CN102555247A - 制造具有泡沫消音器的充气轮胎的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及制造具有泡沫消音器的充气轮胎的方法,包括以下步骤:将隔离层压制到未加工的轮胎内衬的暴露的新鲜表面上,以使所述隔离层粘附至所述新鲜表面,并由此形成受保护的未加工的内衬;将该受保护的未加工的内衬暴露于脱模剂;固化该受保护的未加工的内衬;去除所述隔离层以露出基本上不含脱模剂的新鲜表面;向所述新鲜表面施涂可发泡液体;和使所述可发泡液体发泡,以形成固定于所述新鲜表面的泡沫消音器。
Description
技术领域
本发明涉及在后续向内衬表面施加泡沫消音器的制造过程中保护轮胎内衬免受污染的方法。
定义
“胎体”表示除带结构、胎面、底胎面及帘布层之上的侧壁橡胶之外,但是包括胎圈的轮胎结构。
“内衬”表示形成轮胎内表面并在轮胎内含有充气流体的一层或多层弹性体或其它材料。有内胎轮胎的“内衬”经常被称为“夹层胶(squeegee)”,以将其与无内胎轮胎的内衬区分开。
“充气轮胎”表示具有胎圈和胎面并由橡胶、橡胶助剂(chemicals)、织物和钢或其它材料制成的通常环形(通常为开放圆环)的叠层机械装置。当装配在汽车车轮上时,轮胎通过其胎面提供牵引力并且包含承受车辆载荷的流体。
“胎面”表示模制橡胶部件,当粘合至轮胎胎身时,其包括轮胎正常充气和处于正常载荷下时与道路接触的轮胎部分,即印痕面积(footprint)。
术语“固化”和“硫化”拟为可互换术语,除非另作说明。
术语“未加工的(green)”和“未固化的”拟为可互换术语,除非另作说明。
“新鲜表面(virgin surface)”表示不论是否固化,未曾经受清洗工艺和未曾接触脱模剂的表面。
背景技术
政府规定和顾客偏好不断迫使由客车轮胎产生的可接受噪音水平下降。路噪的一个来源为由轮胎最内部表面和轮辋封闭的气室内的共振。一类降低轮胎噪音的努力是阻尼来自气室中的空气振动的声音,该努力主要致力于改变相邻轮胎胎体的轮胎最内部表面。在一种方法中,通过将泡沫附着于轮胎内衬,将泡沫材料布置在内部空腔中作为消音器,这在降低噪音方面是有效的,原因是轮胎空腔在200至300 Hz共振。但是,这种泡沫消音器与轮胎内衬的附着是有问题的。
充气的未加工轮胎的胎体以包裹在低模量橡胶中的一系列柔性高模量帘线层的形式制造。设置内衬以形成轮胎的最内部表面。未加工轮胎在使用强制轮胎膨胀的固化胶囊的固化压机中固化。固化期间,内衬随着胎体膨胀,胎体被压入固化模具中的凹穴形成轮胎胎面,并且所有部件共固化以在一个和另一个之间提供基本内聚性的粘合。
充气无内胎轮胎的内衬通常由包含高重量比例的卤代丁基橡胶的胶料形成,原因是卤代丁基橡胶的良好的隔离性能。轮胎固化之前,内衬的整个内表面和/或固化胶囊的外表面用脱模剂涂布。脱模剂当在内衬表面上使用时,通常被称为“衬里胶(lining cement)”,当在固化胶囊上使用时,被称为“胶囊隔离剂”或“胶囊喷雾剂(spray)”。脱模剂促进固化胶囊在固化之后从内衬脱除,以使内衬不受损坏。充气有内胎轮胎的内衬(或夹层胶)通常为帘布层涂覆胶料的薄层,以保护内胎(tube)不与尼龙直接接触。这些内衬通常不包含卤代丁基橡胶,因为不需要隔离性能。
因此,在将泡沫消音器粘合至固化的内衬之前,在现有技术方法中,必须清洗内衬以去除来自模制操作的内衬表面上存在的污染物。特别地,必须从内衬表面去除脱模剂。通常使用溶剂用于这一清洗操作。对于去除脱模剂有效的溶剂含有危险的空气污染物。这些溶剂因此受制于不久前已经变得更加严格的环境保护法规。因此希望的是不需要溶剂清洗内衬表面,以遵守严格的环境保护法规。另外,由于其危险特性,溶剂清洗是劳动密集型的和昂贵的,因此省去溶剂清洗过程可以实现显著的成本节约。可选地,用于施加泡沫消音器的内衬的制备可涉及打磨内衬,以提供适合于粘附的表面,参见例如US
7,669,628。但是,这种打磨可能产生出于安全考虑而不合要求的灰尘。
发明内容
本发明涉及用于制造具有泡沫消音器的轮胎的方法,包括以下步骤:将隔离层压制到未加工的轮胎内衬的暴露的新鲜表面上,以使所述隔离层粘附至所述新鲜表面,并由此形成受保护的未加工的内衬;将该受保护的未加工的内衬暴露于脱模剂;固化该受保护的未加工的内衬;去除所述隔离层以露出基本上不含脱模剂的新鲜表面;向所述新鲜表面施涂可发泡液体;和使所述可发泡液体发泡,以形成固定于所述新鲜表面的泡沫消音器。
