图1.初捻样品的强力与强损

将2股原丝进行初捻加工(初捻设计捻度为135T)后进行拉伸测试。样品的强力及强损测试结果如图1所示。由图中结果可以看出，国外芳纶初捻后强力在6 3 0 { N } 左右，强损在 4 . 4 % 以下。而国产芳纶初捻后，除c，e，f强损较大 ( > 8 % ) 强力值略差外，其余2种与国外竞品相近，甚至更优(a，b)。其次，初捻样品的断裂伸长指标如表2所示，可以看出与原丝指标相近，国产芳纶初捻产品的断裂伸长指标相对表现较低且波动较大。

2.2复捻

图2.复捻产品的强力与强损

设计复捻捻度为 1 0 0 { T } ，将5股初捻线进行复捻后进行拉伸测试。样品的强力及强损测试结果如图2所示。由图中结果可以看出，国外芳纶初捻后强力在2800N左右，其中K29相对强损较大 5 1 0 % ，而T1000较小（ \left( < 1 0 % \right) 。国产芳纶复捻后，除a，d样品强力值较高，且强损相对较低。b样品强力值和强损与K29相仿，而f强损较大，强力值低下。c，e强损虽然较低，但是强力值有待提升。其次，复捻样品的断裂伸长指标如表2所示，可以看出2种国外产品复捻后断裂伸长在 4 . 8 % 左右，国产芳纶初捻产品的断裂伸长指标相对较低( 4 . 4 % 左右)，并且整体波动较大。

加捻过程中纤维经过复杂弯/扭曲，纤维轴向与切向受到激烈外力作用，而芳纶超分子结构具有高取向、高结晶特点，其原纤近乎棒状结构，且相互之间作用力低，束缚较小，在受弯/扭曲时极易因刚性过大，发生劈裂，对纤维的内部结构造成一定损伤，造成强力损失，因此加捻造成的强损是不可避免的。但是，由初复捻样品测试结果可以发现，强力损失在初、复捻之间有一定的相互分配关系，即相同工艺下，不同产品单就初捻或者复捻表现是有较大差异的，而对于不同的产品进行工艺优化的过程中应该合理设计初捻和复捻工艺，将两者强损进行合理优化控制，以求达到最低。

2.3浸胶

图3.浸胶样品的强力变化

复捻芳纶线浸胶后的强力变化如图3所示，可以看出，除a，d样品强力下降 ( > 3 % ) 外，其余所有样品的强力都有所提升。且与2种国外产品相比，b，c，e，f样品的强力提升较为明显。由于浸胶胶液的黏合作用与浸胶加工过程中一定载荷作用下的热场对分子链的弛豫作用，使芳纶纤维集合体缺陷得以减弱、消除，强力有所提升，因此浸胶加工过是整个硬线加工过程中的关键。

图4.浸胶硬线强力与加工总强损

对浸胶硬线产品进行拉伸测试，其强力与总强损指标如图4所示，。由图可以看出，所有样品的强力力值均在 2 7 0 0 ~ { N } 以上，符合产品标准要求。且国产芳纶整体强损与国外产品差距不大，特别a，b，d的强力和强损指标优于K29，与T1000相近。断裂伸长与干热收缩指标(表3)也有相似表现。

对于国产芳纶硬线的开发，不同的厂家产品其基本指标虽然相近，但是各家生产工艺与产品微细结构的差异，导致在后道加工时的差异较大，因此在进行芳纶硬线开发时，对于不同的厂家产品在工艺上应该有所调整。因此在工艺优化后，其产品指标将会有较大提升，如a，d产品在浸胶工艺方面优化空间较大。

表3中所示，最终使用不同厂家的芳纶原丝开发的硬线的百米重、线径和硬度指标均可以满足产品标准要求。在硬度表现方面a，e硬线产品有待提升。对开发的硬线进行粘合力测试的结果显示国产芳纶硬线T抽出指标与国外竞品相差不大，均可以达到产品指标要求。

3.结论

通过对6种国产芳纶与国外芳纶进行硬线开发对比研究发现：

1）国产芳纶在基本力学性能指标方面与国外产品相差不大，甚至部分产品优于K29且与T1000相当，但是在产品的稳定性方面有待提高。

2）在硬线加工过程控制方面，初捻、复捻到浸胶整个流程需要整体优化，全流程协调，重点降低加捻强损，提升浸胶强力。

3）不同国产芳纶生产工艺与纤维结构微小差异，造成各个工序的强力损失表现

各不相同，对此需要加强上下游开发合作，一方面对原丝品质进一步提升，另一方面针对不同厂家牌号产品，硬线加工工艺需要相应的进行调整与优化。

参考文献

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[5]刘震，唐凯，吴迪,等．国产对位芳纶骨架材料弯曲性能研究[J]．橡胶工业，2017,64(12):740.
[6] 芳纶骨架材料的应用和进展[J].橡胶科技，2008(6):3.
[7] 张玉友.芳纶骨架材料和EP帆布的性能与应用[J].橡胶科技,2008(17):7.
[8] 曲荫章，于发家，姜华，等.几种胶带用聚酯和芳纶线绳浸胶技术的研究[J].橡胶工业，2004,51(3):5.

TBR轮胎钢丝帘布帘线剥离力影响因素研究

谭云张超刘金龙洪剑张志坚宋海龙（八亿橡胶有限责任公司，山东枣庄277800）

摘要：TBR轮胎骨架材料的钢丝剥离力试验是验证钢帘线与胶料粘合性的有效手段，通过试验数据的分析，能够真实有效反映帘布压延生产过程中存在的问题分析，进行专项控制提升TBR轮胎常规耐久等综合性能，有效保证轮胎中后期的使用性能。

关键词：TBR轮胎钢丝帘线剥离力肩空脱层张力

Study on the influencing factors of stripping force of TBR Tire Steel Cord

TanYun,Zhang Chao,HongJian,LiuJinlong,Zhang Zhijian,SongHailong (bayiRubber Co.,Ltd， Zaozhuang Shandong277800)

ABSTRACT: The test of cord stripping force of TBR tire is an effective means to verify the adhesion between steel cord and rubber.The experimental data can reflect the problems existing in the production process of cord Rolling process.Through special control of problems to improve the adhesive force,improve the comprehensive performance of TBR tires such as conventional durability，effectively ensure the performance of tiresin the middle and later period.

