CN102481742B - 轮胎生产方法和系统 - Google Patents

Abstract

用于生产轮胎(2)的方法和系统，其中胎身(6)的侧表面(10)被抛光；胎面带(13)的内表面(19)被抛光；围绕胎身(6)的侧表面(10)卷绕生胶缓冲衬胶(12)和胎面带(13)以组装轮胎(2)；并且固化轮胎(2)。胎身(6)的侧表面(10)和/或胎面带(13)的内表面(19)的抛光包括：将激光束(B)引导到胎身(6)的侧表面(10)和/或胎面带(13)的内表面(19)以使存在的橡胶的一部分升华；并且使激光束(B)与胎身(6)的侧表面(10)和/或胎面带(13)的内表面(19)产生相对移动，使得激光束(B)扫过表面(10、19)。

Description

轮胎生产方法和系统

技术领域

本发明涉及轮胎生产方法和系统。 

本发明可以用于有利地生产载重轮胎，下面的说明仅通过示例提及所述载重轮胎。 

背景技术

磨损的载重轮胎通常被翻新，即，磨损的胎面被移除并且用新的胎面来替换。翻新载重轮胎包括从轮胎移除磨损的胎面以露出轮胎胎身(casing)，并且对胎身施加新的预固化胎面(PCT)带。为了对胎身施加新的PCT带，围绕胎身卷绕生胶中间带或缓冲衬胶(cushion)以及PCT带；并且进一步在高压处理器中固化胎身，这样缓冲衬胶的结合作用将胎面牢牢地抓紧到胎身。 

在专利US6368439B1和专利申请US2005194077A1中发现轮胎翻新系统的示例。特别地，US2005194077A1公开了一种包括下述步骤的轮胎翻新方法：选择适合翻新的磨损的轮胎；移除磨损的轮胎的胎面；将轮胎表面机械抛光到正确尺寸、形状和纹理(texture)；给胎身上胶料；制备适合胎身的新的胎面；使用抛光装置机械地抛光新的胎面；使用轮胎成型装置将抛光后的胎面安装到胎身；以及将翻新的轮胎放入固化室。 

因为大量用过的轮胎带有破损的胎身，所以载重轮胎翻者机面临可翻新的胎身短缺的问题，并且经常不能完成翻新订单。而且，在一些市场中，对于翻新的轮胎的需求超过了可翻新轮胎的供应(即，不太磨损或破损)，由此由于不能满足需求而导致收入减少。为了解决可翻新的胎身短缺的问题，已经提出使 用一定数量的新的胎身，所述新的胎身在没有胎面的情况下固化并且稍后通过施加新的PCT带而“被翻新”。 

因为新的胎身和PCT带在“翻新”之前被固化，所以与在固化处理期间与固化模壁接触的胎身和带表面残余有被喷到固化模的内部以便于脱模(即从模容易地移除固化后工件)的脱模剂(通常为硅酮溶液)的膜。脱模剂显然用于防止或至少部分地防止橡胶在固化处理期间粘到固化模壁，从而必须从“翻新”处理期间最终粘附到缓冲衬胶的新的胎身和/或PCT带表面移除。换言之，在“翻新”之前，新的胎身的侧表面和/或PCT带的内表面必须被清洁以移除脱模剂膜。 

近来这由通常使用钢丝刷的机械抛光完成，所述钢丝刷既用于除去脱模剂也用于通过粗化表面从而增大比表面积(specific surface area)而改善抓紧性。 

然而，机械的钢丝刷抛光具有多个缺点。首先最重要地，其机械地移除形成橡胶粉末的小的橡胶颗粒，所述橡胶粉末必须使用专用的吸取器(extractor)移除以避免污染车间以及弄脏轮胎和机器。 

而且，由于其性质，机械抛光不允许精确地、恒定地调整移除的橡胶量，或者甚至不允许非常均匀地移除橡胶，结果，经常地不是剩下一些脱模剂就是产生孔。由于相同的原因，机械抛光不能提供平坦的胎身或PCT带，由此在翻新的轮胎中导致隆起或下沉，这当轮胎行进时导致讨厌的竖直振动。当新的胎身的侧表面和/或PCT带的内表面与平坦的胎身或PCT带相反地具有通过使固化模适当地成形而形成的纵向沟槽、并且所述纵向沟槽用于改善新的胎身或PCT带对缓冲衬胶的抓紧性、从而增强翻新后轮胎的性能(这通过增大比接触面积(specific contact area)并且在缓冲衬胶位于胎身和PCT带之间的情况下通过使胎身和PCT带“相互渗透”以形成机械接合而实现)时，机械刷抛光的不平坦性特别明显。 

