中国平煤神马集团CHINAPINGMEISHENMAGROUP

>拉伸测试中期，第一层帆布径向弯曲延展平直速度明显快于其余三层，从上下夹持端向中间延展。

>拉伸测试中后期，第一层帆布径向向中间延展过程完成，第一层首先断裂，其余三层同步延展未断裂。

中国平煤神马集团CHINAPINGMEISHENMAGROUP

2、断裂瞬间截图

>拉伸测试后期，第二至四层帆布径向弯曲向中间延展过程完成，三层断裂几乎同时完成。

3、研究发现

通过生产过程的分析，导致此此强力损失的因素主要是成型机成型时，一次只能贴合三层，造成底带与第四层张力不一致。从而造成了强力损失。

在高速摄像机拍摄下，观察到一层与另外三层成型张力不一致的情况明显。在拉伸过程中，三层成型层与一层成型层拉伸曲线不同步，断裂峰值未同时达到，宏观表现为四层帆布只有三层强力。

五、研究结论

本文通过高速摄像机对多层输送带强损大的产品试样断裂强力测试进行实景摄像，发现输送带在断裂瞬间，每层布的微小变化，阐述造成多层输送带强度损失的原因。

以上研究是针对生产过程中发现的强损较大的产品在测试过程中的微观表现，但是一样能反映出成型工序中各层张力一致性对强度损失贡献较大。在输送带成型工序工艺控制中，要注意保证每层帆布的张力一致，使每层断裂伸长曲线保持重合，从而使带体的整体强度最大化，对生产合格强度的多层输送带具有指导意义。

芳纶家族介绍

对位芳纶：又叫芳纶1414，芳纶ll。代表产品kevlar，Twaron，蓝星Staramid等

+HOYILOY4

间位芳纶：又叫芳纶1313。代表产品帝人Conex，杜邦NomeX，泰和“泰美达”

产品性 能浅析

杂环芳纶：杂环芳纶是在分子中引入第三单体。代表产品有两类。

芳纶1414耐溶剂性能 产品性
化学品 浓度(%) 温度（C) 时间（天） 对拉伸强度的影响 化学品 浓度（%） 温度（C 时间（天）对拉伸强度的影响 能浅析乙酸 7 22 310 无无 苯 100 212 301 无无40 99 7 严重 四氯化碳 100 21 1 无10 21 30 高 二甲基甲酰胺 100 21 1 无氢溴酸 101 22 10小时 中高低 乙二醇/水混合液 1880 992121 30301 严无无1 21 7 低 100 21 1 无硝酸 10 21 7 严重 100 21 7 无7010 212 1 高无 海水(上海) 100 211 30 无无低低磷酸 10 21 30 中 100 Boil 71010 2 700 高中 100 Boil 15 低无无无低10 21 7 中 10 21 7硫酸 707028528 102122 \~1 严高无高 碳酸钠溶液 1010101020 2002 3017151 无低严氨水 严无无无无无无
氢氧化钾 50 21 1 低 饱和碳酸钠溶液 20 21 7丙酮 100 211 1 无中 2025252538 212 30150 21 1 中 苯酚乙醇溶液 21 740 21 7 无 21 30 无
氢氧化钠 10 21 30 高 38 21 1 无10 99 7 严重 苯酚乙醇溶液 38 21 7 无10 100 10小时 严重 38 21 30 无

芳纶1414耐温性能

产品性 能浅析

条件：标准捻线，夹具间距10英寸，室温测试

条件：500小时老化实验

启发

（1）刚刚聚合后的芳纶聚合物，其中PPTA在NMP-CaCl溶剂体系中的固含量约10%

聚合物蓬松，呈现溶胀状态。收到溶剂影响，PPTA分子链之间的氢键作用力减弱

基于橡胶应用的开发

可能的方案（关于断裂伸长率）

基于橡胶应用的开发

3 \substack { + } 8 x 0 . 2 1 \mathsf { S } \mathsf { T } 钢丝帘线在子口包布中的应用及压延工艺研究

李易’郑宾「张超’郑茂森’陈洪涛」王明²（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 兴达，225721）

摘要：对 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎子口包布中的应用进行研究，用以替代 3 + 9 x 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎子口包布中的应用。结果表明： 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢帘线渗胶性能好，线径小，可降低压延厚度，有利于轮胎轻量化，同时无外缠丝，消除了外缠丝对外层钢丝的切割，提升产品圈部性能。

关键词：全钢载重子午线轮胎，子口包布，轻量化

ABSTRACT:the application of 3 { + } 8 { ^ { * } 0 } . 2 1 { S T } steel cord in the chafer of all steel radial truck tire was studied to replace the application of 3 { + } 9 ^ { * } 0 . 2 2 { + } 0 . 1 5 { H T } steel cord in thechaferof all steel radial truck tire.Theresultsshowthatthe 3 { + } 8 { ^ { * } } 0 . 2 1 { S T } steel cord has good rubber permeability and small wire diameter, which can reduce the calendering thickness,and is conducive to the lightweight of the tire.At the same time,there is no external winding wire,which eliminates the cuting of the external layer of the external winding wire and improves the bend performance of the product.