Key words:TBR tire steel cord stripping force shoulder space delamination tension

随着国家对交通运输行业重视程度的不断加大，公路运输其独有的便捷性、及时性等优点被快速挖掘，让其做为城市间物流运输的主力被运用于市场。车辆在高速行进时轮胎冠部生热较快，中后期极易出现肩空脱层类病象；同时伴随着轮胎翻新行业在市场的快速铺开，消费者对轮胎产品的综合性能提出了更高的要求。

多年来，TBR轮胎肩空脱层问题（图1）始终做为主要的理赔病象长期存在并困扰着轮胎制造企业，理赔胎的持续增加给公司带来的较大的成本损失，同时对公司与产品形象带来了较大的负面影响，为此我公司形成了专项攻关小组，对轮胎肩部性能提升进行攻关研究，最终通过提升钢丝帘布渗胶性与粘合力的方式，该问题得到有效解决，轮胎使用寿命得到显著提升，公司通过试验数据形成了钢丝帘布剥离力专项检测办法用于帘布压延生产过程监控，轮胎产品综合性能的提升得到了广大经销商的一致认可。

图1轮胎中后期脱层

1钢丝帘布剥离力试验

1.1试验样品

未硫化覆胶钢丝帘布、锦纶66轮胎浸胶帘子布

1.2主要设备和仪器

{ X L B - D 5 0 0 * 5 0 0 } 上缸式平板硫化机，湖州东方机械有限公司产品；AI-7000M型电子拉力机，中国台湾高铁检测仪器有限公司产品。

1.3试验方法

1.3.1试样制备

在钢丝帘布截取长 1 0 0 {mm } 、宽25mm各两片，外侧将尼龙帘布分别与钢丝帘布准确贴合，玻璃纸沿未贴尼龙帘布一侧钢丝帘布边缘准确贴合（以上操作必须带上干净手套，严禁用手直接触碰胶料，保证样品对接面光滑，无水、无污染）将试样平放入模具中，平行盖上盖板，放入平板硫化机硫化。

1.3.2试验条件

平板硫化机硫化条件为：150℃/1.5MPaX23min。（实验过程可根据实际硫化情况落实调整相关参数）；拉力机测试，拉伸速率为 1 0 0 {mm } .min-1。

1.3.3数据处理

去除压力-距离图开头及结尾波动部分（约 1 0 % ，根据波动情况取值），导出中间曲线平稳部分拉伸力峰值，取平均值。

2结果与分析

2.1钢丝帘线张力

钢丝帘线张力2对帘布的性能起到非常重要的作用。在帘布压延时，应根据实际情况制定恰当的钢丝帘线张力标准。将主张力值设置为：650KG，对锭子架风压值调整进行调整。从表1可见，高张力状态下帘布的工艺性能较差，影响帘布质量及裁断生产的操作，低张力状态下帘布剥离力呈上升趋势，帘布表面平整，裁断时帘布无翘边现象，压延前降低单丝放线张力，帘线张力的波动会越小。通过提前释放帘张力，会降低帘线在帘布内的伸张力，不但提升帘布的物理性能，同时有效降低帘布裁断时翘头的概率，能有效改善压延过程中稀、并线等现象。

2.2压延速度

压延速度在钢丝帘布生产过程中是重要控制指标，而我司压延速度通过多年论证控制在 <=slant 2 5 / { m } ，如果压延速度过快，生产效率高，则供胶质量不易控制，影响帘布的粘合、渗胶、厚度等指标；如果压延速度过低，则生产效率低，影响生产工效。从表2可见，压延速度升高，钢丝帘布剥离力呈降低趋势，且在后续对帘布称重发现部分帘布存在重量轻情况。分析认为，压延速度过快，胶料通过辊筒间隙的时间短，帘布出现渗胶性下降、覆胶厚薄不均。压延速度过低，工效下降，生产成本增加。从此可见，一个合理的压延速度是必要的，不同型号的钢丝及不同特性的胶料，其压延速度设定会有一定不同。

2．3压延辊积胶量

四辊钢丝压延辊筒4之间的间隙决定了压延后钢丝帘布质量好坏；钢丝帘线通过压延机2#、3#辊进行覆胶（图2），辊间距决定了压延帘布的厚度（帘布厚度公差一般为 ± 0 . 1 {mm } ），所以2#、3#辊间供胶量的控制，直接影响帘布渗胶及钢丝排列。

图2压延四辊示意图

从表3可见，2#、3#辊间供胶量 { < } 2 {mm } ，钢丝帘布剥离力呈降低趋势，且帘布渗胶效果差，对压延后帘布进行剥离，钢丝表面光滑挂胶效果差无明显敷胶。2#、3#

辊间供胶量 < 3 {mm } ，剥离后钢丝表面钢丝表面挂胶效果明显改善。分析认为，适当增 加2#、3#辊间合理积胶量，对帘布渗胶提升效果显著。

2.4锭子库房温湿度

压延过程对锭子库房内温湿度工艺条件要求极为严格（锭子房温湿度要求一般为湿度 <=slant 4 0 % ；温度大于室外温度 2 { - } 3 ^ { \circ } { C } ）；锭子库房湿度过高，钢帘线表面会产生锈迹，室内外温度温差过大，钢丝材料表面会结露，这都是造成钢丝帘布脱层重要因素。选取一段 1 0 { m } 长钢帘线在不同湿度下存放30分钟后进行对比试验。从表4可见，湿度合格状态下，帘布质量较为稳定，调整湿度 <=slant 6 0 % 状态下，钢丝帘布剥离力数值出现波动，存在质量隐患，湿度 <=slant 8 0 % 状态下，钢丝表面已出现锈蚀（图3），其钢丝帘布剥离力数值大幅度下降。分析认为，不适宜的温湿度，不仅影响帘布质量稳定性，使轮胎寿命缩短，还存在重大安全隐患。因此，调节好库房温湿度，使之达到规定的标准，是稳定帘布质量，延长轮胎寿命的一项重要措施。这也是我们在日常质量管控要坚持做好的一项经常性的基础工作。

图3不同湿度下剥离试样露铜状态

2.5成品耐久性能试验

选3X0.24/9X0.225CCST钢帘线用于12R22.5规格胎体的生产，在试验条件相同下（见表5)对胎体钢丝帘布剥离力改善前后成品轮胎耐久性能指标进行数据对比，从表6可见，使用胎体帘布剥离力高的试验数值呈上升趋势，耐久性能明显提高，在相同的花纹深度下，可以具有更高的行驶里程以及更长的使用寿命。

3结语

在钢丝帘布的压延过程中，帘布剥离试验能有效的评价帘布工艺过程特性如帘布自粘性、帘布间互粘性、帘布硫化后互粘性，更有效地反映出钢丝帘线与轮胎胶料的粘合性能。

参考文献：

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[2]谢雄春，王文浩.钢丝帘布压延质量与压延速度及帘线张力的关系.轮胎工业，2002，38（7）:26-28

[3]沈元美，张毓滨．钢丝帘线检测常见问题分析[J]．轮胎工业，2018，38（3)：135-140.

[4]魏兵．浅析设备对钢丝压延帘布质量的影响.橡塑技术与装备，2012,1：30-33

作者简介：谭云(1989一)，男，山东枣庄人，八亿橡胶有限责任公司助理工程师，主要从事全钢子午线轮胎工艺管理及工装研发设计工作。E-mail:733411@qq.com

840D/2尼龙帘线在冠带层中的应用

李海艳赵勇徐岩

（山东丰源轮胎制造股份有限公司山东枣庄277300）

摘要：本文主要研究840D/2尼龙66帘线在半钢轮胎冠带层中的应用。结果表明：尼龙66-840D/2-100等密度代替原尼龙66-1400dtex/2-100应用在半钢轮胎冠带层中，帘布的生产过程稳定，试验轮胎的强度性能、耐久性能、高速性能均无明显差异变化；同时从资金节约方面考虑，有利于节约企业生产经营成本，降低企业负担。

关键词：帘线 840D/2 冠带层 轮胎 高速性能

前言

近些年来世界经济走势持续低迷，2020年受全球疫情的影响，各国经济都出现了不同程度降低，甚很多出现了负增长，轮胎行业受中美、欧洲等对外贸易摩擦加剧，地缘冲突，美元持续贬值，2021-2022年，随着全球经济发展，各行业竞争加剧，当前橡胶产业发展已经进入“红海”市场，产能过剩、结构不合理、中低端竞争激烈等。从经济大环境来看，人民币升值、海运费暴涨、原材料价格大幅攀升，未来碳达峰、碳中和的到来必将会倒逼产业转型升级，谁在“红海”市场中把握先机、先行一步，谁就能先迈入“蓝海”市场，赢得先机。

