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

石汉臣，吴晓宇，刘兴华

（贵州轮胎股份有限公司，贵州 贵阳 550201）

全钢载重子午线轮胎中，钢丝帘线骨架材料与橡胶之间的粘合一般通过在胶料中添加一定比例的钴盐实现[1-6]。随着国家环保要求越来越高、钴盐价格逐年上升，轮胎制造成本随之增大。为了应对越来越高的制造成本，新型三相合金镀层钢丝帘线应运而生，完美契合了轮胎厂家降低制造成本的要求。三相合金镀层钢丝帘线是将钴盐镀在钢丝帘线表面，同时配合不添加钴盐的胶料，硫化过程中通过钢丝帘线表面的钴盐与橡胶发生粘合反应，实现钢丝帘线与胶料交联的目的[7]。

1 带束层对钢丝帘线的性能要求

带束层是对轮胎的轮廓、强度、耐久性能和动态特性等影响最大的部位[8-9]。在4层带束层设计方案中，2#和3#带束层是工作层，起箍紧轮胎使其外直径不向外胀大的作用；同时，2#和3#带束层作为工作层，要保证轮胎的冠部刚性，故需要具有拉伸小、刚性和强度大的特性[10]。

2 三相合金镀层钢丝帘线的特点

三相合金镀层钢丝帘线镀层由铜、锌、钴3种金属元素按照一定比例组成。用于与橡胶粘合的钴元素镀层分布于钢丝帘线与橡胶的接触界面，以便于参与橡胶与钢丝帘线的交联反应。因此，钴元素是3种金属元素中含量最小的一种，质量分数仅为10%以下。采用三相合金镀层钢丝帘线时钴的用量与将钴盐加入胶料中的传统工艺相比降幅达到80%以上。

本研究将3＋8×0.33ST超高强度三相合金镀层钢丝帘线用于国内使用量很大的12R22.5规格轮胎，胎面花纹选用适合长途高速运输的条形纵向花纹，研究三相合金镀层钢丝帘线在载重子午线轮胎带束层中的应用效果。

3 带束层胶配方调整

在原生产配方中去掉钴盐，调整炭黑和促进剂用量，得到全新的带束层胶试验配方，原生产配方与试验配方带束层胶的拉伸性能对比如图1所示。从图1可以看出，调整后带束层胶的100%定伸应力基本没有变化，300%定伸应力和拉伸强度有所提高，其中拉伸强度提高2 MPa。

图1 原生产配方与试验配方带束层胶的拉伸性能对比

4 轮胎试制

采用3＋8×0.33ST三相合金镀层钢丝帘线配合试验配方带束层胶生产2#和3#带束层用大卷帘布。2#和3#带束层帘布的压延厚度、密度及裁断宽度、裁断角度均不变，其他施工条件同正常生产12R22.5轮胎。

5 成品性能

5.1 外缘尺寸

12R22.5试验轮胎按照930 kPa标准充气压力充气停放24 h后，检测轮胎外缘尺寸，充气外直径为1 085 mm，充气断面宽为298 mm。轮胎充气外缘尺寸符合国家标准要求。

5.2 耐久性能

将试验轮胎与正常生产轮胎在同一台机床按照国家标准进行耐久性能测试对比，测试标准充气压力 930 kPa，标准负荷 3 550 kg，结果如表1所示。

表1 轮胎耐久性能对比 h

从表1可以看出：采用三相合金镀层钢丝帘线带束层生产的试验轮胎耐久性试验平均累计行驶时间为75.0 h；同规格、同花纹正常生产轮胎耐久性试验平均累计行驶时间为79.5 h。两种轮胎耐久性试验累计行驶时间差异不大，均远超国家标准要求的47 h。

5.3 低气压耐久性能

为验证三相合金镀层钢丝帘线带束层的耐久性能，将采用三相合金镀层钢丝帘线带束层的试验轮胎与正常生产轮胎做低气压（充气压力为600 kPa）耐久性能对比测试，结果如表2所示。

表2 轮胎低气压耐久性能对比 h

从表2可以看出：采用三相合金镀层钢丝帘线带束层生产的试验轮胎低气压耐久性试验平均累计行驶时间为30.5 h；同规格、同花纹正常生产轮胎的低气压耐久性试验平均累计行驶时间为29.5 h。试验轮胎的低气压耐久性能略优于正常生产轮胎。

5.4 带束层剥离性能

三相合金镀层钢丝帘线与试验配方带束层胶是全新的粘合体系，为了验证钢丝帘线与胶料之间的粘合力，进行了同规格、同花纹轮胎带束层帘线的剥离测试，正常生产轮胎和试验轮胎带束层帘线剥离力分别为151和146 N。可以看出，试验轮胎与正常生产轮胎带束层帘线剥离力相当。

5.5 轮胎路试

5.5.1 轮胎安装及跟踪信息

为了进一步验证三相合金镀层钢丝帘线的性能，将试验轮胎与正常生产轮胎进行同车交叉对比安装路试。路试轮胎安装及跟踪信息如下：地点 江苏；车型车况 6×4＋3半挂车；车货总质量 49 t；行驶路面 高速路面为主；行驶速度60～100 km·h-1；行驶距离 单边1 200 km；安装数量 22条；行驶里程 284 000 km。

5.5.2 装车方案

路试轮胎装车方案如图2所示。

图2 路试轮胎装车方案

5.5.3 跟踪情况

轮胎路试安装照片如图3和4所示，车辆跟踪轮胎照片如图5所示，路试轮胎磨耗里程信息如表3所示。

表3 路试轮胎磨耗里程信息

图3 安装车辆

图5 车辆跟踪轮胎

图4 安装轮胎

5.5.4 路试总结

路试轮胎使用1年零3个月，行驶里程284 000 km，试验轮胎和正常生产轮胎均完好，试验轮胎和正常生产轮胎平均单位磨耗量行驶里程分别为32 667和36 203 km·mm-1，试验轮胎单位磨耗量行驶里程略低于正常生产轮胎，预计单胎磨耗里程达49万km以上。

6 结语

采用三相合金镀层钢丝帘线和试验配方带束层胶生产的试验轮胎的充气外缘尺寸、耐久性能、低气压耐久性能以及耐磨性能等均达到预期目标。采用新型三相合金镀层钢丝帘线与新型带束层胶配合使用，可降低硫化体系中钴盐用量，实现经济、环保生产。