轮胎钢帘线的发展现状与趋势当今世界轮胎工业趋于发展技术含量大、精度高、性能优异的“三化”产品，即子午化、无内胎化和扁平化轮胎。

子午线轮胎以其高速、耐磨、节油和行驶里程高等优异性能日益受到青睐。

汽车工业的迅猛发展对子午线轮胎的安全性、舒适性和经济性等方面的要求不断提高，进而对其骨架材料——钢丝帘线提出了如下更高的要求。

（1）质量一致性。

轮胎工业日益提高的工艺自动化水平对钢丝帘线的残余扭转和帘线长度的均一性、平直度以及弹性等提出了更苛刻的要求。

（2）高强度。

钢丝帘线强度的提高可减小钢丝帘线的用量，从而减小轮胎质量，降低成本。

（3）高粘合强度和耐腐蚀性。

不断提高的轮胎寿命和耐久性对胶料与帘线的粘合性能也提出了更高的要求，同时要求不断改进钢丝帘线的结构以提高耐腐蚀性。

（4）轮胎可翻新性。

中型和重型载重轮胎通常平均翻新次数为2～3次，因此对胎体的耐疲劳性能提出了更高的要求。

近年来，轮胎用钢丝骨架材料的发展主要体现在新技术、新产品（新结构钢丝帘线）方面，主要的目的是为轮胎行业提供性能更优、选用范围更宽的钢丝骨架材料。

1．发展钢丝制造技术，开发出强度更高的帘线钢丝帘线具有许多优异的力学性能，用钢丝帘线增强的轮胎与尼龙帘线增强轮胎相比，强度为4／1；耐冲击性能为330／2；行驶速度快（轿车可达160 km／h、货车可达120 km ／h）；受温度影响极小，当温度高到其他纤维熔化点时钢丝还能保持原强度的93%；寿命长，耐磨程度可提高30%～50%，行驶里程约可提高50%～100%；滚动阻力小，节油10%；耐穿刺、耐冲击、抗湿滑；汽车行驶时，缓冲性能和乘坐舒适性好，车辆零部件损伤小；附着力大，爬坡性能好；翻新次数多（2～3 次以上）等。

因此，钢丝帘线是子午线轮胎重要的骨架材料。

钢丝帘线的缺点是密度大，与橡胶难以粘合，耐疲劳和化学腐蚀性差等。

帘线用钢丝的强度决定钢丝帘线的强力，钢丝帘线强力的提高可使轮胎在确保一定强度的情况下，节省钢丝帘线用量以使轮胎质量和滚动阻力减小，油耗降低。

现在大量在用的钢丝帘线的强度为2.5 GPa。

近年来，高强度钢丝帘线在国外轮胎制造业被大量使用，其强度超出普通钢丝帘线20％～40%。

法国米其林公司轿车子午线轮胎带束层使用的钢丝帘线强度达到3.0 GPa；轻型载重子午线轮胎胎体帘线强度达到3.77 GPa，带束层钢丝帘线强度达到2.97 GPa；全钢载重子午线轮胎胎体帘线强度达3.41 GPa。

