轿车子午线轮胎用帘线品种及其性能

尼龙帘线主要有尼龙6和尼龙66，因其具有韧度高、耐疲劳性能好、与橡胶粘合牢等优 点而被大量应用于斜交结构的载重轮胎、轻载轮胎、农业轮胎和工程工业轮胎。锦纶66帘 线，具有强度高，弹性好，耐冲击性能好，耐疲劳性能好，弯曲刚度低，相对密度小（尼 龙1.14g/cm3，聚酯1.38 g/cm3），吸湿率低，湿强度高等优点。主要缺点是热稳定性差，热 收缩率大导致尺寸稳定性差，轮胎在行驶后停放会产生“平点”。我国神马集团研制出的改 性锦纶66，解决了帘线尺寸稳定性和轮胎“平点”问题，并具有断裂强力高，耐疲劳和耐 冲击性能好，粘合性能好，加工性能好等优点[8]，完全能满足轿车和轻载子午线轮胎的性能 要求。因此，使用改性锦纶66帘线作为胎体的轮胎，耐疲劳性、耐久性、抗冲击和抗机械 损伤等性能优异，乘坐舒适，而且轮胎重量一般较轻。
轮胎印痕面积随着负荷提高变化的情况见图3，由图可见，锦纶66胎体轮胎的印痕面积 全部大于聚酯胎体轮胎的印痕面积，而且负荷增大时印痕面积几乎近似线性增加。结合轮 胎下沉率的变化规律，应该是锦纶66帘线定负荷伸长大于聚酯造成的这种现象。因锦纶胎 体轮胎印痕面积大，导致接地处单位面积压力小于聚酯胎体轮胎，见图5。轮胎接地面积大 时，与路面的附着力大，使车辆操纵稳定性提高；轮胎单位面积压力小，使胎面磨耗损失 小。因此锦纶胎体轮胎与聚酯胎体轮胎相比，操纵稳定性好，胎面耐磨性好，轮胎寿命长。 另外，轮胎接地时，胎冠、胎圈和胎肩部分的弯曲变形会使橡胶受到压缩，多层胎体轮胎 的内外层帘线在轮胎弯曲变形时会受到压缩，由于橡胶和骨架材料的模量不同，不同帘线 层受到压缩变形不同，导致橡胶与帘线层之间、帘线与帘线层之间产生剪切应力，使轮胎 产生脱层损坏，如果骨架材料模量较低，可使剪切应力降低[11]。聚酯帘线的模量高于锦纶 帘线，聚酯胎体轮胎的下沉率大，使聚酯胎体轮胎的弯曲变形大，因此，使用锦纶66帘线 代替聚酯帘线，会使多层胎体帘线轮胎的耐久性能提高，延长轮胎使用寿命。 图4是轮胎硬度系数与负荷对应关系曲线。硬度系数是轮胎负荷与接地印痕面积和气压乘积 之比，表示在规定轮辋条件下轮胎气压承受负荷的能力。当硬度系数等于1时，说明轮胎气 压刚好承受了全部负荷；硬度系数小于1时，表明轮胎气压用来承受全部负荷还有剩余；硬 度系数大于1时，表明轮胎气压不够用来承担全部负荷，而部分负荷要由轮胎本身的材料来 承受[10]。由图可见，四种规格轮胎无论是锦纶66胎体还是聚酯胎体，在试验负荷范围内硬 度系数基本小于等于1，各规格轮胎的硬度系数随着试验负荷的增大而增大，当试验负荷增 加到一定程度时增大的趋势减缓；聚酯胎体轮胎的硬度系数大于锦纶胎体轮胎，这一点与 聚酯帘线模量高、轮胎内容积小、印痕面积小有关。
所以用锦纶6进行轮胎结构设计时，考虑锦纶6的热收缩大，假定伸张值要相对小一
些，硫化后必须及时进行后充气，后充气压力要适当。
其次，影响帘子布尺寸稳定性的是帘线的蠕变性，锦纶66因结晶度高，刚性大
而蠕变小，故尺寸稳定性较好。
2、 性能特点对轮胎制造、使用的影响
锦纶66纤维的动态粘弹行为优于锦纶6纤维。锦纶6的滞后损失峰值出现时的温
线会出现强力下降现象（图略）。轮胎硫化后不经冷却马上从模型中取出时在160℃
以上的硫化温度条件下，锦纶6帘子布强力会下降，而锦纶66在180℃也不会出现该