附图说明
引入并构成本说明书一部分的附图图示说明本发明的实施方案,并且与以上给出的发明内容和以下给出的具体实施方式一起,用来说明本发明。
图1为显示本发明实施方案的剖视图;
图2为长度足以覆盖轧制内衬片材的整个圆周表面并提供易拉环的一条隔离层的组件的不按比例尺的俯视图;
图3为示意性图示说明在轮胎成型鼓上定位制备的内衬(如图2所示)的透视图;
图4为仅覆盖一部分内衬片材的一条隔离层的组件的不按比例尺的俯视图;
图5为具有一条覆盖一部分轮胎内衬的隔离层的未加工轮胎的透视图;和
图6为具有一片在透视图中显示其在固化之后脱除的隔离层,和配置在新鲜内衬表面上的泡沫消音器的轮胎的部分截面。
具体实施方式
根据本发明,通过将保护隔离层粘合至未加工的新鲜内衬表面来保护轮胎的内衬免受主要来自固化过程期间使用的脱模剂的污染。在一个实施方案中,保护隔离层为适宜于在成型和固华过程期间与轮胎材料一起拉伸的可热成型膜。在一个实施方案中,保护隔离层为薄橡胶片。在一个实施方案中,隔离层覆盖有压敏粘合剂(PSA),所述压敏粘合剂被压制到未加工的新鲜内衬表面上以可靠和可剥离地粘附可热成型膜。任选的PSA在在将衬里胶高压喷涂至内衬期间防止隔离层运动方面是特别有效的。在一个实施方案中,隔离层不包括压敏粘合剂。本发明可以进一步参考附图加以理解。
贯穿几个附图中使用的相同的参考数字表示相同的部件,并且相同的参考数字用来表示固化和未固化(未加工)状态两者中的部件。
图1以剖面图的形式描绘根据本发明的轮胎组件10。轮胎组件10包括具有配置在最外层表面上的胎面13的胎体12,其中胎面13是轮胎工作期间接触地面的轮胎组件10的一部分。如本领域中已知的,胎体12可以包括一个或多个帘线帘布层,并且胎体覆盖轮胎10的胎圈部分14。内衬16配置在胎体12内侧,以便朝向气室24。根据本发明,内衬16受到隔离层20保护,隔离层20在朝向气室24的最内部表面26处用任选的压敏粘合剂(PSA) 22粘附至内衬16的新鲜表面28。在另一个实施方案中,不使用压敏粘合剂,并且隔离层不包括压敏粘合剂。
轮胎组件10的形成包括邻接未加工的轮胎胎体12装配处于未加工状态,即未固化状态的内衬16,和用任选的PSA
22将隔离层20粘合至未加工内衬16的未加工的新鲜表面28。未加工的花纹条13邻接轮胎胎体12的最外层表面装配。这些层可以以任何所需顺序装配。然后将该未加工的轮胎组件10放置在固化模具(未显示)中,使得未加工的花纹条13靠着模具表面(未显示)设置,并且隔离层20离模具表面最远,以便形成最内层。
在一个实施方案中,在将所有部件放置在模具中之前,将脱模剂(未显示)施涂于隔离层之上的未加工的内衬16,使得隔离层20起保护隔离的作用,以防止脱模剂与新鲜表面28接触。脱模剂,也称为衬里胶,通常通过高压喷涂来施涂。衬里胶型脱模剂的实例包括基于有机聚硅氧烷或硅氧烷的材料,例如具有粉末云母或结晶二氧化硅的聚二甲基硅氧烷。市售衬里胶的实例为结晶二氧化硅内侧轮胎隔离剂,由Kalcor Coating Co.以产品号284-TCW销售,和购自Rhodia Silicones的LYNDCOAT® DV含硅酮脱模剂。在一个实施方案中,将压敏粘合剂(未显示)施涂于隔离层20和内衬16之间,使得高压衬里胶喷涂不使隔离层20移位。
在一个实施方案中,不使用脱模剂。在该实施方案中,可以使用例如由硅橡胶制造的不粘型轮胎固化胶囊。
将具有受保护内衬16的未加工的组件10放置在模具中之后,可膨胀的固化胶囊(不显示)然后靠着受保护内衬16膨胀,以将未加工的轮胎组件10压制进模具表面中,将未加工的花纹条13压制进模具表面中形成的胎面花纹中。在模具中施加硫化温度,同时轮胎组件10经历来自膨胀的固化胶囊的压力足以固化轮胎组件10的时间。固化完成之后,将固化胶囊放气并从由隔离层20保护的内衬16剥离。然后可以从轮胎组件10内部真空清扫任何松散的衬里胶,以去除隔离层20而露出不含脱模剂的已固化的新鲜表面28。
本发明方法的一个实施方案可以进一步参考图2-3进行描述。如图2中所示,在将内衬16设置在成型鼓32上之前,在未加工的内衬16的纵向中心轴周围对称地设置例如宽度小于内衬宽度的隔离层20,并将其压制到未加工的内衬16的未加工的新鲜表面28上,引起隔离层20可靠地和可去除地粘附于未加工的内衬16。优选存在外伸或“搭接”30,足以提供易拉环,以促进隔离层20在固化之后容易去除。如果需要,可以包括任选的PSA 22。
