CN102476464A - 采用预硫化环形胎面翻新轮胎的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述采用预硫化环形胎面翻新轮胎的方法，应用预先硫化的环形胎面，将同为熟胶物性的环形胎面与胎体在常温(远低于120±5℃)、加压条件下直接进行粘贴、硫化处置。采取常温硫化工艺，在保证轮胎翻新质量的前提下有效地保护胎体不受高温损害。首先是通过预硫化工艺制成环形胎面；将胎体的胎冠部位进行打磨；环形胎面的背面打磨成与胎体胎冠相同的粗糙度RMA；将常温硫化剂均匀地涂附在胎体胎冠表面；使用径向扩张装置将环形胎面同轴地套装于胎体外周；在40±5℃的环境温度下，在环形胎面与胎体相互之间施加8-11kg/cm2的压力，经历45-75分钟，环形胎面与胎体硫化形成为一体式结构。
Description
技术领域
本发明提供一种新型轮胎翻新的方法，具体地是在常温加压条件下将预硫化环形胎面通过特殊硫化剂粘贴于胎体外周，属于橡胶机械与翻新加工领域。
背景技术
由于汽车、飞机等运载器的普及使用，每年都会造成大量的报废轮胎需要处理。为节约较为有限的天然橡胶资源和降低对环境造成的污染等问题，目前针对胎面花纹被磨损的旧轮胎一般采取翻新处理的方法以再次投入循环使用。
现有的轮胎翻新技术，主要是采用打磨机械将旧轮胎的胎面进行打磨处理，然后将中垫胶涂附于胎体表面，再将新的胎面首尾接头而套装在胎体上，经过压合、贴附形成复合件，最后送入硫化装置中进行硫化定型。
由于胎面部件在送入硫化装置中进行硫化处理之前是生胶，因而在硫化过程中需要施加较高的温度和压力，例如采用冷翻工艺的硫化温度为120±5℃、采用热翻工艺的硫化温度为155±5℃，压力为4Mpa。这对属于熟胶的胎体来说就会造成较大的损害，较易导致胎体老化，从而影响到翻新轮胎的正常使用，缩短使用寿命。
采用冷翻或热翻硫化工艺，需要配备成套的硫化罐等设备。而且，硫化加工过程也需耗费较多的能源(电、煤、油等热源)。这些都是目前轮胎翻新技术难以普及和推广的技术原因。
如公开下述方案的在先申请，申请号为ZL200480026479，名称为用于硫化轮胎组件的自动压力和温度控制装置和方法，其主要方案是通过使用水作为加热介质，在稳态条件期间控制工艺变量，使得热量均匀传送而改善不期望的蒸汽形成。在硫化装置的腔室中设置有热交换器，采用泵实现在加热装置与热交换器之间的循环水流，通过膨胀箱与加热装置、泵之间的流体连通使得水可在闭合通路内循环流动。
如上述在先申请专利，虽然可以通过与阀相连通的压力传感器来设定加热所需水的压力值，从而达到部分消除蒸汽、改善硫化所需温度控制的目的。但是该专利申请仍未能解决因相同硫化温度对胎体构成的损害，准确地控温技术是无法弥补胎面与胎体之间的温差的，因此上述专利申请仍属于现有技术的范畴。
又如公开下述方案的在先申请，申请号为ZL200510137661，名称为用于车辆轮胎硫化或翻新的机器，其主要方案是包括下模板、上模板和可以径向移动的多个活络芯模，上模板可以升起，并且两个模板可以与活络芯模周向咬合。通过连接曲柄，活络芯模可以铰接在一个锁紧环上，锁紧环绕着这几个活络芯模并可以定向旋转。通过控制锁紧环的旋转方向可以使得活络芯模彼此分散或合拢以提供一种硫化模具，改善胎面与胎体硫化成形过程中的应力传递特性。
从说明书和附图中可以看出，上述在先申请专利仍是基于打磨后胎体与胎面部件一起硫化的生产方法，以上现有技术存在的缺陷和问题没有真正地被解决。