现象。这是帘子布在高温状态下急剧热收缩时，造成纤维结构变化从而导致硫化后
强力下降的结果（我认为是高温下高分子热运动使帘线收缩，破坏了结晶）。
b、 两种帘子布的尺寸稳定性
帘线升温：锦纶66和DSP聚酯帘线是合成纤维，与硫化橡胶一样都是高分子材料，其力 学行为属于粘弹性，在各种动态应力的反复作用下，产生蠕变和损耗能量，损耗能量转变 为热能，表现为在轮胎行驶时升热，内压升高，导致轮胎滚动阻力增大，对轮胎的滚动阻 力的贡献因不同轮胎结构可达20%~80%。随着子午胎速度提高或负荷增加，帘线的升热和 滚动阻力贡献率都会提高，对轮胎的耐久性有不利影响，此贡献主要来源于胎侧和胎肩部 位帘线[4]。锦纶和聚酯帘线在动态载荷下的升热随温度变化而变化，在120℃左右升热基本 相同，低于120℃时锦纶66的升热明显高于DSP聚酯帘线，而高于120℃时，则DSP聚酯的升 热高于锦纶66帘线。由表3中气压变化率可见，每个规格轮胎的高速试验升热高于耐久试验 升热，经过高速试验，聚酯胎体轮胎升热高于或接近于锦纶胎体轮胎，说明轮胎内温度达 到或大于120℃；经过耐久试验，单层锦纶胎体轮胎升热高于聚酯胎体轮胎，而两层聚酯胎 体轮胎升热高于锦纶胎体轮胎，说明两层胎体轮胎升热远远高于单层胎体轮胎。
影响帘子布尺寸稳定性的要素首推吸湿收缩和热收缩。
轮胎制造或使用过程中，帘子布若受热出现大的尺寸变化，必将使轮胎的均匀
度及寿命产生负效应，热收缩特性一般由干热收缩率来表征。
锦纶66因其优秀的耐热性而可以在较高温度下进行浸胶热处理，这使锦纶66的
热定型效果明显，热收缩率低，尺寸稳定性好。而锦纶6则达不到这种热定型效果。
无论是单层胎体还是双层胎体轮胎，下沉率随着充气压力的变化趋势基本一致，锦纶66胎 体的轮胎下沉率小，聚酯胎体的轮胎下沉率大，因此聚酯胎体轮胎的乘坐舒适性略优于尼 龙胎体轮胎，这是由于在一定气压与负荷条件下，锦纶帘线的定负荷伸长大于聚酯帘线， 抵消了部分下沉量。这种因素在负荷相对较低时显得明显，在负荷远大于轮胎标准负荷时， 几乎显现不出来，见图2，在一定充气压力下，两种帘线的轮胎下沉率基本一致，只有 185/70R14显示出与低负荷时相似的情况。
[NH(CH2)5CO]n锦纶66是由已二胺缩聚而成，分子式为：[NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO]n。锦纶 66分子中的酰胺基团形成氢键，有较强的次价力，拉伸后结晶度高，其软化点（235℃）、
熔点（265℃）、抗张强度（70kN/cm）和模量（500kN/cm）都比锦纶6高，而伸长率（<20
轮胎负荷特性对比： 轮胎负荷特性是指轮胎的气压、负荷与法向变形（下沉量）之间的关系。轮胎的下沉率
是轮胎径向弹性特性的表征，下沉率过小表示轮胎弹性小，汽车的乘坐舒适性差；下沉率 过大则造成轮胎在大变形下工作，缩短轮胎使用寿命[10]。由图1可见，在保持一定负荷的情 况下，轮胎的下沉率随着充气压力的增高而降低，说明轮胎的径向刚度提高，变形减小。
轿车子午线轮胎用帘线品种及其性能（读书摘要）
一、陈耀华、刘波等，《轮胎用锦纶66和锦纶6浸胶帘子布的性能及经济分析》，《中国橡胶》
2005.13 斜交轮胎用骨架材料主要以锦纶66和锦纶6浸胶帘子布为主。
1、 两种帘子布的性能特点
1）、两种纤维的基本性能对比
锦纶66和锦纶6同属脂肪族聚酰胺。锦纶6是由已内酰胺自聚而成，分子结构式为：