当机械钢丝刷抛光时，钢丝片可能从刷上松弛并且嵌入胎身的侧表面或PCT带的内表面，由此局部地消弱PCT带到胎身的抓紧性，并且降低翻新后轮胎的性能。 

与预定的期望图形相反，机械钢丝刷抛光产生具有不平坦的、仅随机刻痕图形的粗糙表面。 

最后，钢丝刷受到严重的磨损并且必须经常更换，由此导致翻新系统经常维护停机。 

US 2005194077A1公开了如独立权利要求的前序部分所述的翻新磨损的轮胎的方法；所述方法包括如下步骤：选择适合被翻新的磨损的轮胎；移除磨损的轮胎的胎面；将轮胎的表面抛光到正确的尺寸、形状和纹理；给胎身上胶料；制备适于各胎身尺寸的新的胎面；使用抛光装置抛光新的胎面；使用轮胎成型装置将抛光后的胎面安装到胎身；以及将翻新后轮胎放入固化室。 

发明内容

GB2435231A公开了在轮胎回收处理中用于从车辆轮胎移除橡胶材料的移除装置：因为一旦已经移除橡胶(其可以出售用于重新使用)，剩余的轮胎胎身能够简单地从车轮移除并且被压碎，所以从用过的轮胎移除橡胶允许轮胎更够有效地储存在库房和轮胎间(bay)。当前，大多数库房或轮胎间一个叠一个地堆积用过的轮胎，然而，被这些堆积的轮胎占据的大部分空间是空的空间；通过移除橡胶，并且压碎胎身，库房能够在更小的空间中储存更多的用过的轮胎。GB2435231A的移除装置包括用于支撑用过的轮胎的支撑装置以及从轮胎切割橡胶的任意类型的切割装置(甚至适用的激光装置)。 

EP0654658A2公开了轮胎用的离心校正过程；通过使用被设计为用于移除胎圈材料的激光束实现发明方法的特别优选的变型。 

附图说明

DE19642283A1公开了将轮胎胎面切割成坯件的先进方法；该新颖的方法使用计算机控制的机器的激光束将车辆轮胎胎面切割成平滑的轮胎工件。 

US5478426A1公开了以使得激光束投射在轮胎侧壁上的方式用于烧蚀(ablating)定位于激光系统下方的轮胎的选定表面的方法。微处理器控制激光束的方向和轮胎相对于激光束的位置，使得各种信息和/或装饰设计和构造可以烧蚀到被激光 束冲击的表面。 

本发明的目的是提供被设计成消除上述缺点的轮胎生产方法和系统，特别地，所述方法和系统便宜并且容易实施。 

根据本发明，提供如所附的权利要求书中要求保护的轮胎生产方法和系统。 

参照附图，将通过示例说明本发明的非限制性实施方式，在附图中； 

图1示出根据本发明的轮胎生产系统的概略图； 

图2示出磨损的载重轮胎的胎身； 

图3示出新的胎身； 

图4示出图1的生产系统的成型机在为了简洁而省略部件的情况下的立体概略图； 

图5示出图1的生产系统的第一抛光装置在为了简洁而省略部件的情况下的概略前视图； 

图6示出图1的生产系统的第二抛光装置在为了简洁而省略部件的情况下的概略前视图。

具体实施方式

图1中的附图标记1表示用于翻新磨损的载重轮胎2(在图2中示出)的整个生产系统，并且所述系统包括制备站3、卷绕站4和固化站5。 

在制备站3处，通过切割器等从轮胎2机械地移除磨损的胎面(未示出)以露出轮胎2的旧的胎身6a(在图2中示出)，即，露出当移除胎面时轮胎2的剩余部分。如果磨损的轮胎2的旧的胎身6a(图2)过于磨损(或损坏)，则用新的胎身6b(图3)代替旧的胎身6a。即，除了新的胎身6b没有胎面以外，在成型站7处以与普通轮胎相同的方式生产(从而也在对应的固化模8中固化)新的胎身6b。(换言之，新的胎身6b基本上对应于没有胎面的轮胎)。 

