具有復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具有復合胎面的輪胎及其制造方法，輪胎包括由橡膠材料制成的胎體，在胎體的胎面上鑲嵌有聚氨酯材料制成的膠條，膠條外表面面積占整體胎面面積的1/3-2/3。本發(fā)明制造方法包括密煉、包括胎面等膠部件的準備、通過獨立的擠出機擠出聚氨酯膠條，并將聚氨酯膠條敷貼在橡膠胎面中、輪胎成型，將膠部件與聚氨酯膠條在成型機上組裝成生胎、硫化生胎等步驟。本發(fā)明輪胎具有高耐磨、低滾動阻力、彈性好、與地面附著力強的特點。本發(fā)明輪胎的使用壽命可比傳統(tǒng)輪胎高20%以上，其適用于主要在城區(qū)行駛的出租車、公交車輪胎、以及多輪中重型載重汽車的拖車輪、農(nóng)業(yè)輪胎、叉車輪胎、工程輪胎、轎車專用備用胎等。
【專利說明】具有復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎及其制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輪胎，尤其涉及一種具有由不同材料組成的復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎。
【背景技術(shù)】
[0002]輪胎是汽車行駛中保證安全的重要部件，目前常用的輪胎一般均是橡膠輪胎，即胎體采用橡膠制成，而胎面由單一或多種橡膠和補強劑、填充劑、防老劑、硫化劑、促進劑等經(jīng)密煉機或開煉機等設備捏合而成的混煉膠，經(jīng)過擠出成型敷貼在輪胎胎體上，然后通過模型硫化，形成固定的外形和花紋。這種由橡膠為主體材料的胎面，雖然彈性好，與地面附著力好，具有一定耐磨性。但是為降低這種傳統(tǒng)輪胎的滾動阻力，需要犧牲部分耐磨性，從而導致其耐磨性更加不能滿足需要，影響輪胎的行駛里程及使用壽命(例如，胎面使用壽命通常為轎車胎6-8萬公里，載重胎10-14萬公里)，并且導致產(chǎn)生廢舊輪胎，對環(huán)境形成“黑色”污染和重金屬污染。另外，為增加橡膠的強度，輪胎胎面均添加炭黑補強和芳烴油(有致癌作用)，這些添加物均會隨胎面磨損而散發(fā)到空氣中而進一步嚴重污染環(huán)境。另外為降低胎面的滾動阻力，常在膠料中配用大量導電性差的白炭黑，從而導致傳統(tǒng)輪胎同樣存在放電問題。
[0003]近年來，國際上有很多人致力于研究比現(xiàn)有輪胎更加耐磨，更加環(huán)保的輪胎。而聚氨酯材料是一種完全反應的聚合物，化學結(jié)構(gòu)保證了其具有很好的穩(wěn)定性，具有高耐磨性和滾動阻力小、降低油耗等特點。但是這種材料也存在附著力降低、內(nèi)生熱大、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高的缺點。目前已經(jīng)出現(xiàn)整體澆注的聚氨酯輪胎，雖然這些胎面特別耐磨，不需要炭黑補強和添加芳烴油，但其硬度高、彈性差、滾動阻力大、油耗多且行駛中生熱大。雖然也研究出在輪胎橡膠胎體上澆注全寬的聚氨酯胎面的輪胎，但是這種輪胎存在如下缺陷:1)由于橡膠基部膠片與聚氨酯材料的不同，導致胎體與胎面之間粘合的粘附強度不夠，在行駛中胎體與胎面容易分離；2)在行駛過程中胎體與胎面的耐熱性不同，生熱也不同，導致二者產(chǎn)生不同程度的熱膨脹，從而使胎體與胎面易于分離；3)在行駛過程中，聚氨酯胎面的滾動阻力小而橡膠胎體滾動阻力大，因此二者在著地位置受相同的力卻產(chǎn)生不同的變形，同樣使胎體與胎面易于分離。因此這種輪胎同樣沒有克服前述聚氨酯材料的弱點，不能使胎面與胎體完全緊密結(jié)合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種具有橡膠-聚氨酯復合結(jié)構(gòu)胎面的輪月臺。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有橡膠-聚氨酯復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎的制造方法。
