各种使用工况条件下进行使用的，对轮胎质量有足够保证。

3.结论

TAWI钢丝帘线在强度，初始粘合力性能方面与现用黄铜钢丝帘线产品保持一致，在老化后的特定条件下，凸显出其独特的老化粘合力优势，从而在轮胎的使用后期过程中保证其性能的稳定性。通过试验过程来看，TAWI钢丝帘线大规模投用是可实现的，产品性能在使用后期具有更明显优势。

参考文献：

[1]王宝星，罗奕文,GuyBuytaert.三相合金镀层钢丝在无钴橡胶中的粘合力研究．轮胎工业.2015,35(9),557-559.

[2] Guy Buytaert,Wang Baoxing,Luo Yiwen. Superioradhesionof rubber and steel cord coated with Cu-Zn-Co ternaryalloy.Rubberword.2015,232(6),20-24.

[3]俞志高，罗奕文，王宝星，姜培玉，贝泰威?镀层钢丝帘线在轮胎中的应用，轮胎工业.2018,38(11),684-688

[4]Xia Degui,Wang Baoxing, Jiang Peiyu, ChenPing,Guy Buytaert,Luo Yiwen. Adhesion investigation of TAWI ternary-alloy-coated steel cord incobalt-free compound, rubbercon2019&15th China rubber fundamental research conference,756-762

[5]张宁，龙飞飞，郑涛，姜杰，刘加强，孙世悦，徐岩，镀钴钢丝帘线在子午线轮胎带束层中的应用，橡胶科技.2017,15(12),32-35

[6]郑涛，姜杰，刘加强，龙飞飞，张宁，徐岩，带束层配方中镀钴钢帘线替代钴盐的应用研究，中国橡胶，2018,34(11),57-61

[7]刘晓芳，贝泰威 superscript { registered } （TAWI superscript { registered } ）镀层钢帘线在轮胎中的应用研究，2019年度中橡协骨架材料专业委员会会员大会，2019，79-82

[8]张语樵，橡胶和镀Cu-Zn-Co三元合金钢丝帘线的超强粘合，橡胶参考资料，2017,47(5),28-32

[9]张兰波，刘春芳.铜-锌-钴三相合金镀层钢丝帘线与无钴橡胶胶料的粘合．世界橡胶工业.2016,43(11),29-34.

[10]张语樵，橡胶和镀Cu-Zn-Co三元合金钢丝帘线的超强粘合，橡胶参考资料，2017,47(5),28-32

[11]黄元昌，铜-锌-钴三元合金涂层钢丝帘线与橡胶的最佳黏合，橡塑技术与装备，2018,44(3),37-41

[12]张正伟，刘晓芳，魏胜等. 4 { + } 3 { x } 0 . 3 5 { S T } 三相合金镀层钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎带束层中的应用[J].轮胎工业，2021,41(09):565-567.

生物基聚酰胺56与聚酯混合帘线的开发与评价

陆福梅刘全来江晓峰王晓龙许其军（江苏太极实业新材料有限公司，江苏扬州225006）

摘要：本文对生物基PA56与聚酯PET混合的系列帘线930dtex/930dtex、930dtex/1100dtex、1400 dtex/1440 dtex、1400 dtex/1670 dtex 进行了开发，并表征了其物理性能。其中PA56/PET-930 dtex/1100dtex混合帘线已在后道轮胎厂进行了应用评价，轮胎性能良好。

关键词：生物基、聚酰胺56、聚酯、混合帘线

目前半钢子午线轮胎工业使用的冠带层基本上都是聚酰胺66 浸胶帘线。江苏太极在国内外首家开发并工业化生产生物基聚酰胺56工业丝及其浸胶帘子布，并在后道轮胎开始应用（1-3。采用生物基56帘子布与石油基66 帘布相比，PA56其生物基含量 4 5 % ，碳减排可以下降 5 0 % 左右。

冠带帘线的作用主要是用于限制轮胎在高速运转时产生的离心力，减少轮胎的变形，提高轮胎的高速和耐久性能，冠带帘线的模量或热收缩力是作为冠带帘线使用时需要考虑的两项重要性能。