如图3所示,当设置在鼓32上时,隔离层20的一端的约2 cm至20 cm延伸超出未加工的内衬16的一端,形成搭接30。为有助于通过衬里胶视觉检测,搭接30可以着色,以便与内衬16的黑色或白色衬里胶形成对比。
未加工的轮胎组件10被从鼓32去除,并可以带有保护未加工内衬16的未加工的新鲜表面28的隔离层20存储。然后用衬里胶喷涂最内部表面26,完全或部分覆盖隔离层20,并将未加工的组件10放置在固化压机中进行常规固化。从压机中去除固化的轮胎组件10,将轮胎内部抽真空(如果需要)以去除有时松散地粘附于隔离层20的衬里胶,取决于使用的衬里胶类型。然后通过拉拽隔离层20的突出末端30,完整地人工去除隔离层20。隔离层20之下的固化的新鲜表面28被暴露,并且没有衬里胶。
在如图5所示的本发明方法的另一个实施方案中,在从鼓32中去除组件10之后,将例如宽度基本上相当于胎面13宽度的一条隔离层20插入未加工的组件10中,并且在未加工内衬16的圆周中心线的周围对称设置,靠着未加工内衬16压制隔离层20,使其粘附地固定于未加工内衬16,优选留下外伸30,如前所述。在适当位置具有隔离层20的未加工组件10的最内部表面26然后用衬里胶喷涂,并且如前所述固化轮胎组件10。当去除隔离层20时,固化的新鲜表面28暴露,基本与由制造具有预先设置在内衬16上的隔离层20的轮胎10的先前方法产生的固化的新鲜表面28没有区别,但是先前方法可能更轻便和更省时。
本发明的另一个实施方案在图4中图示说明。在仅一部分内衬16受到保护的情况下,例如,当新鲜表面的贴片37足以满足附着泡沫消音器的目的时,将一片隔离层20叠加在选择的贴片37上并压制到未加工内衬16上。然后将未加工内衬16放置在成型鼓(未显示)上,并以常用方式完成轮胎组件10的构造。然后从成型鼓中去除未加工的轮胎组件10,用衬里胶喷涂,并固化。当冷却时,和去除松散的衬里胶之后,容易地去除可热成型膜20。为促进容易去除,建议在隔离层20上保持小褶皱,其在固化后形成易拉环(图4中未显示)。显然当仅需要一块新鲜表面时,可以后设置隔离层20,即在以常规方式构造未加工的轮胎10之后,将隔离层20压制到未加工内衬16的选择的贴片37上。
在隔离层由在轮胎制造过程期间将拉伸和经受住所施加的应力的材料制成的情况下,如图2、3和4中图示施加隔离层20是可用的。在隔离层由没有充足拉伸来经受住轮胎制造过程或者需要大力拉伸的材料制成的情况下,不同于在轮胎制造过程期间施加隔离层,隔离层20可以代之以在轮胎制造过程之后直接施加于完成但未固化的未加工轮胎的内衬的新鲜未加工的表面。这种具有轮胎制造过程之后施加的隔离层的未加工轮胎然后将在轮胎模具中固化,具有如在此之前描述的受保护的内衬表面。
在另一个实施方案中,隔离层可以施加于已构造的未加工轮胎的内衬。在该实施方案中,在形成未加工轮胎和从轮胎成型鼓中去除未加工轮胎之后,可以将隔离层人工或自动地放置在未加工轮胎的内衬上。在这种情况下,膜不具有充足拉伸,或者用较小的力不容易拉伸。
图5图示说明在适当位置具有隔离层120的未加工的轮胎110。在图5中显示的视图中,隔离层120被剥离以暴露未加工的内衬表面区域122 (由虚线划定),其在轮胎固化后将成为新鲜内衬表面。新鲜内衬表面将用作泡沫消音器的安装面。如较早描述的,如图2、3和4所示可以制造具有在轮胎制造期间施加的隔离层120的未加工轮胎110,或者隔离层120可以在轮胎制造和从轮胎鼓中去除之后施加于未加工的轮胎。
轮胎固化和去除隔离层20之后,如图6中描绘的,可以将泡沫消音器施加于内衬16的固化的新鲜表面28,不需要溶剂清洗过程。在一个实施方案中,在新鲜表面28上可以存在压敏粘合剂22以促进粘附。在一个实施方案中,不使用压敏粘合剂,并且泡沫消音器不包括压敏粘合剂。
在一个实施方案中,隔离层为可热成型膜,其在成型和固化步骤期间将全部或一部分内衬表面与固化胶囊表面分隔,以防止内衬的新鲜表面在模具中的污染。为了在未加工轮胎制造和固化期间与内衬一起膨胀,可热成型膜将显示颈缩性能,表示材料拉伸而不恢复其原始形状的能力。固化之前施加的膜应该有利地在至少一个方向,和优选在两个方向,通常称为纵向(MD)和横向(CD)中显示颈缩。根据20 in/min的十字头速率下的室温测试,在至少一个方向,和优选在两个方向中,对于1英寸宽带材,颈缩力有利地低于约25 lbf,更有利地低于约20 lbf。