[0006]為實現(xiàn)本發(fā)明第一目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:本發(fā)明具有復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎包括由橡膠材料制成的胎體，在胎體的胎面上鑲嵌有聚氨酯材料制成的膠條，胎體與膠條是過盈配合，且膠條外表面面積占整體胎面面積的1/5-4/5。
[0007]優(yōu)選地，膠條外表面面積占整體胎面面積的1/3-2/3，且膠條為環(huán)帶狀，膠條的寬度范圍為15-300mm，厚度范圍為5_50mm。
[0008]優(yōu)選地，胎體上設置收容槽及與收容槽連通的第一閉鎖槽，膠條上設置與第一閉鎖槽配合的第一閉鎖件；或者胎體上設置收容槽及設置在收容槽側(cè)壁上的第一閉鎖件，膠條上設置與第一閉鎖件配合的第一閉鎖槽。
[0009]優(yōu)選地，胎體上設置與收容槽連通的第二閉鎖槽，膠條上設置與第二閉鎖槽配合的第二閉鎖件；或者胎體的收容槽側(cè)壁設置第二閉鎖件，膠條上設置與第二閉鎖件配合的第二閉鎖槽。
[0010]優(yōu)選地，第一、第二閉鎖件為長條形、鋸齒形或圓柱形，第一、第二閉鎖槽的形狀與第一、第二閉鎖件的形狀分別對應相同。第一閉鎖件、第二閉鎖槽的數(shù)目范圍是1-8條，第二閉鎖件、第二閉鎖槽的數(shù)目范圍是2-20。
[0011]為實現(xiàn)本發(fā)明第二目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:本發(fā)明復合結(jié)構(gòu)胎面輪胎的制造方法，包括如下步驟:(1)密煉、；(2)膠部件準備，即擠出、壓延、胎圈成型、簾布裁斷、貼三角膠條、帶束層成型；(2-1):制造聚氨酯膠條，在膠條上同時制造出閉鎖件或閉鎖槽
(3)輪胎成型，即將除聚氨酯膠條外的膠部件在成型機上組裝成生胎，組成后的生胎上具有分別與所述閉鎖件或閉鎖槽配合的閉鎖槽或閉鎖件；(4)硫化，將生胎和聚氨酯膠條分別硫化成型，生成硫化后的胎體和膠條；(5)組裝硫化后的胎體和膠條，胎體與膠條是過盈配合，且閉鎖件與閉鎖槽構(gòu)成閉鎖件組合。
[0012]優(yōu)選地，在步驟(2-1)中增加步驟(a):通過模壓或機床加工、離心澆濤或手工雕刻在膠條上制造出花紋。
[0013]優(yōu)選地，在步驟(5)之前增加步驟(b):在膠條的兩側(cè)邊或/和底表面涂覆粘合劑，和/或在胎體的收容槽的兩側(cè)邊或/和底表面涂覆粘合劑。
[0014]為實現(xiàn)本發(fā)明第二目的，本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)方案:本發(fā)明具有復合胎面輪胎的制造方法，包括如下步驟:(I)密煉；(2)膠部件準備，即擠出胎側(cè)/子口和三角膠條、壓延、胎圈成型、簾布裁斷、貼三角膠條、帶束層成型；(3)擠出胎面，同時通過獨立的擠出機擠出聚氨酯膠條，并將聚氨酯膠條敷貼在同時擠出的橡膠胎面中；(4)輪胎成型，將膠部件與橡膠/聚氨酯胎面在成型機上組裝成生胎；(5)硫化生胎。
[0015]本發(fā)明將橡膠和聚氨酯兩種材料的各自特點充分發(fā)揮，將耐磨性好的聚氨酯材料設置在相對磨損較大的胎面中心1/3 — 2/3部分，而在對操控性能影響較大的胎肩部位仍然使用橡膠材料；從而獲得較佳的綜合性能。本發(fā)明輪胎的胎體與膠條是過盈配合且通過閉鎖件組合，從而保證硫化后的胎體與膠條結(jié)合強度確保二者不易分離，還可以再通過粘結(jié)劑進一步保證二者的緊密結(jié)合。本發(fā)明輪胎的胎體還可以省略閉合件組合，通過獨立的擠出機將聚氨酯膠條直接擠出并敷貼在橡膠胎面中，通過同時硫化使兩種材料間產(chǎn)生分子鍵結(jié)合，形成一體式的復合胎面，并且還可以在胎面上形成固定的花紋。因此本發(fā)明輪胎的胎面不僅耐磨性高、滾動阻力低，而且彈性好，與地面附著力強，輪胎的使用壽命相對于傳統(tǒng)輪胎的使用壽命得到大幅度提高。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明第一實施例的輪胎局部剖面圖。[0017]圖2為本發(fā)明第二實施例的輪胎局部剖面圖。