子午线轮胎的冠带层的功能主要包含两个方面，首先是将包含驾乘人员及其车身自重在内的载荷传递给胎冠部位与地面接触，是承载、缓冲、应力传递等作用的集合；其次冠带层要承受轮胎接受自外部的冲击与破坏。很多公司冠带条骨架材料完全采用尼龙66-1400dtex/2-100帘线，对于一些速度级别较低，负荷指数较低，轮胎尺寸小的规格来说，选择1400dtex/2的骨架材料有些过强，存在性能过剩。这部分性能需求的轮胎可采用新骨架材料尼龙66-840D/2-100代替原尼龙66-1400dtex/2-100。通过减少尼龙帘布材料的用量，达到节约材料成本、降低产品重量的目的。

本文主要研究尼龙66-840D/2-100代替原尼龙66-1400dtex/2-100在半钢轮胎冠带层胶中的应用。

1帘布制备

1.1 主要原材料及助剂

天然橡胶NR(20#标准胶)，TSR20 泰国进口；炭黑N326，卡博特公司；炭黑N660，江西黑猫公司； Z _ { { { n 0 } } } ，淄博海顺锌业有限公司；硬脂酸SAD，益海嘉里投资有限公司；粘合树脂 SL-3005，山东摩尔化工有限公司；防老剂4020、防老剂NS，山东尚舜化工有限公司。

1.2 胶料配方

冠带层胶料制备配方详见表1

1.3主要设备与检测仪器

X（S）M-1.5X型小密炼机、XK-160型开炼机、XLB-400-400型四立柱平板硫化机，青岛科高橡塑机械技术装备公司产品；XM370型密炼机、XM305型开炼机，高校软控股份有限公司产品；门尼粘度仪，MV3000，德国Montech公司；拉力试验机，Zwick Z010，德国Zwick公司；干热收缩仪,SG625,常州市双固顿达机电科技有限公司恒温恒湿箱，YG751E-1,武汉国量仪器有限公司、数字式纱线黏度仪，TN11548,东莞市通铭检测科技有限公司；硬度计，Z3130，德国Zwick公司检测设备。

1.4胶料试样制备

混炼胶的制备：

车间大料试验工艺采用SSM低温一步法炼胶工艺，天然橡胶等生胶料与硬脂酸、促进剂等小料在XM370型密炼机中进行预混合混炼，然后排胶到XM305型开炼机（双驱全自动）上，初步塑炼并压制成片，然后分流给4组全自动混炼开炼机进行进一步混炼，胎侧胶料在每组混炼开炼机上进行自动混炼，过程包含补充混炼、胶料冷却、胶料收取等步骤[1]。

硫化胶的制备：采用平板硫化机（XLB-400-400型四立柱平板硫化机，青岛科高橡塑机械技术装备有限公司）进行硫化得到硫化胶，硫化温度为 1 5 0 ^ { \circ } { C } ，硫化时间为40min。

然后测试各项性能，标准执行相应的国家标准。

1.5测试与表征

尼龙66-840D/2-100和尼龙66-1400dtex/2-100的物理性能按照GB/T9101-2017进行测定；硫化特性按照GB/T16584-1996进行测定；门尼黏度按照GB/T1232.1-2016进行测定；硬度按照GB/T531.1-2008进行测定；拉伸性能按照GB/T528—2009进行测定；撕裂强度按照GB/T529-2008进行测定；炭黑分散等级按照GB/T6030—2006进行测定。

2结果与讨论

2.1物理化学数据分析

尼龙66-840D/2-100和尼龙66-1400dtex/2-100的物理和化学性能，详见表2--840D/2-100入厂检测结果。

、原材料检测结果

从表2可以看出，840D/2-100满足我公司入厂所需的各项检测指标(指标就不列了)，H抽出 测试均值约为 1 2 0 . 7 ~ { N /cm } 。

2.2压延工艺性能分析

采用66-840D/2型号尼龙帘线对66-1400dtex/2尼龙帘线进行等密度替代，使用同一压延、裁断设备，在同一正常生产工艺条件下进行尼龙大卷压延、尼龙帘布裁断生产，尼龙压延过程中帘布表面光洁、平整，覆胶效果好，表面粘性满足工艺性能要求；生产的尼龙帘布大卷在裁断后，无翘头、无变形等病象发生，冠带条表面平整。两种尼龙帘线压延主要工艺参数见表4，可以看出在保证帘布强度的同时，帘线及胶料用量符合预期设计目标，帘布整体重量有较大程度降低。

2.3成品性能分析

使用两种帘线压延后的冠带条分别生产试验轮胎后进行测试，测试轮胎规格185/60R1482HTAXIPLUS。尼龙帘线840D/2-100生产的试验轮胎命名为A，尼龙1400dtex/2-100生产的试验轮胎命名为B。

2.3.1强度性能

强度性能测试，依据Q/BQP02-2018《轿车子午线轮胎强度试验方法》，测试轮胎的充气压力为 1 8 0 { k P a } ，测试的数据，A、B第1～第4点破坏能，都达到标准值，A第五点破坏能599.8J、B第五点破坏能604.1J，均超过标准值，无明显差异，A、B试验轮胎强度性能测试达到研发标准要求。

2.3.2耐久性能

从表5可以看出，试验轮胎累计行驶分别为 6 9 { ~ h ~ } 、72h后发生损坏，停止试验，损坏部位均为胎肩部位，成品轮胎耐久性能均达到企业标准要求。

2.3.3高速性能

从表6可以看出，轮胎累计行驶110min、112min后发生损坏，停止试验，损坏部位均为胎肩部位，成品轮胎高速性能均达到企业标准要求。

3结论

试验测试结果显示，尼龙帘线66-840D/2-100等密度替代尼龙帘线66-1400dtex/2-100，应用在半钢子午线轮胎中用于生产冠带条，试验轮胎的强度性能、耐久性能、高速性能，均满足研发需求，达到国标要求，且无明显差异变化，说明帘线的性能符合使用需求；同时从资金节约方面考虑，有利于节约企业生产经营成本，降低企业负担。

3x0.225/9×0.205CCUT特高强钢帘线在胎体中的应用及压延工艺研究

石礼再‘张超」孙文文杨丽」张思喜‘倪建胜（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：针对 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 和 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 两种钢丝帘线在全钢载重子午线轮胎胎体中的应用进行研究，并进行性能对比分析。试验表明：与3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 帘线相比， 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 特高强钢丝帘线线密度更小，帘线直径更细，破断力相近，以 3 x 0 . 2 2 5 / 9 x 0 . 2 0 5 { C C U T } 等强度、等帘布厚度替代3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢丝帘线应用在12R22.5规格产品中，轮胎重量更低，为打造轻量化高品质绿色轮胎提供材料支撑；并且以 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 钢丝帘线替代3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢丝帘线应用于全钢载重子午线轮胎胎体的生产，成品轮胎外缘尺寸、强度均符合国家标准，强度试验及机床耐久实验数据更优，延长轮胎使用寿命，提高产品性价比。

关键词：全钢载重子午线轮胎，特高强，胎体帘线，轻量化

ABSTRACT:Theapplicationof3×0.225/9×0.205CCUTand 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 { / } 5CCST steel cord in the tire carcass of al-steel radial truck tire was studied and its performance was compared and analyzed.The results show that: Compared with 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } （2 cord, 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 { \stackrel { . } { : } } CCUTultra high strength steel cord has lower cord density,finer cord diameter and similar breaking force.Using 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } and other strength and thickness of cord instead of 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } steel cord applied in 12R22.5 standard load products,the tire weight is lower,providing material support for building lightweight high-quality green tire； In addition, 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 \ddagger 5CCUTsteel cord is used to replace 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } steel cord in the production of all-steel radial tire carcass.The size and strength of finished tire outer edge meet the national standard, and the strength test and machine tool durability test data are better,so as to prolong the service life of tire and improve the cost performance of product.