Keywords:allsteel radialtruck tire,chafer,lightweight

近年随着中国汽车工业的快速发展和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、油耗等提出更高的要求。载重子午线轮胎中钢丝帘线的质量比例达到 3 5 % 左右，对轮胎整体性能有较大影响，如何通过新材料的开发提升产品性能，降低轮胎质量，降低滚动阻力，提升汽车燃油效率是轮胎企业产业升级的捷径之一[1]。

本工作主要研究 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 新型钢丝帘线替代 \phantom { + } 3 + 9 x 0 . 2 2 \substack { + 0 . 1 5 { H T } } 钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎子口包布中的应用及压延工艺研究。

1实验

1. 1 主要原材料

3 { + } 8 { x } 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线与 \mathsf { 3 } \mathsf { + 9 } x 0 . 2 2 \mathsf { + 0 } . 1 5 \mathsf { H T } 钢丝帘线，江苏兴达钢帘线有限公司产品。

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，桂林中昊产品；全钢载重子午线轮胎三鼓成型机，青岛软控公司产品；四工位高速耐久试验机，青岛高校测控技术有限公司。

1.3 性能测试

钢帘线性能测试参照GB/T11181-2016测试，试验方法采用GB/T33159-2016进行测试；成品轮胎外缘尺寸按照GB/T521-2012进行测试；胎圈耐久性能依据企业标准进行测试，标准负荷 3 5 5 0 {kg } ，其中胎圈耐久性能测试条件如表1所示。

2 结果与讨论

2.1钢丝帘线性能指标对比：

3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 与 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H } T两种钢丝帘线关键性能指标如表2所示。

品性能的同时，降低帘布压延厚度，同时线密度小，可同时降低钢丝帘线及胶料用量，利于轮胎轻量化发展趋势，降低轮胎滚动阻力。

2.2钢丝帘线结构及渗胶性能对比

钢丝帘线结构对胶料的渗透性有较大影响，钢丝开放程度越高，胶料的渗透性能越强，钢丝与胶料的粘合性能越好，可提升帘布剥离强度，降低轮胎早期脱层病象，提升轮胎耐久性能[2]。

图12种钢丝帘线结构对比

图22种钢丝帘线渗胶对比

从图1与图2可知， 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线渗胶性能优于 3 + 9 x 0 . 2 2 \substack { + 0 . 1 5 { H T } } 钢丝帘线。

2.3耐疲劳性能

图32种钢丝帘线耐疲劳性能对比

图3为 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 和 3 + 9 * 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢丝帘线的耐疲劳性能对比，在相同负载情况下对比覆胶后线的疲劳性能， 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 疲劳性能优于 3 { + } 9 x 0 . 2 2 \substack { + 0 . 1 5 { H T } } ，且 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线无外缠丝，消除了外缠丝对外层钢丝的剪切作用，保证了帘线的耐疲劳性能。

3加工工艺性能

3.1钢丝帘布压延工艺参数：

根据表3数据显示 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S I } 钢丝帘线破断力低，需提升密度进行替代，但其线密度及帘线直径小，可降低胶料及钢帘线用量。在保证上下敷胶厚度的前提下,适当降低帘布厚度，替代后帘布重量降低约 1 1 % 。在保证帘布强力的前提下提升帘布密度，压延密度提升后帘布强力指数提升 4 % ，既实现了轮胎轻量化发展趋势，又保证了产品质量。

3.2 3 { + } 8 x 0 . 21ST帘布大卷上下敷胶厚度

依据我司现四辊压延机辊速比，对 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝进行压延，对其压延后上 下敷胶厚度进行跟踪，具体数据如表4所示。

根据表4可以看出，江苏兴达 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线，与我司生产工艺参数匹配性较好，帘布上下敷胶厚度均匀，产品质量稳定。压延时使用1.18mm整经辊及压力辊，钢丝帘布无跳线、稀并线、钢丝弯曲等病象，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帘布裁断效果

如图4、图5所示， 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 压延及裁断工艺通过性均能符合我司要求，且该型号钢丝帘线排列形状规则，生产稳定性高。

4成品性能

将 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线与 3 + 9 x 0 . 2 2 \substack { + 0 . 1 5 { H T } } 钢丝帘线用于12R22.5规格子口包布的生产，其成品轮胎性能如下：

4.1 外缘尺寸

使用 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线与 3 + 9 x 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢丝帘线生产的12R22.5规格轮胎，外缘尺寸符合GB/T2977-2016标准。

4.2胎圈耐久性能

使用 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线与 3 + 9 x 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢丝帘线生产的12R22.5规格轮胎进行胎圈耐久性能检测对比，试验条件见表1，试验结果如表5所示。

从表5可以看出，相同试验条件下 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线生产的轮胎胎圈耐久性能优于 3 + 9 x 0 . 2 2 + 0 . 15HT钢丝帘线生产的轮胎，胎圈耐久性能提升 1 4 % ，延长了轮胎的使用周期。

4.3 成本分析

采用 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线替代 \phantom { + } 3 + 9 x 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 在子口包布中的应用，可降低钢丝用量 1 3 % ，降低胶料用量 9 % ，子口重量整体降低 1 1 % ，有利于轮胎轻量化的发展。

压延密度提升，帘布强力指数提升 4 % ，胎圈耐久性能提升 1 4 % 0

3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线线径小，同一型号锭子，相对于 3 + 9 x 0 . 2 2 + 0 . 1 5 { H T } 钢丝帘线，卷取长度更长，生产大卷数量更多，减少计划调整频次，提升生产效率。

5结语

(1） 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S } 1 钢丝帘线替代 3 + 9 x 0 . 2 2 + 0 . 1 . 5HT钢帘线用于全钢载重子午线轮胎子口的生产，通过提升压延密度，保证帘布强度。因其线径及线密度小，单胎重量降低 0 . 2 6 % ，单胎成本降低 0 . 1 9 % 。因压延密度提升，帘线强度性能提升 4 % ，胎圈耐久性能提升 1 4 % 0

(2） 3 { + } 8 x 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线渗胶性能优良，提升胶料跟钢丝之间的粘合，降低轮胎脱层病象的发生几率，且该钢丝帘线形状规则，提升压延工艺通过性，减少对钢丝料的浪费。

参考文献

[1]罗亦文.高强度ST与UT钢丝帘线在低滚动阻力胎体中的应用[C].2021中国橡胶年会论文集.北京：中国橡胶工业协会，2012：190-192.

[2]王欢，张春学.超高强度钢丝帘线的压延工艺研究[J].轮胎工业，2020,40（12):756-760.

