一、钢帘帘线及钢丝

（一）钢丝帘线的结构和分类

自1948年法国米其林公司发明钢丝子午线轮胎以来，经过半个世纪的考验，钢丝帘线已成为世界轮胎行业中的主要骨架材料。同时，钢丝帘线的结构是不断发展的，较早使用的是两种老结构，即7×3×0.147（21丝）、3+9+9×3×0.147（39丝）。这两种结构单丝较细（仅0.147mm），且柔软性好，但生产效率低，成本高。以后，不再强调柔软性，在全面权衡性能价格比的基础上，发展了一系列新的结构，趋向于加粗单丝的直径（0.15~0.38mm），从而减少帘线中单丝的根数；加粗帘线的直径，以提高帘线的刚性；两线的结构趋于简单，采用密集型结构的钢丝帘线等，这样可以把磨蚀疲劳降低到最小程度：为了满足轮胎的轻量化的要求，钢丝帘线应提高其本身的强度，因此，高强度钢丝帘线应运而生。

1、钢丝帘线结构的表示法

钢丝帘线结构是按钢帘线制造的程度表示的，即从最里层股或丝开始向外层推移，表示格式如下：

（N×F）×D+（N×F）×D+（N×F）×D+F×D

最内层 + 中间层 + 最外层 +外缠层

式中：N——股数

F——单丝数

D——单丝直径

例如：（1×3）×0.22+（9×1）×0.22+（15×1）×0.22+1×0.15，里层为1股（芯股），由3根丝组成，单丝直径为0.22mm；向外推移第二层为9股，每股为1根单丝，单丝直径为0.22mm；第三层为15股，每股为1根单丝，单丝直径为0.22mm；最外层为1根外缠丝，外缠丝直径为0.15mm。

当N（股数）或F（丝数）等于1时，则N或F以及括号在表达式中可以省略，如上例可简化为：3×0.22+9×0.22+15×0.22+0.15；当在两个或两个以上的程序中D（丝径）相同时，则D只需在最后一个程度中表示出来，而外缠丝的直径通常是分开表示的，所以上式还可以简化为：3+9+15×0.22+0.15

还有一种情况，当芯股（或丝）与其邻近的股（或丝）是相同的，则表达式中股的组成和括号可以省去，以该相同的股（或丝）的总数表示。例如：4+（6×4）×0.175+0.15可以简化为7×4×0.175+0.15。

特殊结构钢丝帘线可在上述表达式后加注相应的英文字母，例如：高伸长率帘线加注HE（英文HighElongation的缩写），高强度帘线加注HT（HighTensile Strenth），开放型帘线加注OC（Open Cord），密集型帘线加注CC（Compact Cord）等。外缠结构常用W或Wr（英文Wrapping的缩写）表示，例如：3+9+15×0.22+0.15，也可表示为3+9+15×0.22W或3+9+15×0.22Wr。

2、钢丝帘线的分类

按照不同的分类方法，钢丝帘线可以分为许多不同的品种。

按用途可分为子午线轮胎用钢丝帘线、运输带用钢帘线、选型带用钢帘线等；子午线轮胎用钢丝帘线又可分为乘用胎、轻卡胎和载重胎用钢丝帘线；按用于轮胎的不同部位，又可分为带束层用钢丝帘线和胎体用钢丝帘线。

按不同的强度等级可分为普通强度钢帘线、高强度钢帘线和超高强度钢帘线。

按不同的镀层性能可分为普通镀层钢帘线、薄镀层钢帘线和低铜镀层钢帘线。

按捻制结构可分为普通结构钢帘线和特殊结构钢帘线。特殊结构钢帘线又可分为开放型、密集型和高伸长率等。

尽管分类方法很多，但最具实质性的分类方法是根据断面结构和捻制方法，把钢丝帘线分为两大类，即股型钢帘线和层型钢帘线。

（1）股型钢帘线

由若干根单丝捻制成股（或绳）或再由若干根股捻制成绳，前者称单股型，后者称多股型。

单股型帘线是一次捻制成型的，可分为：

普通型：单丝有规律排布，互相之间呈线接触，如1×4，1×5。

开放型：与普通型不同的是单丝之间存在5—8um的缝隙，使橡胶容易渗透进去，改善了钢丝帘线的粘合性能和耐腐蚀性能，如1×4OC，1×5OC。

密集型：由许多根单丝一次捻制成型，捻距较大，单丝之间互成不太规范的线接触状态，如1×12+1。帘线内的单丝虽呈无规律排布，但在轮胎加工过程中各根单丝却可得到最稳定的良好位置。这种结构不仅成本较低，而且大大改善了耐疲劳性能，如1×12×0.20+0.15，其疲劳寿命可达15000次左右，但丝数和丝径与它接近的3+9×0.22+0.15，其疲劳寿命约5000次。