基于上述在先申请专利的分析描述，本领域普通技术人员可以理解问题的所在和主要技术难点。通常采取的改进措施有，实现翻新硫化的多温区分层控制，以期通过分别控制胎面、胎体的硫化温度来达到控制分层硫化质量的效果。但是总得来说，多温控硫化技术会导致控制系统和方法过于复杂、设备投资较大，硫化时间长而导致生产效率偏低。
发明内容
本发明所述采用预硫化环形胎面翻新轮胎的方法，在于解决上述现有技术中存在的问题而应用预先硫化的环形胎面，将同为熟胶物性的环形胎面与胎体在常温(远低于120±5℃)、加压条件下直接进行粘贴、硫化处置，无需进行高温硫化工艺、无需配置硫化罐等成套设备。
本发明的目的在于，采取常温硫化工艺，在保证轮胎翻新质量的前提下有效地保护胎体不受高温损害。
另一发明目的是，无需配置成套硫化设备，通过简化硫化工艺和缩短工艺时间以提高整体生产效率。
发明目的还在于，节约大量的能源、降低轮胎翻新的成本和保护环境。
为实现上述发明目的，所述采用预硫化环形胎面翻新轮胎的方法，首先是通过预硫化工艺制成具有连续环状的、无接头的环形胎面。
环形胎面的硫化工艺与设备可采用现有技术实现。
本发明与现有技术的区别之处在于，包括以下实现步骤：
对于需翻新的轮胎，将其胎体的胎冠部位进行打磨；
环形胎面的背面打磨成与胎体胎冠相同的粗糙度RMA；
将常温硫化剂均匀地涂附在胎体胎冠表面；
使用径向扩张装置将环形胎面同轴地套装于胎体外周；
在40±5℃的环境温度下，在环形胎面与胎体相互之间施加8-11kg/cm2的压力，经历45-75分钟，环形胎面与胎体硫化形成为一体式结构。
如上述基本方案，本发明提出的轮胎翻新方法是基于预先硫化加工环形胎面，环形胎面经过预先硫化而具备熟胶的物性，将环形胎面套装、粘贴于胎体外周之后无需再进行高温硫化工艺，从而保护胎体、缩短翻新工艺时间和节约能源。
根据本发明的设计构思而实施轮胎翻新，在此称之为常温硫化工艺。
常温硫化工艺的关键是，在环形胎面与胎体之间起到粘贴和硫化连接作用的硫化剂。为实现在常温条件下达到较短的硫化速度、进一步地提高粘着力效果，优选的改进方案是，所述的常温硫化剂，其组份配方按质量配比比例来划分：
天然橡胶，100份；
补强剂，碳黑N375，8-15份；
软化剂，松焦油，15-25份；
促进剂，氧化锌，8-12份；
高超促进剂，TTPX，30-50份；
粘合剂，葵酸钴，0.5-2份；
硫化剂，硫磺粉，15-30份；
防老剂，6PPD，1-2.5份；
添加剂，松香，8-15份；
上述配方组份在常温条件下混合均匀而制成液体胶浆备用。
按照目前国内和行业技术标准要求，翻新轮胎的胎面与胎体之间的粘着强度应当达到8.5N/mm2。使用按上述配方组份制成的硫化剂，翻新后的轮胎粘着强度可达到12N/mm2。
为保证常温硫化工艺的加工质量，针对环形胎面与胎体相互之间加压维持的方案改进是，在胎体外周套装环形胎面后，采用卡盘从两侧锁紧并封闭胎体的子口部；
在环形胎面外周套装有箍环，以通过供气管路向胎体内部导入压缩空气的过程中实施径向锁紧。
轮胎高速运转时与地面接触摩擦，要求胎面必须具备较高的耐磨损、耐撕裂性能，即通常在胎面胶配方中添加大量的高耐磨组份。由于胎侧、接近轮辋的部分并不与地面发生接触，如添加高耐磨组份就会相应地增加胎面的整体制造成本。为在保证翻新后轮胎的冠部胶层具备一定耐磨损性的前提下，有效地降低环形胎面的制造成本，可采取以下双复合胶层的改进方案：
所述的环形胎面包括有，通过预硫化工艺在表面形成凸起花纹的冠部胎面胶层、以及基部胶层；按组份配方的质量配比比例来划分，