重要的是注意新的胎身6b在“翻新”之前固化，这样新的胎身的在固化期间与固化模8的壁接触的表面残余有脱模剂9(通常为硅酮溶液并且在图5中概略示出)的膜，所述脱模剂9被喷到固化模8的内部以容易地从该模移除固化后工件。脱模剂9显然用于防止或至少部分地防止橡胶在固化处理期间粘到固化模壁，并且必须从新的胎身6b的在“翻新”处理期间必须粘附到其他部件的侧表面10移除。换言之，在“翻新”之前，新的胎身6b的侧表面10必须被清洁以移除脱模剂9的膜。 

在制备站3处，旧的胎身6a的侧表面10被抛光以移除旧的胎面的所有痕迹(不损坏下方的带束层)并且增大比表面积并且增强抓紧性；而且新的胎身6b的侧表面10也被抛光以从侧表面10基本上移除脱模剂9和任何其他外来物质(粉尘、灰尘等)，并且也通过粗化侧表面10改善抓紧性并且由此增大其比表面积。 

为了抛光旧的胎身6a或新的胎身6b的侧表面10，制备站3包括下面详细说明的抛光装置11。 

在制备站3处，旧的胎身6a的抛光后的侧表面10然后通过手工削刮以移除任何先前存在的局部损伤，并且最后通过手工填充以利用生胶填充旧的胎身6a的侧表面10中的任何孔。新的胎身6b的侧表面10显然没有局部损伤，所以不需要削刮和利用生胶填充。 

然后，将选出的胎身6(即旧的胎身6a或新的胎身6b)从制备站3传送到卷绕站4，在卷绕站4处，围绕胎身6卷绕生胶中间带或缓冲衬胶12以及预固化胎面(PCT)带13。 

如图4所示，卷绕站4包括：成型机14，其依次包括支撑轮胎2的胎身6的转鼓15；进给输送机16，用于向转鼓15进给PCT带13；压辊17，定位成与转鼓15和进给输送机16之间的PCT带13接触；以及致动装置(未示出)，用于以可调的力将压辊17推抵在PCT带13上。成型机14还可以包括用于以转动方式支撑手动地围绕胎身6卷绕的生胶缓冲衬胶12的卷的支撑件18。换 言之，进给输送机16和支撑件18限定了用于围绕胎身6卷绕生胶缓冲衬胶12以及围绕胎身6并且在生胶缓冲衬胶12顶上卷绕PCT带13的卷绕装置。 

在“翻新”之前，PCT带13在固化模(未示出)中固化，这样在固化处理期间与固化模壁接触的带的表面残余有脱模剂9(通常为硅酮溶液并且在图6中示出)的膜，所述脱模剂9被喷到固化模的内部以容易地从该模移除固化后的PCT带13。脱模剂9显然用于防止或至少部分地防止橡胶在固化处理期间粘到固化模壁，并且因此必须从PCT带13的在“翻新”处理期间必须粘附到缓冲衬胶12的内表面19移除。换言之，在“翻新”之前，PCT带13的内表面19必须被清洁以移除脱模剂9的膜。 

卷绕站4还包括抛光装置20，所述抛光装置20位于进给输送机16的上游、进给输送机16的下游(如图4所示)或进给输送机16的内部，并且所述抛光装置20用于抛光PCT带13的内表面19，以从内表面19基本上移除脱模剂9和任何外来的物质(粉尘、灰尘等)，并且用于通过粗化内表面19改善抓紧性并且由此增大其比表面积。 

在未示出但仍然重要的不同的实施方式中，与卷绕站4的形成部相反，用于抛光PCT带13的内表面19的抛光装置20位于形成PCT带13的工作站(并且该工作站甚至可以与生产系统1完全分开并且独立于生产系统1)；在该情况下，PCT带13的内表面19在PCT带的制造的同时被抛光，从而可以在围绕胎身6卷绕PCT带13之前的若干天或若干周被抛光。 