未取向膜是理想的,尽管也可以使用部分取向的膜。未取向膜可以由纵向和横向两者中基本相等的颈缩力表征。
此外,可热成型膜应该显示大于轮胎组件固化温度的熔点,通常为约121℃(250℉)至约200℃(392℉)。可热成型膜应该还具有为易于制造以整个从内衬中去除的充足的强度。在示例性实施方案中,可热成型膜可以搭接形成易拉环,以帮助容易去除膜,并且该膜的搭接部分不能熔凝在一起。在一个实施方案中,可热成型膜具有低于约5密耳(127 μm),例如低于约3密耳(76.2 μm)的厚度。在另一个实施方案中,可热成型膜具有大于约0.6密耳(15 μm),例如大于约0.75密耳(19 μm)的厚度。约为0.75密耳至2密耳厚的尼龙6和尼龙6,6膜可以用作本发明中的示例性可热成型膜。示例性膜包括:CAPRAN®
Nylon,其为购自Honeywell International的多用途尼龙6膜;氟化乙烯丙烯(FEP)膜,例如TEFLON® FEP氟烃膜,购自DuPont
Films或A4000,购自Airtech International, Inc.;1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(pryrazolone)(PMP)膜,例如PMP
Release Film,购自Honeywell;和C917
DARTEK®,其为尼龙6,6膜,购自Exopack Performance
Film。这些示例性膜(1英寸宽)的颈缩力、最大拉伸强度、%伸长率和厚度在以下表1中提供。示例性可热成型膜为未取向或仅部分取向并且在纵向和横向两者中显示小于20 lbf的颈缩力的那些。
表
1
作为另外的实例,尼龙膜在本发明的方法中特别有用。可以形成膜的尼龙的实例为6至12个碳原子的内酰胺的线性缩聚物,以及二胺和二羧酸的常规缩聚物,例如尼龙6;尼龙6,6;尼龙6,66。另外,可以使用芳族二羧酸,例如间苯二甲酸或对苯二甲酸,与二胺,例如己二胺或辛二胺的缩聚物,脂族起始材料,例如间-和对-二甲苯二胺,与己二酸、辛二酸和癸二酸的聚碳酸酯,以及基于脂环族起始材料,例如环己烷二甲酸、环己烷二乙酸、4,4'-二氨基二环己基甲烷和4,4'-二氨基二环己基丙烷的缩聚物。
在一个实施方案中,隔离层为可容易模塑的聚酯,例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT),例如购自DSM的Arnitel®。
在一个实施方案中,隔离层为包括热塑性树脂和弹性体的共混物的可热成型膜。
作为热塑性树脂,可以例举聚酰胺树脂(例如尼龙6
(N6)、尼龙66 (N66)、尼龙46
(N46)、尼龙11 (N11)、尼龙12
(N12)、尼龙610 (N610)、尼龙612
(N612)、尼龙6/66共聚物(N6/N66)、尼龙6/66/610共聚物(N6/66/610)、尼龙MXD (MXD6)、尼龙6T、尼龙6/6T共聚物、尼龙66/PP共聚物和尼龙66/PPS共聚物)和这些的N-烷氧基烷基化物,例如6-尼龙的甲氧基甲基化物,6-610-尼龙的甲氧基甲基化物和612-尼龙的甲氧基甲基化物,聚酯树脂(例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚间苯二甲酸乙二醇酯(PEI)、PET/PEI共聚物、聚丙烯酸酯(PAR)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、液晶聚酯、聚氧化烯二酰亚胺二酸/聚丁酸酯对苯二甲酸酯共聚物和其它芳族聚酯),聚腈树脂(例如丙烯腈、聚甲基丙烯腈、丙烯腈/苯乙烯共聚物(AS)、甲基丙烯腈/苯乙烯共聚物)、甲基丙烯腈/苯乙烯/丁二烯共聚物),聚甲基丙烯酸酯树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯),聚乙烯基树脂(例如乙酸乙烯酯、聚乙烯醇(PVA)、乙烯醇/乙烯共聚物(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PDVC)、聚氯乙烯(PVC)、聚氯乙烯/聚偏二氯乙烯共聚物、聚偏二氯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、偏氯乙烯/丙烯腈共聚物),纤维素树脂(例如乙酸纤维素、乙酰丁酸纤维素),氟树脂(例如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚氯氟乙烯(PCTFE)、四氟乙烯/乙烯共聚物),酰亚胺树脂(例如芳族聚酰亚胺(PI))等。