KEYWORDS:All steel radial truck tire,extra high strength, tire carcass cord, lightweight

世界轮胎工业发展至今已有160多年的历史。从全球市场看，目前世界轮胎产业已发展成为一个规模庞大、高度发达的产业，并已进入相对稳定的发展时期。

国际轮胎产业发展正呈现出几大趋势[1]：

趋势一，轮胎生产从西方转向东方，市场竞争日益激烈。发展中经济体竞相快速发展，呈现由西方到东方，从美欧向亚洲倾斜扩大的趋势。

趋势二，轮胎生产的增长方式由数量扩张向产品质量和产品种类方向前进。主要是靠寻求现有轮胎降低成本以及追求发展高性能、超高性能和多功能性新轮胎来提高企业效益。

趋势三，轮胎产业绿色化。整个轮胎产业要实现绿色化、循环经济化，而国际化更是世界轮胎工业未来的总趋势。

根据轮胎产品性能的发展需求钢丝帘线生产企业应致力于以下发展方向的研究[2-3].

1.开发超高强度、特高强度钢丝帘线，既能有效地提高轮胎胎体、带束层的强度和轮胎的安全性能也能减小轮胎中钢丝帘线的用量，降低生产成本。

2.提高钢丝帘线的胶料渗透性能和耐腐蚀性能。

3.提高钢丝帘线的耐疲劳性能。

本工作研究3×0.225/9×0.205CCUT特高强钢帘线代替3×0.24/9×0.225CCST钢帘线在全钢子午线轮胎胎体中的应用。

2实验

2.1主要原材料

3 x 0 . 2 2 5 / 9 x 0 . 2 0 5 { C C U T } 钢丝帘线， 3 x 0 . 2 4 / 9 x 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢丝帘线，江苏兴达钢帘线有限公司；

2.2主要试验设备

钢丝帘布四辊压延机，日本IHI公司产品； 9 0 ^ { \circ } 钢丝帘布裁断机，青岛软控公司产品；全钢载重子午线轮胎三鼓成型机，青岛软控公司产品；综合性能试验机，台湾优美集团；四工位高速耐久试验机，青岛高校测控技术有限公司。

2.3性能测试

钢帘线性能（粗度、线密度、破断力及刚度等）按GB/T11181-2016测试；成品轮胎外缘尺寸、强度性能分别按照GB/T521-2012和GB/T4501-2016进行测试；耐久性能按照GB/T4501-2016规定试验完成47h后，停机检查，然后继续进行试验，每10h速度提 5 { k m / h } ，负荷增加 10 % ，直至轮胎损坏为止。

3结果与讨论

3.1帘线技术指标对比

3×0.225/9×0.205CCUT和 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 CCST钢帘线结构见图1，性能指标对比如表1所示，性能检测结果如表2所示。

图1

从图1、表1和表2可以看出：

（1） 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 和 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线结构排列相同，截面均为三角形，钢丝之间线接触，只有一个捻距；

（2）与 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 \ s 5CCST相比， 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 \ddagger 5CCUT钢帘线帘线粗度降低9 . 6 2 % ，帘线线密度降低 1 4 . 2 % ，单根钢丝强度降低 1 0 . 1 % 。在保证胎体强度不变以及相同的压延厚度下，可提高帘线上下覆胶厚度，提高压延工艺通过性以及产品耐久性能。通过降低胎体重量进而减轻轮胎重量，从而降低成本，提高产品性价比。

3.2橡胶渗胶性能

图2

3×0.225/9×0.205CCUT和 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线附胶后断面如图2所示。从图2可知 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 钢帘线因其较小的帘线直径以及加大的帘线间距，其渗胶效果略优于3×0.24/9×0.225CCST钢帘线。

3.3耐疲劳性能

图3

图3为 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 5CCUT和 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢丝帘线的耐疲劳性能对比。

从图3可以看出，与 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 { / } 5CCST钢丝帘线相比， 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 \ddagger 5CCUT钢丝帘线具有更优的耐疲劳性能，提高轮胎耐久性能。

3.4加工工艺性能

3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 \ddagger 5CCUT和 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5CCST钢丝帘布压延工艺参数对比如表3所示：

根据表1、表2和表3的数据显示， 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 与 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线相比，在帘布强力指数降低 1 . 2 % 时，帘布重量指数降低 2 . 3 % ，帘布密度提升10 % 。

图4压延帘布工艺通过性以及压延帘布平整度

图5帘布裁断工艺通过性

因3×0.225/9×0.205CCUT与 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线相比，帘线粗度降低9 . 6 2 % ，压延时根据钢丝粗度对压延主张力进行调整，在压延厚度相同的情况下，3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 \ddagger 5CCUT压延工艺通过性优于 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线，裁断过程中钢丝无翘头、冒芯等质量缺陷，自动接头质量符合工艺要求，成型过程无异常，硫化后的轮胎成品及外观经X光检测后无异常。

3.5成品性能[4-5]

将 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 与 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5CCST钢帘线用于12R22.5规格胎体的生产，其成品轮胎性能指标对比如表4：

（1）外缘尺寸

使用 3 x 0 . 2 2 5 / 9 x 0 . 2 0 5 { C C U T } 与 3 x 0 . 2 4 / 9 x 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线生产12R22.5轮胎，外缘尺寸均符合GB/T2977-2016标准。

（2）强度性能

使用 3 x 0 . 2 2 5 / 9 x 0 . 2 0 5 { C C U T } 与 3 x 0 . 2 4 / 9 x 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线生产12R22.5轮胎，破坏能与国家标准值的比值均在 2 0 0 % 以上，因使用 3 x 0 . 2 2 5 / 9 x 0 . 2 0 5 { C C U T } 钢帘线密度较 3 x 0 . 2 4 / 9 x 0 . 2 2 5 { C C S T } 提升 1 0 % ，强度试验时第五点未压穿，表明3 x 0 . 2 2 5 / 9 x 0 . 2 0 5 { C C U T } 钢丝帘线在轮胎中使用其抗冲击爆破性能优于3 x 0 . 2 4 / 9 x 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线，轮胎的安全性能提高。

（3）耐久性能

使用 3 x 0 . 2 2 5 / 9 x 0 . 2 0 5 { C C U T } 钢帘线与 3 x 0 . 2 4 / 9 x 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线生产的12R22.5规格轮胎进行耐久性能试验，试验条件相同（见表5），试验结果如表6。

注：试验速度为 6 5 { k m / h } ，充气压力为 9 3 0 { { k P a } } ，第4阶段后每行驶10小时负荷率增加 10 % ，速度增加 5 { k m / h } ，直至轮胎损坏为止。