[0018]圖3為圖1所示實施例輪胎的一部分的示意圖。
圖4為本發(fā)明第三實施例的立體示意圖。
[0019]【具體實施方式】:
請參照圖1-4所示，本發(fā)明輪胎10包括具有胎冠(未標號)的胎體12，設置在胎冠區(qū)域上的徑向胎面14，胎面14上設置有花紋塊144和花紋槽142。胎體12自胎面14向下設置收容槽120，胎體12還設置有與收容槽120連通的若干第一閉鎖槽122。輪胎10的胎體12由本領域技術(shù)員所公知的常用像膠材料制成。輪胎10還包括具有一定寬度和厚度的環(huán)帶狀膠條16 (當然膠條16也可以是分段設置在胎體中的非閉合的環(huán)帶狀膠條)，膠條16由聚氨酯材料制成，包括膠條主體160、設置在膠條主體160側(cè)邊且沿側(cè)邊縱長延伸的第一閉鎖件162、及設置在膠條主體上的花紋溝164。膠條16裝配于胎體12的收容槽120中，且膠條16與收容槽120是過盈配合，聚氨酯膠條16位于相對磨損較大的胎面相對中間的位置，膠條16的外表面面積占整體胎面面積約1/5-4/5，優(yōu)選的為1/4-3/4，更優(yōu)選的為1/3-2/3。第一閉鎖件162卡合于第一閉鎖槽122中，從而膠條16穩(wěn)固地鑲嵌于胎體12中，保證在使用過程中輪胎10與膠條16的緊密結(jié)合。可以理解的是，膠條16的寬度和厚度是根據(jù)配用輪胎的規(guī)格來確定。優(yōu)選地，膠條16的寬度范圍是15-300mm，厚度范圍是5_50mm。
[0020]在圖1所示的第一實施例中，膠條16有兩條，相對于輪胎中心線對稱地設置在輪胎10的胎面上，且膠條16的第一閉鎖件162為沿膠條長度方向延伸的長條形，在圖示實施例中，第一閉鎖件162為4條。但是根據(jù)膠條16厚度不同，第一閉鎖件162的數(shù)目也可以變化，優(yōu)選地，第一閉鎖件數(shù)目范圍是1-8條，即如果膠條厚度較薄，第一閉鎖件162可以僅在膠條16的單側(cè)設置一條，若膠條厚度較厚，第一閉鎖件162可以在膠條16兩側(cè)分別設置4條，也可以不對稱地分別設置在膠條16的兩側(cè)。當然在圖1所示的實施方式中，第一閉鎖件162可以是鋸齒狀長條、也可以是分布在膠條16單側(cè)或雙側(cè)的多根獨立圓柱或有利于膠條16和胎體12緊密結(jié)合的其他任意形狀。胎體12上的第一閉鎖槽122的形狀與數(shù)目與第一閉鎖件162的形狀與數(shù)目對應。
[0021]在圖2所示的第二實施例中，輪胎10僅包括一條膠條16，即胎體12僅設置一個收容槽120，在收容槽120中過盈鑲嵌有膠條16。與第一實施例相同，膠條16的數(shù)目也可以變化，優(yōu)選的是1-8條，第一閉鎖件162與第一閉鎖槽122的形狀為鋸齒形，當然，第一閉鎖件162與第一閉鎖槽122可以是沿膠條長度方向延伸的長條形、分布在膠條16單側(cè)或雙側(cè)的多根獨立圓柱或有利于膠條16和胎體12緊密結(jié)合其他任意形狀。
[0022]請參照圖4所示，考慮到聚氨酯膠條16和橡膠胎體12在壓縮變形以及摩擦力的差異性，優(yōu)選地，在膠條16上還可以設置有沿胎體12徑向方向延伸的第二閉鎖件166，第二閉鎖件166的數(shù)目可以是變化的，優(yōu)選的數(shù)目范圍是2-40個，更優(yōu)選的是2-20個。胎體12對應地設置有與第二閉鎖件166配合的且與收容槽120連通的第二閉鎖槽(未標號)。可以理解的，第二閉鎖件166、第二閉鎖槽可以是徑向延伸的長條形、鋸齒形、獨立圓柱形或有利于膠條16和胎體12緊密結(jié)合其他任何形狀，而且第二閉鎖件166、第二閉鎖槽可以是不對稱地設置在膠條16的兩側(cè)。