可以与上述热塑性树脂共混的弹性体组分没有特别限制。这种弹性体的实例如下:可以例举二烯橡胶及其氢化产物(例如NR、IR、环氧化天然橡胶、SBR、BR (高-顺式-BR和低-顺式-BR)、NBR、氢化NBR、氢化SBR)、烯烃橡胶(例如乙丙橡胶(EPDM、EPM)、马来酸-改性乙丙橡胶(M-EPM)、IIR、异丁烯和芳族乙烯基或二烯单体共聚物、丙烯酰基橡胶(ACM)、离聚物),卤代橡胶(例如Br-IIR、Cl-IIR、异丁烯对甲基苯乙烯共聚物的溴化物(Br-IPMS)、CR、氯醇橡胶(CHR)、氯磺化聚乙烯(CSM)、氯化聚乙烯(CM)、马来酸-改性的氯化聚乙烯(M-CM)),硅橡胶(例如甲基乙烯基硅橡胶、二甲基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶),含硫橡胶(例如聚硫橡胶),氟橡胶(例如偏二氟乙烯橡胶、含氟乙烯基醚橡胶、四氟乙烯丙烯橡胶、含氟硅橡胶、含氟磷腈(phosphazen)橡胶),热塑性弹性体(例如苯乙烯弹性体、烯烃弹性体、酯弹性体、氨基甲酸酯弹性体、聚酰胺弹性体)等。
制造包括热塑性塑料和弹性体共混物的隔离层的方法包括预先由双轴捏合机/挤出机等熔融和捏合热塑性树脂组分和弹性体组分(在橡胶的情况下,非硫化橡胶),将弹性体组分分散在形成连续相的热塑性树脂中。在动态硫化合金(DVA)组合物的情况下,当硫化弹性体组分时,添加硫化剂,同时捏合,弹性体组分被动态硫化。
包括热塑性塑料和弹性体的可热成型膜的范畴中包括的是例如US 5,938,869中描述的动态硫化合金(DVA),和例如US
2008/0047646中描述的热塑性塑料和弹性体的非硫化共混物。
在一个实施方案中,隔离层为粘附于轮胎内衬的粘性的、可去除的内部橡胶条。
在该实施方案中,可去除橡胶条形式的隔离层由(A)约50至约100,优选约60至约90重量份丁基橡胶和相应地(B)约50至约0,优选约40至约10重量份乙烯/丙烯/非共轭二烯三元共聚物橡胶的橡胶混合物组成。
应理解橡胶条也可以含有常规橡胶配料成分,包括加工油、促进剂、常规硫固化剂、颜料、炭黑、氧化锌、硬脂酸、增粘树脂和增塑剂。
在本发明的实践中,需要的是所述橡胶条与轮胎在下述意义上共硫化:未固化的橡胶条在内衬上形成为未加工的或未固化的轮胎构造的一部分。因此,在制造轮胎的模塑和固化操作中,橡胶条和未加工的轮胎基本同时固化。
在一个实施方案中,共固化的橡胶条隔离层对轮胎内表面具有低于约10 lbs/线性英寸(1.8 Kg/线性cm)的较低粘附性,使得其可以方便地用手或机械拉出,以及具有约10至约30牛顿/英寸的粘性值,使得其将充分地粘附或粘着至未加工轮胎的内表面。
粘性的、可去除的橡胶条通常具有约0.01至约0.1英寸(0.025-0.25 cm),优选约0.02至约0.08英寸(0.05-0.2 cm)()的厚度。在其内衬上包含橡胶条的轮胎已经成型和固化之后,作为隔离层的共固化橡胶条可以仅用手或用手动或自动装置去除。橡胶片可以用颜料进行颜色标记,以与轮胎本身的颜色形成对照,使得在进一步加工轮胎之前,橡胶片是否实际上已经去除可以立即清晰可见。
本发明中使用的橡胶条的丁基橡胶通常属于通过聚合异丁烯和异戊二烯的混合物,主要部分为异丁烯而制备的类型。丁基橡胶通常具有超过200,000,优选约200,000至约600,000和更优选约200,000至约400,000的平均分子量。
硫化橡胶轮胎本身可以属于各种硫可固化橡胶,例如天然橡胶和合成橡胶及其混合物或共混物。例如,其可以为橡胶状丁二烯/苯乙烯共聚物、丁二烯/丙烯腈共聚物、顺式-1,4聚异戊二烯(天然或合成)、聚丁二烯、异戊二烯/丁二烯共聚物、丁基橡胶、卤化丁基橡胶,例如氯或溴丁基橡胶、乙烯/丙烯共聚物或乙烯/丙烯/二烯三元共聚物(EPDM)的至少一种。通常,各种聚合物由标准的硫固化方法和配方固化或硫化。
特别地,虽然轮胎的其它部分可以属于这种橡胶,但是橡胶条与其共硫化的轮胎的内表面典型地和优选地由丁基型橡胶、天然橡胶或其混合物组成。这种丁基型橡胶可以方便地选自丁基橡胶或卤代丁基橡胶,例如氯丁基或溴丁基橡胶的至少一种。