多股型帘线先由单丝捻制成股，再由若干股捻制成绳，可分为：

交互捻：股和绳的捻向相反，即丝在股中的捻向与股在绳中的捻向相反，如7×4×0.22，股是左捻，绳是右捻，用S/2表示。

同向捻：股和绳的捻向相同，如3×7×0.20HE，股和绳都是左捻，用S/S表示。同向捻、小捻距的高伸长率帘线，其破断伸长率可达5—10%，故能承受较大的冲击，而且具有较高的耐疲劳性能，如3×7×0.20HE，其疲劳寿命可达到15000次左右。高伸长率帘线常用于轮胎带束层中的最外一层，即保护层。

（2）层型钢丝帘线

单丝由里向外呈层状分布，有2层，也有3层。按各层单丝直径的异向又可分为同径和异径。

同径：除了外缠丝的直径通常为0.15mm，各层单丝直径相同，如3+9+15+1等。

异径：各层单丝直径不同，如3×0.20+6×0.35。

此外，在帘线表面螺旋形地缠绕一根单丝，就成为外缠结构。外缠丝的直径一般为0.15mm，捻距有3.5mm和5mm两种，以3.5mm居多。外缠丝的作用是增强帘线的弯曲刚度，减少了帘线在轮胎成型过程中的回弹力，提高帘线的耐疲劳性能，便于加大帘线的捻距，提高与橡胶的粘合力等。但是也有人认为，在胎体中，外缠丝和外层丝之间的摩擦和磨损，容易引起粘合力的破坏，所以对外缠结构尚有一定争议。

（二）钢丝帘线的性能

1、钢丝帘线的线性尺寸和结构特性

（1）帘线粗度和单丝直径

帘线粗度指的是帘线外接圆的直径。它不仅与单丝直径和丝数有关，也与结构特性有关，如外缠结构，开放型结构等会使粗度加大。

一般来说，帘线粗度相同，其单丝直径越细则单丝根数便越多，当帘线受弯曲时钢丝之间的相对滑动便越容易，帘线的柔软性便越好。但从帘线生产成本考虑，单丝直径加大较为有利。

（2）捻距和捻向

捻距指的是帘线中的股（丝）或股中的丝绕，其中心转360°的轴向距离。捻距是帘线生产中的一项重要参数。捻距大，生产率高，但耐疲劳性能下降；捻距小，耐疲劳性能改善，伸长率提高，但强度的捻制损失大，生产效率也降低。以3×4×0.22HE与3+9×0.22相比较，前者的捻距（3.15S/6.3S）比后者的捻距（6.3S/12.5S）小一倍，虽然两者的单丝直径和丝数是一样的，但前者的破断伸长率可达5—10%，后者仅为2%；从实物测试数据看，前者的破断拉力为912N（标准≥830N），疲劳次数为7676次；后者破断拉力为1280N（标准≥1130N），疲劳次数为4150次。高伸长率帘线的强度捻制损失往往20%以上。

捻距越大，帘线在捻制中单丝的扭转变形程度就越小，其弹性恢复力较大，这种弹性恢复力如果得不到消除，会使帘线的耐疲劳性能下降，使用寿命缩短，所以捻距不能过大。

捻向指的是帘线中股的（丝）或股中的丝的螺旋走向。当将股或帘线垂直放置时，如果围绕股或帘线中心轴的螺旋线与字母“S”中心部位的倾斜方向一致，称该股或帘线为“S”捻或左捻；如与字母“Z”的中心部位的倾斜方向一致，称该股或帘线为“Z”捻或右捻。

（3）线密度

单位长度帘线的质量，以克/米（g/m）表示。这是一个与计算帘线生产率和轮胎重量有关的物理量。

（4）定长

每个工字轮上帘线的标准长度，以米表示。在轮胎制造过程的压延生产线上，有100多个工字轮同时放线，如果各轮帘线长度差别太大，则每次换轮时势必留下过多不能再用的帘线而造成浪费，所以要求定长供货。其定长允许偏差如下表：

每轮上帘线长度（m）

（B40/B60）

允许偏差

±%

≤2000

>2000—4000

>40....