在实际使用中，在卷绕站4处，轮胎2的胎身6被安装在转鼓15上，然后转鼓15转动以围绕胎身6卷绕生胶缓冲衬胶12和PCT带13。 

在优选实施方式中，操作成型机14独立于PCT带13围绕胎 身6手动地卷绕生胶缓冲衬胶12，然后围绕胎身6并且在先前卷绕的生胶缓冲衬胶12的顶上单独地卷绕PCT带13。在该情况下，抛光装置20在围绕胎身6并且在先前卷绕的生胶缓冲衬胶12的顶上卷绕PCT带13之前抛光PCT带13的内表面19。 

在可选的较少使用的实施方式中，生胶缓冲衬胶12借助于成型机14的两个已知的相互协作的压辊(未示出)叠加在PCT带13上，然后使用成型机14使生胶缓冲衬胶12和PCT带13一起围绕胎身6卷绕。在该情况下，抛光装置20在生胶缓冲衬胶12被联接到PCT带13之前抛光PCT带13的内表面19。 

围绕胎身6卷绕生胶缓冲衬胶12和PCT带13形成翻新后轮胎2，所述翻新后轮胎2必须被固化使用。所以，在卷绕上生胶缓冲衬胶12和PCT带13之后，翻新后轮胎2被传送到固化站5(在图1中概略地示出)，在固化站5处，翻新后轮胎2经历固化处理。这是翻新后轮胎2在高压处理器中被短时间固化的冷固化处理，在所述高压处理器中，仅生胶缓冲衬胶12需要被固化以利用缓冲衬胶12的结合作用确保PCT带13到轮胎2的胎身6的牢固抓紧性。 

在图3和图5示出的优选实施方式中，固化模8被设计成将特定的图形成型到新的胎身6b的侧表面10上，以促进随后的PCT带的抓紧(缓冲衬胶12再次在PCT带13和胎身6b之间)。成型到新的胎身6b的侧表面10上的图形包括大量的环状(即垂直于新的胎身6b的中心轴线)沟槽21和/或横向(即平行于新的胎身6的中心轴线)沟槽21。在优选实施方式中，沟槽21仅为环状。为了PCT带13的最大抓紧性，沟槽21为1mm至3mm(通常大约2mm)深，并且具有大致方形截面(即沟槽21的深度与宽度相同)。沟槽21用于改善PCT带13到胎身6(缓冲衬胶12在两者之间)的抓紧性；并且这通过增大新的胎身6b的侧表面10的比表 面积(以及由此在缓冲衬胶12在新的胎身6b和PCT带13之间的情况下，新的胎身6b和PCT带13之间形成的结合部的接触面积)以及通过在缓冲衬胶12在新的胎身6b和PCT带13之间的情况下新的胎身6b和PCT带13的“相互渗透”的产生以形成机械接合(joint)而实现。 

在图6所示的优选实施方式中，至于新的胎身6b，PCT带13的固化模被设计成将特定的图形成型到PCT带13的内表面19上，以促进新的胎身6b的抓紧性(缓冲衬胶12再次在PCT带13和胎身6b之间)。成型到PCT带13的内表面19上的图形包括大量的纵向和/或横向沟槽22。在优选实施方式中，沟槽22仅为纵向并且具有相当大的深度(与大约0.2mm的标准深度相比，至少0.5mm，并且优选地大约0.8mm)；测试令人惊奇地表明纵沟22的深度的实质增大(超过0.5mm)使PCT带13到生胶缓冲衬胶12的抓紧性大大改善并且由此提高翻新后轮胎2的性能。沟槽22用于提高PCT带13到新的胎身6b(缓冲衬胶12在两者之间)的抓紧性；并且这通过增大PCT带13的内表面19的比表面积(以及由此在缓冲衬胶12在新的胎身6b和PCT带13之间的情况下，新的胎身6b和PCT带13之间形成的结合部的接触面积)以及通过在缓冲衬胶12在新的胎身6b和PCT带13之间的情况下新的胎身6b和PCT带13的“相互渗透”的产生以形成机械接合而实现。 