硫化橡胶轮胎本身可以属于各种硫可固化橡胶,例如天然橡胶和合成橡胶及其混合物或共混物。例如,其可以为橡胶状丁二烯/苯乙烯共聚物、丁二烯/丙烯腈共聚物、顺式-1,4聚异戊二烯(天然或合成)、聚丁二烯、异戊二烯/丁二烯共聚物、丁基橡胶、卤化丁基橡胶,例如氯或溴丁基橡胶、乙烯/丙烯共聚物或乙烯/丙烯/二烯三元共聚物(EPDM)的至少一种。通常,各种聚合物由标准的硫固化方法和配方固化或硫化。
特别地,虽然轮胎的其它部分可以属于这种橡胶,但是橡胶条与其共硫化的轮胎的内表面典型地和优选地由丁基型橡胶、天然橡胶或其混合物组成。这种丁基型橡胶可以方便地选自丁基橡胶或卤代丁基橡胶,例如氯丁基或溴丁基橡胶的至少一种。
用作隔离层的橡胶条的示例性配方在表2中显示。对于该实例,橡胶条可以根据以下配方制备,其中表2a的成分在班伯里密炼机中混合,所得混合物在碾磨机上与表2b的成分混合。
表
2a
1 以Nordel 1320获得的乙烯/丙烯/二烯橡胶,Nordel是DuPont de Nemours, E.I.Co.的商标
2 软化点为约94℃至约98℃的二烯/烯烃共聚物类型的烃衍生的增粘树脂。
表
2b
在一个实施方案中,可能理想的是在未加工的轮胎本身成型期间,在橡胶复合条的配方中包括增粘剂作为成型助剂。在这方面,对于所述EPDM和丁基橡胶,通常使用约2至约10重量份的树脂增粘剂。合适的增粘剂包括萜烯树脂和软化点为约50℃至约110℃的合成烃衍生的树脂。
例如,这种树脂可以通过在例如氯化铝或三氟化硼或三氟化硼合乙醚的催化剂存在下,聚合烃单体来制备。这种单体例如可以为含有4-6个碳原子的二烯和单烯的混合物。例如,间戊二烯可以与含有5-6个碳原子的甲基支化的α-烯烃共聚合。
任选的PSA (压敏粘合剂)为与内衬的橡胶相容的橡胶基粘合剂。如粘合剂领域中已知的,PSA典型地包括聚合物体系、一种或多种增粘剂和一种或多种增塑剂。在本发明中,PSA的聚合物体系为橡胶基的,以便可与内衬的橡胶相容。不受理论束缚,在轮胎组件固化期间,PSA据信丧失其作为PSA的状态,原因是高温下增粘剂和/或其它材料的迁移和/或PSA的降解。当去除可热成型膜时,所有或一部分PSA或前体PSA可以与膜一起去除,和/或一部分或所有可以残留在内衬上或作为内衬的一部分。此外,不受理论束缚,如果PSA组合物基于与内衬的橡胶相容的橡胶,则在固化期间,降解的PSA可以完全或部分迁移进入内衬表面中,由此成为固化的新鲜内衬表面的一部分。可选地,其可以保留内聚性粘合的表面涂层,但是该涂层本身是内衬型橡胶并且不含脱模剂,因此与固化的新鲜内衬表面基本相同。因此,在一个实施方案中,PSA在轮胎硫化期间是可固化的,以内聚性地与一部分轮胎内衬粘合或者成为轮胎内衬的一部分。
在一个实施方案中,隔离层的一侧覆盖有PSA,所述PSA被压制到未加工的新鲜内衬表面上以可靠和可剥离地粘附隔离层。在另一个实施方案中,PSA被施加于隔离层一侧上的两个边缘。
在本发明的一个实施方案中,PSA可以为基于天然橡胶、丁基橡胶、卤代丁基橡胶或聚丁二烯橡胶的粘合剂或其组合,因为这些橡胶是通常使用的轮胎材料。“基于橡胶”表示橡胶是PSA的主要组分,即该组分以最大量存在。在另一个示例性实施方案中,PSA为持久级热熔PSA。示例性PSA可以产品号HL2201X下的持久级热熔PSA购自H.B.Fuller
Company, Vadnais Heights, MN。另一种PSA为产品号G1110,购自3M (从前为Emtech)。PSA将可热成型膜可靠地粘附至内衬表面,但是还允许可热成型膜在固化轮胎组件之后从其中去除。
PSA可以通过任何希望的方法涂布在可热成型膜上,例如溶剂涂布或热熔挤出涂布。膜也可以购买成预涂布的。PSA-涂布膜可以通过适合于特定粘合剂类型的任何压力粘附。例如,人工压力可用来将PSA粘附于内衬,或者辊,例如1英寸辊,可以沿着PSA-涂布膜的表面滚动来粘附PSA。
如图6所示,将泡沫消音器45径向向内固定到胎面的内衬内部。因此,为在运行期间容易变形和不影响运行性能,例如驾驶稳定性,消音器的材料优选为轻型低密度柔性材料,例如发泡橡胶、发泡合成树脂、多孔塑料等。在发泡材料(或海绵材料)的情况下,可以使用开孔型和闭孔型的,但是优选开孔型的。例如,可以使用合成树脂泡沫,例如基于醚的聚氨酯泡沫、基于酯的聚氨酯泡沫、聚乙烯炮沫等;橡胶泡沫,例如氯丁二烯橡胶泡沫、乙丙橡胶泡沫、丁腈橡胶泡沫、硅橡胶泡沫等。特别地,考虑到消声效果、重量轻、容易控制膨胀率和耐久性,优选使用聚乙烯炮沫,聚氨酯泡沫,包括基于醚的聚氨酯泡沫等。
