4＋3×0.35ST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

张正伟，刘晓芳，魏 胜，陈雪梅，张海毅，李 梅，温秀燕

（山东玲珑轮胎股份有限公司，山东 招远 265400）

镀黄铜钢丝帘线作为骨架材料广泛应用于子午线轮胎、高压水管和重型输送带中，钢丝帘线与橡胶的粘合力是决定产品最终性能的重要因素之一[1-10]。当前广泛使用的黄铜镀层是铜质量分数为0.635的铜锌合金镀层。

为了提高黄铜镀层钢丝帘线与橡胶的初始粘合力及延缓轮胎使用过程中，尤其是在湿热条件下粘合力的降低，钴盐（葵酸钴和硼酰化钴等）被广泛应用于橡胶配方中。但是，由于钴具有很强的氧化性，钴离子的存在使橡胶的耐老化性能降低。将钴盐从橡胶中去除，可以有效提高橡胶的耐老化性能，显著延长轮胎的使用寿命，同时可以减少炼胶过程的污染，更符合轮胎绿色、环保的发展理念。

此外，钴是一种昂贵的战略金属，也是锂电池中重要的正极材料，随着电动车的迅猛发展，锂电池的需求量高速增长。这些因素导致钴盐有潜在的供应风险。

贝卡尔特钢帘线有限公司生产的贝泰威®（TAWI®，为铜、锌、钴三相合金镀层）钢丝帘线可以在完全去除钴盐的粘合胶中提供更优异的粘合力，尤其在湿热条件下具有优异的粘合力保持能力。本工作研究4＋3×0.35ST TAWI®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 原材料

4＋3×0.35ST TAWI®钢丝帘线，贝卡尔特钢帘线有限公司产品；配方优化后的无钴盐胶料，自制。

1.2 主要设备和仪器

开炼机，比利时Agila公司产品；XLB-D型硫化机，湖州宏侨橡胶机械有限公司产品；压延机，意大利鲁道夫公司产品；帘布裁断机，德国费舍尔公司产品；VMI三鼓成型机，荷兰VMI公司产品；EKT-2000S型硫化仪，中国台湾晔中科技有限公司产品；Roell Z010型拉力机，德国Zwick公司产品。

1.3 性能测试

钢丝帘线的粘合力按照GB/T 33159—2016《钢帘线试验方法》进行测定。成品轮胎性能按相应国家标准或采用就高不就低原则制定的企业标准进行测试。

2 结果与讨论

2.1 抽出力保持率和覆胶率

图1和2分别示出了不同条件[正硫化、过硫化、热老化（7 d）、蒸汽老化（2 d）、湿热老化（14 d）]下4＋3×0.35ST黄铜镀层钢丝帘线在含钴盐带束层胶中的抽出力（表征粘合力）保持率与4＋3×0.35ST TAWI®钢丝帘线在配方优化后的无钴盐胶料中抽出力保持率和覆胶率对比。

图1 抽出力保持率对比

图2 覆胶率对比

从图1和2可以看出，与4＋3×0.35ST黄铜镀层钢丝帘线相比，4＋3×0.35ST TAWI®钢丝帘线在蒸汽和湿热老化后的抽出力保持率和覆胶率都显著提升。

2.2 轮胎试制

钢丝帘布在压延机上压延，在帘布裁断机上裁断和拼接，轮胎采用VMI三鼓成型机成型。4＋3×0.35ST TAWI®钢丝帘布压延过程中帘布平整，钢丝帘线排布均匀；裁断过程中无翘角等不良现象（见图3）；轮胎成型和硫化过程顺利。使用4＋3×0.35ST TAWI®钢丝帘线的试验轮胎和使用4＋3×0.35ST黄铜镀层钢丝帘线的参比轮胎在同一台成型机和硫化机上连续完成，工艺性能良好。

图3 4＋3×0.35ST TAWI®钢丝帘布裁断和拼接情况

2.3 成品轮胎性能

采用4＋3×0.35ST TAWI®钢丝帘线与无钴盐胶料组合替代4＋3×0.35ST黄铜镀层钢丝帘线与含钴盐胶料组合用于12R22.5 18PR全钢载重子午线轮胎带束层中试制轮胎，成品轮胎性能测试结果见表1。

表1 成品轮胎性能

由表1可见，试验轮胎的强度性能与参比轮胎相当，耐久性能和高速性能均优于参比轮胎。

3 结论

（1）高温高湿条件下，4＋3×0.35ST TAWI®钢丝帘线在配方优化后的无钴盐胶料中的抽出力保持率和覆胶率均显著大于4＋3×0.35ST黄铜镀层钢丝帘线与含钴盐胶料组合。

（2）采用4＋3×0.35ST TAWI®钢丝帘线与无钴盐胶料组合替代4＋3×0.35ST黄铜镀层钢丝帘线与含钴盐胶料组合用于全钢载重子午线轮胎带束层中，帘布压延和成型工艺性能良好。

（3）试验轮胎的强度性能与参比轮胎相当，耐久性能和高速性能均优于参比轮胎。同时，去除粘合胶配方中的钴盐，符合绿色轮胎的发展方向。