冠部胎面胶层具有，橡胶100份，高耐磨炭黑60份，白炭黑10份，活性剂6份，防老剂4份，芳烃油20份，硫黄1.5份，促进剂1.5份；
基部胶层具有，橡胶100份，炭黑30份，白炭黑10份，活性剂5份，防老剂3份，硫黄1.5份，促进剂1.5份。
针对套装环形胎面的优选与细化操作方法是，采用膨胀环的数个支撑杆，将环形胎面沿径向向外侧均匀地膨胀至大于胎体外径的状态；
沿胎体的轴向中心线，将环形胎面输送至并套接于胎体外周；
采用压辊对套装后的环形胎面进行表面滚压。
综上所述，本发明用于生产预硫化环形胎面的方法及其硫化装置具有以下优点：
1、在常温加压条件下实现环形胎面与胎体的硫化翻新，在符合翻新质量的前提下有效地保护胎体不受高温损害，轮胎翻新后的使用寿命与新胎相差无几，极大地节约天然橡胶的资源和保护环境。
2、不再需要配置成套的轮胎硫化设备，硫化工艺较为简化、工艺时间缩短、整体生产效率较高。
3、采用常温硫化工艺，能够极大地节约能源、降低翻新轮胎的生产成本。
附图说明
现结合附图对本发明做进一步的说明；
图1是用于生产预硫化环形胎面的硫化装置示意图；
图2是套装环形胎面的成型机的结构示意图；
图3是套装环形胎面的膨胀环的结构示意图；
图4是常温硫化工艺采用的加压设备示意图；
如图1所示，油缸10，活塞11，缸体12，中心块垫板13，锥形块20，导向轴21，活络芯模块30，活络芯模耐磨板33，支撑板40，侧耐磨板42，上、下耐磨板43，上半模51，下半模52，环形凸台53，底座60，环形沟槽70。
如图2至图3所示，主机100，滑座200，夹持环300，膨胀环400，组合压辊500，操作箱支架600；
膨胀环体410，直线导轨411，滑块412，丝母座413，支撑杆420，滑块421，连杆摆臂430，中心轴440；
如图4所示，环形胎面80，胎体81，进气管嘴82，硫化架83，硫化卡圈84，卡盘85。
具体实施方式
实施例1，所述采用预硫化环形胎面翻新轮胎的方法，包括有以下实现步骤：
采取预先硫化工艺制成连续环状的环形胎面；
对于需翻新的轮胎，将其胎体的胎冠部位进行打磨；
环形胎面的背面打磨成与胎体胎冠相同的粗糙度RMA，RMA在3～4之间；
将常温硫化剂均匀地涂附在胎体胎冠表面；
使用径向扩张装置将环形胎面同轴地套装于胎体外周；
在40±5℃的环境温度下，在环形胎面与胎体相互之间施加8-11kg/cm2的压力，经历45-75分钟，环形胎面与胎体硫化形成为一体式结构。
如图1所示，预硫化加工环形胎面的方法步骤如下，
胶料混炼工序，将构成橡胶轮胎的原料进行混炼以形成混炼胶；
挤出工序，混炼胶通过冷喂料螺杆挤出装置，挤出符合指定轮胎规格的胶片；
压延工序，胶片经辊筒压延装置进行压延以形成胎面半成品；
裁切工序，根据指定轮胎尺寸的胶片进行定长裁断；
硫化工序，将裁断后的胶片首尾进行接头并压合，再装入硫化装置中进行硫化；
经硫化工艺制成一个无接头的、连续的、呈圆环状的环形胎面。
所述的环形胎面包括有，通过预硫化工艺在表面形成凸起花纹的冠部胎面胶层、以及基部胶层。按组份配方的质量配比比例来划分，
冠部胎面胶层具有，橡胶100份，高耐磨炭黑60份，白炭黑10份，活性剂6份，防老剂4份，芳烃油20份，硫黄1.5份，促进剂1.5份；
基部胶层具有，橡胶100份，炭黑30份，白炭黑10份，活性剂5份，防老剂3份，硫黄1.5份，促进剂1.5份。
实施预硫化环形胎面的硫化装置主要包括有，油缸10，锥形块20，活络芯模块30，支撑板40，花纹模(图中未示出)和底座60。其中，
油缸10用于提供驱动力、以实现硫化工序中作用于双复合环形胎面表面压力。
