第三部分-子午線輪胎用骨架材料上課講義

子午線輪胎(lúntāi)設(shè)計第三部分(bùfen)子午線輪胎用骨架材料第一頁，共158頁。子午線輪胎以其優(yōu)異(yōuyì)的性能在全世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展。發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)90年代實現(xiàn)了子午化，又向無內(nèi)胎化、扁平化、高速化和環(huán)?；确较虬l(fā)展。第二頁，共158頁。輪胎子午(zǐwǔ)化率的提高和子午(zǐwǔ)線輪胎的性能、結(jié)構(gòu)不斷改進與更新，則要求輪胎簾線的數(shù)量、品種、規(guī)格不斷增加和應(yīng)用技術(shù)性能也日趨提高。本章主要內(nèi)容：子午(zǐwǔ)線輪胎用骨架材料的發(fā)展概況和基本性能要求以及骨架材料的分類與性能特點。第三頁，共158頁。第一節(jié)骨架材料的性能要求一、基本性能要求二、子午線輪胎對骨架材料性能要求的特點(tèdiǎn)第二節(jié)骨架材料的發(fā)展概況第四頁，共158頁。第一節(jié)骨架材料的性能要求一、基本(jīběn)性能要求(1)強度高、模量高（特別是小變形時或稱為初始模量要高），在高溫下模量保持率也要高。第五頁，共158頁。(2)生熱低、耐熱性能好。由于輪胎在行駛過程中的橡膠(xiàngjiāo)和骨架材料均會產(chǎn)生滯后損失而生成熱量，因此要求骨架材料的滯后損失小、生熱低，并有良好的耐熱性及良好的耐濕熱性。而且在濕熱、干熱下不易降解。第六頁，共158頁。(3)耐疲勞性能好。輪胎行駛(xíngshǐ)時，骨架材料往往受到周期性的拉伸、壓縮、彎曲等變形，因此耐疲勞性能要好。(4)尺寸穩(wěn)定性好。在常溫和升溫時的尺寸穩(wěn)定性要好，加負(fù)荷時的伸長率要小，蠕變要小。在輪胎加工過程中不熱收縮，在使用過程中不膨脹。第七頁，共158頁。(5)對橡膠的黏合性能好。黏合性能不僅是靜態(tài)的抽出力和剝離力、覆膠率要高，而且在動態(tài)下的黏合力也要高。同時(tóngshí)還要求在高溫下和老化后的黏合力保持率比較高。第八頁，共158頁。(6)相對密度小。有利于輪胎的輕量化，降低滾動阻力，節(jié)省燃料。(7)耐腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性好。不產(chǎn)生(chǎnshēng)胺解、水解或因其他化學(xué)作用而降低簾線強度。(8)價格低廉，節(jié)約成本。第九頁，共158頁。二、子午線輪胎對骨架材料性能要求的特點由于子午線輪胎結(jié)構(gòu)的特殊性，使胎體簾線受力與帶束層簾線受力情況不同，因此對簾線性能的要求，也有所不同的側(cè)重面，這樣有利于發(fā)揮(fāhuī)各種不同骨架材料的優(yōu)異性能。第十頁，共158頁。1、胎體簾線的性能(xìngnéng)要求2、帶束層簾線的性能(xìngnéng)要求第十一頁，共158頁。轎車和輕載子午線輪胎向單層胎體方向發(fā)展；同時，由于高速度級和高性能轎車與輕載子午線輪胎的日益發(fā)展對簾線的強度、尺寸穩(wěn)定性和滯后生熱等性能的要求更加嚴(yán)苛。目前世界各國都在不斷改進簾線性能和生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)新型(xīnxíng)產(chǎn)品，優(yōu)化簾線使用性能，以適應(yīng)輪胎技術(shù)的發(fā)展需要。第十二頁，共158頁。1．胎體簾線的性能要求子午線輪胎胎體簾線與胎面中心線呈90°角排列，胎體由一條幾乎不能伸張的環(huán)形帶束層箍緊，使輪胎在使用中外徑幾乎不變，但胎側(cè)變形比斜交輪胎大25%～30%，但胎側(cè)剛度低10%～30%.子午線輪胎在行駛中胎體簾線會受到比斜交輪胎更大的拉伸壓縮和彎曲(wānqū)等極為復(fù)雜的作用力。第十三頁，共158頁。胎體的主要作用是使輪胎保持原有設(shè)計的尺寸形狀，并賦予輪胎優(yōu)良的舒適性和牽引性。根據(jù)子午線輪胎胎體簾線受力的特點(tèdiǎn)，要求胎體簾線著重具有下列幾方面的性能。第十四頁，共158頁。①高強度、高模量，高溫下的模量也要高，這是子午胎胎體簾線的基本要求。②高尺寸穩(wěn)定性，低收縮率，小蠕變，這是高性能(xìngnéng)輪胎和高速輪胎的重要性能(xìngnéng)要求。③低滯后損失、低生熱性、高耐疲勞性，保證胎體的耐久性和輪胎的高使用壽命。第十五頁，共158頁。表3-1簾線性能與輪胎(lúntāi)使用性能的關(guān)系輪胎性能簾線性能耐機械損傷耐久性操縱性滾動阻力均勻性外觀質(zhì)量成本強度、韌性、耐疲勞性滯后生熱性尺寸穩(wěn)定性滯后生熱型尺寸穩(wěn)定性尺寸穩(wěn)定性強度、尺寸穩(wěn)定性、耐疲勞性第十六頁，共158頁。2.帶束層簾線的性能要求帶束層是子午線輪胎(lúntāi)的主要受力部件，帶束層的剛性對輪胎(lúntāi)使用性能有很大的影響，而簾線性能又直接影響帶束層的剛性。子午線輪胎(lúntāi)的帶束層簾線幾乎呈周向排列，其長度基本上保持不變。第十七頁，共158頁。簾線性能的重點要求如下。(1)高強力、高模量、伸長變形要很小。因帶束層簾線承受拉伸、彎曲(wānqū)等主要應(yīng)力，同時起著箍緊胎體的作用，使輪胎的外直徑幾乎不脹大。(2)與橡膠的黏合性能好。這對多層結(jié)構(gòu)的帶束層性能極為重要，特別是鋼絲簾線與橡膠的黏合水平，會直接影響到子午線輪胎的使用性能和壽命。第十八頁，共158頁。(3)耐疲勞性能好。子午胎的帶束層承受較大的應(yīng)力，而且是周期性地承受拉伸(lāshēn)、彎曲、剪切等變形，因此對簾線要求有較好的耐疲勞性能。(4)耐銹蝕和化學(xué)腐蝕性能好。子午線輪胎的帶束層材料，無論是轎車胎還是載重胎多數(shù)采用鋼絲簾線，而鋼絲簾線的腐蝕危險性會直接影響到輪胎的使用壽命。因此，必須提高耐銹蝕和化學(xué)腐蝕性。第十九頁，共158頁。第二節(jié)骨架材料的發(fā)展概況輪胎向子午化、無內(nèi)胎化、扁平化方向發(fā)展，要求輪胎簾線數(shù)量、規(guī)格(guīgé)、品種和應(yīng)用技術(shù)不斷更新發(fā)展。有關(guān)骨架材料的發(fā)展，將分為纖維簾線和鋼絲簾線兩部分來作介紹。第二十頁，共158頁。一、纖維簾線的發(fā)展歷程1．國外纖維骨架材料的發(fā)展2．國內(nèi)纖維骨架材料的發(fā)展3．新型(xīnxíng)纖維材料的開發(fā)研究二、鋼絲簾線的發(fā)展歷程1．國外鋼絲簾線生產(chǎn)與應(yīng)用情況2．國內(nèi)鋼絲簾線生產(chǎn)與應(yīng)用情況3．鋼絲簾線的發(fā)展趨勢與新品種開發(fā)第二十一頁，共158頁。一、纖維簾線的發(fā)展歷程1．