胎圈钢丝镀层状况对橡胶黏合力的探讨

宁方峰

（山东经纬钢帘线科技有限公司，山东潍坊261201）

摘要本文主要研究了胎圈钢丝不同的镀层状态对橡胶黏合力的影响，通过试验可以清晰的得出，光面钢丝的粗糙度对黏合力有着较为明显的影响，钢丝表面损伤后，通过粗糙度的量化，得出较大的Sa值，化镀后对于黏合力是不利的，说明镀层和钢基的结合不牢。对于不同厂家的胶料进行不同克重的试验，克重高不利于黏合力的提升，需要结合不同的胶料来找一个较为合理镀层克重区间，来满足客户的黏合力要求。

关键词 胎圈钢丝 黏合力 粗糙度 镀层

1．前言

胎圈钢丝作为轮胎的骨架材料，钢丝与橡胶的黏合力是轮胎厂的关键性技术指标，每个轮胎厂都非常的重视。有的轮胎厂还将钢帘线专有的覆胶率指标也引入到对胎圈钢丝的评判标准内容，足够可以看出轮胎厂对黏合力这一指标的重视。影响与橡胶的黏合力的影响因素比较多，有橡胶配方的方面原因，有钢丝镀层的原因。对于橡胶这一方面的原因本文不做展开式分析，着重从胎圈钢丝的生产过程中镀层的影响因素来展开研究。

2.影响因素

2.1本次检测的实验设备

a.对于钢丝表面粗糙度的检测，我们采用的是美国NANOVEA公司生产的的三维型貌仪，对表面粗糙度和截面粗糙度进行量化分析b.成品钢丝镀层的检测设备使用的是荷兰帕纳科公司的X射线荧光光谱仪（E4）C．硫化检测采用XK-160开放式炼胶机，XLB-D平板硫化机d.与橡胶黏合H抽出力检测采用的是ITW集团英斯特朗公司的电子万能材料试验机

2.2钢丝粗糙度对黏合力的影响

胎圈钢丝由于是化学镀铜，在镀液中通过铁和镀液中的铜离子和硫酸亚锡通过置换反应生层我们所要的镀层(铜锡合金)，我们也叫青铜。钢丝在镀液中的反应方程式如下：

Fe+CuS04=FeS04+Cu ① Fe+SnS04= FeS04+Sn ②

对于钢丝镀前的表面状况，主要受干拉工序的影响。受到拉丝速度，润滑状况，模具内部粗糙度以及工艺模链的设计等等都是有影响的，对于不同形态的表面组织对黏合力的影响是不同的2。众多同行对胎圈钢丝的粗糙度对粘合力的影响有着一致的看法，光面钢丝未损伤的状况下，钢丝的粗糙度对提高橡胶的黏合力是有益的。但是如果表面有损伤的前提下，笔者通过对不同表面状况进行粗糙度的检测和使用相同的镀铜工艺同时进行化镀后，粘合力的变化还是比较明显的。对不同的钢丝表面状况使用国外比较先进的三维形貌检测仪进行粗糙度分析得出表面粗糙度Sa和Ra值。

不同的表面状况如下图

图1正常钢丝粗糙度

从以上数据可以看出，对于有损伤的钢丝的表面粗糙度和截面粗糙度都是要偏高于正常的钢丝。所以，粗糙度和正常钢丝相比的粗糙度偏高，表明钢丝表面是有损伤的。将这些钢丝在采用相同的化镀工艺同时进行化镀，再次进行粗糙度和黏合力的检测，得出与橡胶黏合力数据如下图3

图3成品钢丝与橡胶黏合力对比（Sa）

图4成品钢丝与橡胶黏合力对比（Ra）

图5成品钢丝不同粗糙度与橡胶黏合力对比（Sa）

从图3和图4两张曲线图中可以看出，纵截面的粗糙度Sa值的变化对粘合力的影响较为明显，截面粗糙度的变化对黏合力的影响较小，所以经过对比后，对于钢丝的粗糙度对比使用表面粗糙度Sa的值来进行量化，来分析对黏合力的影响。

经过化镀后，钢丝的粗糙度较光面钢丝不管在表面还是横截面的粗糙度值都有所下降，这是经过化镀后有些凹点有铜进行填补造成的，属于正常的变化。但是，光面钢丝损伤后，镀层与钢基结合的牢固程度不如正常的钢丝，这也是黏合力下降的原因。所以，对于钢丝的拉拔来讲，表面质量的好坏直接决定成品钢丝的性能。

这就要求胎圈钢丝从盘条投料开始，都要进行表面的防护，钢丝拉拔是钢丝晶格的延伸和滑移3，对于表面状况是无法改变的。所以表面损伤后，不仅仅会造成断丝，也会降低与橡胶的黏合力。在胎圈钢丝的生产过程中要避免钢丝的损伤。

在图5可以看出，正常无损伤的钢丝的黏合力随着粗糙度与黏合力的值成正比，这也是一些同行在胎圈钢丝生产过程中努力提高粗糙度的原因。

通过以上分析，对于粗糙度的提升不能简单的看Sa值来简单的说明，如果钢丝表面损伤后，虽然粗糙度值很高，但是黏合力也是降低的。提高钢丝表面的粗糙度是在无损伤的前提下来研究的。

2.3不同镀层克重对黏合力的影响

根据胎圈钢丝与橡胶黏合力机理可以看出，与橡胶的硫化主要是铜和橡胶的反应，橡胶和钢基是不反应的。笔者采用三家不同的轮胎厂的胶料对不同克重的胎圈钢丝按照客户提供的硫化条件进行硫化实验，得出以下汇总数据如图5（A厂家），图6（B厂家)，图7（C厂家）.