德国大陆公司轿车子午线轮胎带束层钢丝帘线强度达到2.99 GPa。

日本普利司通公司载重子午线轮胎带束层钢丝帘线强度达到3.20 GPa。

意大利倍耐力公司全钢载重子午线轮胎胎体帘线强度达到2.95 GPa，冠带层高伸长帘线强度达到3.09 GPa。

日本横滨公司全钢载重子午线轮胎带束层帘线强度达到3.46GPa。

美国固特异公司的超强钢丝帘线不仅强度高（达3.5 MPa），而且还具有较普通钢丝帘线耐疲劳性能好的特点。

据透露，该公司获得专利的超强钢丝帘线已用于全钢结构一级方程式赛车高机动性能轮胎和跑气保用轮胎中。

其中采用超强钢丝帘线的跑气保用轮胎尺寸稳定性好，在零压力时能以55英里／小时的速度继续行驶50英里。

据报道，提高帘线钢丝强度的下一步开发目标是超出现有钢丝帘线强度50％以上，即研制强度达到约4.0GPa的超高强度钢丝。

开发工作正在实验室加紧进行，主要是通过调整钢丝合金微晶结构、革新拔丝和热处理技术等手段达到目的。

贝卡尔特Betru 帘线通过对钢丝施加特定的持久预变形，使钢丝断面的投影呈多边形，而不像传统的或开放型帘线呈圆形投影。

相对于截面形状不规则的2+2结构帘线，N×1型Betru 帘线具有规则的截面形状，因而直径相对减小，从而可以使帘布更薄，减小了帘布层的胶料用量。

规则的断面形状也改善了帘线在轮胎生产中的工艺性能，在一定程度上减免了帘线分布不均、跳线等瑕疵，提高了帘布的生产效率和产品质量。

同时，贝卡尔特Betru 帘线具有优异的橡胶渗透性能。

开放型帘线是通过增大帘线的直径（采用变形工艺）使钢丝之间的间距增大来实现渗胶的。

这样做虽然使钢丝的渗胶性能得到了改善，但增大了帘线直径和低载荷延伸（结构伸长），对帘线的工艺性能和最终轮胎的操纵灵敏性不利。

试验已证明，3×1HT OC帘线在20 N应力下硫化时，由于帘线闭合，胶料无法渗入帘线中。

子午线轮胎钢帘线一般由2～39根直径为0.15～0.38mm镀黄铜钢帘线用钢丝绞合而成, 而每根钢丝是用碳化钨或金刚石模经湿式拉拔而成。

市场对更轻质量轮胎的需求推动着钢帘线用钢丝的强度不断提高。

1970年，直径为0.2 mm的钢帘线用钢丝强度大约为2800 MPa，20世纪80年代为3200～3400MPa，20 世纪90 年代初增加到3600 MPa，1998年进一步提高到4000MPa，目前4000MPa级钢帘线用钢丝已经商业化并且其强度要求进一步提高。

为了使钢帘线用钢丝强度不断提高，一直在加大钢丝的碳含量,从碳的质量分数为0.7%的亚共析钢丝到碳的质量分数为0.8 %的共析钢丝,再到碳的质量分数为0.9 %的过共析钢丝。

目前，子午线轮胎钢丝帘线用钢丝多以过共析珠光体钢丝为主,这是因为碳含量高有利于提高加工硬化率和强度，而珠光体结构钢丝既具有高的加工硬化率,又有良好的塑性。

2．适用于轮胎不同部位的各种钢丝帘线2.1 胎体用钢丝帘线胎体用钢丝帘线的要求是高强度和高的耐屈挠性能、结构均匀性、粘合性能、粘合保持性能及耐久性能（帘线耐水、湿气侵蚀作用的能力）。

紧密型帘线间的接触压力和相互磨损均较小，并且具有良好的耐磨损疲劳性。

紧密型钢丝帘线也存在弱点——芯线的迁移性，特别是被用作带束层增强帘线时，芯线迁移将成为现实的危险因素。

采用较粗钢丝作为紧密型帘线的芯线可防止芯线迁移。

此外，用紧密型钢丝帘线比用层状钢丝帘线可获得更好的耐屈挠疲劳性能，而且节省钢丝帘线用量。

对中轻型载重轮胎胎体帘线而言，3+9和3+8帘线的抗弯刚度、耐压缩、抗冲击性能都差不多，而3+8及3+8+13帘线由于外层钢丝之间的间隙较大，胶料渗透性好；3+9CC 紧密型帘线内接触应力小，因而两种帘线均具有最高的抗磨能力，但所有的无缠丝、紧密型帘线和3＋8帘线的工艺性能对帘线制造商和轮胎生产商都是个挑战。

对于重型载重子午线轮胎胎体而言，在里程寿命小于50万km的地区，3＋9＋15＋1和3＋8＋13帘线依然扮演主要角色，平均翻新2～3次的欧美市场，19CC（1＋18CC）的紧密型帘线正越来越受欢迎。