表6数据结果表明，在相同试验条件下，使用 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 钢丝生产轮胎，其常规耐久数据略优于 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } ，耐久性能更好。

（4）压力分布

使用 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 \ddagger 5CCUT与 3 x 0 . 2 4 / 9 x

0.225CCST钢帘线生产12R22.5规格轮胎，压力分布结果见表7和表8。

表7和表8数据显示：

（1）使用3×0.225/9×0.205CCUT与 3 { x } 0 . 2 4 / 9 x 0 . 2 2 5 CCST钢帘线生产12R22.5轮胎，二者压力分布印痕形状一致，差别极小，二者矩形率较高，产品在使用过程中均不会产生异磨现象。

（2）对轮胎接地面积（长轴 x 短轴）进行分析， 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 在 80 % 负荷下为 5 1 0 7 2 {mm } ^ { 2 } ， 100 % 负荷为 5 6 7 7 2 {mm } ^ { 2 } , 1 2 0 % 负荷为 6 2 2 4 4 {mm } ^ { 2 } ：3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 在 80 % 负荷下为 5 1 0 6 7 {mm } ^ { 2 } ， 100 % 负荷为 5 7 0 2 1 {mm } ^ { 2 } , 1 2 0 % 负荷为 6 1 3 3 2 {mm } ^ { 2 } 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 接地面积与 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 相比，在 8 0 % 负荷下，接地面积接近一致； 100 % 负荷下，下降 0 . 4 4 % , 1 2 0 % 负荷下增加 1 . 4 % 。

（3）3×0.225/9×0.205CCUT接触压力在 80 % 负荷下为 3 7 6 . 5 { { k P a } } ， 100 % 负荷下为3 8 4 . 2 { k P a } ， 120 % 负荷下为 4 0 7 . 8 { { k P a } } ： 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 接触压力在 80 % 负荷下为4 9 8 . 9 { { k P a } } ， 100 % 负荷下为 5 5 5 . 2 { k P a } ， 120 % 负荷下为 5 7 9 . 6 { { k P a } } ；与 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 { / } 5CCST相比，使用 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 帘线生产轮胎，其接触压力降低十分明显，在 80 % 负荷下降低 2 4 . 5 3 % ， 100 % 负荷下降低 3 0 . 8 % ， 120 % 负荷下降低 2 9 . 6 4 % 。

通过以上数据表明，使用 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 5 { C C U T } 与 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线生产12R22.5规格轮胎产品，可以在保证产品质量的前提下明显提高产品磨耗水平，在相同的花纹深度下，可以具有更高的行驶里程以及更长的使用寿命。

3.6成本分析

采用 3 { x } 0 . 2 2 5 / 9 { x } 0 . 2 0 \dot { . } 5CCUT代替 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 ; 5CCST钢帘线用于12R22.5规格全钢载重子午线轮胎胎体中，单胎重量降低 0 . 2 2 % ，单胎成本降低 0 . 2 4 % 。

4结语

3×0.225/9×0.205CCUT代替 3 { x } 0 . 2 4 / 9 { x } 0 . 2 2 5 { C C S T } 钢帘线用于全钢载重子午线轮胎胎体，其帘线粗度降低 9 . 6 % ，压延以及裁断工艺通过性良好，在同厚度、等强度条件下压延替代，单胎重量降低 0 . 2 2 % ，单胎成本降低 0 . 2 4 % ，轮胎强度性能相同的情况下具有更密集的帘线排布，抗冲击性能更好，耐久里程更高，提高轮胎耐疲劳性，延长使用寿命，提高品牌竞争力。

参考文献

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锌层重量对输送带用钢丝绳和橡胶粘合性能的影响

牛飞，夏承堂，高明，王紫鹏（济宁长龙钢丝绳有限公司，山东 济宁272100）

摘要：输送带用钢丝绳中钢丝表面锌层对其与橡胶的粘合性能起到主要作用，但是不同输送带厂家对钢丝锌层重量的要求并不相同。针对GB/T12753-2020《输送带用钢丝绳》中规定的M级、N级锌层等不同锌层级别，同种结构、强度和直径钢丝绳进行橡胶粘合对比试验。不同锌层级别钢丝绳与橡胶粘合的老化前和老化后的数值没有明显差距，部分样块老化后数值波动大，其中M级出现波动概率较大。通过分析发现，数值波动大的原因和钢丝锌层的同心度有关。通过生产过程控制锌层同心度，使不同锌层等级的钢丝绳橡胶粘合达到同等水平。

关键词：锌层重量；锌层同心度；橡胶粘合；

输送带用钢丝绳以其高强度、高弹模、高回弹、低伸长、以及优秀的耐腐蚀性及耐燃性而被广泛应用于橡胶输送带的生产。钢丝绳作为输送带用骨架材料，必须与橡胶有良好的粘合能力。粘合性能除了与橡胶本身性能密切相关外，从钢丝绳产品考虑，一般认为影响其与橡胶粘合的主要因素是钢丝绳结构、钢丝表面锌层质量两大方面。钢丝表面锌层质量包括锌层重量大小、热镀锌合金层结构[3、锌层表面氧化程度、钢丝表面是否有油污等。钢丝绳与橡胶直接或间接接触的表面积决定了钢丝绳与橡胶粘合力的大小，其和钢丝绳结构和直径有着直接的关系。但对于钢丝锌层重量的大小对橡胶粘合的影响，不同的输送带厂家存在不同的看法。目前GB/T12753-2020《输送带用钢丝绳》中规定了M级、N级两种锌层，其在生产成本上有一定的差距。本文主要针对不同级别锌层的钢丝绳与橡胶的粘合进行了比对试验。

1.不同锌层级别钢丝绳的粘合对比试验

1.1试验钢丝绳准备

根据以往客户订单需求情况，选取目前输送带中常用规格钢丝绳进行对比试验。钢丝绳按照不同锌层级别进行生产，每种规格钢丝绳各生产3根，共生产6根试验绳。对钢丝绳的生产过程进行严格把控，做好生产追溯，保留试验绳剩余的原辅材料。

钢丝绳信息见表1。

考虑到钢丝绳中外层股外层钢丝占比为 6 0 % 以上，钢丝绳和橡胶粘合主要依靠其表面锌层和橡胶中的硫起反应，所以表格中列出的锌层数值为外层股外层丝实测数值。其中 6 x 7 { { - } } { { W S C - } } \Phi 4 . 8 外层股外层钢丝是 \Phi 0 . 5 2 {mm } . 6 x 1 9 { - } { w } { S C - } \Phi 7 . 2 外层股外层钢丝是 \Phi 0 . 4 3 {mm } 。其余钢丝均按照标准要求进行生产。

1.2橡胶粘合试验情况

根据我公司输送带用钢丝绳出厂检验试验规程，试验用橡胶选用某公司钢丝绳橡胶粘合试验专用胶料。根据试验橡胶的工艺特性，试验参数见表2。

按照以上试验条件，每根钢丝绳硫化试验和老化试验各做10个样品，共60个样块。使用恒准仪器科技有限公司生产的HZ-7015型开放式炼胶机和青岛高策橡胶工程有限公司生产的 { X L B { - } Q 5 0 0 { * } 5 0 0 { * } X 3 / 1 0 0 0 } 型平板硫化机进行样块的制备，使用美国INSTRON的KN600R4003型拉力试验机配套专用夹具进行钢丝绳橡胶抽出力的测试。