國外纖維骨架材料的發(fā)展自帆布作為做充氣(chōnɡqì)輪胎的骨架材料起，纖維骨架材料經(jīng)歷了棉纖維、人造絲、尼龍、維尼綸、玻璃纖維、聚酯和芳綸的發(fā)展歷程。世界范圍而言，當(dāng)前輪胎行業(yè)在用的仍然是這些纖維材料。1995～2000年期間，聚酯增加5萬噸左右，增長率為4.1%；尼龍增長9萬噸左右，增長率為3.2%；而人造絲相對下降。第二十二頁，共158頁。表3-2世界(shìjiè)輪胎簾線消耗量單位：kt第二十三頁，共158頁。美國制造輪胎用纖維目前已基本上采用HMLS聚酯作為轎車和輕型載重子午線輪胎的骨架材料。轎車輪胎，甚至還有某些輕型載重輪胎中用單層子午線胎體結(jié)構(gòu)代替了兩層子午線胎體結(jié)構(gòu)。由于尼龍存在平點問題(wèntí)，因此轎車原配胎仍采用人造絲。進一步改進了織物處理和輪胎的耐沖擊性能，使聚酯迅速在原配輪胎中取代了人造絲。由于聚酯減少了平點問題(wèntí)，因此普通聚酯在替換輪胎中代替了尼龍。第二十四頁，共158頁。美國輪胎(lúntāi)子午化落后于歐洲，20世紀(jì)80年代美國Honey-Well公司（原AlliedSignal公司）開發(fā)出尺寸穩(wěn)定型聚酯(DSP)，另外1980年HoechstCelanese公司推出了高模量低收縮聚酯(HMLS)。解決了長期困擾子午線輪胎(lúntāi)制造生產(chǎn)單層胎體簾布接頭處引起胎側(cè)凹陷問題。HMLS(或DSP)聚酯具有提高輪胎(lúntāi)均勻性和省去硫化后充氣工藝提高輪胎(lúntāi)產(chǎn)量等優(yōu)點，已逐步取代了普通聚酯。第二十五頁，共158頁。西歐和日本歷史上纖維的使用情況與美國(měiɡuó)有很大差異。西歐由于子午線結(jié)構(gòu)的輪胎使用比美國(měiɡuó)早得多，因此尼龍從未取代人造絲。圖3-1歐洲共同體國家輪胎用纖維的應(yīng)用情況及歷史1所有纖維；2-人造絲；3-普通聚酯；4-HMLS聚酯第二十六頁，共158頁。盡管因某些用途需要而使用了普通聚酯，但是它決不會完全取代(qǔdài)人造絲，因為其尺寸穩(wěn)定性明顯不如人造絲，所以使用性能無法與之抗?fàn)?。因此在歐洲高速和高性能原配轎車子午線輪胎的胎體仍然采用人造絲簾線。第二十七頁，共158頁。目前，HMLS聚酯纖維正在逐漸成為西歐選用的骨架材料。這是因為最現(xiàn)代的HMLS聚酯與人造絲相比，已獲得了性能(xìngnéng)/成本比的優(yōu)勢，而且有足夠的生產(chǎn)能力來保證這種替換產(chǎn)品。雖然某些高性能(xìngnéng)轎車子午線輪胎仍使用人造絲，但是HMLS聚酯將在大多數(shù)轎車和輕型載重車子午線輪胎中迅速取代它，而且在幾年內(nèi)其用量已超過人造絲。第二十八頁，共158頁。日本:尼龍是輪胎用的主要纖維，但是，隨著轎車和輕型載重子午線輪胎的發(fā)展，HMLS聚酯的用量穩(wěn)步增長。尼龍和聚酯的用量都在增加(zēngjiā)。尼龍主要用于中型和重型載重斜交輪胎；聚酯特別是HMLS聚酯正迅速成為轎車和輕型載重子午線輪胎的骨架材料。第二十九頁，共158頁。在世界范圍當(dāng)前輪胎制造業(yè)使用的主要纖維骨架材料有3種，即人造絲、尼龍和聚酯。現(xiàn)狀(xiànzhuàng)：人造絲：使用地區(qū)集中，用量相對穩(wěn)定；聚酯：子午胎生產(chǎn)量的增長和歐洲根據(jù)輪胎性能級別部分使用而呈現(xiàn)低速穩(wěn)定增長的勢態(tài)；尼龍:使用量則逐年下滑但速度很平緩。第三十頁，共158頁。從絕對數(shù)量看，尼龍仍然是全球輪胎業(yè)使用量最大的纖維骨架(gǔjià)材料。按地區(qū)分布看，聚酯已在世界上每一個生產(chǎn)子午線輪胎的地區(qū)被使用，重點是美國、日本和歐洲，尼龍在發(fā)展中國家仍然有很大的使用量，主要集中在非洲和遠(yuǎn)東。第三十一頁，共158頁。從技術(shù)角度(jiǎodù)來看，目前可用作輪胎骨架材料的高性能合成纖維有芳綸和PEN纖維，但兩者使用量有限。到2000年，芳綸的年消耗量只有150余噸；PEN纖維更少，只有意大利倍耐力公司開始用這種纖維的簾布生產(chǎn)摩托車和賽車用高性能輪胎。障礙是價格因素。第三十二頁，共158頁。2.國內(nèi)纖維骨架材料的發(fā)展1982年上海正泰從前西德密茨勒公司(ɡōnɡsī)引進了轎車子午胎的成套裝備與技術(shù)。輪胎的骨架材料是人造絲簾線，簾線全部依靠進口。20世紀(jì)80年代末90年代初又引進了費爾斯通、倍耐力的生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為普通的子午胎。這兩家公司(ɡōnɡsī)的轎車和輕型載重車子午線輪胎骨架材料均用尼龍簾線（改性尼龍66，硫化后無需后充氣）。第三十三頁，共158頁。早期輪胎骨架多數(shù)采用人造絲簾線。這是因為人造絲具有(jùyǒu)良好的尺寸穩(wěn)定性，硫化后無需后充氣。另外，它不像尼龍有平點現(xiàn)象。20世紀(jì)90年代初國內(nèi)簾布廠試制出浸膠聚酯簾布，如平頂山神馬集團用進口聚酯長絲生產(chǎn)出聚酯簾布，另外，無錫太極公司采用國產(chǎn)聚酯長絲生產(chǎn)出浸膠聚酯簾布。第三十四頁，共158頁。經(jīng)過多次改進，后來試制出帶有彈力緯線（綿綸或滌綸）的酯聚簾布，更好地滿足了子午線輪胎生產(chǎn)工藝上的需要。另一方面，國產(chǎn)人造絲環(huán)境污染、資源以及價格等問題，逐步停止了生產(chǎn)。到90年代國內(nèi)自己開發(fā)的轎車和輕型載重車子午線輪胎由人造絲簾線轉(zhuǎn)向聚酯簾線。此時(cǐshí)生產(chǎn)的簾線為普通聚酯簾線，其收縮率較大，硫化后必須進行后充氣。第三十五頁，共158頁。隨著HMLS或尺寸穩(wěn)定型聚酯(DSP)簾線的推廣應(yīng)用，我國在高速低斷面“55”和“50”系列轎車子午線輪胎和高速輕型載重子午線輪胎的研制中均采用了新型聚酯簾線。到90年代后期(hòuqī)，山東濰坊大龍化纖公司和廣東開平滌綸廠都從國外進口DSP工業(yè)絲進行簾布加工和浸漬處理；無錫太極公司自行開發(fā)了DSP工業(yè)絲并生產(chǎn)DSP簾布。目前正在一般系列的轎車和輕型載重車子午線輪胎中推廣應(yīng)用DSP聚酯代替普通聚酯簾線。這將簡化生產(chǎn)工藝（無需后充氣），減小投資并可實現(xiàn)減層，從而降低成本。第三十六頁，共158頁。根據(jù)目前我國纖維簾線工業(yè)的發(fā)展和輪胎工業(yè)的發(fā)展看，轎車和輕型載重車子午線輪胎中纖維骨架(gǔjià)材料的應(yīng)用可分為兩種類型：①國內(nèi)自行開發(fā)的技術(shù)主要采用聚酯簾線，先是普通聚酯簾線，進一步改用新型HMLS或稱DSP聚酯簾線；②國外引進的技術(shù)估計還會繼續(xù)選用改性尼龍66簾線作輪胎骨架(gǔjià)材料。第三十七頁，共158頁。3．