如何提升冠带帘线的模量或收缩力，国际上一些公司开展了一系列研究，如开发了纯聚酯的冠带帘线，PET/PA66的混合帘线、芳纶/PA66或PET的混合帘线。混合帘线集中了两种村料的优点，克服了缺点，改进冠带帘线的性能。江苏太极在混合帘线的研究与开发上，与国际同步，特别是借助于生物基PA56工业丝的开发成功，开发了系列PET/PA56混合帘线。

1实验

1. 1 主要原材料

PA56工业丝930dtex、1400dtex，江苏太极产；聚酯工业丝930dtex、1100dtex、1440dtex、1670dtex，江苏太极产；浸胶液为江苏太极专有配方。H抽出测试用胶为GB/T19930-2014中规定的配方，剥离性能评价用胶为客户生产用胶。

1.2 主要生产试验设备

生产设备：高速纺丝牵伸卷绕设备；直捻机；喷气织机；浸胶机（实验室用、大生产用)。

主要测试仪器：Instron3343型强力测试仪；干热收缩仪TS10或TS2；RTC-II型帘线弯曲疲劳试验机；硫化机、H抽出硫化模具、剥离硫化模具等。

1.3 性能测试

帘线强伸性能测试GB/T33330；干热收缩率、干热收缩力测试GB/T30312；H抽出力测试GB/T2942；剥离性能测试GB/T32109；疲劳性能测试GB/T30315。

2结果与讨论

2.1 PA56/PET-930dtex/1100dtex混合帘线的粘合性能

由于混合帘线中聚酯的存在，如果聚酯为非活化聚酯，采用常规的D417+RFL 浸胶方式，虽然与冠带胶的初始粘合性能较好，但不能有效解决混合帘线中聚酯与冠带胶的过硫粘合性能，同样如果聚酯为活化聚酯，采用常规的RFL浸胶液，也不能解决聚酯与冠带胶的过硫粘合性能。江苏太极开发了处理纯聚酯冠带帘线的浸胶配方技术，采用此技术，可以有效的解决聚酯与尼龙混合帘线与冠带胶的初始粘合（160度20分钟硫化）和过硫粘合（170度60分钟硫化）。

2.2不同类型聚酯工业丝对PA56/PET-930dtex/1100dtex浸胶帘线物理性能的影响

聚酯工业丝的类型很多，选用高模量低收缩型和高强低收缩型聚酯工业丝与生物基PA56工业丝混捻，捻度 4 0 0 \top / \mathsf { M } ，研究浸胶帘线的物理性能，见表2。

可见聚酯工业丝的类型对混合帘线的物理性能有较大的影响，选用高模量低收缩型聚酯与PA56混捻，浸胶帘线的模量较高，收缩率低。

2.3PA56/PET-930dtex/1100dtex混合帘线的捻度对浸胶帘线性能的影响

采用高模量低收缩聚酯工业丝与PA56工业丝进行混捻，研究不同捻度对浸胶帘线强伸性能的影响，见表3。混合帘线的捻度降低，浸胶帘线的模量提高、干热收缩降低，尺寸稳定性提高。捻度对收缩力和残余收缩力影响不大，前期的研究表明‘，PA56、聚酯浸胶帘线的残余收缩力较PA66浸胶帘线大得多，PA56/PET的混合帘线的残余收缩力依然保持了PA56、PET帘线的特性。总之混合帘线在改进模量和收缩率的同时，同时具有较高的热收力和残余收缩力，预计应用于轮胎中，轮胎会有较好的性能。

2.4 PA56/PET-930dtex/1100dtex混合帘线轮胎性能评价情况

通过实验室研究后，确定了浸胶配方和混捻方式后，在大生产浸胶机上生产了PA56/PET-930dtex/1100dtex混捻浸胶帘子布，其帘布性能见表4,物理性能的差异，是由于采用了不同类型的聚酯工业丝，采用的混捻捻度不同造成的。

