CN1008159B - 制造轮胎的方法和装置 - Google Patents

Abstract

生产聚氨酯或诸如此类的制品的装置和方法，其中，形成制品形状的压模安置使离心地接纳聚氨酯组分，使撞到压模壁的聚氨酯分子破碎为制品提供平滑无孔的外表面而另外的聚氨酯料给制品提供泡沫的内部。

Description

本发明涉及加工聚氨酯（聚氨基甲酸乙酯）泡沫以形成自行车轮胎以及诸如此类制品的装置和方法。

近几年来，聚氨酯泡沫已用于生产具有外部完整表皮围绕或部分围绕芯部的制品。例如，已认识到;可生产具有外部完整表皮和实芯的自行车轮胎和轮椅轮胎。这样制品已为人们所接受，因为，它们的行驶舒适性能，颇可与充气轮胎相比而不会由于刺破、燃裂等而失去空气。但是，以前已知的制品，质量不够稳定，因为成品中往往有一些部分的密度不均匀。这种不均匀的密度，导致轮胎的磨损不一致而不能提供始终如一舒适的行驶质量。

本发明的目的是提供在非充气轮胎以及在其他具有一硬的外部完整表皮、围绕一均匀密度的泡沫内芯的各种制品的生产中有效的装置和方法。

本发明的其他目的是提供一具有充气轮胎的行驶和舒适性能的、以及具有较大的耐磨寿命和不易被刺破和燃裂的非充气轮胎。

过去，已经提供过实芯聚氨酯轮胎，半充气聚氨酯轮胎，实芯橡胶轮胎和由其他材料制成的实芯轮胎。也使用了聚氨酯泡沫，但不均匀的密度遍及制成的芯部，加上产品表面的空隙和瑕疵大大限制了人们对这种产品的采用。

为此，本发明的另一目的是提供由聚酯氨泡沫 生产制品的装置和方法，使该制品的整个芯子具有均匀的密度以及无孔隙、瑕疵和其他缺陷的完整表面。

本发明的又一个目的是生产一种非充气轮胎，使其价格与充气轮胎相比能在市场上取得有利地位。

本发明还有一个目的是提供一非充气轮胎，这种轮胎不会因刺破和爆裂而失去空气，但又具有充气轮胎的行驶特性。

本发明装置的主要特点包括一模架、其包括使制品成型的压模定位其上的装置，使压模围绕着分配板以及与压模啮合的压板，模具就象三明治那样夹在模架和压板之间。模架和压板装置得可绕公共中心轴旋转，从而使固定在它们之间的压模旋转。装有一驱动电动机以驱动模架的轴使获得所需的旋转。

一树脂进给头接纳常用来制作聚氨酯泡沫的树脂料的组分并由一进给管经过压板供给物料到分配板上。

压模围绕着分配板，在分配板上表面的平面上具有内圆周孔，利用它，进给到分配板的物料通过进管，在模架、压板和两者之间的压模的旋转下将被均匀分布入压模。

本发明的方法涉及使用聚氨酯泡沫混合物，该混合物配方得使大量泡沫被压入压模和压向壁上的泡沫时，射向压模表面的泡沫泡塌缩。这塌缩的泡沫形成一硬性的待模压的制品外表皮而泡沫的塌缩通过模具绕中心轴旋转发展得更快和更好。压模的旋转同时也产生一由坚固外表层围绕着的泡沫芯，这芯在整个生产制品中都具有均匀的密度。为获得所希望的表面厚度和一致性，压模的旋转速度是预先选定的。旋转速度也可以是随着聚合物生成的不同阶而改变速度，以便在模压制品的生产中，增加具有均匀表皮，围绕着均匀泡沫内芯的泡沫物质。

所使用的泡沫混合物包括常规聚异氰酸酯和多羟基化合物（多元醇）和水。卤代脂肪烃发泡剂也可与水一起使用。另外，硅氧烷表面活性剂可用来维持良好的均匀而稳定的气泡，以利于泡沫的生成。另一方面，或者也可以在混合物中加氟里昂以提供适宜的泡沫发泡和制品芯子的均匀密度。