在一个实施方案中,使用开孔型泡沫材料,更具体地使用聚氨酯泡沫。
根据其中使用轮胎的环境,存在充满轮胎空腔使轮胎充气的空气潮湿,以及水在密闭的空腔中产生冷凝的可能性。因此,适宜地使用难以水解的泡沫材料,例如基于醚的聚氨酯。
此外,为了防止水渗入消音器,可以优选在泡沫材料上进行疏水处理。同样,可以优选进行防霉处理。
此外,为了避免焚烧废轮胎时产生的排放气体中的毒物,优选的是使用不包括卤素的原料来制造泡沫材料。
通过配置轮胎空腔中的泡沫材料的一定体积,空腔中空气的共振可以得到控制,胎面部分的振动得到降低。因此,运行期间由轮胎产生的噪声可以降低。特别地,降低在200至300 Hz频率测量的归因于轮胎空腔共振的噪声是所希望的。
泡沫消音器具有适合于降低归因于200至300 Hz下的轮胎空腔共振的噪音水平的比重和尺寸。在一个实施方案中,泡沫具有0.005至0.06的比重(即0.005至0.06 gm/cm3或5至60 kg/m3的密度)。在一个实施方案中,泡沫消音器在轮胎径向中具有10至50 mm的厚度。在一个实施方案中,泡沫消音器在轮胎轴向中具有30至150 mm的宽度。在一个实施方案中,泡沫消音器围绕轮胎圆周配置。
泡沫消音器45通过对可发泡液体前体材料进行现场发泡来形成并固定于轮胎内衬的新鲜表面。现场发泡表示可发泡液体前体以液体形式施涂于轮胎内衬的新鲜表面,并允许其发泡和固化,同时与轮胎内衬的新鲜表面接触。
在这种情况下,该方法避免了利用粘合剂或其它附着方法将预先制备的泡沫施加于内衬的现有技术方法。
能够形成包括合成树脂泡沫,例如基于醚的聚氨酯泡沫、基于酯的聚氨酯泡沫、聚乙烯炮沫等;橡胶泡沫,例如氯丁二烯橡胶泡沫、乙丙橡胶泡沫、丁腈橡胶泡沫、硅橡胶泡沫等泡沫的前体可发泡液体是合适的。本领域中已知的可发泡液体,包括各种反应性单体、发泡剂和固化剂是合适的。
在一个实施方案中,可发泡液体为包括多元醇/水和异氰酸酯的双组分聚氨酯前体。如此由可发泡液体制备,在一个实施方案中,泡沫消音器的聚氨酯泡沫通过含水的长链多元醇化合物与有机多异氰酸酯反应制备。聚氨酯泡沫的最终性能将主要取决于聚醚、聚酯或其它长链多羟基化合物的选择,所述聚醚、聚酯或其它长链多羟基化合物通过多异氰酸酯转变成为高分子聚合物,随后通过合适的发泡体系发泡,所述发泡体系通常为水与聚合物的游离异氰酸酯含量的反应,导致使树脂膨胀成为所需多孔泡沫的二氧化碳的形成。
反应物中支化的控制允许最终泡沫中的性能范围非常宽泛。泡沫的密度在很大程度上受使用的水量控制。泡孔的构造主要取决于有利于闭孔结构产生的长链多羟基材料的当量重量和产生开孔结构的更高当量重量的多羟基材料。多羟基反应物的支化度同样影响泡孔特性。
可发泡液体可以由本领域中已知的各种方法施加于轮胎内衬的新鲜表面,包括但不限于喷涂、刷涂、辊涂、擦拭等。在一个实施方案中,可发泡液体通过喷涂施加于轮胎内衬的新鲜表面。
可发泡液体可以以随意形成的形体施加于轮胎内衬的新鲜表面,即不限制模具,或可发泡液体可以采用可去除模具施加,以赋予所得泡沫消音器所需的横截面积。在一个实施方案中,使用的模具赋予泡沫消音器矩形横截面积。
可发泡液体可以以一个连续圆周运动施加,以避免泡沫消音器断开。例如在通过可移动喷头移动或者通过在诸如旋转台等的旋转支撑物上旋转轮胎进行喷涂期间可以实现连续运动。
由可发泡液体施加泡沫消音器的优点是在泡沫消音器中最终没有接头。这种接头或搭接通常在以预发泡固体泡沫形式施加于轮胎的泡沫消音器中观察到。接头可能在使用期间不理想地提供泡沫从内衬分离的来源。因此,在一个实施方案中,固体泡沫消音器不包括接头。
施加泡沫之后,暴露于气腔的表面可以包括可能需要去除以暴露泡沫孔隙的表皮。可选地,在泡沫形成期间通过加热上表面,泡沫可以在没有表皮的情况下形成。
本发明通过以下非限制性实施例做进一步举例说明。
实施例
在本实施例中,举例说明向橡胶基材施加可发泡液体。使用聚氨酯型泡沫形成喷涂(VFI 7130,购自Volatile Free Inc., Brookfield, WI)。使用压缩空气对一片固化橡胶的新鲜表面混合喷涂聚氨酯的两种组分,形成厚度大约5/8英寸的开孔泡沫。施加之后,切割1''直径圆柱,从橡胶拉拽泡沫。泡沫不与橡胶分离(泡沫断开),由此表明粘附性很好,不需要PSA层。