由油缸10驱动实现垂向运动的锥形块20，锥形块20沿水平径向带动整体活络芯模向内回缩或向外扩张。
在锥形块20的外表面，对称地设置有与活络芯模块30相同数量的滑槽。
支撑板40端部的T型耐磨板嵌套在滑槽中。
在锥形块20和导向轴21外部设置一用于密封连接的缸体12。
锥形块20呈小端向上、大端向下的垂向设置，锥形块20的大端通过中心块垫板13紧固安装于活塞11。
构成活络芯模的数个活络芯模块30，其外表面是具有相同弧度的圆弧面，在完全扩张状态下数个活络芯模块30的外表面构成一个环形。
在活络芯模块30与底座60之间设置一活络芯模耐磨板33，活络芯模块30的底部滑动连接于芯模耐磨板33。
数个连接锥形块20与活络芯模块30之间的支撑板40，可沿径向带动活络芯模块30移动。在支撑板40贯穿缸体12的部位分别设置有上、下耐磨板43，在支撑板40与锥形块20之间设置有侧耐磨板42。
花纹模的表面设置有用于硫化冠部胎面胶层的花纹沟槽。花纹模50包括有环形的、相互之间对接安装的上半模51和下半模52，上半模51与下半模52在合模后形成一个连续的、完整的环形。
下半模52紧固安装在底座60上，下半模52的顶部设置有沿圆周分布的一环形凸台53，上半模51通过环形凸台53卡扣定位于下半模52的上方。
底座60用于承载连接活络芯模块30和花纹模50，数个活络芯模块30在完全扩张状态下，与花纹模50之间形成硫化双复合胎面的环形沟槽70。
另外，油缸10安装在底座60下方，油缸10的活塞11分别连接锥形块20和穿套在锥形块20中心的导向轴21。
在硫化工序中，油缸10的活塞11沿垂向向上推动，通过活塞11驱动锥形块20沿导向轴21向上移动。由于锥形块20的小端向上，在锥形块20向上移动的同时，锥形块20沿径向向外推动支撑板40。
通过油缸10提供的驱动力，经由支撑板40和活络芯模块30的传递，可以达到花纹模作用于环形胎面冠部胎面胶层表面硫化工艺所需的压力值，从而实现预硫化工艺标准的密度、弹性和耐磨性能。
应用上述硫化装置的结构改进，在硫化工序中，控制硫化装置中的芯模温度为152±2℃，活络模温度为152±2℃，硫化时间在25分钟。
当数个活络芯模块30完全地回缩到位后，环形胎面脱离芯模，此时先行拆卸上半模51，即可将形胎面脱模并取出。
如图2和图3所示，用于套装环形胎面的成型机主要包括有，主机100，底部滑座200，夹持环体300，膨胀环400，组合压辊500和操作箱支架600。其中，
在主机100上安装定位胎体、套装环形胎面、以及滚压贴合环形胎面和胎体。
底部滑座200的作用是分别带动夹持环体300和膨胀环400往复滑动。
夹持环300的作用是配合膨胀环400，以将环形胎面套于并定位在胎体外周。
组合压辊500的作用是，对套装后的环形胎面进行滚压，以将环形胎面和胎体良好地贴合、避免出现间隙和气泡的存在。
膨胀环400的作用主要是，沿圆周方向扩充和膨胀定位环形胎面，以实施后续的套装工艺步骤。
胎面膨胀环400，具有一沿底部滑座200往复滑行的膨胀环体410，在膨胀环体410底部设置有啮合于滑座200的直线导轨的滑块412，以及紧固连接滑座200的滚珠丝母的丝母座413。
在膨胀环体410的垂直部一侧，设置有8个沿其圆周分布并轴向连接的支撑杆420。在支撑杆420连接于膨胀环体410的连接端，设置有滑动地套接在直线导轨411上的滑块421。
每一支撑杆420铰接一个沿膨胀环体410垂直部径向分布的连杆摆臂430，数个连杆摆臂430的下端均铰接在同一盘形中心轴440上，中心轴440贯穿地连接在膨胀环体410垂直部的中心。