虽然这里揭示的装置和方法是针对自行车轮胎生产的，但是很显然，只要改变所用的压模的形状，完全可以用来生产其他的制品。

本发明的其它目的和特点从下列的详细描述和附图中将变得更为明显。所揭示的是目前认为最好的方法。

图1是本发明装置的侧视图，其中模具部分示出了它的截面;

图2是装置的顶视图;

图3是前视图;

图4是压模两个一半分开并在压模中安置了轮胎绳索的本发明透视图;

图5是利用本发明装置和方法生产的自行车轮胎的透视图，局部切去以表示轮胎的截面视图。现在参考附图：

在本发明例示的实施方案中，本发明装置包括一模架10，其具有一支承座11、一分配板组件12和一压板组件13。一压模14安置在分配板组件上，这将另行描述，而一树脂进给头15可移动地安置以便供给树脂料到压模，这也将另行描述。

树脂组分和水，以及可被应用的其它添加剂，即发泡剂、硅氧烷表面活性剂和氟利昂从适当的蓄料槽通过各自的进给管线16-20抽送到标准结构的比例控制阀21。树脂组分和其它添加剂在阀21中被混合并经过喷嘴22进给到压模中。喷嘴22和阀21、管线16-20、泵和蓄料槽（图中未画出）一样是常规的和技术上熟知的。

阀21安装在臂25上，该臂25在活节联接器25a上可上下来回摆动使阀能够易于由操作者定位。

支承座11包括通过后撑28互连的地面接触腿26和27，以及把腿26、27和后撑28和一固定支承臂34互连的撑杆29、30、31、32和33，固定支承臂34把支承座11设置在它的悬臂端上。

撑杆35固定在固定支承臂34的相对两侧，一斜杆36刚性地从撑杆33延伸到固定支承臂，它们枢轴地（可以绕枢轴转动地）支承设置在枢轴上可以转动支撑的支承臂37的一端。可绕枢轴转动的支承臂37，除了38处枢轴地连接到撑杆35以外，还有一与短连杆40的端部枢轴地连接的凸缘39。短连杆40有另一端连接到一枢轴41，液压缸43的杆42的一端与枢轴41枢轴地连接，液压缸43的液压缸体44在44a枢轴地连接到与枢轴38邻近的可绕枢轴转动的支承臂37的端部。

长连杆45，各具有一端在46处枢轴地连接到固定支承臂上的夹紧装置47上，其另一端则枢轴地连 接到枢轴41。

分配板组件12包含圆盘50，它具有一向下突出的中心轴51，该中心轴延伸过固定支承臂34的悬臂端里的轴承52和在中心轴上固定着皮带轮53。

一电动机55安装固定在撑杆29的托架上。一根皮带56使皮带轮53和一电动机输出轴上的皮带轮57横向连接，以便电动机的运转带动圆盘50转动。

压板组件13包括一尺寸与圆盘50一致的圆盘60，并具有一中心进给管61穿过绕枢轴转动的支承臂37的末端的轴承轴颈62。一垫圈63环绕进给管61的螺纹端64和一拧在轴上的螺母64。使圆盘50保持在臂上。这样圆盘60就可以随圆盘50旋转，这将另行解释。

一圆分配板66固定在圆盘50的中央，压模14紧贴地装配在分配板66的四周。

压模14是由聚氨酯、环氧、硅氧烷、聚酯加强树脂那样的材料或由铝钢或诸如此类材料制成的，它分成70a和70b两个部分。70a和70b各包括一圆环形部分基座部件71，一壁72和一圆环形内凸缘72a，其上具有伸入凹槽的相互间隔的豁口72b。一弹簧或尼龙绳索73，或者其它合适材料装在凹槽内并紧密地环绕着各部件70a和70b的内凸缘。孔75围绕部分基座部件71的内侧壁间隔分布，而销钉78则紧密地插入孔内。当部件70a和70b与销钉78被装配和嵌镶在一起时，部分基座部件71形成一连续的基座部件而壁72构成压模的侧壁，内凸缘彼此相对突出但彼此间隔分开。一所需的胎面在部分基座部件的内表面不形成。