如图5和图6所示，各抛光装置11、20均包括用于发射强到足以升华橡胶的激光束B的发射器23。 

各抛光装置11、20还包括连接到发射器23以改变激光束B的发射方向的电控偏转装置24，并且所述偏转装置24典型地仅沿与胎身6的侧表面10或PCT带13的内表面19的纵向行进方向D2(图5)垂直的偏转方向D1(图6)改变激光束B的发射方向。 由此，利用激光束B的沿偏转方向D1的偏转和胎身6的侧表面10和PCT带13的内表面19沿行进方向D2的移动二者，激光束扫过胎身6的整个侧表面10或PCT带13的整个内表面19。 

为了升华给定质量的橡胶(即将橡胶从固态直接转换成气态)，根据橡胶的升华潜热，给定质量的橡胶必须受到给定的恒定量的能量。供给到胎身6的侧表面10上的或PCT带13的内表面19上的给定点的能量的量通过简单地调整(增加或减少)该点暴露到激光束B的时间长度和/或通过调整激光束B的功率而被调节。因此，通过一个点、一个点地调整暴露到激光束B的时间和/或调整激光束B的功率，能够一个点、一个点地精确调整升华的橡胶量(即激光束B的蚀刻深度)。 

在实际使用中，胎身6转动或PCT带13被给送经过各个发射器23以允许来自发射器23的激光束B升华胎身6的侧表面10上的和PCT带13的内表面19上的橡胶表层(与脱模剂9和任何外来物质一起)。通过升华橡胶表层的该移除处理不仅提供均匀的移除以获得平滑的加工面而且还提供差别移除以获得不均匀的带有预定图形的加工表面，所述预定图形可以是二维(即带有恒定深度的沟槽)或三维(即带有变化深度的沟槽)。 

当制作胎身6的侧表面10中的沟槽21和/或PCT带13的内表面19中的沟槽22时(即当通过适当地成形固化模来固化胎身6和/或PCT带13时)，激光束B仅用于清洁胎身6的侧表面10和PCT带13的内表面19。在该情况下，抛光装置11和/或抛光装置20的发射器23可以装备有具有低橡胶升华速率的低功率的例如准分子激光器，以简单地移除(几微米或几十微米)橡胶薄膜。 

如图5和图6的放大图所示，激光束B与胎身6的侧表面10和PCT带13的内表面19垂直，所以激光束B1必须从侧表面10的和 内表面19的“水平部分”(即从沟槽21的和沟槽22的底部和脊部)移除脱模剂9的薄层，而激光束B2必须从侧表面10的和内表面19的“竖直部分”(即从沟槽21的和沟槽22的斜面)移除脱模剂9的厚层。因此，为了均一地移除脱模剂9，激光束B对沟槽21和22的斜面区域供给较多能量，并且对沟槽21和沟槽22的底部和脊部供给较少能量。 

然而，甚至对沟槽21和22的斜面、脊部和底部供给不同量的能量，脱模剂9的移除也从不完美，特别是由于沟槽21和22的斜面的制造公差(胎身6和PCT带13由橡胶制成，其不允许沟槽21和22的非常精确的定位)引起的非常小的水平延伸部和不确定的位置。为了消除该缺点，已经提出不是在固化胎身6和PCT带13时形成沟槽21和/或22，而是在抛光处理中借助于激光束B来形成沟槽21和/或22。换言之，固化之后，胎身6的侧表面10和/或PCT带13的内表面19是平滑的，随后在抛光处理期间通过激光束B“蚀刻”沟槽21和/或22。可选地，可以采用妥协解决办法，其中在固化期间部分地形成沟槽21和/或22，并且随后在抛光处理期间通过激光束B的“蚀刻”完全形成沟槽21和/或22。以此方式，可以确保从胎身6的侧表面10和/或PCT带13的内表面19均匀地完全移除脱模剂9。 

重要的是注意蚀刻在胎身6的侧表面10上和/或PCT带13的内表面19上的图形在需要时可以通过简单地变更偏转装置24的电子控制软件而从一个胎身6迅速地变更到另一胎身和/或从一个PCT带13迅速地变更到另一个PCT带。 