用所生产的帘子布，在双钱轮胎公司进行了轮胎性能评价，轮胎性能评价结果见表5，轮胎性能与采用66冠带帘布相比，高速性能、耐久性能有所提升。

2.5 PA56/PET其它规格的混合帘线的开发

江苏太极对PA56/PET其它规格的混合帘线也进行了开发，部份规格性能见表6。通过平衡PA56/PET的纤度，控制加捻的捻度，可以设计出很多混合帘线的结构，浸胶后其性能也会不一样，骨架材料工程师设计混合帘线时，应当考虑轮胎中冠带帘线作用机理，合理调节混合帘线的结构，使轮胎性能得到优化。

3结论

（1）通过设计生物基PA56和聚酯工业丝的纤度，选用不同类型的聚酯工业丝，控制加捻的捻度等，浸胶处理后可以得到不同性能的生物基PA56/PET混合帘线。

（2）两种不同性能的生物基PA56/PET-930dtex/1100dtex混合帘线应用于轮胎试验，轮胎性能良好，提高了轮胎的高速和耐久性能。

参考文献：

[1]郁子平等，生物基尼龙56在半钢子午线轮胎中的应用，全国骨架材料市场技术论坛-2020年度中橡协骨架材料专业委员会会员大会，P83-89。

[2]刘晓芳等，生物基PA56帘子布840D/225.4EPI开发研究应用，全国骨架材料市场技术论坛-2020年度中橡协骨架材料专业委员会会员大会，P97-99。

[3]戴美萍等，生物基聚酰胺56帘线的性能研究，橡胶科技．2021,19(09)，433-435。

[4]许其军等，子午线轮胎工业用差异化冠带帘线的开发与应用，轮胎工业2022年第3期，P131-135。

[5]王晓龙等，差异化纤维骨架材料助力子午线轮胎工业高质量发展，全国骨架材料市场技术论坛-2020年度中橡协骨架材料专业委员会会员大会，P138-153。

配方和工艺开发的实验设计简介

黎学东

讨论1：怎么设计

5个变量

1. 温度： 120度到150度
2. 时间： 1分钟到2分钟
3. 压力： 1bar到2bar
4. 配方： A,B
5. 转速： 300到3000 rpm

讨论2－怎么设计

配方设计

A成份： 35\~50
B成份： 20-30
C成份： 5\~15
D成份： 5\~15
E成份： 2\~5

讨论3

方案2和方案1比有显著性的不同吗？

讨论3

实验设计

讨论：这种方法的优点和缺点？

如果全组合的话，需要多少次实验？

回归方程

通过回归的方法得到以下方程：

(1）强度 = 1 8 8 . 0 \AA - 4 . 6 4 5 温度 ^ + 20.092时间 ^ + 58.25压力-0.2462催化剂用量(2）粘度 = 2 7 3 8 + 1 4 . 3 5 温度-688催化剂种类-0.470催化剂用量-0.394搅拌速度 ^ + 3.633催化剂种类\*催化剂用量(3）颜色 = 6 . 0 1 4 - 0 . 0 0 0 8 3 时间-0.7750压力-1.559催化剂种类 ^ + 0.000536搅拌速度\phantom { 0 } { + } 0 . 0 1 7 5 0 时间\*催化剂种类 ^ + 0.001321催化剂种类\*搅拌速度

通过回归方程可以预测和优化

(1）预测代入想要做的实验条件，可以算出结果。

(2）优化加上约束条件：强度>900粘度<3600颜色<5

Solution

通过方差分析可以计算回归方程的可靠度以及因素的显著性

3个成分的配方实验设计

A:5-10
B:2-4
C: 86-93

3个成分的配方实验设计

希望强度 > 2 5 0 0 , 粘度 < 1 2 0 0 . 什么方案？

配方实验的回归方程与可信度

强度 = - 3 8 . 4 7 ^ { \ast } A - 5 4 . 3 9 ^ { \ast } B + 5 . 8 7 ^ { \ast } C + 7 1 . 8 3 5 3 ^ { \ast } A ^ { \ast } B R²(预测) = 8 8 . 4 4 % 粘度 = - 4 1 1 5 . 2 7 ^ { * } { \mathsf { A } } + 7 0 6 . 3 6 ^ { * } { \mathsf { B } } + 6 4 . 9 ^ { * } { \mathsf { C } } + 3 9 . 8 ^ { * } { \mathsf { A } } ^ { * } { \mathsf { C } } （20号 R²(预测) （204号 = 9 6 . 3 7 %