当压模14安装在圆盘50上时，它紧紧地围绕着分配板66，其一壁72抵着分配板66，另一壁72的腿和内凸缘稍稍离开分配板66的上表面而在分配板66上表面的水平面之上。

在操作中，压模14装配和安置在圆盘50上，紧紧地围绕着分配板66，液压缸44驱动压板组件绕枢轴38、46、41和39向前和向下转动直到圆盘60齐平地对着压模14。圆盘60施加到压模的压力是通过调节液压缸44的压力决定的。

然后移动臂25和喷嘴22使喷嘴移动到喷注的位置，经过进料管61注入到分配板66上。

驱动电动机55使圆盘50、压模14和圆盘60旋转并驱动阀21以便经过喷嘴22供给树脂组分、水和其它附加剂。

经喷嘴22所供给的树脂混合物射到旋转的分配板66上，由于离心力的作用，树脂在板上形成一片材料，均匀地向外分布到板边缘并进入压模。然后，旋转压模使初始进入的树脂混合物撞击在壁和基座部件上，而且按照本发明的方法，对着模壁撞击聚氨酯树脂泡沫塌缩而随后进入的树脂泡沫形成一泡沫的内芯。

一对灯架80和81安装在可绕枢轴转动的支承臂37的相对两侧，经螺纹拧入普通灯座中的灯光射向圆盘60，以便使灯产生用来实施本发明的方法硬化树脂所必需的热量，类似地，安装在固定支承臂34的相对两侧的灯架82和83使拧进灯架的灯泡指向圆盘50以提供硬化压模14内的树脂所必需的热量。在灯架80、81、82和83内的灯泡可分别地驱动，也可以由电动机55驱动。

产品在压模14中形成和硬化以后，压模从模架上取出，部件70a和70b被分开和在相对的两槽构成的空间中形成的硬化部件从压模中拉出。在本文中所描述的压模中形成的部件是自行车，轮椅以及诸如此类车辆上使用的实芯轮胎。

电动机55可以是变速电动机，它可用来有选择地改变圆盘50、60和安置在它们之间的压模的旋转速度。

在使用本文所描述装置时，本发明的方法将得到最佳的实施。

在实施本方法中，由数量上足够填充压模的聚异氰酸酯和多羟基化合物（多元醇）组成的普通聚氨酯泡沫材料，经过阀21、喷嘴22和在加水到混合物中的情况下供给压模。尽管长期以来已认识到加到聚氨酯泡沫中的水会引起过量泡沫和弱的、不稳定的物质，但对本发明来说加额外的水到混合物中是重要的。额外的水起到多羟基化合物（多元醇）的作用，与聚异氰酸酯作用而产生二氧化碳气体，使其产生比通常加工氨基甲酸乙酯期间更大的膨胀压力。已发现，当较大的膨胀压力结合对所产生的发泡聚合物的临界起泡阶段的离心旋转的速度控制，使泡沫在制作的部件的泡沫内芯周围产生均匀的表皮，利用额外的水加上压模的旋转，使得产品强度显著提高。所得到的产品具有零孔隙的外表和孔隙率从外表皮到其内部逐渐增加的材料。

实际上，已发现有些适用的轮胎能采用每分钟150～300转数之间的均匀旋转速度加工。

还发现，适合较多应用的较为致密的产品可利用改变旋转速度来制造。例如，达到这种在氨基甲酸乙酯系统的初始注入压模期间采用每分钟400～500的转数的高速度旋转，保持1～3秒钟的时间，然后降低速度，保持3～9秒，接着再增加速度，保持3～9秒钟，然后让速度待慢下来直到产品的硬化结束。