图5A厂家对不同克重的黏合力对比

图6B厂家对不同克重的黏合力对比

图7C厂家对不同克重的黏合力对比

通过以上数据对比曲线可以看出一个共性，就是钢丝与橡胶的黏合力随着镀层的克重增加后都有不同程度的降低，所以，在开发新客户时，由于客户的胶料配方会有所差别的针对不同的客户胶料，为了满足客户的黏合力需求，就需要在供货之前就要使用客户的胶料进行硫化试验，以便技术人员找出胎圈钢丝镀层的合力的区间范围，制定一个相对较好的镀铜工艺，来满足不同的客户需求。我司是采用的不同的客户群来进行成品钢丝的管理，能更好的服务于客户。

3.总结

对于胎圈钢丝与橡胶的黏合的影响因素还是比较多，比如胎圈钢丝的涂层也会对黏合力有比较大的影响4，笔者只是针对镀层这一方面进行试验分析，在胎圈钢丝生产过程中，对镀层质量的影响又有比较多的因素，这就需要现场工艺技术人员根据具体的实际情况来适时调整，需要有一定的现场经验，但是任何的工艺调整和变更，都要以理论基础为准绳。对于胎圈钢丝与橡胶的黏合力，相关的研究资料还是比较多的，大部分是围绕着钢丝表面型貌，涂层等等进行的，个人人为，提高与橡胶的黏合力，钢丝拉拔是基础，化镀清洗为主，两个方面找到最佳的结合点后，设计一个较为合理的生产工艺，黏合力水准会在一个比较高的区间范围。当然，与橡胶的黏合的研究是一个永恒的话题，因为黏合力低，轮胎在使用过程中胎圈容易产生钢丝圈松散、胎圈爆破等质量问题[5],严重影响轮胎的质量寿命，甚至人的生命[6]。随着现代科技的投入和先进的技术分析手段，轮胎和钢丝工艺技术水平的提高，产品质量都会有大的提升。

参考文献：

[1]GB/T14450-2016 《胎圈用钢丝》，北京：中国标准出版社

[2]商业帅，邓涛胎圈钢丝表面形态对橡胶黏合性能的影响，橡塑技术与装备（橡胶）2021年第47卷15期：42页

[3]王天冲，《钢帘线生产》，钢丝拉拔基本原理，45页

[4]高明等，胎圈钢丝涂层中古马隆树脂含量与粘合力相关性研究，化学与黏合，2018年第40卷第2期：145页

[5]孙彬，罗鹏，张振秀，等.胎圈钢丝用氯化天然橡胶涂层及粘合机理的研究［J].橡胶工业，2017，64（9）： 5 1 7 { \widetilde { ~ } } 5 2 1

[6]曾国镇.胎圈钢丝表面涂层液的研究［J].金属制品，2009,35（3）：14\~19.

作者简介：

宁方峰，1981年4月生，山东经纬钢帘线科技有限公司技术工程师。

3 \substack { + 8 x 0 . 2 } 1ST帘线在全钢轻型载重子午胎胎体中的应用

于国鸿

（浦林成山（山东）轮胎有限公司，山东荣成264300）

摘要：研究 3 { + } 8 { x } 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线在全钢轻型载重子午线轮胎胎体中的应用。结果表明， 3 { + } 8 { x } 0 . 2 1 { S T } 钢丝帘线直径更小，其代替3x0.24/9x0.225CCHT钢丝帘线应用于全钢轻型载重子午胎胎体中，各项性能满足设计及使用要求，同时可减小轮胎质量和降低生产成本。

关键词：全钢轻型载重子午线轮胎钢丝帘线胎体

统计数据显示，2010-2020年各年注册量中，轻卡占比重最大，基本占所有车种产量的 5 0 % 左右；我国轻卡市场自2017年起逐步回升，受《全国安全生产专项整治三年行动计划》和《收费公路车辆通行费车型分类》两条新政策刺激和各汽车产商产品创新的双向驱动，2020年我国轻卡销量达到历史高峰，为219.9万辆，2021年也保持了211万辆的销量。我公司在原有产品布局的基础上也越来越关注轮胎细分市场的发展，尤其轻型载重全钢子午线轮胎的研发及营销方面，近年来也步入快速发展期，取得了较好的业绩。

胎体作为轮胎的重要承载部件，需要承受周期性的载荷及形变，减轻和吸收汽车在行驶时的震动，其所使用的骨架材料的特性对轮胎的综合性能起着举足轻重的作用，要求钢丝帘线具有足够的破断力，优异的耐屈挠性、耐疲劳性以及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。

目前应用于轻型载重子午胎胎体的钢帘线以 3 + 9 x 0 . 2 2 \substack { + 1 { N T / H T } } 、3x0.22/9x0.20CCHT、3x0.24/9x0.225CCHT等结构为主，上述结构帘线完全可以满足常规的轻型载重子午胎胎体的使用要求，但随着轮胎制造技术的不断进步以及主机厂及终端用户对轮胎提出的绿色轮胎及可持续发展的要求，具有更轻的轮胎重量、低滚阻、高耐久性能的轮胎产品成为市场主流。因此，结构相对简单、更高强度、更低线密度、直径小且渗胶性能好的帘线结构越来越受到轮胎研发人员的青睐。

本工作采用 3 { + } 8 { x } 0 . 2 1 { S T } 帘线替代3x0.24/9x0.225CCHT帘线应用于轻型载重子午线轮胎的胎体层，取得了较好的效果，现将情况介绍如下：

1实验

1. 1 主要原材料

3 { + } 8 { x } 0 . 2 1 { S T } 帘线，贝卡尔特公司产品。

1.2 主要设备和仪器

Z型四辊钢丝帘布压延生产线，意大利鲁道夫科美尼奥公司产品；90度钢丝帘布裁断机，青岛软控股份有限公司产品；全钢子午胎HD-PB一次法两鼓成型机，北京航空工业研究设计院产品；电子拉力机，美国Instron公司产品；轮胎高速耐久试验机，汕头浩大公司产品；五刚试验机，汕头浩大公司产品。