异常结果？

通过正态性检验异常结果

总结

通过统计实验设计：

（1）得到因素和结果之间的定量关系-用回归
②） 得到定量关系的可靠性-方差分析
（3）得到因素的显著性-方差分析
4 可以预测和优化
（5） 对数据的异常进行检验
（6）大大减小实验量

提高聚酯浸胶帘子布高尺寸稳定性指数的研究

刘军郝振华骏马化纤股份有限公司

摘要：应市场需求，轮胎企业迫切需要提高轮胎高尺寸稳定性能，从而对轮胎骨架材料聚酯浸胶帘子布的尺寸稳定性提出更高要求，当前有很多轮胎企业修订了聚酯浸胶帘子布企业接收标准，增加了帘子布尺寸稳定性指数。

关键词：自由收缩、自由收缩率、高温处理后的定负荷伸长率、尺寸稳定性指数

自由收缩率：一定长度的浸胶帘线在烘箱内自由状态下经过一定温度和时间处理后生产帘线收缩为自由收缩长度，帘线收缩长度与处理前帘线长度的百分比即为自由收缩率。

高温处理后的定负荷伸长率：浸胶帘线在烘箱内自由状态下经过一定温度和时间处理后，经过干燥冷却平衡后的定负荷伸长率。

尺寸稳定性指数（ES)：帘线经过高温处理后自由收缩率与定负荷伸长率之和。

1实验

1.1主要原材料

高模量低收缩聚酯工业丝1100dtex、1440dtex、1670dtex，骏马化纤生产。

1.2主要生产试验设备

生产设备：高速纺丝牵伸卷绕设备；直捻机；喷气织机；浸胶机。

主要测试仪器：Instron3343型强力测试仪；干热收缩仪TS10或TS2；恒温烘箱等。

1.3性能测试

帘线强伸性能测试GB/T19390-2014；干热收缩率、自由收缩率。

2结果与讨论

2.1原丝生产与测试情况

为了更好地达到提高聚酯浸胶帘子布高尺寸稳定性指数，从纺丝工序进行研究，其原理是在不降低原丝断裂强力的前提下，降低原丝纤维内大分子排列的平行度，降低原丝以及浸胶后帘线的定负荷伸长率和热处理后的自由收缩率从而达到降低自由收缩率与定负荷伸长率之和达到提高尺寸稳定性指数。

为达到以上目的，公司对纺丝工序的喷丝下部的后加热结构做了部分的改进，如下图：

改造前三层后加热

经过以上改造后高模低缩聚酯工业丝的干热收缩率与定负荷伸长率变化情况如下：

改造后二层后加热

1000D原丝三层加热与二层加热的干热收缩率与定负荷伸长率

1300D原丝三层加热与二层加热的干热收缩率与定负荷伸长率

1500D原丝三层加热与二层加热的干热收缩率与定负荷伸长率

从以上原丝的干热收缩率与定负荷伸长率检测数据看，三层加热与二层加热没有明显的降低。

2.2聚酯浸胶布的生产与测试情况

分别对三层加热和二层加热原丝经过捻线、织布浸胶后的浸胶帘子布进行测试，其测试数据的趋势图如下：

1000D/2浸胶布自由收缩率

1000D/2浸胶布定负荷伸长率

1000D/2浸胶布ES指数

1500D/2浸胶帘子布自由收缩率 M AWAVV
3.7
1.5 M W W MiNv 7225 4043464952555861646770 信加 两套质加热 1300D/3浸胶帘子布自由收缩率
4.0
3.8 WMMM
3.6
3.4
3.2 22 46495255566164677073 后加 1300D/3浸胶帘子布高温收缩后的定伸
9.8
0 9.2 AMww
8.8 W WWM
8.6
8.4
8.2 7.3 细质加热 1300D/3浸胶帘子布ES指数
14．5 14
13.5 WW 1E
12.5 12
11.5 11 三层后加 两后加