泡沫材料硬化的温度也影响制品的密度和孔隙率。已发现通过所使用的压模保持在32.22～43.33℃（90～110°F）之间的温度下，最好在37.78℃（100°F）下硬化时间将许可材料对压模适当撞击以形成硬的、不透水的外表皮和泡沫的内芯。还发现有控制地附加的发泡剂，例如氟里昂Ⅱ，将使得有可能改变泡沫芯内的空隙的尺寸大小。

例如，在制作轮椅轮胎的一个具有代表性的加工过程中，按重量加0.25%的水到氨基甲酸乙酯泡沫组分中和按重量加2～6%氟里昂Ⅱ。各组分是在很快地注入压模时在喷嘴处混合的。然后，压模以每分钟250转数旋转约28秒直到制品硬化，接着把它们从压模中取出。最后得到的轮胎制品84（图5）具有一均匀无孔的外表面85，基本上不含空隙和砂眼，以及泡沫物质的内芯86。

正如以上所指出弹簧或绳索，最好是尼龙和聚酯的，可以增加轮胎的径向强度。虽然本文是针对轮胎的生产而描述的，但这些装置和方法也适用于其它物品的生产。例如滚球、鞋的内鞋底和其它制品都可加以制造。

虽然本文中描述的是我的发明的最佳形式，应该理解，这只是说明本发明的一个例子，本发明可以有各种各样的变化，但它们都在后面所附权利要求范围以内，我把该权利要求书的内容看作我的发明。

Claims (12)

1、利用聚氨酯泡沫制造产品的装置包括：

-支承座：

-由支承座支承的分配板组件，所述分配板组件包括一圆盘；

-压板，该压板具有一圆盘；

-压模；

安装压板组件，使圆盘移入和移开与压模啮合的装置；

使分配板组件的圆盘围绕它的中心轴旋转，从而使压模和压板组件的圆盘旋转的机构，

其特征在于所述的压板组件的圆盘有一中心进给管，所述的分配板组件的圆盘上具有一中央分配板，所述的压模放置在分配板组件的圆盘上且压模的一边和中央分配板的周缘啮合、一边缘是在分配板上表面的平面上，边缘之间有一开孔，开孔与分配板的上表面对齐。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于加强件扎在压模中边缘的周围和边缘具有间隔开的槽以便让树脂流入压模的开孔和加强件的周围。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于进一步包括加热压模和其内树脂组分到希望的温度的机构。

4、根据权利要求3所述的装置，其特征在于加热压模和其内树脂组分的装置包括由支承座支承的加热的灯和安装压板组件使其圆盘移进和移开与模具夹紧啮合的机构。

5、一种制造非充气轮胎以及诸如此类产品的方法其特征在于把含聚异氰酸酯、多羟基化合物（多元醇）和水的聚氨酯材料通过混合喷嘴喷到圆环形分配板上表面的中央;

使分配板在水平面内围绕中心轴旋转，旋转速度足够使聚氨酯料移动，以片状的形式离心地到达分配板的边缘，进入压模，压模在圆盘上并有一孔与分配板上表面对齐，料进入压模后与压模的内壁相撞击;

当填充压模和聚氨酯料的硬化期间连续旋转分配板。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在其中所述的水约为聚氨酯材料的重量的0.25%。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在其中所述的聚氨酯料进一步包括以重量计2～6%的氟里昂。

8、根据权利要求5所述的方法，其特征在于还包括在压模的内部周围提供加强件使其至少部分地被聚氨酯材料所包围。

9、根据权利要求5所述的方法，其特征在于分配板以每分钟150～300转数旋转。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于在分配板旋转期间压模和聚氨酯料的温度保持在32.22～43.33℃之间。

11、根据权利要求5所述的方法，其特征在于在聚氨酯料的初始流入压模期间以快的旋转速度旋转;

然后旋转速度减慢;压模的旋转速度然后再提高直到形成的产品硬化为止。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于初始和最终的旋转速度在每分钟400-500转数之间。

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