新型纖維(xiānwéi)材料的開發(fā)研究(1)PEN纖維(xiānwéi)(2)尼龍46纖維(xiānwéi)(3)聚酰胺單絲(4)復(fù)合簾線(5)碳纖維(xiānwéi)第三十八頁，共158頁。(1)PEN纖維DSP(或HMLS)(聚對苯二甲酸乙二醇酯，即PET),高尺寸穩(wěn)定性而成為當(dāng)今最先進的輪胎增強材料之一。PEN聚酯纖維（聚萘二甲酸乙二醇酯）尺寸穩(wěn)定性比DSP(或HMLS)聚酯纖維要高2倍。倍耐力開始(kāishǐ)用PEN纖維骨架材料生產(chǎn)了高級賽車用輪胎。第三十九頁，共158頁。PEN是一種(yīzhǒnɡ)性能改進而質(zhì)量較小的增強材料，因而可減小輪胎質(zhì)量，降低輪胎滾動阻力，節(jié)省燃油率。這種纖維加工成的簾布可用于子午線輪胎任何部位的骨架材料。第四十頁，共158頁。如果能夠替代鋼絲，則其優(yōu)點會更加突出。將來，特別是采用復(fù)合(fùhé)胎圈，鋼絲圈被替代后會使輪胎粉碎及焚燒變得容易。從而改善輪胎的可回收性，將對環(huán)保產(chǎn)生巨大影響。第四十一頁，共158頁。(2)尼龍46纖維荷蘭DSM公司開發(fā)成功專用(zhuānyòng)于半鋼子午線輪胎冠帶層的骨架材料—尼龍46纖維。(冠帶層雖然是子午線輪胎的小部件，國際上60%的乘用子午線輪胎配置了冠帶層。但因其對保持輪胎外形尺寸穩(wěn)定、提高速度級別、改善乘用和駕駛舒適性都有明顯的作用.)第四十二頁，共158頁。尼龍46綜合了下列各項性能:尺寸穩(wěn)定性好、高溫模量高、熱收縮力大（收縮率低）、隨時間延長應(yīng)力(yìnglì)保持率高、蠕變率在所有尼龍纖維中最低、耐熱老化性能均高于尼龍6和尼龍66，并且平點傾向性也低，與橡膠的黏合性好。第四十三頁，共158頁。尼龍46在120℃下模量比尼龍66高25%，160℃下收縮率比尼龍66低3%，在預(yù)加張力(zhānglì)低于6g·dtex-1時，它的應(yīng)力松弛低于聚酯。第四十四頁，共158頁。(3)聚酰胺單絲基于尼龍66聚合物的高線密度聚酰胺鬃絲（單絲）。這種纖維的橫斷面呈圓角矩形，其寬高比約為3。扁平形狀可以提高柔軟性，但降低(jiàngdī)了彎曲剛度。鬃絲有高模量低收縮、尺寸穩(wěn)定性好、耐疲勞性能和黏合性能好等優(yōu)點。第四十五頁，共158頁。這種鬃絲要比普通加捻簾線細(xì)得多，因此簾布壓延時所需膠料少，覆膠簾布的總厚度與普通加捻簾線相比減薄達(dá)30%。可節(jié)省膠料（小胎5%，大型斜交(xiéjiāo)胎15%），因而可以減小輪胎質(zhì)量和降低成本。第四十六頁，共158頁。鬃絲的強度比聚酯簾線高38%。比普通尼龍(nílóng)簾線高12%，與強度比較低的人造絲相比優(yōu)勢就更大。鬃絲將聚酰胺強力集中到可能最小的體積內(nèi)，而非圓形形狀可分配其強力，以獲得最大利用率。第四十七頁，共158頁。采用該骨架材料的輪胎具有(jùyǒu)行駛溫度低、操縱性好、滾動阻力?。髶p失小）、燃料消耗低和耐磨性能好等優(yōu)點。鬃絲有取代現(xiàn)有聚酯和尼龍簾線的可能。第四十八頁，共158頁。(4)復(fù)合簾線目的：提高其耐疲勞性、降低成本，滿足橡膠產(chǎn)品(chǎnpǐn)中的要求。方法：一種纖維（如尼龍、聚酯）與芳綸纖維復(fù)合，即分別加初捻，然后兩股一起加、復(fù)捻。第四十九頁，共158頁。芳綸纖維優(yōu)點：分子(fēnzǐ)鏈高度取向，結(jié)晶度高，因此其拉伸強度和模量高、變形小、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點。缺點：但芳綸耐壓縮彎曲疲勞性差，它與橡膠的黏合性能也不理想，尤其是價格昂貴，在某種程度上限制了它的進一步開發(fā)應(yīng)用。第五十頁，共158頁。國外20世紀(jì)70年代就開始研究復(fù)合簾線。杜邦公司研究了含芳綸復(fù)合簾線的性能，此復(fù)合簾線具有強度高、耐疲勞(píláo)性能好的特點。第五十一頁，共158頁。美國通用輪胎公司(ɡōnɡsī):芳綸與尼龍制成復(fù)合簾線用在礦山工程輪胎的緩沖層中，輪胎使用壽命可提高25%，胎面耐刺扎、耐切割性能可提高60%。第五十二頁，共158頁。芳綸和人造絲復(fù)合簾線用在輕載(qīnɡzǎi)子午線輪胎中，只需2層簾線，用在轎車輪胎中，只需1層骨架料。第五十三頁，共158頁。(5)碳纖維日本東麗株式會社(zhūshìhuìshè)采用高強度、高模量的碳纖維作為增強材料，已開發(fā)出質(zhì)量輕和高速性能良好的轎車輪胎。碳纖維存在著脆性大和耐屈撓性能差等問題，日本橫濱橡膠公司采用與鋼絲并用和改進結(jié)構(gòu)等措施，已將碳纖維成功地應(yīng)用于子午胎帶束層中。第五十四頁，共158頁。二、鋼絲(ɡānɡsī)簾線的發(fā)展歷程米其林公司最早開始制造全鋼絲(ɡānɡsī)斜交載重輪胎，由2層或4層鋼絲(ɡānɡsī)簾布替代了12～20層的棉線簾布。第五十五頁，共158頁。鋼絲簾線的性能優(yōu)點(yōudiǎn):耐熱性和導(dǎo)熱性極好，強度高、初始模量高，伸長率極小，受溫度影響極小，當(dāng)溫度高到其它纖維的熔點時，鋼絲還能保持原強度的93%。缺點:密度大，與橡膠的黏合性能差，耐疲勞和耐腐蝕性差。第五十六頁，共158頁。1.國外鋼絲簾線生產(chǎn)與應(yīng)用情況比利時貝卡爾特公司(BEKAERT)、法國米其林公司(MICHELIN)、日本BMA公司(BRIDGESTONEMETALPHACORPORATION)是世界上三大鋼絲簾線生產(chǎn)公司。這三家公司的鋼絲簾線年產(chǎn)量均為20萬噸以上，市場占有率近60%，而且其產(chǎn)品質(zhì)量(chǎnpǐnzhìliànɡ)也是最好的。第五十七頁，共158頁。其他較大的鋼絲簾線公司(ɡōnɡsī)：盧森堡的ARBED公司(ɡōnɡsī)、日本的東京制鋼公司(ɡōnɡsī)(TOKYOROPE)、意大利的倍耐力公司(ɡōnɡsī)(PIRELLI)、韓國的曉星公司(ɡōnɡsī)(HYOSUNGT&C)等。第五十八頁，共158頁。早期鋼絲簾線單絲直徑約0.15mm～0.175mm。國外常用胎體鋼簾線單絲直徑：0.17～0.22mm。單絲直徑過小，會導(dǎo)致單絲根數(shù)增多，簾線直徑加大，雖然鋼絲簾線強度提高(tígāo)，但加工成本加大；單絲直徑過大，鋼絲簾線疲勞性能下降。第五十九頁，共158頁。表3-3歐洲(ōuzhōu)和北美輕型載重和載重子午胎常用胎體鋼絲簾線規(guī)格20世紀(jì)80～90年代0.15mm，90年代中以后至2001年常用胎體鋼絲簾線為高強度和緊密型結(jié)構(gòu)，單絲直徑(zhíjìng)也有所增大(0.175mm)第六十頁，共158頁。第六十一頁，共158頁。表3-4歐洲和北美輕型載重和載重子午胎常用(chánɡyònɡ)帶束層鋼絲簾線規(guī)格第六十二頁，共158頁。表3-5歐洲(ōuzhōu)和北美轎車子午胎常用帶束層鋼絲簾線規(guī)格1980-1990年期間1995-2001年期間3×7×0.155×0.255×0.23