[0023]本發(fā)明第一閉鎖件162與第一閉鎖槽122構(gòu)成第一閉鎖件組合，第二閉鎖件166與第二閉鎖槽構(gòu)成第二閉鎖件組合。第一、第二閉鎖件162、166與第一閉鎖槽122、第二閉鎖槽的位置可以互換，即第一、第二閉鎖件166、166可以設置于胎體12上，而第一閉鎖槽122、第二閉鎖槽可以設置在膠條16上，也可以是第一閉鎖件162、第二閉鎖槽設置在膠條16上,而第二閉鎖件166、第一閉鎖槽122設置在胎體12上,或者第二閉鎖件166、第一閉鎖槽設置在膠條16上，而第一閉鎖件162、第二閉鎖槽設置在胎體12上。優(yōu)選地，為增強聚氨酯膠條16與橡膠胎體12之間的結(jié)合性，在膠條16兩側(cè)邊或/和底表面涂覆粘合劑，和/或在胎體12的收容槽120的兩側(cè)邊或/和底表面涂覆粘合劑，粘合劑使膠條16和胎體12具有較好的粘性。
[0024]本發(fā)明輪胎10的膠條16也可以不設置花紋溝164，膠條16的外表面可以是平滑的，或者設置其他形式的花紋。當輪胎10的膠條16是對稱分布時，膠條16上的花紋根據(jù)其在胎面14上的分布位置可以是左右對稱的，也可以是不對稱的。另外，當本發(fā)明輪胎10的胎體12與膠條16是一體成型時，省略第一、第二閉鎖件組合。
[0025]本發(fā)明輪胎10的制造工藝的一個實施例包括如下步驟:1)密煉；2)膠部件準備，即擠出、壓延、胎圈成型、簾布裁斷、貼三角膠條、帶束層成型；3)制造聚氨酯膠條16，膠條16上同時制造出第一、第二閉鎖件162、166 ；4)輪胎成型，即將除聚氨酯膠條16外的膠部件在成型機上組裝成生胎，組成后的生胎上具有收容槽120、與收容槽120連通的第一閉鎖槽122和第二閉鎖槽；5)硫化，將生胎和聚氨酯膠條16分別硫化成型，生成硫化后的胎體12和膠條16 ；6)組裝硫化后的胎體12和膠條16，胎體12與膠條16是過盈配合，第一、第二閉鎖件162、166與第一閉鎖槽122、第二閉鎖槽的存在，保證組裝后的胎體12與膠條16的緊密結(jié)合。
[0026]優(yōu)選地，在步驟3)中，可以增加步驟a:通過模壓或機床加工、離心澆濤或手工雕刻在膠條上制造出花紋。在上述實施例中，步驟3)與步驟4)不分前后順序的。優(yōu)選地，為進一步保證胎體12與膠條16的緊密結(jié)合，在步驟6)之前增加步驟b:在膠條16的兩側(cè)邊或/和底表面涂覆粘合劑，和/或在胎體12的收容槽120的兩側(cè)邊或/和底表面涂覆粘合劑。
[0027]以上是以第一、第二閉鎖件162、166設置于膠條16上,而第一閉鎖槽122和第二閉鎖槽設置于胎體上為例進行說明，當?shù)谝?、第二閉鎖件162、166與第一閉鎖槽122、第二閉鎖槽的位置如之前所述改變時，制造工藝與上述實施方式基本相同，不同之處僅在于閉鎖件與閉鎖槽設置的位置不同。
[0028]本發(fā)明制造工藝的第二個實施例包括如下步驟:1)密煉；2)膠部件準備，即擠出胎側(cè)/子口和三角膠條、壓延、胎圈成型、簾布裁斷、貼三角膠條、帶束層成型；3)在胎面14擠出時，通過獨立的擠出機擠出聚氨酯膠條16，并將聚氨酯膠條16敷貼在同時擠出的橡膠胎面14中；4)輪胎成型，將膠部件與橡膠胎面14/聚氨酯膠條16復合胎面在成型機上組裝成生胎；5)硫化生胎，使胎面14的橡膠材料與膠條16的聚氨酯材料間產(chǎn)生分子鍵結(jié)合，形成一體式的胎面復合結(jié)構(gòu)，并且在胎面上形成固定的花紋。采用本實施例制造工藝的輪胎10則省略閉鎖件與閉鎖槽，同樣可以保證胎體12與膠條16的緊密結(jié)合。
[0029]以上是對本發(fā)明較佳的【具體實施方式】的描述，本發(fā)明輪胎10的結(jié)構(gòu)與制造方法不僅適用于新輪胎的結(jié)構(gòu)與制造、翻新輪胎的結(jié)構(gòu)與制造，而且也適用于斜交輪胎和子午線輪胎的結(jié)構(gòu)與制造。本發(fā)明輪胎適用于主要在城區(qū)行駛的出租車、公交車輪胎、以及多輪中重型載重汽車的拖車輪、農(nóng)業(yè)輪胎、叉車輪胎、工程輪胎、轎車專用備用胎等。
【權(quán)利要求】
1.一種具有復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎，包括由橡膠材料制成的胎體，其特征在于:所述胎體的胎面上鑲嵌有聚氨酯材料制成的膠條，所述胎體與所述膠條是過盈配合，且所述膠條外表面面積占輪胎整體胎面面積的1/5-4/5。