％）比锦纶6低。两种纤维的基本性能见表1：
表1、锦纶66和锦纶6纤维的基本性能
项目
锦纶6
锦纶66
断裂强度（干态）/N•tex-1
0.84
0.84
回弹性/％
98（延伸3％） 100（延伸4％）
初始模量/N•tex-1
4.4
5.1
回潮率（20℃，相对湿度65％）/％
5.0
4.5
软化点/℃
60-194
30-235
同样的原因，压延好的胶帘布停放超过24小时后，易出现两边紧、中间松现象，
停放时间越长，天气越潮湿，出兜越严重。所以压经济性对比
六家锦纶6生产厂家五种帘子布的比重与神马同规格对比如下：
厂家
840D/2V3 1260D/2V1 1260D/2V2 1680D/2V1 1680D/2V2
熔点/℃
215-220
250-265
2）、两种帘子布的应用
a、 耐热性：
锦纶66的分子由于氢键的存在和高结晶度，使其与锦纶6相比有更好的耐热性，
具体表现在熔点高、受热状态下强力保持率高等方面。160℃时锦纶6帘线强力有下
降趋势，170℃时大幅下降；而锦纶66帘线在180℃时才略有下降（图略）。
目前轮胎生产厂家轮胎硫化温度一般在160～180℃。在此温度下，轮胎胎体帘
6厂平均 132
310
233
362
307
神马公司 123
298
218
345
270
二、赵冬梅，《DSP聚酯和锦纶66帘线在子午线轮胎中的应用》，《轮胎工业》2006.4 目前轮胎胎体基本用聚酯、人造丝和锦纶。国外轿车子午线轮胎胎体骨架材料采用聚酯
帘线的范围在扩大，除日本、美国外，欧洲的轮胎公司也普遍采用，产品包括V或W速度级 的高档次和高性能替换轮胎；对于一些速度级别较高（如Z级）或高档车配套轮胎，欧洲仍 采用人造丝帘线，日本和美国的一些轮胎厂也采用人造丝帘线。轻载子午线轮胎胎体除个 别公司外，几乎全部采用聚酯帘线[1，7]。
温度为 170℃。
DSP聚酯帘线的模量高，定负荷伸长小，按照标准方法测量轮胎外缘尺寸，断面宽比锦 纶66帘线作胎体的轮胎小，冠部由于受到钢丝带束层的箍紧作用，轮胎外直径基本相当； 高速试验后，DSP聚酯胎体轮胎断面宽变化率大于锦纶66胎体的轮胎，耐久试验后，锦纶66 胎体轮胎断面宽变化率大于DSP聚酯胎体的轮胎，同一规格轮胎中，锦纶66胎体轮胎耐久试 验断面宽变化率大于高速试验断面宽变化率（215/75R15除外），而DSP聚酯胎体的轮胎是高 速试验断面宽变化率大于耐久试验断面宽变化率。分析认为是经过高速试验后，聚酯帘线 轮胎升热大、气压高，模量损失大于锦纶66帘线；而耐久试验后，锦纶66帘线轮胎升热大、 气压高，模量损失高于聚酯帘线。
聚酷帘线，特别是高模量、低收缩的聚酷帘线，尺寸稳定，可减少轮胎变形，故适合于 路面状况较好、速度较快的轿车子午胎，以及不超载行驶的轻载子午胎和微型车子午胎。 近几年，轿车子午胎、轻载子午胎和微型车子午胎的产量增长很快。DSP聚酯帘线，具有模 量高，尺寸稳定性好，耐候性好，吸湿性低，湿/干强度比高。使用DSP聚酯帘线作为胎体 的轮胎，尺寸稳定性好，均匀性好，操纵稳定性好，耐磨耗，减少平点现象。其缺点是轮 胎高频率变形时升热大，在高温下易产生胺解，在110℃～140℃温度范围内损耗因子及升 热速率出现峰值，而且应变越大，出现峰值的温度越低，此时导致轮胎急剧升热，直至脱 层损坏。因此聚酯帘线一般用在V速度级以下的轿车和轻载子午线轮胎中。