OC0.15+4×0.252+2×0.252+7×0.22+12×0.30

HT5×0.23

HT

OC3×0.23

HT

OC3×0.28/0.30

HT

Betru2+2×0.25

HT2+7×0.26

HT第六十三頁，共158頁。2.國內(nèi)鋼絲簾線生產(chǎn)與應(yīng)用情況(qíngkuàng)國內(nèi)廠家:江陰貝卡爾特鋼簾線有限公司江蘇興達(dá)鋼簾線集團公司嘉興東方鋼簾線有限公司，榮成鋼絲簾線有限公司產(chǎn)量不大，其它如湖北鋼絲廠、上海鋼絲廠等只能生產(chǎn)半鋼子午線輪胎用鋼絲簾線。第六十四頁，共158頁。國內(nèi)國外胎體3+9+15W（3+9+15×0.175+0.15和3+9+15×0.22+0.15）3+8×0.20/0.22HT0.22+18×0.20CC1+6+11×0.20ST帶束層（工作層）3+9+15×0.175+0.153+9+15×0.22+0.153×0.20+6×0.35HT3+8×0.35HT(3+8×0.33HT)0.35+6×0.35HT3×0.20+6×0.35HT2+7×0.26HT2+6+11×0.25+0.15HT全鋼子午線輪胎(lúntāi)第六十五頁，共158頁。國內(nèi)輪胎廠胎體鋼絲簾線：3+8×0.23HT、0.20+18×0.18HT和0.22+18×0.20CC代替(dàitì)現(xiàn)用的3+9+15×0.175+0.15和3+9+15×0.22+0.15；帶束層（工作層）：3+8×0.38HT、0.365+6×0.35HTBetru和2+7×0.26HT代替(dàitì)現(xiàn)用的3+9+15×0.175+0.15、3+9+15×0.22+0.15和3×0.20+6×0.35HT;帶束防護層鋼絲簾線：1×5×0.35HI和1×5×0.38HI代替(dàitì)現(xiàn)用的3×7×0.20HE和3×4×0.22HE。第六十六頁，共158頁。3.鋼絲簾線的發(fā)展趨勢與新品種開發(fā)鋼絲簾線的發(fā)展方向主要有兩個方面：一:滿足高性能子午線輪胎的高速安全、節(jié)省燃料和環(huán)保(huánbǎo)等性能的需要；二:降低鋼絲簾線的制造成本，從而降低輪胎生產(chǎn)成本。第六十七頁，共158頁。根據(jù)子午胎發(fā)展需要，鋼絲簾線發(fā)展趨勢有如下幾個方向:(1)由普通強度向超高強度發(fā)展(2)向單絲直徑加大，簾線結(jié)構(gòu)(jiégòu)簡化發(fā)展(3)向全滲透型簡單化開放式結(jié)構(gòu)(jiégòu)發(fā)展(4)向抗沖擊、耐腐蝕、高斷裂伸長發(fā)展第六十八頁，共158頁。(1)由普通強度向超高強度發(fā)展同樣結(jié)構(gòu)的高強度鋼絲簾線(HT)與普通強度(NT)鋼絲簾線相比，不僅能夠降低生產(chǎn)成本，而且在使用過程中其斷裂強力、耐沖擊力、耐疲勞強度都能得到相應(yīng)提高(tígāo)，據(jù)資料介紹分別約提高(tígāo)10%、15%和20%以上。表3-6單絲直徑(zhíjìng)0.20mm的強度對比第六十九頁，共158頁。(2)向單絲直徑加大，簾線結(jié)構(gòu)簡化發(fā)展胎體用鋼絲簾線要求柔軟和耐屈撓性好，一般單絲直徑較小為宜，20世紀(jì)80年代單絲直徑以0.150～0.175mm為主，后來發(fā)展趨勢單絲直徑加大至0.20～0.23mm。但目前已成功開發(fā)出超高強度和最高強度簾線用單絲的技術(shù)(jìshù)，單絲直徑不必再增大。第七十頁，共158頁。簾線結(jié)構(gòu)趨向簡化(jiǎnhuà)，胎體簾線以單絲根數(shù)少、無外繞絲的緊密型結(jié)構(gòu)來代替單絲根數(shù)多、帶有外繞絲多層加捻、不同層之間單絲為點接觸的普通型結(jié)構(gòu)簾線。例如緊密型結(jié)構(gòu)0.20+18×0.175CC代替多層普通型結(jié)構(gòu)3+9+15×0.175+1。第七十一頁，共158頁。右交互(jiāohù)捻左交互(jiāohù)捻右同向捻左同向捻SZZSZZSS第七十二頁，共158頁。(3)向全滲透型簡單化開放式結(jié)構(gòu)發(fā)展為提高鋼絲簾線在滲膠方面(fāngmiàn)的性能，對轎車子午胎帶束層鋼絲簾線，開發(fā)了簡單結(jié)構(gòu)半開放型簾線(如2×1，2+2)、開放型簾線(如3×1OC，5×1OC)以及貝卡爾特3×1Betru*。針對輕型載重及載重子午胎的不同輪胎結(jié)構(gòu)要求，貝卡爾特公司又分別開發(fā)出了5×0.30HTBetru*，5×0.35HTBetru*和4+6×0.38HTBetru*等全滲膠型鋼絲簾線。第七十三頁，共158頁。(4)向抗沖擊、耐腐蝕、高斷裂伸長(shēnchánɡ)發(fā)展載重子午胎的防護冠帶層對鋼絲簾線的要求：膠料完全滲透；覆膠情況下有足夠的伸長(shēnchánɡ)；良好的耐沖擊性；良好的耐壓縮性以及較好的耐剪切性。