1.3性能测试

钢丝帘线各项指标按照GB／T33159-2016《钢帘线试验方法》进行测试，同时按照公司的测试方法进行了剥离及老化粘合性能测试。

成品轮胎按照公司企标进行性能测试。

2结果与讨论

2.1两种帘线性能指标对比

2.1.1帘线结构

两种帘线的结构示意图分别如图1所示。

因我司3x0.24/9x0.225CCHT胎体在部分轻型载重子午胎上应用，存在一定性能过剩，这也是我们开展此项工作的原因之一；根据绿色轮胎解决方案，用ST帘线替代HT/NT帘线，可有效降低轮胎重量、降低轮胎滚阻，提升轮胎的使用寿命。

通过计算，本工作采用 3 { + } 8 { x } 0 . 2 1 { S T } 帘线等压延密度方案替代，虽帘布强度一定程度下降，但仍可满足轮胎使用要求，帘布重量指数可下降 1 2 . 9 % 。另外，单丝直径减小也可为帘线带来更高的耐疲劳性能。主要性能指标对比见表1：

2.1.2帘线的破断力和粘合性能

两种帘线的破断力均可达到标准要求，且至少超出标准50N以上，破断力作为帘线最基本应具备的指标，此处不做过多讨论。

对于 3 \substack { + 8 { { x } 0 . 2 1 { { S T } } } } 帘线，我们重点检讨了其各种条件下的粘合性能及与我司粘合胶料的匹配，以确保其在轮胎的整个生命周期不会发生脱层、锈蚀及异常的疲劳损坏。

带线常规及老化后粘合力测试结果见表2：

老化后，帘线的抽出力有所下降，但帘线覆胶良好，均达到8级以上，符合公司内控标准要求。

自压延帘布上取长度约 2 0 {cm } 的帘布，然后分别从帘布的两端及中间各取约2cm宽度并标注左（压延机驱动侧）、中（中间）、右（非驱动侧）3个试样送实验室，实验室从每个试样上带着覆胶各取 4 ^ { ~ } 5 根进行常规粘合力评估，主要考核整批次帘线粘合性能的一致性。

压延后带覆胶的帘线粘合力结果及与 3 { { x } 0 . 2 4 / 9 { { x } 0 . 2 2 5 { { C C H T } } } } 帘线粘合力的同期对比见表3：

对压延帘布取样进行剥离测试，并与同期 3 { { x } 0 . 2 4 / 9 { { x } 0 . 2 2 5 { { C C H T } } } } 帘布的剥离测试做对比，考核压延覆胶情况。结果见表4：

3结果与讨论

3.1粘合性能

从上面的测试数据可以看出，尽管 3 { + } 8 { x } 0 . 2 1 { S T } 帘线的直径相较3x0.24/9x0.225CCHT帘线下降约 1 0 % ，但由于其具有优异的全渗胶性能，赋予其各项粘合力指标与 3 { { x } 0 . 2 4 / 9 { { x } 0 . 2 2 5 { { C C H T } } } } 帘线相比几乎相当。

3.2成品轮胎性能

3 { + } 8 { x } 0 . 2 1 { S T } 帘线应用在6.50R16LT、7.00R16LT、7.50R16LT等轻型载重产品的胎体上，从表5可以看出，轮胎的成品性能完全满足国家标准及公司内控指标要求。

测试产品规格：7.50R16LT产品为例，测试条件：14PR122/118M。

室内五刚对比显示，更换胎体对轮胎的径向刚性、横向刚性、纵向刚性及扭转

刚性均无影响，包络刚性有 4 % 左右的降低，说明采用 3 \substack { + 8 { x 0 } . } .21ST帘线做胎体，轮胎的舒适性略有提升。测试结果见表6：

另外，委外滚阻测试结果显示，在仅更换胎体线种情况下， 3 \substack { + } 8 { x } 0 . 2 1 { S T } 代替3 { { x } 0 . 2 4 / 9 { { x } 0 . 2 2 5 { { C C H T } } } } 帘线，滚阻可下降 0 . 1 { \tilde { \Delta } } 0 . 2 { N } / { k N } .

4结语

3 { + } 8 { x } 0 . 2 1 { S T } 帘线结构相对简单、线密度低、直径小且渗胶性能好，代替3x0.24/9x0.225CCHT帘线用在全钢轻型载重子午胎胎体上，各项性能满足轮胎使用要求，符合绿色轮胎的发展方向。轮胎单胎重量及成本均可降低，有利于提升轮胎的滚阻性能，可赋予轮胎更高的市场竞争力。

聚酯仿尼龙66帘布在半钢子午线轮胎冠带层中的应用

刘风丽’ 宁研彤」陈想1（1中策橡胶集团股份有限公司，浙江杭州310018）

摘要：研究聚酯仿尼龙66材料在半钢子午线轮胎冠带层中的应用，并且与尼龙66材料对比。将这两种材料分别应用于速度级别分别为T、H、W轮胎中进行可行性验证。结果表明，聚酯仿尼龙66冠带基本满足轮胎性能测试及使用要求，尤其是速度级别H级以下轮胎。并且降低了轮胎生产成本。

关键词：聚酯仿尼龙66，尼龙66，冠带层，粘合，半钢子午线轮胎

随着经济的快速发展，汽车市场不断扩大，轮胎作为汽车的重要安全部件，生产规模也在极速扩张。但是全球能源危机以及疫情的影响，使得轮胎企业采购的一些原材料一直在上涨。而轮胎市场的消费力也因大环境因素在削弱。对轮胎企业来说，这是来自供需两端的压力。所以在轮胎开发设计中，开发高性价比的原材料就显得尤为重要。

轮胎在高速行驶过程中，由于较大的离心力作用，使得带束层钢丝产生变形，在变形过程中带束层帘线锋利的端头会对相邻的橡胶产生剪切作用，导致钢丝-橡胶界面处开始出现裂口，并随轮胎使用时间的延长，裂口逐渐变大，最终导致带束层脱层，轮胎损坏[。同时周而复始的高速转动，带动胎面发热使得滚动阻力增加，所以为了限制带束层在轮胎高速运转下的扩张变形，一般会在带束层上面设计一层冠带层，以提高轮胎的高速、耐久性能。