将测试数据进行汇总，其中图1为 6 x 7 { { - } } { W S C - } \Phi 4 . 8 钢丝绳硫化抽出试验，图2为 6 x 7 { { - } } { W S C } - \Phi 4 . 8 钢丝绳老化抽出试验。图3为 6 x 1 9 { - } { w } { S C - } \Phi 7 . 2 钢丝绳硫化抽出试验，图4为 6 x 1 9 { - } { w } { S C - } \Phi 7 . 2 钢丝绳老化抽出试验。

图 4 \ 6 x 1 9 - 1 9 5 0 - \Phi 7 . 2 钢丝绳老化抽出试验

1.3粘合试验结论

从以上数据中可以看出，同直径不同锌层等级钢丝绳橡胶粘合值没有体现出明显的差异性，排除试验误差，可以认为其粘合性能并没有因为锌层的变化产生太大影响。

从图2和图4中可以看到老化后的橡胶粘合波动值相对老化前波动较大，其中M级各出现两组相对低值，N级和C级各出现一组相对低值。针对这个问题我们做进一步的分析。

2.老化后粘合数据波动分析

2.1钢丝绳粘合试样对比

选取两组老化后粘合数据相差较大的钢丝绳从样块中抽出，其中图5为 6 x 7 - WSC-Φ4.8M级钢丝绳老化抽出后图片，左侧粘合数值为162.2N/mm，右侧粘合数值为 1 0 9 . 0 { { N /mm } } 。图6为 6 x 1 9 - { w s c - \Phi 7 . 2 { ~ M ~ } } 级钢丝绳老化抽出后图片，左侧粘合数值为 2 3 9 . 9 { N /mm } ，右侧粘合数值为 1 5 6 . 0 { N /mm } 。从图片中可以看出，粘合数值较小的钢丝绳样品表面覆胶量相对较少，有部分钢丝未有效粘胶。

图56×7-WSC-Φ4.8M级钢丝绳老化抽出对比

图 6 ~ 6 x 1 9 - 1 9 5 0 - \Phi 7 . 2 ~ 1 1级钢丝绳老化抽出对比

2.2钢丝绳中钢丝锌层结构分析

选取图5中钢丝绳，将钢丝绳中钢丝拆开。把覆胶较多的部位和覆胶少的部位标注清楚。使用金相制样法，把钢丝横截面部分做成金相样块。使用蔡司金相显微镜进行放大。如图7中可明显看出左侧覆胶较多部位钢丝其锌层更完整，右侧覆胶差部位锌层有断续情况。由于成品钢丝经过高压缩率的拉拔后，其锌层中的合金层碎裂，逐渐和纯锌层融合在一起，锌层损失比较大4。已经很难分辨。我们将留存的未拉拔镀锌丝按照以上试验流程进行试验，如图8所示，找到了同一根钢丝在不同位置上锌层的差异。即锌层的同心度在生产过程中有波动。

图8未拉拔镀锌钢丝锌层

2.3钢丝绳老化后粘合值波动大的原因

橡胶和镀锌钢丝绳在共硫化过程中，橡胶相中的硫扩散到橡胶表面与锌在界面发生了硫化反应[5。在微观界面上，锌层中成分与橡胶中成分在物理及化学反应的共同作用下相互渗透，共同生产了一个具有一定粘合强度的界面，该界面的厚度随硫

化、老化时间加大[6]。

通过分析发现，低值钢丝绳中钢丝表面锌层有断续且薄厚不均匀，随着老化的进行，橡胶和锌的反应向纵向延伸。锌层薄的一端就会出现基体金属参与反应，但基体金属铁几乎不与橡胶结合，从而导致老化值的下降。

从图2、图4数据表中可以看出，钢丝绳老化后对比硫化后数据均有所降低。其中N级和C级锌层钢丝绳出现低值的概率低于M级，但是也会有低值出现。通过对N级和C级低值钢丝绳的拆解分析，同样存在M级这种锌层不均匀的情况。但是由于N级和C级锌层相对较厚，即使出现不均匀问题，其概率相对也要小。

3.钢丝绳生产过程的改进措施和解决方案

3.1镀锌钢丝生产

钢丝镀锌一般分为电镀锌和热镀锌两种方式，电镀锌是通过电流把锌液中的锌离子附着到钢基体上的，所以只有一层结构，这种方式的锌层耐腐蚀性能弱、锌层重量低、生产效率慢。而热镀锌是利用铁锌元素间的扩散形成合金层，所以有两层结构，其中靠近基体的一层为锌铁合金层，再利用引出惯性力形成纯锌层，这种镀锌方式的耐腐蚀性能远高于电镀锌。输送带用钢丝绳为了满足其高锌层、高耐腐蚀性的要求，钢丝一般采用热镀锌的生产方式。由于热镀锌钢丝生产速度快，其惯性带出的锌液较多，在钢丝出锌锅后，除了靠锌液的重力作用外，还需使用增加抹式将多余的锌液留在锌锅之类。传统的热镀锌抹式方式采用木炭加油混合的方式，称为木炭抹式，其控制精度较差，且对钢丝的表面氧化程度控制较差。输送带用钢丝绳需要对钢丝锌层的含氧量进行严格的控制，已利于后续的粘合。所以我们选用的是比利时FIB的氮气抹式系统，可以很好的控制钢丝表面锌层的氧化。生产线上每根钢丝单独控制，彼此不受影响。根据产品规格选择配套的风刀，风刀采用分体式模块化设计，可实现快速切换，方便生产操作，减少浪费和降低质量隐患。引出塔上每个线位都配置了锌层在线检测装置，会将检测结果实时反馈至控制系统，控制系统将检测值和工艺值进行比对，对风刀处的氮气压力进行修正，然后作用于钢丝上，形成闭环。随着钢丝向前运动，闭环也随着滚动，实现了锌层的在线动态控制。

从图8中可以看出，半成品钢丝在热镀锌的过程中，锌层的同心度会有波动，导致了后续钢丝把这一缺陷放大。由于锌层重量的考核单位为 { g } / { m } ^ { 2 } ，这个单位只能表示单位平方面积上的锌层含量。如果出现图8中的现象，其测量数据可能很高，但由于同心度差，其生产的成品钢丝会有一面锌层偏薄。这也是为什么N级、C级钢丝绳老化后也会出现低值的原因。所以控制锌层的关键是要控制锌层的同心度。

我们针对生产线的特点，找到影响同心度的两个重要因素。第一是张力的波动；第二是钢丝在经过氮气风刀时未在中间位置。

在钢丝进锌锅前方位置增加分体控制的三压辊，增加钢丝在锌锅运行期间的张力，有效的减少了钢丝因张力问题产生的波动。对于钢丝在氮气风刀的位置确定，设计专用的测量工具，利用光学原理测量钢丝位置，通过测量值对氮气风刀的中心位置进行调整。保证钢丝锌层的同心度的通条性。设定钢丝锌层同心度标准，制定金相法为镀锌丝同心度检测的标准检测方法，热镀锌检验工序增加锌层同心度检测项目。