普通高伸長(shēnchánɡ)簾線3×4×0.22HE、3×7×0.20HE和4×4×0.22HE等，簾線滲膠不充分，且覆膠后，其斷裂伸長(shēnchánɡ)率往往會損失50%左右。第七十四頁，共158頁。開發(fā)了一種制造(zhìzào)新型簾線，這種簾線具有高伸長和高耐沖擊性的特點，滲膠充分，尤其重要的是簾線在覆膠后仍具有很高的斷裂伸長率（大于6%）。其典型結(jié)構(gòu)為5×0.35HI（抗沖擊）和5×0.38HI，將分別替代3×4×0.22HE和3×7×0.22HE。第七十五頁，共158頁。子午線輪胎結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部位材料的性能要求不同，使用骨架材料的品種較多。本節(jié)主要介紹子午線輪胎常用(chánɡyònɡ)的簾線品種：鋼絲、尼龍、聚酯、人造絲、芳綸、玻璃纖維。第三節(jié)骨架材料(cáiliào)的分類與性能第七十六頁，共158頁。一、鋼絲(ɡānɡsī)簾線二、尼龍簾線三、聚酯簾線四、人造絲簾線五、芳綸簾線六、玻璃纖維第七十七頁，共158頁。一、鋼絲簾線子午胎生產(chǎn)(shēngchǎn)中用量最大的骨架材料全鋼載重子午胎：胎體層、帶束層、胎圈包布和胎側(cè)加強層等。轎車和輕型載重子午胎：帶束層和胎圈或胎側(cè)的加強層。第七十八頁，共158頁。鋼絲簾線的性能優(yōu)點:耐熱性和導(dǎo)熱性極好(jíhǎo)，強度高、初始模量高，伸長率極小，受溫度影響極小，當(dāng)溫度高到其它纖維的熔點時，鋼絲還能保持原強度的93%。缺點:密度大，與橡膠的黏合性能差，耐疲勞和耐腐蝕性差。第七十九頁，共158頁。結(jié)構(gòu)(jiégòu)、品種分類分類普通型緊密型開放型高強度型高伸長高抗沖全滲透型第八十頁，共158頁。1.普通型結(jié)構(gòu)普通型使用最早，規(guī)格品種達(dá)30余種，單絲直徑有多種規(guī)格。單絲直徑小的（0.15～0.175mm)用于胎體層，單絲直徑大的(0.20～0.38mm)用于帶束層。典型結(jié)構(gòu)：3+9+15×0.175+0.15、3+9+15×0.22+0.15，屬于多層簾線，簾線內(nèi)、外層鋼絲捻距相反，多層簾線在斷面圓形半徑方向上各層之間呈分離狀態(tài)(zhuàngtài)，不同層之間的鋼絲為點接觸。第八十一頁，共158頁。其簾線斷面結(jié)構(gòu)見圖所示。普通型弊?。翰煌瑢又g的鋼絲為點接觸，存在潛在(qiánzài)的磨損破壞問題；膠料的滲透性也差，影響橡膠與鋼絲的黏合性能。普通型結(jié)構(gòu)將被開放型、緊密型等新結(jié)構(gòu)所替代。圖3-4普通型結(jié)構(gòu)(jiégòu)簾線第八十二頁，共158頁。2.緊密型結(jié)構(gòu)(jiégòu)緊密型鋼絲簾線是指那些由捻向和捻距相同的多根鋼絲組成的簾線。圖3-5緊密型結(jié)構(gòu)(jiégòu)簾線斷面(12×1)第八十三頁，共158頁。特點：單根鋼絲(ɡānɡsī)排列緊密，簾線直徑較小，在不同斷面位置各不相同，各單根鋼絲(ɡānɡsī)間為線接觸，接觸面積較大、接觸壓力較小，磨損破壞的傾向較輕。第八十四頁，共158頁。問題：緊密型簾線對芯線遷移較敏感(mǐngǎn)，即在簾線被切斷或受到動態(tài)彎曲和動態(tài)壓縮作用時，芯線鋼絲會移動到簾線之外。如果使用緊密型簾線作胎體增強材料，簾線被固定在胎圈上，若輪胎設(shè)計的好，就不致出現(xiàn)芯線外移的現(xiàn)象。第八十五頁，共158頁。使用緊密型簾線做帶束層增強材料，可能出現(xiàn)芯線遷移，若芯線由多根鋼絲組成且鋼絲直徑較大，可使簾線呈開放狀態(tài)，從而(cóngér)有利于膠料向簾線內(nèi)部滲透，確保芯線受到機械錨固作用而減少遷移的危險。第八十六頁，共158頁。緊密型簾線既可做胎體增強材料又可做帶束層增強材料，它具有強度(qiángdù)高，黏合保持性好，耐屈撓性、耐磨損性和耐沖擊性好等優(yōu)異性能。目前正在成為越來越受歡迎的子午線輪胎骨架材料。第八十七頁，共158頁。3.開放型結(jié)構(gòu)開放型結(jié)構(gòu)是將單絲捻制成松散結(jié)構(gòu)的鋼絲簾線，即捻度較低，單絲之間的縫隙較大。與普通結(jié)構(gòu)鋼絲簾線不同，中心沒有封閉空間，膠料容易滲透人內(nèi)，既提高了簾線與橡膠的黏合強度(qiángdù)，又防止了鋼絲銹蝕。圖3-6開放型結(jié)構(gòu)(jiégòu)簾線斷面(1×4×0.25OC)第八十八頁，共158頁。目前轎車子午胎帶束層常用的開放型結(jié)構(gòu)鋼絲簾線，如2+2×0.30HT與普通結(jié)構(gòu)1×5×0.25,前者的單絲松散排列(páiliè)，間隙較大，無封閉空間，而后者的中心有個封閉的空間。2+2+0.30HT