在套装环形胎面的过程中，采用膨胀环400的数个支撑杆420，将环形胎面沿径向向外侧均匀地膨胀至大于胎体外径的状态；
沿胎体的轴向中心线，将环形胎面输送至并套接于胎体外周；
采用压辊对套装后的环形胎面进行表面滚压。
在本实施例中，所使用的常温硫化剂，其组份配方按质量配比比例来划分含有，
天然橡胶，100份；
补强剂，碳黑N375，10份；
软化剂，松焦油，20份；
促进剂，氧化锌，10份；
高超促进剂，TTPX，40份；
粘合剂，葵酸钴，1份；
硫化剂，硫磺粉，20份；
防老剂，6PPD，1.5份；
添加剂，松香，10份；
上述配方组份在常温条件下混合均匀而制成液体胶浆备用。
如图4所示的是常温硫化工艺采用的加压设备，在密闭空间中设置有硫化架83，该密闭环境的温度在40±5℃范围内。
在胎体81外周套装环形胎面80后，将胎体安装于卡盘85。
卡盘85从两侧分别锁紧并封闭胎体81的子口部。
在环形胎面80外周套装有硫化卡圈84，以持续地施加径向锁紧。
通过供气管路末端的进气管嘴82，向胎体81内部导入压缩空气并保持9kg/cm2的压力。
经历60分钟，环形胎面与胎体硫化形成为一体式结构。
Claims (5)
1.一种采用预硫化环形胎面翻新轮胎的方法，采取预先硫化工艺制成连续环状的环形胎面，其特征在于：包括有以下步骤，
对于需翻新的轮胎，将其胎体的胎冠部位进行打磨；
环形胎面的背面打磨成与胎体胎冠相同的粗糙度(RMA)；
将常温硫化剂均匀地涂附在胎体胎冠表面；
使用径向扩张装置将环形胎面同轴地套装于胎体外周；
在40±5℃的环境温度下，在环形胎面与胎体相互之间施加8-11kg/cm2的压力，经历45-75分钟，环形胎面与胎体硫化形成为一体式结构。
2.根据权利要求1所述的采用预硫化环形胎面翻新轮胎的方法，其特征在于：所述的常温硫化剂，其组份配方按质量配比比例来划分，
天然橡胶，100份；
补强剂，碳黑N375，8-15份；
软化剂，松焦油，15-25份；
促进剂，氧化锌，8-12份；
高超促进剂，TTPX，30-50份；
粘合剂，葵酸钴，0.5-2份；
硫化剂，硫磺粉，15-30份；
防老剂，6PPD，1-2.5份；
添加剂，松香，8-15份；
上述配方组份在常温条件下混合均匀而制成液体胶浆备用。
3.根据权利要求1所述的采用预硫化环形胎面翻新轮胎的方法，其特征在于：在胎体外周套装环形胎面后，采用卡盘从两侧锁紧并封闭胎体的子口部；
在环形胎面外周套装有箍环，以通过供气管路向胎体内部导入压缩空气的过程中实施径向锁紧。
4.根据权利要求2或3所述的采用预硫化环形胎面翻新轮胎的方法，其特征在于：所述的环形胎面包括有，通过预硫化工艺在表面形成凸起花纹的冠部胎面胶层、以及基部胶层；
按组份配方的质量配比比例来划分，
冠部胎面胶层具有，橡胶100份，高耐磨炭黑60份，白炭黑10份，活性剂6份，防老剂4份，芳烃油20份，硫黄1.5份，促进剂1.5份；
基部胶层具有，橡胶100份，炭黑30份，白炭黑10份，活性剂5份，防老剂3份，硫黄1.5份，促进剂1.5份。
5.根据权利要求4所述的采用预硫化环形胎面翻新轮胎的方法，其特征在于：在套装环形胎面的过程中，
采用膨胀环的数个支撑杆，将环形胎面沿径向向外侧均匀地膨胀至大于胎体外径的状态；
沿胎体的轴向中心线，将环形胎面输送至并套接于胎体外周；
采用压辊对套装后的环形胎面进行表面滚压。
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