3.2湿拉工序控制

镀锌钢丝在水箱拉丝工序，经过了高压缩率的拉拔，拉拔过程中由于不停产生新生面。热镀锌层中的纯锌层和合金层逐渐开始不均匀变形。锌层较薄的钢丝在拉丝过程中如果出现塔轮和模具入口不在一条直线上或模具中受力不均匀，也会导致图7中的问题出现。为此我们在水箱拉丝工序选择平轴式拉丝机，保证钢丝在塔轮上和模具入口之间在同一直线上。降低模具压缩角2α，由原来的 1 2 ^ { \circ } 改为 8 ^ { \circ } ，钢丝拉拔过程中钢丝和模具的接触位置如图9所示，降低压缩角，可提高钢丝与模具压缩区内孔的接触面积，减少拉拔过程中的锌层损失。降低钢丝表面锌层的不均匀变形。

图9钢丝拉拔过程钢丝和模具接触位置

通过数值模拟和分析大量的实验室数据后发现，塑性拉拔变形过程中钢丝芯部的轴向拉应力Y大于0.1倍的钢丝抗拉强度Rm时，钢丝芯部产生显微裂纹的几率大大增加，在后续生产中显微裂纹将发展成杯锥状断口，严重影响产品质量。拉拔过程中钢丝芯部轴向拉应力Y可用下列公式表示[8]：

根据计算需要引入文献[9]中公式（2）-（4）：

式（1）中：
q—拉拔压缩率
2α一拉丝模具压缩区角度
Rm一钢丝平均抗拉强度
dn一拉拔后直径
{ d n } { + } 1 一拉拔前直径
m一钢丝在塔轮缠绕圈数
f一钢丝与塔轮表面摩擦系数
e一自然对数的底数e=2.7182

由式（1）可以看出，减小α时，Y值会增加。将模具角度和湿拉工艺调整。头道和最后一道次模具压缩率较低，选用特殊模具。其余各道次按照式（1）－（4）计算Y值均小于0.1Rm值。成品钢丝锌层损失大幅减少，物理性能稳定。

4.锌层同心度控制的效果验证。

以上生产控制手段已广泛应用于我公司输送带用钢丝绳生产中，按照以上方法控制，镀锌钢丝锌层同心度控制在标准范围内，湿拉过程锌层损失减少，成品钢丝表面锌层均匀。随机抽检现场生产的 6 x 7 { - } \mathbb { W } { S C } { - } \Phi 4 . 8 , \ 6 x 1 9 { - } \mathbb { W } { S C } { - } \Phi 7 . 2 M级和N级锌层钢丝绳，其老化后橡胶粘合如图10所示，数值稳定且波动较小，M级和N级钢丝绳在橡胶粘合中未体现出明显差异。

图10钢丝绳老化抽出试验

5.结语

5.1钢丝绳锌层重量等级对钢丝绳的橡胶粘合性能影响不大，特别是硫化后数值，不随钢丝绳锌层的增加而增大。5.2钢丝绳与橡胶老化后的粘合，低锌层相对高锌层出现低值的概率更高。但其原因是钢丝锌层同心度控制不好，并不代表低锌层的钢丝绳老化值一定会低于高锌层。5.3通过生产过程控制，提高锌层的同心度，可以做到不同锌层级别钢丝绳橡胶粘合性能一致。5.4以上结论适用于我公司钢丝绳橡胶粘合试验专用胶料，不同橡胶配方可能会有差异。需要经过试验验证。

参考文献

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轻量化聚酯浸胶帘子布的开发与应用

江晓峰1，严诚²，刘全来1，颜学龙1，华润稼1，王晓龙1，许其军1，郁子平2（1江苏太极实业新材料有限公司，江苏扬州225006；2双钱集团（安徽）回力轮胎有限公司，安徽 芜湖 241000）

摘要：本文介绍了聚酯浸胶帘子布930dtex/2、1440dtex/2分别取代1100dtex/2和1670dtex/2的帘线的性能和轮胎性能。使用轻量化产品可以节约帘布使用量，同时单位面积的覆胶帘布的重量也下降，有利于轮胎减重。

关键词：聚酯、帘子布、轻量化、轮胎、减重

子午线轮胎胎体用的纤维骨架材料，主要有聚酯、改性尼龙66、人造丝等帘子布，聚酯成为用量最大的材料。随着可持续发展战略越来越深入人心，轮胎工业对原材料的减量应用以实现轮胎轻量化越来越关注。提高聚酯帘线强力水平，使用细旦帘线代替粗旦帘线，可实现聚酯帘子布使用量的下降，另外由于细旦帘子线的直径下降，在帘布压延后，单位面积的覆胶帘布重量也下降，有利于轮胎减重，实现轮胎的轻量化。江苏太极与双钱轮胎紧密合作，开发系列轻量化聚酯浸胶帘子布930dtex/2、1300 dtex/2、1440dtex/2、1980 dtex/2分别取代1100 dtex/2、1440dtex/2、1670 dtex/2、2200dtex/2聚酯浸胶帘子布，其中轻量化930dtex/2、1440dtex/2两种规格的聚酯浸胶帘子布分别取代1100dtex/2、1670dtex/2应用于轮胎生产和评价，轮胎性能良好，实现了资源的节约使用。

1实验

1.1主要原材料

高模量低收缩聚酯工业丝930dtex、1100dtex、1300dtex、1440dtex、1670dtex、1890dtex，2200dtex，江苏太极产；

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双钱生产用胶。

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。

主要测试仪器：Instron3343型强力测试仪；干热收缩仪TS10或TS2；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/T19390-2014；干热收缩率、干热收缩力测试GB/T30312-2013；H抽出力测试GB/T2942-2009；粘合剥离性能试验方法GB/T32109-2015。

2结果与讨论

2.1原丝性能

江苏太极充分利用聚酯工业丝方面的技术开发能力和长期积累的丰富经验，对原丝进行技术升级，在保持原丝尺寸稳定性水平不下降的情况下，提高原丝的强力水平，以适应后道浸胶帘子布对强力要求。改进后的原丝性能与常规的原丝性能比较，见表1。

2.2浸胶帘子布的性能

将高模量低收缩聚酯工业，捻线、织布、浸胶后，浸胶帘线的物理性能见表2。

从表2中可以看出，轻量化产品930dtex/2、1300dtex/2、1440dtex/2、1980dtex/2的浸胶帘线强力分别达到国家标准GB/T19930-2014中1100dtex/2、1440dtex/2、1670dtex/2和2200dtex/2的强力要求，尺寸稳定性水平有所提高。轻量化产品的帘线直径比被替代品的直径下降。

2.3部分产品的压延胶帘布平方克重的比较

2.4部分产品的轮胎性能评价

采用改进后的930dtex/2帘布等经密取代1100dtex/2帘布，采用改进后的1440dtex/2帘布等经密取代1670dtex/2帘布，轮胎高速和耐久性能达到标准要求，详见表5和表6。

3结语

3.1、采用改进后的930dtex/2、1440dtex/2等经密分别取代1100dtex/2、1670dtex/2，轮胎性能良好，节约了帘布使用量；同时压延后，覆胶帘布的单位面积重量也下降，有利于轮胎减重。