1×5×0.25第八十九頁，共158頁。4.高強度型高強度鋼絲簾線不是(bùshi)簾線結(jié)構(gòu)上的不同，而是主要在原材料盤條的化學(xué)成分和力學(xué)性能上與普通強度鋼絲的要求有所不同。高強度鋼絲盤條的碳含量比普通強度鋼絲要高10%左右，從而盤條的力學(xué)性能不同。第九十頁，共158頁。表3-7高強度與普通強度鋼絲(ɡānɡsī)盤條主要力學(xué)性能對比第九十一頁，共158頁。表3-8高強度和普通(pǔtōng)強度鋼絲簾線物理性能對比①+5%。②+5%。第九十二頁，共158頁。江蘇興達(dá)公司在高強度鋼絲(ɡānɡsī)簾線的研制開發(fā)方面取得了一定成績，目前已可以生產(chǎn)l×2×0.30HT，2+2×0.25HT，2+2×0.35HT，2+7×0.28HT，3×0.20+6×0.35HT等近10種高強度鋼絲(ɡānɡsī)簾線。第九十三頁，共158頁。高強度鋼絲簾線往往不采用普通結(jié)構(gòu)型簾線，而是伴隨著采用緊密型和開放型結(jié)構(gòu)簾線，目前已應(yīng)用(yìngyòng)于子午線輪胎中的有1×12×0.22HT，3×0.365+9×0.34CC+1HT,5×0.23HTOC,3×0.30HTOC。第九十四頁，共158頁。5.高伸長率和高抗沖擊型主要特點(tèdiǎn):伸長率（約為7.5%）比普通鋼絲簾（約為1.7%）要大5%左右。高伸長鋼絲簾線采用同捻向結(jié)構(gòu)并且捻距較小，因此其斷裂伸長率或低負(fù)荷伸長率較大，能承受較大的沖擊，且有較好的耐疲勞性能。如普通高伸長簾線3×4×0.22HE，3×7×0.20HE和4×4×0.22HE等。但這類簾線滲膠不充分，而且簾線覆膠后，其斷裂伸長率往往會損失50%左右。第九十五頁，共158頁。與高伸長(shēnchánɡ)鋼絲簾線相比，高抗沖擊型鋼絲簾線具有高伸長(shēnchánɡ)和高抗沖擊性。新型結(jié)構(gòu)鋼絲簾線5×0.35HI和5×0.38HI屬于高抗沖擊型鋼絲簾線。特點：單絲直徑相對較大，有利于簾線的耐剪切性；且簾線經(jīng)過特殊變形，捻距大，膠料滲透充分，特別是簾線在覆膠后仍具有很高的斷裂伸長(shēnchánɡ)率（大于6%）,因而可以改善耐沖擊性和耐腐蝕性。第九十六頁，共158頁。該簾線只需一次成型，制造成本低；簾線直徑小，壓延厚度(hòudù)減小，可以減小輪胎質(zhì)量和降低成本。其典型結(jié)構(gòu)為5×0.35HI用以替代3×4×0.22HE，5×0.38HI用以替代3×7×0.20HE。第九十七頁，共158頁。鋼絲簾線4×2×0.35E和3×7×0.22HE與新結(jié)構(gòu)(jiégòu)高抗沖擊型鋼絲簾線5×0.38HI的性能對比見表注:A-4×2×0.35E;B-3×7×0.22HE;C-5×0.38HI。第九十八頁，共158頁。6．全滲透(shèntòu)型(a)TRU簾線斷面(b)普通(pǔtōng)開放式簾線斷面為多邊形為圓形圖3-8不同結(jié)構(gòu)鋼絲簾線斷面示意全滲透型鋼絲簾線是一種全新的子午線輪胎用鋼絲簾線，也稱為(chēnɡwéi)TRU(TotalRubberPenetration)簾線，與普通簾線相比，其鋼絲排列的斷面呈多邊形而不是圓形。第九十九頁，共158頁。與普通鋼絲簾線的制造工藝的區(qū)別：全滲透型鋼絲簾線在成型過程中通過特別的鋼絲預(yù)變形設(shè)備，對鋼絲簾線施加特別的預(yù)變形，使鋼絲之間的間隙(jiànxì)始終保持恒定，從而使得在壓延或擠出過程中，橡膠能夠充分滲透到簾線中去，因而提高鋼絲的耐腐蝕和耐疲勞性能，延長輪胎使用壽命。第一百頁，共158頁。橡膠全滲透鋼絲簾線具有如下(rúxià)優(yōu)點。(1)更好的橡膠滲透性阻止任何濕氣通道的產(chǎn)生，還可以提高鋼絲壓延和擠出速度，提高生產(chǎn)效率；(2)簾線結(jié)構(gòu)規(guī)整相對均勻的簾線直徑，簾線直徑小，可減小帶束層簾線的密度和用膠量，減小輪胎質(zhì)量，降低輪胎的滾動阻力；(3)更高的鋼絲斷裂強度意味著更低的帶束層密度，使鋼絲間隙大覆膠更好，同時質(zhì)量也減??；第一百零一頁，共158頁。(4)更高的帶束層剛度(ɡānɡdù)和強度，增強輪胎抗磨損性和耐側(cè)滑性，提高輪胎的安全性和操縱性；(5)具有較低的定負(fù)荷伸長，意味著更小的滯后損失，使輪胎具有更好的操縱響應(yīng)性能，尤其是轉(zhuǎn)向靈敏性能；(6)與橡膠的初始黏合強度高。第一百零二頁，共158頁。總之，全滲透型鋼絲簾線滲膠性能好、耐疲勞性能優(yōu)異、簾線直徑小和保持率高且工藝性能良好。貝卡爾特公司推出這種新型結(jié)構(gòu)鋼絲簾線3×0.30HTBetru*，適用(shìyòng)于轎車子午線輪胎帶束層和1+6HTBetru*適用(shìyòng)于載重子午線輪胎帶束層，第一百零三頁，共158頁。與傳統(tǒng)(chuántǒng)鋼絲簾線2+2×0.25HT，3×0.20+6×0.35HT的性能對比見表。表3-10全滲透(shèntòu)型鋼絲簾線與傳統(tǒng)鋼絲簾線性能對比注:A-2+2×0.25HT;B-3×0.30HTBetru*;