尼龙66因其高温下具有足够的收缩率和良好的粘合强度，是目前应用最为广泛的冠带层材料。但它的高收缩率也带来了尺寸稳定性差的缺点，容易造成轮胎平点问题。并且生产尼龙66的原料己二腈主要依赖于进口，原料采购受限，轮胎生产成本高。

本公司正在探索一种用于轮胎冠带层中的聚酯仿尼龙66材料，旨在保证轮胎高速耐久性能同时降低部分轮胎规格的生产成本，并且能有效降低平点效应。本工作采用一种聚酯仿尼龙66帘线用于轮胎冠带层中，并与尼龙66的各方面性能进行比较。

聚酯仿尼龙66帘线应用于轮胎冠带层项目的原材料主要得到了浙江海利得新材料有限公司的支持。本次对聚酯的改性方案是提高聚酯帘线的断裂伸长率和定负荷伸长率，并且重点提高帘线在高温下的粘合力。

1．试验

1.1原材料

1100dtex/2聚酯仿尼龙66帘线，浙江海利得材料股份有限公司；930dtex/2尼龙66帘线和其他材料均为子午线轮胎制造常用原材料。

1.2试验设备

AI-3000型拉力机，台湾高铁检测仪器有限公司产品；橡胶平板硫化机，湖州宏桥橡胶机械有限公司；S-型四辊纤维帘布压延机，意大利鲁道夫公司产品；二次法成型机，北京敬业机械设备有限公司产品；转鼓试验机，天津久荣车轮技术股份有限公司产品；高速均匀性试验机，德国采埃孚股份公司。

1.3测试方法

聚酯仿尼龙66帘线性能测试参照GB/T19390-2014《轮胎用聚酯浸胶帘子布》，尼龙66帘线性能测试参照GB/T33331-2016《锦纶66浸胶帘子布技术条件和评价方法》。成品轮胎性能测试参照GB/T4502-2016《轿车轮胎性能室内试验方法》、ECER30《关于机动车辆某种充气轮胎批准认证的统一规定》、美国FMVSS139、VDAFlatsportMeasuring Procedure和GMW15438等标准。

2.试验结果与讨论

2.1小样试验

2.1.1物理性能对比

聚酯仿尼龙661100dtex/2帘线与尼龙66930dtex/2帘线的物理性能测试结果对比见表1。

2.1.2小样耐高温粘合性能对比

在压延试验前期，模拟纤维帘布压延过程，将聚酯仿尼龙66小样和尼龙66小样帘布设置不同的硫化条件以及老化条件： 1 6 0 ^ { \circ } \mathbb { C } * 1 5 { { m i n } , 1 6 0 ^ { \circ } \mathbb { C } * 3 0 { { m i n } , 1 6 0 ^ { \circ } \mathbb { C } * 6 0 { { m i n } , } } } 1 6 0 ^ { \circ } { C } * 1 5 { m } in&老化 1 0 0 ^ { \circ } { C } * 2 4 { h } 、 1 6 0 ^ { \circ } { C } * 1 5 { n } in&老化 1 0 0 ^ { \circ } { C } * 4 8 { h } ，制样硫化后每个试片剪裁尺寸为 2 5 {mm } * 1 0 0 {mm } 。剥离力及覆胶量对比结果如下图1、2所示：

图1小样粘合强度性能对比

图2小样覆胶率性能对比

从上图可以看出，聚酯仿尼龙66帘布的在标准硫化条件下的剥离力及覆胶率与尼龙66相当，但在过硫条件下下降明显，而在 1 0 0 ^ { \circ } { C } 的老化条件下表现尚可。因此考虑该方案的聚酯仿尼龙66可在低速度级别的轮胎上做试验验证，并且预计正式压延时工艺的稳定性会使粘合结果会更加理想。

2.2压延试验

半制品粘合测试中，设置不同的硫化条件以及老化条件： 1 6 0 ^ { \circ } { C } { * } 1 5 { m i n } 、 1 6 0 ^ { \circ } { C } \*30min、 1 6 0 ^ { \circ } { C } { * } 6 0 ^ { \circ } min、 1 6 0 ^ { \circ } { C } * 1 2 0 min、 1 6 0 ^ { \circ } { C } { * } 1 5 min&老化 1 0 0 ^ { \circ } { C } * 2 4 { h } 、 1 6 0 ^ { \circ } { C } * 1 5 min&老化 1 0 0 ^ { \circ } { C } * 4 8 { h } ，半制品硫化后每个试片剪裁尺寸为 2 5 {mm } * 2 5 0 {mm } 。

2.2.1压延半制品剥离力结果

下图3示出了聚酯仿尼龙66的初始粘合强度比较高，与高模低缩聚酯帘布表现类似，经过过硫或长时间老化后，粘合强度呈稳定下降趋势，硫化到60min时虽然覆胶率仍然 1 0 0 % ，但是表面过于平滑，见图5。

2.3成品轮胎试验

2.3.1轮胎试验方案

将聚酯仿尼龙661100dtex/2和尼龙66930dtex/2作为冠带材料应用于不同速度级别的轮胎规格上进行试验：225/70R16103T、185/65R1588H、215/50R1795W，试验过程设计是控制冠带材料这一单一变量，其余的结构设计、成型、硫化工艺保持不变。

2.3.2室内测试

具体轮胎测试结果如下表所示：

由表2可知，采用聚酯仿尼龙661100dtex/2替代尼龙66930dtex/2用于225/70R16规格T级轮胎上，成品胎外缘尺寸、强度、高速、耐久等室内测试与尼龙66相近，均符合标准要求。且高速测试的速度级别和耐久测试的时间相较于标准要求仍有较富裕空间。所以，T速度级别轮胎应用此种聚酯仿尼龙66做冠带是具有可行性的。