2.如權(quán)利要求1所述的復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎，其特征在于:所述膠條外表面面積占整體胎面面積的1/3-2/3，所述膠條為環(huán)帶狀，膠條的寬度范圍為15-300mm，厚度范圍為5-50mmo
3.如權(quán)利要求1或2所述的復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎，其特征在于:所述胎體上設置收容槽及與所述收容槽連通的第一閉鎖槽，所述膠條上設置與所述第一閉鎖槽配合的第一閉鎖件；或者所述胎體上設置收容槽及設置在所述收容槽側(cè)壁上的第一閉鎖件，所述膠條上設置與所述第一閉鎖件配合的第一閉鎖槽。
4.如權(quán)利要求3所述的復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎，其特征在于:所述胎體上設有與所述收容槽連通的第二閉鎖槽，所述膠條上設置與所述第二閉鎖槽配合的第二閉鎖件；或者所述胎體的收容槽側(cè)壁設置第二閉鎖件，所述膠條上設置與所述第二閉鎖件配合的第二閉鎖槽。
5.如權(quán)利要求4所述的復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎，其特征在于:所述第一、第二閉鎖件為長條形、鋸齒形或圓柱形，所述第一、第二閉鎖槽的形狀與第一、第二閉鎖件的形狀分別對應相同。
6.如權(quán)利要求4所述的復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎，其特征在于:所述第一閉鎖件、第二閉鎖槽的數(shù)目范圍是1-8條，所述第二閉鎖件、第二閉鎖槽的數(shù)目范圍是2-20。
7.—種制造如權(quán)利要求1所述具有復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎的制造方法，包括如下步驟:(I)密煉；(2)膠部件準備，即擠出、壓延、胎圈成型、簾布裁斷、貼三角膠條、帶束層成型；(3)輪胎成型；其特征在于:在步驟(2)與(3)之間具有步驟(2-1):制造聚氨酯膠條，在膠條上同時制造出閉鎖件或閉鎖槽；并且在步驟(3)中是將除聚氨酯膠條外的膠部件在成型機上組裝成生胎，組成后的生胎上具有分別與所述閉鎖件或所述閉鎖槽配合的閉鎖槽或閉鎖件；(4)硫化，將生胎和聚氨酯膠條分別硫化成型，生成硫化后的胎體和膠條；(5)組裝硫化后的胎體和膠條，所述胎體與膠條是過盈配合，閉鎖件與閉鎖槽構(gòu)成閉鎖件組合。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于:在步驟(2-1)中增加步驟(a):通過模壓或機床加工、離心澆濤或手工雕刻工藝在膠條上制造出花紋。
9.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于:在步驟(5)之前增加步驟(b):在膠條的兩側(cè)邊或/和底表面涂覆粘合劑，和/或在胎體的收容槽的兩側(cè)邊或/和底表面涂覆粘合劑。
10.一種制造如權(quán)利要求1所述具有復合結(jié)構(gòu)胎面的輪胎的制造方法，包括如下步驟:(I)密煉；(2)膠部件準備，即擠出胎側(cè)/子口和三角膠條、壓延、胎圈成型、簾布裁斷、貼三角膠條、帶束層成型；其特征在于:還包括如下步驟:(3)擠出胎面，在胎面擠出的同時，通過獨立的擠出機擠出聚氨酯膠條，并將聚氨酯膠條敷貼在同時擠出的橡膠胎面中；(4)輪胎成型，將膠部件與橡膠/聚氨酯胎面在成型機上組裝成生胎；(5)硫化生胎。
【文檔編號】B29D30/08GK103660801SQ201210343442
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月17日
【發(fā)明者】王 鋒, 聶秋海, 王祖鍵, 黃煒, 張正偉 申請人:山東玲瓏輪胎股份有限公司