3.2、江苏太极现已形成轻量化聚酯帘子布系列，相信将为轮胎厂减量使用，实现资源节约做出贡献。

胎圈钢丝无损在线缺陷检测装置设计

陈延华

（山东经纬钢帘线科技有限公司，山东潍坊261000）

摘要：胎圈钢丝作为橡胶轮胎的骨架材料，主要应用于橡胶轮胎的胎口处。如果钢丝存在质量缺陷，对轮胎的生产及使用带来极大的安全隐患，甚至引起人身伤亡事故。断丝现象是诸多缺陷中占比较高，而断丝问题的主要诱因是钢丝存在缺陷。原发因素有盘条质量、刮擦伤；后续问题有焊接质量、拉拔损伤、生产工艺变化等。如何行之有效地在钢丝半成品加工阶段把隐含的缺陷排除掉，成为胎圈钢丝生产加工企业亟需解决的问题。

关键词：胎圈钢丝，缺陷检测，涡流检测，多谐振荡器，STM32

涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料，包括铁磁性和非铁磁性金属材料工件的缺陷检测。由于涡流探伤，在检测时不要求线圈与被检测体紧密接触，也不用在线圈与被检测体间充满藕合剂，容易实现检验自动化。但涡流探伤仅适用于导电材料，只能检测表面或近表面层的缺陷。当交流电通入线圈时，若所用的电压及频率不变，则通过线圈的电流也将不变；如果在线圈中放入一金属钢丝，钢丝表面感生周向电流，即涡流。由于钢丝自身各种因素（如电导率、磁导率、形状、尺寸和缺陷等）的变化，会导致涡流的变化，引起检测线圈的阻抗变化，若保持其他因素不变，仅将缺陷引起阻抗变化的信号取出，经数据分析处理，可判断引起阻抗变化的因素，从而检测出金属丝存在的缺陷问题，达到探伤目的。

涡流检测的优点：

1、检测线圈不需要接触工件，也不需要耦合剂，对管、棒、线材的检测易于实现高速、高效率的自动化检测。2、对工件表面及近表面的缺陷有很高的检测灵敏度。3、采用不同的信号处理电路，抑制干扰，便于工业现场应用。4、检测信号为电信号，可进行数字化处理，便于进行数据比较和处理。涡流检测的局限性：1、对象必须是导电材料，只适用于检测金属表面缺陷。2、由于涡流渗透效应的影响，只适用于检查金属表面及近表面缺陷，不能检查金属材料深层的内部缺陷。3、涡流效应的影响因素多，对缺陷定性和定量还比较困难。采用穿过式线圈进行检测时，对缺陷所处圆周上的具体位置无法判定。

一、多谐振荡器

555定时器内部电路由两个比较强，一个RS触发器，一个反相器及一个放电管组成。比较器C1的同相输入端固定电压为 2 / 3 * { V c c } ，反向输入端电压为 1 / 3 * { V c c } 比较器输出分别接RS触发器的R与S输入端。

555定时器的输入输出状态如下：

当阀值输入THRES>2/3\*Vcc，触发输入TRIG>1/3\*Vcc，比较器C1输出0，比较器C2输出1，即RS触发器输入端 \scriptstyle { R = } 0 ， { S } { = } 1 ，RS触发器输出0，而放电管的基极（源极端）输出1，放电管导通，定时器OUT输出0。

当阀值输入THRES<2/3\*Vcc，触发输入TRIG<1/3\*Vcc，比较器C1输出1，比较器C2输出0，即RS触发器输入端 { R } { = } 1 ， \scriptstyle { S = 0 } ，RS触发器输出0，而放电管的基极（源极端）输出0，放电管截至，定时器OUT输出1。

当阀值输入THRES<2/3\*Vcc，触发输入TRIG>1/3\*Vcc，比较器C1输出1，比较器C2输出1，即RS触发器输入端 \scriptstyle { R = 1 } ， { S } { = } 1 ，其RS触发器输出及定时器输出保持不变。

当阀值输入THRES>2/3\*Vcc，触发输入 { T R I G } { < } 1 / 3 { * } { V c c } ，比较器C1输出0，比较器C2输出0，即RS触发器输入端 \scriptstyle { R = 0 } ， \scriptstyle { S = 0 } ，其RS触发器输出1，定时器输出0，该状态为不稳定状态，RS触发器的输出会因RS变化的先后而不同。

基于以上状态，可由555定时器与为外部RC元件构成多谐振荡器。如下图所示：

假设初始时刻 \scriptstyle { { t } } = 0 时电容C两端电压为0，此时电源上电，Output输出变化如下： ① 因电容特性两端电压不能突变，故电源VDD通过RA与RB对电容C充电。 ② 当THRES和TRIG电压 < 1 / 3 * { V } _ { { C C } } ，定时器Output输出1。 ③ 当充电电压超过 1 / 3 * { V c c } 但仍少于 2 . 3 * \mathsf { V } \mathsf { c c } ，Output保持输出状态。 ④ 当充电电压超过 2 / 3 * { V c c } ，Output输出0，内部放电管导通，引脚7DISCH接地，电容通过DISCH放电。 ⑤ 当放电电压低于 1 / 3 * { V c c } ，Output输出0，内部放电管截至，然后重复步骤 ② ⑤ 的过程。

基于以上分析，利用555多谐振荡电路，将检测到的模拟量信号转化为数字量脉冲信号，送入STM32进行分析处理，对采样数据建模后，与实际被检钢丝缺陷样品进行比较，匹配出相对应的检测参数，做为缺陷钢丝类型的判断依据。

二、控制单元

本设计以STM32F103系列微控制器作为主控制单元，配以LCD显示屏为用户界面，实现脉冲数据分析、参数设定、数值显示等功能，选配RS485或PN模块可实现多机联网，远程数据上传或控制功能。

STM32F103系列芯片是ST公司推出的新型低功耗32位微处理器。其工作主频是72MHz，有数十K的片内RAM和众多的硬件通信接口和其他的外围设备。STM32是基于ARM公司的Cortex-M3内核的一款芯片，它的处理性能相对于8位和16位的微控制器有着巨大的提升，但是功耗和成本却提升很小。

三、功能实现

胎圈钢丝缺陷装置由STM32最小系统和前端检测、信号采集、信号处理及变换等外围电路组成。系统构成示意图如下：

1.1前端检测：

采用穿过式线圈检测方式，胎圈钢丝从线圈中心穿过，检测线圈支架选用耐高温非导磁材料，线圈使用工业级纯铜漆包线绕制。漆包线线径选择，依据拉丝机生产工艺钢丝数据模型而定，检测线圈线径越细、绕制匝数越多则检测灵敏度越高。

1.2信号处理及分析：

线圈通电，钢丝表面感应出涡流同时产生与原磁场方向相反的磁场，导致检测线圈电阻和电感变化。若钢丝表面存在缺陷，将改变涡流场的强度及分布，使线圈阻抗发生变化。对该变化信号做滤波放大处理后，生成正弦波，利用555多谐振荡器，将模拟信号转变为可供STM32检测的数字脉冲信号。

线圈L1中的电流不能突变，随着L1中电流的变化，电阻R5的压降也随之变化。① 当回路电流按指数规律上升，R5的压降增大，THR和TRIG上的输入电压减小，当小于 1 / 3 * { V c c } , 电路翻转。3脚输出高电平，7脚与地断开。 ② 通电回路断开，线圈通过R5和二极管D1按指数规律放电，R5上压降随电流变化而减小，THR和TRIG上的输入电压增大，当大于 1 / 3 * { V c c } ，电路再次翻转。3脚出现低电平，7脚又与地接通，L1再次充电，重复上述过程，从而实现自振荡。

线圈充电过程，电流变化的规律为：