图6聚酯仿尼龙66冠带轮胎平点分析图

图7尼龙66冠带轮胎平点分析图

由图6、7可知聚酯仿尼龙66的衰减系数“b”为-0.113，尼龙66衰减系数“b”为-0.109。衰减系数“b”值越小，代表其恢复能力越强。即该试验聚酯仿尼龙66冠带的轮胎恢复能力优于尼龙66冠带轮胎，更不易产生平点效应。

由表3可知，采用聚酯仿尼龙661100dtex/2替代尼龙66930dtex/2用于185/65R15规格H级轮胎上，成品胎外缘尺寸、强度、高速、耐久等室内测试与尼龙66相当，均符合标准要求。且高速测试的速度级别和耐久测试的时间相较于标准要求仍有一定的富裕空间。所以，H速度级别轮胎应用此种聚酯仿尼龙66 做冠带是具有可行的。

图8聚酯仿尼龙66冠带轮胎平点分析图

图9尼龙66冠带轮胎平点分析图

由图8、9可知聚酯仿尼龙66的衰减系数“b”为-0.128，尼龙66衰减系数“b”为-0.122。衰减系数“b”值越小，代表其恢复能力越强。即聚酯仿尼龙66冠带的轮胎恢复能力优于尼龙66冠带轮胎，更不易产生平点效应。

由表4可知，采用聚酯仿尼龙661100dtex/2替代尼龙66930dtex/2用于215/50R17规格的W级轮胎上，其中一条使用聚酯冠带的轮胎高速性能速度级别只比标准要求高出一个速度等级且冠部损坏较为严重，从安全性能角度出发，W级轮胎应用此种聚酯仿尼龙66做冠带有一定的风险。

图10.聚酯仿尼龙66冠带轮胎平点分析图

图11.尼龙66冠带轮胎平点分析图

由图10、11可知聚酯仿尼龙66的衰减系数“b”为-0.129，尼龙66衰减系数“b”为-0.121。衰减系数“b”值越小，代表其恢复能力越强。即聚酯仿尼龙66冠带的轮胎恢复能力优于尼龙66冠带轮胎，更不易产生平点效应。

2.3.3试验胎解剖

为了验证聚酯仿尼龙66冠带使用后的粘合力，对新胎、耐久胎解剖分析。下图示出了轮胎冠带层与相邻部件的粘合情况。

图12T级轮胎解剖粘合强度对比图

图13T级轮胎解剖覆胶率对比图

图14H级轮胎解剖粘合强度对比图

图15H级轮胎解剖覆胶率对比图<br>图16W级轮胎解剖粘合强度对比图<br>图17W级轮胎解剖覆胶率对比图

从图12-17中发现，聚酯仿尼龙66用于试验轮胎冠带层中，新胎的粘合强度基本高于尼龙66的粘合强度，但是耐久后的粘合强度下降较多。这与聚酯仿尼龙66帘布半制品的粘合强度从正硫到过硫或老化后的下降趋势一致。通过目测，尼龙66的冠带与相邻部件解剖覆胶率总体略优于聚酯仿尼龙66。

2.3.4道路试验

将试验规格185/65R1588H安排在杭州出租车上进行道路试验，行驶区域以杭州市内道路及机场高速路面为主，当轮胎试验里程到4万公里时，前后轮调换位置继续跑里程。试验结束后，两辆出租车的试验胎回收时轮胎里程分别为 8 0 3 2 5 { k m } 和7 2 5 8 9 { k m } ，试验胎花纹深度测量情况见下表。

在整个实车道路试验周期内，除了一辆车左前胎被扎钉子提前回收，其余无异常。

回收后轮胎进行解剖分析如下图18、19所示，聚酯仿尼龙66冠带轮胎在杭州道路试验结束后与尼龙66耐久后轮胎解剖粘合强度相近，覆胶率略低。且在路试过程无异常反馈。因此，从路试结果看，本次试验的聚酯仿尼龙66在185/65R1588H冠带层中应用可行性较高。

图18路试胎粘合强度对比图

图19路试胎覆胶率对比图

3.成本

为了保证冠部材料等强度替换，本次试验选用了1100dtex/2的聚酯仿尼龙66来替代930dtex/2尼龙66，两者相比，每平方米聚酯仿尼龙66胶帘布的质量比尼龙66提高了 9 . 6 % 。以目前市场尼龙66采购价格以及预计聚酯仿尼龙66批量使用后的价格测算，如表6可知，使用聚酯仿尼龙66冠带，胶帘布每平方米的材料成本可下降1 0 . 5 % ，以185/65R1588H为例，每条轮胎冠带材料成本可降低 3 . 3 % 。

4.结论

通过对聚酯仿尼龙66和尼龙66从半制品到应用于半钢子午胎冠带层的成品轮胎各项性能试验对比，聚酯仿尼龙66的初始粘合力表现较好，过硫、老化、耐久后的粘合性能相较于尼龙66衰减程度较大；聚酯仿尼龙66在不同速度级别（T级、H级、W级）轮胎上应用，高速、耐久测试均通过，值得注意的是聚酯仿尼龙66用于W级高速测试其中一条轮胎冠部破坏比较大，有待下一步继续验证。总体与尼龙66测试结果相当，并且聚酯仿尼龙66也表现了较好的平点恢复能力。所以轮胎企业在使用尼龙66时有较大成本压力时，通过帘子布生产商和轮胎企业的更多方案的开发合作，可以考虑对产品分级选择不同材质的冠带材料，例如将聚酯仿尼龙66产品在15寸以下&速度级别H级以下的轮胎冠带层中应用。