C-3×0.20+6×0.35HT;D-1+6HTBetru*。

第一百零四頁，共158頁。二、尼龍簾線尼龍纖維的優(yōu)點:強度(qiángdù)高、密度小，單位質(zhì)量強度(qiángdù)比人造絲高1.5～1.8倍；吸濕率低，濕強度(qiángdù)高；彈性好，耐屈撓性能比人造絲高10倍；耐疲勞性能優(yōu)于其他纖維。第一百零五頁，共158頁。主要缺點:熱穩(wěn)定性差，熱收縮率大,帶來尺寸穩(wěn)定性差，使用過程中還會產(chǎn)生(chǎnshēng)“平點”。國內(nèi)外進行了許多研究改進，使尼龍模量提高、熱收縮率降低，從而改善尺寸穩(wěn)定性。第一百零六頁，共158頁。1.改性尼龍66倍耐力公司、固特異公司、費爾斯通公司和它們轉(zhuǎn)讓技術(shù)的國內(nèi)輪胎公司都廣泛使用改性尼龍66浸漬簾布制造子午線輪胎。尼龍66簾布的物理改性有3個途徑：①在原絲生產(chǎn)時直接改性采用(cǎiyòng)這種方法可將收縮率控制得很低，但斷裂強度犧牲較大；第一百零七頁，共158頁。②原絲生產(chǎn)不變，后加工時改性可以得到高強度的簾線，但熱收縮的控制和穩(wěn)定性較差；③在原絲生產(chǎn)和后加工過程中均采用特殊技術(shù)，合理分擔(dān)改性程度得到強度較高和干熱收縮率較低的改性尼龍(nílóng)66簾線，以滿足子午線輪胎生產(chǎn)使用的需要。第一百零八頁，共158頁。國內(nèi)1992年底神馬集團公司試制成功改性尼龍66浸漬簾布，現(xiàn)已開發(fā)出700dtex/2、930dtex/2、1400dtex/2，1400dtex/3、1870dtex/2和2l00dtex/2等6個系列、各種規(guī)格的改性尼龍66浸漬簾布19種，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到進口同類產(chǎn)品的水平(shuǐpíng)。表3-111400dtex/3改性尼龍66浸漬簾布物理性能指標(biāo)對比第一百零九頁，共158頁。2.低捻度尼龍66ICI1982年末將其所研制的低捻度(LowTwist)尼龍66簾線試用于單層轎車子午胎的胎體層。四個輪胎廠家成功地用LT尼龍66制造出輪胎。結(jié)果表明:LT尼龍66輪胎的耐久性與人造絲輪胎一樣；滾動(gǔndòng)阻力與人造絲輪胎相等或稍??；斷面寬比人造絲輪胎寬1%～2%，外直徑比人造絲輪胎大2mm(普通尼龍則大5mm)；簾布層接頭處出現(xiàn)凹陷。第一百一十頁，共158頁。普遍認(rèn)為LT尼龍66簾線可以滿足子午線輪胎胎體簾布層的基本要求，其輪胎的綜合性能與聚酯輪胎相同，但還不能完全達(dá)到(dádào)人造絲的水平。第一百一十一頁，共158頁。LT尼龍66簾線的性能特點是：與普通尼龍簾線相比，收縮率低25%，模量高25%，故輪胎不需要(xūyào)后充氣處理；纖維強力利用率高，輪胎質(zhì)量小（比普通尼龍輪胎輕5%）；疲勞性能略低，因尼龍簾線耐疲勞性能優(yōu)異，故完全能滿足子午線輪胎要求；此外還有生產(chǎn)效率高、能耗少和成本低等優(yōu)點。表3-12西歐單層155SR13轎車子午胎簾線質(zhì)量和相對成本比較第一百一十二頁，共158頁。3.尼龍46簾線荷蘭DSM公司與韓國科隆(Kolon)公司合作開發(fā)的尼龍46(商品名Stanyl)簾線是由乙二酸與丁二胺聚合而成，它在120℃下模量比尼龍66高25%，160℃下收縮率比尼龍66低3%。在較高的溫度下具有穩(wěn)定的力學(xué)性能(xìngnéng)；在負(fù)荷情況下蠕變小，收縮率低；尺寸穩(wěn)定性和耐熱老化性能(xìngnéng)均高于尼龍6和尼龍66并且平點傾向性也低；與橡膠的黏合性好。20世紀(jì)90年代尼龍46簾線已批量生產(chǎn)并投放市場。第一百一十三頁，共158頁。用于子午胎的冠帶層纖維材料主要是尼龍66，尼龍46具有尺寸穩(wěn)定性好、高溫下模量高、熱收縮力大、隨時間延長應(yīng)力保持率高和蠕變率在所有尼龍纖維中最低等特性。由于具有這些(zhèxiē)性能的綜合平衡，因此DSM公司認(rèn)為尼龍46是子午線輪胎冠帶層的理想增強材料。典型規(guī)格有940dtex/2尼龍46簾線。第一百一十四頁，共158頁。三、聚酯簾線普通聚酯簾線的強度高，耐疲勞性和耐磨性較好，吸濕率低，但其化學(xué)及熱穩(wěn)性較差，黏合性能也不夠理想，因此在實際生產(chǎn)中，膠料的配方設(shè)計和壓延(yāyán)工藝需要特殊考慮，生產(chǎn)出的輪胎需要后充氣處理。這種普通聚酯簾線的尺寸穩(wěn)定性明顯不如人造絲，其使用性能無法與之抗?fàn)?。第一百一十五頁，?58頁。1.高模量低收縮聚酯簾線20世紀(jì)80年代(niándài)，美國聯(lián)信(Allied-Signal)推出第1代尺寸穩(wěn)定型聚酯簾線(DSP)新產(chǎn)品兼有高模量和低收縮率的優(yōu)異性能。商品牌號：1×90-第1代增強DSPTM纖維（尺寸穩(wěn)定型纖維）；1×30-第2代增強DSPTM纖維（高強力尺寸穩(wěn)定型纖維）；1×40-第3代增強DSPTM纖維（超尺寸穩(wěn)定型纖維）。新型聚酯簾線無需硫化后充氣具有取代人造絲所需的各項性能。第一百一十六頁，共158頁。德國Hoechst公司，致力于開發(fā)高模量低收縮(HMLS)纖維和簾線，已先后開發(fā)出V-718和Trevira748(T-748)兩個HMLS型新品種。在此基礎(chǔ)上，該公司又開發(fā)出超高模量低收縮(UltraHMLS)的第二代聚酯纖維和簾線，目標(biāo)是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，將T-748的收縮率再降低(jiàngdī)25%左右。第一百一十七頁，共158頁。該纖維(xiānwéi)的特點：強度與普通聚酯纖維(xiānwéi)相同，但高于人造絲纖維(xiānwéi)；模量也與普通相同，但略低于人造絲纖維(xiānwéi)；熱收縮率比普通聚酯纖維(xiānwéi)低近一半；動態(tài)性能也優(yōu)于普通聚酯纖維(xiānwéi)。第一百一十八頁，共158頁。缺點:使用時生熱大、在高溫下產(chǎn)生胺解。所以高速、高性能轎車子午線輪胎中一般(yībān)不使用聚酯簾線。Z速度級以下的轎車和輕載子午線輪胎中使用。聚酯簾線纖維在110～140℃溫度范圍內(nèi)損耗因子及生熱速率出現(xiàn)峰值，而且應(yīng)變越大，出現(xiàn)峰值的溫度越低。對比普通聚酯、HMLS聚酯和人造絲簾線的性能見下表。第一百一十九頁，共158頁。第一百二十頁，共158頁。高模量低收縮聚酯簾線具有模量高、強力高、熱收縮率低（比普通聚酯低，尺寸穩(wěn)定性好、干濕強度大致相等、低捻簾線無損于疲勞性能等優(yōu)點。HMLS聚酯相比已獲得了性能／價格比的優(yōu)勢，將在大多數(shù)轎車和輕載子午線輪胎(lúntāi)中取代。第一百二十一頁，共158頁。2.PEN聚酯纖維美國Honeywell公司在開發(fā)出HMLS分子(fēnzǐ)設(shè)計理論指導(dǎo)下開發(fā)出來的性能優(yōu)于聚酯、價格大大低于芳綸的PEN纖維。其特性源于分子(fēnzǐ)主鏈中兼有剛性和柔性組分。PEN被普遍認(rèn)為是聚酯家族中的高性能產(chǎn)品。PEN的萘環(huán)提供了較高的剛性，因其玻璃化溫度（Tg）和模量均比PET類聚酯材料高。但與全芳族聚酯或芳綸不同，其結(jié)構(gòu)中的乙烯基團保證了高分子(fēnzǐ)量聚合物可熔融加工。第一百二十二頁，共158頁。PET