虽然本发明已经通过其一个或多个实施方案的描述加以举例说明,并且虽然已经非常详细地描述了这些实施方案,但是它们并不拟将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制到这种细节。额外的优点和改进对于本领域技术人员来说将是立即显而易见的。因此,本发明在其更宽方面不局限于所示和所述的具体细节、代表性设备和方法以及示例性实施例。因此,在不脱离一般发明构思的范围的前提下,可以由这种细节加以变化。
因此,本发明公开了以下实施方案。
方案1. 用于制造具有泡沫消音器的轮胎的方法,包括以下步骤:将隔离层压制到未加工的轮胎内衬的暴露的新鲜表面上,以使所述隔离层粘附至所述新鲜表面,并由此形成受保护的未加工的内衬;将所述受保护的未加工的内衬暴露于脱模剂;固化所述受保护的未加工的内衬;去除所述隔离层以露出基本上不含所述脱模剂的新鲜表面;向所述新鲜表面施涂可发泡液体;和使所述可发泡液体发泡,以形成固定于所述新鲜表面的泡沫消音器。
方案2. 方案1的方法,进一步包括使所述受保护的未加工的内衬暴露于模具脱模剂的步骤。
方案3. 方案1的方法,其中所述隔离层是可热成型膜。
方案4. 方案1的方法,其中所述隔离层为包括热塑性树脂和弹性体的共混物的可热成型膜。
方案5. 方案1的方法,其中所述隔离层为可热成型膜,该可热成型膜为包括热塑性树脂和动态硫化弹性体的共混物的动态硫化合金(DVA)。
方案6. 方案1的方法,其中所述隔离层是尼龙膜。
方案7. 方案1的方法,其中所述隔离层是聚酯膜。
方案8. 方案1的方法,其中所述隔离层是包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的聚酯膜。
方案9. 方案1的方法,其中所述隔离层是橡胶条。
方案10. 方案1的方法,其中所述隔离层为包括丁基橡胶和乙烯-丙烯-二烯(EPDM)橡胶的橡胶条。
方案11. 方案1的方法,其中所述隔离层为橡胶条,并且该橡胶条与所述未加工的内衬共硫化。
方案12. 方案1的方法,其中所述泡沫消音器由选自以下的泡沫制成:聚氨酯泡沫、基于酯的聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、氯丁橡胶泡沫、乙丙橡胶泡沫、丁腈橡胶泡沫和硅橡胶泡沫。
方案13. 方案1的方法,其中所述泡沫消音器由聚氨酯泡沫制成。
方案14. 方案1的方法,其中所述可发泡液体包括多元醇、水和异氰酸酯。
方案15. 方案1的方法,其中在轮胎成型工程期间在轮胎成型鼓上施加所述隔离层。
方案16. 方案1的方法,其中所述可发泡液体通过喷涂施涂。
方案17. 方案1的方法,其中所述泡沫消音器不包括接头。
方案18. 方案1的方法,其中所述隔离层不包括压敏粘合剂。
方案19. 方案1的方法,其中所述泡沫消音器不包括压敏粘合剂。
Claims (10)
1.用于制造具有泡沫消音器的轮胎的方法,特征在于以下步骤:将隔离层压制到未加工的轮胎内衬的暴露的新鲜表面上,以使所述隔离层粘附至所述新鲜表面,并由此形成受保护的未加工的内衬;将所述受保护的未加工的内衬暴露于脱模剂;固化所述受保护的未加工的内衬;去除所述隔离层以露出基本上不含所述脱模剂的新鲜表面;向所述新鲜表面施涂可发泡液体;和使所述可发泡液体发泡,以形成固定于所述新鲜表面的泡沫消音器。
2.权利要求1的方法,进一步特征在于使所述受保护的未加工的内衬暴露于模具脱模剂的步骤。
3.权利要求1的方法,特征在于所述隔离层是可热成型膜。
4.权利要求1的方法,特征在于所述隔离层为包括热塑性树脂和弹性体的共混物的可热成型膜。
5.权利要求1的方法,特征在于所述隔离层为可热成型膜,该可热成型膜为包括热塑性树脂和动态硫化弹性体的共混物的动态硫化合金(DVA)。
6.权利要求1的方法,特征在于所述隔离层是尼龙膜。
7.权利要求1的方法,特征在于所述隔离层是聚酯膜。
8.权利要求1的方法,特征在于所述隔离层是包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的聚酯膜。
9.权利要求1的方法,特征在于所述隔离层是橡胶条。
10.权利要求1的方法,特征在于所述隔离层为包括丁基橡胶和乙烯-丙烯-二烯(EPDM)橡胶的橡胶条。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120711 |