1500D/2浸胶布定负荷伸长率

1500D/2浸胶布自由收缩率<br>1500D/2浸胶布ES指数

从以上聚酯浸胶布的检测数据可以看出，经过三层加热处理原丝生产的聚酯浸胶布的尺寸稳定性指数（ES指数）明显不及二层加热处理原丝生产的聚酯浸胶布的尺寸稳定性指数（ES指数）。

3结束语

在纺丝工序，采取二层加热处理后的原丝生产的聚酯浸胶帘子布尺寸稳定性指数（ES指数）得到明显提高。为轮胎厂家生产高尺寸稳定性轮胎提供了有利的保证。

多层帆布输送带强损的研究

曹红艺 平煤隆基光伏材料公司汤占鹏 河南天工科技股份公司闫永强 神马化纤织造公司陈荣花 神马化纤织造公司马天锁 神马股份帘子布公司

2022年8月 山东潍坊

目录

一、背景介绍

二、研究目的

三、研究过程

四、研究发现

五、研究结论

中国平煤神马集团CHINAPINGMEISHENMAGROUP

一、背景介绍

为了满足大物料运输，长距离运输，帆布输送带层数越来越多，强度越来越大，随着输送带层数的增加，输送带强度损失也越来越大。特别是按照现有生产工艺生产出来的6层以上的帆布输送带，成品带体强度不能满足设计要求。各输送带厂家为了达到标准要求，不断增加单层帆布强力，以弥补强度损失，这大大增加了材料成本。

帆布输送带拉伸强度是其主要的质量标准之一，帆布输送带的生产工序繁多，生产工艺复杂，因此影响输送带拉伸强度的因素也错综复杂，多层输送带的强力损失大一直困扰着众多输送带厂家。

二、研究目的

导致强力损失的因素主要有以下几个方面：

1、成型机没有恒张力，或者恒张力系统问题，成型时各层张力不一致，
2、成型时各层帆布不平行，径向存在角度差。
3、层间粘合强度低，各层帆布不能粘合成为一个整体。
4、硫化时预拉伸不足，导致各层帆布张力不一致。
5、成型时布层有皱褶。
6、压延贴胶时，压力过大，胶料渗入布缝时造成径向单丝强力损失。

7、压延时张力的不均匀，每层布的应力不同，存放时间不足，应力释放不充分。
8、帆布制造过程中张力不一致，断裂伸长率不同。
9、不同厂家帆布混用，因不同厂家生产工艺差异，帆布断裂伸长率差别较大。
10、高温、高湿季节引起的胶布粘合差，影响输送带成型工序的稳定性，导致分层输送带各层间张力的不均匀，进而影响成品的拉伸强度。

中国平煤神马集团CHINAPINGMEISHENMAGROUP

以上因素都是从生产过程考虑，并且通过相应的工艺改进完善得到证实，但是每个因素影响大小或强损产生的主要原因尚无定论，理论推导偏多，直接实证太少，这次研究的方向回归到输送带断裂强力测试过程，通过高速摄像机拍摄输送带带芯在测试过程中的微观表现，还原断裂测试达到断裂强力峰值瞬间肉眼无法看清的图像和运动过程，从而探究强损产生主要原因。

三、研究过程

1、实验设备：

>高速摄像机：干眼狼 5KF10M
>电子拉力机：SUNS UTMS5105
>硫化机：北海机械
成型机：锦合科技
压延机：大橡塑，
>液压裁样机：青岛双菱

中国平煤神马集团CHINAPINGMEISHENMAGROUP

2、生产工艺：

>1、输送带：EP300，1000X4（3十2）

>2、在相同的工艺条件下用EP300-920帆布使用四辊压延机生产贴胶布。

>3、存放24小时后，在恒张成型机上，一次最多成型三层，三层贴好后，当底带再贴一层>4、经硫化机硫化后，取1米试验样品，使用液压裁样机裁成哑铃状拉力样。

3、实验结果：

中国平煤神马集团CHINAPINGMEISHENMAGROUP

四、研究发现

1、测试过程截图回放

输送带试样拉伸测试前，四层帆布径向呈现织物结构正常的弯曲状态。

>拉伸测试初期，四层帆布径向弯曲状态从试样夹持部位开始向中间部位逐步延展平直。