PEN

乙烯(yǐxī)萘環(huán)Tg=120℃(2480F)圖3-9PET和高性能聚酯PEN的結(jié)構(gòu)第一百二十三頁，共158頁。(1)簾線強度在相同重量和收縮率的基礎(chǔ)上進行(jìnxíng)對比。PEN聚酯纖維的強度比人造絲和PET聚酯纖維要高。圖3-10浸漬(jìnzì)簾線強度第一百二十四頁，共158頁。(2)尺寸穩(wěn)定性輪胎簾線的尺寸穩(wěn)定性即材料在高溫下的抗變形性能。PEN聚酯纖維(xiānwéi)的剛性主鏈結(jié)構(gòu)使其尺寸穩(wěn)定性比圖中的其他纖維(xiānwéi)高。采用PEN聚酯纖維(xiānwéi)可以排除胎側(cè)下凹的缺陷。圖3-11浸漬(jìnzì)簾線的尺寸穩(wěn)定性第一百二十五頁，共158頁。(3)高溫性能人造絲簾線的模量隨溫度增高(zēnggāo)幾乎不大變化，PET在溫度100℃左右時模量急劇下降至150℃左右才緩慢下降。PEN的玻璃化溫度比PET高72℃，隨溫度增高(zēnggāo)還保持著較高的模量，直至150℃時還表現(xiàn)出優(yōu)良的性能。圖3-12浸漬簾線的動態(tài)(dòngtài)性能第一百二十六頁，共158頁。(4)疲勞性能PEN在低捻度和疲勞敏感條件下，其強度保持率比芳綸要高許多。另外，人造絲由于固有屈撓疲勞性能較差，因此需要(xūyào)高捻度系數(shù)。高模量纖維在壓縮時微纖化，疲勞性能一般較差，而PEN具有較高的強度保持率是比較獨特的。第一百二十七頁，共158頁。472×472335×335433×433圖3-13PEN與芳綸低捻簾線的曲撓疲勞性能對比(duìbǐ)簾線結(jié)構(gòu)：2200dtex/3圖3-14人造絲、PET和PEN屈撓疲勞(píláo)性能對比第一百二十八頁，共158頁。（5）壓縮模量壓縮模量是帶束層非常重要的參數(shù)。而所有合成纖維的壓縮模量均低于鋼絲。但PEN的壓縮模量卻比其他合成纖維高許多，見圖3-15所示，這一性能是PEN的化學(xué)結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)和宏觀(hóngguān)結(jié)構(gòu)作用的結(jié)果。圖3-15浸漬(jìnzì)簾線的壓縮模量第一百二十九頁，共158頁。（6)收縮力簾線收縮的對比表明：尼龍(nílóng)66>PEN>PET。試驗采用的PEN和PET簾線結(jié)構(gòu)為ll00dtex/2，433×433捻/m，與尼龍(nílóng)簾線極相近。圖3-16浸漬(jìnzì)簾線的收縮力第一百三十頁，共158頁。

綜上所述，PEN聚酯簾線的優(yōu)異性能和價格(jiàgé)大大低于芳綸，所以目前已有商品投放市場，但年消耗量低于芳綸。第一百三十一頁，共158頁。四、人造絲簾線優(yōu)點：模量高，干熱收縮率低，定負(fù)荷長小，滯后(zhìhòu)生熱少（能量損耗低）。從圖中明顯看出人造絲的能量損耗大大低于其他品種的簾線。圖3-17簾線溫度(wēndù)與能量損耗的關(guān)系第一百三十二頁，共158頁。表3-14不同產(chǎn)地1830dtex/2人造絲簾線的主要(zhǔyào)性能對比第一百三十三頁，共158頁。人造絲簾線有極好的尺寸穩(wěn)定性和低滯后生熱性能，使輪胎的操縱穩(wěn)定性好，且高速行駛時溫度低，生產(chǎn)無需后充氣處理，外觀(wàiguān)不易產(chǎn)生缺陷。高質(zhì)量人造絲簾線特別適用于高速轎車子午線輪胎和高性能輪胎。第一百三十四頁，共158頁。不足：人造絲簾線強度低，耐疲勞性不夠好，生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)過程中環(huán)境污染嚴(yán)重。且人造絲簾線的自然吸濕率較高，在高濕和高溫的生產(chǎn)條件下，收縮率較大(7%～9%)，強力、模量損失也較大，因此在輪胎制造過程中對人造絲簾線的含濕率要求嚴(yán)格(yángé)，從而增加了生產(chǎn)難度。第一百三十五頁，共158頁。盡管如此，歐洲輪胎廠家仍大量使用人造絲簾線（尤其是在原配胎中）。而且(érqiě)其輪胎在世界市場上具有很強的競爭力，這說明歐洲人造絲簾線的上述不足之處已有所改善，質(zhì)量優(yōu)于其他國家產(chǎn)品。第一百三十六頁，共158頁。五、芳綸簾線芳綸是一種新型的增強材料，而且是目前惟一能夠完全滿足輪胎及汽車設(shè)計所需的各種性能的增強材料。芳綸纖維具有以下優(yōu)異特性：①優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性（模量高、蠕變小、不收縮）；②密度(mìdù)小（只有鋼絲的1/5）；③強度高；④滯后損失小，生熱低，耐熱性好；⑤耐磨損和抗撕裂；⑥耐腐蝕性好。第一百三十七頁，共158頁。表3-17芳綸與其他工業(yè)用纖維(xiānwéi)的性能對比第一百三十八頁，共158頁。圖3-21工業(yè)用纖維的應(yīng)力-應(yīng)變(yìngbiàn)曲線圖3-22滯后損失率-往復(fù)拉伸次數(shù)關(guān)系曲線1-芳綸；2-鋼絲；3-聚酯；4-人造絲；5尼龍1-芳綸；2-尼龍；3-聚酯第一百三十九頁，共158頁。缺點：芳綸簾線耐疲勞性能差。選擇試樣進行彎曲、拉伸、壓縮及