显然，与具有低橡胶升华速率的低功率的例如准分子激光器相反，由于要从胎身6的侧表面10和/或PCT带13的内表面19移除厚层橡胶(大约1mm以上)，所以“蚀刻”沟槽21和/或22要求具有高橡胶升华速率的高功率CO₂激光器。 

使用橡胶移除用激光束B，与机械地移除相反，橡胶(显然以及脱模剂9和任何外来物质)被升华(即从固态直接变成气态)，所以上述抛光装置11、20不产生橡胶粉尘，而仅产生蒸气和烟，所述蒸气和烟显然趋向于升高并且能够被完全和容易地被吸取器抽吸(不像趋向于沿所有方向排出、通过重力下落并且很难吸取的橡胶粉尘)。而且，抛光装置11、20产生的蒸气和烟绝不弄脏轮胎2的胎身6、PCT带13或机器。 

不经受使用期间的磨损或材料丢弃，抛光装置11、20绝不弄脏轮胎2的胎身6、PCT带13，并且不需要维护(除非以对系统1的生产量没有实际的负影响的极长间隔)。 

测试表明所述抛光装置11、20可以减少抛光时间并且由此增加系统1的生产量。 

在上述实施方式中，抛光装置11、20均采用橡胶移除用激光束B。在其他未示出的变型中，仅抛光装置11、20中的一方采用橡胶移除用激光束B，而另一方是传统的钢丝刷类型。 

Claims (5)

1.一种生产轮胎（2）的方法，所述方法包括以下步骤：

抛光轮胎（2）的胎身（6）的侧表面（10）；

抛光胎面带（13）的内表面（19）；

围绕所述胎身（6）的所述侧表面（10）卷绕生胶缓冲衬胶（12）和所述胎面带（13）以组装所述轮胎（2）；以及

固化所述轮胎（2）；

所述方法的特征在于，抛光所述胎面带（13）的所述内表面（19）的步骤包括下述进一步步骤：

确定要形成在所述胎面带（13）的所述内表面（19）的由大量沟槽（22）构成的期望蚀刻图形；

将激光束（B）引导到所述胎面带（13）的所述内表面（19）；

使所述激光束（B）与所述胎面带（13）的所述内表面（19）产生相对移动，使得所述激光束（B）扫过所述内表面（19）；以及

借助于使部分橡胶升华的所述激光束（B）通过蚀刻所述内表面（19）而在所述胎面带（13）的所述内表面（19）形成构成所述期望蚀刻图形的所述沟槽（22）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胎面带（13）的所述内表面（19）的所述期望蚀刻图形包括至少0.5mm深的大量平行的纵向沟槽（22）。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使所述激光束（B）与所述胎面带（13）的所述内表面（19）产生相对移动的步骤包括下述进一步步骤：

使所述激光束（B）的发射方向仅沿偏转方向（D1）改变；以及

使所述所述胎面带（13）的所述内表面（19）沿与所述偏转方向（D1）垂直的纵向行进方向（D2）移动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，包括下述进一步步骤：通过改变所述胎面带（13）的所述内表面（19）的给定点暴露到所述激光束（B）的时间长度和/或通过改变所述激光束（B）的功率而改变供给到所述给定点的能量，从而改变在所述给定点处升华的橡胶量。

5.一种用于生产轮胎（2）的系统（1），所述系统包括：

第一抛光装置（11），其用于抛光轮胎（2）的胎身（6）的侧表面（10）；

第二抛光装置（20），其用于抛光胎面带（13）的内表面（19）；

卷绕站（4），其用于围绕所述胎身（6）的所述侧表面（10）卷绕生胶缓冲衬胶（12）和所述胎面带（13）以组装所述轮胎（2）；以及

固化站（5），其用于固化所述轮胎（2）；

所述系统（1）的特征在于，所述第二抛光装置（20）包括：

发射器（23），其用于将激光束（B）引导到所述胎面带（13）的所述内表面（19）；以及

移位装置（16），其用于使所述激光束（B）与所述胎面带（13）的所述内表面（19）产生相对移动，使得所述激光束（B）扫过所述内表面（19）；

其中，所述激光束（B）通过使部分橡胶升华而蚀刻所述胎面带（13）的所述内表面（19），以在所述内表面（19）形成构成期望蚀刻图形的大量沟槽（22）。