美国固特异公司开发出超高强度、超细钢丝的制造技术，7000根这样的钢丝并排只有25 mm宽，而强度比普通钢丝高40％。

这种钢丝制成的帘线有极好的柔韧性，可用作轿车子午线轮胎的胎体增强材料，打破了轿车轮胎胎体不能使用钢丝帘线的禁区，开拓了钢丝帘线应用的新领域。

2.2 带束层用钢丝帘线对带束层用钢丝帘线的特定要求包括：良好的胶料渗透性、低伸长率、芯线不迁移、良好的粘合保持性和适当的刚度。

传统的轻型载重轮胎和载重轮胎带束层用帘线结构为3×0.20+6×0.35 1O／18SZ，它的典型弊端是胶料不易向帘线内渗透。

意大利倍耐力公司将这种结构钢丝帘线的芯线加粗，成为3+6×0.35（0.38）结构，有利于胶料向芯线内渗透。

新型的Betru钢丝帘线（贝卡尔特公司专利结构钢丝帘线）也是一种胶料全渗透型钢丝帘线，结构简单，有2×1、3×1、4×1、1+6和2+2等结构。

较大型载重轮胎可用的另一种钢丝帘线结构是12×1紧密型，有无外缠均可。

前面提到可用直径较大的钢丝作芯线解决层状钢丝帘线芯线迁移问题。

还有一种解决此问题的办法，即用绵纶束丝充当芯线，一方面钢丝帘线的芯孔完全被绵纶芯线填充，另一方面绵纶长丝的弹性又为外层钢丝的开放提供了机会。

在六根钢丝间形成缺口，使胶料一直渗透到帘线芯部，这种结构的纲丝帘线以Ny+6×0.35标记。

2.3 保护层（冠带层）用钢丝帘线对保护层用钢丝帘线有如下特殊要求：胶料完全渗透，有足够的伸长率，良好的抗冲击性能和良好的抗压缩性能。

高伸长率型钢丝帘线一般是由多根单丝以小捻距大捻角捻成的单元股，又以相同捻向、小捻距、大捻角合成多股结构钢丝帘线。

常见的有3S×d×7S（HE）、3S×d×4S（HE）、4S×d×4S（HE）等。

其主要结构特点是，捻距小、捻角大、预变形程度较大，这样丝与丝股之间形成规则的蓬窿状，相对伸长率可达5%～10%。

蓬窿状的丝与丝股之间能使胶料充分渗入，可避免帘线与丝股接触点处直接磨蚀而导致的早期损伤。

其次，由于具备较高的伸长变形，可相对承受较大的径向和横向动态变形，缓冲性能良好。

因此，被广泛应用于全钢子午线轮胎带束层的保护层（冠带层）。

用这种帘线作为冠带层时，汽车在行驶时突然刹车、急转弯和不良路况的剧烈颠簸时，不致因一般冲击、扭曲而使帘线断裂；用于越野载重子午线轮胎时更能体现其优越性。

这种钢丝帘线的不足之处是小捻距、大捻角两次加捻，故捻制应力损失较大，断裂强度比单丝直径和根数相同的规则型钢丝帘线低25%左右，若该帘线单独使用，则应增加帘线密度或帘布层数。

典型的新帘线结构为5×0.38，它有良好的胶料渗透性、抗冲击性能和适当的拉断伸长率。

意大利倍耐力公司315／80R22.5载重子午线轮胎冠带层使用了3×7×0.175高伸长钢丝帘线。

贝尔卡特开发出了HI（抗冲击）帘线，其特点是帘线在覆胶后仍具有很高的拉断伸长率（大于6%），因而可以确保耐腐蚀能力的改善、吸收冲击、减小帘布质量及节约轮胎成本等。

2.4 胎圈钢丝胎圈钢丝因截面积较大和要经过退火处理达到较高的断裂伸长率，强度低于帘线钢丝的强度。

近年来胎圈钢丝的强度也在提高，普通胎圈钢丝的强度在1.8～1.9GPa左右，近年来发达国家的胎圈钢丝强度已达2.2～2.5 GPa，2.6 GPa以上强度的胎圈钢丝也已问世。

美国固特异公司的轻型载重子午线轮胎和载重子午线轮胎的φ1.3 mm胎圈钢丝强度分别达到2.21 GPa和2.28 GPa，伸长率为6.4％和6.2％。

法国米其林公司的轿车子午线轮胎、轻型载重子午线轮胎和载重子午线轮胎的φ1.36 mm、φ1.3mm和φ1.5 mm胎圈钢丝的强度分别达到了2.11GPa、2.47 GPa和2.46 GPa，伸长率分别为6.5％、2.7％和2.1％；印尼佳通公司的载重斜交轮胎使用的φ0.90 mm胎圈钢丝的强度达到2.19 GPa，伸长率为7.0％。

德国大陆公司轿车子午线轮胎、英国登录普公司载重子午线轮胎和日本横滨公司载重子午线轮胎胎圈钢丝的强度都超过了2.0 GPa，伸长率分别达到6.3％、7.7％和7.4％，均为高伸长钢丝。