参考文献：

[1]胡旭红．锦纶66浸胶帘布作轮胎骨架材料的应用和发展趋势[J］.轮胎工业，2015，35(12):720-723

国产芳纶浸胶硬线的开发与评价

宋明根 ^ { 1 , 2 } ，姬洪1,2\*，钱雄伟²1．浙江尤夫科技工业有限公司；2. 浙江省尤夫高分子材料重点企业研究院

摘要：为开发国产芳纶浸胶硬线产品，评判国产芳纶原丝替代国外竞品的可行性，选取规格相近的2种国外产品作为对比，将6种牌号的国产芳纶应用于浸胶硬线开发并对个工艺环节进行相关评价。结果显示：国产芳纶在基本力学性能指标方面与国外产品相差不大，部分产品优于Kevlar-29且与Twaron1000相当，但产品的稳定性有一定程度的波动；初捻与复捻所造成的强力损失存在一定的分配关系，针对不用的国产芳纶其合理的优化有助于减弱加捻造成的纤维结构破坏，降低强损；浸胶对于强力的提升至关重要，而部分国产芳纶浸胶存在较大强损，有待进一步优化。

关键词：国产芳纶；硬线；加捻；浸胶；强损

引言

对位芳纶是芳香族尼龙纤维的一种，全称为聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)，其大分子链为具有高度的对称性和规整性的刚性链，且酰胺键呈伸直状态的反式构象。因此对位芳纶具有高强、高模和耐高温等卓越性能，同时在耐磨、阻燃、耐化学腐蚀、尺寸稳定等方面表现优异，被广泛应用于橡胶、光缆、防护、摩擦密封、复合材料等领域[1,2]。对位芳纶最初由美国杜邦公司研制成功，并于1973年实现了工业化生产，产品注册商标为Kevlar。目前，国外对位芳纶主要生产企业包括美国杜邦、日本帝人、韩国泰光、韩国晓星等。我国从20世纪70年代开始研究对位芳纶，先后有多家企业机构进行对位芳纶中试和产业化开发，包括烟台泰和新材、苏州兆达、中蓝晨光、平煤神马等。近年来我国对位芳纶产业发展迅速，国产对位芳纶已在高温过滤、防护材料、密封材料、线缆增强、轮胎、橡胶制品、电子通讯器材等领域得到广泛应用[3,4]。

橡胶骨架材料对橡胶制品的性能和使用寿命有决定性作用，对位芳纶（以下简称芳纶)凭借其优异的使用性能在骨架材料领域大有取代锦纶、聚酯和钢丝的可能[5,。目前芳纶作为新型骨架材料在帘子线、浸胶帆布以及浸胶线绳等产品领域已经成为研发热点。特别是采芳纶工业长丝经合股、浸胶等工序加工生产而成的浸胶芳纶线绳，广泛用于同步带、多楔带、汽车V带等传动带产品，有逐渐取代目前使用的玻璃线绳、聚酯线绳之势[7,8]。

由于我国对芳纶技术的研究起步较晚，目前，国产化芳纶逐渐突破技术壁垒，有了巨大飞跃，国外巨头垄断局面逐渐被打破。但是其相关下游产品的应用开发与评价工作相对滞后，相关研发工作关系芳特别是上下游技术反馈、改进与积累，对芳纶产业链整体技术的提升具有重大意义。在此次的研究工作中，以2种国外芳纶产品作为对比，选取了6种牌号的国产芳纶进行初捻、复捻和浸胶加工，并对产品性能进行测试，进行芳纶浸胶硬线的开发，以拓展国产芳纶应用领域。

1.试验部分

1.1试验材料

规格为1670dtex的对位芳纶，其中2种国外产品分别为美国杜邦公司的Kevlar-29(K29)，日本帝人公司的Twaron1000(T1000)；6种国产芳纶由烟台泰和新材料股份有限公司、中化高性能纤维材料有限公司和中化蓝星公司等提供，编号为a\~f(编号与前述非对应)。

1.2试验

初捻：、采用环锭加捻机设备，初捻纱线股数为2，设计捻度为 1 3 5 { T } ，捻向为s。

复捻：采用环锭加捻设备，复捻股数为5，设计捻度为 1 0 5 { T } ，捻向为z。

浸胶：为三浸工艺，四区加热温度为一区 1 1 0 { ~ } 1 2 0 ^ { \circ } { C } ，二区 1 1 0 { ~ } 1 2 0 ^ { \circ } { C } ，三区温度 2 2 0 { ~ } 2 4 0 ^ { \circ } { C } ，四区温度为 1 0 0 { ~ } 1 1 0 ^ { \circ } { C } ；浸胶车速为 2 0 { ~ } 4 0 ~ { m / m i n } 左右。

在本研究中，所有样品初捻、复捻和浸胶等加工均采用试验开发设备进行。

1.3测试与评价

拉伸性能：采用美国因斯特朗万能拉力机对测试样品的拉伸性能进行测试。粘合力测试：采用中惠橡胶制备T抽出测试样品，在美国因斯特朗万能拉力

机进行抽出测试。

热收缩：采用LENZINGTST2设备进行测试，测试温度为 1 5 0 ^ { \circ } { C } ，时间为3 { { m i n } } ，载荷为 3 0 0 { g } 。

硬度测试：采用LTD-I型帘线挺度测定仪进行测试。

2.结果与讨论

2.1初捻

芳纶原丝的力学性能是所有下游产品性能保证的基础，具有至关重要的意义。在本研究中，首先对所有芳纶样品的基本力学性能进行测试，结果如表1所示，可以看出国外产芳纶的断裂强力在330N左右，断裂强度在 1 8 . 6 { ~ } 1 9 . 3 \ { c N / d t e x } . 断裂伸长在 3 . 2 7 { \scriptstyle ± 0 . 0 5 % } 左右。6种国产芳纶其强度值与国外产品相近，而断裂伸长指标波动在 3 . 1 6 % ± 0 . 1 % 左右。整体而言，国产芳纶的基本力学指标与国外产品差距不大，但在测试过程种发现，强力与断裂伸长的数据离散(cv值)较大，从一定程度上说明国产芳纶在产品的稳定性上仍有很大的提升空间。